DE3212834C2

DE3212834C2 -

Info

Publication number: DE3212834C2
Application number: DE3212834A
Authority: DE
Inventors: Jaakko Jyvaeskylae Fi Riihinen
Original assignee: Valmet Oy
Current assignee: Valmet Oy
Priority date: 1981-04-08
Filing date: 1982-04-06
Publication date: 1990-02-01
Also published as: FI811078L; US4485540A; FI65108B; SE8202212L; SE449497B; DE3212834A1; FI65108C; CA1172082A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Durchbiegungseinstell walze gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung geht im Oberbegriff des neuen Patentanspruchs 1 von einem Stand der Technik aus, wie er in der DE-OS 29 41 856 gezeigt ist. Diese zeigt eine Durchbiegungseinstellwalze mit einem feststehenden Walzenträger, an dem Magnatpole ausgebildet sind, und mit einem um den feststehenden Walzenträger rotierenden Walzenmantel, bei dem wenigstens der Mantelinnenteil aus magnetisch leitendem Material besteht.

Bei der bekannten Walze ist der rotierende Walzenmantel aus einem Stück, beispielsweise aus Gußstahl, gefertigt. Die Magnetflüsse schließen sich über den Mantel. Dabei können Wirbelstromverluste auftreten, die sich nachteilig auf den Wirkungsgrad der Walze auswirken.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Wal ze gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart wei terzubilden, daß unter Beibehaltung der vorteilhaften Kom pensationseigenschaften der bekannten Walze deren Wirtschaftlichkeit erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnen den Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen werden auftretende Wirbelstromverluste zu einem großen Teil vermieden, und zwar auch dann, wenn die Magnetisierung des Magnetkerns mit Gleichstrom durchgeführt wird. Insbesondere bei hoher Wal zendrehzahl wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen der Wirkungsgrad der Walze erhöht.

Die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebe nen Merkmale führen zu einer wesentlichen Verbesserung ge genüber dem Stand der Technik, wie er z. B. in der DE-OS 29 41 856 angegeben ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf ein in den Figuren der beigefügten Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel ausführlich beschrieben.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt einer erfindungs gemäßen magnetisch durchbiegungskompensierten Walze, die mit einer Gegenwalze einen Pressenspalt bildet. Fig. 1 stellt gleichzeitig den Schnitt I-I von Fig. 2 dar.

Fig. 2 zeigt den Axialschnitt II-II von Fig. 1.

Fig. 3 zeigt in größerem Maßstab den Quer schnitt einer erfindungsgemäßen Walze sowie den Verlauf des Magnetflusses und die Entstehung der Zugkräfte in den einzelnen Luftzwischenräumen.

Fig. 4 zeigt einen teilweisen Axialschnitt in der Art nach Fig. 3.

Die in den Figuren dargestellte Durchbiegungseinstellwalze oder elektromagnetisch kompensierte Walze 10 besteht aus einem zylinderförmigen tragenden Mantelaußenteil 11, in dem sich ein Zylinderteil 14 aus magnetisch gut leitendem Material befindet. Auf dem Man telaußenteil 11 befindet sich ein durch den jeweiligen Verwen dungszweck bestimmter Belag 17, der jedoch nicht immer erfor derlich ist. Die Walze 10 besteht weiterhin aus einem festen Walzenträger 20, der an den Trägerenden 13 belastet wird. In Fig. 2 sind die belastenden Kräfte mit F₀ bezeichnet, die zusammen mit dem Eigengewicht der Walze 10 den erforderli chen Preßspaltdruck im Preßspalt N erzielen, der mit der Gegenwalze 30 gebildet wird. Der drehende Walzenmantel 11, 14, 17 ist auf Lagern 12 aufgepaßt. In Fig. 2 und 4 ist die Mittellinie des Trägers 20 mit C-C bezeichnet.

Der feste Träger 20 ist aus einem magnetisch leiten den Material als Magnetkern ausgebildet, der im Querschnitt im wesentlichen derart X- oder T-förmig ist, daß sich darin mit Erregerspulen 17 a entspr. 17 b ausgerüstete Polschuhe 15 a und 15 b und ein für diese Schuhe gemeinsamer breiterer Polschuh 16 befinden, der ebenfalls mit einer Erregerspule ausgerüstet werden kann, obwohl diese in den Figuren nicht dargestellt ist. Der im vorstehenden beschriebene Magnet kern 20 ist im drehenden innersten Zylinderteil 14 so ange ordnet, daß sich zwischen den entgegengesetzten Polschuhen 15 a und 15 b und der Innenfläche des Teils 14 Luftspalte Δ₁ und Δ₂ bilden und dementsprechend am Polschuh 16 ein Luft spalt Δ₃ entsteht.

