DE2220025C3 - Band-Spreizvorrichtung - Google Patents

Description

a) die Oberfläche der Walze ist in eine Mehrzahl von in Abständen voneinander angeordneten Ringen (28) gleichen Durchmessers aufgeteilt,

b) die Ringe sind undrehbar auf einer mit der Biegeeinrichtung (16, 17, 18) versehenen Tragwelle (11) befestigt.

2. Spreizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Inneren der Tragwelle (11) her und durch öffnungen (37) in den undrehbaren Ringen (28) hindurch ein Luftstrom einstellbar ist, der zwischen den Ring-Oberflächen (29) und den jeweiligen gegenüberliegenden bewegten Bändern (8) einen Luftfilm erzeugt.

Die Erfindung betrifft eine Band-Spreizvorrichtung zum fächerartigen Auseinanderspreizen gespaltener Bänder vor dem Aufwickeln, bestehend aus einer der Aufwickelvorrichtung vorgeordneten, mit einer Einrichtung zum einstellbaren Biegen versehenen Walze.

Bei der kontinuierlichen Herstellung von Bahnen, beispielsweise Papierbahnen, werden üblicherweise schwere Maschinen benutzt, die Bahnen von derartiger Breite herstellen, die kaum unmittelbar verwendet werden können. Es ist beispielsweise in der Papierindustrie nicht unüblich, Papierrollen mit einer Breite von ca. 9 m und einem Durchmesser von ca. 3 m herzustellen, die normalerweise nicht unmittelbar der Verwendung zugeführt werden können. In Zeitungsdruckereien beispielsweise haben die in die Druckmaschinen eingesetzten Papierrollen sowohl eine geringere Breite als auch einen geringeren Durchmesser.

Wenn im Folgenden auf Papierbahnen Bezug genommen wird, so ist hierin keine Beschränkung zu sehen, obwohl die Erfindung vorzugsweise die Behandlung von Papierbahnen betrifft. Die Erfindung ist aber auf jedes Bahnmaterial anwendbar, insbesondere auf solche Bahnen, die normalerweise kontinuierlich in schweren und leichten Rollen hergestellt werden.

Um die Abmessungen von Papierrollen zu verringern, wird die von einer schweren Rolle ablaufende Bahn üblicherweise nach einem Aufspalten auf eine Mehrzahl von axial fluchtenden Dornen geeigneter Länge wieder aufgewickelt, so daß eine Mehrzahl von Bandrollen geeigneter Breite hergestellt werden. Die Bandbreite entspricht der Länge der einzelnen Dorne, auf denen das betreffende Band aufgewickelt wird. Dabei kann es nicht hingenommen werden, daß die Bänder sich in der Aufwickelvorrichtung mit ihren Rändern überlappen, weshalb die aufgespaltenen Bänder mittels einer Band-Spreizvorrichtung fächerartig auseinandergespreizt werden.

Eine übliche Band-Spreizvorrichtung kann entweder aus einer Walze mit einer Einstellbaren biegsamen Welle und einer um die Welle rotierenden zylindrischen Außenfläche bestehen, oder es handelt sich um einen sogenannten D-Stab.

Eine weitverbreitete Spreizwalze hat eine äußere zylindrische Oberfläche mit Gummi-Leinwand, die sich über die gesamte Länge der biegbaren Welle erstreckt Dia Spreizwalze ist zuweilen fest und zuweilen auf einen gleichmäßigen Krümmungsradius einstellbar, der in der Papierindustrie normalerweise zwischen 130 m und 1000 m liegt. Von einem eingestellten Krümmungsradi-

us der Spreizwalze hängt es ab, in welchem Maße die aufgespaltenen Bänder fächerartig auseinandergespreizt werden.

