DE3734832A1 - Durchbiegungsgeregelte walze - Google Patents
Durchbiegungsgeregelte walzeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine durchbiegungsgeregelte
Walze, bestehend aus einer massiven Zentralwelle und einem
auf dieser drehbar angebrachten Walzenmantel, wobei in dem
Raum zwischen der Zentralwelle und genanntem Mantel Gleit
schuh-Belastungskolbenvorrichtungen oder eine ähnliche Druck
flüssigkeitskammer oder Serie von diesen angebracht ist, mit
der sich das Profil des mit einer Gegenwalze der betreffenden
durchbiegungsgeregelten Walze zu bildenden Pressenspaltes
regeln läßt, und die Gleitschuh-Kolbenvorrichtung oder der
gleichen im wesentlichen im Bereich der Ebene des genannten
Pressenspaltes angebracht ist, und der Walzenmantel in Nähe
seiner beiden Enden mit Lagern auf der genannten stationären
Welle drehbar gelagert ist, und die stationäre Welle außer
halb der Lagerungsstellen des Walzenmantels abgestützt wird.
In Papiermaschinen kommen im allgemeinen Walzen zur
Anwendung, die zusammen mit einer Gegenwalze einen entwäs
sernden Pressenspalt, Ausgleichsspalt oder Kalanderspalt
bilden. Bei diesen Verwendungszwecken ist wichtig, daß eine
konstante Liniendruckverteilung des Pressenspaltes, d. h.
konstantes Profil in Axialrichtung der Walzen erhältlich ist
oder daß sich dieses Profil dem Bedarf entsprechend regeln
läßt, um z. B. das Feuchtigkeitsprofil und/oder das Dicken
profil in Querrichtung der Bahn (Kaliber) zu beherrschen. Es
sind verschiedene durchbiegungskompensierte oder durchbie
gungsgeregelte Walzen für diesen Zweck bekannt, mit denen
angestrebt wird, die Liniendruckverteilung im Pressenspalt
zu beeinflussen.
Es sind mehrere verschiedene durchbiegungskompensierte
oder -geregelte Papiermaschinenwalzen bekannt. Diese Walzen
bestehen im allgemeinen aus einer massiven oder rohrförmigen,
stationären Walzenwelle und einem um diese drehbar angeordne
ten Walzenmantel. Zwischen genannter Welle und Mantel sind
gegen die Innenfläche des Mantels wirkende Gleitschuhanord
nungen und/oder Druckflüssigkeitskammern oder Kammernreihe
angebracht derart, daß das axiale Profil im Pressenspalt nach
Bedarf korrigiert oder geregelt werden kann. Im allgemeinen
werden die von diesen Walzen gebildeten Spalte, wie Pressen
spalte oder Kalanderspalte, durch auf die Wellenzapfen der
durchbiegungskompensierten Walze und deren Gegenwalze gerich
tete Belastungskräfte belastet.
Die Gegenwalze einer durchbiegungskompensierten Walze
hat im allgemeinen fest mit dem Walzenmantel verbundene ro
tierende Wellenzapfen, an denen die Walze gelagert ist. Die
durchbiegungskompensierte Walze ist ihrerseits auf der sta
tionären massiven Welle gelagert. Die Lagerabstände der Ge
genwalze und der durchbiegungskompensierten Walze sind im
allgemeinen untereinander unterschiedlich groß derart, daß
der Lagerabstand der durchbiegungskompensierten Walze wesent
lich kleiner ist als der Lagerabstand der Gegenwalze, woraus
sich gewisse Nachteile ergeben.
Das Problem des sich aus der unterschiedlichen Größe
des Lagerabstandes der Gegenwalze und des Lagerabstandes des
Mantels der durchbiegungskompensierten Walze ergebenden Un
terschiedes der Durchbiegungsformen wurde in an sich bekann
ter Weise u. a. versucht mit folgenden Mitteln zu lösen. Die
Walzen werden bombiert, aber es wird dadurch nur bei einer
bestimmten Linienlast ein gleichmäßiges Spaltprofil erreicht.
Speziell an Kalanderwalzen sind Heizvorrichtungen verwendet
worden, mit denen der Walzenmantel bezüglich seiner Umgebung
an den Stellen erhitzt wird, an denen ein höherer Liniendruck
gewünscht wird. Auch diese Art und Weise hat ihre eigenen
Grenzen und Nachteile. An der durchbiegungskompensierten
Walze wird ein verlängerter Lagerabstand verwendet, wodurch
die Probleme auf die Papiermaschinenständerkonstruktionen
verlegt werden. Es ist auch bekannt, in der Lagerung der
durchbiegungskompensierten Walze und der Gegenwalze überein
anderliegende Gelenklager und Wälzlager einzusetzen. Diese an
sich bekannte Lösung braucht sehr viel Platz. Weiter bekannt
sind auch sog. selbsttätige Gegenmomentwalzen.
An sich bekannt ist die Verwendung einer mit verlän
gertem Mantel versehenen durchbiegungskompensierten Walze
derart, daß die Lagerabstände der durchbiegungskompensierten
Walze und der Gegenwalze gleich groß werden. Auf diese Weise
wird für die durchbiegungskompensierte Walze eine Durchbie
gungskurve erzielt, die der Durchbiegungskurve der Gegenwalze
entspricht, was dazu führt, daß das Dickenprofil des von der
durchbiegungskompensierten Walze und der Gegenwalze gebilde
ten Pressenspaltes im wesentlichen gleichmäßig ist. Die ge
nannte Verlängerung des Mantels bringt jedoch eine Vielzahl
Probleme mit sich.
Bei bisher bekannten durchbiegungskompensierten Walzen
hat die Handhabung der Endbereiche des Mantels zu Problemen
geführt derart, daß von der Regelungsreserve der hydrauli
schen Belastungselemente der größte Teil vielfach zur Korrek
tur der Durchbiegungsabweichungen der Endbereiche der Walze
verwendet werden mußte. Aufgrund dieses Nachteils ist der
verbleibende eigentliche Regelungsbereich oft zu klein.
