DE2334779A1

DE2334779A1 - Spannungsregelvorrichtung fuer eine stoffbahn

Info

Publication number: DE2334779A1
Application number: DE19732334779
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Societe dEtudes de Machines Speciales SA
Current assignee: Societe dEtudes de Machines Speciales SA
Priority date: 1972-07-11
Filing date: 1973-07-09
Publication date: 1974-01-31
Also published as: GB1434985A; IT991091B; FR2192551A5

Description

ing RALF MINETTI

PATENTANWALT

2 HAMBURG 1 Ballindamm 15 FertMpractMr: 33 8115

Meine Akte: 5689/73

Soeiete d'Etudes de Machines Speciales 6, rue Auguste Rodin - La Source
45018 - Orleans (Frankreich)

Spannungsregelvorrichtung für eine Stoffbahn

Die Erfindung betrifft eine Spannungsregelvorrichtung für eine Stoffbahn, insbesondere eine Papierbahn.

In der Papierindustrie werden Papierbahnen unterschiedlichen Verfahreneschritten unterworfen und beispielsweise bedruckt, wobei die Papierbahn auf der Beschickungsseite einer Maschine eine möglichst gleichmäßige Spannung aufweisen muß. Zu diesem Zweck wird auf der Abstrom- oder Abgabeseite eine Zugkraft auf die Papierbahn ausgeübt und diese gleichzeitig auf der Aufstrom- oder Beschickungsseite mehr oder minder stark abgebremst, um innerhalb der Maschine eine bestimmte Spannung der Papierbahn zu erzielen. Die Abbremsung erfolgt dabei in der Regel vermittels einer Schleifenunterdrückungsvorrichtung.

Bekannte Spannungsregelvorrichtungen weisen eine Laufwalze auf, welche an einem schwenkbar gelagerten Hebel angeordnet und über welche die Papierbahn geführt ist, die auf die Laufwalze eine von der Spannung in der Papierbahn abhängige Kraft ausübt. Die Schleifenunterdrückungsvorrichtung ist im allgemeinen mit einer Bremsvorrichtung versehen, welche gesteuert von der Laufwalze eine veränderliche Bremskraft auf die Papierbahn ausübt. Die Kopplung zwischen Laufwalze und Bremsvorrichtung ist dabei negativ, d.h. wenn die

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Spännung in der Papierbahn auf der Abstromseite zunimmt, wird die auf die Papierbahn vermittels der Bremsvorrichtung ausgeübte Bremswirkung verringert bzw. umgekehrt.

Die bisher bekannten Spannungsregelvorrichtungen sind im allgemeinen von sehr verwickeltem Aufbau und arbeiten mit Federn, vermittels welcher die Laufwalze gegen die von der Stoffbahn auf die Walze ausgeübte Spannung beaufschlagt wird, um diese Laufwalze in einer Gleichgewichtsstellung zu halten. Die zur Abbremsung der Papierbahn dienende Bremsvorrichtung, welche durch die Laufwalze gesteuert ist, ist ebenfalls reichlich verwickelt.

Durch die Erfindung soll nunmehr eine Spannungsregelvorrichtung für eine Stoffbahn von besonders einfachem Aufbau und ohne Verwendung von Federn geschaffen werden.

Die zu diesem Zweck vorgeschlagene Spannungsregelvorrichtung besteht aus einer Schleifenunterdrückungsvorrichtung mit einer nicht verstellbar angeordneten Anlagewalze, über welche die Stoffbahn mit Reibung hinweggeführt ist, einer an einem um eine waagerechte Achse schwenkbar gelagerten Hebel angeordneten und hinter der Anlagewalze gegen die Stoffbahn anliegenden Laufwalze, welche dazu dient, aufgrund ihrer Stellung die Spannung der Stoffbahn zu ermitteln, und einer durch die Laufwalze steuerbaren Bremsvorrichtung an der Anlagewalze, vermittels welcher eine der Spannung in der Stoffbahn entgegengesetzte Bremswirkung auf die Anlagewalze ausübbar ist, und ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel über der Anlagewalze schwenkbar gelagert, als Hebel dritter Ordnung ausgebildet ist und an seinem beweglichen Freien Ende die Laufwalze trägt, und die Bremsvorrichtung aus einem oberhalb und in unmittelbarer Nähe der Seitenfläche der Anlagewalze an dem Hebel befestigten Bremsschuh besteht.

