DE4023235A1

DE4023235A1 - Ausgleichwalze zur druckbehandlung von warenbahnen

Info

Publication number: DE4023235A1
Application number: DE19904023235
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl Ing Knorr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-07-21
Filing date: 1990-07-21
Publication date: 1992-01-23

Description

Die Erfindung betrifft eine Walze mit einstellbarer Durchbiegung für die Druckbehandlung von Warenbahnen, insbesondere an allen Einsatzorten im Bereich Papier-, Druck- und Veredelungsmaschinen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 oder 2.

Eine solche Walze ist bekannt aus der DE-OS 22 30 139, bei der ein stationärer Walzenträger von einem rotierbaren Walzenmantel umgeben ist, der an seinen beiden Enden auf dem Walzenträger abgestützt ist, wobei zwischen Walzenträger und Walzenmantel in der Druckausübungsebene wirksame, getrennt einstellbare hydrostatische Stützelemente angeordnet sind. Diese bekannten Walzen haben den Nachteil, daß die gewünschte Gleichförmigkeit der Dicke der behandelten Materialbahn häufig noch nicht erreicht werden kann, weil die hydrostatischen Stützelemente nur stellenweise und durch die Rohrsteifigkeit eine begrenzte Variation der Biegelinie erlauben können (siehe die Zeit schriften: "Das Papier" 1980, Heft 4, Seiten 125 bis 129 und "Wochenblatt für Papierfabrikation", Nr. 9, 1989, Seite 102 bis 103).

Aus der DE-PS 36 25 802 ist eine solche Walze mit einstellbarer Durchbiegung schon bekannt, bei der die starre Walzenachse das Walzenrohr trägt und in äquidistanten Abständen mit hydraulischen Elementen bestückt ist. Zwischen Walzenrohr und Achse wird ein umlaufender Ringspalt gebildet, der über die ganze Walzenlänge gesehen und an den Rohrenden mit Stirndichtungen abgedichtet, einen geschlossenen Ringraum bildet. Durch Beaufschlagung des ganzen Rohrvolumens mit Öldruck und Ausbildung der hydraulischen Elemente für Stütz- und Dichtfunktion, bezweckt man, daß die Walze ein großes Korrekturpotential der Kontaktlinie des Walzenpaares ermöglicht, um eine gleichmäßige Druckverteilung über die Bahnbreite zu erreichen. In diesem Fall sind die Durchbiegungs ausgleichelemente in der Arbeitsebene auch stellenweise angeordnet. Außerdem sind die o. g. Walzen und auch alle bekannten Walzen dieser Art sehr teuer und erfordern große Erfahrung und Spezialisierung des Herstellers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walze so auszugestalten, daß im Vergleich zu den eingangs angegebenen Bauarten, die Betriebswirkung bei geringerem Druck dahingehend zu verbessern, indem man ihren Aufbau vereinfacht und die Herstellungskosten vermindert.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruches 1 oder 2.

Das Grundprinzip der Erfindung beruht darauf, daß der Rundraum zwischen Walzenmantel und Walzenkern von Werkstoffen mit porösen oder durchlässigen Strukturen ausgefüllt wird und das Druckmittel auf die Strecke "Einlauf-Auslauf" durch diesen permeabel und drosselbaren Werkstoff strömen soll, soweit, daß die Druckwerte des Druckmittels auf dem zurückgelegten Weg progressiv abnehmen, um die resultierenden Druckkräfte entsprechend in der Arbeitsebene der Walze auszuwirken. Der neue Weg vereinfacht die Herstellungs- und Betriebsproblematik dieser Walzenkategorie.