Der sogenannte D-Stab hat einen D-förmigen Querschnitt und besitzt alle 8 bis 30 cm quer durch die

Maschine individuelle Einstellmöglichkeiten. Dieser biegsame Stab wird in der Weise zum Auseinanderspreizen einer Mehrzahl von Bändern eingestellt, daß mit einer optimalen Einstellung eine gleichmäßige Krümmung des Stabes erhalten wird. Obwohl derartige Vorrichtungen weit verbreitet sind, sind sie in mancherlei Hinsicht als unbefriedigend anzusehen.

Das über die Spreizvorrichtung laufende Papier hat eine relativ geringe Masse. Andererseits besitzt die Spreizwalze mit ihrer äußeren Oberfläche eine relativ hohe Masse. Wenn eine Bahn über die Spreizwalze läuft, entsteht häufig ein Luftfilm zwischen der Bahn und der Walzen-Oberfläche, wodurch ein Zugverlust entstehen kann, der zu einem Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Bahn und der Spreizwalze führt. Wo aber ein solcher Geschwindigkeitsunterschied auftritt, kann sich die wirksame Haftung der Bahn auf der Spreizvorrichtung ändern, wodurch das Auseinanderspreizen der unterteilten Bänder gestört wird und die unerwünschten Überlappungen beim Wieder-Aufwikkein der Bänder begünstigt werden. Aus diesem Grunde werden massive drehbare Spreizwalzen, die — wie erwähnt — mit Gummi-Leinwand bezogen sind, üblicherweise zwangsläufig mit Bahngeschwindigkeit angetrieben, wozu es einer relativ komplizierten

ίο Einrichtung bedarf.

Wie gesagt wird eine Papierwalze großen Durchmessers normalerweise in Form von verschiedenen Rollen kleineren Durchmessers zum Einsatz gebracht. Dies bedingt ein diskontinuierliches Aufwickeln, da mit dem Fertigwickeln einer jeden kleineren Rolle die Maschine gebremst und angehalten werden muß, die fertig gewickelte Rolle ausgebaut, ein neuer Satz von leeren Dornen in die Wickelvorrichtung eingesetzt und der Vorgang des Wieder-Aufwickelns erneut begonnen

so werden muß. Jedesmal wenn die Papierbahn in ihrer Geschwindigkeit verzögert oder angehalten werden muß, muß auch die schwere zylindrische äußere Oberfläche der Spreizwalze angehalten werden, wenn man verhindern will, daß die Papierbahn durch den Geschwindigkeitsunterschied ihren Kontakt mit der Spreizvorrichtung verliert und die unerwünschten Überlappungen auftreten. Andererseits hat der sogenannte D-Stab eine Mehrzahl von über die Stablänge verteilten Einstellmöglichkeiten hinsichtlich seiner

so Durchbiegung. Da ein optimales Auseinanderspreizen der gespaltenen Bänder an eine gleichmäßige Stabkrümmung gebunden ist und der Bedienungsmann diese gleichmäßige Krümmung nicht mit Sicherheit einzustellen vermag, sind auch hier die unerwünschten Überlappungen der Bänder beim Wieder-Aufwickeln zu befürchten.

Die Erfindung behandelt die Auswirkungen eines Luftfilmes zwischen Spreizrolle und den Bahnen, der

dann zu einer Instabilität der Spreizlage der Bahnen führt, wenn die Spreizwalze eine rotierende Oberfläche hat und Luft mitreißt Dieses Problem war durchaus bekannt (Paper Trade Journal, 14. April 1969, Seite 65), weshalb der Vorschlag gemacht wurde, eine rotierende Spreizwalze mit Rillen zu versehen, durch die Luftspalte zwischen einer Mehrzahl von umlaufenden Ringen geschaffen werden, um einen Gleichlauf zwischen den Bahnen und der Spreizwalze durch einen nicht von Luftfiltern beeinträchtigten ständigen Kontakt auch .'o beim Beschleunigen und Verzögern der Bahngeschwindigkeit zu erzwingen.

