DE4204177A1 - Presswalze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Preßwalze, die zusammen mit einer Gegenwalze einen Preßspalt bildet und die zur Behandlung einer laufenden Warenbahn dient, vorzugs­ weise zum Entwässern einer Papierbahn. In dem zuletzt genannten Fall ist die Preßwalze Teil einer Papier­ herstellungsmaschine. Die Erfindung geht aus von einer Preßwalze mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 ange­ gebenen Merkmalen, die aus der DE 25 02 161 (Akte P 3361) bekannt sind. Es handelt sich also um eine Preßwalze, deren Walzenmantel sich unter der Wirkung der Preßkraft durchbiegt, wobei die Höhe der Durchbiegung einstellbar ist, so daß der Verlauf der Preßkraft über die Bahn­ breite (also entlang der Länge des Walzenmantels) ebenfalls einstellbar ist, beispielsweise auf einen über die Bahnbreite konstanten Wert.

Bei der Anordnung gemäß DE 25 02 161 ist ein vertikaler Verlauf der Preßebene angenommen. Abweichend hiervon wird bei der Erfindung vorausgesetzt, daß die Richtung der Preßebene von der vertikalen Richtung abweicht, also beispielsweise horizontal verläuft. In diesem Fall tritt das Problem auf, daß die Wirkrichtung der Schwer­ kraft nicht in der Preßebene liegt, sondern mit dieser einen Winkel bildet, und daß in der Regel die aus der Schwerkraft resultierenden Biegelinien von Walzenmantel und Joch nicht zueinander passen, d. h. insbesondere, daß die maximalen Durchbiegungen (in der Walzenmitte), die in der sogenannten "Schuh-Ebene" (einer zur Preß­ ebene senkrechten Ebene) auftreten, nicht gleich groß sind. Da die Längsachse des Schuhes sich gezwungenermaßen (wenigstens angenähert) genauso durchbiegt wie das Joch, entsteht zwischen der Außen­ fläche des Schuhes und der Innenfläche des Walzen­ mantels ein Paßfehler. Daraus resultiert die Gefahr, daß der Schuh an einigen Stellen in unmittelbaren Kontakt kommt mit der Innenfläche des Walzenmantels; dies würde erhöhte Reibungskräfte und Verschleiß verur­ sachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungs­ gemäße Preßwalze derart weiterzuentwickeln, daß die folgenden Forderungen erfüllt werden können: Es soll möglich werden, daß die Preßebene nicht-vertikal ange­ angeordnet wird; gleichzeitig soll die daraus resultierende Gefahr beseitigt werden, daß unter der Schwerkraft ein Paßfehler zwischen der Außenfläche des Schuhes und der Innenfläche des Walzenmantels entsteht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale.

Die Erfindung berücksichtigt die Tatsache, daß für den Walzenmantel die Abmessungen (Außen- und Innendurchmesser) sowie die Werkstoff-Kennwerte (ins­ besondere der Elastizitäts-Modul) aufgrund der ge­ forderten Preßkraft sowie der Maschinenbreite (gleich Walzenlänge) und der geforderten Arbeitsgeschwindig­ keit festgelegt werden müssen, so daß für die Berück­ sichtigung anderer Gesichtspunkte nur wenig Spielraum verbleibt. Trotzdem gelingt es dank der Erfindung, für das Joch die Abmessungen und den Werkstoff derart zu wählen, daß die aus der Schwerkraft resultierenden Biegelinien des Walzenmantels und des Jochs (ein­ schließlich des Schuhes) wesentlich besser zueinander passen als bisher. Beim Sonderfall einer horizontal liegenden Preßebene macht man einfach die vertikalen Durchbiegungen möglichst gleich groß. Bei einer schrägen Anordnung der Preßebene müssen die in der zur Preßebene senkrechten "Schuh-Ebene" liegenden Komponenten der Durchbiegung möglichst gleich groß sein. In allen diesen Fällen wird erreicht, daß trotz einer quer zur Preßebene stattfindenden Durchbiegung von Walzenmantel und Joch eine fehlerfreie Paßform zwischen Schuh und Walzenmantel gewährleistet ist. Somit ist die Gefahr beseitigt, daß gewisse Teile des Schuhes mit dem rotierenden Walzenmantel in direkten Kontakt kommen. Mit anderen Worten: der in der üblichen Weise zur Vermeidung metallischer Berührung dienende Schmiermittelfilm bleibt an der gesamten Außenfläche des Schuhes erhalten.

