DE2905542C2

DE2905542C2 - Walze für die Druckbehandlung von Warenbahnen

Info

Publication number: DE2905542C2
Application number: DE2905542A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-02-14
Filing date: 1979-02-14
Publication date: 1983-03-24
Also published as: US4296537A; CA1115574A; FI793988A; DE2905542A1; GB2042678A; BR8000788A; SE7910452L; GB2042678B; IT1130884B; JPS55123013A; IT8019367A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Walze der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Walzen mit einem stillstehenden Querhaupt und einer dieses umgebenden umlaufenden Hohlwalze, bei denen mit mehreren einzelnen Druckelementen vom Querhaupt aus gegen den Innenumfang der Hohlwalze gewirkt wird, sind in einer Reihe von Ausführungen .bekannt. So zeigt zum Beispiel die US-PS 31 19 324 eine Walze, bei der das Querhaupt aus einem Rohr besteht, in dem in Längsrichtung hintereinander in Wirkrichtung arbeitende, die Druckelemente bildende hydraulische Zylinder angeordnet sind, deren Kolbenstange das Rohr am Umfang nach außen durchgreift und auf einen gegen den Innenumfang der äußeren Hohlwalze anliegenden Gleitschuh wirkt. Bei der US-PS 23 95 915 besteht das Querhaupt aus einem Kastenträger, der ebenfalls Druckelemente in Gestalt von Zylindern oder Faltenbälgen aufnimmt.

In der Praxis haben sich diese Konstruktionen nicht einführen können, weil mit den angegebenen Ausbildungen der Querhäupter die z. B. in der Papierindustrie geforderten hohen Liniendrücke nicht erreich! werden können. Die Querhäupter biegen sich innerhalb der Hohlwalze zu stark durch.

Konstruktionen, die in dieser Hinsicht Aussicht auf Erfolg haben sollen, bedürfen daher eines möglichst massiven Querhaupts, welches fast den gesamten Innenraum der Hohlwalze ausfüllt. Ein Beispiel dieser Art ist in der DE-PS 1193 792 wiedergegeben. Die Kraft auf die Hohlwalze wird hierbei durch hydraulische

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b5 Kolben/Zylindereinheiten ausgeübt, deren Zylinder in das Querhaupt eingearbeitet sind. Die Durchmesser der Zylinder richten sich nach den geforderten Kräften und den zur Verfügung stehenden hydraulischen Drücken. Diese lassen sich an sich bis auf erhebliche Werte steigern, so daß man insoweit mit Kolben geringen Durchmessers auskommen könnte. Bei den hohen Drücken muß aber die Abdichtung der Kolben, d. h. ihre Einfassung in den Zylinder äußerst präzise sein, wenn Leckverluste vermieden werden sollen. Bei einer Belastung des Querhaupts erfolgt nun eine Verformung desselben, die sich auch in Gestaltsänderungen der Zylinder im Querhaupt bemerkbar macht. Bei den hohen Drücken erforderlichen engen Passungen führt dies unweigerlich zu einem Klemmen der Kolben. Aus diesem Grund werden in der Praxis Kolben geringen Durchmessers und sehr hoher Betriebsdrücke nicht verwendet. Es werden vielmehr Kolben größeren Durchmessers und mäßigen Drucks bevorzugt. Da nach einer bekannten Regel die Länge eines Kolbens immer mindestens das I,5fache se.'nes Durchmessers sein muß, wenn ein Kippen bzw. Verkanten vermieden werden soll, ergeben sich auf diese Weise nicht unerhebliche Abmessungen der Zylinderbohrungen im Querhaupt, die zu einer Schwächung seines Querschnitts und damit seines Widerstandsmoments führen.

Es kommt nun hinzu, daß sich das Querhaupt unter Belastung durchbiegt, so daß sich der Abstand vom Querhaupt zum Innenumfang der Hohlwalze auf der Wirkseite im Betrieb ändert. Bei großen Walzen von 8 und mehr Meter Länge, wie sie in der Papierindustrie üblich sind, kann diese Durchbiegung trotz des großen Querschnitts des Querhaupts bis zu 20 mm betragen. Ein Druckelement, welches die Kraft vom Querhaupt auf die Hohlwalze überträgt, muß also außerdem noch einen erheblichen Hub zulassen. Dies vergrößert noch die für den Zylinder bei einer Ausführungsform nach der DE-PS 11 93 792 erforderliche Tiefe der Ausnehmung und damit Schwächung des tragenden Querschnitts.

