DE2165118B2

DE2165118B2 - Biegegesteuerte walze

Info

Publication number: DE2165118B2
Application number: DE19712165118
Authority: DE
Inventors: Alan Richard Orfordville Wis. Sorenson (V.St.A.)
Original assignee: Beloit Corp
Current assignee: Beloit Corp
Priority date: 1970-12-28
Filing date: 1971-12-28
Publication date: 1976-07-01
Also published as: JPS5146164B1; SE382476B; FI59851B; DE2165118A1; GB1378298A; AR194087A1; FR2120047A1; ES398321A1; IT944413B; CA949367A; BR7108584D0; FI59851C; US3726338A

Description

Die Erfindung betrifft eine biegegesteuerte Walze mit einer an beiden Enden abgestützten undrehbaren Tragachse und einer auf der Tragachse drehbar gelagerte:: Hülse, die eine äußere Arbeitsfläche zur Aufnahme einer äußeren Last und eine glatte innenfläche aufweist, und die beiderends auf der Tragachse drehbar gelagert ist, wobei zwischen der Tragachse und der Hülse ein hydraulisch betätigtes Stützmittel zur Übertragung der äußeren Last auf die Tragachse angeordnet ist, das aus einem Druckschuh besteht der an der Innenfläche der Hülse über deren Länge anliegt und durch ein die Innenfläche der Hülse benetzendes Schmieröl geschmiert wird. Derartige biegegestcuertc Walzen, deren Durchbiegung über den hydraulisch betätigten inneren Druckschuh beeinflußt werden kann.

sind insbesondere für Papier-Herstellungsmaschincn

bekannt.

Während des Betriebes einer biegegesteuerten Walze wird eine beträchtliche Wärmemenge entweder in der Hülse erzeugt, oder auf sie übertragen. Ist z, B, in einer Papier-Herstellungsmaschine die Hülse gummibeschichtet, so wird eine große Wärmemenge erzeugt. Obwohl Wärme an die Umgebungsluft abgestrahlt oder durch Sprühwasser abgeleitet wird, muß die Restwärme von innerhalb der Hülse durch das Schmieröl ausgetragen werden, das mit der Innenfläche der Hülse in Berührung gelangt. In Anbetracht dessen, daß die Arbeitsgeschwindigkeit und die Spaltdrücke wachsen, steigt die erzeugte Wärmemenge so an, daß es angezeigt ist, das Schmiermittel über einen ölkühler zu leiten (»Handbuch der Papier- und Pappenfabrikation«, 2. Auflage, S. 1295).

Zum Stande der Technik im weiteren Sinne gehört auch eine Walze für die Druckbehandlung von Papierbahnen, mit stillstehendem Kern, aber ohne Druckschuh, bei der Durchbiegungen dadurch vermieden werden, daß eine Druckflüssigkeit zwischen dem stillstehenden Kern und einem zum Umlauf bestimmten, rohrförmigen Mantel vorgesehen ist. Die Druckflüssigkeit wird jeweils in diejenige Kammer eingeführt, die der Wirkstelle der Walze zugewandt ist (DT-AS 12 44 097). Die Oberfläche der Walze ist durch ein Heizmittel beheizbar. Um der Druckflüssigkeit zur Vermeidung von Walzendurchbiegungen eine andere Viskosität geben zu können als der Heizflüssigkeit, werden getrennte Kreisläufe für die Flüssigkeiten vorgesehen.

Bei biegegesteuerten Walzen der Gattung ist man bisher durch eine ausreichende Bemessung der Schmierölmenge, die die in Betrieb der Walze erzeugte Wärmemenge aufnimmt, in der Lage gewesen, die nach der Abstrahlung sowie durch Sprühwasser nicht abgeführte Restwärme abzuführen und die Hülse auf der gewünschten Temperatur zu halten. Mit dem Anwachsen der Arbeitsgeschwindigkeit und der Spaltdrücke ist man jedoch an der Grenze der durch das Schmieröl direkt abführbaren Wärmemenge angelangt. Die Erfindung benutzt das mit der Anwendung eines ölkühlers vorgegebene Zweikreissystem mit Wärmetauscher in der Erkenntnis, daß das Schmieröl damit in seinen Eigenschaften und in seiner Menge in der Hauptsache auf seine Schmieraufgabe abgestellt werden kann, die Wärmeaustauschflüssigkeit jedoch, da sie von jeglicher Schmieraufgabe befreit ist, in ihren Eigenschaften und in ihrer sekundlichen Durchlaufmenge auf die mit dem Wärmeaustausch zusammenhängenden Eigenschaften eingestellt werden kann.