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Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung weist die Schleifenunterdrückungsvorrichtung keinerlei Rückstellfedern auf, da der die Bremsvorrichtung bildende Bremsschuh gegen die Anlagewalze lediglich durch das Gewicht des schwenkbar gelagerten Hebels mit der endseitig an diesem befestigten Anlagewalze angedrückt wird. Aus diesem Grunde hat die Spannungsregelvorrichtung einen besonders einfachen Aufbau.

Die Spannungsregelvorrichtung arbeitet auf rein mechanische Weise, auch wenn sie vielseitig weiter ausgestaltet oder abgeändert werden kann.

Die erfindungsgemäße Spannungsregelvorrichtung wird im nachfolgenden anhand des in der Zeichnungsfigur schematisch in einem senkrechten Längsschnitt dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Spannungsregelvorrichtung für eine Stoffbahn und insbe- · sondere eine Papierbahn 1 besteht aus zwei freilaufenden Walzen 2a, 2b mit zueinander parallelen, waagerechten Wellen 3a bzw. 3b, die senkrecht zur Fortbewegungsrichtung der Papierbahn ausgerichtet sind. Die Papierbahn ist zwischen den beiden Walzen hindurchgeführt, läuft mit Reibung auf diesen ab und versetzt die Walzen dabei in Drehung. Die Walze 2a bildet eine Anlagewalze für die Stoff- oder Papie^ bahn 1 und wird wie weiter/beschrieben mehr oder weniger stark abgebremst.

Die Papierbahn 1 läßt sich in jedem Zeitpunkt in einen auf der Aufstrom- oder Beschickungsseite der freilaufenden Walzen 2a, 2b befindlichen Anfangsabschnitt la, einen in der gleichen Ebene liegenden mittleren Abschnitt Ib zwischen den freilaufenden Walzen 2a, 2b und einer abstromseitigen Laufwalze 5, einen Umlenkabschnitt Ic, der senkrecht zu dem mittleren Abschnitt Ib und dem Anfangsabschnitt la ausgerichtet

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und durch die Laufwalze 5 und eine Umlenkwalze 11 begrenzt ist, und einen auf der Abstromseite der Umlenkwalze 11 befindlichen Endabschnitt Id unterteilen.

Die Papier- oder Stoffbahn 1 wird auf der Abstromseite der freilaufenden Walzen 2a, 2b von einer in der Zeichnungsfigur nicht dargestellten Trommel in Richtung des Pfeils U abgezogen, wobei die freilaufenden Walzen 2a, 2b,die Laufwalze

5 und die Umlenkwalze 11 jeweils in dem durch die Pfeile
13- 16 angegebenen Drehsinn in Drehung versetzt werden.

Die Laufwalze 5 befindet sich erfindungsgemäß oberhalb der Papierbahn 1, welche an dieser Walze um einen Winkel von angenähert 90° abgewinkelt ist. Die Laufwalze 5 liegt aufgrund ihres Eigengewichts und das Gewicht des sie tragenden Hebels 7 ständig gegen die Papierbahn 1 an. Der Hebel 7 ist an einer Halterung 9 auf einer waagerechten und den Wellen 3a, 3b parallelen Welle 8 schwenkbar gelagert. In der Praxis besteht der schwenkbare Hebel 7 aus einem Rahmen, wobei die Laufwalze 5 auf einer in dem Rahmen befestigten und zu den Wellen 8, 3a, 3b parallelen Welle 6 gelagert ist.

An dem schwenkbaren Hebel 7 befindet sich zwischen den Wellen

6 und 8 in einer .oberhalb der freilaufenden Walze 2a befindlichen Lage eine Bremsvorrichtung, die bei der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform beispielsweise aus
einem Bremsschuh 10 besteht, der mehr oder weniger stark
gegen die Seitenfläche 17 der freilaufenden Walze 2a andrückbar ist. Daher stellt der schwenk-bar gelagerte Hebel 7
einen Hebel dritter Ordnung dar.

