DE19724507C2 - Walze zur Druckbehandlung von Warenbahnen - Google Patents
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- F16C13/00—Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor
- F16C13/02—Bearings
- F16C13/022—Bearings supporting a hollow roll mantle rotating with respect to a yoke or axle
- F16C13/024—Bearings supporting a hollow roll mantle rotating with respect to a yoke or axle adjustable for positioning, e.g. radial movable bearings for controlling the deflection along the length of the roll mantle
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- F16C13/028—Bearings supporting a hollow roll mantle rotating with respect to a yoke or axle adjustable for positioning, e.g. radial movable bearings for controlling the deflection along the length of the roll mantle by fluid pressure with a plurality of supports along the length of the roll mantle, e.g. hydraulic jacks
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Walze der dem Oberbegriff des An
spruchs entsprechenden Art.
Eine derartige Walze ist aus der DE 38 20 974 C3 bekannt. Solche Walzen
können im Papierbereich Längen bis zu 10 m und Arbeitsgeschwindigkeiten
bis zu 2000 m/min aufweisen. Hierbei kann es in der Walze und dem zuge
hörigen Abstützsystem zu schwer beherrschbaren Schwingungszuständen
kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Walze mit
verbesserten Dämpfungseigenschaften zu versehen, so daß ihre Schwin
gungsneigung behoben oder jedenfalls merklich vermindert ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch wiedergegebene Erfindung ge
löst.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß das Zusammenspiel der stark
gedrosselten Randkammern, die nur der Spalteinstellung der Lagertasche
oder der Lagertaschen dienen, mit der schwachen Drosselung in dem
Durchgangskanal zu der oder den Lagertaschen einen deutlichen Einfluß auf
die Dämpfung von Schwingungen hat. Der oder die Durchgangskanäle sollen
also nicht völlig drosselfrei sein, wie es bei der DE 38 20 974 C3 der Fall ist,
aber auch nicht nur aufgrund der Drosselung wirken, wie es bei den Stütze
lementen der DE 22 30 139 A der Fall ist. Die schwache Drosselung bei der
Erfindung soll vielmehr eine Mischwirkung ergeben.
Was unter "schwacher Drosselung" zu verstehen ist, ergibt sich aus der An
gabe, wonach bei einem üblichen Druck in dem Zylinderraum von 40 bis 60 bar
ein Druckabfall an dem Durchgangskanal von 1,5 bis 3,0 bar gegeben
sein soll.
Um diesen Betrag überwiegt also der Druck in dem Zylinderraum unter dem
Stützelement, welches mit der entsprechenden nicht allzu großen Kraft ge
gen den Innenumfang der Hohlwalze gepreßt wird. Es handelt sich also bei
dem erfindungsgemäßen Stützelement immer noch um ein Dichtelement,
dessen Funktion im wesentlichen darin besteht, die Lagertasche zu umgren
zen, wie es bei der DE 38 20 974 C3 gegeben ist. Die Alternative wäre das
Kraftelement nach der DE 22 30 139 A, welches mit praktisch der gesamten
von der Druckflüssigkeit in dem Zylinderraum ausgeübten Kraft gegen den
Innenumfang der Hohlwalze gepreßt wird und entsprechend havariegefähr
det ist, wenn der drosselnde Durchgangskanal verstopft und die hohe An
preßkraft erhalten bleibt, ohne daß an der Anlagefläche eine Schmierung
stattfindet.
Der Druck in den Randkammern soll unter dem Druck der Lagertasche lie
gen und im Zusammenwirken mit dem gegenläufigen Druck durch die
schwache Drosselung in dem Durchgangskanal einen Spalt an der Beran
dung der Lagertasche definieren, der die Ausbildung eines tragfähigen, eine
metallische Berührung verhindernden Flüssigkeitsfilms auf der dem Innen
umfang der Hohlwalze zugewandten Stirnseite der Berandung ermöglicht.
Im übrigen aber soll das Stützelement im Betrieb, was die hydrostatischen
Kräfte betrifft, hydraulisch ausgeglichen sein. Gegen den Innenumfang der
Hohlwalze gerichtete Kräfte entstehen auf diese Weise ausschließlich durch
die schwache Drosselung in dem Durchgangskanal oder den Durchgangska
nälen.
Die Trennung der Kanäle zur Versorgung der Lagertasche und der Rand
kammern verhindert, daß letztere von Druckschwankungen der Versorgung
der letzteren betroffen sind.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dar
gestellt.
