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Walze zur Druckbehandlung von bahnförmigen Materialien Die Erfindung
betrifft eine Walze zur Druckbehandlung von bahnförmigen Materialien, die einen
feststehenden Träger md einen um diesen drehbaren, rohrförmigen Walzenmantel enthält,
der auf Laufflächen von kolbenartigen Stützelementen mit hydrostatischer Anpresskraft
abgestützt ist, wobei der Walzenmantel mit einem Ueberzug aus einem gummielastischen
Material versehen ist.
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Die bekanten Walzen dieser Art dienen zum möglichst gleichmässigen
Anpressen einer Bahn gegen eine Gegenwalze.
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Dabei wird nicht nur eine von der Gegenwalze weg gerichtete Durchbiegung
der Anpresswalze vermieden, sondern zusätzlich noch eine Durchbiegung des Walzenmantels
in der Richtung
zur Gegenwalze hin ermöglicht, so dass auch der
schädliche Einfluss der Durchbiegung der Gegenwalze vermieden wird.
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Es gibt jedoch Fälle, wo die Durchbiegung der Gegenwalze so gross
ist, dass eine in bekannter Weise ausgebildete Durchbiegungsausgleichwalze dieser
nicht mehr folgen kann. Andererseits gibt es sogar noch Fälle, wo man bewusst nicht
gleichmässig auf die Gegenwalze entlang ihrer ganzen Länge pressen will, sondern
nur in gewissen Bereichen.
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Das ist z.B. bei Rotationsdruckmaschinen der Fall, wo verhältnismässig
nachgiebige Formzylinder verwendet werden und oft die ganze Breite des Formzylinders
nicht zum Druck ausgenutzt wird. Die bekannten Durchbiegungsausgleichwalzen, seien
es solche mit einem DrUGkra7Å2 z,B. nach der DT-PS 1.411.327, oder mit hydrostatischen
Stützelementen nach der US-PS 3.802.044, sind zwar wesentlich besser als die früher
verwendeten Walzen ohne Durchbiegungsausgleich, befriedigen jedoch nicht voll fur
den erwähnten Zweck.
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Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung einer Durchbiegungsausgleichwalze
nach der US-PS 3.802.044,mit dem Ziel, eine Walze zu schaffen, die zum Anpressen
von bahnförmigen Materialien auf besonders nachgiebige Gegenwalzen, wie z.B. die
erwähnten Formzylinder von Rotationsdruckmaschinen, ermöglicht und darüber hinaus
noch ein Anpressen in gewählten Zonen einer solchen Gegenwalze gestattet, wobei
in
den Ubrigen Zonen ein verminderter Anpressdruck herrscht oder unter Umständen sogar
die Oberflächen der Walzen voneinander entfernt sind.
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Die erfindungsgemässe Walze, durch welche dieses Ziel erreicht wird,
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel mit Schwächungsbereichen versehen
ist, mit deren Hilfe seine Steifigkeit in seiner Achsenrichtung gegenüber der eines
zylindrischen Rohres mit gleichförmiger Wandstärke vermindert wird.
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Durch diese Massnahme wird ein in seiner längsrichtung besonders
nachgiebiger Walzenmantel geschaffen, welcher sich wesentlich besser auf die Gegenwalze
anschmiegen lässt als es. bei den bisher bekannten Walzenmänteln der Fall war.
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Die Schwächungsbereiche können zwischen ringförmigen Abschnitten
des Walzenmantels angeordnet sein, die zur Bildung von Laufbahnen fUr die Laufflächen
der Stützelemente dienen. Durch diese Ausbildung wird der Walzenmantel in zylindrische
Ringe unterteilt, die optimale Eigenschaften für die Zusammenwirkung mit den Stützelementen
aufweisen, wobei trotzdem eine grosse Nachgiebigkeit durch die Bereiche zwischen
den Ringen erhalten wird.
