DE3247239C2

DE3247239C2 -

Info

Publication number: DE3247239C2
Application number: DE3247239A
Authority: DE
Inventors: Robert David O'brien; Elizabeth Collier 06483 Seymour Conn. Us Schmecker
Original assignee: Hunt and Moscrop Ltd
Current assignee: SHW INC., WILMINGTON, DEL., US
Priority date: 1981-12-21
Filing date: 1982-12-21
Publication date: 1992-06-17
Also published as: FI824312L; US4459726A; FI824312A0; GB2112504A; GB2112504B; CA1189370A; SE8207081D0; SE447739B; FI71607B; SE8207081L; FI71607C; DE3247239A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Walze, insbesondere für Kalander oder ähnliche Maschinen, in welchen die Temperatur der Walzen durch Zirkulieren von Aufwärm- oder Kühlflüssigkeit geregelt wird.

Es ist eine gesteuerte Auslenkungs-Walze entwickelt worden, welche eine feststehende Achse besitzt, auf welcher ein Walzenmantel rotierbar befestigt ist. Zwischen der Achse und der inneren Oberfläche des Walzenmantels sind hydraulische Abstützungs-Einrichtungen vorgesehen. Wenn auf die Arbeitsoberfläche der Walze eine Last aufgebracht wird, wie dies in einem Kalander der Fall ist, so wird die feststehende Achse durchgebogen, während die Abstützungs-Einrichtung den Spalt zwischen der äußeren Arbeitsfläche der Hohlwalze und einer Gegenwalze entlang der Walzenlänge im wesentlichen konstant halten. Eine solche Walze ist in der US-PS 29 08 964 von Appenzeller dargestellt, in welcher die Abstützung durch eine Flüssigkeitsdruckkammer zwischen der feststehenden Achswelle und der Walze an der Walzenspaltlinie bereitgestellt ist. In der US-PS 35 87 152 von Hold sind eine Menge von Kolben in der feststehenden Achse vorgesehen und der Walzenmantel wird durch hydraulische Dämpfungselemente an dem Kolben abgestützt. Solche Walzen haben eine weite Anerkennung erreicht, da durch sie eine genaue Regelung des Walzdruckes erreicht werden kann in einer einzelnen Walze für eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten, in denen es gebräuchlich war, eine gesonderte Walze mit besonderer Ausbildung für jeden Anwendungsfall bereitzustellen, die zum Ausgleichen der Auslenkung der Walze unter einer einzelnen Lastbedingung angebracht war.

Bei den üblichen Lagerungsarten sind die Achse an ihren beiden Enden gelenkig und der Walzenmantel dann auf der Achse drehbar gelagert. Da die Drehlager des Walzenmantels auf der Achse innerhalb der beiden Achslagerungen angeordnet sind und die Achse sich unter Last durchbiegt, wird der darauf gelagerte Walzenmantel insgesamt, ebenfalls um ein kleines Stück in Durchbiegungsrichtung der Achse ausgelenkt. Die leichte Verschiebung seiner Rotationsachse verursacht bei der Antriebseinrichtung einen entsprechenden konstruktiven Aufwand zur Kompensation des dabei entstehenden Fluchtungsfehlers zwischen der Rotationsachse des Walzenmantels und beispielsweise einem Antriebsritzel. Um diesen Fluchtungsfehler von vornherein weitestgehend zu vermeiden, wird durch die US-PS 35 62 882 eine Drei-Laufring-Lagerung von Achse und Walzenmantel vorgeschlagen. Der innere Laufring der Drei-Laufring-Lagerung sitzt auf der Achse, der mittlere Laufring ist mit dem Walzenmantel drehbar verbunden und der äußere Laufring ist in der Abkürzung der gesamten Walzenkonstruktion gehalten.

Demgegenüber ist aus der US-PS 27 445 eine Drei-Laufring-Lagerung von Achse und Antriebseinrichtung für den Walzenmantel bekannt. Im Unterschied zur US-PS 35 62 882 ist nicht der Walzenmantel, sondern dessen Antriebseinrichtung im Drei-Laufring-Lager abgestützt, während der Walzenmantel wieder separat auf der Achse drehbar gelagert ist.

