DE3151001C2 - Hydrostatisch gelagerte Walze, insbesondere Druckbehandlungswalze - Google Patents

Hydrostatisch gelagerte Walze, insbesondere Druckbehandlungswalze

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DE3151001C2 DE3151001A DE3151001A DE3151001C2 DE 3151001 C2 DE3151001 C2 DE 3151001C2 DE 3151001 A DE3151001 A DE 3151001A DE 3151001 A DE3151001 A DE 3151001A DE 3151001 C2 DE3151001 C2 DE 3151001C2
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Abstract

Bei einer hydrostatisch gelagerten Walze (1), insbesondere Druckbehandlungswalze, wie Kalanderwalze, gibt es mindestens ein Lagerelement (8), das eine mit Lagertaschen versehene Lagerfläche (9) hat, durch einen Druckgeber belastet ist, und eine Druckmittel-Fördervorrichtung (28), gegebenenfalls über eine Druckregelvorrichtung (30), mit dem Druckraum des Druckgebers und dieser mit den Lagertaschen verbunden ist. Der Druckraum soll zumindest während des Betriebs der Fördervorrichtung (28) mit einem elastisch wirkenden Druckspeicher (35) verbunden sein.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatisch gelagerte Walze, insbesondere Druckbehandlungswalze, wie Kalanderwalze, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine bekannte Walze dieser Art (DE-OS 29 42 002) besitzt einen hohlen Walzenmantel, der von einem drehfesten Träger durchsetzt ist. Dem Innenumfang des Walzenmantels sind die mit Drucktaschen versehenen Lagerflächen von axial versetzten Lagerelementen zugeordnet. Jedes Lagerelement wird durch mindestens zwei Druckgeber belastet, deren Druekraum durch einen im Lagerelement ausgebildeten Zylinder und einen am Träger angebrachten Kolben mit einer Kolbendichtung begrenzt ist Kanäle zwischen Druckraum und Lagertasche bilden jeweils eine Drosselstelle. Sowohl den Druckgebern eines Lagerelements als auch den Druckgebern axial versetzter Lagerelemente können unterschiedliche Drücke zugeführt werden, um einen Durchbiegungsausgleich und eine Querkraftkompensation zu schaffen.
Wenn eine hydrostatisch gelagerte Walze dieser Art Fehler aufweist, wie Unwuchten, Form- und Lageabweichungen über ihre Länge oder sonstige Verformungen der rotierenden, gelagerten Teile, mögen sie von Anfang an vorhanden sein oder erst während des Betriebs auftreten, z. B. durch thermische Ausdehnungen, kommt es zu stoß- und schlagartigen Beanspruchungen oder Schwingungen. Dieses Problem ist besonders gravierend bei Druckbehandlungswalzen, bei denen zwei oder, wie bei zahlreichen Kalandern, eine größere Zahl von Walzen zusammenwirken. Hierbei können nämlich Fehler an anderen Walzen oder Inhomogeniüten der
ίο Produktionsware, besonders in deren Massenverteilung, stoß- oder schwingungserregende Einflüsse auf die hydrostatisch gelagerte Walze nehmen. Infolgedessen kommt es zu unkontrollierten Bewegungen der Teile der hydrostatischen Lager, die bis zum Anlaufen der zusammenwirkenden Flächen von Lagerelement und Walze führen können. Außerdem werden hierbei die Dichtungen an den Kolben der Druckgeber in Mitleidenschaft gezogen. Es ergibt sich daher eip erhöhter Verschleiß, der bis zur Beeinträchtigung der Funktion der hydrostatischen Lager führen kann. Auch die Oberfläche der Walzen selbst und die Qualität der Produktionsware werden hierdurch beeinträchtigt
Bei hydrostatischen Lagern für rotierende Körper ist es auch schon bekannt, einen hydropneumatischen Druckspeicher vorzusehen, um während einer gewissen Zeitspanne vom Ausfall der normalen ölzuführung an öl nachzuliefern urd damit eine Notschmierung zu gewährleisten. Der Druckspeicher kann mit der Lagertasche ohne Zwischenschaltung von Drosselstellen und
zo Ventilen verbunden sein (DE-GM 73 04 945). Er kann aber auch über ein eine Drosselstelle bildendes Konstantströmungsventil und ein im Normalbetrieb geschlossenes Rückschlagventil mit dem Eingang des hydrostatischen Lagerblocks verbunden sein (DE-OS 28 37 346). In beiden Fällen ist der Druckspeicher lediglich unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils und gegebenenfalls eines Filters mit der Förderpumpe verbunden.