Weiter sind auch sog. belastungsarmlose durchbiegungs
kompensierte Walzen bekannt, bei denen die Hublänge der Kol
ben-Zylinder-Elemente der hydraulischen Belastungselemente so
groß ausgeführt ist, daß sie auch zur Erzielung der Spaltöff
nungsbewegung und dementsprechend der Schließbewegung aus
reicht sogar derart, daß auf die Enden der Walzenwelle wir
kende, mit Kraftvorrichtungen ausgerüstete Belastungsarme
überhaupt nicht benötigt werden. An solchen belastungsarm
losen durchbiegungskompensierten Walzen sorgen hydraulische
Belastungselemente, die gegen die Innenfläche des Walzen
mantels wirken, außer für die Kompensation der Durchbiegung
und das Profilieren auch für die eigentliche Spaltdruckbe
lastung. Die Nachteile bei an sich bekannten belastungsarm
losen durchbiegungskompensierten Walzen liegen in der kompli
zierten Konstruktion und bei den Schwierigkeiten, die Hub
länge der Kolben-Zylinderelemente der stationären Welle und
des Walzenmantels ausreichend groß auszuführen und mit letzt
genannten ausreichende Spaltbelastungs- und -kompensations
kräfte zu erzielen. Im einzelnen haben sich diesbezüglich die
Endbereiche des Walzenmantels als besonders problematisch
erwiesen.
Zum Stand der Technik, die der vorliegenden Erfindung
am nächsten kommt, wird hingewiesen auf FI-PS 57 004 (entspr.
US-PS 38 85 283), FI-PS 67 923 (entspr. DE-OS 30 03 396) und
die zurückgezogene FI-Anmeldung 7 91 581 (entspr. GB-Anmeldung
20 22 775). In der genannten FI-PS 57 004 ist eine durchbie
gungskompensierte Walze beschrieben, in der die Hublänge der
hydraulischen Zylinder-Kolben-Gleitschuhelemente so groß
bemessen ist, daß sie ausreicht, um die Preß- und Hubbewe
gungen des Mantels der durchbiegungskompensierten Walze aus
zuführen, und der Zylindermantel der Walze an den Enden mit
Führungen versehen ist, die ihn in Richtung der Spaltebene
führt derart, daß keine anderen Vorrichtungen zur Preßbe
lastung und zum Öffnen/Schließen des Spaltes nötig sind.
Aus genanntem FI-Patent 67 923 ist eine durchbiegungs
kompensierte Walze bekannt, bei der außerhalb der Walzenman
tellager zwischen den Enden der Zentralwelle und des Walzen
mantels Kraftvorrichtungen angebracht sind und mit den Kraft
vorrichtungen Kräfte gegen den Walzenmantel gerichtet werden
können, mit denen sich das Belastungsprofil des Walzenmantels
korrigieren läßt.
Von den letztgenannten Patentschriften kommt der vor
liegenden Erfindung vielleicht die in genannter FI-Anmeldung
7 91 581 beschriebene durchbiegungskompensierte Walze am näch
sten, bei der im Bereich der Walzenmantellager innerhalb
deren stationären Innenringes sich in Zylinderbohrungen in
der Zentralwelle angebrachte Kolben befinden, mit denen der
Walzenmantel angehoben werden kann, um den Spalt zu öffnen.
Genannte Kolben-Zylindervorrichtungen sind ausschließlich zum
Öffnen des Spaltes vorgesehen und mit ihnen können keine den
Spalt belastende Kräfte erzeugt werden.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, die genann
ten Nachteile zu vermeiden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine durch
biegungskompensierte Walze zu schaffen, die auch als sog.
belastungsarmlose durchbiegungskompensierte oder als Walze
verwendet werden kann, mit der die Öffnungsbewegung (im all
gemeinen 30-100 mm) des von ihr gebildeten Pressenspaltes von
der Gegenwalze weg ebenso wie das Schließen des Spaltes und
die Belastung der Endbereiche mit Hilfe von innerhalb des
Mantels der durchbiegungskompensierten Walze und dessen mög
lichen Verlängerungen angebrachten hydraulischen Gleitschuh-
Kolben-Zylinderelementen erfolgen kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht auch
darin, eine durchbiegungskompensierte Walze zu schaffen, bei
der vorteilhaft innerhalb des Walzenmantels oder der an des
sen Enden befindlichen Verlängerungen zwischen Zentralwelle
und Walzenmantel im Bereich der Lager oder außerhalb von
diesen Kraftvorrichtungen angebracht sind, mit denen sich der
Pressenspalt sowohl öffnen als auch schließen läßt, sowie
zusätzlich auf die Enden des Walzenmantels Belastungskräfte
optimal und derart richten lassen, daß die gesamte Regelungs
kapazität der zwischen Walzenmantel und Welle befindlichen
hydraulischen Gleitelemente zur Kompensation lokaler Profil
fehler verfügbar bleibt.
Zur Erreichung der genannten und weiter unten deutlich
werdenden Ziele ist für die erste Ausführung der Erfindung im
wesentlichen charakteristisch,
daß innerhalb des rotierenden Mantels der durchbiegungsgere gelten Walze und/oder dessen Verlängerung auf dem Stirnteil der Zentralwelle ein Ringteil untergebracht ist, um welches das Lager oder die Lager zwischen Zentralwelle und Walzen mantel angebracht ist/sind,
daß zwischen genanntem Ringteil und genanntem Endstück der Zentralwelle hydraulische Kraftvorrichtungen angebracht sind, die mit bestimmten Hydraulikflüssigkeitsdrücken belastbar sind, um die den Spalt belastenden Kräfte teilweise zu er zeugen, und außerdem mit genannten Kraftvorrichtungen der Mantel der durchbiegungsgeregelten Walze bezüglich seiner Zentralwelle versetzbar ist, um den genannten Spalt zu öff nen/schließen, und
daß innerhalb des Mantels der durchbiegungsgeregelten Walze und dessen Lagerungsabstandes Vorrichtungen angebracht sind, mit denen beide Stirnbereiche des Walzenmantels belastende Kompensierungsmomente erzeugt werden, die sich mit Kompen sierungskräften so groß ausführen lassen, daß die Moment kurven an den Walzenmänteln im Bereich des zwischen Gegen walze und durchbiegungsgeregelter Walze gebildeten Spaltes im wesentlichen die gleiche Form haben.
