DE2915652A1

DE2915652A1 - Mechanische treibvorrichtung fuer einen auf einer stationaeren achse gelagerten drehbaren mantel, insbesondere fuer einen mantel einer biegekompensierten walze bei einer papiermaschine

Info

Publication number: DE2915652A1
Application number: DE19792915652
Authority: DE
Inventors: Martti Dipl Ing Matikainen
Original assignee: Hunt and Moscrop Ltd
Current assignee: Voith Paper Ltd
Priority date: 1978-04-27
Filing date: 1979-04-18
Publication date: 1979-11-22
Also published as: GB2019977A; IT7909406A0; FI56434C; ATA310479A; GB2019977B; BR7902644A; AT371864B; JPS5512884A; IT1120836B; CA1136901A; FI56434B; US4271574A

Description

Mechanische Treibvorrichtung für einen auf einer stationären Achse gelagerten drehbaren Mantel, insbesondere für einen Mantel einer biegekompensierten Walze bei einer Papiermaschine

Die Erfindung betrifft eine mechanische Treibvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Betreffend den Stand der Technik wird auf die US-PS 4. 062.252 und 4.111. 065 verwiesen.

Eine bekannte dreiringgelagerte Treibvorrichtung weist zwei kugelförmige Rollenlager auf, wobei die Drehleistung für den Mantel mittels eines zwischen den Rollenlagern gelegenen Ringes mit starren Verbindungen aus dem Achszapfen zum Außenmantel der Walze zugeführt wird. Die Winkeländerungen zwischen der Achse der Walze und dem Mantel werden an den kugelförmigen Lagerflächen kompensiert. Ein Nachteil dieser bekannten Treibvorrichtung ist darin zu sehen, daß ihr radialer Raumbedarf es nicht zuläßt, ein ausreichend großes Dreiringlager zu verwenden. Es muß statt dessen ein unterdimensioniertes Lager benutzt werden, was eine kurze Lebensdauer des Lagers zur Folge hat =

Eine andere bekannte dreirmggelagerte Treibvorrichtung ist mit einem zylinderförmigen und einem kugelförmigen Rollenlager konstruiert, wobei die Drehleistung für den Mantel mittels eines zwischen diesen Lagern gelegenen Ringes unter Benutzung einer Doppelzahnkupplung aus dem Achszapfen des Treibkopfes zum Außenmantel der Walze geführt wird. Aufgrund der gebogenen Zahnenden läßt die Doppelzahnkupplung eine kleine Winkeländerung zwischen der Mittelachse der Walze und dem Lagergehäuse zu. Diese Treibvorrichtung weist jedoch denselben Nachteil wie die erstgenannte Treibvorrichtung auf»

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Bei einer weiteren bekannten Treibvorrichtung (US-PS 3. 855. 681) sind auf wenigstens der einen von zur Treibwelle parallel angeordneten Nebenwellen zwei Treibräder angeordnet, von denen das eine mit dem Treibzahnrad der Treibwelle und das andere mit einem eine Außenverzahnung aufweisenden Zahnkranz in Zahneingriff steht. Wenn die Treibwelle fest gelagert ist, liegt die Nebenwelle derartig schräg zur Richtung der Achse des Flansches, daß bei einer im voraus bestimmten radialen Belastung der Mantelwalze die Achsrichtung der Nebenwelle und die Richtung der Achse des Flansches parallel werden.

In der oben genannten US-PS sind drei alternative Konstruktionslösungen der Treibvorrichtung vorgeschlagen, von denen bei der ersten Lösung die Leistung nur auf einem Wege aus dem Achs zapfen der Treibvorrichtung zum Außenmantel der Walze übertragen wird. Diese Lösung basiert auf der Eingelenklagerung, was eine Ungleichmäßigkeit des Laufes bedeutet, wenn sich der Mantel im Verhältnis zur Treibvorrichtung verschiebt. Außerdem ist die Aufnahme der Kräfte von dem den Mantel der Walze antreibenden Zahnrad (Teil 50) beim Eingriff mangelhaft, weil die Verzahnung sich immer zu einer Seite drückt. Da der gesamte Treibmechanismus außerhalb der Walze gelegen ist, ist auch der Raumbedarf der Treibvorrichtung groß.

