DE2502366B2

DE2502366B2 - Walze

Info

Publication number: DE2502366B2
Application number: DE19752502366
Authority: DE
Inventors: Jorma Aarne Kullervo Dipl.-Ing. Karhula Tuomaala (Finnland)
Original assignee: A. Ahlström OY, Noormarkku (Finnland)
Priority date: 1974-02-01
Filing date: 1975-01-22
Publication date: 1977-08-25
Also published as: DE2502366C3; IT1027436B; DE2502366A1; CA1019993A; FR2259940B1; FI50002B; SE409736B; ES434236A1; FI50002C; JPS50108449A; US3941435A; FR2259940A1; SE7501082L; JPS5237148B2; GB1467133A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Walze mit durchgehender, im mittleren Bereich Absätze mit einem größeren Außendurchmesser aufweisender Achse und einem aus mehreren Teilen zusammengesetzten, die Absätze der Achse mit Abschnitten verringerter Wandstärke übergreifenden, eine durchgehende Außenfläche aufweisenden hohlzylindrischen Mantel.

In Maschinen wie beispielsweise Papiermaschinen werden zahlreiche Walzen verwendet, die sich unter der auf sie ausgeübten Belastung durchbiegen. Derartige Durchbiegungen.sind unerwünscht, so daß man bestrebt ist, sie zu verringern oder sogar ganz auszuschalten. Zu diesem Zweck ist aus der DT-AS 12 18 392 eine Anpreßwalze mit durchgehender Achse bekannt, wobei im mittleren Bereich der Achse ein umlaufender Bund mit größerem Außendurchmesser als der übrige Teil der Achse vorgesehen ist, auf welchem Abschnitte verringerter Wandstärke eines aus mehreren Teilen zusammengesetzten hohlzylindrischen Mantels sitzen, während die äußeren Enden des Mantels elastisch auf der Achse abgestützt sind.

Aus der DT-OS 14 00941 ist eine Walze für einen Foulard bekannt, welche als Achse einen Hohlzylinder mit im mittleren Bereich befindlichem erweitertem Bund aufweist, auf welchem ein hohlzylindrischer Mantel abgestützt ist, der aus zwei im Bereich des Bundes zusammengeschweißten Teilen besteht.

In beiden Fällen wird zwar ein günstiges Durchbiegeverhalten des hohlzylindrischen Mantels unter Druckbelastung erzielt, jedoch ist die Verbindung zwischen Mantel und Achse unbefriedigend und vielfach ungenügend.

Aus der SF-PS 45 777 ist eine Walze bekannt, auf deren Achse ein Mantel so aufgeschrumpft ist, daß er bei Belastung in der Mitte der Walze an der Schrumpfverbindungsstelle ebenso wie die Achse durchgebogen wird. Außerhalb der Schrumpfverbindungsstelle liegt der Mantel frei und biegt sich dort wie ein überstehender Träger durch. Wegen der auftretenden Reibungskorrosion ist die Schrumpfverbindung wenig dauerhaft. Außerdem bedingt die Walze eine schwere Konstruktion mit großem Durchmesser. Hinzu kommt, daß es schwierig ist, auf diese Weise eine gerade und ausgewuchtete Walze zu bauen.

Eine andere bekannte Walze dieser Art ist in F i g. 1 gezeigt, bei der zwei aus Stahl bestehende Rohrstücke als Mantel an einen erweiterten Ansatz einer Achse angeschweißt sind. Eine derartige Walze ist noch schwieriger, gerade und ausgewuchtet zu bauen, hat aber eine bessere Belastbarkeit. Die Achse kann auch in diesem Falle als Hohlkörper ausgebildet sein, so daß man eine Walze von sehr geringem Gewicht bauen kann. Das Anschweißen der den Mantel bildenden Rohrstücke an den Ansatz der Achse führt jedoch zu ungleichmäßigen Spannungen im Material, so daß eine derartige Walze nur schwierig gerade und ausgewuchtet zu bauen ist. Erfolgt eine Begradigung durch Abtragen von Teilen der Oberfläche der fertigen Walze, so ergibt sich eine schwer zu kompensierende Unwucht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Walze mit nur im mittleren Bereich auf der Achse abgestütztem hohlzylindrischem Mantel zu schaffen, welche in Leichtbauweise hergestellt werden kann und bei der der Mantel in einfacher Weise fest und dauerhaft mit der Achse verbunden ist, ohne daß dadurch Unwuchten oder sonstige Ungenauigkeiten entstehen.