daß innerhalb des rotierenden Mantels der durchbiegungsgere gelten Walze und/oder dessen Verlängerung auf dem Stirnteil der Zentralwelle ein Ringteil untergebracht ist, um welches das Lager oder die Lager zwischen Zentralwelle und Walzen mantel angebracht ist/sind,
daß zwischen genanntem Ringteil und genanntem Endstück der Zentralwelle hydraulische Kraftvorrichtungen angebracht sind, die mit bestimmten Hydraulikflüssigkeitsdrücken belastbar sind, um die den Spalt belastenden Kräfte teilweise zu er zeugen, und außerdem mit genannten Kraftvorrichtungen der Mantel der durchbiegungsgeregelten Walze bezüglich seiner Zentralwelle versetzbar ist, um den genannten Spalt zu öff nen/schließen, und
daß innerhalb des Mantels der durchbiegungsgeregelten Walze und dessen Lagerungsabstandes Vorrichtungen angebracht sind, mit denen beide Stirnbereiche des Walzenmantels belastende Kompensierungsmomente erzeugt werden, die sich mit Kompen sierungskräften so groß ausführen lassen, daß die Moment kurven an den Walzenmänteln im Bereich des zwischen Gegen walze und durchbiegungsgeregelter Walze gebildeten Spaltes im wesentlichen die gleiche Form haben.
Für die zweite Ausführung der Erfindung ist im wesent
lichen charakteristisch,
daß innerhalb der durchbiegungskompensierten Walze und deren rotierenden Mantels und/oder dessen Verlängerung um das End stück der Zentralwalze der durchbiegungskompensierten Walze herum ein Ringteil angebracht ist,
daß zwischen genanntem Ringteil und dem Endstück und/ oder der Verlängerung des Mantels der durchbiegungskompensierten Walze das Lager oder die Lager des Mantels der durchbiegungs kompensierten Walze angebracht sind,
daß zwischen genanntem Ringteil und dem Endstück der Zentral welle der durchbiegungskompensierten Walze hydraulische Kraftvorrichtungen angebracht sind, die hauptsächlich auf Pressenspaltebene arbeiten, und
daß genannte hydraulische Kraftvorrichtungen angebracht und mit hydraulischer Druckflüssigkeit belastbar sind derart, daß sich mit ihnen der mit der Gegenwalze der durchbiegungskom pensierten Walze gebildete Pressenspalt öffnen/schließen läßt, und außerdem mit den hydraulischen Kraftvorrichtungen auf die Enden des Walzenmantels die Belastungskraftverteilung ausgleichende Kräfte gerichtet werden können.
daß innerhalb der durchbiegungskompensierten Walze und deren rotierenden Mantels und/oder dessen Verlängerung um das End stück der Zentralwalze der durchbiegungskompensierten Walze herum ein Ringteil angebracht ist,
daß zwischen genanntem Ringteil und dem Endstück und/ oder der Verlängerung des Mantels der durchbiegungskompensierten Walze das Lager oder die Lager des Mantels der durchbiegungs kompensierten Walze angebracht sind,
daß zwischen genanntem Ringteil und dem Endstück der Zentral welle der durchbiegungskompensierten Walze hydraulische Kraftvorrichtungen angebracht sind, die hauptsächlich auf Pressenspaltebene arbeiten, und
daß genannte hydraulische Kraftvorrichtungen angebracht und mit hydraulischer Druckflüssigkeit belastbar sind derart, daß sich mit ihnen der mit der Gegenwalze der durchbiegungskom pensierten Walze gebildete Pressenspalt öffnen/schließen läßt, und außerdem mit den hydraulischen Kraftvorrichtungen auf die Enden des Walzenmantels die Belastungskraftverteilung ausgleichende Kräfte gerichtet werden können.
Bei der Erfindung sind innerhalb der Endbereiche des
rotierenden Mantels der durchbiegungskompensierten Walze
und/oder innerhalb spezieller Verlängerungshülsen und in der
Nähe der Walzenmantellager hydraulische Gleitschuh-Kolben-
Zylinderelemente angebracht, die zweckmäßig symmetrisch zur
Vertikalebene des Lagers auf beiden Seiten der Zentralwelle
angeordnet sind. Mit diesen Vorrichtungen wird vorteilhaft
wenigstens ein Teil der Belastung des von der durchbiegungs
kompensierten Walze gebildeten Pressenspaltes speziell im
Bereich der Walzenmantelenden erzeugt, und außerdem wird mit
genannten hydraulischen Vorrichtungen die Öffnungsbewegung
und die entsprechende Schließbewegung des Spaltes erzeugt.
Entsprechend der ersten Ausführung der Erfindung wird
ohne Mantelverlängerung der durchbiegungskompensierten Walze
ein auf die Mantelenden wirkendes, in der richtigen Größe
einstellbares Moment erzielt, indem eine innenseitige Hülse
des Walzenmantels oder ein ähnliches Teil verwendet wird, das
z. B. von einer Belastungsschuhanordnung gepreßt wird, wo
durch das betreffende kompensierende Moment verursacht wird,
ohne die Spaltbelastung zu stören.
Erfindungsgemäß kann das das betreffende Pressenprofil
ausgleichende Moment mit hydrostatischen oder entsprechenden
Gleitschuh-Kolben-Zylinderelementen dergleichen Art erzeugt
werden, wie sie auch sonst in durchbiegungskompensierten
Walzen zur Regelung der Durchbiegung und zur Profilgebung
verwendet werden.
Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf
einige in den Abbildungen der beigefügten Zeichnung darge
stellte Beispiele, auf deren Einzelheiten die Erfindung
jedoch nicht eng begrenzt ist, ausführlich beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße durchbiegungs
kompensierte Walze schematisch als vertikalen
Axialschnitt, wobei die durchbiegungskompen
sierte Walze mit einer Gegenwalze einen
Pressenspalt bildet.
Fig. 2 zeigt den Bereich der Enden des rotierenden
Mantels einer durchbiegungskompensierten
Walze als Senkrecht-Teilschnitt durch die
Mittelachse.
Fig. 3 zeigt als axialen Senkrecht-Mittelschnitt die
zweite Ausführung der Erfindung.
