DE2010498A1

DE2010498A1 - Walzenpresse mit zwei Walzen, die gleiche Durchbiegungscharakteristiken aufweisen

Info

Publication number: DE2010498A1
Application number: DE19702010498
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Björkegren, Lars Gustaf, Karlstad (Schweden)
Priority date: 1969-03-07
Filing date: 1970-03-05
Publication date: 1970-09-24
Also published as: FI45777B; FI45777C; CA924947A; US3678846A; SE341660B

Description

DJPL.-ΙΝΘ. KLAUS BEHN O fi 1 fi / Q Q DIPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER fcU IUH3O

PATENTANWÄLTE
8 MÜNCHEN 32 WIOENMAYERSTRASSE 6

TEL. (Ο811) 22 ao 30-20 oioa .

A 517O 5. März 1970

Pi/Sc

Herr Lars Gustaf BJÖRKEGREN, Lambergsgatan 27 A.b52 21 Karlstad

Schweden.

Walzenpresse mit zwei Walzen, die gleiche Durchbiegungscharakteristiken aufweisen.

Die Erfindung betrifft eine Walzenpresse mit zwei parallelen Walzen, die von entgegengesetzten Seiten gegen eine durchlaufende Stoffbahn, z.B. eine Papierbahn, gedrückt werden können und einen über die Länge der Berührungslinie mit der Bahn gleichmäßig verteilten Druck ausüben können.

Wenn die Walzen eines Walzenpaares durch einen Druck auf ihre Lagerzapfen gegeneinander gepreßt werden, werden sie normalerweise voneinander weggebogen. Um dennoch einen über die Preßlinie gleichmäßig verteilten Preßdruck zu erreichen, ' ist es üblich, eine oder beide Walzen ballig auszubilden. Je-. doch variiert dabei die Druckverteilung mit der Durchbiegung

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anknaua M.rck, Flnck * Co., MUnch.n, Nr. 20404 I Bankhau. H. Aufhäu.er, Münoh.n, Nr. aoiaoo Pö.t.cheok: München aoeo4

TBIegrammadre«.·! Patent.«nlor

der Walzen, und die angestrebte gleichmäßige Verteilung des Drucks wird nur bei einem ganz bestimmten Druck erreicht. Das trifft auch zu, wenn sogenannte Anti-Biegungswalzen verwendet werden. Allein durch die Ausübung eines regelbaren hydraulischen Drucks auf die Innenseite der Walzenhülse ist es bisher möglich gewesen, die angestrebte Aufrechterhai tung einer gleichmäßigen Druckverteilung zu ermöglichen, wenn der Gesamtdruck sich über einen großen Druckbereich ändert.

Die Erfindung bezweckt, eine Walzenpresse von ein- j

fächer Ausbildung zu schaffen, bei der die gleichmäßige Ver- i teilung des Drucks trotz Änderungen des Gesamtdrucks auf- |

recht erhalten wird. Während frühere Vorsdiäge das Aufrecht- ' erhalten einer Preßlinie angestrebt haben, die so gerade wie möglich und unabhängig vom Preßdruck ist, basiert die Erfindung auf dem Prinzip, eine Durchbiegung der Walzen zuzulassen und sie im Hinblick auf den Widerstand gegenüber Durchbiegungen in allen Punkten längs der Preßlinie auszubilden, so daß die Walzen eine ihnnn eigene Tendenz haben, die gleiche Krümmung anzunehmen, wenn sie durchgebogen

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werden. Bel einer solchen Ausbildung der Walzen ist die Druckverteilung über die Walzlinie unabhängig von dem Gesamtdruck.