Fig. 1 zeigt die Ansicht eines Walzenpaars, bei welchem eine erfin
dungsgemäße Walze als Unterwalze ausgebildet ist;
Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt durch den oberen Bereich
der Unterwalze in Fig. 2;
Fig. 4 zeigt eine Ansicht gemäß Fig. 3 von oben.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Walzenanordnung umfaßt eine Oberwalze 10
und eine Unterwalze 100, zwischen denen eine Warenbahn 30 einer Druck
behandlung in dem gebildeten Walzspalt 31 ausgesetzt wird. Die Warenbahn
30 könnte aus Papier, Karton, Vlies, Kunststoff, Metall oder dergleichen be
stehen. Die Oberwalze 10 ist eine konventionelle massive Walze. Die Unter
walze 100 hingegen umfaßt eine umlaufende
Hohlwalze 1, deren Außenumfang 2 den arbeitenden Walzen
umfang bildet und die der Länge nach von einem stillste
henden Querhaupt 3 durchgriffen ist, welches allseitig
Abstand zum Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 beläßt, so daß
es sich innerhalb der Hohlwalze 1 durchbiegen kann, ohne
mit dem Innenumfang 4 in Berührung zu kommen.
Die Zapfen 21 der Oberwalze 10 sowie die aus der Hohlwalze
1 an deren Enden vorstehenden Enden 5 des Querhauptes 3
sind im Walzenständer geführt und werden durch geeignete
nicht dargestellte Belastungsvorrichtungen gegeneinander
gedrückt.
Die Hohlwalze 1 kann an ihren Enden auf dem Querhaupt 3
durch in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellte Lager dreh
bar gelagert sein. Bei einem alternativen Ausführungsbei
spiel ist die Hohlwalze 1 an dem Querhaupt 3 in der Wirk
ebene W, d. h. in der in Fig. 1 parallel zur Zeichenebene
gelegenen Verbindungsebene der Achsen der beiden Walzen 10
und 100, geführt und kann sich als Ganzes gegenüber dem
Querhaupt 3 in dieser Ebene verlagern.
Der Zwischenraum 6 zwischen dem Querhaupt 3 und dem Innen
umfang 4 der Hohlwalze 1 ist an den Enden durch nicht dar
gestellte Endquerdichtungen abgedichtet, so daß die sich
in dem Zwischenraum 6 ansammelnde Druckflüssigkeit nicht
nach außen austreten kann.
In der dem Walzspalt 31 zugewandten abgeflachten Oberseite
3' des Querhauptes 3 sind längs der Walze verteilte Zylin
dersackbohrungen 15 ausgebildet, in denen Stützelemente 14
bezüglich des Querhauptes 3 radial geführt sind und mit
einer dem Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 angepaßten Anlage
fläche 16 dichtend am Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 an
liegen.
In der schematischen Darstellung des Ausführungsbeispiels
sind nur sechs Stützelemente 14 wiedergegeben, doch ver
steht sich, daß je nach Länge der Walze 100 auch eine
wesentlich größere Zahl von Stützelementen 14 vorhanden
und in Längsrichtung der Walze 100 einander benachbarte
Stützelemente insbesondere dichter aufeinanderfolgen kön
nen.
Unter jedem Stützelement 14 ist in der Zylindersackbohrung
15 ein Zylinderraum 17 gebildet, dem über eine in dem
Querhaupt 3 ausgebildete Zuleitung 26 Druckflüssigkeit
zuführbar ist. Es kann für jeden einzelnen Zylinderraum 17
eine separate Zuleitung vorgesehen sein, mittels der die
einzelnen Stützelemente 14 mit individuellen Drücken be
aufschlagbar sind. Es können die Stützelemente 14 gruppen
weise mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt werden,
zum Beispiel eine Gruppe in der Mitte und zwei Randgrup
pen, wie es durch die drei Zuleitungen 26 in Fig. 2 ange
deutet ist. Schließlich können aber auch alle Stützelemen
te 14 an ein und dieselbe Zuleitung angeschlossen werden.
Die Zuleitungen 26 erhalten ihre Druckflüssigkeit über
eine Steuereinrichtung 27, die von einer Pumpe 22 versorgt
wird. 25 ist die Rückleitung in den Vorratsbehälter 9.