Fig. 4 zeigt in der Art nach Fig. 3 eine Variante
der zweiten Ausführung der Erfindung.
Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführung der Erfin
dung und Fig. 5 ist im Prinzip der in Fig. 2
an der Stelle V-V eingetragene Schnitt.
Fig. 6 zeigt das Prinzip der Durchbiegung der durch
biegungskompensierten Walze und deren Gegen
walze und der Belastung sowie die in diesem
Zusammenhang entstehenden und nötigen Kräfte
und Momente.
Fig. 7 zeigt verschiedene Verteilungen des Pressen
spaltprofils.
Im folgenden werden unter Hinweis auf Fig. 1 und 2 die
Hauptprinzipien der Walzen gemäß der ersten Ausführung der
Erfindung beschrieben.
Nach Fig. 1 und 2 wird der Pressenspalt N, der von
einer Bahn W mit der Breite L W oder einer Bahn und Filz/
Filzen durchlaufen wird, zwischen einer Gegenwalze 20 und
einer erfindungsgemäßen durchbiegungskompensierten Walze 10
gebildet. Die durchbiegungskompensierte Walze 10 und Gegen
walze 20 haben beide gerillte (in Verbindung mit Rillung
immer ein Filz) oder mit glatten Oberflächen 14, 24 versehene
Mäntel 13, 23. Die Gegenwalze 20 ist mit ihren Wellenzapfen
21 a und 21 b in Lagern 22 a und 22 b gelagert, deren Lagerungs
abstand L 0 beträgt. Im selben Abstand L 0 wird die erfindungs
gemäße durchbiegungskompensierte Walze 10 an den Endteilen
11 a und 11 b ihrer stationären Zentralwalze 11 von Lagern 15 a
und 15 b getragen, die sich an stationären Ständerteilen 50 a
und 50 b abstützen, weil die durchbiegungskompensierte Walze
10 belastungsarmlos ist. Am rotierenden Mantel 13 der durch
biegungskompensierten Walze 10 ist der Lagerungsabstand L₁
kleiner als der Lagerungsabstand L 0 der Gegenwalze derart,
daß L 0-L 1=2×a.
Im Raum zwischen der stationären Zentralwelle und dem
rotierenden Mantel 13 der durchbiegungskompensierten Walze 10
befindet sich im Bereich des Spaltes N eine Serie Gleitschuhe
16 l-16 N , die von in Zylinderbohrungen 11 p (Fig. 3) der Welle
11 befindlichen Kolben 17 l-17 N mit regelbarem Druck belastet
werden derart, daß der Spalt N belastet und sein Profil ge
regelt und beherrscht wird.
Nach Fig. 1 und 2 sind innerhalb des Walzenmantels 13
an den Außenseiten der an dessen beiden Enden befindlichen
Hülsenteile 19 a Flanschteile 19 b befestigt, mit denen das
Hülsenteil 19 a durch Schrauben 27 am Ende des Walzenmantels
13 befestigt ist. Als Verlängerung des Flanschteils 19 b dient
ein Vorsprungteil 19 c, das den rotierenden Außenring der
Lager 12 a, 12 b des Walzenmantels bildet. An der Außenseite
des Vorsprungteils 19 c ist ein Endstück 40 mit Schrauben 41
befestigt. Das stationäre Innenteil der Lager 12 a, 12 b der
Walze 10 wird aus einem Ringteil 30 gebildet, in dessen Nut
37 die Wälzelemente der Lager 12 a, 12 b untergebracht sind. Zu
beiden Seiten genannter Nut 37 befinden sich nach Fig. 2 in
der Ebene, die durch die Mittellinie der Welle 11 und den
Spalt N läuft, Zylinderbohrungen 31 a und 31 b, von denen somit
an beiden Enden der Walze 10 nach Fig. 2 vier Stück und nach
Fig. 5 dementsprechend acht Stück beidseitig der Spaltebene
K-K paarweise symmetrisch vorhanden sind.
In den Ringteilen 30 befinden sich Zylinderbohrungen
31, in denen mit Dichtungsringen 36 versehene Kolben 32 a und
32 b angeordnet sind. Nach Fig. 2 befinden sich genannte Kol
ben 32 a und 32 b auf derselben zentralen Radialebene der Welle
11. Die inneren Enden der Kolben 32 a und 32 b sind in im End
stück 11′′ der Zentralwelle 11 eingearbeiteten Bohrungen oder
dergleichen befestigt. In den Kolben 32 a, 32 b befinden sich
Kanäle 33, die mit radialen Ölkanälen 34 der Welle 11 verbun
den sind, die ihrerseits an axiale Ölkanäle 35 angeschlossen
sind, die aus innerhalb des Endstückes 11′′ oder außenseitig
an diesem befestigten Rohren bestehen. Durch genannte Ölka
näle 34, 35 können unterschiedliche Drücke unter die unteren
Kolben 32 a (Druck P₁) und hinter die oberen Kolben 32 b (Druck
P₂) geleitet werden.
In Fig. 2 befindet sich der Zylindermantel 13 annähernd
in der unteren Lage, in der der Spalt N offen ist. Der Mantel
13 läßt sich durch Erhöhung des Druckes p 2 um die in Fig. 2
eingetragene Strecke H und durch Senkung des Druckes p 1 in
die obere Lage anheben, in der der Spalt N geschlossen ist,
und bei demselben Druck p 2 kann der Spalt N optimal belastet
werden und zusätzlich zur Druckbelastung der hydraulischen
Belastungselemente 16, 17 vorteilhaft Druckbelastung auf die
Randbereiche des Spaltes erzeugt werden.