Diese Aufgabe wird bei einer Walze der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Kennzeichens des Hauptanspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Walze sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die Erfindung erreicht man, daß am verdünn-

ten Teil der den äußeren Mantel der Walze bildenden Rohrstücke durch das Zusammenschweißen derselben eine die Fließgrenze des Materials nicht überschreitende Schrumpfung entsteht und der im Durchmesser vergrößerte Abschnitt der innenliegenden Achse S zwischen die Absätze des verdünnten Abschnittes bzw. der verdünnten Abschnitte des äußeren Mantels eingespannt wird. Auf die an der Innenseite des Mantels durch den verdünnten Abschnitt gebildeten Absatzflächen wirkt daher ein außerordentlich hoher Flächendruck, der gewährleistet, daß unter allen auftretenden Belastungsverhältnissen der Walze der Verbund zwischen der Achse und dem Mantel unverändert fest ist und diese Teile dementsprechend unverrückbar zusammengehalten werden.

Der Flächendruck und die Spannung an diesen Absatzflächen sind außerdem über den gesamten Umfang der Walze in hohem Ausmaße konstant. Die äußere Form der Walze bleibt sehr gut erhalten, weil die axiale Festigkeit des mittleren Abschnitte!, der innenlie- *° genden Achse und die Starrheit dieses Mittelteils zwischen den Absatzflächen des äußeren Mantels ein Vielfaches der entsprechenden Werte des verdünnten mittleren Abschnittes des äußeren Mantels betragen.

Die einzelnen Teile dieser Walze können bis zu einer *5 der halben Länge der fertigen Walze entsprechenden Länge vorgefertigt und spannungsfrei geglüht werden. Die Breite einer modernen Papiermaschine kann unter Umständen mehr als 10 m betragen. Die Herstellung von derart langen Bauteilen, beispielsweise durch Gießen und die notwendige sonstige Bearbeitung gestaltet sich schwierig. Durch das erfindungsgemäß durchgeführte Montageschweißen verzieht sich die Walze nicht. Die in axialer Richtung elastische Schrumpfzone verhält sich unter ermüdender Belastung wie eine starre Körper verbindende lange Schraube. Die Spannungsschwankung wird hierbei nach dem Gesamtquerschnitt des verdünnten Abschnittes des äußeren Mantels und des verdickten mittleren Abschnittes der Achse berechnet und ist wesentlich kleiner als bei den Schweißverbindungen der in F i g. 1 gezeigten bekannter. Walze.

'Die erfindungsgemäße Konstruktion eignet sich , beispielsweise für die Preßwalzen der Siebpartie einer Papiermaschine. Die Erfindung kann auch auf Antideflexionswalzen angewendet werden, bei denen der Walzenmantel an zwei in einem bestimmten Abschnitt voneinander befindlichen Stellen der Achse abgestützt ist. Weiterhin eignet sich die erfindungsgemäße Konstruktion für bezüglich ihrer Durchbiegung regulierbare Walzen, wie sie beispielsweise in der finnischen Patentanmeldung 1669/69 beschrieben sind. Bei dieser letztgenannten Art von Walzen ist der Mantel zusätzlich zum mittleren Bereich auch im Bereich der Stirnenden der Walze bzw. der Achsenenden mittels regulierbarer Stützkraft abgestützt.

Die Erfindung wird weiterhin an Hand der Zeichnungen erläutert, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Teil-Längsschnitt durch eine bekannte Antideflexionswalze mit an den im Querschnitt erweiterten mittleren Abschnitt der Achse angeschweißten Rohrstücken als Mantel,

Fig.2 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Walze und

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze.