Gemäß der Erfindung wird das bei einerWalzenpresse der oben angegebenen Art erreicht, bei der eine erste Walze an ihren Enden mit Lagerzapfen verbunden ttt, und die zweite Walze aus elrar rohrförmigen Hülse besteht, die «ine durchgehende Welle mit Lagerzapfen an ihren Enden aufweist, mit der die betreffende Hülse nur in ihrem mittleren Bereich verbunden ist, wobei der übrige Teil der Hülse frei und in Abstand von der Welle ist, und bei der ein wesentliches Merkaal der Erfindung darin besteht, daß die Wandstärke der einen der beiden Walzen längs der Länge der beiden Walzen derart variiert, daß, ausgehend von der Mitte und in Richtung der Enden der Walze gesehen, der Quotient der Walzendicke der zweiten Walzenhülse und der Walzendicke der ersten Walzenhülse, gemessen in der gleichen Querebene, zunächst absinkt und dann gleichbleibend ist oder sich vergrößert.

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Bei einer solchen Walzenpresse kann erreicht werden, daß die beiden Walzenhülsen in voller Kongruenz deformiert werden, so daß die Walzenpresse für Gesaratpreßdrücke gebraucht werden kann, die in weiten Grenzen schwanken, und die Preßdruckänderungen nicht die Verteilung dee Drucks über die Länge der Preßlinie verändern· Es wird darauf hingewiesen, daß die ^r r

gleichfömige Preßdrucklinie bei eich Hadernder Belastung ohne den besonderen Gebrauch von hydraulischen Mitteln oder ähnlichen komplizierten Maßnahmen erreicht wird»

Um die oben erwähnten Wirkungen su erreichen, werden den Walzen $sn&a gleiche Verformwigseigenschaf ten in Jedem Querschnitt gegeber, im &&%■:& f>uf öle G6ßan»tverförmung der Preßlinie. Die Deforrnatlonskurven der beiden unterschiedlich gestalteten Wa.lzen würden vor*i?Ander abweichen, wenn die Wandstärke der Walzenhülse über derer- Länge konstant sein würde. Jedoch hat eine mathematische Analyse* welche die Basis für die Erfindung bilde*-, ergeben, daß βε diiren eine richtige gegenseitige Anpassung der Wandst&rks cV-.τ¹ V&l^enMIsen. möglich ist, die angestrebte Gleichmäßigkeit um¹ Wallen bezüglich ihrer Verformung in den ^ersciilecieu&n Querschnitten zu erreichen.

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Diese Analyse hat auch zu gewissen Berechnungsformeln geführt, welche die oben erwähnte allgemeine Regel für den Wechsel der Wandstärke der Walzenhülsen erhärten, und die ein richtiges Dimensionieren in jedem Ein/zelfall ermöglichen, wodurch die angestrebte Druckverteilung in vollem Ausmaß erreicht wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Walzenpresse ist die Wandstärke der an ihren Enden abgestützen Walzenhülse die gleiche über die gesamte Hülsenlänge, die zum Fressen einer Stoffbahn benützt wird, während die Wandstärke der in ihrer Mitte abgestützten Walzenhülse zunächst von ihrer Mitte zu ihren Enden sich verkleinert und dann wieder zu den Hülsenenden hin ansteigt. Bei dieser Ausführungsform äind die mathematischen Berechnungen der völlig korrekten Hülsendicken vereinfacht worden. Einbezogen in diese Berechnungen ist die Erkenntnis, daß die Gesamtdeformation

zusammengesetzt ist aus der durch das Biegen der Walzenil

hülse (entsprechend einem Balken) hervorgerufene^ Deformader ~ tion und der Deformation, die von/Einsenkung der Hülse im