Gemäß vorliegender Erfindung ist der drehende Zylin dermantel der Walze 10 wenigstens aus zwei Teilen zusammen gesetzt, nämlich aus einem aus Stahl oder einem anderen aus reichend festen Material bestehenden Mantelaußenteil 11, der als tragender Rumpf des Mantels dient, sowie aus einem inneren magnetisch gut leitenden Zylinderteil oder Mantelinnenteil 14, der erfindungsge mäß aus nebeneinander gepackten, in radialer Richtung ange ordneten Transformatorplattenringen zusammengesetzt ist, die in bekannter Weise, z. B. durch Lackschicht, voneinander isoliert sind. Durch die Plattenpaketkonstruktion des Zy linderteils 14 und geeignete Wahl des Materials werden die Wirbelstromverluste im Vergleich zu entsprechenden bekannten Walzen wesentlich verringert.

Der magnetisch gut leitende innere Zylinderteil 14 wird aus Transformatorplattenringen hergestellt, indem die Ringe z. B. in das Innere des Mantelaußenteils 11 gepackt und mit Hilfe der Endringe 21 zu einem dichten Paket gepreßt werden. Das Plattenpaket oder die Plattenpakete können z. B. am Außenmantel bearbeitet werden. Die Plattenpakete des Zylin derteils 14 können im Inneren des Mantelaußenteils 11 z. B. durch Schrumpfverbindung befestigt werden, indem man den Mantelaußenteil 11 zuerst erwärmt und nachdem die das Teil 14 bildenden Plattenpakete in den Mantelaußenteil 11 eingelegt sind, abkühlen läßt.

Die Plattenstärke der Transformatorplattenringe des Zylinderteils 14 variiert je nach der Drehfrequenz z. B. zwi schen 0,5 und 10 mm. Z. B. beträgt die Stärke eines Trans formatorplattenringes bei einer Drehfrequenz von ca. 10 Hz zweckmäßig ca. 2 . . . 3 mm und ist bei einer Frequenz von ca. 50 Hz ca. 1 mm oder kleiner.

Da im Kernteil 20 kein variierender Magnetfluß vor kommt, kann die Konstruktion aus einer massiven geeigneten Stahlqualität sein. Bei der Konstruktion des Kernteils 20 ist auch zu berücksichtigen, daß sie als Träger dient, der die Durchbiegungen der Walze 10 aufnehmen muß. Bei Bedarf kann der Kernteil 20 mit einem Kühlkanalsystem versehen werden. Mantel, Spulen und Träger können bei Bedarf durch Luft- oder Flüssigkeitsspülung, die in Axialrichtung der Walze verläuft, gekühlt werden. Der drehende Mantelteil 11, 14, 17 braucht dagegen im allgemeinen nicht besonders gekühlt zu werden.

Im folgenden wird ein Beispiel für die Abmessung einer erfindungsgemäßen magnetischen Pressenwalze 10 dargestellt.

Außendurchmesser des Mantels D₁=955 mm
D₂=930 mm
Außendurchmesser des Plattenpakets 14 D₃=830 mm
Innendurchmesser des Mantels D₄=610 mm
Außendurchmesser der Welle D₅=590 mm
Länge des Spaltes N = 9250 mm
max. Linienlast=120 kN/m
max. Durchbiegungskompensationskraft=1300 kN
D₆=540 mm
D₇=530 mm
L₁=300 mm
L₂=180 mm
Δ₁=Δ₂=10 mm
Δ₃=35 mm
Querschnittsfläche der Spulen 17 a, 17 b A₁≈80 cm²
L₃=1120 mm
a₁≈90°
α₂≈60°
α₃≈70°

Bezüglich der Abmessungen des magnetischen Kreises kann festgestellt werden, daß die bei der vorgenannten maximalen Durchbiegungskompensationskraft=1300 kN erforderliche Flußdichte Φ₁=A₂ · B = 0,27 Vs ist. A₂=0,30 m². Die rechnerische Amperewindung der Spule 17 a, 17 b kann ca. 34 kA erreichen. Die genannte Fläche A₁≈80 cm² reicht für den erforderlichen Raumbedarf der Spule aus. Als Kupferverlust P _cu ergibt sich ca. 2,7 kW/m und bei einer Drehgeschwindigkeit von 6 Hz und einer Flußdichte von 1,5 T in der Transformatorplatte des Plattenpakets des Mantelinnenteils 14 ergibt sich ein Wirbelstromverlust von ca. 0,8 kW/Meter Walzenlänge, was nur ca. 10% der Wirbelstromverluste von bisher bekannten ähnlichen magnetischen Walzen ausmacht.