Die unter der Bezeichnung »Venta Grooved Roll« bekanntgewordene rotierende Spreizwalze hat zwar den Vorteil, gegenüber dem undrehbaren D-Stab allein durch an den Enden angreifende Biegemomente variabel und gleichmäßig durchgebogen werden zu können, jedoch erfordert sie die schon erwähnte komplizierte Regelbarkeit der Drehzahl in Anpassung an die Bahngeschwindigkeit, wie auch nicht ausgeschlossen ist, daß von den rotierenden Ringen zwischen den Luftspalten Luft mitgerissen wird und das Luftfilm-Problem wegen seiner Instabilität doch noch existent ist deshalb, weil der Luftfilm-Einfluß sich gerade wegen unvermeidlicher Änderungen der ReIativgeschwindigkeit zwischen Bahn und rotierende Rollen-Oberfläche auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die für die Stabilität der Spreizlage von Bahnen so ungünstige Ausbildung von Luftfilmen unter den Bahnen unschäd- JQ lieh zu machen, ohne auf die leichte Einstellbarkeit der Krümmung der Spreizwalze über an den Enden angreifende Biegemomente verzeichten zu müssen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht in der Abkehr von der Tendenz zur geregelt drehbaren Spreizwalze in der Kombination folgender Merkmale:

a) Die Oberfläche der Spreizwalze ist in eine Mehrzahl von in Abständen voneinander angeordneten Ringen gleichen Durchmessers aufgeteilt,

b) die Ringe sind undrehbar auf einer mit der Biegeeinrichtung versehenen Tragwelle befestigt.

Hierdurch wird eine Band-Spreizvorrichtung geschaffen, die

1. auf gleichmäßige Biegung eingestellt werden kann,

2. keinen komplizierten regelbaren Antrieb benötigt, und

3. vom Luftfilm-Problem befreit ist, da die undrehbaren Ringe jeder Bahn einen deutlicheren Richtungsimpuls im Sinne des erwünschten Auseinanderfächerns vermitteln als es bei dem undrehbaren D-Stab oder den Spreizwalzen mit rotierender Oberfläche (gerillt oder glatt) möglich war.

Die Abstände zwischen den undrehbaren Ringen haben bei der erfindungsgemäßen Spreizvorrichtung an sich nichts mit dem Luftfilm-Problem zu tun; sie müssen lediglich einen derartigen Abstand voneinander haben, daß sie das Ausbiegen der Tragwelle nicht behindern.

Für eine Spreizvorrichtung zur Erzeugung einer Querspannung in einer unzerteilten Papierbahn innerhalb der Papiermaschine ist es zwar bekannt, statt eines flexiblen Rohres, das frei drehbar auf einer biegsamen Welle angeordnet ist, einzelne Wälzlager auf die Tragwelle aufzuziehen, womit die Walzenoberfläche in eine Mehrzahl voneinander getrennten Ringen aufgeteilt wird, jedoch steht diese Maßnahme nicht im Zusammenhang mit dem Problem der sich ändernden

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50 Haftung zwischen aufgespaltenen Einzelbahnen und der Walzenoberfläche, das sich aufgrund eines sich ausbildenden Luftfilmes stellt und die Gefahr begründet, daß die Einzelbahnen verlaufen und sich beim Aufwickeln überlappen (US-PS 20 54 214).

Um die Biegefähigkeit einer Spreizwalze mit rotierendem Zylindermantel zu verbessern, ist es bekannt, den Mantel und die feststehende Tragwelle mit Einschnitten zu versehen (FR-PS 15 67 277).

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß vom Inneren der Tragwelle her und durch Öffnungen in den undrehbaren zylindrischen Ringen hindurch ein Luftstrom einstellbar ist, der zwischen den Ring-Oberflächen und den jeweilig gegenüberliegenden bewegten Bändern einen Luftfilm erzeugt Über diesen künstlich erzeugten und regelbaren Luftfilter können die Haftungsverhältnisse zwischen den Bändern und den Ringflächen auch während des Auf- und Niederregeins der Bahngeschwindigkeit gleichmäßig gehalten werden, so daß auch die Spreizwirkung keine Änderung erfährt

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen

F i g. 1 eine schaubildliche Darstellung einer Umwikkelvorrichtung mit einer Band-Spreizvorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen teilweisen Längsschnitt durch die Band-Spreizvorrichtung, und

F i g. 3 eine Einzelheit von F i g. 2 in vergrößertem Maßstab.

