DE3022491A1

DE3022491A1 - Druckbehandlungswalze

Info

Publication number: DE3022491A1
Application number: DE19803022491
Authority: DE
Inventors: Erhard Dipl.-Ing. Dr. 4150 Krefeld Münch; Josef Dr.-Ing. Pav
Original assignee: Kleinewefers GmbH
Current assignee: Kleinewefers GmbH
Priority date: 1980-06-14
Filing date: 1980-06-14
Publication date: 1981-12-24
Also published as: SE8103190L; CH653104A5; IT1144230B; DE3022491C2; FI69686C; JPS617529B2; GB2083571B; GB2083571A; JPS5733215A; IT8167819A0; US4394793A; FI811808L; CA1162771A; FI69686B; SE440820B

Description

PATENTANWALT β frankfurt/main ι, den 13. Juni 1980

DRESDNER BANK FRANKFURT/M 2300308 TELEFON 56 10 78

TELEGRAMM-KNOPAT , TELEX 411877 KNOPA D

- 4 -KW 14

Kleinewefers GmbH, 4150 Krefeld 1

Druckbehandlungswalze

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckbehandlungswalze mit

ο. dgl. einem hohlen, durch eine Gegenwalze/belastbaren Walzenmantel, mit einem diesen durchsetzenden, feststehenden Träger und mit in Achsrichtung nebeneinander angeordneten Lagerelementen, die jeweils mittels zwischen sie und den Träger geschalteter, hydraulischer, jeweils Kolben und Zylinder mit Kreisquerschnitt aufweisender Druckgeber belastbar sind und in ihren dem Innenumfang des Walzenmantels zugewandten Lagerflächen Taschen aufweisen, von denen jede zum Zweck der hydrostatischen Lagerung über Drosselkanäle mit einem Druckraum eines der Druckgeber verbunden ist und die im Bereich der Mittelebene, welche den mit der Gegenwalze zu bildenden Walzenspalt durchsetzt, in Umfangsrichtung verlaufende, parallele Seitenwandabschnitte aufweisen.

Derartige Druckbehandlungswalzen sind für zahlreiche Anwendungszwecke geeignet, beispielsweise für Kalander, Glättwerke, Pressenpartien von Papier-, Zellstoff- und Druckmaschinen oder Walzwerke für Stahl, Kunststoff und dergleichen.

Bei einer bekannten Druckbehandlungswalze dieser Art (DE-OS 26 08 646) sind mehrere Druckgeber mit jeweils einem zugehörigen

130052/0275

Lagerelement axial nebeneinander mit Abstand angeordnet. Sie sollen eine Durchbiegung des Walzenmantels vermindern bzw. den zwischen dem Walzenmantel und der Gegenwalze ausgeübten Druck vergleichmäßigen. Die Druckgeber weisen jeweils entweder einen mit dem Lagerelement fest verbundenen Kolben auf, der in einem im Träger ausgebildeten Zylinder geführt ist oder einen mit dem Lagerelement fest verbundenen Zylinder, der auf einem am Träger befestigten Kolben geführt ist. Statt einer kreisförmigen Lagerfläche kann auch eine rechteckige Lagerfläche verwendet werden, die in Achsrichtung eine größere Erstreckung hat als in Umfangsrichtung. Die Lagerfläche ist durch zwei sich kreuzende Stege in vier Taschen unterteilt, die jeweils über einen Drosselkanal mit dem zylindrischen Druckraum des Druckgebers verbunden sind.

Infolge der parallelen Seitenwandabschnitte haben die von einem Lagerelement auf den Walzenmantel übertragbaren Kräfte ein sich in Achsrichtung nur wenig änderndes Profil, verglichen mit einer kreisrunden Lagerfläche. Bei einem gegebenen hydraulischen Arbeitsdruck ist aber die pro Längeneinheit auf die Walze aufbringbare Kraft begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckbehandlungswalze der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die es erlaubt, eine im Vergleich zum hydraulischen Arbeitsdruck höhere Kraft pro Längeneinheit auf den Walzenmantel zu übertragen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an den Lagerelementen jeweils mindestens zwei in Umfangsrichtung versetzte Druckgeber angreifen und daß die sich zwischen den parallelen Seitenwandabschnitten erstreckenden Taschen jedes Lagerelement insgesamt mit den Druckräumen von mehr als einem Druckgeber verbunden sind.