Preßbereich herrührt, z.B. von der Abweichung der einzelnen

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Querschnitte der Hülse von der Kreisform. Die Berechnungen können als in zwei Schritten vorgenommen angesehen werden, von denen der erste Schritt die Ermittlung der Wandstärke der in ihrer Mitte abgestützten Walzenhülse in Jedem Querschnitt lediglich hinsichtlich der Biegungsmoraente und der Scherbeanspruchungen ist. Dieser Schritt hat eine Werkstoffverteilung zum Ergebnis, die einen maximalen Wandstärkenwert in der Mitte der Hülse ergibt und eine allmählichjkleiner werdende Wandstärke zu den Hülsenenden hin. In einem zweiten Schritt der Berechnungen ist auch das örtliche Eindrücken der Hülse längs der Preßlinie berücksichtigt, das in Richtung zu den Hülsenenden anwächst und durch eine Zunahme der Wandstärke kompensiert werden muß. Wenn dieses Anwachsen der durch den ersten Berechnungsschritt ermittelten Wandstärke zugeschlagen wird, ist das Ergebnis eine Wandstärke, deren Verringerung in einem gewissen Abstand von der Hülsenmitte aufhört, und die statt dessen einen nahezu konstanten Wert beibehält oder wieder ansteigt. Letzteres ist meistens der Pail. Natürlich ändert sich die Form der Kurve, welche die Wandstärke der Hülse wiedergibt, in Abhängigkeit von der Länge und den Druchmessern der Walzen, den elastischen Eigenschaften der verwendeten

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Werkstoffe, dem zulässigen maximalen Druck u.s»w,. Berechnungen, die für eine Anzahl verschiedener Walzenpressen von In großen, modernen Papierherstellungsmaschinen Üblichen Abmessungen durchgeführt worden sind, haben eine Menge von Werten ergeben, aus denen gewisse grobe Regeln oder Grenzenwerte für die Dimensionierung der Walzenhülsen ermittelt werden können. So hat -sich ergeben, daß der Minimalwert des oben erwähnten Wandstärkenquotienten bzw. der Wandstärke der in ihrer Mitte abgestutzten Hülse, wenn die andere Walze eine gleichmäßige Wanddicke hat_£ in einem Abstand von der Mitte der Walze liegt,der zwischen 50 und 9OJ6 des Abstandes der Mitte von Jedem Hülsenende liegt* in den meisten Fällen zwischen 60 und 80$ desselben« Unter dieser Annahme hat, z.B. bei gleichmäßiger Wandstärke der an ihren Enden abgestützten Walzenhülse, die Hülse der in ihrer Mitte abgestützten Walze in dem oben angegebenen Punkt im allgemeinen eine minimale' Wandstärke von 30 bis 40# der maximalen Wandstärke in der Mitte der WalzenhUlse, und die Wandstärke der betreffenden Hülse liegt an ihren Enden gewöhnlich zwischen 50 und 60j£ ihrer maxi&malen Wandstärke. Diese normalen Bemessungen sollen nicht als Beschränkung des Rahmens der Erfindung ausgelegt werden.

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Bei der Ausführungsart der Erfindung kann auch die an ihren Enden abgestützte Walzenhülse· über ihre Länge hinweg unterschiedliche Wandstärken aufweisen. Es ist dabei Jedoch schwieriger, wirklich exakte Wandstärkenwerte durch Berechnung zu ermitteln. Man muß bei deren Ermittlung im wesentlichen auf Erfahrung und Versuche zurückgreifen. Jedoch auch für diese Walzen muß die oben angegebene allgemeine Regel für den Wandstärkenquotienten genau eingehalten werden,

Nachstehend ist eine Austuhrurigsforra der Walzenpresse y,C'vSQ de-,- *-i-i"j.r '^;Umg In '/e^biauiin^ mit den Zeichnungen beschrieben .