Man erkennt in F i g. 1 eine Papierrolle 1 großen Durchmessers und großer Breite, deren ablaufende Bahn durch Spaltmesser 2 in eine Mehrzahl von Bändern geringerer Breite aufgeteilt wird. Im Ausführungsbeispiel wird die Bahn so aufgespalten, daß vier Rollen kleinerer, aber gleicher Breite erhalten werden. Hierzu werden die Bänder 8 auf eine Mehrzahl von Kernen 3 umgewickelt, die in axialer Ausrichtung in den Spalt zwischen zwei angetriebenen Umwickelrollen 4 und 5 eingesetzt werden. Der Einfachheit halber ist nur ein Kern 3 dargestellt. Auf diese Weise wird der Kern 3 zu einer Rolle 6 umwickelt, deren Breite der Länge des jeweiligen Kerns entspricht Die Breite ergibt sich aus der Stellung der Spaltmesser 2, die änderbar ist.

In einer Vorrichtung dieser Art dürfen sich die Bänder 8 beim Wiederaufwickeln zu benachbarten Rolien 6 an den Rändern nicht überlappen. Aus diesem Grunde wird die gespaltene Bahn über eine Spreizvorrichtung 7 geführt, um die Einzelbänder 8 fächerartig vor dem Wiederaufwickeln auseinanderzuspreizen.

Die Spreizvorrichtung 7 gemäß der Erfindung ist in F i g. 2 und 3 näher dargestellt Tragendes Element der Spreizvorrichtung ist eine Tragwelle 11, die in irgendeiner bekannten Weise einer gleichmäßigen Durchbiegung, wie in F i g. 1 angedeutet, unterworfen werden kann. Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 besteht die Biegeeinrichtung darin, daß die undrehbare Tragwelle 11 durch einen Schlitz 12, der sich von dem Ende 13 der Welle bis zu einem Punkt 14 erstreckt, in zwei Teile 11' und 11" aufgeteilt wird. Das Ende 14 des Schlitzes 12 liegt im Bereich eines massiven Endes 11'" der Tragwelle 11. Am Ende 13 der Tragwelle 11 ist in einer Bohrung 17 ein Bolzen 16 eingesetzt, durch den die Tragwelle 11 in Richtung des Pfeiles 15 ausgebogen werden kann. Die Bohrung 17 ist konzentrisch zur Tragwelle 11 und endet mit einer Grundfläche 18, gegen die der Bolzen 16 anliegt. An dem der Grundfläche 18 zugeordneten Ende hat der Bolzen 16 eine Ausfräsung

derart, daß seine Stirnfläche nur an der dem Tragwellenteil 11" zugeordneten Teil der Grundfläche 18 anliegt.

Das massive Ende 11'" der Tragwelle 11 ist an einer Hülse 19 verschweißt oder anderweitig befestigt, die ihrerseits in einem Lager 20 festgelegt ist. Das Lager 20 besteht in bekannter Weise aus einem Lagerring 21, der aufgrund einer balligen Umfangsfläche beweglich innerhalb eines feststehenden Lagerringes 22 angeordnet ist, der letzten Endes das Ende II'" der Tragwelle unterstützt. Ein ähnliches Lager 23 mit den Teilen 24 und 25 trägt das andere Ende der Tragwelle 11.