Eine typische Ausführung der neuen Walze besteht aus einem stationären Walzenkern, der von einem rotierbaren Walzenmantel umgeben ist. Der Walzenkern ist mit mehreren nebeneinanderliegenden Mündungen ausgerüstet, welche z. B. auf zwei vorzugsweise diametral gegenüberliegenden Linien bestückt und entsprechend bei mehreren Druckmittelleitungen angeschlossen sind. Der Druck kann in jeder Druckleitung eingestellt sein. Wenn der Rundraum zwischen Walzenmantel und Walzenkern mit einem durchlässigen Werkstoff ausgefüllt ist und durch Mündungen mit einem Druckmittel beaufschlagt ist und wenn z. B. die Mündungen mit höherem Druck nur im Oberteil des Walzenkerns liegen, dann fließt das Druckmittel (ein flüssiges oder gasförmiges Druckmedium) mit geringer Geschwindigkeit und mit einer progressiven Verminderung des Druckes, von den Mündungen mit höherem Druck, zu den Mündungen mit niedrigem Druck. In dem Fall, es entsteht im Oberteil des Rundraums ein Drucküberschuß, so ist das die Folge der Druckdifferenzen im Rundraum. Man kann auch eine progressive Änderung des Druckes zwischen zwei nebeneinanderliegenden Mündungen bestehen, die sich auf gleicher Linie befinden, wenn diese Mündungen bei zwei verschiedenen Druckleitungen mit unterschiedlichem Druck eingeschlossen sind. Diese Druckdifferenzen vom gesamten Rundraum wirken sich auf den Walzenkern, aber auch auf die Innenseite des Walzenrohrs aus. Auf diese Weise, durch eine entsprechende Einstellung der Druckstärke in Druckleitungen bzw. in Mündungen, ist es möglich eine richtige Anpassung des Walzenrohrs mit der Gegenwalze zu erreichen. Außerdem, obwohl der Druck im Rundraum variabel ist, ist er doch kontinuierlich verteilt und wirkt auf die ganze Innenfläche des Walzenrohrs und nicht nur stellenweise, wie bei den bekannten Walzen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Werkstoff mit durchlässigen Strukturen kann ganz, aber auch nur teilweise das Rundraumvolumen ausfüllen, gleichzeitig kann eine Walze im Rundraum mit einer oder mehreren durchlässigen Werkstoffqualitäten ausgerüstet sein. Die Wahl dieser Werkstoffe ist hauptsächlich von Druckmittel, Temperatur, Geschwindigkeit, Druckbereich und Durchbiegung des Walzenträgers abhängig. Als Werkstoff mit durchlässigen Strukturen können poröse Werkstoffe im festen Zustand in Frage kommen (keramische oder kunstkohle Materialien), aber auch Werkstoffe, die eine Verformung der durchlässigen Struktur erlauben, wie: dreidimensionaler Faserverbund (3-d-Gewebe), ganzmetall-drei dimensional Strukturen aus z. B. Cr-Ni Federstahldraht oder Bronze, offenzellige Schäume, Skelettschäume, Bürsten aus Stahl, Bronze- oder Kunststoffdraht, voluminöse Filze mit mittelfeinen und elastischen Faserschichten und mit mehrlagen-Monofilgewebe, körnige Materialien (z. B. kleine Kugeln).

Das Druckmittel strömt durch o. g. durchlässige Strukturen und ist auf der ganzen Strecke stark gedrosselt, das nicht nur örtlich wegen der engen Querschnitte von diesen Strukturen, sondern auch wegen linearen Druckverlusten, eine Folge der Berührung des Druckmittels mit den festen und feinen Innenteilen der durchlässigen Strukturen.

Durch die porösen Werkstoffe wird die Penetrationsgeschwindigkeit in eine Richtung "Y" nach D′Arcy:

Für eine bestimmte Richtung und Strecke kann die Druckdifferenz (p_D) in Beziehung mit der spezifischen Permeabilität des porösen Werkstoffs (a), der Stromgeschwindigkeit (w), der dynamischen Viskosität (n) und der Länge des Strömungsweg (s) gegeben werden:

Durch diese durchlässigen Strukturen fließt das Druckmittel langsam und verhält sich wie eine dicke Flüssigkeit von höherer Viskosität.

Die Stromgeschwindigkeit ist abhängig von der Druckdifferenz, Viskosität und Porösitätsgrad des Werkstoffs, der unmittelbar korrelativ mit der Permeabilität ist.

Der radiale Weg zwischen Innenseite des Walzenrohrs und Walzenkern ist sehr kurz und die radiale Geschwindigkeit (w_R) des Druckmittels zwischen Speiserohr (Mündung) und dem undurchdringlichen Walzenmantel ist: W_R∼0. Radial wird die Druckdifferenz des Druckmittels im Stationärbereich p_D=0, oder anders ausgedrückt, der Druck in der Mündung (p_M) ist ungefähr gleich mit dem Druck auf der Innenseite des Walzenrohrs (p_R), das heißt: p_M∼p_R. In dem Fall, es gibt in der Struktur einen Gleichgewichtszustand des Druckes und obwohl die durchlässige Struktur elastisch sein kann, wird der durchlässige Werkstoff nicht verformt. In der Ebene, in der es keine Bewegung des Druckmittels gibt, bleibt der Druck unverändert. Nur in den Richtungen der Bewegung des Druckmittels, die von der Position der Mündungen mit unterschiedlichem Druck verursacht sind, entsprechende Druckdifferenzen des Druckmittels bemerkt. Die letzte Gleichung beweist, daß der Druck auf der Länge des Strömungswegs und bei gleich durchlässigem Werkstoff linear verteilt ist, und weiter, nach der Kontinuitätsgleichung, für die gesamte Druckdifferenz zwischen 2 Mündungen, ein und dieselbe Stromgeschwindigkeit festgestellt wird.

Bei kapillaren Werkstoffen (d=Durchmesser der Kapillare) herrschen ungefähr dieselben Verhältnisse wie zuvor. Das läßt sich einfach nach Lucas-Washburn′s Gleichung für die Druck penetration feststellen:

Die Druckverluste bei der Durchströmung von ungeordneten Kugelpackungen sind abhängig von: Anordnung (m₁) und Durchmesser der Kugeln, von durchgehenden Kanälen zwischen den Kugeln (d′), durchgeströmter Kugelschichtgröße (S), Verhältnis zwischen Rundkammerfreiraum und Kugelvolumen (f=Porösität), Dichte der Flüssigkeit oder Gas (m_s) und Widerstandszahl (k).