In Fig. 3 ist ein Stützelement 14 mehr im einzelnen er
kennbar. Es umfaßt eine dicke kreiszylindrische Scheibe
46, die nach Art eines Kolbens in die Zylindersackbohrung
15 des Querhaupts 3 eingreift. Auf der Oberseite der
Scheibe 26 ist eine koaxiale flache zylindrische Ausneh
mung 44 vorgesehen, in die ein die Anlagefläche 16 bilden
der Formkörper 43 mit einem entsprechenden Ansatz 48 ein
greift. Der Formkörper 43 hat die Form einer Platte von
rechteckigem, fast quadratischem Grundriß, über deren
Oberseite sich eine stegartige ringsum geschlossene Beran
dung 42 erhebt, deren in Fig. 1 obere Stirnseite die Anlagefläche
16 bildet. Die Anlagefläche 16 ist dem Verlauf
des Innenumfangs 4 der Hohlwalze 1 angepaßt. Die Berandung
42 umschließt also eine gegen den Innenumfang 4 der Hohl
walze 1 hin offene flache ringsum dichte Kammer, die La
gertasche 40. Der Druck der Druckflüssigkeit fällt in der
auf der Anlagefläche 16, d. h. auf der Stirnseite der Be
randung 42 befindlichen Flüssigkeitsschicht in dem vollen
Wert in der Lagertasche 40 auf den außerhalb der Lagerta
sche 40 herrschenden Wert, d. h. meist auf Null, ab. Die
wirksame Fläche des Drucks in der Lagertasche ist also
etwa durch die strichpunktierte Linie 47 darstellbar.
Diese Fläche soll gleich der Querschnittsfläche des Zylin
derraums 17 "unter" dem Stützelement 14 sein, so daß die
ses insoweit hydraulisch angeglichen ist.
Die Berandung 42 verläuft im wesentlichen in der Nähe des
Randes des Formteils 43 und hat vier einspringende Ecken
45, deren Seitenlängen etwa ein Viertel der Länge einer
Seite des Formteils 43 ausmachen. In den durch die ein
springenden Ecken 45 freien äußeren Bereichen, also au
ßerhalb der Lagertasche 40, sind Randkammern 50 vorgese
hen, deren kreisringförmige Berandung 52 ebenfalls ringsum
geschlossen ist. Die dem Innenumfang 4 der Hohlwalze 1
zugewandte Stirnfläche der Berandungen 52 gehören zu der
Anlagefläche 16 und sind der zylindrischen Gestalt des
Innenumfangs 4 der Hohlwalze 1 angepaßt.
In der Scheibe 26 und dem Formkörper 43 sind fluchtende
Bohrungen 51, 53 angebracht, die zusammen einen Durch
gangskanal 54 bilden, der von dem Zylinderraum 17 unter
halb des Stützelements 14 in dessen Lagertasche 40 führt.
Der Durchmesser der Bohrung 53 beträgt ca. 1,5 mm, der
Durchmesser der Bohrung 51 ist etwas größer. Der Durch
messer von 1,5 mm der Bohrung 53 gewährleistet, daß die
Bohrung 53 nicht ohne weiteres verstopfen kann. Anderer
seits stellt eine solche Bohrung ein gewisses Strömungshindernis
für die aus dem Zylinderraum 17 in die Lagerta
sche 40 übertretende Druckflüssigkeit dar, so daß eine
schwache Drosselung gegeben ist, die durch das Symbol 55
angedeutet sein soll. Die schwache Drosselung ist so be
messen, daß bei dem üblichen Druck von 40 bis 60 bar in
dem Zylinderraum 17 beim Überströmen in die Lagertasche 40
sich ein Druckunterschied von etwa 2 bar einstellt. Mit
diesem Überschußdruck in dem Zylinderraum 17 wird das
Stützelement 14 gegen den Innenumfang 4 der Hohlwalze 1
gepreßt, da es im übrigen hydraulisch ausgeglichen sein
soll. In dem Zylinderraum 17 herrscht also beispielsweise
ein Druck von 50 bar, in der Lagertasche 40 ein Druck von
48 bar.
Die dicke Scheibe 46 und das Formstück 43 weisen außerdem
noch fluchtende Bohrungen 56, 57 auf, von denen die Boh
rung 57 nicht ganz durch das Formstück 43 hindurchgeht und
über Kanäle 58 mit allen vier Randkammern 50 verbunden
ist. Die Kanäle 58 sind stark gedrosselt, wie durch das
Symbol 59 angedeutet sein soll, so daß bei dem üblichen
Druck von 40 bis 60 bar in dem Zylinderraum 17 in den
Randkammern 50 deutlich niedrigere Drücke, beispielsweise -
nur etwa 1,5 bis 3,0 bar herrschen.