Bei der zweiten Lösung geht die Leistung auf zwei Wegen aus dem Ächszapfen der Treibvorrichtung zum Außenmantel der Walze. Diese Lösung basiert auf der Zweigelenkaufhängung, wobei die Belastung symmetrisch ist. Ein Nachteil besteht jedoch darin, daß die gleichmäßige Verteilung der Belastung auf die zwei Leistungsübertragungswege nicht sichergestellt ist, wenn die Herstellungsungenauigkeiten bei den Einzelteilen berücksichtigt werden.

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Bei der dritten Lösung geht die Leistung auf drei Wegen aus dem Achszapfen des Treibkopfes zum Außenmantel der Walze. Auch diese Lösung basiert auf der Zweigelenkaufhängung, wobei jedoch die Aufhängung des den Mantel der Walze antreibenden Zahnrades (Teil 50) genau wie bei den beiden vorher erwähnten Lösungen mangelhaft ist. Außerdem ist die gleichmäßige Verteilung der Belastung auf die drei Leistungsübertragungswege nicht sichergestellt, wenn die Herstellungsungenauigkeiten bei den Einzelteilen berücksichtigt werden. Auch ist es nachteilig, daß die schräge Stellung der Nebenwelle nur mit Rücksicht auf einen gewissen Liniendruck zwischen den Walzen dimensioniert ist, was die Möglichkeiten zur Variation der Liniendruckbelastung begrenzt.

Die Erfindung befaßt sich mit Verbesserungen bei Treibvorrichtungen für auf stationären Achsen gelagerte, angetriebene Walzenmantel. Die Walze weist gewöhnlich eine stationäre Achse auf, die auf einem Lagergehäuse mitteis eines Kugelgelenks aufgehängt ist.Bei Einsatz als Treibwalze für eine Presse, einen Kalander, eine Walzvorrichtung und dgl. sucltsich die Walze aufgrund des Einflusses einer außenseitigen Belastung zu biegen. Diese Belastung verbiegt auch die stationäre Achse. Die Biegung des Walzenmantels kann durch verschiedene technische Lösungen eliminiert werden. Eine Belastung auf die Achse erzeugt eine Neigung und eine Verschiebung im Verhältnis zum Mantel. Diese Änderungen an Richtung und Entfernung zwischen dem Mantel und der Achse, die von der Belastung abhängig sind, stellen vom Gesichtspunkt der Konstruktion der Kraftübertragungsvorrichtungen her für den Mantel ernsthafte Probleme dar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Treibvorrichtung der gattungsgemäßen Art zur Beseitigung der geschilderten Nachteile derart auszugestalten, daß sie einen kleinen Raumbedarf, ein niedriges Laufgeräusch und einen vibrationsfreien Lauf aufweist.

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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen enthalten.

Die Treibvorrichtung gemäß der Erfindung wird vorzugsweise dadurch verwirklicht, daß sie aus einem ein Innenzahnrad aufweisendes Getriebe besteht, das von der Achse, von ihrem Stützlager und vom Lagergehäuse getrennt ist. Bei der Treibvorrichtung ist die hülsenartige Schale des Getriebes mit dem drehbaren Walzenmantel fest verbunden und das innenseitig verzahnte angetriebene Rad des Getriebes ist mit der hülsenartigen Schale gekuppelt und hiervon getragen. Die treibenden Räder sind an einem um die Achse gelegenen Traggestellteil gelagert, das auch an der hülsenartigen Schale gelagert ist. Das Verriegeln des Traggestells, um ein Drehen zu vermeiden, erfolgt vorzugsweise mit einem lockeren Keil an die Achse oder mit einer separaten Zugstange an eine außenseitige Stütze usw..