Über einen hydraulisch beaufschlagbaren Kolben 26 kann der Bolzen 16 mit seiner stehengebliebenen Stirnfläche gegen die Grundfläche 18 der Bohrung 17 gedrückt werden. Hierzu wird das hydraulische Druckmittel in nicht näher dargestellter Weise zwischen den Kolben 26 und ein Gehäuse 27 eingeleitet, das den Zylinder für den Kolben 26 darstellt. Unter dem hydraulischen Druck wird der Bolzen 16 nach links verstellt, wodurch eine Kraft auf die Grundfläche 18, soweit sie dem Teil 11" der Tragwelle 11 zugeordnet ist, ausgeübt wird. Durch diesen Außermittigen Kraftangriff wird die Tragwelle 11 in Richtung des Pfeiles 15 ausgebogen. Der Bolzen 16 ist irn übrigen in der Bohrung 17 undrehbar festgelegt.

Die Tragwelle 11 wird in bekannter Weise montiert, wobei die sphärischen Lager 20 und 23 das gesteuerte Durchbiegen der Tragwelle 11 nicht behindern, andererseits aber eine Veränderung der Drehlage der Tragwelle erlauben, um die Winkellage der Ausbiegung relativ zur ungebogenen Wellenachse verändern zu können (nicht dargestellt).

Gemäß der Erfindung ist die mit Biegesleuerung versehene Spreizvorrichtung mit einer Mehrzahl von ^5 nicht drehbaren Ringen 28 versehen, die mit einer zylindrischen äußeren Oberfläche versehen und in einer axialen Ausrichtung entlang der Welle 11 angeordnet sind. Jede äußere Zylinderfläche 29 eines jeden Ringes 28 ist gegenüber der Tragwelle 11 undrehbar festgelegt, wie aus der vergrößerten Darstellung von F i g. 3 hervorgeht die nähere Einzelheiten über den Aufbau und die Befestigung der Ringe 28 erkennen läßt.

Nach F i g. 3 besteht jeder Ring 28 aus einem Formteil 30 mit einer zylindrischen Bohrung 31 für den Durchgang der Tragwelle 11 und einer äußeren Oberfläche 29. Über Setzschrauben 32 oder ähnliche Mittel ist jeder Ring 28 gegenüber der Tragwelle 11 undrehbar festgelegt Die Innenbohrung 31 hat vorzugsweise einen engen Sitz gegenüber der Umfangsfläche so der Welle 11. ^

Zwischen den Manschen 33 und 34 sind eine Mehrzahl von Ringen 28 auf der Tragwelle 11 angeordnet Die Ringe haben einen derartigen Abstand voneinander, daß sie das Ausbiegen der Tragwelle 11 bzw. der gesamten Walze nicht behindern. Die Außenflächen 29 der Ringsegmente sind zweckmäßig glatt ausgeführt um die Ausbildung eines Luftfilms zwischen den Oberflächen und den Bändern 8 zu Schmierzwecken zu fördern. Wenn es auch zu empfehlen ist die Ringe aus gehärtetem Stahl herzustellen, so kann doch auch jedes andere Metall verwandt werden.

Die Spreizvorrichtung kann auch dafür hergerichtet sein. Luft zwischen die Bahnen 8 und die äußeren Oberflächen 29 der Ringe 28 zu führen. Wie aus F i g. 3 hervorgeht kann Druckluft beispielsweise über eine exzentrische Leitungsbohrung 36 innerhalb der Tragwelle 11 in einen Speicherraum 35 eingeleitet werden.

von dem aus die Luft über eine Leitung 38 in jedem Ring 28 einer Mehrzahl von Öffnungen 37 in der äußeren Oberfläche 29 zugeführt werden. Die Öffnungen 37 sind selbstverständlich auf demjenigen Umfangsleil der äußeren Zylinderfläche der Spreizvorrichtung angeordnet, über den die bewegte Bahn läuft. Da der Umfangsbereich, der von der laufenden Bahn berührt wird, von der Bahnbreite, dem Umschlingungswinkel der Bahn oder von anderen Umständen abhängig ist, ist die Spreizvorrichtung zweckmäßigerweise mit Ventilen und Leitungen oder dergl. ausgestattet, durch die das Maß der von der Druckluft beaufschlagten Oberfläche geändert werden kann.