Diese kurze Analyse zeigt vor allem, wie die Erfindung, mittels der durchlässigen Werkstoffe (die unmittelbar im Schmierspalt bzw. Rundkammer eingesetzt sind) ihre Aufgabe löst, um eine reiche Schmierung und den erforderlichen Druck in der Arbeitsebene der Walze durchzuführen, so wie die grundsätzlichen Parameter der neuen Bauart.

Bei den bekannten Walzen mit Stützelementen zwischen Walzenkern, die als hydrostatische Lager arbeiten, läßt sich das Berechnungsverfahren eine Reihe von in der Praxis auftretenden wichtigen Einflußfaktoren nicht oder nur näherungsweise erfassen. Derart wird sehr oft die geometrische Form der Stützelemente unter fertigungstechnischen Aspekten gewählt. Infolge der unversehenen hydrodynamischen Effekte im Steg und Taschenbereich, bei hohen Gleitgeschwindigkeiten und geringen Taschentiefen, wird eine Schiefstellung der hydrostatischen Stützelemente gegen die Innenfläche des Walzenmantels mit dem Verschleiß der Gleitfläche festgestellt. Solche Nachteile und die bereits im Vorwort erwähnten, treffen für die neue Bauart nicht zu. Die neuen Funktionsparameter, die vorher erwähnt waren, sind außerdem einfacher zu erreichen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt der Walze, mit ange deuteter Gegenwalze;

Fig. 2 einen vertikalen Längsschnitt einer geänderten Aus führungsform;

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4.1; 4.2; 4.3; 4.4, 4.5 Einzelheiten, die mehrere Aus führungsformen bezeichnen IV in Fig. 1;

Fig. 4.1.1 Teilansicht nach dem Pfeil I in Fig. 4.1;

Fig. 5; 6; 7 mehrere Querschnitte nach der Linie III-III in Fig. 1 für mehrere Ausführungsformen;

Fig. 8 einen vertikalen Längsschnitt einer Walze mit anderer Ausführungsform;

Fig. 8.1; 8.2 einen Querschnitt nach der Linie I-I in Fig. 8, mit der Walze außer Betrieb (8.1) und mit der Walze in Betrieb (8.2).

Fig. 9 einen Teilquerschnitt eines Dichtungs- oder Stützelements mit einem porösen Teilstück.

Bei der Ausführungsform der Fig. 1 bis 3 besteht die Ausgleichswalze (1), die mit einer Gegenwalze (2) auf einer Warenbahn (3) zusammenwirken kann, aus einem rohrförmigen, zylindrischen Walzenmantel (4), der mittels Lagern (8) drehbar gelagert ist und zwar, entweder - gemäß Fig. 1 - auf einem feststehenden Walzenkern (5), oder - gemäß Fig. 2 - auf einem freibeweglichen Rohr (18), welches bei einem Element (19) mit einer vorgesehenen und bestimmten Bewegung befestigt ist. Der Walzenkern (5) ist an seinen Enden in Gelenklager (10) gelagert. Der Rundraum (6) zwischen Innenfläche (4.1) des Walzenmantels (4) und Außenfläche (5.1) des Walzenkerns (5) ist mittels beidseitiger Frontalflächen (7.1) der Ringdichtungen (7) axial abgedichtet.

Der geschlossene Rundraum (6) ist mit verformbaren Werkstoffpaketen aus porösen oder durchlässigen Strukturen ausgefüllt (9). Diese Strukturen können in einem Paket für den ganzen Rundraum (9), aber auch nebeneinander Scheiben (9.1) oder Stückpaketen (9.2) eingebaut sein.

Der Rundraum (6) ist über eine oder mehrere Radialbohrungen (12; 12′; 12″; 12″′ oder 14, 14′; 14″; 14″′) mit einem oder mehreren entsprechenden axialen Kanälen (16; 16′; 16″ - - und 17; 17′ - -) verbunden, über die ein flüssiges oder gasförmiges Druckmedium mit einem oder mehreren Druckwerten (z. B. p₁′; p₁″; p₁′″ und in Gegenseite p₂) von einer oder mehreren nicht dargestellten Quellen, die außerhalb der Walze liegen und auch druckeinstellbar sind, in den Rundraum (6) zugeführt werden kann. Die äußeren Druckquellen sind entsprechend mit jedem Axialkanal (16; 16′ - - und 17; 17′ - -) des Walzenkerns (5) durch die Anschlüsse (11) verbunden. Die entsprechenden Mündungen (13; 13′ - - und 15; 15′ - -) der o. g. Radialbohrungen, liegen auf einem oder mehreren Mantellinienbereichen des Walzenkerns (5), der z. B. mit einer Mittelebene "Y-Y" zusammenfallen kann (Fig. 3). Die verformbaren Werkstoffpakete werden in alle Mündungsstellen mit oder ohne z. B. ringförmigen Lücken (20) vorgesehen.