Es ist auch bereits bekannt, der Durchbiegung des Querhaupts entgegenzuwirken. Eine solche Walze ist Gegenstand der DE-OS 26 25 048 und liegt dem Oberbegriff zugrunde. Die Einrichtung zum Durchbiegungsausgleich besteht hierbei aus einer hydraulischen Vorrichtung, die außerhalb des Walzenständers an dem entsprechend verlängerten Querhaupt ein der Durchbiegung entgegenwirkendes äußeres Biegemoment erzeugt, indem auf das Ende des Querhauptes eine in der Arbeitsrichtung quer zum Querhaupt wirkende Kraft aufgebracht wird. Der hierfür erforderliche Aufwand ist erheblich. Die an den Enden des feststehenden Querhaupts aufzubringenden Kräfte sind sehr groß und liegen in der gleichen Größenordnung wie die Gesamtheit der im Walzspalt ausgeübten Kräfte. Außerdem sind der Platzbedarf und die konstruktive und montagemäßige Unhandlichkeit einer solchen Walze sehr störend, weil das Querhaupt sich ja außerhalb des Walzenständers fortsetzen muß, damit dort die Zusatzkräfte angesetzt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walze der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art so auszugestalten, daß die Unterschiede im Abstand von der dem Walzspalt zugewandten Seite des Querhaupts bis zum Innenumfang der Hohlwalze vermindert werden können, ohne daß dafür äußere Belastungseinrichtungen angesetzt werden müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch im Kennzeichen des Anspruchs 1 wiedergegebenen Merk-

male gelöst.

Es wird hierbei die Durchbiegung des Querhauptes zwar zugelassen, jedoch durch eine geeignete Formgebung des Querhauptes auf einen relativ gleichmäßigen Abstand seiner Unterseite vom Inner.umfang der Hohlwalze im durchgebogenen Zustand hingewirkt

Bei zunehmender Belastung biegt sich das Querhaupt zunehmend durch und entfernt sich dabei besonders in der Mitte vom Innenumfang der Hohlwalze, so daß auch die mittleren Bereiche dieses Querhauptes in einen Abstand von dem Innenumfang kommen, der etwa dem zu Anfang an den Enden der Hohlwalze vorliegenden Abstand entspricht. Dieser vergleichmäßigte Abstand kann dann noch verringert werden, indem das durchgebogene Querhaupt als Ganzes gegen den Innenumfang der Hohlwalze verlagert wird. Auf diese Weise stellt sich unter Last ein über die Länge des Querhauptes einigermaßen gleichmäßiger, relativ geringer Abstand zum Innenumfang der Hohlwalze ein, so daß es möglich ist, Druckelemente mit geringem Hub einzusetzen, die entsprechend flach bauen und nur wenig tiefe Ausnehmungen im Querhaupt notwendig machen. Auf diese Weise können die mit der Walze erzielbaren Liniendrücke erheblich erhöht werden.

Natürlich ist die Unterseite des Querhaupts bei durchgebogenem Querhaupt nicht ideal gerade. Auch ist das Minimum des Abstandsunterschiedes über die Länge des Querhaupts nur bei einer bestimmten Belastung gegeben. Gegenüber einem Querhaupt mit anfänglich gerader Unterseite ergibt sich jedoch dennoch in jedem Fall eine Verringerung der Abstardsunterschiede.

Die Möglichkeit der radialen Verlagerung der Hohlwalze gegenüber dem Querhaupt ist für sich genommen bereits in der DE-PS 10 26 609 beschrieben. Hier dient sie jedoch nur dazu, die Hohlwalze im Walzspalt von einer Gegenwalze zu lüften. Das Merkmal, daß ein Querhaupt im unbelasteten Zustand gegen die Enden der Hohlwalze hin auf der Wirkseite einen zunehmenden Abstand vom Innenumfang der Hohlwalze aufweist, ist für sich genommen aus der DE-OS 22 11 892 zu entnehmen. Allerdings handelt es sich hierbei um eine Walze anderer Art, bei der die Hohlwalze nicht um das Querhaupt umläuft, sondern mit diesem in der Mitte verbunden ist und Hohlwalze und Querhaupt gemeinsam umlaufen.

