DE2025777A1

DE2025777A1 - Deflektionsrolle mit hydrostatischer Gleitflächendichtung

Info

Publication number: DE2025777A1
Application number: DE19702025777
Authority: DE
Inventors: Samuel Sikes Bethany; Cournoyer George Raphael Huntington; Conn. Board jun. (V.St.A.). P B4lf 7-O8
Original assignee: USM Corp
Current assignee: USM Corp
Priority date: 1969-06-03
Filing date: 1970-05-26
Publication date: 1970-12-17
Also published as: GB1313927A; US3581359A

Description

Potcr.toiiivjl,

D-8 Müncher- 26.. Postfach 4 JeJefoa 0611/29*2555

München,den 26.Mai 1970

Mein Zeichen: P 978

Beschreibung zum Patentgesuch

der Firma USM Corporation in Flemington, New Jersey, und BOSTON, Massachusetts, V.St.A

betreffend:

Deflektionsrolle mit hydrostatischer Gleitflächendichtung.

Priorität: 3. Juni 1969 - V.St.A,

Die Erfindung betrifft eine Deflektionsrolle bestehend aus einer festliegenden Welle und einer darauf laufenden Hülse., wobei zwischen Welle und Hülse Gleitflächendichtungen vorgesehen sind, die den Zwischenraum in mehrere parallel zueinander liegende Druckkammern unterteilen.

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Solche Rollen sind z.B. aus der U.S.A. Patentschrift 2,908,96*1 bekannt. Jene Rolle besteht aus einer festliegenden Welle und einer darauf laufenden Hülse, wobei zwischen Welle und Hülse ein Zwischenraum besteht, der von zu beiden Enden der Hülse liegenden Ringdichtungen und dazwischen in Achsenrichtung verlaufenden Dichtungen, nachstehend Axialdichtungen genannt, in mehrere Druckkammern unterteilt wird. Eine dieser Kammern liegt W einer Gegendruckrolle gegenüber, die dazu dient, über die Rollenhülse laufendes Gut, wie Papier- oder Textilbahnen zu pressen.

Der auf die Rollen einwirkende Zentripetaldruck führt im allgemeinen dazu, daß sie auf ihre Mitte zu durchbiegen, da die Rollen nur an ihren Enden abgestützt sind. Infolge des Durchbiegens wird auf das durch die Rollen hindurchlaufende Gut ein ungleichmäßiger Druck ausgeübt. Aus diesem Grunde ist versucht worden, die Durchbiegung zu regeln, indem der zwischen Welle und A Hülse liegende Raum mit einem geeigneten Druckmittel angefüllt wurde.

Die zum Unterteilen des zwischen Rollenwelle und Rollenhülse gelegenen Raumes in Druckkammern vorgesehenen Dichtungen sind Gleitflächendichtungen. Sie stehen von der Welle ab und legen sich gegen die Innewand der Hülse. Der Dichtungsdruck ist entweder konstant oder im Verhältnis zu dem in der Kammer vorhandenen Flüssigkeitsdruck veränderbar. Dabei liegt der Dichtungs-

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druck zum Teil höher als erforderlich ist, was infolge der entsprechend hohen Reibung zwischen den Dichtungen und der Innenseite der Hülse zu übermäßigem Kraftverlust und Verschleiß der Dichtung führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rolle mit steuerbarer Deflektion zu schaffen, in der der Druck der Dichtungen den jeweiligen Druckverhältnissen in den Druckkammern entspricht. A

Diese Aufgabe wird dadurch geläst, daß die zwischen Welle und Hülse liegenden Dichtungen als Kolben ausgebildet sind, die von der Welle aus unter Druck gegen die Innenflächen der Rollenhülse bewegt werden können. Vorzugseise handelt es sich bei den Enddichtungen um Ringkolben, die zwischen einem Plansch auf der Welle und einer radialen Schulter in der Hülse liegen. Bei der in axialer Richtung verlaufenden Dichtung handelt es sich um einen schmalen Streifen, der in einer Axialnut der Welle steckt. Die

vorderen Stirnflächen dieser Kolben sind tunlichst größer als ^ die hinteren Flächen. Außerdem ist nach Möglichkeit in der vorderen Fläche der Zylinder eine Ausnehmung vorhanden, von der zur hinteren Fläche ein Druckmitteldurchlaß führt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend im einzelnen beschrieben.