Wenn, beispielsweise in einer Zone der Walze (1), der Druck des Druckmittels bei den oberen Mündungen (13′) gegenüber den unteren Mündungen (15′) höher ist p₁′<p₂, dann fließt das Druckmittel von den oberen zu den unteren Mündungen und baut oben einen hydrostatischen Druck auf. Dieser Drucküberschuß im Oberteil des Walzenmantels wirkt auf der Innenseite des Walzenmantels und wenn die vorhandene Gegenwalze (2) auf der oberen Seite der Walze (1) liegt (Fig. 1), dann wird die Bieglinie des Walzenmantels (4) nach aufwärts verändert und auf diese Weise wird auch die Linienkraftverteilung zwischen Gegenwalze (2) und Walze (1) verändert. Als Folge davon steigt der Druck auf der Warenbahn (3) und die Durchbiegung des Walzenkerns (5) nimmt nach unten zu. Im Falle z. B. p₁″<p₂″ ist die Wirkung entsprechend umgekehrt.

Wenn zwischen zwei nebeneinanderliegenden Mündungen, die auf gleicher Mantellinie oder gleicher Seite des Walzenkerns liegen (z. B. 13′ und 13″), eine Druckdifferenz besteht (p₁′≠p₁″), dann wirkt der Druck nicht nur stellenweise, das heißt nicht nur wo die Mündungen gelegt sind, wie die Stützelemente bei herkömmlichen Ausführungen, sondern auf das ganzen Länge der Mündungsteilung und das mit einer linearen Variation des Druckes.

Das Druckdiagramm (Fig. 3) ist gemäß D′Arcy′s Gleichung ausgeführt und das zeigt, daß die resultierende Druckkraft auf die Innenseite des Walzenmantels (Durchmesser D_i) wirkt die Druck kraft (F_p):

Die neue Walze (1) registriert im Vergleich mit den herkömmlichen Ausführungen, bei einer äquivalenten Wirkung auf die Warenbahn (3), eine gewaltige Senkung der Druckhöhe des Druckmittels.

Bei geänderten Ausführungsformen können die porösen Werkstoffe nach Fig. 4.1 mit einer ringförmigen Lücke (20) bei jeder Mündungsstelle und nach Fig. 4.2 kontinuierlich, lückenlos sein. In beiden Varianten sind die porösen Werkstoffe (9) direkt auf den Walzenkern (5) geklebt.

Um die Druckzone jeder Mündung zu verbreitern, nach Fig. 4.1, 4.1.1 und 4.2 wird jede Mündung (13, 13′ - - und 15; 15′; 15″ - -) den Walzenkern (5) entlang vom einen entsprechenden Nutkanal (20.1) durchgefräst. Jeder Nutkanal (20.1) hat eine bestimmte Länge und gehört nur zu einer Mündung. Der Nutkanal (20.1) kann sich quer verzweigen durch die Quer nutkanäle (20.2).

Bei einer anderen Ausführungsform nach Fig. 4.3 ist der poröse Werkstoff (9) mit Schrauben (21) und Distanzscheiben (22) direkt auf dem Walzenkern (5) befestigt.

Bei einer anderen Ausführungsform nach Fig. 4.4, ist der poröse Werkstoff (9) auf eine Platte (23) geklebt und dann die Platte (23) mit Schrauben (21) direkt auf den Walzenkern (5) befestigt. Also, die Befestigung des porösen Werkstoffes erfolgt durch Schrauben mit Scheiben oder durch Kleben. Um die freie Fläche des porösen Werkstoffes (20′), der unmittelbar im Kontakt mit dem Druckmittel ist, zu vermindern, wird eine Ringplatte (24) eingebaut, die fest mit Schrauben oder radial frei aber begrenzt mit Gewindestangen (25) und Muttern (26) auf dem Walzenkern (5) befestigt wird.

Bei einer anderen Ausführungsform nach Fig. 4.5, die mehr für körnige Werkstoffe geeignet ist, wird die Lochplatte (27) mit Schrauben (28) auf dem Walzenkern befestigt.

Bei einer geänderten Ausführungsform nach Fig. 5 ist der poröse Werkstoff (9.3) nur segmentweise im Querschnitt und symmetrisch gegen die Mündungslinie eingebaut. Das Segment (9.3) liegt kontinuierlich auf dem Walzenkern und auf der ganzen Länge der Rundkammer (6).

Bei einer anderen Ausführungsform nach Fig. 6 sind poröse Werkstoffe im festen Zustand (9.4) mit porösen aber verformbaren Werkstoffen kombiniert. Nach Fig. 7 sind mehrere Druckleitungen (16, 17, 29, 30) mit entsprechenden Druckwerten vorgesehen und die porösen Werkstoffpakete im Bereich der Mündung mit größeren Lücken ausgeführt, um die Wirkung der Walze zu vergrößern. Die Lücken gehören zur Mündung und sind untereinander nicht verbunden.