Die Treibvorrichtung folgt den Bewegungen des Mantels vollständig und ist unabhängig von der Relativ stellung der stationären Achse zum Mantel. Außerdem werden die für die meisten bekannten Treibvorrichtungen typischen großen Zahnkupplungen vermieden, die mit ihrem exzentrischen Lauf Vibrationen und Geräusche verursachen, wenn sie die Treibkraft aus den auf der Achse oder auf dem Lagersitz aufgehängten Treiborganen zum Walzenmantel übertragen.

Das bei einer Ausführungsform der Erfindung verwendete Kranzrad wird an die eine Verlängerung des Mantels bildende Schale mittels bekannter dämpfender Federhülsen befestigt, denn die Beseitigung und Dämpfung der über die Treibvorrichtungen kommenden Schwingungen hat eine entscheidende Bedeutung bei den modernen schneilauf enden Preß- und Druckwalzen.

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Bei einer vorteilhaften Ausführungsfonn der Erfindung wird mit der treibenden Welle des Treibgetriebes über eine federnde Kupplung der Triebmotor oder bei Bedarf ein Vorgetriebe gekuppelt, das vorzugsweise mit dem Treibgetriebe fest verbunden ist und somit sich nach dem angetriebenen Mantel einstellt. Diese Lösung ist besonders dann geeignet, wenn verhältnismäßig große Leistungen übertragen werden sollen und mehr als eine am Traggestell gelagerte Welle angetrieben wird.

Weitere mit der Erfindung erreichbare Vorteile sind folgende: Der Raumbedarf der Treibvorrichtung wird klein, meistens kleiner als der Außendurchmesser des Walzenmantels; somit können bei den Preßkonstruktionen von Papiermaschinen mehrere Walzen mit einstellbarer Biegung nahe beieinander verlegt werden. Außerdem treten wegen der geringen Größe der Treibvorrichtung bei der Befestigung von Schabern und dgl. entsprechendem Zubehör an der Walze keine der bisher üblichen Schwierigkeiten auf. Weiterhin kann mit dem Getriebe ein großer Bereich von Übertragungsverhältnissen und Leistungen beherrscht werden, indem eine oder mehrere antreibende Wellen und bei Bedarf ein Vorgetriebe eingesetzt werden.

Die Treibvorrichtung läßt sich leicht installieren und warten. Auch bei alten Walzen, die z.B. den bekannten Dreiriiglagerantrieb aufweisen, kann die Treibvorrichtung gemäß der Erfindung mit verhältnismäßig niedrigen Kosten installiert werden, weil die Bearbeitungen, die am Ende der Walze und an der Achse erforderlich sind, gering sind und die tragenden Organe nicht wesentlich schwächen, wie dies bei einigen bekannten Lösungen der Fall ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 die Treibvorrichtung in Draufsicht, wobei der obere Teil

der Figur in der Achsebene geschnitten ist;

Fig. 2 die Treibvorrichtung in der Ansicht vom Ende der Walze,

wobei das obere linke Viertel der Fig. 2 die Treibvorrichtung im Schnitt längs der Linie A-A nach Fig. 1 zeigt, während das obere rechte Viertel einen Schnitt längs der Linie B-B nach Fig. 1 darstellt;

Fig. 2A die Einzelheit C gemäß Fig. 2, d.h. die federnde Kupplung zwischen dem die Innenverzahnung aufweisenden Kranzrad und der Schale;

Fig. 3 in Seitenansicht und als axialer Schnitt eine solche Ausführungsform, bei der ein Vorgetriebe benutzt wird, dessen einkommende Achse zwei parallele Zahnradwellen antreibt;

Fig. 4 im linken Teil einen Schnitt gemäß Linie C-H nach Fig. 3

und im rechten Teil einen Schnitt gemäß Linie I-I nach Fig. 3;

Fig. 5 im waagrechten axialen Schnitt, d. h. von oben betrachtet,

die Treibvorrichtung gemäß Fig. 3 und 4;

Fig. 6 in der oberen Hälfte einen Schnitt gemäß Linie J-L nach

Fig. 5 und in der unteren Hälfte die Treibvorrichtung in Endansicht.