Es zeigen:

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Pig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Rolle;

Pig. 2 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab durch die in Pig. I gezeigte Ringdichtung;

Pig. 3 einen Schnitt entlang Linie III-III in Pig. I durch die Axialdichtung;

Fig. H eine Seitenansicht des in Fig. 1 rechts liegenden Dichtungsringes; und

Fig. 5 den in Pig. 4 gezeigten Dichtungsring in Vorderansicht.

Fig. 1 zeigt eine festliegende Welle 1, die an ihren gegenüberliegenden Enden von Schwinglagern 2 am Gestell 3 einer Maschine getragen wird. Die Welle 1 wird durch eine nachgiebige Verbindung von einer Kappe 3A am rechten Weitenrahmen: der Maschine gegen Umdrehungen gesichert. Auf der Welle 1 steckt eine Hülse ¹J, wobei zwischen Welle 1 und Hülse *l ein radialer Zwischenraum 5 besteht. Zwischenraum 5 wird von an gegenüberliegenden Enden vorhandenen Ringdichtungen und axial ausgelegten Dichtungen 7 in zwei Kammern unterteilt.

Der Maschinenrahmen 3 trägt ferner eine nicht gezeigte Gegendruckrolle, die sich parallel zur Hülse Ί gegen deren Mantel-

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fläche legt, wobei zwischen den beiden Rollen hindurch laufendes Gut unter Druck gesetzt werden kann. Der zwischen de η Rollen herrschende Druck würde normalerweise die Hülse ^l\ durchbiegen, wenn diese nur an ihren beiden Enden gelagert bzw. abgestützt wäre.

Um dieses von der Gegendruckrolle verursachte Durchbiegen der Hülse 4 verhindern, bzw. in regelbaren Grenzen halten zu können, kann in die über der Axialdichtung 7 liegende Kammer ein Druckmedium eingelassen werden. Zu diesem Zwecke ist in derliielle 1 ein Durchlaß 8, welcher in die über der Dichtung 7 liegende Kammer 5 führt. Außer dem in Fig. 1 gezeigten Axiallager 7 befindet sich auf der ihm gegenüberliegenden Seite der Welle 1 ein gleichartiges Lager.

Der Druck wird von einem durch die Kammer 5 fließenden Druckmedium hervorgerufen. Das Medium, z.B. Drucköl, fließt durch einen Auslaß 9 in der Welle 1 ab.

Der Flüssigkeitsdruck ist den ,leweiligen Erfordernissen entsprechend regelbar, und zwar so, daß die Rollenhülse 4 unter zentripetaler Belastung entweder nicht durchbiegt, sich radial ausdehnt, oder auch bis zu einem gewissen Grade durchbiegt. Der gegen das Hülseninnere wirkende Flüssigkeitsdruck erzeugt an der Welle 1 einen Gegendruck, sodaß diese etwas nach unten durchgebogen wird. Aus diesem Grunde lagert die Welle 1 in den Schwing-

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lagern 2. Die zwischen "Welle 1 und Hülse 4 liegenden Lager 10 sind selbstjustierend.

An den gegenüberliegenden Enden der Kammer 5 sind auf der Welle

I und in der Hülse 4 miteinander abfluchtende radiale Schultern

II bzw. 12 vorgesehen. An diesen die beiden Kammern einfassenden Enden befinden sich die Enddichtungen. Gegen die Schulter liegt ein Ring 13 an, und dieser wird von dem Lager 10, das von einer Ringmutter 14 auf der Welle 1 gesichert wird, gegen axiale Verlagerung gehalten.