Nach der in Fig. 1 und 2 gezeigten ersten Ausführung
der vorliegenden Erfindung sind an beiden Enden des Mantels
13 der durchbiegungskompensierten Walze 10 mit Schrauben 27
Rinteile 19 b befestigt, an denen sich in das Innere des Man
tels 13 der Walze 10 gerichtete Hülsenstücke 19 a befinden,
die innerhalb des Mantels 13 mit einem bestimmten Spiel ein
gepaßt sind. In die dünneren Teile 11′ der Zentralwelle 11
sind Zylinderbohrungen 18 a, 18 b eingearbeitet, in denen sich
mit Dichtungen 25 c versehene Kolben 26 a, 26 b befinden. An den
Außenenden der Kolben 26 a, 26 b befinden sich z. B. über Ge
lenk abgestützte geschmierte Gleitschuhe 25 a, 25 b, die an der
glatten Innenfläche 19′ der Hülsenteile 19 a gleiten. Von den
Kolben 26 a, 26 b befinden sich an beiden Teilen 11′ der Welle
11 zweckmäßig zwei einander gegenüberliegend. Damit gibt es
von den Kolben 26 a, 26 b zweckmäßig zwei Paare. Wenn in die
von den Kolben 26 a, 26 b begrenzten Zylinderräume durch die
Kanäle 31 ein regelbarer Druck p 0 geführt wird, von dem durch
die Bohrungen 26 der Kolben 26 a, 26 b Schmierdrücke in die
Schmierräume (nicht gezeigt) der Gleitschuhe 25 a, 25 b abge
nommen werden, verursacht der genannte Druck p 0 Kompensati
onskräfte Fk. Diese Kräfte Fk haben bezüglich der Vertikal
mittelebene der Lager 12 a, 12 b einen Momentenarm C (Fig. 1).
Mit den Drücken p 0 der Zylinder 18 a, 18 b wird auf den Walzen
mantel 13 an dessen beiden Endstücken auf der Seite des Spal
tes N ein nach unten biegendes Moment M₂ oder ein entspre
chendes nach oben biegendes Moment erzeugt, wobei die Gegen
walze 20 vom Eigengewicht in Richtung Spalt N durchgebogen
ist, nach folgender Gleichung (1)
M₂ = C × F k (1)
Durch Regelung des Druckes p 0 wird das Moment M₂ gere
gelt derart, daß die Durchbiegung des Mantels 13 der durch
biegungskompensierten Walze 10 am Spalt N dieselbe Form er
hält wie die Durchbiegung der Gegenwalze 20. Somit wird mit
dieser Grundregelung ein äußerst gleichmäßiges Dickenprofil
des Pressenspaltes N erreicht.
Wenn nach Fig. 1 in beiden Hülsenteilen 19 a zwei ent
gegengesetzte Gleitschuhvorrichtungen 25 a, 25 b verwendet
werden, ist zu beachten, daß die ober- und unterseitigen
Kompensationskräfte F k der Welle 11 natürlich nicht gleich
zeitig wirken, wobei sie sich gegenwärtig aufheben würden.
Wenn in Fig. 1 am Spalt N die Endstücke des Mantels 13 der
Walze 10 nach unten gebogen werden sollen, wird die obersei
tige Kompensationskraft F k derart geregelt, daß sie auf den
oberseitigen Gleitschuh 25 b wirkt. Wenn andererseits die
Endstücke des Mantels 13 der Walze 10 nach oben gebogen
werden sollen, wird entsprechend mit der Kraft F k auf den
Gleitschuh 25 a an der Unterseite der Welle 11 eingewirkt.
Bezüglich der Funktion der erfindungsgemäßen Vorrich
tung wird nochmals Fig. 1 herangezogen. Die Kompensations
kräfte F k erzeugen über die Hülsenteile 19 a die genannten
Kompensationsmomente M 2. Die Kräfte F k erzeugen am Spalt N
ein Moment mit der richtigen Form, das in voller Größe an der
Stelle des Walzenmantels 13 beginnt, an welcher das Hülsen
teil 19 a zuletzt die Innenfläche des Mantels 13 berührt. An
bisher bekannten Walzen hat die deren Enden entsprechende
Momentenform nicht steil in voller Größe begonnen, sondern
das Moment ist zwischen Lager und erstem Gleitschuh gerad
linig von Null auf das gewünschte Momentniveau angestiegen.
Bevor die in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungen der
Erfindung im einzelnen beschrieben werden, werden unter Hin
weis auf Fig. 6 und 7 die allgemeinen Voraussetzungen zur
Bildung eines gleichmäßigen Pressenspaltdruckes unter Berück
sichtigung der im vorstehenden erläuterten Kompensationsmo
mente M 2 untersucht. In Fig. 6 sind schematisch und übertrie
ben die Belastungssituation der durchbiegungskompensierten
Walze 10 und deren Gegenwalze 20 und die Endmomente M 1 und M 2
dargestellt. Bei Belastung der Gegenwalze 20 durch die Kräfte
F 1 an ihren Wellenzapfen entstehen an ihren Walzenenden Mo
mente M 1 und am Mantel der Gegenwalze 20 im Bereich der Bahn
W eine Belastungsverteilung q 1. Dementsprechend wirken auf
die Enden des Mantels 13 der durchbiegungskompensierten Walze
10 Kräfte F 2, die Momente M 2 haben entsprechend der genannten
Formel (1). Mit den hydraulischen gegen die Innenfläche des
Walzenmantels 13 wirkenden Belastungselementen 16, 17 und 31,
32 b wird eine innere Belastung q 2 am Mantel 13 erzeugt. In
der Situation nach Fig. 6 gelten bei optimaler und gleich
mäßiger Belastungssituation folgende Gleichungen (2)
Bei der erfindungsgemäßen Walze 10 und deren Belastung
können auch die Gewichte der Walzenenden berücksichtigt wer
den, was die Gleichmäßigkeit der Liniendruckverteilung des
Spaltes N noch weiter als bisher verbessert.