In Fig. 3 ist der Verlauf des Magnetflusses in den Luftspalten Δ₁, Δ₂ und Δ₃ des Magnetkerns 20 sowie im Zylinderteil 14 der Walze angedeutet. Die Verteilung des Magnetflusses nach Fig. 3 wird durch die mit Pfeilen schematisch dargestellten Kräfte F₁, F₂ und F₃ erzeugt. Die Kraft F₃ ist die aktive Kraft, die, wenn sie am Luftspalt Δ₃ wirkt, die Kompensation der durch das Eigengewicht der Walze 10 und durch die Belastung F₀ verursachten Durchbiegung und die gewünschte Regelung der Verteilung des Liniendrucks im Pressenspalt N zwischen den Walzen 10 und 30 erzeugt.

Unter dem Mantelinnenteil 14 bleibt ein Isolierspalt Δ₄, der den Magnetfluß im wesentlichen durch die Luftspalte Δ₁, Δ₂ und Δ₃ lenkt.

Nach Fig. 4 erstreckt sich der die hauptsächliche Kompensationskraft F₃ erzeugende Polschuh 16 über die ganze Breite des Walzenmantels 11, 14, 17. Dagegen liegen von den Polschuhen 15 a und 15 b mehrere nebeneinander und sind mit getrennten Erregerspulen 17 ausgerüstet. Aus Fig. 4 sind die Polschuhe 15 a₁, 15 a₂ und 15 a₃ und die daran befindlichen Erregerspulen 17 a₁, 17 a₂, 17 a₃ ersichtlich.

Die Kompensation und Regelung der Durchbiegung und somit die Verteilung des Liniendrucks im Pressenspalt N lassen sich durch elektrische Regelung der Stärke und der gegenseitigen Verhältnisse der in die Spulen 17 a₁, b₁-17a _N, b _N (N Stück parallele Polschuhe) der einzelnen Polschuhe gespeisten Erregerströme beherrschen. Diese Verfahrensweise ist in Fig. 4 durch Feld 19 und die Bezeichnungen I₁, I₂ und I₃ dargestellt. In bestimmten Fällen reicht eine Regelung aus, bei der die einzelnen Spulen 17 in Reihe geschaltet sind und die Stromstärke der so erzielten Spulengruppe geregelt wird. Bei der Magnetisierung kann entweder Gleichstrom oder Wechselstrom verwendet werden. Bei Verwendung von Gleichstrom werden an sich bekannte gesteuerte Gleichrichter verwendet. Da der Erregerstrom nur in den festen Magnetisierkern 20 geleitet wird, sind Gleitringe und entsprechende Vorrichtungen nicht erforderlich.

Wenn auch im vorstehenden von einem festen Magnetkern 20 gesprochen wurde, ist jedoch verständlich, daß der Kern 20 bei Bedarf um die Drehachse C-C der Walze drehbar angeordnet werden kann, so daß die Lage des Wirkungsbereiches der Kompensationskräfte nach Wunsch geändert werden kann. Auch läßt sich eine Regelungsweise in der Art vorstellen, daß die Größe des Luftspaltes, insbesondere die des Luftspaltes Δ₃, in gewissen Grenzen regelbar eingerichtet wird. Da die Erregerschuhe 15, 16 nicht in direkter Berührung mit der Innenfläche des Zylinderteils 14 der Walze stehen, werden bezüglich ihrer Glätte keine besonderen Anforderungen gestellt.

Claims

1. Durchbiegungseinstellwalze mit magnetischer Durchbie gungskompensation, mit einem feststehenden Walzenträger, an dem Magnetpole ausgebildet sind, und mit einem um den feststehenden Walzenträger rotierenden Walzenmantel, bei dem wenigstens der Mantelinnenteil aus magnetisch leitendem Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelinnenteil (14) aus aneinander gepackten Transformatorplattenringen gebildet ist, die voneinander elektrisch isoliert sind, und daß der Mantelinnenteil (14) von einem als tragender Rumpf des Walzenmantels (11, 14) dienenden Mantelaußenteil (11) umgeben ist.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelinnenteil (14) und der Mantelaußenteil (11) durch eine Preßverbindung zusammengehalten sind.

3. Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßverbindung durch thermisches Schrumpfen gebildet ist.

4. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Stärke ((D₂-D₃)/2) des Mantelaußenteils (11) etwa halb so groß ist wie die radiale Stärke ((D₃-D₄)/2) des Mantelinnenteils (14).

5. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Transformatorplattenringe zwischen 0,5 und 10 mm liegt.