Von daher hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, das Zweikreissystem mit Wärmeaustausch in Verbindung mit einer biegegesteuerten Walze gemäß der Gattung in besonders einfacher Weise zu verwirklichen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß zum Kühlen oder Beheizen der Hülse das Schmiermittel in einem innerhalb der Hülse angeordneten Primärkreis über eine Förderpumpe und einen Wärmeaustauscher geführt ist, wobei der Wärmeaustauscher in einer über entlang der undrehbaren Tragachse geführte Leitungen gehenden Schleife des das Wärmeaustauschmittel führenden Sekundärkreises angeordnet ist, dessen Förderpumpe außerhalb der Walze angeordnet ist.

Mit dem benutzten Zweikreissystem ist man nunmehr in der Lage, dem Schmieröl eine hohe Viskosität und der Wärmeaustauschflüssigkeit eine niedrigere Viskosität

/u geben. Die erfindungsgemäße Anordnung des Primärkreises samt Förderpumpe und Wärmeaustauscher innerhalb der Walze trägt den beengten Platzverhältnissen innerhalb der Walze hinsichtlich der Leitungsführungen in fortschrittlicher Weise Rechnung. da nur die Flüssigkeit mit der niedrigeren Viskosität über lange Leitungen aus der Walze heraus und in diese hinein geführt werden muß, nämlich die W&meaustauschflüsa-gkeit. Die Leitungen können hierdurch einen vergleichsweise kleinen Querschnitt erhalten, was deshalb wünschenswert ist, weil außer dem Leitungspaar für die Wärrr.eaustauschflüssigkeit nicht nur das Leitungspaar für das Druckmittel des innerhalb der Walze angeordneten Pumpenmotors entlang der undrehbaren Tragachse verlegt werden muß. sondern auch eine Leitung zum Betätigungszylinder für den Druckschuh.

In den Unteransprüchen sind zusätzliche, den Erfindungsgegenstand weiterbildende Erfindungsmerkmale angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch ein Ende der Walze,

F i g. 2 einen senkrechten Querschnitt nach der Linie 11-11 in Fig. 1, mit schematisch dargestellter Einrichtung zum Schmieren und zur Temperatursteuerung für die Walzenhülse, und

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Flüssigkeits-h'ührung nach F i g. 2.

Wie aus F i g. 1 und 2 ersichtlich, ist einer Walzenhülse 10 auf einer undrehbaren Tragachse 11 drehbar gelagert, die ihrerseits an beiden Enden über Gelenkstützen 15 abgestützt ist, die von einem Rahmen 16 od. dgl. getragen sind. Die Hülse 10 ist an ihren Enden über Lager 114 auf der Tragachse 11 abgestützt.

Die Lastriichtung und -verteilung, wie sie beispielsweise aus einem Spaltdruck im Zusammenwirken mit einer Gegenwalze resultiert, ist durch Pfeile 18 angedeutet. Die Hülse 10 umfaßt einen inneren Metallzylinder lOb und eine äußere Gummischicht 10a, jedoch kann die Hülse 10 auch ganz aus Metall hergestellt sein. Die Gummischicht 10a wird gezeigt, weil gerade in diesem Bereich der Hülse eine beträchtliche Wärmemenge erzeugt wirJ, die abgeführt werden muß, um eine Zerstörung der Walze zu verhindern. In gebräuchlichen Papiermaschinen beträgt die Wandstärke des Hülsenzylinders 10ύ zwischen 40 und 50 mm und die der Gummischicht 10a zwischen 12 und 20 mm, obwohl in der Zeichnung zur Verdeutlichung der durch die Gummischicht entstehenden Wärme eine dickere Gummischicht dargestellt ist.

Es ist ferner zu vermerken, daß die bevorzugte Ausführungsform auf die Abführung von Wärme abgestellt ist, jedoch ist die Erfindung auch anwendbar zum Beheizender Walzenhülse. Diese Alternative ist für Arwendungsfälle geeignet, in denen die Hülse beheizt werden muß, um Wärme auf die durch den Walzenspalt hindurchgehende Bahn zu übertragen.