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Die Schwächungsbereiche können im wesentlichen in Urnfangsrichtung
des Walzenmantels verlauf ende Rillen ent -halten. Vorzugsweise kann es sich dabei
um ringförmige Rillen handeln. Es ist jedoch auch die Ausbildung gewindeartiger
Rillen möglich. Dadurch werden einfach und mit geringen Kosten herstelibare Schwächungsbereiche
erhalten.
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Die Rillen können an der Aussenseite des Walzenmantels ausgebildet
sein und ein wellenförmiges Profil aufweisen.
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Die Rillen können in diesem Fall durchgehend, ohne Rücksicht auf die
Laufflächen der Stützelemente, angeordnet sein und haben zudem den Vorteil, dass
der Ueberzug aus gummielastischem Material gut am Mantel haftet, da die Haftfläche
grösser als bei einem glatten Mantel ist.
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Wenn die Rillen zwischen den ringförmigen Abschnitten des Walzenmantels
angeordnet sind, die zur Bildung von Laufbahnen dienen,können mindestens drei Rillen
abwechselnd in der Innenfläche und in der Aussenfläche des Mantels ausgebildet sein,
derart, dass zwischen ihnen ein Abschnitt mit U-förmigem Querschnitt entsteht. Dadurch
wird mit einfachen Mitteln eine besonders nachgiebige Ausführungsform erhalten,
bei Beibehaltung guter Laufbedingungen für die Stützelemente.
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Die Schwächungsbereiche können auch durch ringförmige Einsätze gebildet
sein, die gegenüber dem Rest des Walzenmantels eine kleinere Wandstärke haben und
die im
Querschnitt wellenförmig gewölbt sind. Dadurch wird eine
besonders nachgiebige Ausführungsform erhalten, die ebenfalls gute Laufbedingungen
für die Stützelemente aufweist.
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Die Schwächungsbereiche können auch zum Walzenmantei radiale Bohrungen
enthalten, deren Achsen in mindestens zwei zur Achse des Walzenmantels senkrechten
Ebenen liegen, wobei die Bohrungen benachbarter Ebenen gegenseitig versetzt sind,
derart, dass zwischen den Bohrungen quer zur'Achsenrichtung des Walzenmantels verlaufende
Stege entstehen. Auf diese Weise wird ebenfalls eine gut herstellbare Ausführungsform
mit ausreichender Nachgiebigkeit erhalten.
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Die Ausnehnungen können jedoch auch tangentiale Einschnitte sein,
die sich in zur Achse des Walzenmantels senkrechten Ebenen befinden, wobei die Einschnitte
benachbarter Ebenen gegenseitig in Umfangsrichtung des Walzenmantels versetzt sind.
Auf diese Weise wird eine besonders hohe Nachgiebigkeit des Walzenmantels in der
Achsenrichtung erhalten.
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Zur optimalen Ausnützung der Nachgiebigkeit des Walzenmantels können
die Stützelemente einzeln und voneinander unabhängig an die Quelle des Druckmittels
zuschaltbar bzw.
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von dieser abschaltbar sein. Dadurch kann die Anpresswirkung
gezielt
entweder entlang der ganzen Walzenlänge oder nur in gewählten Bereichen ausgeübt
werden.
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Vorzugsweise können die kolbenartigen Stützelemente Laufflächen mit
Mitteln zur hydrostatischen Lagerung aufweisen, die eine Abstützung des Walzenmantels
auf einer hydrostatisch gebildeten Schicht des Druckmittels gestatten.
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Auf diese Weise wird eine berührungsfreie Abstützung des Walzenmantels
auf den Laufflächen der Stützelemente erhalten, welche eine minimale Reibung und
Abnützung zwischen den Laufflächen und dem Mantel gewährleistet, eine gewisse IMrehbiegung
des Walzenmantels in Bereich der Lauffläche auszugleichen vermag und dabei insbesondere
vorteilhaft ist, wenn, wie es beim Mantel mit tangentialen Einschnitten der Fall
ist, die Mantelfläche Abschnitte aufweist, in welchen das gummielastische Material
des Ueberzuges bis zur Innenflache des Walzenmantels reicht, so dass sich die Laufflächen
der Stützelemente auch auf diesem Material bewegen, das sonst keine guten Laufeigenschaften
aufweist.
