DE3700439A1 - Durchbiegungseinstellwalze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Durchbiegungseinstellwalze mit einem um einen nicht-rotierenden Träger rotierbaren Walzenmantel, der gegenüber dem Träger durch eine Anzahl von in Achsenrichtung des Walzenmantels neben­ einander angeordneten hydrostatischen Stützelementen abgestützt ist, wobei die Stützelemente mittels Kolben-Zylinder-Führung mit einem mit Druckmittel versorgten Druckraum in Stützrichtung beweglich und um die Stützrichtung in gewissem Grade kippbar sind, und auf ihrer dem Walzenmantel zugekehrten Lagerfläche wenigstens zwei in Umfangsrichtung des Walzenmantels versetzte Lagertaschen aufweisen, welche mit einer druckreduzierenden Bohrung mit einem Druckraum in Verbindung stehen und von diesem mit Druckmittel versorgt werden.

Solche Durchbiegungseinstellwalzen sind beispielsweise durch US 38 85 283 bekannt und werden beispielsweise in einer Presseinrichtung verwendet, um zusammen mit mindestens einer Gegenwalze eine zwischen beiden Walzen hindurchgeführte Warenbahn einer Druckbehandlung zu unterziehen.

Durch die in Stützrichtung nachfahrenden Stützelemente wird dabei erreicht, dass sich der Walzenmantel der Durchbiegungseinstellwalze praktisch nicht durchbiegt oder sich der Gegenwalze anpasst, wobei zwischen den beiden Walzen über deren Breite ein gleichmässiger Pressdruck oder ein Pressdruck mit einem gewünschten Profil erreicht werden kann. Bei Ausübung eines Press­ druckes biegt sich dabei lediglich der Träger der Durchbiegungseinstellwalze durch, jedoch nicht der Walzenmantel. Die Schrägstellung des Träger gegenüber dem Walzenmantel wird dabei durch die Kippbarkeit der Stützelemente um die Stützrichtung aufgefangen, sodass die Stützelemente in der Kolben-Zylinder-Führung nicht verklemmen können.

Andererseits wird bei Betrieb einer Walze in Laufrich­ tung der gewalzten Warenbahn, d.h. in Umfangsrichtung des Walzenmantels ein einseitiges Kippmoment auf die Stützelemente ausgeübt. Obwohl bei den aus US 38 85 283 bekannten Durchbiegungseinstellwalzen bereits eine stabile Gleichgewichtslage in Pressrichtung durch Vorsehen mehrerer mit dem gleichen Druckraum durch Druckverlust verursachende Bohrungen verbundener Drucktaschen auf der Lagerfläche nebeneinander zu erreichen versucht wurde, war es für notwendig erachtet worden, die Stützelemente zusätzlich auch in Umfangsrichtung kippbar zu gestalten, um dieses zusätzliche Kippmoment aufzufangen, d. h. die Stütz­ elemente waren in allen Richtungen kippbar ausgebildet.

Wie aus DE 33 25 385 oder DE 30 22 491 ersichtlich, war die Fachwelt auch später doch der Auffassung, dass zu Vermeidung des Kippens der Stützelemente in Umfangs­ richtung des Walzenmantels spezielle Massnahmen erfor­ derlich sind. Dazu wurde insbesondere eine getrennte Regelung des Druckes in den in Umfangrichtung neben­ einander liegenden Lagertaschen mittels geeigneter Positionssensoren vorgeschlagen. Zu diesem Zweck wurden die Lagertaschen an getrennte Druckräume angeschlossen welche wiederum separat mit Druckmittel unterschied­ lichen Druckes versorgt waren.

Die Ausbildung des Stützelementes in der Weise, dass dieses in allen Richtungen kippbar ist, bedingt eine komplizierte Formgebung der Kolben-Zylinder-Führung, welche die Herstellungkosten erhöht und für einen sicheren Betrieb die Einhaltung bestimmter enger Tole­ ranzen fordert. Die getrennte Regelung des Druckes in den benachbarten Drucktaschen erfordert eine kompli­ zierte, teuere und störanfällige Regelung.

Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, die genannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere einen sicheren Betrieb einer Durchbie­ gungseinstellwalze der eingangs genannten Art zu erreichen, und zwar bei einfacherer Konstruktion, Form­ gebung und Herstellung, bei welcher die notwendigen To­ leranzen mit geringerem Aufwand erreichbar sind, sowie unter Vermeidung komplizierter Regeleinrichtungen.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Grad der Kippbarkeit der Stützelemente in der die Walzenmantelachse enthaltenden Axialebene grösser ist als in der senkrecht zur Walzenmantelachse ver­ laufenden Radialebene.