Zum bessseren Verständnis der erfindungsgemäßen Spannungsregelvorrichtung sei deren Arbeitsweise zur Regelung der
Spannung in einer Stoff- oder Papierbahn beschrieben: Wenn beispielsweise die Spannung der Stoff- oder Papierbahn ab-

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nimmt, besteht die Neigung zur Ausbildung von Durchhang. Dadurch nimmt die aufgrund der Spannung in der Stoffbahn 1 auf die Laufwalze 5 ausgeübte und nach oben gerichtete Gegenkraft ab, so daß sich die Laufwalze 5 und damit auch der Hebel 7 in Richtung des Pfeils 18 nach unten verlagern. Der Bremsschuh 10 wird dabei um eine kleinere Strecke nach unten verstellt. Sobald die durch den Bremsschuh 10 auf die Seitenfläche 17 der Anlagewalze 2a ausgeübte Bremskraft gesteigert wird, wird die Anlagewalze 2a stärker abgebremst, übt eine erhöhte Reibungskraft auf die Stoffbahn 1 aus und verringert damit die Spannung der Stoff- oder Papierbahn 1 auf der Abstromseite der freilaufenden Walzen 2a, 2b. Dadurch kehrt die Laufwalze 5 wiederum in die ursprüngliche Gleichgewichtsstellung zurück oder gelangt in eine neue Gleichgewichtsstellung.

Wenn aufgrund des vorstehend beschriebenen Vorgangs oder aus einem anderen Grunde die Spannung in der Papierbahn zunimmt, spannt sich diese, wodurch die von der Stoffbahn 1 auf die Laufwalze 5 nach oben gerichtete Gegenkraft zunimmt und die Laufwalze 5 mit- dem als Rahmen ausgebildeten Hebel 7 entgegengesetzt dem Pfeil 18 in Pfeilrichtung 19 nach oben verlagert werden. Diese Verlagerung der Laufwalze 5 ist darauf zurückzuführen, daß sie ständig gegen die Stoffbahn 1 anliegt. Dadurch wird der Bremsschuh 10 in gleicher Bewegungsrichtung um eine kleinere Strecke verstellt, wodurch die Bremswirkung des Bremsschuhs 10 auf die Seitenfläche 17 der freilaufenden Walze 2a verringert oder die Walze freigegeben wird. Dadurch verringert sich wiederum die Spannung in der Stoffbahn auf der Abstromseite der freilaufenden Walzen, so daß die Laufwalze 5 wiederum nach unten in ihre Gleichgewichtsstellung zurückkehren kann.

In beiden Fällen erfolgt somit eine Regelung der Spannung in der Stoff- oder Papierbahn aufgrund einer "negativen Rückkopplung" der Schleifenunterdrückungsvorrichtung.

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Die erzielte Wirkung hängt natürlich von den physikalischen Größen ab, nämlich dem Gewicht P der Laufwalze 5 und des rahmenartigen Hebels 7 , der Länge des Hebelarms L bis zur Laufwalze 5, der Länge des Hebelarms L^ bis zum Bremsschuh 10, dem Reibungskoeffizienten f zwischen Bremsschuh 10 und Seitenfläche 17 der freilaufenden Walze 2a und der Spannung t der Stoff- oder Papierbahn 1 auf der Aufstromseite der freilaufenden Walzen 2a, 2b. Der Einfachheit halber wird mit T die Spannung der Papier- oder Stoffbahn 1 im mittleren Abschnitt Ib , und mit K der Quotient aus L/L., bezeichnet.

Aufgrund von Berechnungen läßt sich zeigen, daß die Spannung T der Papierbahn 1 im mittleren Abschnitt Ib eine lineare Funktion von t und P ist und die Koeffizienten hyperbolische Funktionen von f und K sind. Die Spannung T nimmt mit t zu, jedoch wesentlich weniger als proportional. Je größer das Produkt Kf ist, desto stärker nimmt T weniger als proportional zu t zu, d.h. T verändert sich für eine vorgegebene Veränderung von t weniger und die Spannungsregelvorrichtung bewirkt eine bessere Regelung. Das Produkt Kf läßt sich dadurch steigern, daß das Verhältnis K oder die Länge L in bezug auf die Länge L₁ oder der Reibungskoeffzient f gesteigert wird. Außerdem läßt sich ersehen, daß die Regelung auch dadurch verbessert werden kann, wenn das Verhältnis der beiden Hebelarme L und L^ und der Reibungskoeffzient f des Bremsschuhs 10 auf der freilaufenden Walze 2a gesteigert werden.

Der vermittels der erfindungsgemäßen Spannungsregelvorrichtung erzielbare Regelbereich sei anhand eines numerischen Beispiels veranschaulicht. Bei diesem Beispiel sei das Produkt Kf zu 100 angenommen, und P betrage 10 kg. Wenn sich nun t zwischen 0 und 10 verändert, verändert sich T zwischen 9,9 und 19,8. Anders ausgedrückt, wenn t mit 10 multipliziert wird, wird T nur mit 2 multipliziert.