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Zusätzlich zu den in einer Reihe angeordneten hydrostatischen Stützelementen,
die als Anpresselemente dienen, können diametral bezüglich der Achse des Walzenmantels
gegenüber diesen versetzt angeordnete Stützelemente vorgesehen werden, die als Abhebeelemente
dienen. Diese Abhebeelemente können, wenn sie gleichzeitig mit Anpresselementen
bestimmter Abschnitte der Walze betätigt werden, ein Abheben
des
Walzenmantels in den Bereichen bewirken, wo kein Anpressen gewünscht wird. Sie können
jedoch auch, wenn sie nach oben gerichtet sind, zu einem Anheben des Walzenmantels
der Walze dienen, so dass sich ein besonderer Anhebe-bzw. Anpressmechanismus, der
z.B. die Form von Hebeln mit Druckluftzylindorn hätte, erübrigt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich alls der folgenden
Beschreibung von Ausfübrungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnung.
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Es zeigt: Fig.1 eine schematische Ansicht mit Teilschnitt eines Druckwerkes
einer Tiefdruck-Rotationsmaschine mit einer erfindungsgemassen Walze als Anpresswalze,
Fig.2 den Schnitt II - II aus der Fig.l, Fig.3 einen der Fig entsprechenden Teilschnitt
des linken Endes einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Walze, Fig.4
einen Teilschnitt einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Walze Fig.5
einen Teilschnitt eines Endes einer weiteren Ausführungsform des Walzenmantels der
erfindungsgemässen Walze, entsprechend dem Schnitt V - V in der Fig.6,
Fig.6
den Schnitt VI - VI aus der Fig.5, Fig.7 einen Teilschnitt des Endes eines Walzenmantels
nach einer weiteren Ausführungsform, Fig.8 einen der Fig.4 entsprechenden Teilschnitt
einer weiteren Ausführungsform der Walze, Fig.9 eine Ansicht mit Teilschnitt eines
Endes der Vorrichtung aus der Fig.1 mit einer anderen Lagerung der Walze und mit
hnpresszylindern.
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In der Fig.1 ist schematisch ein Druckwerk einer Tiefdruck-Rotationsmaschine
dargestellt, das einen gravierten Formzylinder 1 und eine Anprcsswalze 2 enthält.
Der Formzylinder 1 ist drehbar in einem Gehäusc 3 gelagert und kann über eine Welle
1'angetrieben werden.
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Die Anpresswalze 2 enthält einen feststehenden Träger 4 dessen Enden
5 in kugeligen Lagerschalen 6 abgestützt sind, die eine Durchbiegung des Trägers
4 gestatten. Der Träger 4 wird durch nicht dargestellte Mittel an einer Drehung
im Gehäuse 3 gehindert.
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Wie aus der Fig.l hervorgeht, sind im Träger 4 Bohrungen 7 für kolbenartige,
hydrostatische Stützelemente 8 ausgebildet, die in einer Reihe entlang der Anpresslinie
zwischen der Walze 2 und dem Formzylinder 1 angeordnet sind.
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Die kolbenartigen Stützelemente, welche entsprechend der US-PS 3.802.044
ausgebildet sind, enthalten Laufflächen 10,
in welchen hydrostatische
Lagertaschen 11 ausgebildet sind, welche durch Drosselbohrungen 12 mit dem Zylinderraum
13 der Bohrung 7 verbunden sind. Die Zylinderäume 13 der Zylinderhohrungen 7 sind-durch
getrennte Anschlussleitungen 14 an die Druckleitung 15 einer Pumpe 16 angeschlossen,
die das hydraulische Druckmedium für die hydrostatische Abstützung durch die Stützelemente
8 fordert. In den einzeln nen Anschlussleitungen 14 sind Druckregelventile 17 angeordnet,
welche eine individuelle Einstellung des Druckes in den Zylinderräumen 113 der einzelnen
Stützeletlente 8 gestatten.