Bei einer geänderten Ausführungsform nach Fig. 8; 8.1 und 8.2 besteht die Ausgleichswalze aus einem stationären Walzenkern (5), der an seinen Enden in Gelenklager (10) gelagert ist, von einem porösen und verformbaren Werkstoffpaket (9), das den Walzenkern (5) entlang aber nur im Arbeitsbereich der Walze gleich eingehüllt und befestigt ist, von einem rotierbaren Walzenmantel (4), der den Walzenkern (5) und das Werkstoffpaket (9) umgibt. Die Walze wird an den Walzenmantelenden ohne Ab dichtung (Fig. 8 - links) oder mit Stirndichtungen abgedichtet (Pos. 7; Fig. 8 - rechts). Der Walzenkern (5) ist mit zusätzlichen Leitkanälen (31, 32 oder mehreren) und entsprechenden radialen Verzweigungen zum Rundraum (6) vorgesehen, um die Stabilität der Walze im Betrieb zu erhalten. Die Walzen, ohne Abdichtung (7), werden an den porösen Werkstoffpaketenden mit mehreren Ablaufmündungen auf dem Walzenkern (5) vorgesehen, um die eventuellen Druckmittelverluste zu vermeiden. Außer Betrieb liegt der Walzenmantel (4) gerade auf dem porösen Werkstoffpaket (9) und wegen der Verformung des Werkstoffpaketes (9) wird es eine Spalte zwischen Walzenmantel und Gegenwalze erreichen (Fig. 8.1). - Im Betrieb wird die ganze Rundkammer (6), die mit porösen Werkstoffen (9) ausgefüllt ist, mit Druckmittel beaufschlagt, dann bewegt sich der Walzenmantel auswärts in der Gegenwalzenrichtung (8.2).

Bei einer geänderten Ausführungsform nach Fig. 9, wird ein poröses Teilstück im festen Zustand (9.6) auf einen Vollzylinder (33) mit gedrosselten Versorgungskanälen (39) geklebt. Die Zylinder (33) werden im Walzenkern (5) über seine ganze Arbeitsbreite in Längsrichtung nebeneinanderliegend angeordnet. Jeder Zylinder (33) befindet sich in einem Druckraum (35) des Walzenkerns (5) und ist in Ausnehmungen (36) radial gleitbar und abgedichtet (34). Eine Druckfeder (37), die sich einerseits auf den Boden der Ausnehmung (36) und andererseits auf den Zylinder (33) abstützt, drückt radial den Zylinder (33) und so wird das poröse Teilstück (9.6) gegen die Walzenmantelinnenwandung (4.1) gedrückt. Außerdem ist der Zylinder (33) mit einer oder mehreren Ausnehmungen vorgesehen, die mit der unteren Seite des Teilstücks (9.6), eine oder mehrere Druckkammern (38) bildet. In dem Fall kann das poröse Teilstück als Dicht- oder Tragelement eingesetzt sein. Als Tragelement strömt das Druckmittel in den Lagerspalt aber durch einen porösen Werkstoff, der als Drosselorgan funktioniert, soweit, daß bei größeren Geschwindigkeiten die hydro dynamischen Effekte stark reduziert sind.

Bei einer anderen Ausführungsform, die nicht gezeichnet ist, sind die axialen Kanäle (16; 16′; 16″; 16″′ und 17; 17′; 17″; 17″′) nicht im Walzenkern (5) ausgeführt, sondern z. B. spiralförmig in eine Schale integriert. Die porösen Werkstoffe sind auf der äußeren Seite der Schale befestigt und weiter ist die Schale rundum auf den Walzenkern (5) festgesetzt. Es besteht auch die Möglichkeit, daß die Leitkanäle des Druckmittels in den porösen Werkstoffen integriert sind.

Jeder Leitkanal des Druckmittels hat mindestens eine Öffnung, die die gleiche Bedeutung wie die Mündungen (13, 13′, 13″, 13′″ und 15, 15′, 15″, 15″′) haben. In dem Fall, es gibt am Rand der Walze viele Anschlüsse (11) des Druckmittels mit verschieden eingestellten Druckwerten, so wirken sie entsprechend auf mehrere Druckbereiche der Innenseite des Walzenmantels (4.1).

Als Druckmittel kann man Flüssigkeit oder Gas verwenden, in kaltem oder warmen Zustand, wie es die Betriebsbedingungen der Walze erfordern und zwar kalt oder beheizt.

Bei Druckbehandlung von Warenbahnen gibt es oft unterschiedliche Betriebsbedingungen, z. B. Walzenverschleiß, unpassende Bombierung, ungleichmäßige Querprofile der einlaufenden Bahn oder Kombination obiger Einflüsse, bei denen Korrekturen notwendig sind.