Beim in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die im Inneren der Walze angeordnete Achse aus zwei Rohrstücken 1 gebildet, die mit im Durchmesser erweiterten Abschnitten 3 aneinanderstoßen. Der die Achse umgebende Mantel ist aus zwei Rohrstücken 2 gebildet, welche mit Abschnitten 4 mit verringerter Wandstärke aneinanderstoßen und dabei so miteinander verschweißt sind, daß die diese Abschnitte 4 begrenzenden, nach innen weisenden Absatzflächen c sich gegen die rückwärtigen Schultern der erweiterten Abschnitte 3 der Achse legen, so daß die im Durchmesser erweiterten Abschnitte 3 von den mit ihren in der Wandstärke verringerten Abschnitten 4 eine innenliegende umlaufende Nut bildenden Rohrstükken 2 umklammert werden. Der Innendurchmesser dieser von den Abschnitten 4 gebildeten Nut ist dabei gleich dem Außendurchmesser der Abschnitte 3 der Achse und die Gesamtlänge e der Abschnitte 3 ist gleich der Länge der von den Absatzflächen cbegrenzten Nut.

Die den Mantel der Walze bildenden Rohrstücke 2 sind mit Schiebe- oder Preßsitz auf die erweiterten Abschnitte 3 der Achse aufgeschoben. Die Rohrstücke 2 sind dabei im Bereich der Abschnitte 4 so verdünnt, daß sie die Stoßstelle zwischen den Rohrstücken 1 überlagern und eine gute Zentrierung der die Achse bildenden Rohrstücke 1 bewirken.

Die so auf die Achse aufgeschobenen Rohrstücke werden dann kräftig gegeneinandergedrückt, damit die Absatzflächen c der in der Wandstärke verdünnten Abschnitte 4 und die im Querschnitt erweiterten Enden bzw. Abschnitte 3 der Rohrstücke 1 der Achse satt aneinanderliegen, woraufhin die verdünnten Abschnitte 4 der Rohrstücke 2 miteinander verschweißt werden. Durch das Verschweißen findet in den im Querschnitt verdünnten Abschnitten 4 der den Walzenmantel bildenden Rohrstücke 2 eine axiale Schrumpfung statt, so daß die Absatzflächen c einen starken Flächendruck auf die Rückseiten der Abschnitte 3 der Achse ausüben. Falls erforderlich, können zur Herbeiführung der gewünschten Schrumpfung auf die eine verdünnte Wandstärke aufweisenden Abschnitte 4 des Mantels zusätzlich Oberflächenwülste aufgeschweißt werden, welche sowohl axiale als auch radiale Schweißspannungen verursachen. Das zusätzlich aufgeschweißte Material wird später durch entsprechende Bearbeitung wieder abgetragen.

Die Absatzflächen c der in der Wandstärke verdünnten Abschnitte 4 der Rohrstücke 2 sind so bemessen, daß in ihnen keine plastische Verformung auftritt. Vorzugsweise ist die Wandstärke a der Abschnitte 4 des Mantels höchstens halb so groß wie die Wandstärke b der übrigen Teile des Mantels. Die Wandstärke d bzw. die Materialdicke der im Querschnitt erweiterten Abschnitte 3 der Achse muß beträchtlich größer als die Wandstärke a der verdünnten Abschnitte 4 des Mantels sein. Die Berechnung der Spannungsschwankung in der in axialer Richtung elastischen Schrumpfzone erfolgt nach der Gesamtdikke a + d Die Gesamtlänge e des in der Wandstärke verdünnten Teiles des Mantels wird in Abhängigkeit von der gewünschten Form der Durchbiegungslinie der fertigen Walze gewählt. Die Länge e darf maximal ein Drittel der Gesamtlänge des Mantels betragen.