Wie aus Fig. 1 bis 6 ersichtlich, besteht die auf einer stationären Achse gelagerte Walze 100 mit drehbarem Mantel aus einer stationären nichtdrehbaren Achse 1, auf welcher der angetriebene Walzenmantel 3 mittels Lager 2 gelagert ist. Wenn "H sich um eine Walze mit einstellbarer

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Biegung handelt, wird mittels besonderer Einstellvorrichtungen ein Liniendruck von erwünschter Form, gewöhnlich ein gleichmäßiger Liniendruck, zwischen dem Mantel 3 der Walze 100 und der Gegenwalze 30 erzeugt, die gestrichelt schematisch dargestellt ist. Beide Enden der stationären Achse 1 sind über ein Kugelgelenklager 15 gegen eine Unterlage 24 (nicht gezeigt in Fig. 1 und 2) abgestüzt, die an dem Rahmen der Papiermaschine befestigt ist.

Wenn die Walze 100 belastet wird, biegt sich die Achse 1, und ihre Enden IA werden zusammen mit dem Innenring des Lagers 15 geneigt.

An einem Ende des Mantels 3 der Walze 100 ist eine ringförmige Schale mittels Bolzen 5 starr befestigt. In der Schale 4 sind Gleit- oder Wälzlagerorgane, in den Figuren Kugeln 6 und Wälzbahnen 6A und 6B, angeordnet sowie auch Rillen 16A für federnde Hülsen 16, mittels denen das die Innenverzahnung aufweisende angetriebene Zahnrad 8 an der Schale 4 elastisch befestigt ist. Das axiale Verriegeln des Zahnkranzes erfolgt mittels eines ringförmigen Teils 9, an das die Lagerorgane verlegt sind. Das Traggestell besteht aus zwei Hälften 7 und 11, die mit einer Bolzenverbindung fest zusammengeschlossen sind.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist am Traggestell 7, 11 eine antreibende Zahnradwelle 12 gelagert, an deren 'rslden Enden je ein Lager 13 ingeordnet ist. In den beiden Hälften ?, 11 des Traggestells sind Lagerorgane 1OA bzw. 1OB vorgesehen. Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist die Welle 17, die eine Verlängerung der Zahnradwelle 12 bildet, über eine Kreuzgelenkkupplung 31 mit dem schematisch dargestellten Motor 32 gekuppelt.

Die Wälzorgane 6 stützen und steuern genau das Traggestell 7, 11 mittels der darin gelegenen Wälzbahnen 1OA, 1OB in Übereinstimmung mit den in der- Schale 4 und im Ring 9 gelegenen Wäizbahnen 6A, 6B. Gemäß

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Fig. 1 und 2 nimmt die vom Motor 32 angetriebene Zahnradwelle 12 als vom Traggestell 7, 11 und von den Wälzorganen 6 bestimmt, eine genau bestimmte, von der Belastung und Bewegung des Mantels 100 unabhängige Stellung ein.

Die Sicherung des Traggestells 7, 11 gegen Drehung erfolgt entweder mit einem an der Achse 1 gelegenen Keil 14, der in lockerer Berührung mit einer am Traggestell 7, 11 befindlichen Keilnut steht, oder mittels

einer Zugstange 19, die am einen Ende mit dem Traggestell und am anderen Ende z.B. mit dem Rahmen der Maschine verbunden ist. Der Keil bzw. die Stange 19 gestatten eine freie Bewegung der Treibvorrichtung mit dem Mantel 3 der Walze 100 unabhängig von der Achse 1, indem der Keil 14 bzw. die Stange 19 zugleich das Drehen der Treibvorrichtung verhindern.

