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Dichtungsanordnung an einer Walze.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung an einer Walze,
welche aus einem feststehenden Kern und einer diesen mit Abstand drehbar umgebenden
Hohlwalze besteht, mit an den Enden der Arbeitsbreite zwischen Kern und Hohlwalze
vorgesehenen Dichtungen sowie längs des Kerns zu beiden Seiten desselben vorgesehenen
Längsdichtungen, die den Zwischenraum zwischen Kern und Innenseite der Hohlwalze
so abdichten, daß eine-auf der Arbeitsseite der Walze gelegene Längskammer gebildet
ist, die mit Druckflüssigkeit fUllbar-ist, wobei jeweils eine der Längsdichtungen
in einer Längsnut des Kerns angeordnet und durch den Druck einer in der durch die
Nut und die Längsdichtung gebildeten Kammer befindlichen Druckflüssigkeit aus der
Nut heraus gegen die Innenseite der Hohlwalze andrückbar ist Bei sogenannten Schwimmenden
Walzen" der in Rede stehenden Art müssen die Längsdichtungen mit einem gewissen
Druck gegen den Innenumfang der umlaufenden Hohlwalze anliegen, damit die notwendige
Abdichtung
gegen den einige Atmosphären betragenden Flüssigkeitsdruck in der Längskammer gewährleistet
ist. Bei der Ausführungsform nach der DT-PS 1 193 739 ist im Kern eine Längseinkerbung
vorgesehen, in die eine leistenförmige Dichtung von der Längs kammer her eingreift.
Die leistenförmige Dichtung steht schräg und liegt mit dem anderen Ende, welches
radial auslädt, gegen den Innenumfang der Hohlwalze an. Der Anpreßdruck wird durch
den gegen die schrägstehende Leiste wirkenden Druck der Flüssigkeit bzw. durch eine
hierfür vorgesehene Feder erzeugt.
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Durch die unter einem gewissen Druck gegen den Innenumfang der vorbeilaufenden
Hohlwalze anliegende Dichtung entsteht eine gewisse Reibung, die zwar bei niedrigeren
Geschwindigkeiten keine Rolle spielt, deren Anteil an der erforderlichen Gesamtleistung
aber bei höheren Laufgeschwindigkeiten einer solchen Walze, wie sie z.B. bei der
Herstellung und Weiterverarbeitung von Papierbahnen üblich sind (z.B. looo Meter
pro Minute und mehr) nicht mehr unbeachtlich ist.
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Eine weitere Dichtungsanordnung für sogenannte "Schwimmende alzen",
die der eingangs genannten Art entspricht, ist aus der DT-PS 2 025 777 bekannt.
Die Längsdichtung ist hierbei als in die Längsnut eingepaßter leistenförmiger Stegkolben
ausgebildet. Die Druckflüssigkeit wird über eine in den Grund der Längsnut mündende
Leitung zugeführt. Ein Teil der Druckflüssigkeit tritt durch feine Querkanäle in
den leistenförmigen Stegekolben hindurch und in der Nähe der an der Innenseite der
Hohlwalze anliegenden Dichtfläche derselben aus.
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Es wird zwar angestrebt, daß sich hierdurch zwischen dem Stegkolben
und der vorbeilaufenden Innenwandung der Hohlwalze ein ständiger Film ausbilden
soll,
doch ist dies in der Praxis nur unvollkommen erreichbar. Dies
gilt besonders auf der der Laufrichtung der Hohlwalze entgegengesetzten Seite der
Anlagefläche des Stegkolbens. Auch bei der Ausfuhrungsform nach der DT-PS 2 025
777 ist daher mit einer Reibung zu rechnen, und auch hier geht ein bestimmter Anteil
der für den Antrieb erforderlichen Gesamtleistung für die aber windung dieser Reibung
verloren.