FIg* ■' lot eUx ϊκ*,.&1ϊ.οηνΛ%'ί durch die Presse;

Fig. "' \..t ein Dlii&vav:·:.-, ο-,,ζ j/anau. die Veränderung ■ \Lv Waridstärke y^i.gü, Die Abszissen stellen d^!e Abstände von Φ r Quer-Mittelebene un.d die ten die pntüpr^Ciberiäen fearaetärken dar,,

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mit in die Hülsenenden eingeschraubt sind undfdenen Lagerzapfen 17, 19 einstückig verbunden sind. Die zweite Walze B weist ebenfalls eine rohrförmige Hülse 21 mit einer zylindrischen Außenfläche auf* Diese Hülse ist symmetrisch zu einer Quirebene, die sich durch die Mitte der Länge der Hülse erstreckt. Im "mittleren Teil der Hülse, wo ihre Dicke einen Maximalwert hat, ist ihre Innenfläche zylindrisch, und wenn man der Hülse von dem besagten Zylindrischen Teil nach den beiden Enden folgt, nimmt ihre Dicke zunächst ab und steigt dann wieder an. Ihre kleinste Dicke befindet sieh bei einem"Punkt 29, der in Abstand von dem Hülsenende liegt, und die Dicke der Hülse an ihrem Ende 27 hat einen mittleren Wert. Die Erzeugende der inneren Hülsenfläche bildet eine Kurve, die auf jeder Seite des zylindrischen Hülsenteils 25 über ihre gesamte Länge konkav und durchgehend und sanft gebogen ist ohne schroffe Änderungen. Wie klar in Fig. 2 dargestellt, liegt der Punkt 29 von kleinster Wandungsdicke in einem Abstand von der Mittelebene 2j5, der etwa 75$ des gesamten Abstandes von der Mittelebene 25 bis zum Hülsenende 27 ist.

Die Hülse 21 wird von einer Stahlwelle 5I getragen, die Tragzapfen 35, 35 an ihren Enden bat. Der mittlere Teil 37

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der Welle ist zylindrisch und mit dem zylindrischen Teil 25 der Hülse verbunden, vorzugsweise durch Aufschrumpfen. Der übrige Teil der Hülse umschließt die Welle in einem Abstand, ohne von ihr dort abgestützt zu sein. Die Welle verläuft zu ihren Enden hin konisch verjüngt, so daß die ™ Hülse die Welle bei der größten Durchbiegung nicht berühren kann.

Die Zapfen 17, I9, 23, ~j>5 sind in nicht dargestellten Lagern gelagert, durch welche die Walzen, wie durch Pfeile angedeutet, gegeneinander gepreßt werden können oder beim Betrieb der Presse gegen die einander gegenüberliegenden Seiten einer Papierbahn, die zwischen ihnen hindrjuchläuft. Wenigstens ein Zapfen ist mit einem Antriebsmittelwrbunden.

Die Preßwalzen sind in gebogener Form dargestellt entsprechend der Ausübung des zulässigen Maximaldrucks, der in diesem Fall mit 100 kg/cm Länge der Preßlinie angenommen werden kann» Die Achse 41 der Welle j51 ist beidenends zu der Achse ^Q der Hülse 11 hin gebogen* Infolge der Hülseneindrücfcung im Flemmbereioh weist *Jie Koßtaktlinie 45 der Walzen eine Kurvenfoi-in auf, die ein wenig von. aer Krüfö.frurig der Achsen

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* 39 abweicht* Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausbildung 1st der Druck zwischen den Walzen Je Längeneinheit der gleiche Über die gesamte effektive Preßlänge« Das trifft auch zu, wenn der Druck teilweise abgesenkt wird* und die Walzenhülsen mehr oder weniger geradlinig verlaufen.

Um die gewünschte Biegsamkeit auch im mittleren abgestützen Teil der HUlse 21 zu erhalten, ist nach einem weiteren Merkiäal der Erfindung die Hülse mit einer Aussparung 4y versehen, wocteeh der Schrumpf sitz auf der Welle in zwei Zonen aufgeteilt ist _a öle bm entgegengesetzten Seiten der Mittelebeiae 2> und In Abstand ^qb derselben li@gea_o GesaSS der Zeichnung erstrecken sich öle betreff ©asten Zonen Ms zu einem Abstand von der Mitteleben© 23, der etwa 10 Ms 15^ fiep Gesamtlänge der Hülse von ihrer Mitte bis zu ihren Enden be- I trägt» das betreffende Verhältnis kann jedoeh in anderen Fällen auch auf 25$ gesteigert werden»