LJm entlang der Wirklinie, in der die Last 18 auf die _VlJ Walze einwirkt, einen gleichmäßig gesteuerten Druck auszuüben, werden die von der Hülse 10 aufgenommenen Kräfte über ein hydraulisch betätigte Stützkonstruktion 20 auf die Tragachse 11 übertragen. Diese Konstruktion umfaßt einen gleitbaren Druckschuh 21. <·,<; der in enger Berührung mit der glatt bearbeiteten Innenfläche 19 der Hülse 10 steht. In der durch den Pfeil 9 iinuedeuteten Drehrichtung der Hülse 10 wird eine schmierende und Wärme übertragende Flüssigkeit, vorzugsweise öl. auf die Innenfläche 19 der Hülse aufgebracht und unter die verjüngte Vorderkante 21 £ des Druckschuhs 21 getragen, um zwischen dem Druckschuh und der Innenfläche 19 einen Schmierfilm zu erzeugen, der kontinuierlich aufrechterhalten wird und Wärme von der Hülse 10 aufnimmt. Da eine überschüssige ölmenge auf die Innenfläche der Hülse aufgebracht wird, staut sich eine gewisse ölmenge vor der Vorderkante 21a des Druckschuhs an und fließt abwärts über die Oberfläche der Tragachse 11 in einen offenen ölsumpf 26. Dieser ölsumpf wird umgrenzt von der Tragachse 11 einerseits und einer Muldenwand 27 andererseits, die unterhalb des Flüssigkeitsspiegels mit einer Anzahl von öffnungen 27a versehen ist. Durch die öffnungen fließt ein kontinuierlicher ölsirom auf der Innenfläche 19 der Hülse 10, die auf diese Weise mit einem ölbelag versehen wird, der aufwärts zum Druckschuh 21 getragen wird. Auf diesem Wege nimmt das öl Wärme von der Hülse 10 auf, das z. T. von der Vorderkante 21a des Druckschuhs abwärts und zurück in den Ölsumpf 26 fließt. Wie später beschrieben wird, wird das Wärme übertragende öl zwecks Rückkühlung durch einen Wärmeaustauscher gepumpt.

Die Stützkonstruktion zwischen der Hülse 10 und der Tragachse 11 umfaßt außerdem gleitbaren Druckschuh 21 einen den Druckschuh tragenden Kolben 22, der in einem Zylinder oder einer Kammer 23 geführt wird. Der Druckschuh ist um eine parallel zur Hülse verlaufende Achse kippbar auf einem Kippbolzen 24 abgestützt, der vom freien Ende des Kolbens 22 getragen ist und in eine Ausnehmung des Druckschuhs eingreift.

Innerhalb der Hülse 10 ist ein Wärmeaustauscher 30 angeordnet mit einem Primärkreis 29,30,34,35 ( F i g. 3) für die V/ärme übertragende Flüssigkeit bzw. das Schmieröl und einem aus der Walze herausgeführten Sekundärkreis 32, 32a, 33 für eine Wärme-Austauschflüssigkeit. Genauer gesagt wird das zu kühlende öl aus dem Sumpf 26 über eine Aufnahme 29 von einer ersten Förderpumpe 30 angesaugt und über eine Leitung 34 dem Wärmeaustauscher 31 zugeführt, wie F i g. 2 und 3 zeigen. Nach dem Wärmeaustausch gelangt das gekühlte öl über die Rückleitung 35 des Wärmeaustauschers zurück in den Sumpf 26.

Um den Wärmeaustausch im Wärmeaustauscher 31 zu vollführen, wird die Wärme-Austauschflüssigkeit des Sekundärkreises dem Wärmeaustauscher 31 durch eine zweite, außerhalb der Tragachse 11 angeordnete Förderpumpe 32a über eine Zuleitung 32 zugeführt. Die Flüssigkeit wird nach dem Wärmeaustausch über eine Leitung 33 abgeleitet. Diese Leitungen 32 und 33 führen durch die ausgebohrte Mitte 17 der Tragachse 11 in das Innere der Hülse 10, wie F i g. 1 zeigt.