Bei der aus Fig. 3, 4, 5 und 6 dargestellten Treibvorrichtung weist diese ein Vorgetriebe auf. Ein eine Innenverzahnung aufweisendes Zahnrad 8 wird von zwei (bei Bedarf von mehr) Wellenzahnrädern 12A₅ 12B angetrieben. Die Wellenzahnräder 12A, 12B sind an einem Ende auf der Traggestellhälfte 7, am anderen Ende auf der Stirnwand 21 gelagert. Das auf der Schale 4 gelagerte Traggestell besteht aus dem Teil 7, der eine Wälzbahn 1OA oder eine sonstige Lagerfläche aufweist, sowie aus dem Teil 11, der auch eine Wälzbahn 1OB oder eine sonstige Lagerfläche aufweist. Der Teil 7 ist mit Schraubverbindungen an der Zwischenplatte 11 des Traggestells befestigt; an dieser Platte ist auch das Zwischenstück 20 des Traggestells befestigt, das in Fig. 3 Ms S dreizackig dargestellt ist. An dem Zwischenstück 20 ist die Stirnwand 21 befestigt. Die antreibende Welle 22 ist am Zwischenstück 20 und an des? Stirnwand mittels der Lager 23A, 23B gelagert. Die Triebkraft wird der Welle aus dem Motor 22 (nicht dargestellt) mittels bekannter Kreuzgelenkkupplungen zugeführt. Gemäß Fig. 3 bis 6 erfolgt das Verschließen des Getriebes in bezug auf den Rahmen der

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Maschine genau wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 ohne Vorgetriebe. Das gesamte Vorgetriebe kann mit einem Kasten (nicht dargestellt) geschützt werden, der auf dem Lagerfuß 24 aufgehängt werden kann. Zwischen dem Teil 9 und dem Kasten ist eine Dichtung zur Vermeidung von Ölleckverlusten angebracht. Das Vorgetriebe kann auch mit nur einer Nebenwelle benutzt werden.

Bei der Treibvorrichtung ist von besonderer Bedeutung, daß ihre Teile nicht auf der biegsamen Mittelachse und auch nicht auf dem Lagerbock der Walze, sondern auf dem Walzenmantel 3 aufgehängt werden. Die Lagenänderungen des Walze!imanteIs bleiben verhältnismäßig klein, insbesondere wenn es sich um eine biegungskompensierte Walze handelt. Wesentlich ist weiterhin, daß die Vorrichtung keine exzentrisch arbeitenden separaten Teile aufweist, wie z.B. Zahnkupplungen, die Laufgeräusche und Schwingungen verursachen wurden. Gemäß Fig. 1 und 2 wird die Leistung mit einer Nebenwelle vom Motor 32 über die Kreuzgelenkkupplung übertragen. Eine solche Konstruktion ist besonders dann vorteilhaft, wenn ziemlich kleine Leistungen übertragen werden. Gemäß Fig. 3 bis 6 sind zwei Nebenwellen 17A und 17B vorgesehen, die mittels eines Vorgetriebes verbunden sind, das die vom Antriebsmotor kommende Leistung auf die Nebenwellen verteilt. Gegebenenfalls können auch mehr als zwei Nebenwellen verwendet werden. Eine solche Ausführungsform, die ein Vorgetriebe und mehrere Nebenwellen aufweist, ist besonders dann günstig, wenn größere Leistungen übertragen werden. Außerdem können bei Verwendung eines Vorgetriebes die Übertragungsverhältnisse innerhalb ausreichend weiter Grenzen beherrscht werden.

Bei Ausführungsformen, bei denen nur eine mit dem Treibzahnrad 12 gekuppelte Nebenwelle benutzt wird, oder bei Ausführungsformen mit mehreren Nebenwellen, die jedoch zum Mittelpunkt des Zahnkranzes 8 nicht symmetrisch liegen, funktionieren die Gleitflachen bzw. Wälzbahnen

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6A, 6B der Schale 4 und des Ringes 9 als Kräfte aufnehmende Stützlager.