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Die Erfindung hat die Aurgabe, eine Dichtungsanordnung der in Rede
stehenden Art so auszugestalten, daß die mit der Anlage der Längsdichtungen an der
Innenwand der Hohlwalze bei der Abdichtung der Längskammer einhergehende Reibung
möglichst verringert wird.
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Zur Lösung dieser Aurgabe ist erfindungsgemäß ein in die Längsnut
eingesetzter Dichtungsträger vorgesehen, der in seiner Länge der Längsdichtung entspricht,
in radialer Richtung in der Nut festgelegt ist, auf beiden Seiten gegenüber den
Flanken der Längsnut abgedichtet ist und einen Schlitz aufweist, aus dem ein Dichtstreifen
aus einem gleitgünstigen Werkstoff radial gegen die Innenwandung der Hohlwalze auslädt
und unter dem Druck einer Druckflüssigkeit aus dem Schlitz heraus gegen die Innenwandung
andrückbar ist.
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Durch die Verwendung eines Dichtstreifens aus einem gleitgünstigen
Werkstoff läßt sich die Reibung gegenüber den bekannten Ausführungsformen merklich
herabsetzen. Als Material des Dichtstreifens kommen insbesondere Kunststoffe in
Frage, die mit dem Stahl der Hohlwalze zusammen ein reibungsarmes Gleitwerkstoffpaar
bilden. Aber auch andere Werkstoffe wie z.B.
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Dichtleisten aus Graphit, liegen im Rahmen der Erfindung
Der
Dichtstreifen kann dünn$ehalten werden, denn er braucht keine Eigenstabilität aufzuweisen.
Der Dichtungsträger, indessen Schlitz der Dichtstreifen sitzt, stützt nämlich auf
seiner ganzen Länge den Dichtstreifen in beiden Umfangsrichtungen ab. Der Dichtungsträger
reicht bis auf wenige Millimeter an die Innenwandung der Hohlwalze heran, so daß
der Dichtstreifen nur gerade aus dem Schlitz hervorschaut und nur eine geringe Stützweite
auszuhalten braucht. Ein wesentlicher Gesichtpunkt ist auch noch, daß der Dichtstreifen
aus dem Schlitz heraus bei einem Verschleiß seiner an der Innenwalze anliegenden
Fläche unter dem Druck der Druckflüssigkeit nachrücken kann, so daß ein automatischer
Verschleißausgleich stattfindet. Da eine fa t der Breite des Dichtstreifens entsprechende
Verschleißstrecke zur Verfügung stellt, hat eine solche Dichtungsanordnung eine
den bekannten Dichtungsanordnungen vergleichbare Lebendauer, obwohl die Reibung
erheblich herabgesetzt ist.
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Es können in dem Dichtungsträger Kanäle vorgesehen werden, durch
die Druckflüssigkeit in den Schlitz in den Raum unter dem Dichtstreifen zuführbar
ist.
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Was bei der aus der DT-PS 2 025 777 bekannten Ausführungsform mit
der dortigen Längsdichtung vor sich geht, geschieht bei der Erfindung an dem Dichtstreifen
in dem Schlitz des separaten Dichtungsträgers: Der Dichtstreifen wird durch eine
Druckflüssigkeit, die von der Druckflüssigkeit in der Längskammer separat steuerbar
sein kann, bezüglich der Walzenachse radial nach außen gegen die Innenwandung der
Hohlwalze gedrückt. Die Verlagerung
erfolgt dabei zwischen Dichtstreifen
und Dichtungsträger, der aber seinerseits in der Längsnut des Kerns der Walze in
radialer Richtung festgelegt ist.
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Um den Dichtstreifen nicht zu stramm in den Schlitz des Dichtungsträgers
einpassen zu müssen, damit er dicht darin sitzt, ist es von Vorteil, wenn gegen
die Unterseite des Dicht-streifens in dem Schlitz ein separates Dichtprofil anliegt,
welches gegen die beiden Flanken des Schlitzes abdichtet.