Außerdem überträgt sich das Temperaturprofil der einlaufenden Warenbahn auf die Walzen und beeinflußt dadurch den örtlichen Walzendurchmesser und somit den Linienkraftverlauf über die Breite. Solche Ursachen führen meistens zu unbefriedigenden Dicken-Querprofilen der Warenbahn. Für breitere Korrekturen sind die zonensteuerbaren Durchbiegungsausgleichwalzen erfolgreich, aber bei örtlichen oder kurzwelligen Korrekturen sind nur die Korrekturglieder wirksam und das, durch Änderung der örtlichen Walzentemperatur und damit des örtlichen Walzendurchmessers. Die Erfindung löst auch diese Aufgabe unter Berücksichtigung, daß, wie bereits vorher erwähnt, die Bewegung des Druckmittels in ganzem Rundraum (6) praktisch unter Kontrolle steht. Wegen der porösen Werkstoffe, fließt das Druckmittel in bestimmten Richtungen und zwar meistens in parallelen Querebenen und nur in begrenztem Maße der Walze entlang. Unter diesen Umständen kann das sogenannte Druckmittel als Druck- aber auch als Wärmeträger betrachtet werden. Wenn das Druckmedium von äußeren Quellen, die entsprechend für die Druck- und Temperatureinstellung versehen sind, über die axialen (16, 16′ - - und 17, 17′) und radialen (12; 12′; 12″ - - und 14; 14′ - -) Kanälen des Walzenträgers (5) und dann durch die Mündungen (13; 13′ - - und 15; 15′; 15″′ - -) den Rundraum (6) beaufschlagen, sind dann, mittels Druckdifferenzen den Rundraum (6) entlang, die breitere Korrekturen für die Anpassung des Walzenrohrs (4) mit der Gegenwalze (2) möglich und mittels Temperaturunterschieden in bestimmten Querebenen sind die örtlichen Korrekturen des Walzendurchmessers erreichbar.

In dem Fall, die wichtigste Aufgabe für die Versorgung der Walze mit Druckmittel ist, daß die Parameter - "Druck" und "Temperatur" - der gelieferten Flüssigkeiten oder Gase, die über mehrere Leitungen bei entsprechenden Anschlüssen (11) des Walzenträgers (5) angeschlossen sind, in jeder Zuleitung den Druck und die Temperatur des Druckmittels einstellbar sein sollen.

Claims

1. Ausgleichswalze zur Druckbehandlung von Warenbahnen mit einem als Biegeträger stationären und gelagerten Walzenkern (5), der von einem rotierbaren Walzenmantel (4) umgeben ist, der an seinen beiden Enden auf dem Walzenkern (5) oder auf anderen Elementen mit einer bestimmten Bewegung abgestützt ist und der mit einer Gegenwalze (2) einen Preßspalt bildet, mit einem Rundraum (6) zwischen Walzenmantel (4) und Walzenkern (5), der mit einem Druckmittel (ein flüssiges oder gasförmiges Druckmedium) in mehrzoniger Bauweise mit verschiedenen Druckwerten füllbar ist und das über mehreren Zu- und Rückleitungen, die den Rundraum mit äußeren Druckquellen und einem entsprechenden Steuerblock verbinden, so das ein Kreislauf des Druckmittels in das ganze System und durch den Rundraum (6) zu ermöglichen, mit verformbaren aber auch elastischen Werkstoffpaketen aus porösen oder durchlässigen und drosselbaren Strukturen (9), die im Rundraum (6) eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Rund raumbereich (6) das Druckmittel auf die Strecke "Einlauf- Auslauf" oder auf die Strecke zwischen den Speise- und Rückkanälen des Druckmittels, die in unmittelbarer Nähe von Rundraum (6) liegen und sich radial in dem Walzenkern (5) verzweigen, mindestens eine Zone, die von verformbaren oder elastischen Werkstoffpaketen aus porösen oder permeabel und drosselbaren Strukturen gebildet ist, durchströmen soll.

2. Ausgleichswalze zur Druckbehandlung von Warenbahnen mit einem als Biegeträger stationären und gelagerten Walzenkern (5), der von einem rotierenden Walzenmantel (4) umgeben ist, der an seinen beiden Enden auf dem Walzenkern (5) abgestützt ist und der mit einer Gegenwalze (2) einen Preßspalt bildet, einem beidseitigen abgedichteten (7) Rundraum (6) zwischen Walzenmantel (4) und Walzenkern (5), der mit einem Druckmittel (ein flüssiges oder gasförmiges Druckmedium) unter einstellbarem Druck füllbar ist, und mit im Walzenkern (5) axialen Kanälen (16; 16′; - - und 17; 17′; 17′′ - -) die sich mit entsprechenden radialen Kanälen (12; 12′; 12″ - - und 14; 14′ - -) verzweigen, die auf den Walzenkern (5) bei Konfluenz mit Rundraum (6) mehrere Mündungen (13; 13′; 13″ - - und 15; 15′; 15″ - -) bilden, welche in der Arbeitsebene der Walze auf zwei diametral gegenüberliegenden Linien in äquidistanten Abständen angeordnet sind, wodurch das Druckmittel in mehrzoniger Bauweise mit verschiedenen Druckwerten (p₁, p₁′; p₁″ - - und p₂; p₂′ - -) fließt und mit verformbaren Werkstoffpaketen aus porösen oder durchlässigen Strukturen (9), die zwischen Walzenmantel (4) und Walzenkern (5), das heißt im Rundraum (6) eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der ganze Inhalt des Rundraum (6), der auf die ganze Arbeitsbreite der Walze von Innenfläche (4.1) des Walzenmantels (4) zur Fläche (5.1) des Walzenkerns (5) begrenzt ist, mit verformbaren Werkstoffpaketen aus porösen oder permeablen Strukturen (9), die als Drosselorgan für das Druckmittel funktioniert, ausgefüllt ist.