Es ist auch bekannt (GB-PS 703 997), einer Pumpe einen Druckspeicher nachzuschalten, damit beim intermittierenden Pumpenbetrieb ein konstanter Druck aufrechterhalten wird. Dieser Druckspeicher versorgt über ein Ventil einen Druekraum, der zwischen einem stationären Zylinder und einem an einem Lagerelement angebrachten Kolben gebildet ist Der Druekraum steht über eine Drossel mit einer Lagertasche in Verbindung, die ein hydraulisches Drucklager für eine Kugel bildet Das Ventil wird in Abhängigkeit von der Bewegung des Lagerelements gesteuert.
■so Ferner gibt es ein hydraulisches Entlastungskissen für Wellen (DE-PS 33 727), das einen Hohlkolben aufweist, der in einem Zylinder geführt und am freien Ende mit einer Lederdichtung versehen ist Dieser Druckraum wird mittels einer Druckpumpe mit Wasser gefüllt. Die Pumpe ist mit einem Windkessel versehen. In der Leitung zwischen Windkessel und Kissen befindet sich ein Sicherheitsventil, das auf den höchsten Druck eingestellt ist, welcher in dem Kissen nicht überstiegen werden soll. Dieser Windkessel bewirkt auch, daß der Druck in dem Kissen einigermaßen elastisch wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatisch gelagerte Walze der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der stoß-, schlag- oder schwingungsbedingte Bewegungen der Walze keinen nachteiligen Einfluß auf das hydrostatische Lager haben und sogar in ihrem Ausmaß verringert werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die Verwendung des elastisch wirkenden Druckspeichers kann das Lagerelement unter Aufrechterhaltung des Drucks eine gewisse Ausweichbewegung durchführen, wenn sich die Lagerfläche der Walze dem Lagerelement zu stark nähert. Hierbei kommt es nicht zu einer Kontaktierung der Gleitfläche, weil die Druckflüssigkeit wegen der Drosseln in den Lagertaschen festgehalten wird. Das Lagerelement selbst kann verhältnismäßig ras*;h ausweichen, weil Druckflüssigkeit aus dem Druckraum ohne weiteres vom Druckspeicher aufgenommen wird. Andererseits kann das Lagerelement unter dem Einfluß des Druckspeichers der Lagerfläche der Walze unter Aufrechterhaltung des Lagerdrucks folgen, wenn sich die Walze in entgegengesetzter Richtung bewegt Die Arbeit der Druckregelvorrichtung wird durch das Vorhandensein des Druckspeichers nicht beeinträchtigt, da dieser sich automatisch auf denjenigen Druck auflädt, der durch die Druckregelvorrichtung für den Druckgeber vorgesehen ist.
Der hydraulische Strömungswiderstand zwischen Druckspeicher und Druckraum sollte möglichst gering sein, muß aber auf jeden Fall geringer sein als aer Strömungswiderstand zwischen Druckregelvorrichtimg und Druckraum, damit Druckspeicher und Druckraum unmittelbar zusammenwirken können. Die Leitung kann daher eine geringere Länge und/oder einen größeren Querschnitt haben. Der Druckspeicher kann insbesondere dicht neben der Walze angeordnet werden. Infolgedessen spürt der Istwertfühler der Druckregelvorrichtung die von der Bewegung der Walze hervorgerufenen Druckschwankungen in der Zuleitung nicht oder nur in einem unschädlichen Maße. Denn diese Druckschwankungen werden wegen des geringen Strömungswiderstandes in der Verbindungsleitung zwischen Druckraum und Druckspeicher rasch ausgeglichen und sie werden wegen des höheren Strömungswiderstandes, also der Drosselwirkung, in dem der Druckregelvorrichtung folgenden Leitungsabschnitt gar nicht bis zum Istwertfühier geleitet Infolgedessen kann die Druckregeivorrichtung normal arbeiten, auch wenn das Lagerelement durch erhebliche stoß-, schlag- oder schwingungsbedingte Bewegungen belastet wird.
Insgesamt werden daher die Instabilitäten, Schwingungen, Schläge und sonstigen unerwünschten Bewegungen der Walze, die zu Druckspitzen und Instabilitäten des hydrostatischen Lagersystems führen, ausgeschaltet oder wesentlich elastisch gedämpft. Dies trägt zur Verbesserung der Laufeigenschaften der Maschinenteile bei und zur Schonung der Walzenoberfläche. Insbesondere werden elastische Bezüge nicht mehr durch harte Druckspitzen belastet Durch das elastische Nachgeben der Lagerelemente werden auch Beschädigungen oder Zerstörungen elastischer Walzen, die aus einer thermischen Belastung resultieren und zur Durchmesservergrößerung führen, beseitigt. Darüber hinaus sind auch die im hydraulischen System auftretenden Schwingungen, Druckstöße und Schläge weitaus geringer. Infolgedessen werden die Dichtungen an den Kolben der Druckgeber vor harten Druckspitzen und daher vor übermäßigem Verschleiß geschützt. Es ergibt sich eine Erhöhung der Lebensdauer um ein Vielfaches.