Zwischen Ring 13 und Hülse 4 liegt ein ringförmiger Raum 15, in dem gleitbar ein Ringkolben 16 liegt. Der Ringkolben 16 kann bezüglich der Schulter 12 der Hülse 4 hin- und herbewegt werden. Eine auf die Schulter 12 weisende Stirnfläche 17des Kolbens 16 ist mit einer Ausnehmung 18 versehen. Diese Ausnehmung 18 wirkt mit der einen Laufring bildenden Schulter 12 als hydrostatischer Lagerpuffer. Von einer hinteren Stirndläche 20 des Kolbens 16 führt von der Ausnezmung 15 ein Durchlaß 19 in die Kolbenausnehmung 18. In die Ausnehmung 15 kann über im Ring 13 vorhandene Radialbohrungen (Fig. 1), die mit Radialbohrungen 22 in der Welle 1 verbunden sind, ein Druckmedium eingelassen werden; Die Radialbohrungen 22 sind mit einer Achsbohrung 23 verbunden. Der Durchlaß 19 hat eine Drosselung 19A, durch die das Druckmedium in die Ausnehmung 18 strömt und zwischen der Stirnfläche 17 und der

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Schulter 12 gestaut wird. O-Ringe 24 sorgen dafür, daß der Kolben dicht ist, ohne dessen Bewegungsfähigkeit in der Ausnehmung 15 zu beeinträchtigen.

Die Druckflüssigkeit wirkt zunächst auf die hintere Stirnfläche 20 des Kolbens 16 und treibt diesen auf die Schulter 12 zu. Die Stirnfläche 17, des Kolbens 16 ist größer als die Stirnfläche 20, sodaß für einen gegebenen Druck der Dichtungsdruck vom Größenverhältnis der beiden Kolbenstirnflächen zueinander abhängig ist. Zwischen dem Kolben 16 und der Rollenhülse 4 gibt es keine direkte Berührung. Der Kolben 16 schwimmt wie bei hydrostatischen Lagern üblich auf einem Ölfilm. Da der auf den Kolben 16 einwirkende Druck vom das Durchbiegen der Rollenhülse 4 steuernde Druck unabhängig ist, läßt sich der Dichtungsdruck beliebig verändern. Normalerweise ist der Dichtungsdruck höher als der zum Regeln der Durchbiegung der Hülse

4 erforderliche, sodaß vom Lager Druckflüssigkeit in die Kammer

5 fließt. Indessen wird die Regelbarkeit der Rollendurchbiegung yon ,-Jener Druckflüssigkeit nicht beeinflußt; denn der in der Kammer 5 herrschende Druck wird automatisch geregelt. Soweit die durch die Dichtung fließende Druckflüssigkeit nicht in die zwischen Welle 1 und Hülse 4 liegende Kammer 5 abströmt, sammelt sie sich in einer Kammer 25 an, aus der sie durch geeignete Auslässe abfließen kann.

Das Punktionsprinzip der Axialdichtung 7 ist dem der Enddich-

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tungen 6 gleich. Wie Pig. 3 erkennen läßt, ist inMer Welle 1 eine achsparallele Ausnehmung 26 vorhanden, in der ein länglicher Kolben 27 steckt und bezüglich der Innenfläche der .Rollenhülse 4 hin- und herbewegt werden kann. Die auf die Innenseite der Rollenhülse 4 weisende Stirnfläche 28 ist mit einer Ausnehmung 29 versehen, die zusammen mit der Innenfläche der Hülse 4 ein hydrostatisches Lager bildet. Zwischen der Ausnehmung 29 und der hinteren Stirnfläche 30 des Kolbens 27 befinden sich ein oder mehrere Durchlässe 31 mit Drosselungen, durch die ein Druckmedium in die Ausnehmung 29 fließen kann. Radiale Bohrungen 32, die mit der Axialbohrung 23 in Verbindung stehen, ermöglichen die Zufuhr von Druckflüssigkeit in die Ausnehmung 26 gegen die hintere Stirnfläche 30 des Kolbens 27. Der Axialkolben 27 ist so schmal zu gestalten, daß er biegsam genug ist, um sich mit der Welle 1 biegen zu können, ohne in der als Zylinder wirkenden Ausnehmung 26 zu verklemmen. Die den Kolben 27 durchströmende Druckflüssigkeit fließt in die über und unter der Axialdichtung liegenden Kammern ab. Die untere Kammer wird so mit Druckflüssigkeit angefüllt; jedoch kann sie sich nicht stauen, da sie über einen Durchlaß 33 in der Welle ungehindert abfließen kann.