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Dieses Dichtprofil kann durch ein insbesondere aus Stahl bestehendes
U-Profil gebildet sein, welches mit den beiden Dichtlippen bildenden Schenkeln an
den Flanken des Schlitzes, mit dem Steg gegen die Unterseite des Dichtstreifens
anliegt.
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Es empfiehlt sich, daß der Dichtstreifen aus elastischem Material
besteht, wobei sich insbesondere eine Ausbildung aus glasfaserverstärktem Polyetrafluoräthylen
bewährt hat. Das Polytetrafluoräthylen hat hervorragende Gleiteigenschaften gegenüber
Stahl, gleichzeitig jedoch eine Neigung zum Kriechen unter mechanische Dauerlast.
Durch die Glasfaserverstärkung wird dem entgegengewirkt, ohne daß die Gleiteigenschaften
wesentlich beeinträchtigt würden.
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Um eine einwandfreie Abdichtung an den Enden auch bei unterschiedlichen
ärmekontraktionen von Dichtstreifen und Dichtungsträger zu gewährleisten, besteht
eine zweckmäßige Gestaltung darin, daß der Dichtstreifen an den Enden aus dem Schlitz
heraus um das Ende des Dichtungsträger umgebogen ist.
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Auf diese Weise kann bei einem Zusammenziehen des'Dichstreifens an
den Enden keine Lücke auftreten.
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Die Kombination eines aus Stahl bestehenden U-förmigen Dichtprofils
mit dem elastischen Dichtstreifen der angegebenen Ausbildung besitzt besondere Vorteile,
weil die Abdichtung auch bei Wärmedehnungen dicht bleibt. Der Dichtstreifen,der
Ja nicht selbsttragend zu sein braucht, und entsprechend dünn bemessen sein kann,
gibt nach, und das U-Profil dehnt sich in gleichem Maß wie die ebenfalls aus Stahl
bestehende Umgebung. Bei Ausführungsformen etwa nach der DPS 1 193 739,bei der die
Dichtleiste selbsttragend aus Bronze oder einem ähnlichen Material besteht, können
bei großen Temperaturunterschieden Probleme auftreten, weil entweder an den Enden
der Dichtleiste ein größeres Spiel belassen werden muß, wodurch ein Leck an der
Druckkammer entsteht, oder aber bei geringem Spiel eine Längsdruckspannung in der
Dichtleiste auftritt, die zu unerwünschten Ausbeulungen desselben führen kann.
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Eine einfache Ausführungsform des Dichtungsträgers besteht darin,
daß er zwei mit den rlachen Seiten parallel mit Abstand einander gegenüberstehende
Flachstreifen umfaßt, zwischen denen ein an einer Seite den Schlitz freilassender
Abstandsstreifen mit den Flachstreifen zusammengefügt ist.
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Ein wesentlicher Vorteil bei dieser Ausführungsform besteht darin,
daß für die Bildung des Schlitzes keine spanabhebende Bearbeitung erforderlich ist.
Für die Flachstreifen und den Abstandsstreifen steht z. B. Walzstahl oder Walzbronze
mit exakten Außenquerschnitten zur Verfügung. Das Zusammenfügen kann durch Nieten,
Schrauben oder in ähnlicher Weise errolgen.
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Auch die den Zugang für die Druckflüssigkeit zum Grund der Schlitze
bildenden Kanäle lassen sich auf diese Weise leicht und ohne spanabhebende Bearbeitung
herstellen: Es kann einfach der Flachstreifen zur Bildung der Kanäle stellenweise
unterbrochen sein.
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Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß ein Abstandsglied vorgesehen
ist, welches den Dichtungsträger in einem solchen Abstand vom Grund der Längsnut
hält, daß ein Ubertritt von dem Grund der Längsnut zugeführter Druckflüsigkeit in
die Kanäle möglich ist.