Mit der beschriebenen Einrichtung kann in den Sumpf 26 eine schmierende und Wärme übertragende Flüssigkeit eingesetzt werden, die hinsichtlich des Aufbaues des Schmierfilms zwischen dem Druckschuh 21 und der Hülsen-Innenfläche 19 sowie der Aufnahme von Wärme von eier Hülse optimal ausgelegt ist. Andererseits kann durch die Leitungen 32, 33 des Sekundärkreises eine Wärrne-Ausiauschfliissigkeit geleitet werden, die hinsichtlich des Wärmeaustausches optimale Eigenschaften hat. Wegen der großen Menge abzuführender Wärme kann die Wärme-Austauschflüssigkeit des Sekundärkreises im Vergleich zum Schmieröl eine niedrigere Viskosität und eine höhere spezifische Wärrre haben. Ferner kann die Wärme-Austauschflüssigkeit mit höherer Geschwindigkeit und in größerer Menge

gepumpt werden, ohne daß das Problem des Schäumens akut wird, wie auch der Flüssigkeitsbcdurf keiner Rücksichtnahme bedarf, da er weder die Schmierung noch die Funktion der Biegesteuerung für die Walze selbst beeinflußt.

So kann der zweiten Förderpumpe 32;/ für die Wärme-Austauschflüssigkeit eine höhere Förderleistung als der ersten Pumpe 30 des Primärkreises gegeben werden, wobei die Förderleistung dieser zweiten Pumpe regelbar sein kann, beispielsweise durch Drosseln des Ausganges der Pumpe, um den Bedarf an Wärmeabfuhr aus dem Schmieröl einzustellen. Beispielsweise kann Wärme-Austauschflüssigkeit mit einer extrem niedrigen Temperatur benutzt werden, die unterhalb derjenigen liegt, die mit einem höher viskosen Schmieröl entweder erlaubt oder möglich wäre. Letztlich wird eine größere Flexibilität und Kapazität im Kühleffekt als bisher erhalten, wo entweder keine Zirkulation gegeben war oder das Schmiermittel selbst außerhalb der Hülse gepumpt und in einem einzigen Kreislauf zurückgeleitet wurde.

Zum Antrieb der ersten Förderpumpe 30 des Primärkreises dient ein hydraulischer Motor 38, der mit der Pumpe 30 eine Einheit bildet. Der hydraulische Motor wird mit dem Schmieröl aus dem Ölsumpf 26 betrieben und ist druckseitig über eine aus der Walze herausgeführten Leitung 37 an eine Förderpumpe 40 angeschlossen, die öl aus dem Behälter 40a ansaugt. Das Schmieröl gelangt in den Behälter 40a, indem es von einem das Niveau des Ölsumpfes 26 konstant haltenden Überlauf 29 über die Leitung 37a und eine das überlaufende öl abfördernde Pumpe 42 mit nachgeschaltetem Filter 41 in den Behälter 40a gepumpt wird, so daß dieser Behälter stets aufgefüllt bleibt. Unter Umständen kann der Überlauf 28 auch unmittelbar an die Pumpe 40 angeschlossen werden. Indem der Flüssigkeitsspiegel im Sumpf 26 auf diese Weise konstant gehalten wird, bleibt die Aufnahme 29 für die Pumpe 30 des Primärkreises stets eingetaucht.

Das aus dem hydraulischen Motor 38 austretende Schmieröl wird über Leitungen 36 an die Lager 14 der Hülse 10 herangeführt, wie F i g. 1 zeigt. Das überschüssige öl fließt von den Lagern abwärts in die Hülse und benetzt zusätzlich deren Innenfläche 19.

Soweit bisher beschrieben, arbeitet der Wärmeaus

lauscher 30 mit einem über die Leitung 32 herangeführten Kühlmedium. Wenn die Hülse 10 beheizt werden soll, führt diese Leitung ein Heizmedium. Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel bchandelt eine über einen gleitbaren Druckschuh biegegesieuerte Walze. Wenn eine biegegesteuerte Walze eine in direktem Kontakt mit der Innenfläche der Hülse befindliche Öldruckkammer nach der GB-PS b 41 466 aufweist, wird im Sinne der Erfindung das der Druckkammer zugeführte öl über einen an der Tragachse befestigten Wärmeaustauscher zurückgelcitet, und zwar wird dem Wärmeaustauscher das an den Dichtungen durchtretende öl vom Inneren der Hülse zugeführt. Wenn die Kühlung verstärkt werden soll, kann öl direkt aus der Druckkammer abgezogen werden, wobei das den Wärmeaustauscher verlassende öl direkt in die Druckkammer gedruckt wird. Indem eine bestimmte ölzirkulation eingestellt wird, kann die Temperatur der Walzenhülse gesteuert werden. Der übrige Teil der Einrichtung ist der gleiche wie in der Zeichnung dargestellt.