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Claims

Patentanwälte
8000 München 22 · Steinsdorfstraße 21 - 22 · Telefon 089 / 22 94 41

HUNT & MOSGROP (PAPER MACHINERY) LTD. P. O, Box 8, Apex Works Middleton, Manchester M24 IQT GROSSBRITANNIEN

Mechanische Treibvorrichtung für einen auf einer stationären Achse gelagerten drehbaren Mantel, insbesondere für einen Mantel einer biegekompensierten Walze bei einer Papiermaschine

Patentansprüche:

I. Mechanische Treibvorrichtujig für einen auf einer stationären Achse gelagerten drehbaren Mantel, insbesondere für einen Mantel einer biegekompensierten Walze bei einer papiermaschine, wobei die Treibvorrichtung wenigstens ein von eineir Welle angetriebenes Treibzahnrad aufweist, das in einem um das &wfa&c[ßr stationären Achse gelegenen Traggestell gelagert ist und em.&FV&m Innenverzahnung aufweisenden Zahnkranz antreibt, dex wü dem offenbare» Mantel verbunden ist, gekennzeichnet ctexotu r c h, daß das Traggestell (7* 11) als von Wäla- und/oder Gl-sitarganen (6) gestützt innerhalb einer mit dem drehbaren Mantel (3) fest verbundenen Schale (4) und/oder innerhalb des drehbaren Mantels (3) <^ngeo?ftjp.et ist, um sich mit dem Mantel (3) als eine feste EirJt&lt mjt ihren verschiedenen Organen einzustellen, und iaß das Traggestei} (X Ii) -mit besonderen Organen (14; 19) undrehbar

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gekuppelt ist, so daß die genannte Einstellung mit dem Mantel (3) stattfinden kann.
2. Treibvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die in der Schale (4) und in den an ihrem Ende gelegenen Ring (9) angeordneten Gleitflächen bzw. Wälzbahnen (6A, 6B) die im Traggestell (7, 11) befindlichen Treibräder (12; 12A, 12B) mittels der Gleit- bzw. Wälzorgane {6) mit der vom Zahnradantrieb geforderten Genauigkeit steuern, tragen und zentralisieren.
3. Treibvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeich net dadurch, daß die Treibvorrichtung völlig oder teilweise innerhalb des zu drehenden Mantels (3) verlegt ist, indem ihr Durchmesser im wesentlichen ebenso groß wie oder kleiner als der Außendurchmesser des Mantels (3) ist.
4. Treibvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Treibvorrichtung so angeordnet ist, daß sie nicht steuerbar in mechanischer Verbindung mit der stationären Achse (1) oder mit deren Stützlager (15) ist.
5. Treibvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß alle drehbaren und beweglichen Teile der Treibvorrichtung im Verhältnis zur Rotationsachse des Mantels (3) im wesentlichen zentrisch aufgehängt sind, damit die aus der Exzentrizität herrührenden Schwingungen des Mantels reduzierbar sind.
6. Treibvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß das Traggestell (7, 11) ein durch Zwischenstücke (20) fest gekuppeltes Vorgetriebe aufweist, dem die Triebleistung des Mantels (3) mit einer angetriebenen Welle (22) zuge-

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führt wird, aus welcher Welle die Leistung auf zwei oder mehr Nebenwellen (17A, 17B) verteilt wird, die im Traggestell (13A, 13B) gelagert sind und die Treibzahnräder (12A, 12B) aufweisen, welche einen eine Innenverzahnung aufweisenden Zahnkranz (8) antreiben, der innerhalb des drehbaren Mantels (3) und/oder innerhalb einer am Ende des Mantels befestigten Schale (4) angeordnet ist.
7. Treibvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß der die Innenverzahnung aufweisende Zahnkranz (8) elastisch, z. B. mittels einer Federkupplung (16), innerhalb des Mantels (3) der Walze (100) und/oder innerhalb einer Schale (4), die eine Verlängerung des Mantels bildet, befestigt ist.
8." Treibvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der

eine mit dem Treibzahnrad (12) gekuppelte Nebenwelle verwendet wird oder die mehrere zum Mittelpunkt des Zahnkranzes (8) asymmetrisch gelegene Nebenwellen aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß die Gleitflächen bzw. Wälzbahnen (6A, 6B) der Schale (4) und/oder des Ringes (9) als Kräfte aufnehmendes Stützlager tätig sind.

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