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Dieses Abstandsglled kann dadurch gegeben sein, daß einer der Flachstreifen
oder der Abstandsstreifen über die Rückseite des Dichtungsträgers übersteht, oder
aber auch durch einen separaten in den Nutgrund eingelegten Draht.
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In der bevorzugten Ausführungsform beläßt der Dichtungsträger in
Umfangsrichtung Abstand zu einer der Flanken der Längsnut und ist zur Abdichtung
des Dichtungsträgers in der Längsnut einseitig zwischen der einen Seite des Dichtungsträgers
und dieser Flanke ein sich über die Länge des Dichtungsträgers erstreckendes, elastisches,
den Dichtungsträger unter Spannung gegen die andere Flanke der Längsnut drückendes
Dichtelement vorgesehen.
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Diese Aus führungs form hat Vorteile hinsichtlich der Verringerung
des Bearbeitungsaufwandes. Dadurch, daß der Dichtungsträger nicht mehr genau in
die Längsnut eingepaßt sein muß, ist es nicht mehr erforderlich, diese Längsnut
an ihren Flanken präzise zu bearbeiten.
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Eine solche Bearbeitung stellt einen erheblichen Aufwand dar, da es
sich bei dem Kern unter Umständen um ein lo Meter langes und 50 und mehr Zentimeter
im Durchmesser aufweisendes schweres Wertstück handelt.
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Die Längsnut kann jetzt ohne besondere Präzisionsanforderungen in
den Kern eingefräst werden, da die Abdichtung zwischen den Flanken der Längsnut
und der Längsdichtung nicht mehr unmittelbar, sondern durch das einseitig in dem
Spielraum zwischen Dichtungsträger und Längsnut angeordnete Dichtelement erfolgt.
Dieses Dichtelement übernimmt also gleichzeitig Abdichtung und Festlegung des Dichtungsträgers
in Umfangsrichtung.
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Dieses Dichtelement kann insbesondere als sich längs des Dichtungsträgers
erstreckendes,
in Querrichtung zusammengedrücktes Rohr ausgebildet
sein.
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Die Festlegung des Dichtungskörpers in der Längsnut in radialer Richtung
kann in verschiedener Weise erfolgen. Eine besonders einfache besteht in im Kern
angeordneten und in dem Dichtungsträger eingreifenden Stiften.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Fig. 1 ist eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Walze, teilweise
längs der Längsmittelebene aufgebrochen; Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie
II-II in Fig. 1; Fig. 3 ist eine Ansicht auf das gemäß Fig. 1 linke Ende des Kerns
bei weggelassener Iiohlwalze; Fig. 4 ist ein Ausschnitt aus Fig. 2 in vergrößertem
Maßstab; Fig. 5 ist eine Teilansicht von oben des Dichtungsträgers.
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Die in Fig. 1 als Ganzes mit lo bezeichnete Walze umraßt einen feststehenden,
im Walzenständer umdrehbar gelagerten Kern 1, auf dem eine Hohlwalze 2 über an den
Enden angebrachte Lager 3 drehbar gelagert ist. Der feststehende Kern 1 ist
seinerseits
in Form einer massiven Walze ausgebildet, die die Hohlwalze 2 der Länge nach durchgreift,
jedoch Abstand zur Innenwandung der Hohlwalze 2 beläßt, so daß sich der Kern 1 gegenüber
der Hohlwalze 2 etwas durchbiegen kann, ohne mit der umlaufenden Hohlwalze 2 in
Berührung zu kommen.
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An den Enden der Arbeitsbreite sind zwischen der Hohlwalze 2 und
dem feststehenden Kern 1 Ringdichtungen 4 vorgesehen, die innerhalb der Lager 3
gelegen sind und den Zwischenraum zwischen dem Kern 1 und der Hohlwalze 2 in axialer
Richtung abdichten.
