DE2658854A1

DE2658854A1 - Durchbiegungskompensierte, an den enden belastete walze, insbesondere presswalze in einer papiermaschine

Info

Publication number: DE2658854A1
Application number: DE19762658854
Authority: DE
Inventors: Jaakko Riihinen
Original assignee: Valmet Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1975-12-31
Filing date: 1976-12-24
Publication date: 1977-07-14
Also published as: ATA945076A; NO764359L; FR2337279B1; BR7608792A; IT1065527B; JPS5285504A; AT351353B; NO142875C; GB1534747A; JPS5944437B2; SE7614710L; CA1045862A; NO142875B; DE2658854C2; FI52394B; FI52394C; SE427054B; US4062097A; FR2337279A1

Description

TlEDTKE - BüHLING " KlNNE - GrUPE Patentanwälte:

Dipl.-Ing. Tiedtke Dipl.-Chem. Bühling Dipl.-Ing. Kinne Dipl.-Ing. Grupe

Bavarlaring 4, Postfach 20 24 8000 München 2 Tel.: (0 89) 53 96 53-56 Telex: 5 24 845 tipat cable. Germaniapatent München

24. Dezember 1976 B 7852

case 23OO6/TP/es

Valmet Oy
Helsinki / Finnland

Durchbiegungskompensierte, an den Enden belastete Walze, insbesondere Preßwalze in einer Papiermaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine bezüglich der Durchbiegung kompensierte, an den Enden belastete Walze, insbesondere auf eine Preßwalze in einer Papiermaschine, die aus einer nicht drehbaren Walzenachse, über deren Enden das Belasten der Walze erfolgt, und aus einem auf der Walzenachse gelagerten Walzenmantel besteht.

Die erfindungsgemäße Walze zur Preßbearbeitung von bahnartigen Materialien bildet mit einer damit zusammenwirkenden

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Walze einen Preßspalt. Die erfindungsgemäße Walze wird bevorzugt als Preßwalze oder Kalanderwalze in einer Papiermaschine angewendet-

Bekannterweise erfahren die vorstehend beschriebenen Walzen bei Belastung ihrer Enden eine Durchbiegung,· so daß der Liniendruck im Preßspalt in den Randabschnitten höher ist als in dem mittleren Bereich. Man hat versucht, diesen Nachteil durch Bombieren oder Balligdrehen der Walzen zu vermeiden. Mit den üblichen ballig gedrehten Walzen erzielt man indessen z. B. nur bei einer bestimmten Belastung einen gleichförmigen Liniendruck. Als Abhilfe sind sogenannte steuerbare Bortbierwalzen entwickelt worden, als deren Beispiel die Küsters-Walze (US-PS 2 908 9 64) erwähnt werden kann, bei der zwischen der feststehenden Walzenachse und dem drehbaren Walzenmantel in einem gewissen Abschnitt eine Druckflüssigkeitskammer angeordnet ist, wobei durch Steuerung des Druckes die Durchbiegung des Walzenmantels kompensiert werden kann. Als Nachteil treten bei den sogenannten Küsters-Walzen Dichtungsschwierigkeiten und damit Leckagen der Druckflüssigkeit auf. Ein weiterer Nachteil der Küsters-Walzen ist deren Trägheit hinsichtlich der Druckänderung (Anstieggeschwindigkeit etwa 30 Sekunden und Entspannungsgeschwindigkeit etwa 10 Sekunden). Dies hat zur Folge, daß sich in Verbindung mit einer Druckänderung z. B. bei einer Papiermaschine eine beträchtliche Menge von Abfallpapier ergeben kann. Ferner sind die durchbiegungskompensierten sogenannten CC-Walzen bekannt, in denen an der Innenwand des Walzenmantels schleifende Druckschuhe verwendet werden, die von einer Druckflüssigkeit belastet werden. Diese Walze weist gleich der obengenannten Küsters-Walze den Nachteil der schwierigen Abdichtung der Druckflüssigkeit auf; ebenso sind asymmetrische Steuerungen in axialer Richtung der Walze nur schwer ausführbar.