Dabei kann die Kippbarkeit in der Radialebene im Bereich des Spielsitzes üblicher Kolben-Zylinder-Pas­ sungen liegen, während die Kippbarkeit in der Axial­ ebene dem gegenüber durch besondere Massnahmen zum Ausgleich des maximal möglichen Trägerdurchbiegung ver­ grössert ist.

Die Erfindung geht dabei von der bisher offenbar nicht berüchsichtigten Erkenntnis aus, dass die Anordnung mehrerer, mit dem gleichen Druckraum oder mit Druck­ räumen gleichen Druckes durch Drosselbohrungen verbundenen Lagertaschen in Umfangsrichtung neben­ einander genügt, um eine stabile Gleichgewichtslage der Stützelemente auch bei Vorhandensein von in Umfangsrichtung wirkenden zusätzlichen Querkräften zu erzielen, sofern die Stützrichtung der äusseren Lagertaschen einen genügend grossen Winkel mit der Gesamtstützrichtung des Stützelementes bildet. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn in Gegenrichtung ebenfalls ähnliche Stützelemente vorgesehen sind.

Eine besonders gute Stabilisierung lässt sich errei­ chen, wenn neben den zentralen Lagertaschen am Rand der Lagerfläche, d. h. in gewisser Entfernung vom Zentrum, zusätzliche Lagertaschen vorgesehen sind, welche mit dem gleichen Druckraum durch Drosselbohrungen in Verbindung stehen wie die zentralen Lagertaschen.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Walzeinrichtung mit einer Durchbiegungs­ einstellwalze im Axialschnitt,

Fig. 2 einen Radialteilschnitt durch eine erste Durchbiegungseinstellwalze,

Fig. 2A einen Schnitt durch diese Walze entlang der Ebene A-A,

Fig. 3 einen Teilauschnitt einer zweiten Walzen­ ausführung,

Fig. 3A einen Schnitt durch diese Walze entlang der Ebene A-A,

Fig. 4 einen Teilradialschnitt durch eine dritte Durchbiegungseinstellwalze,

Fig. 4A eine Aufsicht auf die Lagerfläche dieser Walze,

Fig. 5 einen Teilradialschnitt durch eine vierte Durchbiegungseinstellwalze,

Fig. 5A eine Aufsicht auf die Lagerfläche dieser dieser Walze,

Fig. 6 eine Teilradialschnitt durch eine fünfte Durchbiegungseinstellwalze,

Fig. 7 einen Teilradialschnitt durch eine sechste Durchbiegungseinstellwalze,

Fig. 8 einen Teilradialschnitt durch eine siebente Durchbiegungseinstellwalze,

Fig. 9 einen Teilradialschnitt durch eine achte Durchbiegunseinstellwalze,

Fig. 10 einen Radialschnitt durch eine neunte Walze mit verschiedenen Stützelementen,

Fig. 11 einen Radialschnitt durch eine Walzeinrich­ tung, und

Fig. 12 A und B Radialschnitte durch weitere Durch­ biegungseinstellwalzen mit unterschiedlichen Stützelementen.

Fig. 1 zeigt eine Walzeinrichtung mit einer Durchbie­ gungeinstellwalze 1, welche mit einer konventionellen Walze 2 zusammenwirkt. Die Durchbiegungseinstellwalze 1 weist einen in einer Stuhlung 3 nicht-rotierend gela­ gerte Träger 4 und einen von diesem Träger 4 rotierba­ ren Walzenmantel 5 auf. Der Walzenmantel 5 ist auf hydrostatischen Stützelementen 6 gelagert und mit diesen gegen den Täger 4 mittels Kolben-Zylinder- Führungen mit Druckräumen 7 abgestützt, welche über eine oder mehrere Leitungen 8 mit Druckmitteln bestimmten Druckes versorgt sind. Je nach gewünschtem Linienprofil der Stützkraft kann dabei der Druck in den Druckräumen der einzelnen Stützelemente gleich oder individuell einstellbar sein, beispielsweise über getrennte Zuführleitungen oder mittels anderer bekannter Massnahmen.