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Zu beiden Seiten des Kerns 1 sind außerdem Längsdichtungen 5 angeordnet,
die von Enddichtung 4 zu Enddichtung 4 gehen und in dem Zwischenraum zwischen dem
Kern 1 und der Hohlwalze 2 eine auf der Arbeitsseite der Walze, auf der sie also
mit einer Gegenwalze 7 (Fig. 2) einen Walzspalt 8 bildet, gelegene Längskammer 6
abteilen.Die Längskammer 6 kann über eine Zuleitung 9 mit einer DruckflUssigkeit
gefüllt werden. Diese Druckflüssigkeit überträgt die von der Hohlwalze 2 aufgenommene
Kraft auf den stillstehenden Kern 1, der sich unter dieser Belastung innerhalb der
Hohlwalze 2 durchbiegen kann, ohne daß die Hohlwalze 2 selbst in ihrer Gestalt davon
beeinflußt wird. Durch geeignete Wahl des Druckes in der Längskammer 6 können auch
vorgegebene
Durchbiegungen der Hohlwalze 2 gezielt eingestellt
werden.
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Die Ausbildung der in Fig. 1 aus Gründen der zeichnerischen Vereinfachung
lediglich durch zwei parallele Linien angedeuteten, als Ganzes mit 5 bezeichneten
Längsdichtung im einzelnen geht am deutlichsten aus Fig. 4 hervor. Die Längsdichtung
5 umraßt einen als Ganzes mit 20 bezeichneten Dichtungsträger, welcher in dem Ausführungsbeispiel
aus einem oberen Flachstreifen 21 und einem diesem mit einer Flachseite gegenüberliegend
mit Abstand parallel dazu angeordneten gleichen Flachstreifen 22 besteht und in
der sich längs des Kerns 1 auf dessen Seite erstreckenden Nut 13 angeordnet ist.
Zwischen den Flachstreifen 21, 22 ist auf der in Fig. 4 rechten Seite ein Abstandsstreifen
23 vorgesehen, mittels dessen die Flachstreifen 21, 22 in einem solchen Abstand
gehalten werden, daß auf der in Fig. 4 linken Seite der Dichtstreifen 25 verschiebbar
zwischen die Flachstreifen 21, 22 paßt. Die Flachstreifen 21, 22 bilden einen Schlitz
24 und sind miteinander und mit dem Abstandsstreifen mittels in Abständen angebrachter
Schraubenliver bunden. An der Unterseite des Dichtstreifens 25, d. h.
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auf der gegen den Abstandsstreifen 23 gerichteten Seite ist ein Dichtprofil
26 in Form eines U-Profils vorgesehen, dessen beide Schenkel 27, 28 nach Art von
Dichtlippen gegen die Flanken 29 bzw. 30 des Schlitzes 24 anliegen, während der
Steg 31 gegen die Unterseite des Dichtstreifens 25 anliegt. Der Schlitz 24 bildet
mit dem Abstandsstreifen 23 und dem Dichtprofil 26 eine im wesentlichen geschlossene
Kammer 32, der durch in dem Abstandsstreifen 23 vorgesehene Querkanäle 33 Druckflüssigkeit
zugeführt werden kann. Die Zuführung der Druckflüssigkeit erfolgt separat von der
Zuführung
der Druckflüssigkeit in die Längskammer 6 über eine Leitung
11 (Fig. 1, 2), von der Querkanäle 12 in den Grund der längs des Kerns 1 verlaufenden
Längsnut 13 münden. Damit ein einwandfreier Übertritt der Druck flüssigkeit aus
dem Querkanal 12 in die Kammer 32 gewährleistet ist, wird der Dichtungsträger 20
auf Abstand vom Grund der Nut 13 gehalten. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen,
daß einer der Flachstreiren 21, 22 oder der Abstandsstreifen 23 gemäß Fig. 4 nach
rechts etwas über stehen, wie es bei dem Flachstreifen 21 gestrichelt bel38 angedeutet
ist. Es ist aber auch möglich, vor der Einbringung des Dichtungsträgers 20 in die
Längsnut 13 einen Abstandsdraht 16 einzulegen, der den Dichtungsträger 20 in dem
geforderten Abstand hält.