3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen (13; 13′; 13″; - -) und entsprechend die Mündungen (15; 15′; - -) in der Arbeitsebene der Walze (Fig. 1 bis 3) und in Längsrichtung des Walzenkerns (5) über seine ganze Länge, auf zwei diametral gegenüberliegenden Linien, oder auf mehreren Linien, in äquidistanten Abständen angeordnet sind.

4. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen (13, 15) längs einer oder mehrerer Mantellinien des Walzenkerns (5) über seine ganze Länge oder über Teilbereiche angeordnet sind.

5. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen kreis- oder langförmig sind.

6. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß einige oder alle kreisförmigen Mündungen (13, 15) in Längsrichtung des Walzenkerns (5) mit durchgefrästen Nut segmenten (20.1) vorgesehen sind.

7. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutsegmente (20.1) sich quer verzweigen, durch die Quernutkanäle (20.2).

8. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff mit durchlässigen Strukturen wie folgt sein kann:

- allen Werkstoffen, die eine geänderte Kammer- oder Volumenform permanent und ganz ausfüllen können und auch als drosselbares Medium des Druckmittels funktioniert;
- poröse Werkstoffe im festen Zustand von keramische-, kunststoff- oder kunstkohle Materialien;
- durchlässige Strukturen, die verformbar sind wie:
dreidimensionaler Faserverbund (3-d-Gewebe), Ganzmetall- Dreidimensional Strukturen aus rostfreiem Federstahldraht oder Bronze, offenzellige Schäume, Skelettschäume, durchlässige Membrane oder Zwei dimensional Gewebe, Bürsten aus Stahl-, Bronze- oder Kunststoffdraht, voluminöse Filze mit mittelfeinen und elastischen Faserschichten und mit Mehrlagen-Monofilgewebe, körnige Materialien (z. B. kleine Kugel), Lochplatten aus weichen und elastischen Werkstoffen.

9. Walze Fig. 2 nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenmantel (4) mittels Lagern (8), drehbar auf einem freien Rohr (18) gelagert ist, aber unter der Bedingung, daß das Rohr (18) bei einer Platte oder einem Element (19) mit einer vorgesehenen und bestimmten Bewegung befestigt ist.

10. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundraum (6) mit oder ohne seitlichen Axialdichtungen (7) vorgesehen ist.

11. Walze Fig. 1 nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstoffpakete aus porösen oder durchlässigen Strukturen, die den ganzen Rundraum (6) ausfüllen sollen, als einzelnes Stück (9) aber auch als nebeneinanderliegende Scheiben (9.1) oder Stückpakete (9.2) eingebaut sind.

12. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstoffe mit porösen oder durchlässigen Strukturen mit ringförmigen Lücken (20) oder lückenlos bei jeder Mündungsstelle vorgesehen sind.

13. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbaren porösen Strukturen nur stellenweise bei jeder Mündungsstelle oder nur auf einen bestimmten Umfang, aber kontinuierlich auf der ganzen Länge der Mündungslinie eingesetzt sind.

14. Walze Fig. 6 und 7 nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen Werkstoffe im festen Zustand (9.4) mit porösen und verformbaren Werkstoffen (9) kombiniert werden.

15. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen und verformbaren Werkstoffe (9) mit Federelementen kombiniert oder integriert sind, um die Elastizität des ganzen Paketes zu erhöhen.

16. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kontaktfläche des porösen und durchlässigen Werkstoffes mit anderen Flächen, die in relativer Bewegung gegen dem porösen Paket ist, eine Membran oder Gewebe, die fest mit dem porösen Paket ist, vorgesehen wird.

17. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in dem porösen Paket und auf die ganze Länge der Walze, einer oder mehrere rundförmige durchlässige Membranen oder Gewebe konzentrisch angeordnet sind, um die Stabilität und Elastizität des Paketes zu verbessern.

18. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstoffe aus porösen Strukturen (9) fest auf die Innenfläche (4.1) des Walzenmantels (4) be festigt sind.

19. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstoffe aus porösen Strukturen (9) fest auf den Walzträger (5) befestigt sein sollen.

20. Walze nach den Ansprüchen 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung des porösen Paketes auf den Walzenträger (5) durch Scheiben, Schrauben, Befestigungsplatten oder -leisten und auch durch Kleben erfolgt.

21. Walze Fig. 8 nach den Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (4.1) des Walzenmantels direkt auf dem porösen Werkstoff liegt und für den bestimmten vertikalen Hub des Walzenmantels ein unterer Grenzanschlag für den Walzenmantel eingebaut wird.

22. Walze nach den Ansprüchen 10 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen ohne seitliche Axialdichtungen (7), mit seitlichen Rückflußmündungen in dem Walzenträger (5) vorgesehen sind.

23. Walze Fig. 4.4 nach den Ansprüchen 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen Werkstoffe (9) auf einer Platte (23) eingeklebt sind und die Platte (23) mit Schrauben (23) auf dem Walzenträger (5) befestigt ist.