Am günstigsten ist es nach Anspruch 2, wenn der Druckspeicher ohne zwischengeschaltete Ventile und sonstige Regel- oder Steuerorgane mit dem Druckraum verbunden ist.
Infolge der Weiterbildung; nach Anspruch 3 wird die Querkraftkompensation, ditmit den unterschiedlich belastbaren Druckräumen bewirkt werden soll, nicht beeinträchtigt
Vorteilhaft ist die Verwendung eines hydropneumatischen Druckspeichers gemäß Anspruch 4. Gut geeignet ist aber auch ein durch eine mechanische Feder belasteter Druckspeicher.
Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 5 kann man eine relativ große Wirksamkeitsbreite erreichen, wie sie erforderlich ist wenn die Druckregelvorrichtung in einen verhältnismäßig großen Druckbereich arbeitet.
ίο Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 2 einen Teilquerschnitt durch das hydrostatische Lager der F i g. 1 bei einer praktischen Ausführungsform und
Fig.3 die schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels.
In F i g. 1 wirken zwei Druckbehc yilungswalzen 1 und 2 zusammen. Diese bilden einen Spait 1, durch weichen ein Bahnmaterial, z. B. Papier, hindurchgeführt und durch den Walzendruck behandelt wird Die Walze 1 weist einen Walzenmantel 4 auf, deren Hohlraum 5 von einem stä'-.derfesten Träger 6 durchsetzt wird. Ein hydrostatisches Lager 7 weist ein Lagerelement 8 auf, das mit seiner Lagerfläche 9 am Innenumfang 10 des Walzenmantels 4 anliegt
Fig.2 zeigt den Aufbau eines solchen hydrostatisehen Lagers, wie es an sich bekannt ist Das Lagerelement 3 wird durch zwei Druckgeber It und 11a mit seiner Lagerfläche 9 nach oben gedrückt Der Druckgeber 11 weist einen am Träger 6 befestigten Kolben 12 auf, der zusammen mit einem Zylinder 13 im Lagerelement 8 einen Druckraum 14 begrenzt Dieser ist über einen Eingangskana! 15 mit einer Zuleitung 16 und über einen Ausgangskanal 17 mit einer Lagertasche 18 in der Lagerfläche 9 verbunden. Der Druckgeber 11a veist einen am Träger 6 befestigten Kolben 19 auf, der zusammen mit einem Zylinder 20 im Lagerelement 8 einen Druckraum 21 bildet. Dieser ist über einen Eingangskanai 22 mit einer Zuleitung 23 und über einen Ausgangskanal 24 mit einer Lagertasche 25 in der Lagerfläche 9 verbunden. Die Anordnung ist symmetrisch zu einer Mittelachse 26.
In Fig. 1 sind die beiden Zuleitungen 16 und 23 zu einer durch den Träger 6 nach außen geführten gemeinsamen Zuleitung 27 verbunden. Eine kontinuierlich arbeitende Förderpumpe 28 fördert Druckflüssigkeit über eine Leitung 29 zu einsr Druckregelvorrichtung 30, die den Druck im weiteren Leitungsabschnitt 31 auf einen Wert regelt, der mittels einjr Stellvorrichtung 32 vorgegeben i. t. Diese Stellvorrichtung kann von Hand eingestellt, ferngesteuert oder über einen Regelkreis in Abhängigkeit von Betriebsdaten der Walze oder der Produktionsware verstellt werden. Am Punkt 33 ist eine weitere Leitung 34 angeschlossen, an der ein elastisch wirkender Druckspeicher 35, bestehend aus zwei hydropneumatischen Durckspeicherelementen 36 und 37 an-
eo geschlossen ist. Die Leitung 34 ist gegenüber der Lei tung 31 kurz und hat einen größeren Querschnitt. Auch die Leitungen 16,23 und 27 sind so kurz wie möglich und mit dem größtmöglichen Querschnitt ausgeführt. Infolgedessen kann man davon ausgehen, daß zwischen den Druckräumen 14 und 21 sowie dem Druckspeicher 35 höchstens unbedeutende Strömungsverluste auftreten.