Durch die Verwendung von mindestens zwei in Umfangsrichtung versetzten Druckgebern läßt sich bei gegebenem Arbeitsdruck die auf

130052/0275

, 307249

— ο —

den Walzenmantel zu übertragende Kraft vervielfachen, ohne daß dabei die Breite des Lagerelements vergrößert werden müßte. Infolgedessen ergibt sich die erstrebte höhere Kraft pro Längeneinheit. Dies hat zur Folge, daß die Walze auch für sehr hohe Belastungen eingesetzt werden kann. Oder es läßt sich unter sonst gleichen Belastungsverhältnissen ein sehr viel geringerer Arbeitsdruck verwenden, wodurch Leckverluste sinken und Energie gespart wird. Trotz dieser höheren Kräfte sind keine schädlichen Kraftspitzen zu befürchten, da wegen der parallelen Seitenwandabschnitte das Kraftprofil bereits am Rand des Lagerelements mit einem vorgegebenen Mittelwert und nicht mit Null beginnt. Die größere Erstreckung der Lagerelemente in Umfangsrichtung ist zulässig, da die Taschen weiterhin im Bereich des Walzenspalts angeordnet werden können. Zweckmäßigerweise wird trotz Verwendung von mehr als einem Druckgeber jede Tasche in üblicher Weise nur mit einem Druckgeber verbunden, so daß sich definierte Strömungspfade für das Druckmittel ergeben. Außerdem ergeben sich leicht herzustellende und kurze Bohrungen als Drosselkanäle.

Bei einer bevorzugten Ausf uhrungsform ist dafür gesorgt, daß die Lagerelemente mit ihren sich in Umfangsrichtung erstreckenden Seitenwänden dicht nebeneinander angeordnet sind. Da nunmehr eine große Vielzahl von Druckgebern vergleichsweise dicht nebeneinander angeordnet ist, Hassen sich außerordentlich große Abstützkräfte, bezogen auf den Arbeitsdruck, auf den Walzenmantel aufbringen. Hierbei erhält man eine sehr gleichmäßige Belastung des Walzenmantels, weil die Kraftprofile wegen der parallelen Seitenwandabschnitte keine sehr starken Änderungen aufweisen und weil der Zwischenraum zwischen benachbarten Kraftprofilen gering und zu beiden Seiten von einer ausgeprägten Mindestkraft begrenzt ist. Dies wirkt sich auch positiv aus, wenn die Lagerelemente einzeln oder zonenweise mit unterschiedlichem Druck versorgt werden. Pur eine gegebene Querschnittsfläche der Taschen eines Lagerelements erhält man eine geringere axiale Breite der Lagerelemente, so daß eine größere

130052/0275

_₇_ 3022A9

Zahl von Lagerelementen auf einer gegebenen Walzenlänge untergebracht werden kann. Dies erlaubt eine noch genauere Druckbelastungssteuerung über die Walzenlänge.

Wenn die axiale Breite eines Lagerelemtents nur etwas größer ist als der Innendurchmesser der Zylinder, nämlich um die doppelte Wandstärke einer den Arbeitsdruck aushaltenden Wand, erhält man die größtmögliche Dichte der Druckgeber und damit eine besonders hohe Abstützkraft.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform greifen zwei gleiche Druckgeber an einem Lagerelement symmetrisch zur Mittelebene an. Dies führt bei gegebener Breite des Lagerelements und dem dadurch vorgegeb.-enen Durchmesser der hydraulischen Druckgeber zu einer Verdopplung der Kräfte auf den Walzenmantel oder zu einer Halbierung des Arbeitsdrucks. Gleichzeitig ist dafür gesorgt, daß die Umfangserstreckung des Lagerelements vergleichsweise klein ist.