24. Walze Fig. 4.4 nach den Ansprüchen 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lücke (20) des porösen Werkstoffes (9) eine Ringplatte (24), die auf den porösen Werkstoff (24′) reibt, eingebaut ist, und welche fest auf den Walzenträger (5) oder radial frei, aber begrenzt mit Gewindestangen (25) und Mutter (26), befestigt ist.

25. Walze Fig. 4.5, nach den Ansprüchen 1 bis 23, dadurch ge kennzeichnet, daß die Mündungen mit Lochplatten (28) vorgesehen sind und diese Lochplatten mit Schrauben (27) am Walzenträger befestigt ist.

26. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen oder durchlässigen Strukturen (9) beidseitig von Druckscheiben begrenzt werden, die entweder auf dem Walzenkern (5) oder auf dem Walzenmantel (4) befestigt werden.

27. Ausgleichwalze zur Druckbehandlung von Warenbahnen (Fig. 1 und Fig. 9) mit einem stationären und gelagerten Walzen kern (5), der von einem rotierbaren Walzenmantel (4) umgeben ist und der mittels Lager (8) drehbar gelagert ist - entweder auf dem Walzenkern (5) oder auf einem freien Rohr (8), das bei einem Element (19) mit bestimmter Bewegung befestigt ist - einem seitlich abgedichteten (7) oder nicht abgedichteten Rundraum (6) zwischen Walzen mantel (4) und Walzenkern (5), mit den im Walzenkern (5) axialen Kanälen (16, 17) und entsprechenden radialen Kanälen (12; 14), mit Ausnehmungen (35) im Walzenkern (5) als Druckkammer, die auf einer Linie auf Seite der Gegenwalze (2) liegen und in äquidistanten Abständen verteilt sind und entsprechend mit den radialen Druckkanälen (12, 14) verbunden sind, mit einem Druckmittel, das von einer äußeren Druckquelle, die bei bestimmten Druckwerten einstellbar ist, durch Anschlüsse (11) und über die axialen (16, 17) und radialen (12, 14) Kanäle die Druckkammer (35) und für die Walzen mit seitlichen Dichtungen (7) auch den Rundraum (6), beaufschlagt, einem Zylinder (33) der gegen den Walzenkern (5) abgedichtet ist (34) und über gedrosselte Versorgungskanäle (39), die die Druckkammer (35) mit oberen Ausnehmungen (38) verbindet, dazu eine Druckfeder (37), die sich einerseits auf dem Boden der Ausnehmung (36) und andererseits auf dem Zylinder (33) abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß ein poröses oder anderes permeables Teilstück (9.6) einerseits auf dem Zylinder (33) befestigt ist und andererseits über eine anpassende Formfläche, gegenüber der Innenfläche (4.1) des Walzenrohres (4), gegen die Walzenrohrinnenfläche dichtend an drückbar ist.

28. Walze nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (33) mit den befestigten Teilstücken (9.6) in Längsrichtung des Walzenkerns (5) über eine oder mehrere Mantellinien des Walzenkerns (5) und über seine ganze Länge oder über Teilbereiche mit bestimmtem Abstand nebeneinander angeordnet sind.

29. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen des Druckmittels Rohre sind, die auf dem Walzenkern (5) befestigt sind oder Rohre die in einer Schale, die am Walzenkern (5) befestigt ist, oder gerade in den porösen Werkstoffen (9) integriert sind.

30. Walze nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Leitkanal (Rohr) des Druckmittels mindestens eine Öffnung hat, die in Längsrichtung des Walzenkerns (5) über eine oder mehrere Mantellinien des Walzenkerns (5) und über seine ganze Länge liegt.

31. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwerte in allen Zu- und Rückleitungen des Druckmittels, die von ungezeichneten äußeren Quellen entstammen und bei Anschlüssen (11) des Walzenträgers (5) angeschlossen sind, entsprechend steuerbar sein sollen, um alle erforderlichen Durchbiegungen des Walzenmantels zu ermöglichen.

32. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 31 und auch die herkömmlichen Walzen mit einstellbarer Durchbiegung, die einen Rundraum zwischen Walzenmantel und Walzenkern besitzen, der mit Druckmittel oder einem Wärmeträgermedium füllbar ist und seinen ganzen Inhalt mit porösen Werkstoffen ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturwerte des Druckmittels, in allen Zuleitungen, die von ungezeichneten äußeren Quellen entstammen und mit Anschlüssen (11) des Walzenkerns (5) verbunden sind, entsprechend steuerbar sein sollen, um die örtlichen Korrekturen des Walzendurchmessers in bestimmten Querebenen möglich zu machen.

33. Walze nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkörper in den porösen Paketen integriert sind oder in den radialen Kanälen (12, 14) sowie in dem Mündungsbereich eingebaut sind.

34. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmedium Flüssigkeiten oder Gase verwendet werden können, und zwar in kaltem oder warmen Zustand, wie es die Betriebsbedingungen der Walze erfordern, nämlich kalt oder beheizt.