Die Band-Spreizvorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt demgemäß eine undrehbare Walze mit einer Mehrzahl von Ringen gleichen Durchmessers, die eine zylindrische äußere Oberfläche aufweisen. Die äußeren Oberflächen stehen in axialer Ausrichtung und über die Länge der Tragwelle in einem Abstand voneinander, der genügt, eine Durchbiegung der Tragwelle zu erlauben und eine allgemein kontinuierliche glatte zylindrische Walzen-Oberfläche zu bilden.

Die Abmessungen eines jeden Ringes 28 können in weiten Grenzen veränderlich gewählt werden. Der Durchmesser hängt weitgehend von den Betriebsbedingungen ab und entspricht im wesentlichen dem Durchmesser konventioneller Spreizwalzen. Die Breite eines jeden Ringes kann ebenso entsprechend der gewünschten Wirkungsweise verändert werden. In den meisten Fällen wird die Breite der Ringe zwischen 2,5 und 30 cm liegen. Sie wird logischerweise so eng wie möglich gewählt, um einer kontinuierlichen gebogenen Zylinderfläche möglichst nahezukommen. Um eine wirksame undrehbare Spreizwalzen-Oberfläche zu erhalten, werden mindestens drei oder vier Ringe unter jedem Einzelband 8 vorhanden sein. Somit wird die Breite der Ringe nicht mehr als V3 oder 'Λ der Breite des Bandes ausmachen, das darüberläuft. Eine praktikable untere Grenze für die Ringbreite ist etwa 2,5 oder 1,25 cm.

Die Abstände zwischen den Ring 28 sollten genügend eng sein, um eine möglichst kontinuierliche wirksame Spreizwalzen-Oberfläche zu erhalten. Andererseits dürfen die Ringe nicht so eng stehen, daß sie das Ausbiegen der Tragwelle 11 innerhalb eines vorgegebenen Betrages behindern. Die Abstände hängen von dem Druchmesser und der Breite der Ringe wie auch von deren Elastizität ab und sind leicht zu berechnen. Die äußeren Bereiche der Ringe — radial gesehen — stehen zweckmäßig auf größerem Abstand voneinander als die inneren Bereiche, die ganz eng beieinander stehen können, insbesondere wenn, die Ringe aus einem nachgiebigen Material hergestellt sind.

Zusammenfassend ist folgendes festzustellen:

Wenn die Bahn über die gebogene Spreizvorrichtung gemäß der Erfindung läuft entwickelt sich zwar ein Luftfilm, wie schon erläutert wurde, jedoch wird die Gleitfläche gewissermaßen durch die Luft lediglich geschmiert und kann durch die Einführung von gesteuerter Druckluft weiterhin erhöht oder angehoben werden. Eine Änderung der relativen Geschwindigkeit zwischen der Bahn und der undrehbaren Walzenoberfläche tritt in keinem Falle mehr auf.

Auf diese Weise wird ein beständiger Kontakt zwischen dem Band und der zylindrischen Oberfläche aufrechterhalten, wodurch die Einzelbänder 8 fächerartig auseinandergespreizt werden, zwischen denen sich Zwischenräume 9 bilden (F i g. 1). Die Zwischenräume 9

bestimmen ihrerseits die Zwischenräume 10 zwischen den benachbarten Rollen 6, die auf den Umwickelrollen 4 und 5 gebildet werden. Nicht dargestellt sind Mittel zum Antreiben der verschiedenen Rollen und zum Halten der Kerne 3 und der Rollen 6 in genauer Ausrichtung auf den Umwickelrollen 4 und 5.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Band-spreizvorrichtung zum fächerartigen Auseinanderspreizen gespaltener Bänder vor dem Aufwickeln, bestehend aus einer der Aufwickelvorrichtung vorgeordneten, mit einer Einrichtung zum einstellbaren Biegen versehenen Walze, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: