DE2903811A1

DE2903811A1 - Walze, insbesondere presswalze fuer papiermaschinen

Info

Publication number: DE2903811A1
Application number: DE19792903811
Authority: DE
Inventors: Christian Schiel; Heinrich Schmalstieg; Wilhelm Wanke; Robert Wolf
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1979-02-01
Filing date: 1979-02-01
Publication date: 1980-08-07
Also published as: IT8067145A0; GB2041161A; FI800290A; FR2447994A1

Description

P 3644 J.M. Voith GmbH

Kennwort: "Gestützter Walzenmantel" Heidenheim

Walze, insbesondere Preßwalze für Papiermaschinen

Die Erfindung betrifft eine Walze₅ insbesondere Preßwalze für Papiermaschinen, mit drehbarem Hohlmantel und einer diesen stützenden Stützeinrichtung, die mindestens einen gegen den Mantel wirkenden Anpreßschuh und mindestens einen in diesen hineinragenden, sich gegen ein Hoch abstützenden Kolben aufweist.

Zur Erzielung einer gewünschten Anpressungsverteilung in einem Spalt zwischen zwei rotierenden Walzen bedient man sich seit einer Reihe von Jahren Einrichtungen zur Beeinflussung der Gleichförmigkeit der Abstützung eines Walzenmantels über seine Länge durch im Inneren angebrachte Stützmittel, welche ihrerseits durch ein nicht mitrotierendes Joch gehalten werden. Durch solche Anordnungen ist es möglich, Durchbiegungen des

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Walzenmantels auszuschalten und sogar Durchbiegungen einer Gegenwalze zu kompensieren und eine liniendruckunabhängige Gleichförmigkeit der Pressung über die Breite zu erzielen. Es gibt .hierbei auch Konstruktionen, welche über individuelle Hydraulikzylinder eine willkürlich verschieden starke Anpressung über die Breite ermöglichen. Weil sich jedoch das Joch unter der Belastung der Hydraulikzylinder durchbiegt, und auch ein Versatz des Joches zum Mantel senkrecht zur Preßlinie entstehen kann, sind die bekannten Walzen dieser Art so ausgeführt, daß sich die Kolben mit einer zylindrischen Anpreßfläche gegen den Mantel abstützen und in ihrer Winkellage positionieren und im Hydraulikzylinder kugelig beweglich sind (DE-OS 22 30 139)* oder aber zwischen geradlinig beweglichem Kolben und Lagerteil ein Kugelgelenk angeordnet ist (DE-OS 22 45 597).

Die erstere (DE-OS 22 30 139) dieser Ausführungen hat den Nachteil, daß die Dichtungen am Kolben durch die zusätzliche kugelige Bewegung ungünstig beansprucht werden, wodurch ihre Lebensdauer in unerwünschter Weise verkürzt wird, was verminderte Genauigkeit der Anpressung und häufige Wartungsstillstände zur Folge haben kann.

Die zweite Bauart (DE-OS 22 k-5 597) mit Kugelgelenk erfordert zur Vermeidung von übermäßiger Reibung und Verschleiß eine hydraulische Entlastung des Kugelgelenkes. Diese Einrichtung ist jedoch klobig und führt zu einer unerwünschten Schwächung des Joches und damit zu einer Liniendruckbegrenzung und Verlust an Einste11vermögen der Walzendurchbiegung.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine innere Abstützung zwischen dem feststehenden Joch und dem rotierenden Mantel einer Walze zu schaffen, welche über die Breite verschieden stark einwirkend eingestellt werden kann,

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jedoch ein Maximum an Lebensdauer, Präzision und Betriebssicherheit besitzt und die Nachteile bisheriger Konstruktionen vermeidet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kolben kugelig einstellbar über ringförmige Dichtflächen gegen das Joch positioniert sind und daß im Raum zwischen Kolben, Joch und Dichtfläche ein Druck wirkt, welcher die Pressung des Kolbens auf die Dichtfläche wesentlich verringert oder aufhebt. Der Hauptgedanke der Erfindung besteht also darin, daß man die Funktionen Anpressung und kugelige Beweglichkeit trennt und optimal ausgebildeten und angeordneten Elementen zuordnet.

Dabei werden an die Kontur der Walzeninnenfläche angepaßte Anpreßschuhe auf der radial inneren Seite mit zylindrischen Bohrungen versehen, in welchen Kolben gleiten, welche ihrerseits kugelig einstellbar auf ringförmigen Dichtflächen gegen das Joch positioniert sind und wobei zwischen Joch, Kolben und Dichtflächen ein Druck aufgebracht wird, welcher die Pressung des Kolbens auf die kugelige ringförmige Dichtfläche wesentlich verringert oder aufhebt.

Dadurch ist gewährleistet, daß die Kolbendichtungen zylindrisch und darum verschleißarm im Zylinder gleiten und eine Kippbewegung des Anpreßschuhs zum Zwecke der Kompensierung von Neigungen zwischen Walzenmantel und Joch reibungsarra und verschleißfrei vor sich gehen kann.

Dadurch ist ein problemloser Langzeitbetrieb ohne Störung und Verschleiß gewährleistet.

Die Anpressung des Walzenmantels durch Einzelschuhe über die Breite birgt das Problem lokaler Ungleichförmigkeiten in sich. Um diese auszuschalten, sieht ein weiterer Gedanke vor, mehrere axial nebeneinander am Joch angeordnete Kolben auf einen gemeinsamen länglichen Anpreßschuh in Form einer Leiste einwirken zu lassen, welche

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zwar so wenig Eigensteifigkeit bestitzt, daß sie sich über ihre Breite leicht der Kontur des Zylinders anpaßt, jedoch steif genug ist, um ein stärkeres Durchbiegen des Steges zwischen zwei Kolben zu verhindern. Die radial nach außen weisende Fläche des Anpreßschuhs ist als zylindrische Stützfläche gegen den Mantel gerichtet.

Infolge der Durchbiegung des Joches ändert sich der Kolbenabstand geringfügig, so daß die Kolben in den Zylindern bei starker Jochdurchbiegung klemmen könnten, wenn sie starr am Joch fixiert wären.

Aus diesem Grunde und auch zur Vergröberung der notwendigen Herstellungstoleranzen ist weiterhin vorgesehen, die Kugelfläche, welche den Kolben dichtend stützt, als Oberfläche eines Ringes auszubilden, welcher seinerseits in einer Dichtebene etwa senkrecht zur Richtung der Kolbenkraft relativ zum Joch gleiten kann. Im Inneren des Ringes herrscht ein Druck, welcher etwa jenem im Zylinder entspricht,und die mit diesem Druck beaufschlagten Ringflächen sowohl gegenüber dem Kolben als auch gegenüber dem Joch sind näherungsweise gleich groß wie die Kolbenfläche, vorzugsweise etwa 0,7 bis l,2mal so groß wie diese.

Nach einem anderen Gedanken wird der Anpreßschuh nicht durch die Kolben selbst, sondern durch entsprechende Pührungsflächen im Joch gegen Verschiebung in Walzenrichtung gehalten. Dadurch sind die Gleitflächen zwischen Kolben und Zylinder entlastet und gegen übermäßigen einseitigen Abrieb gesichert. Die Lebensdauer der Dichtungen wird dadurch erhöht.

Ein weiterer Gedanke sieht vor, die Kolben mit oder ohne Zwischenschaltung eines losen, verschiebbaren Ringes so am Joch anzulenken, daß sie sich zwar achssenkrecht und winkelig einstellen können, auf der anderen Seite jedoch radial sich nicht vom Joch abheben können. Die gelenkige Verbindung erlaubt lediglich so viel Spiel, daß eine leichtgängige Beweglichkeit innerhalb des notwendigen Bereiches möglich ist, jedoch eine wesentliche Undichtigkeit an den Dichtflächen nicht eintreten

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Die im wesentlichen zylindrische radial nach außen gerichtete Oberfläche des Anpreßschuhs ist in einer Ausgestaltungsform als Gleitlager ausgebildet.