Bei ©isiss? p^a'röisQlTiea liasfffiMiirag eier dargestellten "Äusf ülsrungsf CS³Q'habQsa di@ Hülsen üer Malzen -A μπο Β eine iMnge von 3&CO isa i?sfi ©ia@a DiireHüassser ^on 875 bzw₀ 785 Bie Hülse 11 ösr? Ha-Iis© Ä Mt eine glelclaiälig© Manddicke

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von 67,5mm, während die Wanddicke der Hülse 21 der Walze B in der im Diagramm der Fig. 2 dargestellten Weise sich von einem

a
Mximalwert von 75 mm in der Mitte toiß zu einem Minimalwert von 24,5 mm ändert auf einem Abstand von 1950 mm von der Mitte, und dann bis zu einem Wert von 45 mm an dem Ende ansteigt.

Vorzugsweise werden die äußeren Mantelflächen der beiden Walzen zylindrisch ausgebildet. Es ist im Rahmen der Erfindung jedoch auch möglich, den Walzen leicht wechselnde Durchmesser zu geben. Eine andere Abweichung kann darin bestehen, die an ihren Enden abgestutzte Walze massiv zu machen, wobei dann die Durchmesserbemessung unter sinngemäßer Beachtung der oben erwähnten Regeln erfolgt.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1J Walzenpresse mit zwei parallelen umlaufenden Walzen« die gegen die gegenüberliegenden Seiten einer durch sie hindurchlaufenden Stoffbahn, z.B. aus Papier, angepreßt werden können, und zum Ausüben eines über die Länge der Kontaktlinie mit der Bahn gleichmäßig verteilten Drucks, dadurch gekennzeichnet, daß die eine (A) der Walzen an ihren Enden mit Lagerzapfen (17* 19) verbunden ist, während die zweite Walze (B), die aus einer rohrförmigen Hülse (21) besteht, eine durchgehende Welle (21) umgibt, die Lagerzapfen (33, 35) an ihren Enden aufweist, mit dieser Welle nur in einem mittleren Teil verbunden ist und im übrigen frei und in Abstand von ihr ist, wobei die Dicke (Wandstärke) einer oder beider Walzen über der Länge derart variiert, daß, von der Mitte zn ihren Enden gesehen, der Quotient der Wandstärke deraweiten Walzenhülse (21) und der Wandstärke der ersten Walzenhülse (11) gemessen in der gleichen Querebene, zuerst kleiner wird und dann konstant bleibt oder anwächst. ,

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2. Walzenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der ersten Walzenhülse (11) in wesentlichen gleichbleibend über die gesamte wirksame Länge der Walzenhülse ist, während die Wandstärke der zweiten Walzenhülse (21) zunächst von der Mitte der Walzenhülse nach außen absinkt und dann nach den Enden hin wieder ansteigt.
3. Walzenpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekeknn zeichnet, daß die Abnahme des betreffenden Quotienten in einem Abstand von der Mitte (25)der Walzen aufhört, der 50 bis 90$, vorzugsweise 60 bis 80$ des Abstandes von der Wal2enmitte bis zu jedem Ende entspricht,
4. Walzenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (21) der zweiten Waise durch Aufschrumpfen mit der Welle (31) längs zwei Mittenzonen verbunden ist, die symmetrisch aiii' gegenüberliegenden Seiten der Quer-Mitteleber.e (23) liegen und sich nach außen bis zu einem Punkt erstrecken, der von der Mittelbene in einem Abstand bis zu 25#₄ vorzugsweise zwischen 1.0 und \5% des Abstandes jedes Wal ζ en enden von der W ■■»,!. zenmitte liegt.

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