Mit Vorteil ist jedem Druckgeber nur eine Tasche zugeordnet. Dies ergibt einen einfachen Aufbau und erlaubt kleine Abmessungen der Lagerflächen in Achsrichtung und in Umfangsrichtung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Tasche an ihrer der Mittelebene abgewandten Seite durch eine halbkreisförmige Wand abgeschlossen. Dies führt zu der kleinstmöglichen Umfangsflache und daher zu den kleinstmöglichen Leckverlusten. Hierbei kann der Mittelpunkt der halbkreisförmigen Wand mit der Mittelachse des zugehörigen Druckgebers übereinstimmen, so daß die Tasche mit Ausnahme ihrer zur Mittelebene gerichteten Verlängerungen konzentrisch zum gäßrigen Druckgeber liegt.

Günstig ist es ferner, wenn die beiden Druckgeber an Quellen unterschiedlichen Drucks anschließbar sind. Durch eine unterschiedliche Druckbeaufschlagung läßt sich auch eine Verformung

130052/0275

des Walzenmantels aufgrund von Querkräften kompensieren. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Tangentialkräfte, die aufgrund der Reibung zwischen Walzenmantel und zu behandelnden Bahnmaterial bzw. der Gegenwalze auftreten.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen den Druckgebern ein Führungselement vorgesehen ist, das Radial- und Kippbewegungen des Lagerelements zuläßt, aber Querkräfte, die auf das Lagerelement wirken, abfängt. Diese Maßnahme empfiehlt sich, wenn die Querkräfte besonders groß sind, beispielsweise wenn über den Walzenmantel Antriebskräfte geleitet werden oder wenn die Druckbelastungsebene einen Winkel zur Vertikalebene einschließt. Das Führungselement nimmt solche Querkräfte auf, so daß die Druckgeber hiervon nicht belastet werden. Günstig ist es insbesondere gleichzeitig das Führungselement zu verwenden und die beiden Druckgeber mit unterschiedlichem Druck zu beaufschlagen. Denn auf diese Weise ist es möglich, die Lagerfläche des Lagerelements durch eine Kippbewegung dem Innenumfang des Walzenmantel anzupassen, so daß die hydrostatische Lagerung nicht durch zu hohe Leckverluste leidet.

Das Führungselement kann beispielsweise durch einen in einer Führungsbohrung verschiebbaren, kugelartigen Kopf gebildet sein.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch eine erfindungsgemäße Druckbehandlungswalze

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Träger mit Lagerelementen, Fig. 3 die Lagerflächen mit zugehörigen Kraftprofilen und

130052/0275

Fig. 4 einen Teilquerschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform.

Die Druckbehandlungswalze 1 in Fig. 1 weist einen hohlen Walzenmantel 2 auf, der durch eine Gegenwalze 3 belastbar ist. Der hohle Walzenmantel 2 wird von einem Träger 4 durchsetzt, der an beiden Enden feststehend gehalten ist. Auf ihm sind Lagerelemente 5 angeordnet, die, wie Fig. 2 zeigt, einander dicht benachbart sind.

Die Lagerelemente sind durch je zwei Druckgeber 6 und 7 belastet. Der Druckgeber 6 besteht aus einem mit dem Träger 4 fest verbundenen zylindrischen Kolben 8 und einem im Lagerelement vorgesehenen Kolben 9 und besitzt einen Druckraum 10, der über einen Kanal 11 mit einer Zuleitung 12 für das Druckmittel verbunden ist. Der Druckgeber 7 besteht aus einem mit dem Träger fest verbundenen, zylindrischen Kolben 13 und einem im Lagerelement 5 vorgesehenen Zylinder 14 und besitzt einen Druckraum 15, der über einen Kanal 16 mit einer Zuleitung 17 für das Druckmittel verbunden ist. Dem Innenumfang 18 des Walzenmantels 2 ist eine Lagerfläche 19 des Lagerelements 5 zugewandt und in dieser Lagerfläche befinden sich zwei Taschen 20 und 21 für die hydrostatische Lagerung. Die Tasche 20 ist über einen Drosselkanal 22 mit dem Druckraum 10 des Druckgebers 6, die Tasche über einen Drosselkanal 23 mit dem Druckraum 15 des Druckgebers 7 verbunden.