Die Schmierung der Gleitflächen kann durch direkt in den Mantel eingeführtes öl oder durch Drucköl erfolgen, welches über Kanäle im Anpreßschuh aus den mit öl beaufschlagten Zylindern an die Gleitfläche gelangt.

Es ist nach einem weiteren Gedanken der Erfindung jedoch auch vorgesehen, den Anpreßschuh als hydrostatisches Lager gegen den Walzenmantel wirken zu lassen. Zu diesem Zweck besitzt er in der dem Mantel zugewandten zylindrischen Fläche öltaschen, welche über Kapillaren mit dem Inneren der darunter angeordneten Zylindern in Verbindung stehen. Die Taschen sind so angeordnet, daß sich der Schuh in bekannter Weise selbstzentrierend an der Oberfläche des Walzenmantels positioniert.

Es ist weiterhin vorgesehen, die Druckräume (Zylinder) in den Anpreßschuhen über Kanäle fluidisch mit außerhalb der Walze befindlichen Druckquellen zu verbinden. Dadurch kann der Anpreßdruck unabhängig von der Durchbiegung auf jeden gewünschten Wert von außen eingestellt werden.

Es ist weiterhin vorteilhaft, einzelne Zylinder oder Zylindergruppen mit unabhängig von den anderen einstellbarem Druck zu beaufschlagen. Dadurch läßt sich die Form der Manteldurchbiegung je nach den Erfordernissen verändern.

Um den Ölverbrauch zu minimieren, ist weiterhin vorgesehen, in die Dichtflächen zwischen Kolben und Stützring sowie Stützring und Joch elastische Dichtungen, z.B. Rund/schnurdichtungen, einzuarbeiten.

In den Zeichnungen sind Walzen nach der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

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Pig. 1 einen Teilquerschnitt durch eine Walze mit über die Breite verteilten runden Stützelementen,

Fig. 2 einen Tei!querschnitt durch eine Walze mit runden Kolben und über mehrere Kolben sich erstreckenden länglichen Anpreßschuhen,

Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt durch die Anpreßwalze nach Fig. 2,

Fig. 4 einen anderen Längsschnitt durch eine Walze mit Anpreßschuhen gemäß Figur 2 und 3. Nur eine Hälfte der Walze ist gezeigt.

Fig. 1 zeigt einen drehbaren Walzenmantel 1 und ein feststehendes Joch 2, welches durch den Walzenmantel 1 hindurchgeht und auf beiden Seiten gegen Maschinengestelle oder Schwenkhebel abgestützt ist. Durch eine Bohrung 3 wird von außerhalb der Walze ein fluidisches Druckmittel herangeführt. Es handelt sich bevorzugt um öl und wird im weiteren Text als solches bezeichnet.

Das öl fließt durch einen sphärischen Zwischenring 4, welcher mit einer ebenen unteren Dichtfläche am Joch 2 anliegt und mit seiner sphärischen oberen Dichtfläche 4a einen darüber angeordneten Kolben 5 positioniert. Kolben 5 und Zwischenring 4 sind durch eine Schraube 6 so am Joch 2 angelenkt, daß sich zwar der Kolben 5 gegenüber dem Zwischenring 4 leicht sphärisch bewegen läßt, jedoch ein Abheben vom Joch 2 weg unterbunden ist. Dichtringe 7 und 8 verhindern unkontrollierten Austritt von Öl an den Spalten der Dichtflächen zwischen Joch 2, Zwischenring 4 und Kolben 5· Kolbenringe 9 verhindern ölaustritt zwischen Kolben 5 und einem als Anpreßschuh 10 ausgebildeten Druckzylinder. Das Drucköl gelangt von der Bohrung 3 durch Kanäle 11 und 12 in einen Druckraum 13 und drückt den Schuh 10 gegen den Mantel 1. Durch Kapillaren wird eine kleine ölmenge in Lagertaschen 15 des Schuhs 10 hineindosiert. Das Druckmittel in den Lagertaschen 15 bildet eine reibungsfreie Lagerung und zentriert den Anpreßschuh 10.