Fig. 2 zeigt Aufbau und Anordnung eines der Stützele­ mente 6 im Radialschnitt in grösserem Detail. Das Stützelement besteht aus einem Kopfteil 9 in welchem in Umfangsrichtung des Walzenmantels 5 nebeneinander zwei zylindrische Druckräume 10 und 11 vorgesehen sind. Auf der Lagerfläche des Stützelementes sind in Umfangsrich­ tung nebeneinander zwei getrennte Lagertaschen 12 und 13 angeordnet, welche mit Drosselbohrungen 14 und 14′, die einen Druckverlust verursachen, mit jeweils einem der Druckräume 10 und 11 in Verbindung stehen. Die beiden Druckräume sind untereinander mit einer Verbindungsleitung 15 verbunden, so dass in beiden Druckräumen 10 und 11 wenigstens angenähert gleicher Druck herrscht. Der Träger 4 ist mit zwei zylindrischen Aufsätzen 16 und 17 versehen, welche mit den zugeordneten zylindrischen Bohrungen im Kopfteil 9 jeweils eine Kolben-Zylinder-Führung bilden. Die Dichtungen 18 zwischen Kolben und Zylinder sind dabei so bemessen, dass eine gewisse Neigbarkeit des Stütz­ elementes gegenüber dem Träger 4 zumindest in der Axialebene des Walzenmantels möglich ist.

In der Radialebene ist die Kippbarkeit jedoch durch einen an das Kopfteil 9 angesetzten Fuss 19 des Stütz­ elementes eingeschränkt. Dieser Fuss 19 greift in einen axial orientierten Schlitz 20 im Träger 4 ein, und zwar derart, dass der Fuss zwar in Axialrichtung schwenkbar ist, jedoch in der Radialebene eine Kippbewegung unter­ bunden ist. Im Träger 4 ist eine Druckmittelleitung 21 vorgesehen, welche über eine Zuführleitung 8 über die Verbindungsleitung 15 die beiden Druckräume 10 und 11 gleichzeitig mit Druckmittel bestimmten Druckes versorgt.

In Fig. 2A ist der Fuss 19 und der längliche Schlitz 20 im Träger 4 dargestellt, in welchem der Fuss 19 in Axialrichtung kippbar geführt ist. Dabei ist die Länge des Schlitzes 20 und die Dicke des Fusses 19 am unteren Ende so bemessen, dass der Fuss im Schlitz 20 in der Axialebene im gewissen Grade beweglich und schwenkbar ist, senkrecht dazu jedoch fast nicht oder nur im geringerem Masse kippbar ist.

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführung bei welcher der Fuss 19 in einer Bohrung 20′ des Trägers 4 mittels eines in Achsenrichtung orientierten Dornes 22 geführt ist, der ein Kippen in Umfangsrichtung verhindert, während der Durchnesser des Fusses 19 und der Bohrung 20′ so bemessen sind, dass eine gewisse Schwenkbarkeit in Achsenrichtung möglich ist.

Fig. 3A zeigt dieses Ausführungsbeispiel im Quer­ schnitt.

Die beschriebenen Stützelemente nehmen eine stabile Gleichgewichtslage nicht nur unter statischen Verhält­ nissen ein, sondern auch wenn eine quer zum Stützele­ ment, d. h. in Umfangsrichtung des Walzenmantels 5 angreifende Kraft F einwirkt. Ohne Einwirkung einer Querkraft üben beide Lagertaschen 12 und 13 nämlich gleich grosse Kräfte S aus. Unter der Wirkung einer Querkraft zeigt sich nun, dass der Lagerspalt am Rande der einen Lagertasche etwas geöffnet wird während der Lagerspalt an der entgegengesetzten Seite etwas ge­ schlossen wird, so dass eine Druckerhöhung in der einen Tasche zustandekommt und eine Druckverminderung in der anderen Tasche. Da die Bohrungen und Verbindungsleitun­ gen der beiden Lagertaschen, bzw. Druckräume jedoch einen gewissen Strömungswiderstand bieten, ergeben sich in der Folge etwas verschiedene Kräfte, welche sich so einstellen, dass deren horizontalen Resultierende der zusätzlichen Querkraft genau entgegen wirkt. Es zeigte sich dabei überraschenderweise, dass sich die Querkräfte ausreichend kompensieren lassen ohne dass eine erhöhte Kippbarkeit der Stützelemente in Umfangsrichtung erforderlich ist, während in Axialrichtung eine Kippbarkeit infolge der unvermeindlichen Durchbiegung des Trägers unabdingbar ist. Gegebenenfalls kann in Umfangsrichtung auf eine über die normale Kolben-Zylinder-Führung hinausgehende Kippbarkeit ganz verzichtet werden.