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Allgemein läßt sich das Regelvermögen der erfindungsgemäßen Spannungsregelvorrichtung dadurch ausdrücken, daß eine Veränderung At der Spannung t auf der AufStromseite der freilaufenden Walzen 2a, 2b eine Veränderung ΔΤ der Spannung T im mittleren Abschnitt Ib bewirkt, die gleich ist der Änderung At geteilt durch 1 +Kf.

Selbstverständlich müssen in jedem einzelnen Falle die·verschiedenen physikalischen Parameter, nämlich P, L, L. und f entsprechend angepaßt werden, wodurch jedoch die Erfindung in keiner Weise verändert wird.

Zur Verbesserung der Regelung können auch mehrere Spannungsregelvorrichtungen in Reihe hintereinander vorgesehen werden. Sämtliche in Reihe geschaltete Vorrichtungen, können gleiche physikalische Eigenschaften oder auch im Hinblick auf die vorgeschalteten Vorrichtungen unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.

Der hier als Bremsvorrichtung schematise!! angedeutete Bremsschuh 10 kann selbstverständlich auch durch jede andere Vorrichtung mit gleicher Funktion ersetzt werden.

Bei der in der Zeichnungsfigur dargestellten Vorrichtung sind der Anfangsabschnitt la und der mittlere Abschnitt Ib der . Stoff- oder Papierbahn 1 waagerecht ausgerichtet. Selbstverständlich können diese Abschnitte la und Ib der Stoffbahn 1 auch unter einem Winkel zur Waagerechten verlaufen.

Die Spannungsregelvorrichtung kann anstelle zweier freilaufender Walzen auch nur die Anlagewalze 2a umfassen, wobei in diesem Falle die Papierbahn 1 auf einem ausreichend großen Bogen um den Umfang der Walze herumgeführt ist, damit die Bremswirkung der Walze durch Reibung auf die Stoffbahn übertragen werden kann. Schließlich kann die Anlagewalze 2a auch unmittelbar die Abwickeltrommel tragen, von welcher die Papierbahn abgewickelt wird.

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Claims

Patentansprüche :

1. JSpannungsregelvorrichtung für eine Stoffbahn, insbesondere —"^ eine Papierbahn, bestehend aus einer Schleifenunterdrückungsvorrichtung mit einer nicht verstellbar angeordneten Anlagewalze, über welche die Stoffbahn mit Reibung hinweggeführt ist, einer an einem um eine waagerechte Achse schwenkbar gelagerten Hebel angeordneten und hinter der Anlagewalze gegen die Stoffbahn anliegenden Laufwalze, welche dazu dient, aufgrund ihrer Stellung die Spannung in derselben zu ermitteln, und einer durch die Laufwalze steuerbaren Bremsvorrichtung an der Anlagewalze, vermittels welcher eine der Spannung in der Stoffbahn entgegengesetzte Bremswirkung auf die Anlagewalze ausübbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Hebel (7) über der Anlagewalze (2a) schwenkbar gelagert, als Hebel dritter Ordnung ausgebildet ist und an seinem beweglichen freien Ende die Laufwalze (5) trägt, und die Bremsvorrichtung aus einem oberhalb und in unmittelbarer Nähe der Seitenfläche (17) der Anlagewalze (2a) an dem Hebel (7) befestigten Bremsschuh (lo) besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schwenkbar gelagerte Hebel (7) aus einem an seinem freien Ende die Welle (6) der Laufwalze (5) tragenden und um eine waagrechte Welle (8) schwenkbar gelagerten Rahmen besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffbahn (1) unter der Laufwalze (5) vorbeigeführt und an dieser um ange-nähert 90° nach oben zu einer Umlenkwalze (11) abgelenkt ist.

U. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Stoffbahn (1) zwischen zwei sich

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gegenseitig berührenden Walzen (2a, 2b) mit waagerechter Welle (3a, 3b) durchgeführt ist und die Bremsvorrichtung (10) zur Einwirkung auf die als Anlagewalze dienende obere Walze (2a) bringbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der" Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der-Abstand (L) zwischen der Welle (6) der Laufwalze (5) und der Schwenkachse (8) des Hebels (7) größer ist als der Abstand (L^) zwischen der Bremsvorrichtung (10) und der Schwenkachse des Hebels.

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