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Die dem Walzenmantel 1 zugewandte zylinderausschnittförmige Oberfläche des Anpreßschuhs 10 enthält beispielsweise drei oder vier zentralsymmetrisch zur Zylinderachse angeordnete Lagertaschen 15* deren jede durch eine Kapillare 14 mit Drucköl gespeist wird. Die gegen den Walzenmantel gerichtete Fläche aller Lagertaschen ist größer als die Fläche des Kolbens 5 im Druckraum 15· Infolgedessen wird der Anpreßschuh 10 hydrostatisch vom Walzenmantel 1 abgehoben, sobald ein genügend großer Öldruck in den Taschen 15 entstanden ist. Es entsteht ein Spalt zwischen Mantel 1 und Anspreßschuh 10, durch den ständig Öl fließt. Dieses öl wird über nicht gezeigte Rückführkanäle aus der Walze wieder herausgeführt und über eine Druckerhöhungspumpe durch die Kanäle 3 wieder zugeführt.

In Fig. 2 sind die in Fig. 1 beschriebenen oder ihnen funktionsmäßig entsprechenden Elemente wieder mit gleichen Nummern identifiziert. In Fig. 2 ist aber zusätzlich vorgesehen, daß eine Positionierung gegen Verschiebung des Anpreßschuhs 10 zum Joch senkrecht zur Anpreßrichtung nicht über den Zwischenring 4 erfolgt, sondern unmittelbar gegen das Joch 2 an Flächen 16. Der Zwischenring 4 ist gegen das Joch 2 verschieblich.

Der Anpreßschuh 10 kann als durchgehende Leiste über die ganze Walzenlänge verlaufen oder in kleinere Unterabschnitte unterteilt sein und jeweils von mehreren Anpreßkolben 5 gestützt v/erden (Fig. 2 bis 4) bis herab zu einem einzelnen Schuh 10 je Anpreßkolben 5 (Fig. 1). Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist der Anpreßschuh 10 länglich ausgebildet und er erstreckt sich parallel zur Walzenachse. Bei Fig. 2 und J5 besitzt das Joch 2 eine längs durchgehende Nut zur Aufnahme der Elemente 4, 5 und 10. Im Gegensatz dazu hat bei der Ausführung nach Fig. 1 der auf einem einzelnen Kolben 5 sitzende Anpreßschuh 10 einen runden Querschnitt und er besitzt eine Querschnittserweiterung im Anpreßbereich bei den Taschen 15.

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Pig. 3 ist ein Längsschnitt durch die Anordnung nach Fig. 2 entlang der Schnittlinie III-III. Es sind hier wieder die zu den Figuren 1 und 2 analogen Teile mit gleichen Nummern bezeichnet. Der ölrücklauf erfolgt über Kanäle YJ im Anpreßschuh 10 und durch Hohlräume 18 in Rücklaufkanäle 19·

In Fig. 4 sind wieder die bereits in den Figuren 1 und 2 beschriebenen Elemente mit gleichen Nummern bezeichnet. Identisch zeichnerische Darstellung bedeutet gleiche Nummer. Der Anpreßschuh ist nicht geschnitten dargestellt und kleinere Details, welche in den Figuren 2 und 3 gezeigt werden, sind nicht dargestellt.

Die Walze nach Fig. 4 enthält mehrere nebeneinander angeordnete längliche Anpreßschuhe 10, welche jeweils von mehreren Kolben angepreßt werden durch den Öldruck in den Räumen 13.