Auf der Grundlage elektromagnetischer Kräfte arbeitende Preßwalzen sind bekannt. In diesem Zusammenhang wird auf die

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US-PS 3 456 582 verwiesen, v/obei die darin beschriebene Walze neben Verschiedenheiten bei der Ausführung der Einzelheiten auch im Prinzip von der den Gegenstand der Erfindung ausmachenden Walze darin verschieden ist, daß die Walze dieser US-PS nicht an ihren Enden belastet ist.

Die Erfindung vermeidet die vorstehend angeführten Nachteile, indem Veränderungen der Kompensation schneller als zuvor ausführbar sind und die Möglichkeit asymmetrischer Veränderungen der Durchbiegung gegeben ist. Zu diesem Zweck ist die Erfindung in der Hauptsache dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbiegungskompensation magnetisch erfolgt, indem in Verbindung mit zwei im wesentlichen koaxialen Zylindertei" len des Walzenmantels eine magnetomotorische Kraft zwischen diesen Zylinderteilen erzeugende Elemente vorgesehen sind, daß in Verbindung mit der Walzenachse zweite, eine magnetomotorische Kraft zwischen einander gegenüberliegenden Bereichen der Walzenachse erzeugende Elemente vorgesehen sind und daß durch die gemeinsame Wirkung der von diesen magnetomotorischen Kräften hervorgerufenen magnetischen Felder sich zwischen der Walzenachse und dem Walzenmantel auf der einen Seite eine Anziehungskraft und auf der gegenüberliegenden Seite eine Abstoßungskraft ergibt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt das Konstruktionsprinzip der erfindungsgemäßen Walze in einem schematischen Längsschnitt,

Fig. 2 zeigt den Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 und 4 zeigen entsprechend Fig. 1 und 2 das Prinzip der Verteilung der in der erfindungsgemäßen Walze bestehenden Magnetfelder,

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt eines zweiten Ausführungs-

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beispiels der Erfindung.

Die in den Fig. wiedergegebene durchbiegungskompensierte Walze 20 setzt sich aus einem Walzenmantel und einer darin angeordneten Walzenachse 21 zusammen. Der Walzenmantel besteht aus zwei koaxialen Außenzylinderteilen 22 und 23, die mit Hilfe von innerhalb Spulen 28 sitzenden Magnetkernen 27 verbunden sind. Der Walzenmantel wird derart magnetisiert, daß die Richtung des magnetischen Flusses φ an der gesamten Innenfläche des Walzenmantels bezüglich der Achse des Walzenmantels gleich ist. Die Walzenachse 21 der Walze 20 weist ein Rohr auf, in dessen Innerem in einer zur Walzenachse 21 parallen Ebene mit Spulen 26 umgebene Magnetkerne 24 vorgesehen sind. Die Walzenachse 21 wird derart magnetisiert, daß der magnetische Fluß an der Oberfläche eines parallel zur Mittelachse verlaufenden Teils der Walzenachse 21 in Richtung der Mittelachse weist und in dem bezüglich der Mittelachse gegenüber gelegenen Teil von der Mittelachse wegweist.

Zwischen dem drehbaren inneren Z^ußenzylinderteil 23 und der Walzenachse 21 entstehen auf diese Weise magnetische Felder, deren Kraftwirkung derart ist, daß sich der Walzenmantel und die Walzenachse 21 auf einer Seite der zur Ebene der Magnetpole der Walzenachse 21 senkrechten Ebene gegenseitig anziehen und sich auf der anderen Seite dieser Ebene voneinander abstoßen. Demgemäß biegen sich die Außenzylinderteile 23 und 22 und die Walzenachse 21 gegenüber der Mittelachse durch. Da die Walzenachse 21 bei drehendem Walzenmantel feststeht und das magnetische Feld in den Außenzylinderteilen 22 und 23 in bezug auf die Drehachse symmetrisch ist, bleibt die Richtung der Durchbiegung stets gleich. Diese Eigenschaft kann dazu verwendet v/erden, den Liniendruck an der Berührungslinie von an den Enden belasteten Walzen z. B. gleichmäßig zu steuern.

Eine mit der vorstehend beschriebenen durchbiegungskompen-

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sierten Walze 20 zusammenwirkende Walze 10 mit Achszapfen 11 ist in Fig. 1 und'2 durch gestrichelte Linien angedeutet. Die Walze 10 bildet zusammen mit der Walze 20 den Preßspalt N, dessen Liniendruck erfindungsgemäß mit Hilfe von Magnetfeldern gesteuert wird.