Die Stirnfläche 28 ist wesentlich größer als die Stirnfläche 30. Je näher der Kolben 27 der Hülseninnenwand kommt, umso höher wird der Druck in der Ausnehmung 29, sodaß der Kolben 27 in seinen Zylinder 26 zurückgetrieben wird. Dadurch entweicht mehr

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Druckflüssigkeit zwischen der Stirnfläche 28 und der Hülse k, sodaß infolge der durch die Durchgänge 31 geschaffenen Drosselung der Druck an der hinteren Stirnfläche 30 des Kolbens ansteigt und diesen wieder vorwärtstreibt. Auf diese Weise.wird der Kolben 27 in einem Äquilibrium gehalten.

Wie aus der vorhergehenden Beschreibung zu entnehmen ist, schafft die Erfindung eine hydrostatische Lagerdichtung, mit der es möglich ist, die Druckkammern 5 in der Rollenhülse 4 im Verhältnis zum von außen auf die Hülse 4 einwirkenden Belastungen unter Druck zu halten.und dadurch dem Durchbiegen der Rollenhülse entgegenzuwirken, ohne daß zwischen den Dichtungen 6 und 7 und der Rollenhülse 4 direkte Berührungspunkte bestehen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Deflektionsrolle bestehend aus einer festliegenden Welle und einer darauf laufenden Hülse, wobei zwischen Welle und Hülse sowohl axial ausgerichtete als auch ringförmige Gleitflächendichtungen vorgesehen sind, die den Zwischenraum in mehrere parallel zueinander liegende Druckkammern unterteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen Welle (1) und Hülse(4) liegenden Dichtungen (6; 7) als Kolben (16; 27) ausgebildet sind, die von der Welle (1) aus gegen die Hülse (4) beweglich sind.

2'. Deflektionsrolle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet j daß die ringförmige Dichtungen (6) von zwischen Planschen (13) auf der Welle (1) und Schultern (12) in der Hülse (4) liegenden Ringkolben (16) gebildet werden.

3. Deflektionsrolle gemäß Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die axial ausgerichtete Dichtung (7) von einem schmalen Glied (27) gebildet wird, das in einer axialen Ausnehmung (26) in der Welle (1) bezüglich der Innenfläche der Hülse (4) bewegbar ist.

4. Deflektionsrolle gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurc h gekennzeichnet, daß die vordere Stirnfläche (17;28) der Kolben (16;27) größer ist als die hinter (20$ 30).

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5. Deflektionsrolle gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß in der vorderen Stirnfläche (17;28) der Kolben (l6;27) eine Ausnehmung (18; 29) vorgesehen ist.

6. Deflektionsrolle gemäß Anspruch 1 bis 5, d a^;d u r c h gekennzeichnet, daß von*der hinteren Stirnfläche (2O;3O) zur vorderen Stirnfläche (17;28) der Kolben (16;. 27) ί ein Durchlaß (19; 31) für ein Druckmedium vorgesehen ist.

7. Deflektionsrolle gemäß Anspruch 6,dadurch g ek en η ζ e i chn e t, daß der Durchlaß (19; 3D in der Ausnehmung (18;· 29) einmündet.

8. Deflektionsrolle gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Axialdichtung (7) zwischen den Enddichtungen (6) liegt. am

9. Deflektionsrolle gemäß Anspruch 1 und 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kilben (27) der Axialdichtung (7) radial biegbar ist.

10. Deflektionsrolle gemäß Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß zu den hinteren Stirnflächen (20; 30) der Kolben (16; 27) Druckmittelleitungen (23; 32)führen.

KHH/ALC

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