Es ist bekannt, entlang der Länge einer Walze gebohrte oder in anderer Weise geformte Durchlässe in einem kreisförmigen Muster, die die Arbeitsfläche mit Querdurchlässen an den entgegengesetzten Enden der Walze unterlegen, wodurch nebeneinanderliegende Längs-Durchlässe zum Leiten der Temperaturregelungs-Flüssigkeit rückwärts oder vorwärts geleitet werden, vorzusehen. Üblicherweise tritt die Flüssigkeit in eine zentrale Bohrung der Walze ein durch eine entsprechende Stopfbüchse oder Drehverbindung an einem Ende der Walze und wird an bestimmte Längs-Durchlässe verteilt. Die Flüssigkeit wird durch danebenliegende Durchlässe zurückgeleitet und kann mehrere Durchläufe rückwärts und vorwärts mitmachen, bevor sie durch das gleiche Ende der Walze zurückgeleitet wird. Durch entsprechende Sperren wird die Flüssigkeit durch einen Auslaß auf die gleiche Stopfbüchse geleitet. Walzen dieser Art sind in der GB-PS 11 69 937 und der US-PS 28 90 026 von Marganski u. a. beschrieben.

Die Vorteile solcher wärmegeregelten Walzen sind gut bekannt und bestehen auch darin, daß die Fähigkeit gegeben ist, einen genau regelbaren hohen Wärmedurchsatz zwischen der Oberfläche der Arbeits-Walze und dem zu bearbeitenden Material vorzusehen. Dies hat eine größere Wirksamkeit der Walztätigkeit zur Folge und bewirkt ein höheres Maß an Gleichmäßigkeit und Glanz, wenn es beispielsweise in einem Papier-Kalander zur Verwendung kommt.

Es war erwünscht, die Vorteile von aufgeheizten Walzen auf solche Walzen mit feststehender Achse und darauf drehbar gelagertem Walzenmantel anzuwenden. Zu diesem Zwecke wurde erhitzte Flüssigkeit an der inneren Fläche eines Walzenmantels von der im Hold-Patent offenbarten Art, durch Verwendung von gerillten Platten an den Enden der in den feststehenden Achsen befestigten Kolben aufgebracht. Eine solche Wärme-Regelung ist in der US-PS 39 97 953 von Christ u. a. offenbart. In den US-PS 42 82 638 und 42 82 639 von Christ et al. sind Einrichtungen zum Sprühen von erhitzter Flüssigkeit auf die Innenseite von Walzenmänteln der in den Hold- und Appenzeller-Patenten aufgezeigten Art offenbart. Die Erhitzungs- oder Abkühlungstemperatur muß jedoch durch die Dicke der Walze zu der Arbeitsoberfläche hin übertragen werden, und es war schwierig, die genaue Temperaturregelung aufrecht zu erhalten zur Verwendung in der gebohrten Walze nach dem Marganski-Patent. Bis jetzt war es nicht möglich, eine Temperaturregelungs-Flüssigkeit für gebohrte Durchlässe in einem Walzenmantel vorzusehen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zum Leiten einer Temperaturregelungs-Flüssigkeit zu und von gebohrten Durchlässen in einem drehbaren Walzenmantel von einer Drehverbindung, die an der Rotationsachse des Walzenmantels angeordnet ist, vorzusehen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Dabei kann der Walzenmantel auf der feststehenden Achse über Kugellager rotierbar befestigt sein. Das eine Ende der feststehenden Achse ist im inneren Laufring eines Drei-Laufring-Lagers, welcher drehbar in diesem angeordnet ist, weist eine kreisförmige Anordnung von Leitungen auf, welche parallel zu der Achse durch den Ring hindurchgeführt sind. Der mittlere Laufring ist rotierbar in einem Lagerbock, welcher den Walzen-Zusammenbau abstützt, befestigt. Ein Abschlußdeckel, der an der einen Seite des mittleren Laufringes angebracht ist, weist Durchlässe auf, welche einmünden in eine zentrale Bohrung eines zylindrischen Abschnittes, welcher an einem Ende eine Dreh-Verbindung aufweist, welche Ein- und Auslässe zu und von zentralen Bohrungen bereitstellt. Der Walzenmantel besitzt Durchlässe, welche in Längsrichtung durch die Walze hindurchführen und welche in einem kreisförmigen Muster angeordnet sind, derart, daß sie die äußere Arbeitsfläche der Walze unterlegen. Ein Deckel an dem einen Ende der Walze auf der Seite der Drei-Laufring-Lagerung besitzt Querdurchlässe, welche die Enden von in Längsrichtung nebeneinanderliegenden Durchlässen verbinden und hat Leitungen, welche von und zu den Enden von bestimmten unverbundenen Längs-Durchlässen führen. Die Durchlässe in dem Walzen-Deckel können durch flexible Schläuche an den Enden der in dem mittleren Laufring vorgesehenen Durchlässe angeschlossen sein. Der mittlere Laufring und die Walze sind derart miteinander verbunden, daß diese gemeinsam rotieren. Auf diese Weise tritt Temperaturregelungs-Flüssigkeit durch den Einlaß der Drehverbindung ein und wird durch entsprechende Sperren durch Deckel, mittleren Laufring und die flexiblen Schläuche hindurch zu bestimmen Längs-Durchlässen in dem Walzenmantel geleitet. Ein Deckel an dem entgegengesetzten Ende des Walzenmantels besitzt Quernuten, welche die Flüssigkeit zu nebeneinanderliegenden Längs-Durchlässen zurückleiten, um die Flüssigkeit zurückzuführen, welche entlang dem Walzenmantel zurückgeleitet oder zurück durch den mittleren Laufring zu dem Auslaß der Drehverbindung geleitet wird. Somit erlaubt die vorliegende Erfindung den vollen Vorteil einer guten Temperaturregelung und Wärmeübertragung einer sogenannten gebohrten Walze (drilled roll) in einer Walze mit Auslenkungsregelung zu erreichen.

Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Walze,

Fig. 2 einen Schnitt ähnlich wie in Fig. 1, die Auslenkung der Walze und die Durchbiegung der feststehenden Achse zeigende,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III aus Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV aus Fig. 1, und

Fig. 5 eine diagrammartige Darstellung der Strömungsrichtungen der Temperaturregelungs-Flüssigkeit durch die Walze.

In der Zeichnung ist ein Ende eines Walzenmantels 10 dargestellt, welcher an einer feststehenden Achse 12 über Kugellager 14 (lediglich eins sichtbar gemacht) drehbar befestigt ist. Die Achse 12 wird ihrerseits an ihren Enden von Kugellagern 16 getragen, welche ein Sichkrümmen der Achse in der in Fig. 2 dargestellten Art erlauben. Das Lager 16 an dem einen Ende des Walzen-Zusammenbaues ist, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist, aus einem inneren Laufring 17, Rollen 18 und einem mittleren Laufring 20 gebildet. Der mittlere Laufring 20 wiederum ist über Rollen 22 in einem äußeren Laufring 24, welcher in einer Abstützung 26 aufgenommen ist, montiert. Der mittlere Laufring ist mit einem Flansch 28 ausgerüstet, welcher eine innere Verzahnung 29 besitzt, die über eine Keilwelle 30 mit der inneren Verzahnung 31 eines Deckels 23, welcher beispielsweise über Schrauben 33 (Fig. 3) an einem Ende des Walzenmantels 10 befestigt ist, verbunden ist. Auf diese Weise rotieren der Walzenmantel 10 und der mittlere Laufring 20 gemeinsam auf der Achse 12 in Lagern 14 bzw. 16. Es können auch andere feste oder flexible Verbindungsmittel zwischen dem mittleren Laufring 20 und dem Walzenmantel 10 vorgesehen werden, ohne daß vom Erfindungsziel abgewichen wird. Der ganze Zusammenbau wird durch die Abstützung 26 über die Rollen 22 und den äußeren Laufring 24 getragen. Die Abstützung 26 ist in Form eines feststehenden Sockels dargestellt, sie kann aber ebensogut Teil eines bewegbaren Gliedes sein, welcher zur Bewegung des Walzenzusammenbaues in seiner Gänze verwendet wird.

Bis hierher ist der beschriebene Mechanismus im wesentlichen gleich mit dem in der US-Patent Re. 27 445 von Kuehn offenbarten. Die Welle 18 aus jenem Patent (hier 42) ist als Antriebsteil beschrieben, es ist jedoch nach der Erfindung möglich, daß die Welle 42 auch unabhängig von der in anderer Weise hervorgerufenen Drehbewegung den Walzenmantels 10 rotiert werden kann. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist die obere Fläche des Walzenmantels 10 im wesentlichen gerade gehalten, um einen gleichmäßigen (Walz-) Klemmdruck, welcher durch die Pfeile A dargestellt ist, vorzusehen. Zwischen der inneren Fläche des Walzenmantels 10 und der Achse 12 wirkende Kräfte, welche durch die Pfeile B dargestellt sind, halten die Walze im wesentlichen gerade oder in einem gleichförmigen Klemmzustand, wobei der Auslenkung durch ein Sichkrümmen der Achse 121 Rechnung getragen wird. Die durch die Pfeile B repräsentierten Kräfte können, wie in dem Patent von Appenzeller, über einen Druckflüssigkeits-Körper oder durch eine Mehrzahl von in der Achse 12 vorgesehenen Kolben mit hydraulischen Dämpfungsgliedern, welche die innere Fläche der Walze abstützen, aufgebracht werden, wie dies in dem Patent von Hold offenbart ist.

Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß an dem mittleren Laufring 20 eine Verlängerung oder Abschlußkappe 34 befestigt ist, welche eine regelmäßig beabstandete Reihe von Bohrungen 36 und 38 besitzt, welche von einer zentralen Bohrung 40 in einem zylindrischen Abschnitt 42 des Abschlußdeckels 34 wegführen. Die Bohrungen 36 und 38 führen zu einer kreisförmigen Anordnung von Leitungen 44, welche durch den mittleren Laufring 20 hindurchführen. Mit den Leitungen 44 in Verlängerung befindliche Löcher 46 führen durch den Flansch 28 und sind vorzugsweise über flexible Schläuche 48 an einer kreisförmigen Anordnung von Durchlässen 50, 51 (siehe auch Fig. 3) angeschlossen, welche durch den Deckel 32 zu den jeweiligen entsprechenden kreisförmig angeordneten Durchlässen 52, die in Längsrichtung durch den Walzenmantel 10 hindurchgeführt sind, leiten. Um eine Verbindung zwischen den Leitungen 44 in dem mittleren Laufring 20 und den Durchlässen 52 in dem Walzenmantel 10 zu bilden, können erfindungsgemäß flexible feste Mittel (flexible solid means) verwendet werden. Ein an dem Walzenmantel 10 mit Schrauben 55 (Fig. 4) befestigter Abschlußdeckel 54 besitzt Nuten 56, welche nebeneinanderliegende Durchlässe 52 an der entgegengesetzten Seite des Walzenmantels 10 verbinden. In der zentralen Bohrung 40 ist eine Rohrleitung 58 aufgenommen, auf welcher eine Drehverbindung 59 befestigt ist, welche ein Einlaßrohr 60 und ein Auslaßrohr 61 besitzt. Es ist ersichtlich, daß die Drehverbindung durch Rotation der Rohrleitung 58 entweder in der Bohrung 40 oder in dem Formstück 59 verwirklicht werden kann. Die Rohrleitung 58 kommuniziert mit dem Auslaß 61 und nimmt des weiteren ein Rohr 62 mit kleinerem Durchmesser und mit einem Kopf 64 auf, wodurch eine Sperre vorgesehen ist, welche die Bohrung 40 in zwei Durchgänge teilt, wobei der eine Durchgang von Einlaß 60 durch das Rohr 62 zu den Bohrungen 36 führt, während der andere Durchgang von dem Auslaß 61, dem Raum zwischen den Rohren 58 und 62 zu den Bohrungen 38 leitet. Die Bohrungen 36 leiten durch den inneren Laufring 17 und flexible Schläuche 48 zu den Durchlässen 50. Die Bohrungen 38 leiten ebenso durch den inneren Laufring 17 und flexible Schläuche 48 zu den Durchlässen 51.

Aus Fig. 5 kann ein Diagramm, welches die Strömung der Temperaturregelungs-Flüssigkeit durch die Walze darstellt, ersehen werden. Wie dargestellt, tritt die Flüssigkeit durch den Einlaß 60 ein und fließt durch das Rohr 62, die Bohrung 36 im Abschlußdeckel 34, die Leitung 44 im mittleren Laufring 20, durch ein Loch 46 im Flansch 28, durch einen Durchlaß 50 im Deckel 32 zum einen Ende der Durchlässe 52 in dem Walzenmantel 10. Die Flüssigkeit fließt dann über eine Nut 56 im Abschlußdeckel 54 an dem anderen Ende des Walzenmantels 10 und durch einen benachbarten Durchlaß 52 zu dem Deckel 32. Die Flüssigkeit kann direkt zu einem Rückführungs-Durchlaß 51 in dem Deckel 32 fließen, vorzugsweise wird jedoch die Flüssigkeit über eine Nut 66 zu einem anderen benachbarten Durchlaß 52 geleitet. Am anderen Ende wird die Flüssigkeit dann zurückgeführt durch eine andere Nut 56 im Abschlußdeckel 54 durch einen Durchlaß 52 und dann zu einem Rückführungs-Durchlaß 51. Die Flüssigkeit wird dann geführt durch einen flexiblen Schlauch 48, eine Leitung 44 im mittleren Laufring 20 und über eine Rückführungs-Bohrung 38 in dem Abschlußdeckel 34 und über eine Rohrleitung 58 zu dem Auslaß 61. Der Einlaß 60 und der Auslaß 61 können an einer Vielzahl unterschiedlicher, bekannter Mittel angeschlossen werden, welche zum Regeln der Temperatur der Flüssigkeit zum Rezirkulieren in wechselnden Schritten (alternate passes) durch die Walzenmantel-Durchlässe 52 geeignet sind, angeschlossen sein.