In Abbildung 4 ist eine andere Ausführungsform gezeigt, bei welcher die zylindrische Bohrung und der Druckraum 23 im Träger 4 vorgesehen sind, während als Kolben 24 der rückwärtige Teil des Stützelementkörpers 9 dient. In diesem Beispiel sind in Umfangrichtung auf der Lagerfläche des Stützelementkörpers 9 vier Lagertaschen 25, 26, 27 und 28 vorgesehen, welche mit Drosselbohrungen 29 an den gemeinsamen Druckraum 23 angeschlossen sind. Die zentralen Lagertaschen 26 und 27 dienen hierbei vorzugsweise zur Erzeugung der erforderlichen Stützkraft. Die äusseren Lagertaschen 25 und 28 an der umfangseitigen Peripherie des Stützelementes sind von diesen zentralen Lagertaschen 26 und 27 durch Zwischenräume getrennt, so dass die äusseren Lagertaschen eine Kraft ausüben, welche in einem bestimmten Winkel Alpha zur Pressrichtung liegt. Infolge dieser Winkelabweichung entsteht eine horizontale Kraftkomponente, welche ein Gleichgewicht mit der in Betrieb auftretenden Querkraft bildet. Die äusseren Lagertaschen 25 und 28 dienen daher vorzugsweise der Zentrierung bei Betrieb der Walze unter dynamischen Verhältnissen. Die Druckmittelzufuhr von der Zufuhrleitung 8 zum Druckraum 23 erfolgt hier über eine im Fuss 19 des Stützelementes 6 vorgesehene Leitung 21′.

Auch hier kann der Fuss 19 jedoch auch analog dem Beispiel nach Fig. 3 und 3A ausgeführt sein.

In Fig. 5 ist ein ähnliches Stützelement dargestellt, welches nur äussere Zentrierlagertaschen 25 und 28 auf­ weist, jedoch keine zentralen Lagertaschen. Derartige Stützelemente sind besonders dann geeignet, wenn diese vorzugsweise der Kompensation von Querkräften dienen sollen, wobei geringere Tragkräfte erforderlich sind.

Fig. 5A zeigt die Lagerfläche eines solchen Stützele­ mentes mit nur äusseren Lagertaschen 25 und 28 in der Aufsicht.

Im praktischen Betrieb, beispielsweise bei schnelllau­ fenden Papiermaschinen oder Leichtmetallwalzeinrichtun­ gen zeigte es sich, dass die dort auftretenden Quer­ kräfte kompensiert werden können ohne jegliche Regelung des Druckes in den Lagertaschen oder Druckräumen und ohne zusätzliche Kippbarkeit sofern der Winkel Alpha zwischen Druckrichtung der äusseren Lagertaschen und der Pressrichtung über 10 Grad, vorzugsweise im Bereich zwischen 20 und 30 Grad liegt. Noch grössere Winkel erwiesen sich als noch wesentlich günstiger. Im Einzelfall lässt sich der erforderliche Winkel Alpha bei gegebenen Querkräften und einer gegebenen Presskraft durch geeignete Messungen ermitteln.

Fig. 6 zeigt ein Stützelement 6, bei welchem der zylindrische Druckraum 30 im Kopfteil 9 des Stützelemen­ tes vorgesehen ist während als Kolben 31 ein Aufsatz des Trägers 4 dient. Die Lagerfläche des Stützelementes 9 weist in Umfangsrichtung nebeneinander wiederum vier Lagertaschen 25, 26, 27 und 28 auf, wobei die äusseren Lagertaschen 25 und 28 wiederum der Zentrierung dienen und durch Zwischenräume von den zentralen Lagertaschen 26 und 27 getrennt sind, welche der Erzeugung einer Presskraft dienen.

Fig. 7 zeigt ein analoges Stützelement ohne zentrale Lagertaschen.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Stütz­ elementes, welches ähnlich wie die Ausführung nach Fig. 2 zwei getrennte Druckräume 10 und 11 aufweist, wobei jeweils eine äussere Lagertasche 25 bzw. 28 und eine zentrale Lagertasche 26 bzw. 27 an jeweils einen der miteinander verbundenen Druckräume 10 bzw. 11 angeschlossen sind.

Fig. 9 zeigt ein analoges Stützelement ohne zentrale Lagertaschen.

Fig. 10 zeigt im Radialschnitt eine Durchbiegungsein­ stellwalze, welche Stützelemente 32, 33 gemäss Fig. 2 sowohl auf der Pressseite als auch diametral entgegen­ gesetzt aufweist. Die Gegenstützelemente können dabei einerseits zur Zentrierung des Walzenmantels dienen, andererseits zur Ausübung einer Gegenkraft in be­ stimmten Bereichen, beispielsweise in den Randbereichen der Walze, falls dies im praktischen Betrieb erforder­ lich ist.