Die Formgebung des Querhaupts kann dadurch erfolgen, daß es auf der Wirkseite gegen die Enden hin schräg abgefräst wird. Gemäß Anspruch 2 kann jedoch das Querhaupt, welches ja einen im wesentlichen zylindrischen Körper darstellt, auf Zigarrenform abgedreht werden. Daß gegen die Enden hin dadurch rundum Querschnittsanteile weggenommen werden, spielt keine wesentliche Rolle, da die größten Biegemomente in der Mitte vorliegen und es vorwiegend darauf ankommt, daß in diesem Bereich der Querschnitt möglichst unversehrt erhalten bleibt. Aus dem gleichen Grund ist es schon ein Gewinn, wenn dafür gesorgt werden kann, daß wenigstens in der Mitte ein geringerer Hub der Druckelemente und damit eine feo geringere Tiefe der Ausnehmungen erforderlich sind.

Eine Ausgestaltung der Walze hinsichtlich der Druckelemente isi in Anspruch 3 wiedergegeben.

Faltenbälge bei hydrostatischen Druckelementen sind zur Unterstützung schwerer Instrumente für sich genommen aus der DE-OS 15 75 515 bekannt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

F i g. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Walze des Standes der Technik, bei der die Hohlwalze längs der vertikalen Längsmittelebene aufgeschnitten ist;

F i g. 2 zeigt eine entsprechende Ansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung b,;i unbelasteter Walze; F i g. 3 zeigt eine Ansicht der gleichen Ausführungsform unter Belastung;

F i g. 4 zeigt einen Querschnitt nach der Linie IV-IV in F i g. 2 in vergrößertem Maßstab;

F i g. 5 zeigt einen Querschnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab und läßt eine abgewandelte Ausführungsform der Druckelemente erkennen.

Die Walze W der F i g. 1 entspricht dem Stand der Technik und umfaßt ein stillstehendes Querhaupt 1 sov'ie eine dieses umgebende und um dieses umlaufende Hohlwalze 2, die den arbeitenden Walzenumfang bildet. Das Querhaupt 1 erstreckt sich durch die Hohlwalze 2 hindurch und ist mit den aus dieser vorstehenden Enden im Walzenständer gelagert. Die Hohlwalze 2 kann an den Enden über Lager auf dem Querhaupt 1 gelagert oder aber auch frei und nur mit Hilfe der noch zu beschreibenden Druckglieder D an dem Querhaupt 1 abgestützt sein. Die Druckglieder D sind auf der in F i g. 1 unten gelegenen Wirkseite angeordnet und werden durch in Ausnehmungen auf der Wirkseite des Querhauptes 1 angeordnete Druckelemente gegen den Innenumfang 3 der Hohlwalze 2 angedrückt. Auf diese Weise ergibt sich der Liniendruck, der je nach Steuerung der einzelnen Druckelemente D in seinem Verlauf über die Länge der Hohlwalze 2 bzw. die Breite der Warenbahn beeinflußbar ist.

Die sich durch den Liniendruck einstellende Gesamtkraft wird durch das außerhalb der Hohlwalze 2 im Walzenständer gelagerte Querhaupt 1 abgeleitet. Die durch die einzelnen Druckglieder D auf das Querhaupt 1 übertragenen Kräfte ergeben ein Biegemoment, welches zu einer Durchbiegung des Querhauptes 1 nach oben führt, wie durch die gestrichelten Linien Γ angedeutet ist. Damit bei der Durchbiegung das Querhaupt 1 genügend Platz zum Ausweichen nach oben hat, ist es auf seiner Oberseite 4 üblicherweise abgeflacht.

Die durch die Linien 1' angedeutete Durchbiegung des Querhauptes 1 führt dazu, daß die auf die Druckglieder D wirkenden und in der auf der Wirkseite gelegenen Unterseite 5 des Querhauptes 1 angeordneten Druckelemente einen Hub ausführen können müssen, der mindestens der Differenz des Abstandes 6 der Unterseite 5 des Querhauptes 1 vom Innenumfang 3 der Hohlwalze 2 im unbelasteten Zustand und dem gleichen Abstand 7 im belasteten Zustand entspricht. Je höher der mögliche Hub ist, desto höher ist aus konstruktiven Gründen auch das entsprechende Druckelement. Der größte Hub ist ersichtlich in der Mitte der Walze erforderlich, wo also auch die tiefsten Ausnehmungen zur Unterbringung der Druckelemente vorgesehen werden müssen, was gerade an dieser Stelle besonders unglücklich ist, weil das Biegemoment in der •Mitte am höchsten ist und der Querschnitt hier eigentlich am wenigsten geschwächt werden dürfte.

Bei der Walze 30 der F i g. 2 wird die Ausbildung von Unterschieden in den Abständen der Unterseite 5 des Querhauptes 1 zum Innenumfang 3 der Hohlwalze 2 durch eine entsprechende Formgebung des Querhauptes 31 gemildert.