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Die Walze 2 ist ausserdem mit Zylinderbohrungen 18 versehen, in denen
kolbenartige Stützelemente 20 geführt sind, die gleich ausgebildet sind, wie die
Stützelemente 8.
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Die Zylinderbohrungen 18 haben Zylinderräume 21, die durch Anschlussleitungen
22 ebenfalls an die Druckleitung 15 angeschlossen sind. Die Anschlussleitungen 22
sind m.it hydraulischen Regelventilen 23 versehen. Die Stützelemente 20 dienen als
Abhebeelemente und sind bezüglich der Achse A der Walze diametral entgegengesetzt
zu den Elementen 8 angeordnet.
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Wie noch aus den Fig.l und 2 hervorgeht, sind an den Enden des Trägers
4 Führungsflächen 24 ausgebildet, an denen Führungsringe 25 mit länglichen Oeffnungen
26 geführt sind. Auf den Führungsringen 25 sowie den Elementen 8, 20 ist ein Walzenmantel
27 aus einem starren Material, Ins
besondere einem Metall, drehbar
gelagert. Der Walzenmantel 27 ist mit einem Ueberzug 28 aus einem gummiartigen Material
versehen.
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Im Betrieb dreht sich der Formzylinder 1, wobei er in bekannter Weise
Farbe auf eine nicht dargestellte Papierbahn überträgt, die sich zwischen dem Formzylinder
1 und der Walze 2, welche als Anpresswalze wirkt, überträgt.
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Die Anpresskraft zwischen der Walze 2 und dem Formzylinder 1 wird
durch die Stützelemente 8 bestimmt, wobei die Kraft jedes einzelnen Elementes durch
eine entsprechende Einstellung des Regelventiles 17 frei gewählt werden kann.
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Wenn z.B. ein Anpressen nur in der Mitte des Zylinders gewünscht wird,
können die betreffenden Stützelemente 8 betätigt werden. Gleichzeitig können noch
die an beiden Enden der Walze 2 befindlichen Stützelemente 20 betätigt werden, wodurch
die Anpresskraft an den Enden des Walzenmantels 27 vermindert oder vollständig aufgehoben
werden kann. Unter Umständen können diese Enden vom Formzylinder 1 abgehoben werden.
Eine derartige Bewegung wird durch die Führungsringe 25 ermöglicht.
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Die Fig.3 zeigt einen Ausschnitt aus der Fig.1 in grösserem Masstab,
wobei jedoch der Führungsring 25 durch ein Wälzlager 30 ersetzt ist. Das Ende des
Walzen mantels 27 ist dabei durch einen Abschlussring 31 und eine Dichtung 32 verschlossen.
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Wie aus der Fig.3 ersichtlich ist, ist
mantel 27 mit in seiner Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 33 und 34 versehen. Es
sind jeweils drei Nuten 33,34 abwechselnd in der Innenfläche und in der AussenRlEche
des Mantels 27 ausgebildet, derart, dass zwischen ihnen ein Abschnitt 37 mit U-förmigem
Querschnitt entsteht. Die Nuten befinden sich dabei im Bereich zwischen den Stützelementen
8, so dass im Walzenmantel 27 ringförmige Abschnitte 35 entstehen, die ohne Nuten
sind und auf denen die Laufflächen 10 der Stützelemente 8 entlang von Laufflächen
36 gleiten können.
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Bei der Ausführungsform nach der Fig.3 kann der Walzenmantel 27 mit
seinem Ueberzug 28 entsprechend den Anforderungen so deformiert werden, dass der
gewünschte Verlauf des Anpressdruckes auf die Gegenwalze 1 erhalten wird. Im Gegensatz
zur Ausführungsform nach der Fig.1 ist wegen der Wälzlager 30 jedoch nicht eine
Anpressbewegung des ganzen Walzenmantels mit der Hilfe der Stützelemente 8 möglich.
In diesem Fall erfordert die Walze 2' nach der Fig.9 die Anordnung eines Anpresszylinders
36, dessen Kolben 37 auf einen Führungsteil 38 einwirkt, der in einer Führung 39
des Gehäuses 3 geführt ist. Der Zylinder 36 gestattet durch seine Krafteinwirkung
auf den Träger 4 ein Anpressen der Walze 2' gegen die Gegenwalze 1 oder ein Abheben
der Walze 2' von der Gegenwalze.