Wie Fig. 1 zeigt, sind die Außenzylinderteile 22 und 23 der durchbiegungskompensierten Walze 20 über Lager 30 auf der Walzenachse 21 gelagert. Die Walzenachse 21 der Walze wird an den Enden durch Kräfte F belastet, um einen Preßdruck im Preßspalt N zu erzeugen. Entsprechende Belastungsvorrichtungen und Lagerungen sind nicht dargestellt; es können ähnliche Konstruktionslösungen wie bei bekannten durchbiegungskompensierten Walzen zur Anwendung kommen. Die erfindungsgemäße Durchbiegungskompensation wird allgemein dadurch erzielt, daß in Verbindung mit zwei im wesentlichen koaxialen Außenzylinderteilen 22 und 23 des Walzenmantels eine erste magnetomotorische Kraft &v erzeugende Elemente wie Magnetkern und Spule 27 und 28 der vorstehend angegebenen Art vorgesehen sind und daß in Verbindung mit der Walzenachse 21 eine zweite magnetomotorische Kraft θ-a erzeugende Elemente 24, wie Kerne 24, Polschuhe 25 und Spulen 26 vorhanden sind. Durch die gemeinsame Wirkung der von diesen magnetomotorischen Kräften -Qv und Oa erzeugten magnetischen Felder ergibt sich zwischen der Walzenachse 21 und den Außenzylinderteilen 22 und 23 auf der einen Seite eine Anziehungskraft und auf der gegenüberliegenden Seite eine Abstoßungskraft; diese Kräfte bewirken die Durchbiegungskomensation.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, sind die innerhalb der Walzenachse vorgesehenen Magnetkerne 24 untereinander an beiden Enden durch Polschuhe 25a bzw. 25b verbunden. Die Walzenachse 21 kann aus magnetischem oder aus unmagnetischem Material, wie z. B. aus Eronze, bestehen. Auf jeden Fall muß die Reluktanz, die das Material zwischen den Polen 25a und 25b herbeiführt, höher als die Reluktanz des freien Luftspalts

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/S zwischen der Walzenachse und dem Walzenmantel sein, damit ein genügend hoher magnetischer Fluß φ erreicht wird.

Nach Fig. 5 be-steht der Mittelteil der Walzenachse aus den Magnetkernen 24, die an ihren Enden untereinander durch die Polschuhe 25a¹ und 25b¹ verbunden sind. Eine rohrförmige Walzenachse ist in diesem Fall überhaupt nicht vorgesehen, vielmehr setzen sich die Polschuhe 25a¹ und 25b¹ entweder fort oder sie schließen sich an beiden Enden z. B. an rohrförmige Achszapfen an.

In Fig. 1 ist schematisch die Stromzufuhr zu den Magnetisierspulen 26 und 28 gezeigt. Den Magnetisierspulen 28 des Walzenmantels wird der Magnetisierstrom von der schematisch angedeuteten Stromquelle 41 über Schleifringe 44 und auf diesen schleifenden Kohlebürsten 45 zugeführt. Den Spulen der feststehenden Walzenachse 21 kann der Strom ohne Schleifringe zugeführt werden. Dieser Strom wird von der Stromquelle 40 geliefert, die den Strom I__n an den Regler 42 liefert. Die Stromzufuhr erfolgt zu jeder Spule 26 getrennt durch jeweils einen eigenen Regler 43. Somit kann man die Größe und das Verhältnis der den verschiedenen Spulen 26 zugeführten Ströme I_q1, I »ι L,_f I₅₄ usw. untereinander steuern. Das Steuern der Ströme I_c dient dem Zweck, die Beträge der die Durchbiegungskompensation bewirkenden Kräfte entlang der Achse zu steuern, z. B. auch derart, daß der Liniendruck asymmetrisch eingestellt werden kann.

Der Regler 42 dient dem Zweck, die Größe aller Ströme I_ ein für allemal zu steuern. Nach Fig. 1 ist es vorteilhafter, die Magnetisierströme der Walzenachse 21 einzeln steuerbar zu machen, als eine entsprechende Steuerung für den Magnetisierstrom des Walzenmantels vorzusehen, da dem drehenden Walzenmantel die Ströme über Schleifringe zugeleitet werden müßten.