Das Querhaupt 31 ist an den Enden leicht konisch abgedreht, so daß es eine insgesamt etwa zigarrenförmi-

ge Gestalt erhält. Wesentlich hierbei ist, daß sich in dem in Fig.3 dargestellten unbelasteten Zustand die zum Ende des Querhauptes 31 hin gelegenen unteren Bereiche 3Γ weiter vom Innenumfang 3 der Hohlwalze 2 entfernt befinden als der Bereich 31" in der Mitte.

Die Oberseite 34 des Querhauptes 31 ist wie in F i g. 1 abgeflacht, damit es bei einer Durchbiegung des Querhauptes 31 unter Last nicht zu einer Berührung des Innenumfangs 3 kommt.

Die Achsen 35 der Hohlwalze 2 und 36 des Querhauptes 31 fallen bei unbelasteter Walze etwa zusammen.

Bei Ausübung eines Liniendruckes biegt sich das Querhaupt 31 durch, d. h. entfernt sich besonders in der Mitte vom Innenumfang 3 der Hohlwalze 2, so daß sich in dem Bereich 31" der Abstand zwischen der Unterseite des Querhaupts 31 und dem Innenumfang 3 der Hohlwalze 2 dem entsprechenden Abstand in den äußeren Bereichen 3Γ annähert. Insgesamt wird der Abstand also vergleichmäßigt.

Gleichzeitig wird das Querhaupt 31 gegen die Hohlwalze 2 in deren Wirkrichtung verlagert, d. h. gemäß Fig.4 nach unten versetzt. Die Achse 36 des Querhauptes 31 ist also gegenüber der Achse 35 der Hohlwalze 2 nunmehr in Richtung auf deren Wirkseite verschoben, wie aus F i g. 4 ersichtlich ist.

Im Ergebnis ist also der Abstand der Unterseite des Querhauptes 31 zum Innenumfang 3 der Hohlwalze 2 relativ gering und relativ gleichmäßig. Völlig gleichmäßig kann der Abstand im allgemeinen wegen der Eigenart der Biegelinien und außerdem wegen der wechselnden Liniendrücke und Durchbiegungen des Querhaupts 31 nicht werden. Jedenfalls sind aber die von den Druckgliedern 45 zurückzulegenden Hübe wesentlich geringer als bei der Ausführungsform nach Fig.l.

Die Ausbildung der Walze 30 ist aus Fig.4 im einzelnen ersichtlich. Das Querhaupt 1 besitzt der Länge nach aufeinanderfolgende Ausnehmungen 13 mit flachem Boden 14. In jede der Ausnehmungen 13 ist ein als Ganzes mit 20 bezeichnetes Druckelement eingesetzt, welches aus einem topfförmigen Zylinder 2ί besteht, der mit einem Schraubensatz 22 in eine enisprechende Gewindebohrung des Querhauptes 1 eingeschraubt ist. Der Zylinder 21 umfaßt einen in Wirkrichtung vorstehenden konzentrischen Zapfen 23, auf dem ein gelochter Kolben 24 geführt ist, der auf seiner Außenseite über Dichtungen 25 gegen die Zylinderwandung abgedichtet ist. Über den Kanal 26 in dem Zapfen 23 und dem Gewindeansatz 22 ist Druckflüssigkeit zuführbar, die über eine Zuführleitung

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Gewindeansatzes 22 gelangt. Die Druckflüssigkeit wird über äußere Leitungen 17 herangeführt, die an der Außenseite des Querhaupts 2 in dem Zwischenraum zwischen diesem und dem Innenumfang 3 der Hohlwalze 2 verlegt sind.

Der Kolben 24 wirkt auf ein Druckglied 15, welches als Gleitschuh ausgebildet ist und in seiner Außenfläche dem Innenumfang 3 der Hohlwalze 2 angepaßt ist. An den Enden 15' des Druckgliedes nimmt dessen Krümmungsradius zu, so daß ein Zwickel 18 zwischen dem Druckglied 15 und dem Innenumfang 3 der "> Hohlwalze 2 gebildet ist, in den hinein beim Umlauf der Hohlwalze 2 an deren Innenumfang 3 anhaftende Schmierflüssigkeit mitgenommen wird, die bei der ganzen Anlagefläche des Druckgliedes 15 einen tragenden Flüssigkeitsfilin aufbaut, über den die Kraft

in des Druckelements 20 ohne metallische Reibung auf den Innenumfang 3 der Hohlwalze 2 übertragbar ist.