Die Taschen 20 und 21 sind durch einen im Bereich der Mittelebene 24 verlaufenden Steg 25 voneinander getrennt. Sie haben Seitenwandabschnitte 26 und 27, welche sich in Umfangsrichtung, also parallel zueinander erstrecken und bis etwa zur Mittelebene 24 reichen. Die gegenüberliegende Seite wird durch eine halbkreisförmige Wand 28 begrenzt, deren Mittelpunkt mit der Achse des zugehörigen Druckgebers 6 bzw. 7 übereinstimmt. Die Seitenwände 29 und 30 der Lagerelemente verlaufen ebenfalls in

130052/0275

Umfangsrichtung, also parallel zueinander, so daß diese Lagerelemente 5 außerordentlich dicht nebeneinander angeordnet werden können.

In Fig. 2 sind die Zuleitungen 12 und 17 gestrichelt veranschaulicht. Sie führen von jedem einzelnen Druckraum 10 bzw. 15 zu einem Steuergerät 31, das es gestattet, den Druck in jedem Druckraum für sich oder zonenweise zu regeln, beispielsweise in Abhängigkeit von Fühlern, welche den auf die Walze 1 ausgeübten Druck oder die Verformung des Walzenmantels 2 messen.

In Fig. 3 sind links die Lagerflächen 19 mehrerer benachbarter Lagerelemente 5 mit den zugehörigen Taschen 20 und 21 veranschaulicht. Rechts ist das im Bereich des Walzenspalts auftretende Kraftprofil 32, also die Kraft P über der Achserstreckung χ veranschaulicht. Es sei angenommen, daß in den beiden Taschen jeweils derselbe Druck herrscht. Die Kraft P ist dann proportional der in Umfangsrichtung gemessenen Taschenlänge. Wegen der parallelen Seitenwandabschnxtte ergibt sich schon am Rand der Tasche eine Anfangskraft P1. Hierbei ist die gesamte aktive Fläche dem Walzenspalt benachbart, so daß sich die Kraft hier voll auswirken kann. Die Änderung bis zum Maximalwert P2 fällt demgegenüber nicht mehr stark ins Gewicht. Gestrichelt ist noch der Kraftverlauf 33 über dem Rand 34 der Lagerfläche 19 veranschaulicht. Da die Lagerflächen 19 einander dicht benachbart sind, ist ersichtlich, daß der Kraftabfall zwischen benachbarten Lagerelementen 5 auf die Form des Walzenmantels 2 keinen Einfluß mehr hat.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4, bei der für die entsprechenden Teile gegenüber Fig. 1 um 100 erhöhte Bezugszeichen verwendet werden, ist zusätzlich ein Führungselement 35 mit einem kugelartigen Kopf 36 vorgesehen, der in einer Führungsbohrung 37 des Lagerelements 105 gehalten ist. Diese steht über einen Kanal 38 mit der Oberseite der Lagerfläche im Bereich des Querstegs 125 in Verbindung, so daß dem Führungselement 35 automatisch

130052/0275

Lecköl zur Schmierung zugeführt wird. Auch hier ist angedeutet, daß über die Leitungen 112 und 117 den beiden Druckräumen 110 und 115 unterschiedlicher Druck zugeführt werden kann. Wegen der Zwischenschaltung des Pührungselements sind die beiden Druckgeber 106 und 107 etwas weiter auseinander gerückt worden. Die Taschen 120 und 121 haben aber ihre bisherige Lage beibehalten.

Wenn eine Querkraft, die also senkrecht zur mit der Mitte3ä>ene 24 übereinstimmenden Druckbelastungsebene steht, auftritt, wird diese vom Walzenmantel 102 auf das Lagerelement 105 und von diesem auf das Führungselement 36 übertragen. Diese Querkraft braucht daher nicht von den Kolben 108, 113 bzw. dessen Dichtungen 39 aufgenommen zu werden. Im übrigen ist aber die Bewegung des Lagerelements 105 in Radialrichtung oder beim Kippen nicht behindert. Wenn ein solches Kippen durch Querkräfte hervorgerufen wird, kann es durch unterschiedliche Drücke in den Druckräumen 110 und 115 kompensiert werden. Es besteht dort die Möglichkeit, das Lagerelement 105 willkürlich zu kippen, damit es seine genaue Lage bezüglich der Innenoberfläche des Walzenmantels 102 beibehält.