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In der Fig.4 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Walze
in der Form eines Ausschnittes aus
der Fig.3 dargestellt. Dabei
kann der Walzenmantel an seinen Enden entweder entsprechend der Fig.2 geführt oder
nach der Fig.3 gelagert sein.
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Bei der Ausfül-.rungsform nach der Fig.4 ist ein Walzenmantel 47
vorgesehen, der an seiner Aussenseite mit einer Rillung 48 mit wellenförmigem Profil
versehen ist.
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Der Walzenmantel 47 ist in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform
nach der Fig.3 mit einem Ueberzug 28 aus gummielastischem Material versehen.
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Die Fig.5 und 6 zeigen im Schnitt den Walzenmantel einer weiteren
Ausführungsform der Walze. Bei der Ausführungsform nach den Fig.5 und 6 hat der
Mantel 57 in seiner Umfangsrichtung verlaufenne tangentiale Einschnitte 58, die
die Wand des Mantels 57 durchdringen und in diesem Oeffnungen 55 bilden. Wie aus
der Fig.5 hervorge1it, sind die Einschnitte 58 in benachbarten, zur Achse des Walzenmantels
57 senkrechten Ebenen E gegenseitig in Umfangsrichtung des Walzenmantels 57 versetzt.
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Bei der Ausführungsform nach den Fig.5 und 6 können 58 die Einschnitteg,
wie dargestellt, gleichmässig entlang der Länge des Walzenmantels 57 verteilt sein,
eventuell mit Ausnahme eines Endes 56, das zur Aufnahme des Führungsringes 25 oder
des Wälzlagers 30 dient. In diesem Fall bewegen sich die Laufflächen 10 der Stützelemente
8 bzw. der
Elemente 20 zum Teil auf dem gummiartigen Ueberzugsmatcrial
in den Oeffnungen 55. Wenn, wie es bei einer hydrostatischen Lagerung des Walzenmantels
27 auf den Laufflächen 10 der Fall ist, die Aufrechterhaltung einer Flüssigkeitsschicht
zwischen der Lauffläche 10 und dem Mantel 27 gewährleistet ist, betet dieser Umstand
keine Schwierigkeiten. Es versteht sich jedoch, dass nach der Ausführungsform in
der Fig.3 die Eillsnnnitte 58 auch nur in den Bereichen zwischen den Stützelementen
8 ausgebildet sein können. « Die Fig.? zeigt im Teilschnitt einen Mantel 67, bei
welchem die Ausnehmungen Bohrungen 68 sind.
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Die Bohrungen 68, die entsprechend der Ausführungsform nach der Fig.3
zwischen Laufflächen 36 für die Stützelemente 8 angeordnet sind, befinden sich jeweils
mit ihren Achsen in drei zur Längsachse A des Walzenmantels 67 senkrechten Ebenen
E. Aehnlich wie bei der Ausführungsform nach den Fig.5 und 6 sind die in benachbarten
Ebenen E befindlichen Bohrungen 68 in Umfangsrichtung des Walzenmantels 67 gegenseitig
versetzt, so dass zwischen ihnen quer zur Achse A des Mantels 67 verlaufende Stege
69 entstehen.
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Die Fig.8 zeigt schliesslich eine Walze mit einem Mantel 70, welcher
aus Ringen 71 besteht, die Laufflächen 36 für die Stützelemente 8 aufweisen, sowie
ringförmigen Einsätzen 72, welche die Ringe 71 verbinden. Die Einsätze 72
haben
eine kleinere Wandstärke als die Ringe 71 und sind im Querschnitt wellenförmig gewölbt.
Sie können nach der Art von Wellrohren ausgebildet und mit den Ringen 71 verlötet
oder verschweisst sein. Auf dem durch die Ringe 71 und die Einsätze 72 gebildeten
Walzenmantel ist ein Gummiüberzug 73 ausgebildet.