Der Walzenmantel 1 ist an seinen Enden über Wälzlager 20 drehbar mit dem Joch 2 verbunden. Der seitliche Abschluß des Lagerraumes erfolgt durch Deckel 21, welche Dichtringe 22 enthalten, die mit einer elastischen Dichtlippe schleifend gegen das Joch abdichten. Das Joch 2 ist über einen kugeligen Tragring 23 schwenkbar im Lagerbock 24 abgestützt. Nicht gezeigte Positioniereinrichtungen zwischen Joch 2 und Lagerbock 24 bestimmen die Winkellage zwischen Joch 2 und Lagerbock 24. Der Walzenmantel 1 wird entweder durch eine Gegenwalze oder durch eine darauf laufende Bahn angetrieben oder aber in bekannter Weise über ein Zahnradgetriebe oder über den Mittelring eines Dreiringwälzlagers .

Das Drucköl wird über eine Sammelleitung 25 und Zweigleitungen 3 in die Anpreßelemente 4, 5, 10 eingeführt. Die in Fig. 4 gezeigte Walze besitzt nur eine gemeinsame Druckquelle für alle Anpreßelemente. Es ist jedoch oft sinnvoll, die Anpreßelemente gruppenweise über die Breite mit individuell einstellbaren Druckquellen zu verbinden. Das drucklose Lecköl wird von den Anpreßschuhen 10 abgestreift und gelangt durch die Kanäle 19 in eine Rücklaufleitung 26.

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Claims

2303811 P 3644 J.M. Voith GmbH Kennwort: "Gestützter Walzenmantel" Heidenheim Patentansprüche

1.) Walze, insbesondere Preßwalze für Papiermaschinen, mit drehbarem Hohlmantel und einer diesen stützenden Stützeinrichtung, die mindestens einen gegen den Mantel wirkenden Anpreßschuh und mindestens einen in diesen hineinragenden, sich gegen ein Joch abstützenden Kolben aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (5) kugelig einstellbar über ringförmige Dichtflächen gegen das Joch (2) positioniert sind und daß im Raum zwischen Kolben (5)ι Joch (2) und Dichtfläche (4a) ein Druck wirkt, welcher die Pressung des Kolbens (5) auf die Dichtfläche wesentlich verringert oder aufhebt.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Anpreßschuhe zu einer über mehrere Kolben (5) hinweg sich erstreckende!Anpreßleiste (10, Fig. 2-4) zusammengefaßt sind.

3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kolben (5) und Joch (2) ein Zwischenring (4) angebracht ist, welcher einerseits gegenüber dem Kolben (5) kugelig (4a) und andererseits gegenüber dem Joch (2) in einer Ebene etwa senkrecht zur Anpreßrichtung des Kolbens (5) verschiebbar ist.

4. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßschuhe (10, Fig. 1) bzw. die Anpreßleisten (10, Fig. 2-4) gegen Verschiebung in Walzenumfangsrichtung durch am Joch (2) angebrachte Führungsflächen (16) gehalten sind.

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5. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Kolben (5) zwar kugelig (4a) bewegbar, jedoch nicht abhebbar (6) am Joch (2) angelenkt sind.

6. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßschuhe (10, Fig. 1) bzw. Anpreßleisten (10, Fig. 1-4) gegenüber dem Mantel (1) als Gleitlager ausgebildet sind.

7. Walze nach einem der Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßschuhe (10, Fig. 1) bzw. Anpreßleisten (10, Fig. 2-4) als sich selbst positionierende Hydrostatikelemente (15) ausgebildet sind.

8. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis "J, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckräume über (13) und unter (3) dem Kolben (5) jeweils über Kanäle O) im Joch (2) in fluidiseher Verbindung mit äußeren Druckquellen stehen.

9. Walze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Druckräume oder Gruppen von Druckräumen mit beliebig einstellbarem Druck beaufschlagt werden können.

10. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 9j dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtflächen elastische Dichtelemente (7, 8) enthalten.

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