Die Druckspeicherelemente 36 und 37, die in unbelastetem Zustand in der Höhe des VorsDanndrucks eestaf-
5
feit sind, werden mit Hilfe der Pumpe 28 soweit mit Druckmittel gefüllt, daß die in ihnen enthaltene Gasfeder bis auf den gewünschten Druck komprimiert ist, der dem Ausgangsdruck der Druckregelvorrichtung 30 entspricht. Der eingeregelte Druck herrscht auch in den Druckräumen 14 und 21 der Druckgeber 11 und lla. Es strömt fortlaufend Druckmittel über die Ausgangskanäle 17 bzw. 24 in die Lagertaschen 18 bzw. 25 und von dort über einen sich zwischen der Lagerfläche 9 und der Umfangsfläche 10 bildenden Spalt nach außen. Erfährt to
nun der Walzenmantel 4 im Bereich des hydrostatischen ι
Lagers 7 einen Stoß, der ihn nach unten drückt, oder hat h
er eine einwärts gerichtete Formabweichung, so trifft er nicht auf die Lag?rfläche 9 auf, weil das Lagerelement 8 nach unten ausweichen kann. Das dabei aus den Druckräumen 14 und 21 verdrängte Druckmittel wird vom Druckspeicher 35 elastisch aufgenommen. Da hierbei der Druck praktisch nicht verändert wird, bleibt die volle Lagerkraft erhalten, in gleicher Weise kann das Lagerelement nach oben folgen, wenn der Walzenmantel 4 durch einen äußeren Stoß nach oben bewegt werden sollte. Hierbei werden die Druckräume 14 und 21 unter
Aufrechterhaltung des Lagerdrucks vom Druckspeicher /
35 aufgefüllt Da der Lagerdruck erhalten bleibt, ist auch ί
die Rückkehrbewegung der Walze 2 nach unten ge- 25 j
dämpft, so daß eine Schwingungserregung vermieden wird.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist der Aufbau der Druckwalzen 1 und 2 sowie des hydrostatischen Lagers 7 unverändert. Die zu den beiden Druckgebern führenden Zuleitungen 16 und 22 sind jedoch jeweils mit einer eigenen Leitung 127 und 227, einer eigenen Druckregelvorrichtung 130 und 230 sowie eigenen Druckspeiehern 135 und 235 versehen. Lediglich die Pumpe 128 ist
gemeinsam. Auf diese Weise können die Druckspeicher 35 \
angewendet werden, ohne daß die Vorteile verloren ge- j
Ugrj lueUia durch die "strerinte Druckre^Iun** für die i
Druckräume 14 und 21 erzielt werden. j
Wenn nur ein Druckgeber vorhanden ist, genügt ein \
Anschluß der Druckspeicher gemäß F i g. 1. Wenn mehr
als zwei Druckgeber vorhanden sind, kann man sie ge- i
meinsam an eine Leitung 27 anschließen und einen ,
Druckspeicher 35 vorsehen. Man kann aber auch, wie in S
F i g. 3, getrennte Leitungen und Druckspeicher anordnen. Schließlich ist es auch möglich, für jedes getrennt 45 * steuerbare System eine eigene Förderpumpe vorzusehen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
50
55
60
55

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Hydrostatisch gelagerte Walze, insbesondere Druckbehandlungswalze, wie Kalanderwalze, bei der mindestens ein Lagerelement, das eine mit mindestens einer Lagertasche versehene Lagerfläche hat und durch mindestens einen Druckgeber belastet ist, eine zylindrische Walzenfläche abstützt und eine kontinuierlich arbeitende Druckmittel-Fördervorrichtung über eine Druckregelvorrichtung mit dem Druckraum des Druckgebers und dieser über eine Drosselstelle mit mindestens einer Lagertasche verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (14,21) zumindest während des Betriebs der Fördervorrichtung (28; 128) mit einem zwischen Druckraum und Druckregelvorrichtung (30; 130; 230) angeschlossenen elastisch wirkenden Druckspeicher (35; 135, 235) verbunden ist und daß die Leimen (16, 23, 27,34) zwischen Druckspeicher und Druekraum einen geringeren Strömungswiderstand hat als die Leitung (16, 23, 27, 31) zwischen Druckregelvorrichtung und Druckraum.
2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (35; 135, 235) unmittelbar mit dem Druckraum (14,21) verbunden ist
3. Walze nach Anspruch i oder 2, bei der das Lagerelement durch mindestens zwei Druckgeber belastet ist, deren Druckräumen Drackmitel mit unterschiedlichem Druck zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckräume (14, 21) je mit einem zugehörigen Druckspeicher (135, 235) verbunden sind.
4. Walze nach einem dsr Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eir. hydropneumatischer Druckspeicher (35; 135,235) verwendet ist.
5. WaJze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (35) aus mehreren parallel geschalteten Speicherelementen (36,37) besteht, die in der Höhe des Vorspanndrucks gestaffelt sind.
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