Die Verwendung von Gegenstützquellen hat darüberhinaus den Vorteil, dass grössere Querkräfte kompensiert werden können, auch bei Vorhandensein kleinerer Presskräfte.

Fig. 11 zeigt eine solche Walzeinrichtung, bei welcher die Durchbiegungseinstellwalze 1 pressseitig ein Stütz­ element 32 analog Fig. 4 aufweist, welches sowohl äussere Lagertaschen 25 und 28 zur Zentrierung, als auch innere Lagertaschen 26 und 27 zur Krafterzeugung aufweist. Die Gegenstützelemente 33 können dagegen ohne zentralen Lagertaschen analog Fig. 5 ausgeführt sein, oder aber auch, wie in Fig. 4 gezeigt, ebenfalls mit zentralen Lagertaschen.

Fig. 12 A und B zeigt schliesslich Walzen, bei denen die pressseitigen Stützelemente 32 gemäss Fig. 8, bzw. 7 ausgeführt sind, und die Gegenstützelemente 33 gemäss Fig. 9, bzw 7 ausgebildet sind.

Claims (10)

1. Durchbiegungseinstellwalze mit einem um einen nicht rotierenden Träger (4) rotierbaren Walzenmantel (5), der gegenüber dem Träger (4) durch eine Anzahl von in Achsenrichtung des Walzenmantels (5) neben­ einander angeordneten hydrostatischen Stützelemen­ ten (6) abgestützt ist, wobei die Stützelemente (6) mittels Kolben-Zylinder-Führung mit einem mit Druckmittel versorgten Druckraum (10, 11, 23, 30) in Stützrichtung beweglich und um die Stützrichtung (P)im gewissen Grade kippbar sind, und auf ihrer dem Walzenmantel (5) zugekehrten Lagerfläche wenigstens zwei in Umfangsrichtung des Walzenmantels (5) versetzte Lagertaschen (12, 13, 25, 26, 27, 28) aufweisen, welche mit einer druckreduzierender Bohrung (13, 14, 29) mit einem Druckraum (10, 11, 30) in Verbindung stehen und von diesem mit Druckmittel versorgt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der Kippbarkeit der Stützelemente (6) in der die Walzenmantelachse enthaltenen Axialebene grösser ist als in der senk­ recht zur Walzenmantelachse verlaufenden Radial­ ebene.

2. Durchbiegungseinstellwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippbarkeit der Stützele­ mente (6) in der Radialebene im Bereich des Spiel­ sitzes einer Kolben-Zylinder-Passung liegt, während die Kippbarkeit in der Axialebene demgegenüber vergrössert ist.

3. Durchbiegungseinstellwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (6) einen Fuss (19) aufweisen, welcher in einem in Axialrichtung verlaufenden Schlitz (20) im Träger (4) schwenkbar ist.

4. Durchbiegungseinstellwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (6) einen Fuss (19) aufweisen, welcher an seinem Ende einen Schlitz trägt, in welchen ein in Achsenrichtung orientierter, mit dem Träger (4) verbundener Dorn (22) eingreift.

5. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der Lagertaschen (12, 13, 25, 28) eine Stützrichtung (S) aufweisen, welche einen Winkel ( ) mit der Gesamtstützrichtung (P) des Stützelements (6) von mehr als 10°, vorzugsweise zwischen 20° und 30° bildet.

6. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Lager­ fläche des Stützelementes (6) zentrale Lagertaschen (26, 27) und an der umfangsseitigen Peripherie ange­ ordnete äussere Lagertaschen (25, 28) vorgesehen sind.

7. Durchbiegungseinstellwalze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die äusseren Lagertaschen (25, 28) durch Zwischenräume von den zentralen Lagertaschen (26, 27) getrennt sind.

8. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente (6) lediglich an der umfangsseitigen Peripherie der Lagerfläche Lagertaschen (25, 28) aufweisen, welche im zentralen Bereich der Lagerfläche durch einen Zwischenraum getrennt sind.

9. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass den in Pressrichtung (P) wirkenden Stützelementen (32) in entgegengesetzeter Richtung wirkende Stützelemente (33) zugeordnet sind.

10. Durchbiegungseinstellwalze nach Anpruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass presseitig Stützelemente (32) vorgesehen sind, welche sowohl periphere Lagertaschen (25, 28) als auch zentrale Lagertaschen (26, 27) aufweisen, während diametral entgegengesetzt Stützelemente (33) vorgesehen sind, welche nur periphere Lagertaschen (25, 28) aufweisen.