Eine andere Ausführungsform ist aus Fig. 5 ersichtlich. In der Ausnehmung 13 auf der dem Walzspalt zugewandten Unterseite des Querhaupts 31 ist ein

ι) Druckelement 40 mit einem Metallfaltenbalg 44 untergebracht, der an seinem oberen Ende durch eine Endscheibe 41 verschlossen ist, die einen Gewindeansatz 42 aufweist, mit dem sie in eine entsprechende Gewindebohrung des Querhaupts 31 eingeschraubt ist.

-" Der Gewindeansatz 42 besitzt eine in das Innere des Metallfaltenbalges führende Bohrung 46, durch die Druckflüssigkeit eingeleitet werden kann. Der Metallfaltenbalg 44 wirkt mit seinem unteren Ende auf das Druckglied 45, welches somit eine gewisse Bewegungs-

->> freiheit in Umfangsrichtung besitzt. Damit das Druckglied 45 gegen die Mitnahmekräfte der Hohlwalze 2 bei deren Umlauf im Sinne des Pfeiles 47 gehalten ist. ist ein über einen Zapfen 48 am Druckglied 45 angreifender Zuganker 49 vorgesehen, der sich entgegen der

i« Umlaufrichtung 47 in dem Zwischenraum zwischen dem Querhaupt 31 und dem Innenumfang 3 der Hohlwalze 2 außen um das Querhaupt 31 herum bis an dessen Seite erstreckt, wo er mittels eines Zapfens 50 festgelegt ist. Sol! die Walze 30 in beiden Richtungen betreibbar sein,

>> so ist auf der gegenüberliegenden Seite ein entsprechender Zuganker 49 vorzusehen.

Die Ausbildung der Druckglieder 15, 45 und der Druckelemente 20,40 ist rein beispielhaft. Die gezeigten Druckelemente können durch solche anderer Art

ίο ersetzt werden. Auch ist es nicht erforderlich, daß die Druckelemente in kreiszylindrischen Ausnehmungen 13, von denen viele in Achsrichtung aufeinanderfolgen, angeordnet sein müssen. Es ist vielmehr auch möglich, daß die Druckelemente in länglichen, längs der Achse

ti verlaufenden Ausnehmungen des Querhauptes angeordnet und selbst entsprechend länglich ausgebildet sind.

Maßgeblich ist allein, daß im Betriebsfall bei den Walzen 10,30 über deren ganze Länge der Abstand der

in der Wirkseite zugewandten Unterseite des jeweiligen Querhaupts zum Innenumfang 3 der Hohlwalze 2 relativ ^leichmäßi*⁷ und reiStlV ^σ£Π!Ρ^σί5Γί cjphaltpn yjt*rr]f*n Wann so daß die Druckelemente nur einen geringen Hub ausführen müssen und eine entsprechend geringe Bauhöhe aufweisen können. Die Schwächung des Querhauptes durch die unumgänglichen Ausnehmungen zur Unterbringung der Druckelemente kann dadurch vermindert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Walze für die Druckbehandlung von Warenbahnen auf Papier, Kunststoffolien u.dgl, welche aus einer zum Umlauf bestimmten und den arbeitenden Walzenumfang bildenden Hohlwalze sowie aus einem diese der Länge nach durchgreifenden, auf der ganzen Länge ringsum Abstand zum Innenumfang der Hohlwalze belassenden, im übrigen aber den Innenumfang der Hohlwalze massiv ausfüllenden stillstehenden Querhaupt besteht, und bei welcher auf der Wirkseite mindestens ein mittels eines unter Druck stehenden fluiden Mediums betätigbares Druckelement vorgesehen ist, welches sich einerseits am Querhaupt abstützt und andererseits über ein Druckglied gegen den Innenumfang der Hohlwalze wirkt, und mit einer Einrichtung zum Ausgleich der durch die üb~r das fluide Medium übertragene Querbelastung bedingten Durchbiegung des Querhaupts, dadurch gekennzeichnet, daß das Querhaupt (31) durch entsprechende Formgebung im unbelasteten Zustand gegen die Enden der Hohlwalze (2) hin auf der Wirkseite einen zunehmenden Abstand von dem Innenumfang der Hohlwalze (2) aufweist und auf der Wirkseite gegen den Innenumfang (3) der Hohlwalze (2) verlagerbar ist.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Querhaupt (31) etwa Zigarrenform aufweist.

3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckelemente (20) mit der Achse in Wirkrichtung angeordnete Metallfaltenbälge (44) umfassen.

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