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Der Dichtungsträger 20 belaßt in Umrangsrichtung der Walze lo Abstand
zu den Flanken der Nut 13 und wird gemäß Fig. 4 durch ein flachgedrücktes Rohr 34
elastisch gegen die gemäß Fig. 4 obere Flanke der Nut 13 gedrückt und dabei gleichzeitig
in radialer Richtung gegen den Druck der unter dem Dichtungsträger 20 in der Längsnut
13 befindlichen Druckflüssigkeit abgedichtet.
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Damit der Dichtungsträger als Ganzes von diesem Druck entlastet ist
und nicht radial aus der Nut 13 herausgetrieben wird, ist er durch in regelmäßigen
Abständen angebrachte Stiftemit.dem Kern 1 verbunden. Die Stirte3çsind in dem Ausführungsbeispiel
schräg von außen in dem Kern 1 angeordnet und greifen in eine entsprechende Bohrung
36 in dem Flachstreifen 21 ein.
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Die durch die Querbohrung 12 herangeführte Druckflüssigkeit wirkt
also nur in der Kammer 32, um den
Dichtstreifen 25 in radialer
Richtung gegen die Innenwandung 37 der Hohlwalze 2 zu drücken und dort die Kammer
6 abzudichten.
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Der Dichtungsträger 20 ist an der oberen Flanke der Nut 13 nicht
befestigt, sondern wird lediglich durch den Druck der Druckflüssigkeit in der Kammer
6 und den Druck des Dichtelements 34 angepreßt.
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Damit Kippmomenten auf den Dichtungsträger 20 um die Stelle 38 entgegengewirkt
wird, ist das Dichtelement 34 auf der in Fig. 4 rechten Seite angeordnet. Allerdings
ist die Anordnung ohnehin so, daß der in der Nut 13 befindliche Teil der Längsdichtung
5 breiter ist als der aus dem Kern 1 heraus gegen die Innenseite 37 ausladende Teil.
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Der Dichtstreifen 25 kann aus einem elastischen Dichtmaterial bestehen,
insbesondere aus glasfaserverstärktem Polytetrafluoräthylen. An den Enden, d. h.
in der Nähe der Ringdichtungen 4, ist der Dicht streifen 25 mit einer Abbiegung
15 versehen, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist.
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In Fig.~S ist zu erkennen, daß die Kanäle 33, die den Zugang zu der
Kammer 32 (Fig. 4) bilden, durch Unterbrechungen der Abstandsleisten 23 gebildet
sind.
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Die Abstandsleisten 23 wie auch die Flachleisten 21,22 können aus
einem geeigneten Walzmaterial mit sauberer Oberflächenausbildung, beispielsweise
Walzstahl hergestellt sein.
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Der Dichtungsträger 20 reicht bis auf wenige Millimeter an die Innenwandung
37 der Hohlwalze 2 heran, so daß der Dichtstreifen 25 nur eine geringe freie Spannweite
zu überbrücken hat. Im übrigen ist der Dichtstreifen auf fast seiner ganzen Breite
zwischen den Flachstreifen 21, 22 gehalten. Ein an der Anlagefläche des Dichtstreifens
25 an der Innenwandung 37 der Hohlwalze 2 auftretender Verschleiß des Dichstreifens
25 wird automatisch ausgeglichen, indem das Dichtprofil 26 unter dem Druck Flüssigkeit
in der Kammer 32 gemäß Fig. 4 nach links nachrückt und den Dichtstreifen 25 nach
und nach mehr aus dem Schlitz 24 zwischen den Flachstreiren 21, 22 herausdrückt.
Es steht also ein der Breite des Dichtstreifens 25 entsprechender Verschleißvorrat
zur Verfügung.
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