In Fig. 7 sind verschiedene Liniendruckverteilungen P
des Pressenspaltes in Richtung der Maschinenbreite 1 aufge
tragen. Auf der Horizontalachse L ist die Bahnbreite mit L W
bezeichnet. Das Profil P 1 stellt eine Liniendruckverteilung
dar, die mit einer an den Enden freien Walze erreicht wird,
wenn überhaupt keine Zonenkorrektur erfolgt, wie sie in der
erfindungsgemäßen durchbiegungskompensierten Walze 10 durch
die hyrdraulischen Belastungselemente 16 1, 17 1, 16 N , 17 N re
präsentiert wird. Das Profil P 2 stellt eine entsprechende
Verteilung dar, wenn an den Wellenenden optimale Korrektur
kräfte angesetzt werden. Das Profil P 3 gibt eine solche ide
ale Situation wieder, bei der an den Wellenenden sowohl Korrekturkräfte
als auch im vorstehenden beschriebene Kompensationsmomente
M₂ vorhanden sind (Gleichungen (1) und (2)). In
der ersten Ausführung der Erfindung kann der idealen Vertei
lung P 3 sehr nahe gekommen werden. Es ist nicht möglich, die
Verteilung des Profils P 1 durch Zonenregelung vollständig zu
korrigieren und bei der Korrektur geht in jedem Fall viel von
der Regelkapazität der Zonenregelung verloren. Wenn das Pro
fil P 2 zur Erzielung der an den Walzenenden anzusetzenden
optimalen Korrekturkräfte verwendet wird, wird mit der Zonen
regelung eine fast vollständige Korrektur erreicht, aber
gleichzeitig geht Regelkapazität der Zonenregelung verloren.
Wenn man sich nach der ersten Ausführung der Erfindung der
idealen Situation des Profils P 3 annähert, braucht die Zonen
regelung überhaupt nicht zur Korrektur von Basisungleichmä
ßigkeiten der Liniendruckverteilungen (Profile P 1 und P 2)
verwendet zu werden, sondern der ganze Regelbereich der Zo
nenregelung ist zur Korrektur anderer Querprofilfehler ver
fügbar.
Nach Fig. 3 sind innerhalb beider Endbereiche des
Mantels 13 der durchbiegungskompensierten Walze 10 zwei pa
rallele Lager eingebaut, von denen in Fig. 3 nur die Lager
12 a 1 und 12 a 2 des einen Endes zu sehen sind, die einen be
deutenden Lagerabstand haben, der in Fig. 3 mit B bezeichnet
ist. Nach Fig. 3 wird der Innenring der Lager 12 a 1 und 12 a 2
von dem erfindungsgemäßen Ringteil 30 gebildet, in dessen
Nuten 37 a und 37 b die genannten Lager mit ihren Wälzelementen
angeordnet sind.
Nach Fig. 3 sind auf beiden Seiten der äußeren Lager
12 a 2 Zylinder-Kolbenkombinationen 31 a, 32 a; 31 b, 32 b ange
ordnet derart, daß sich die inneren Zylinder-Kolbenkombina
tionen innerhalb des Lagerabstandes B in unmittelbarer Nähe
des inneren Lagers 12 a 1 befinden. In die einzelnen Zylinder
31 a und 31 b des Ringteils 30 können über Kanäle 33 und Lei
tungen 35 a und 35 b der Kolben 32 a und 32 b getrennt regelbare
Drücke p a1 und p a2 und entspr. p b1 und p b2 geleitet werden,
mit denen sowohl der Pressenspalt N durch Bewegung des Wal
zenmantels 13 bezüglich der Zentralwelle 11 geöffnet und
geschlossen werden kann als auch optimale Belastungskräfte
für die Endbereiche des Spaltes N erzeugt werden. Durch
Variieren der Größe und des gemeinsamen Verhältnisses der
Drücke p b1 und p b2 kann die Größe der genannten Endbela
stungskräfte und/oder das Wirkungsniveau der gemeinsamen
Wirkung in Axialrichtung in vorteilhafter Weise eingestellt
werden, bei Bedarf sogar derart, daß mit genannten Drücken
auf den Walzenmantel die im vorstehenden durch Gleichung (1)
bestimmte Kompensationsmomentwirkung erhalten wird. Ansonsten
entspricht die Konstruktion nach Fig. 3 der im vorstehenden
beschriebenen nach Fig. 1.
In Fig. 4 ist eine Ausführung der Erfindung gezeigt,
die an diejenige von Fig. 2 erinnert, jedoch derart, daß
gemäß Fig. 4 keine das Kompensationsmoment M 2 erzeugenden
speziellen hydraulischen Kraftvorrichtungen eingesetzt wer
den. Nach Fig. 4 sind in der Nut 37 des Ringteils 30 die
Lager 12 a des Walzenmantels angebracht. Zu beiden Seiten des
Lagers 12 a befinden sich hydraulische Kolben-Zylinderkombi
nationen 31 a, 32 a; 31 b, 32 b. Das Endstück 11′ der Zentral
welle 11 hat ebene Seitenflächen 43. Im übrigen ist die
Konstruktion der unter Fig. 2 und 3 beschriebenen ähnlich.
In Fig. 5 ist eine Variante gezeigt, bei der anstelle
der in der Mittelebene K-K des Spaltes N der Walze 10 ange
brachten Zylinder-Kolbenkombinationen 31, 32 Zylinder 31- und
Kolben 32-Paare verwendet werden, wobei die Zylinder 31 a, 31 b
und die in diesen befindlichen Kolben 32 a, 32 b symmetrisch
auf beiden Seiten der genannten Mittelebene K-K befestigt
sind. Auf diese Weise können ausreichende Kraftwirkungen
bei kleineren Drücken p 2 und p 1 und/oder bei kleineren Quer
schnittsflächen der Zylinder 32 und Kolben erzielt werden. In
Fig. 5 ist der Spalt N zwischen der durchbiegungskompensier
ten Walze 10 und deren Gegenwalze in geöffneter Position
gezeigt, wobei der Abstand der Walzen 10 und 20 mit H be
zeichnet ist.