Wie bereits erwähnt, eignet sich die erfindungsgemäße Konstruktion auch für Walzen, deren äußerer Mantel zusätzlich zur im mittleren Bereich liegenden Abstützung an den beiden Enden der Achse bzw. den Stirnseiten der Walze durch eine regulierbare Stützkraft abgestützt ist. Die folgenden zwei Beispiele betreffen diese Ausführungsform der Erfindung:

Beispiel Preßwalze mit regulierbarer Durchbiegung:

Mantel-Außendurchmesser 900 mm Länge des Mantels 7500 mm

a = 30 mm b = 90 mm c= 160 mm d= 400 mm

Beispiel 2 Roller-Tragwalze mit regulierbarer Durchbiegung:

Mantel-Außendurchmesser 650 mm Länge des Mantels 6600 mm

a= 10 mm b = 20 mm d= 45 mm e = 500 mm

Beim in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die den Mantel der Walze bildenden Rohrstücke 2 über ein Zwischenstück 5 miteinander verschweißt, welches zwischen die beiden Rohrstücke der Achse eingreift, so daß sich die Stirnenden dieser Rohrstücke gegen Stirnflächen #des Zwischenstückes abstützen.

Das ringförmige Zwischenstück 5 besitzt im mittleren Abschnitt eine Wandstärke Λ, während der axiale Abstand zwischen den der Abstützung dienenden Stirnflächen ^- als /'bezeichnet ist. Die Länge eil jedes der zwischen einem Rohrstück 2 und dem Zwischenstück 5 eingespannten, im Durchmesser erweiterten Abschnitte 3 der Achse ist somit kürzer als bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform, so daß die gewünschte Preßkraft und somit die gewünschte Schrumpfung leichter zu erreichen ist.

Das folgende Beispiel betrifft eine Walze nach dem

ίο Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3:

Beispiel 3

Brustwalze der Siebpartie einer Papiermaschine:
'5

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann die innenliegende Achse auch einteilig und/oder voll ausgebildet sein. Auch lassen sich die V/andstärken bzw Materialdicken der einzelnen die Walze bildenden Teile innerhalb sehr weiter Grenzen verändern.

Mantel-Außendurchmesser	700 mm
Maniellänge	6000 mm
a =
*b --*
= 8 mm
= 16 mm
d = 32 mm
e/2 =
/ =
h -
= 200 mm
= 1000 mm
20 mm

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Ί*. Patentansprüche:

1. Walze mit durchgehender, im mittleren Bereich Absätze mit einem größeren Durchmesser aufweisender Achse und einem aus mehreren Teilen zusammengesetzten, die Absätze der Achse mit Abschnitten verringerter Wandstärke übergreifenden, eine durchgehende Außenfläche aufweisenden hohlzylindrischen Mantel, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (2) des Mantels die Absätze (3) der Achse (1) unter großer axialer Spannung schrumpfend übergreifend zusammengeschweißt sind.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verdünnte mittlere Bereich (4) des Mantels (2) beim Verschweißen eine axiale Schrumpfung erfährt und dali die die Nuten stirnsßitig begrenzenden Absätze (c) so bemessen sind, daß in ihnen kein plastisches Fließen erfolgt.

3. Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Schrumpfung verursachte axiale Spannung ebenso groß oder kleiner als die Fließgrenze des Werkstoffes ist.

4. Walze nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die verdünnten Teile (4) des Mantels (2) Oberflächenwülste aufgeschweißt sind, die zusammen mit der Schweißnaht an den verdünnten Enden des Mantels eine axiale Schrumpfung verursachen.

5. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke (a)der verdünnten Teile (4) des Mantels (2) höchstens gleich halb so groß wie die Wandstärke (b) der übrigen Abschnitte des Mantels ist.

6. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke (d)der erweiterten Abschnitte (3) der Achse (1) beträchtlich größer als die Wandstärke (a) der verdünnten Teile (4) des Mantels (2) ist.

7. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekernzeichnet, daß die Gesamtlänge (e) der verdünnten Teile (4) des Mantels (2) höchstens 1 Drittel der Gesamtlänge des Mantels beträgt.

8. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (1) aus zwei stirnseitig miteinander zu verbindenen Teilen besteht.

9. Walze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Mantel (2) bildenden Rohrstücke an einer gegenüber der Verbindungsstelle der Teile der Achse (1) axial versetzten Stelle miteinander verschweißt sind.

10. Walze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke des Mantels (2) über ein Zwischenstück (5) aneinandergeschweißt sind, an welchem sich Teile der Achse (1) abstützen.