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Die erfindungsgemäße Magnetisierung kann mit Gleichstrom oder mit Wechselstrom erfolgen. Die Verwendung von Gleichstrom ist hinsichtlich der Ausführung der Vorrichtungen u. a. deshalb"günstiger, v/eil dann die zu magnetisierenden Teile aus Massiveisen gefertigt werden können, ohne das Enstehen von Verlusten befürchten zu müssen. Andererseits ist die bei der Verwendung von Gleichstrom auftretende Hysterese nachteilig; diesbezüglich ist Wechselstrom günstiger. Auch kann die Verwendung von Wechselstrom hinsichtlich der Steuerung der Ströme vorteilhafter sein. Der in den Fig. eingezeichnete Luftspalt A, wird so" klein wie möglich gehalten, um in diesem Luftspalt eine hinreichend hohe Dichte des magnetisches Flusses B zu erzielen. Die Größe des Luftspaltes Δ liegt in der Praxis in der Größenordnung von etwa 10 mm.

Zum Magnetisieren kann man anstelle von Elektromagneten erfindungsgemäß auch Permanentmagnete verwenden. Deren Anwendung ist besonders beim drehbaren Walzenmantel vorteilhaft, da man dabei die Schleifringe v/eglassen kann. Die Verwendung von Elektromagneten ist zumindest bei der Walzenachse insoweit vorteilhaft, als man durch Umkehrung des Magnetisierungsstroms die Richtung der Durchbiegungskompensation rasch und einfach umkehren kann. Dies bedeutet, besonders im Hinblick auf Kalanderwalzen, eine merkliche Verbesserung.

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche

Π.iDurchbiegungskompensierte, an ihren Enden belastete Walze, insbesondere Preßwalze in einer Papiermaschine, mit einer nicht drehenden Walzenachse, über deren Enden die Belastung der Walze erfolgt, und einem auf der Walzenachse gelagerten Walzenmantel, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbiegungskompensation bzw. -steuerung magnetisch erfolgt, indem in Verbindung mit zwei im wesentlichen koaxialen Außenzylinderteilen (22 ,23) des Walzenmantels stehende, eine magnetomotorische Kraft (Ov) zwischen diesen Teilen (22,23) erzeugende erste Elemente (27 ,28) vorgesehen sind, indem in Verbindung mit der Walzenachse (21) stehende, eine magnetomotorische Kraft i'&a.) zwischen einander gegenüberliegenden Abschnitten der Walzenachse (21) erzeugende zweite Elemente (24,25,26) vorgesehen sind, und' indem sich durch das Zusammenwirken der von den magnetomotorischen Kräften (·βν und ^a) hervorgerufenen magnetischen Felder zwischen der Walzenachse (21) und dem Walzenmantel auf einer Seite eine Anziehungskraft und auf der gegenübergelegenen Seite eine Abstoßungskraft ergibt.
2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten, die magnetomotorische Kraft (-QV) erzeugenden Elemente aus Leiterspulen (28) und in diesen sitzenden Magnetkernen (27) oder aus Permanentmagneten bestehen, von denen eine Mehrzahl zwischen zwei koaxialen, aus magnetisch leitendem Material bestehenden Außenzylinderteilen (22,23) eingesetzt ist.
3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten, die magnetomotorische Kraft (O"a) erzeugenden Elemente aus Leiterspulen (26) und in diese eingebrachte Magnetkernen (24) bestehen, die an ihren beiden Enden Polschuhe (25a,25b;25a*,25b¹) aufweisen, die ihrerseits mit der

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ORIGINAL INSPECTED

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Innenfläche des drehbaren inneren Außenzylinderteils (23) der Walze einen Luftspalt (ZS ) bilden, in dem ein die Durchbiegungskompensation bewirkender magnetischer Fluß wirksam ist.
4. Walze nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbiegungskompensation durch Einstellen des jeweiligen Betrags der magnetomotorischen Kräfte (-Oa und/oder /6V) und/oder durch Wahl der Anordnung der diese (Φ& und/oder -Θν) hervorrufenden Magnetkerne (24j27) oder der entsprechenden Permanentmagnete in axialer Richtung der Walze steuerbar ist.
5. Walze nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,, daß die Richtung der Durchbiegungskompensation durch Umkehren der Richtung des MagnetierstiDms umkehrbar ist.

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