Claims (9)
1. Durchbiegungsgeregelte Walze, bestehend aus einer
massiven Zentralwelle (11) und einem auf dieser drehbar ange
brachten Walzenmantel (13), wobei in dem Raum (V) zwischen
der Zentralwelle (11) und genanntem Mantel (30) Gleitschuh-
Belastungskolbenvorrichtungen (16, 17) oder eine ähnliche
Druckflüssigkeitskammer oder Serie von diesen angebracht ist,
mit der sich das Profil des mit einer Gegenwalze (20) der
betreffenden durchbiegungsgeregelten Walze zu bildenden Pres
senspaltes regeln läßt, und die Gleitschuh-Kolbenvorrichtung
(16, 17, 18) oder dergleichen im wesentlichen im Bereich der
Ebene (K-K) des genannten Pressenspaltes (N) angebracht ist,
und der Walzenmantel (13) in Nähe seiner beiden Enden mit
Lagern (12 a, 12 b; 12 a₁, 12 b₁) auf der genannten stationären
Welle (10) drehbar gelagert ist, und die stationäre Welle
(10) außerhalb der Lagerungsstellen des Walzenmantels abge
stützt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß innerhalb des rotierenden Mantels (13) der durchbiegungs geregelten Walze (10) und/oder dessen Verlängerung (19 c, 40) auf dem Stirnteil (11′, 11′′) der Zentralwelle (10) ein Ring teil (30) untergebracht ist, um welches das Lager (12 a, 12 b) oder die Lager (12 a 1, 12 b 1) zwischen Zentralwelle (11) und Walzenmantel angebracht ist/sind,
daß zwischen genanntem Ringteil (30) und genanntem Endstück (11′, 11′′) der Zentralwelle (11) hydraulische Kraftvorrich tungen (31 a, 32 a; 31 b, 32 b) angebracht sind, die mit bestimm ten Hydraulikflüssigkeitsdrücken (p 1, p 2) belastbar sind, um die den Spalt (N) belastenden Kräfte teilweise zu erzeugen, und außerdem mit genannten Kraftvorrichtungen der Mantel (13) der durchbiegungsgeregelten Walze (10) bezüglich seiner Zen tralwelle (11) versetzbar ist, um den genannten Spalt (N) zu öffnen/schließen, und
daß innerhalb des Mantels (13) der durchbiegungsgeregelten Walze (10) und dessen Lagerungsabstandes (L₁) Vorrichtungen angebracht sind, mit denen beide Stirnbereiche des Walzen mantels (13) belastende Kompensierungsmomente (M₂) erzeugt werden, die sich mit Kompensierungskräften (F k ) so groß aus führen lassen, daß die Momentkurven an den Walzenmänteln (13, 23) im Bereich des zwischen Gegenwalze (20) und durch biegungsgeregelter Walze (10) gebildeten Spaltes (N) im wesentlichen die gleiche Form haben.
daß innerhalb des rotierenden Mantels (13) der durchbiegungs geregelten Walze (10) und/oder dessen Verlängerung (19 c, 40) auf dem Stirnteil (11′, 11′′) der Zentralwelle (10) ein Ring teil (30) untergebracht ist, um welches das Lager (12 a, 12 b) oder die Lager (12 a 1, 12 b 1) zwischen Zentralwelle (11) und Walzenmantel angebracht ist/sind,
daß zwischen genanntem Ringteil (30) und genanntem Endstück (11′, 11′′) der Zentralwelle (11) hydraulische Kraftvorrich tungen (31 a, 32 a; 31 b, 32 b) angebracht sind, die mit bestimm ten Hydraulikflüssigkeitsdrücken (p 1, p 2) belastbar sind, um die den Spalt (N) belastenden Kräfte teilweise zu erzeugen, und außerdem mit genannten Kraftvorrichtungen der Mantel (13) der durchbiegungsgeregelten Walze (10) bezüglich seiner Zen tralwelle (11) versetzbar ist, um den genannten Spalt (N) zu öffnen/schließen, und
daß innerhalb des Mantels (13) der durchbiegungsgeregelten Walze (10) und dessen Lagerungsabstandes (L₁) Vorrichtungen angebracht sind, mit denen beide Stirnbereiche des Walzen mantels (13) belastende Kompensierungsmomente (M₂) erzeugt werden, die sich mit Kompensierungskräften (F k ) so groß aus führen lassen, daß die Momentkurven an den Walzenmänteln (13, 23) im Bereich des zwischen Gegenwalze (20) und durch biegungsgeregelter Walze (10) gebildeten Spaltes (N) im wesentlichen die gleiche Form haben.
2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
an beiden Enden des genannten Walzenmantels (13) Ringteile
(19) befestigt sind, die einen hülsenförmigen Teil (19 a)
haben, an dem eine gegen dessen Gleitfläche (19′) arbeitende
Gleitschuhvorrichtung (18, 25, 26) oder an gegenüberliegenden
Seiten der Welle (11) der Walze (10) befindliche Gleitschuh
vorrichtungen (18 a, 25 a, 26 a; 18 b, 25 b, 26 b) angebracht sind,
und daß genannte Gleitschuhvorrichtungen ausgeführt sind, um
mit einer Zylinder-Kolbenkombination (18, 26) oder ähnlichen
Einrichtung belastet zu werden, die ausgeführt ist, zwischen
Gleitschuh (25) und genannter Zentralwelle (11′) zu wirken.
3. Durchbiegungskompensierte Walze nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich genanntes Hülsenteil (19 a) in einem bestimmten Spiel (d) zur Innenfläche des Mantels (13) der durchbiegungskompen sierten Walze (10) befindet,
daß genanntes Hülsenteil (19 a) einen Flansch (19 b) hat, mit dem das Hülsenteil mit Schrauben (27) oder dergleichen an den Stirnseiten des Walzenmantels (13) befestigt ist und
daß als Verlängerung des genannten Flansches (19 b) ein vom Walzenmantel (13) nach außen gerichtetes Ringstück (19 c) dient, innerhalb dessen das Lager (12 a) oder die Lager (12 a 1, 12 a 2) des Walzenmantels (13) eingebaut sind.
daß sich genanntes Hülsenteil (19 a) in einem bestimmten Spiel (d) zur Innenfläche des Mantels (13) der durchbiegungskompen sierten Walze (10) befindet,
daß genanntes Hülsenteil (19 a) einen Flansch (19 b) hat, mit dem das Hülsenteil mit Schrauben (27) oder dergleichen an den Stirnseiten des Walzenmantels (13) befestigt ist und
daß als Verlängerung des genannten Flansches (19 b) ein vom Walzenmantel (13) nach außen gerichtetes Ringstück (19 c) dient, innerhalb dessen das Lager (12 a) oder die Lager (12 a 1, 12 a 2) des Walzenmantels (13) eingebaut sind.