Die Stützelemente 14 sind von einem zu der Abflachung 3'
parallelen Boden 60 umgeben, der als im wesentlichen fla
che Platte aus Blech oder dergleichen ausgebildet ist, die
so breit wie die Abflachung 3' und so lang wie die Walze
100 ist. Der Boden 60 hat an den Stellen der Stützelemente
14 Lochungen 61 in einem dem Ansatz 48 des jeweiligen
Formteils 43 entsprechenden Durchmesser und ist in der aus
Fig. 3 ersichtlichen Weise zwischen dem jeweiligen Form
teil 43 und der dicken Scheibe 46 eingespannt, wobei der
Ansatz 48 durch die Lochung 61 in die Ausnehmung 44 ein
greift.
An den beiden in Umfangsrichtung gelegenen Begrenzungen
des Bodens 60 sind Rakel 37, 38 vorgesehen, die als Strei
fen aus federelastischem Material ausgebildet und an einem
Längsrand mit dem Boden 60 vorhanden sind. Die freien
Längsränder stehen schräg zum Innern des Bodens 60 und
radial nach außen vor und liegen am Innenumfang 4 der
Hohlwalze 1 an. An den Enden des Bodens 60 sind Begrenzun
gen vorgesehen, so daß der gesamte Grundrißbereich des
Bodens auch zur Aufnahme von Flüssigkeit befähigt ist. Die
Flüssigkeit kann vom Boden 60 über die Leitung 8 abgeführt
werden, wenn sie nicht vom Innenumfang 4 der Hohlwalze 1
mitgenommen werden soll, zum Beispiel aus Temperaturgrün
den. Der Boden 60 kann aber auch dazu dienen, auf dem
Boden 60 im Bereich der Stützelemente 14 eine die Tempera
turverteilung längs der Walze 100 beeinflussende Flüssig
keitsströmung zu erzeugen.
Claims (1)
- Walze zur Druckbehandlung von Warenbahnen,
mit einer den arbeitenden Walzenumfang bildenden umlaufenden Hohlwalze (1),
mit einem diese der Länge nach durchgreifenden rundum Abstand vom Innenumfang (4) der Hohlwalze (1) belassenden undrehbaren Quer haupt (3),
mit über die Länge der Hohlwalze (1) verteilt nach Art von Kol ben/Zylindereinheiten am Querhaupt geführten Stützelementen (14), die am Innenumfang (4) der Hohlwalze (1) anliegen,
mit mindestens einer in der Anlagefläche (16) jedes Stützelements (14) ausgebildeten, gegen den Innenumfang (4) der Hohlwalze (1) offenen, ringsum berandeten hydrostatischen Lagertasche (40),
mit mindestens einem von dem Zylinderraum (17) der jeweiligen Kol ben/Zylindereinheit in die jeweilige hydrostatische Lagertasche (40) führen den Durchgangskanal (54), wobei die Wirkflächen des Drucks in dem Zylin derraum (17) und in den Lagertaschen (40) etwa gleich sind,
mit mindestens zwei an dem Stützelement (14) ausgebildeten, mit Ab stand von der Mitte der Lagertasche (40) angeordneten, gegen den Innen umfang (4) der Hohlwalze (1) offenen, von der hydrostatischen Lagertasche (40) getrennten Randkammern (50), die über drosselnde Kanäle (58) in dem Stützelement (14) mit Druckflüssigkeit aus dem Zylinderraum (17) versorgbar sind, wobei die Kanäle (54) und (56, 57, 58) voneinander getrennt sind,
und mit einer in dem Querhaupt (3) ausgebildeten Anordnung von Zuleitungen (16) zu den Zylinderräumen (17) der einzelnen Kol ben/Zylindereinheiten,
dadurch gekennzeichnet,
daß der von dem Zylinderraum (17) zu der jeweiligen Lagertasche (40) füh rende Durchgangskanal (54) derart schwach drosselnd ausgeführt ist, daß bei einem Druck in dem Zylinderraum (17) von 40 bis 60 bar an dem Durch gangskanal (54) ein Druckabfall von 1,5 bis 3,0 bar gegeben ist, und
daß die drosselnden Kanäle (58) der Randkammern (50) von dem Zy linderraum (17) ausgehen
und daß die Drosselung in den drosselnden Kanälen (58) zu den Randkammern (50) so bemessen ist, daß in den Randkammern (50) bei ei nem Druck in dem Zylinderraum (17) von 40 bis 60 bar ein Druck von höch stens einem Zehntel dieses Drucks gegeben ist.
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Effective date: 20130101 |