Fig. 2 läßt auch erkennen, daß man gegenüber den bekannten Lagerelementen mit einem Druckgeber bei gleichem Durchmesser die doppelte Kraft erzielen oder mit halbem Druck arbeiten kann. Man kann auch die Fo-rderung stellen, daß Jedes Lagerelement bei gegebenem Arbeitsdruck die gleiche Kraft erzeugt wie bisher mit einem Druckgeber. Dann läßt sich die axiale Breite der Lagerelemente noch weiter vermindern. Dadurch läßt sich auf einer vorgegebenen Walzenlänge eine noch größere Zahl von Lagerelementen unterbringen, was auch die Möglichkeit ergibt, die Drucksteuerung noch feinfühliger vorzunehmen.

Statt einer konvexen Oberfläche einer Gegenwalze kann auch eine konkave Oberfläche einer Hohlwalze oder eine ebene Fläche eines Druckkörpers an dem Walzenmantel anliegen.

130052/027B

/2

Leerseite

Claims

Patentansprüche

(1. Druckbehandlungswalze mit einem hohlen, durch eine Gegen-

v. ' ο. dgl.

walze/belastbaren Walzenmantel, mit einem diesen durchsetzenden, feststehenden Träger und mit in Achsrichtung nebeneinander angeordneten Lagerelementen, die jeweils mittels zwischen sie und den Träger geschalteter, hydraulischer, jeweils Kolben und Zylinder mit Kreisquerschnitt aufweisender Druckgeber belastbar sind und in ihren dem Innenumfang des Walzenmantels zugewandten Lagerflächen Taschen aufweisen, von denen jede zum Zweck der hydrostatischen Lagerung über Drosselkanäle mit einem Druckraum eines der Druckgeber verbunden ist und die im Bereich der Mittelebene, welche den mit der Gegenwalze zu bildenden Walzenspalt durchsetzt, in Umfangsrichtung verlaufende, parallele Seitenwandabschnitte aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß an den Lagerelementen (5; t)5) jeweils mindestens zwei in Umfangsrichtung versetzte Druckgeber (6, 7; 106, 107) angreifen und daß die sich zwischen den parallelen Seitenwandabschnitten (26, 27) erstreckenden Taschen (20, 21; 120, 121) jedes Lagerelemenis insgesamt mit den Druckräumen (10, 15; 110, 115) von mehr als einem Druckgeber verbunden sind.
2. Druckbehandlungswalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerelemente (5; 105) mit ihren sich in Umfangsrichtung erstreckenden Seitenwänden (29, 30) dicht nebeneinander angeordnet sind.

130052/0275
3. Druckbehandlungswalze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Breite eines Lagerelements (5; 105) nur etwas größer ist als der Innendurchmesser der Zylinder (9, 14; 109, 114).
4. Druckbehandlungswalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche Druckgeber (6, 7; 106, 107) an einem Lagerelement (5; 105) symmetrisch zur Mittelebene (24) angreifen.
5. Druckbehandlungswalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Druckgeber (6, 7; 106, 107) nur eine Tasche (20, 21; 120, 121) zugeordnet ist.
6. Druckbehandlungswalze nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche (20, 21) an ihrer der Mittelebene (24) abgewandten Seite durch eine halbkreisförmige Wand (28) abgeschlossen ist.
7. Druckbehandlungswalze nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt der halbkreisförmigen Wand (28) mit der Mittelachse des zugehörigen Druckgebers (6, 7) übereinstimmt.
8. Druckbehandlungswalze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Druckgeber (6, 7; 106, 107) an Quellen unterschiedlichen Drucks anschließbar sind.
9. Druckbehandlungswalze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Druckgebern (106, 107) ein Führungselement (35) vorgesehen ist, das Radial- und Kippbewegungen des Lagerelements (105) zuläßt, aber Querkräfte, die auf das Lagerelement wirken, abfängt.

130052/0275
10. Druckbehandlungswalze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (35) durch einen in einer Führungsbohrung (57) verschiebbaren, kugelartigen Kopf (36) gebildet ist.

130052/0275