4. Durchbiegungsgeregelte Walze, bestehend aus einer
massiven Zentralwelle (11) und einem auf dieser drehbar ange
brachten Walzenmantel (13), wobei in dem Raum (V) zwischen
der Zentralwelle (11) und genanntem Mantel (30) Gleitschuh-
Belastungskolbenvorrichtungen (16, 17) oder eine ähnliche
Druckflüssigkeitskammer oder Serie von diesen angebracht ist,
mit der sich das Profil des mit einer Gegenwalze (20) der
betreffenden durchbiegungsgeregelten Walze zu bildenden Pres
senspaltes regeln läßt, und die Gleitschuh-Kolbenvorrichtung
(16, 17, 18) oder dergleichen im wesentlichen im Bereich der
Ebene (K-K) des genannten Pressenspaltes (N) angebracht ist,
und der Walzenmantel (13) in Nähe seiner beiden Enden mit
Lagern (12 a, 12 b; 12 a 1, 12 b 1) auf der genannten stationären
Welle (10) drehbar gelagert ist, und die stationäre Welle (10)
außerhalb der Lagerungsstellen des Walzenmantels abgestützt
wird, dadurch gekennzeichnet,
daß innerhalb der durchbiegungskompensierten Walze (10) und deren rotierenden Mantels (13) und/oder dessen Verlängerung um das Endstück (11′) der Zentralwalze (11) der durchbie gungskompensierten Walze herum ein Ringteil (30) angebracht ist,
daß zwischen genanntem Ringteil (30) und dem Endstück und/ oder der Verlängerung des Mantels (13) der durchbiegungs kompensierten Walze das Lager (12 a, 12 b) oder die Lager (12 a 1, 12 a 2) des Mantels (13) der durchbiegungskompensierten Walze angebracht sind,
daß zwischen genanntem Ringteil (30) und dem Endstück (11′) der Zentralwelle (11) der durchbiegungskompensierten Walze (10) hydraulische Kraftvorrichtungen (31 a, 32 a, 31 b, 32 b) angebracht sind, die hauptsächlich auf Pressenspaltebene arbeiten, und
daß genannte hydraulische Kraftvorrichtungen angebracht und mit hydraulischer Druckflüssigkeit belastbar sind derart, daß sich mit ihnen der mit der Gegenwalze (20) der durchbiegungs kompensierten Walze (10) gebildete Pressenspalt (N) öffnen/ schließen läßt, und außerdem mit den hydraulischen Kraftvor richtungen auf die Enden des Walzenmantels (13) die Bela stungskraftverteilung ausgleichende (Fig. 7) Kräfte gerichtet werden können.
daß innerhalb der durchbiegungskompensierten Walze (10) und deren rotierenden Mantels (13) und/oder dessen Verlängerung um das Endstück (11′) der Zentralwalze (11) der durchbie gungskompensierten Walze herum ein Ringteil (30) angebracht ist,
daß zwischen genanntem Ringteil (30) und dem Endstück und/ oder der Verlängerung des Mantels (13) der durchbiegungs kompensierten Walze das Lager (12 a, 12 b) oder die Lager (12 a 1, 12 a 2) des Mantels (13) der durchbiegungskompensierten Walze angebracht sind,
daß zwischen genanntem Ringteil (30) und dem Endstück (11′) der Zentralwelle (11) der durchbiegungskompensierten Walze (10) hydraulische Kraftvorrichtungen (31 a, 32 a, 31 b, 32 b) angebracht sind, die hauptsächlich auf Pressenspaltebene arbeiten, und
daß genannte hydraulische Kraftvorrichtungen angebracht und mit hydraulischer Druckflüssigkeit belastbar sind derart, daß sich mit ihnen der mit der Gegenwalze (20) der durchbiegungs kompensierten Walze (10) gebildete Pressenspalt (N) öffnen/ schließen läßt, und außerdem mit den hydraulischen Kraftvor richtungen auf die Enden des Walzenmantels (13) die Bela stungskraftverteilung ausgleichende (Fig. 7) Kräfte gerichtet werden können.
5. Durchbiegungskompensierte Walze nach Anspruch 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß genannte hydraulische Kraft
vorrichtungen (31 a, 32 a, 31 b, 32 b) angebracht sind, um auf
das Endstück (11′) der Zentralwelle (11) an dessen beiden
Seiten im wesentlichen in der Ebene (K-K) des Pressenspaltes
(N) oder beidseitig davon zu wirken (Fig. 5).
6. Durchbiegungskompensierte Walze nach Anspruch 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß sich in genanntem Ringteil
(30) im wesentlichen radial gerichtete Zylinderbohrungen
(31 a, 31 b) befinden, in denen sich abgedichtete (31) Kolben
(32 a, 32 b) befinden, die zweckmäßig mit ihrem inneren Ende
am Endstück (11′) der Zentralwelle (11) befestigt sind.
7. Durchbiegungskompensierte Walze nach Anspruch 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden des Walzen
mantels (10) zwei parallele Lager (12 a 1, 12 a 2) vorhanden
sind, zwischen denen sich gegenüberliegende Zylinder-Kolben
paare (31 a, 32 a, 31 b, 32 b) befinden, in deren Druckraum sich
über Druckrohre (35 a, 35 b) Druckflüssigkeit leiten läßt, und
daß außenseitig vom genannten äußeren Lager (12 a 2) zweite
einander gegenüberliegende Zylinder-Kolbenpaare (31 a, 32 a,
31 b, 32 b) vorhanden sind.
8. Durchbiegungskompensierte Walze nach Anspruch 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß in einer außenseitigen Nut des
Ringteils (30) zentrisch zum Ringteil zwei Endlager (12 a,
12 b) des Walzenmantels (13) angebracht sind, auf deren beiden
Seiten einander entgegengesetzte Zylinder-Kolbenpaare oder
zwei Paar Zylinder-Kolbenkombinationen angeordnet sind (Fig.
4).
9. Durchbiegungskompensierte Walze nach Anspruch 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß in die einzelnen Belastungs
zylinder des genannten Ringteils (30) der durchbiegungskom
pensierten Walze (10) getrennt regelbare Drücke (p a1, p a2,
p b1, p b2) geleitet werden können, um die Größe der Bela
stungskräfte der hydraulischen Kraftvorrichtungen und/oder
das Wirkungsniveau deren Resultante zu regeln.
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