Wenn die öltemperatur im Sumpf 26 gemessen wird, kann ein thermischer Regler vorgesehen und so geschaltet werden, daß die Temperatur und der Durchfluß der Wärme-Austauschflüssigkeit der Pumpe 32.1 und/oder die Temperatur der Wärmeaustauschflüssigkeit geregelt werden. Auch kann die Temperatur der Walzenhülse direkt gemessen werden, um deren Temperatur zu steuern. Ferner kann auch die Leistung der ersten Förderpumpe 30 für den Schmiermittelkreislauf geregelt werden, jedoch wird dies mit genügender Kapazität durch Steuern des hydraulischen Motors 38 durchgeführt.

Die Wirkungsweise einer biegegesteuerten Walze gemäß der Erfindung ist in mancherlei Hinsschi verbessert. So kann die Wärme-Abfuhr vollständig vordem Wärmeaustauscher übernommen werden, dei innerhalb der Hülse angeordnet ist. Ferner wirkt die Pumpen-Motor-Eiriheit in einer Weise zusammen, dal! das den Motor treibende Öl zur Schmierung der Lagei benutzt wird, wobei das Schmieröl auf seinem ganzer Zirkulationsweg auf einer richtigen Betriebstemperau. gehalten wird und das Schmieröl eine doppelt! Funktion erfüllt, indem es den Motor 38 antreibt wi< auch die Lager schmiert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 21

1. Biegegesteuerte Walze mit einer an beiden Enden abgestützten undrehbaren Tragachse und einer auf der Tragachse drehbar gelagerten Hülse, die eine äußere Arbeitsfläche zur Aufnahme einer äußeren Last und eine glatte Innenfläche aufweist, und die beiderends auf der Tragachse drehbar gelagert ist. wobei zwischen der Tragachse und der Hülse ein hydraulisch betätigtes Stützmittel zur Übertragung der äußeren Last auf die Tragachse angeordnet ist, das aus einem Druckschuh besteht, det an der Innenfläche der Hülse über deren Länge anliegt und durch ein die Innenfläche der Hülse benetzendes Schmieröl gescnmiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kühlen oder Beheizen der Hülse (10) das Schmiermittel in einem innerhalb der Hülse angeordneten Primärkreis über eine Förderpumpe (30) und einen Wärmeaustauscher (31) geführt ist, wobei der Wärmeaustauscher in einer über entlang der undrehbaren Tragachse (11) geführte Leitungen (32, 33) gehenden Schleife des das Wärmeaustauschmittel führenden Sekundärkreises angeordnet ist, dessen Förderpumpe (32a) außerhalb der Walze angeordnet ist.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmieröl über einen in der Tragachse (11) angeordneten offenen Sumpf (26) geführt ist, der das den Druckschuh (21) nicht passierende, überschüssige öl auffängt und aus dem das Schmieröl durch die Förderpumpe (30) des Wärmeaustauschers (31) diesem zugefördert wird, wobei Mittel (28, 37a, 42) vorgesehen sind, um das Niveau des ölsumpfes kontant zu halten.

3. Walze nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß ein Überlauf (28) im ölsumpf (26) und eine das überlaufende öl in einen außerhalb der Walze angeordneten Behälter (40a) abfördernde Förderpumpe (42) vorgesehen ist.

4. Walze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (30) des Primärkreises von einem hydraulischen Motor (38) angetrieben ist, der druckseitig über eine aus der Walze herausgeführte Leitung (37) an eine Förderpumpe (40) angeschlossen ist, die aus dem das überschüssige Schmieröl aufnehmenden Behälter (40a) ansaugt, wobei der Auslaß des hydraulischen Motors über Leitungen (36) an die Lager (14) der Hülse (10) geführt ist, um diese zu schmieren.