In dieser Weise wird ersichtlich, daß die Temperaturregelungs-Flüssigkeit geleitet wird zu und von einer auslenkbaren Walze, die reichlich abgestützt ist bezüglich einer Last, die durch ein Drei-Laufring-Lager 20 aufgenommen wird. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die ganze Lager- und Verbindungseinheit an der einen Seite von einem ein Schmiermittel enthaltenden Gehäuse 70 umgeben, welches entsprechende Dichtungsmittel 71 besitzt, durch welche der zylindrische Abschnitt 42 hindurchtritt. An der anderen Seite sitzt ein Gehäuse 72 mit flexiblen Dichtungen 72 auf einem zylindrischen Abschnitt des Deckels 32 auf, welcher auslenken kann, relativ zu dem Gehäuse entsprechend der völligen Auslenkung des Walzenmantels 10. Es ist offensichtlich, daß die Dichtung 73 in irgend einer bekannten Art gebildet sein kann, welche ein Anpassung an das Auslenkungsmaß des Walzenmantels 10 erlaubt. Nicht dargestellte, jedoch ausreichend bekannte Mittel können verwendet werden, um den Walzenmantel 10 über den zylindrischen Abschnitt zu drehen. Da der Abschnitt 42 nicht ausgelenkt wird, und ausreichend in der Drei-Laufring-Lagerung abgestützt ist, tritt das Problem einer Fehlausrichtung der Verzahnung nicht auf.

Claims

1. Walze, insbesondere für Kalander,

a) mit einer gelenkig gelagerten Achse (12),
b) mit einem Walzenmantel (10), der auf der Achse (12) drehbar gelagert ist,
c) mit einem Drei-Laufring-Lager (16),
- c1) dessen innerer Laufring (17) auf der Achse (12) sitzt,
- c2) dessen mittlerer Laufring (20) mit dem Walzenmantel (10) drehbar verbunden ist und
- c3) dessen äußerer Laufring (24) in einer Abstützung (26) gehalten ist,

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

d) ein Einlaß (60) und ein Auslaß (61) für eine Temperaturregelungs-Flüssigkeit sind über eine Drehverbindung (59) an zwei separate Abschnitte einer Bohrung (40) angeschlossen, die koaxial zur Rotationsachse einer am mittleren Laufring (20) angeordneten Abschlußkappe (34) verläuft;
e) durch den mittleren Laufring (20) führende Leitungen (44) sind über Zuführleitungen (36) und Abführleitungen (38) in der Abschlußkappe (34) jeweils mit einem der Abschnitte der Bohrung (40) verbunden;
f) die durch den mittleren Laufring (20) führenden Leitungen (44) sind mit Durchlässen (52) verbunden, die sich in axialer Richtung durch den Walzenmantel (10) erstrecken;
g) jeder der über den Umfang des Walzenmantels (10) verteilten Durchlässe (52) ist mit seinem dem mittleren Laufring (20) abgewandten Ende mit einem benachbarten Durchlaß (52) verbunden, wobei die Temperaturregelungs-Flüssigkeit die verbundenen Durchlässe (52) nacheinander durchströmt.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß flexible Schläuche (48) zwischen dem mittleren Laufring (20) und den Durchlässen (52) des Walzenmantels (10) angeordnet sind.

3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

a) an einem Ende des Walzenmantels (10) ein Deckel (32) vorgesehen ist,
- a1) mit offenen Nuten (66) an der dem Walzenmantel (10) zugewandten Seite des Deckels (32), die je zwei nebeneinanderliegende Durchlässe (52) miteinander verbinden; und
- a2) mit etwa in axialer Richtung verlaufenden Durchlässen (50, 51), die andere Durchlässe (52) im Walzenmantel (10) mit den durch den mittleren Laufsteg (20) verlaufenden Leitungen (44) verbinden.

4. Walze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den in dem Deckel (32) vorgesehenen Durchlässen (50, 51) und den in dem mittleren Laufring (20) vorgesehenen Leitungen (44) flexible Schläuche (48) angeordnet sind.

5. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Leiten der Flüssigkeit zu und von dem Einlaß (60) und Auslaß (61) der Drehverbindung (59) in der Bohrung (40) ein (Scheide-) Kopf (64) angeordnet ist, der die Bohrung (40) in die beiden separaten Abschnitte unterteilt.

6. Walze nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (40) mindestens ein Teil der Drehverbindung (59) aufgenommen ist.