Das zuvor beschriebene Lösungsprinzip kann mit relativ geringem Aufwand vorzugsweise dadurch realisiert werden, daß (gemäß Anspruch 2) der Werkstoff des Walzenmantels einen niedrigeren Elastizitätsmodul aufweist als der Werkstoff des Jochs. So wird beispielsweise für den Walzenmantel Grauguß und für das Joch Stahl vorgesehen.

Bei der Formgebung des Jochs ist u. a. folgendes zu berücksichtigen: Das Joch muß eine möglichst hohe Biegesteifigkeit und zugleich eine möglichst kleine Masse aufweisen, so daß unter der Schwerkraft die Durchbiegung des Jochs möglichst klein ist, dies ist dadurch realisierbar, daß das Joch als Hohlkörper ausgebildet wird. Der Hohlkörper kann kastenförmig sein; bevorzugt wird jedoch ein rohrförmiger Hohlkörper.

Unter Umständen ist es zur Lösung der gestellten Auf­ gabe zweckmäßig, den zwischen Walzenmantel und Joch befindlichen Ringraum mit einer Flüssigkeit zu füllen. In diesem Fall ist die auf den Hohlkörper wirkende Auftriebskraft zu berücksichtigen. Falls jedoch die Auftriebskraft zur Lösung der gestellten Aufgabe hinderlich ist, kann die Auftriebskraft dadurch eliminiert werden, daß auch der Innenraum des Hohl­ körpers zumindest teilweise mit Flüssigkeit gefüllt wird.

Um die Genauigkeit der Paßform zwischen Walzenmantel und Schuh, falls erforderlich, noch weiter zu erhöhen, kann man am Joch wenigstens ein Zusatzgewicht oder (zur Erzielung eines entgegengesetzten Effektes) eine Schwachstelle vorsehen, vorzugsweise jeweils im Bereich der zur Preßebene senkrechten vertikalen Mittelebene.

Der Schuh kann nach Art eines hydrodynamisch geschmier­ ten Lager-Elements ausgebildet sein (US 50 81 759, Fig. 6; Akte P 4339). Bevorzugt wird jedoch ein Schuh, der in seiner dem Walzenmantel zugewandten Außenfläche eine hydrostatische Entlastungstasche aufweist (z. B. DE 25 02 161), vorzugsweise gemäß der nicht vorver­ öffentlichten DE 41 23 115 (Akte P 4849).

Bevorzugt wird eine Walzenkonstruktion, bei der die Entfernung zwischen den Lagern des Walzenmantels gleich groß ist wie die Entfernung zwischen den Lagern des Jochs. In diesem Falle liegen also an beiden Walzen­ enden die Lagermitten von Walzenmantel und Joch in ein und derselben Achsnormalebene. Somit wird die geforder­ te fehlerfreie Paßform zwischen Schuh und Walzenmantel dadurch erreicht, daß - in der genannten zur Preßebene senkrechten "Schuh-Ebene" - die maximale Durchbiegung in der Mitte des Walzenmantels gleich ist der maximalen Durchbiegung in der Mitte des Jochs. Aber auch wenn die Lagerentfernungen ungleich groß sind, kann man ein gutes Ergebnis erzielen, nämlich dadurch, daß die in der "Schuh-Ebene" liegenden Komponenten der Biegelinien möglichst weitgehend aneinander angepaßt werden.

Das erfindungsgemäße Lösungsprinzip ist auch anwendbar in einer Preßeinrichtung, die mit einer Gegenwalze einen verlängerten Preßspalt bildet. Eine derartige Preßeinrichtung unterscheidet sich von der im Anspruch 1 angegebenen Preßwalze dadurch, daß anstelle eines metallischen Walzenmantels ein endloser flexibler (schlauchförmiger und an seinen Enden verschlossener) Preßmantel oder ein (seitlich offenes) endloses Preß­ band vorgesehen ist. Der verlängerte Preßspalt wird dadurch gebildet, daß der Schuh eine an die Gegenwalze angepaßte konkave Gleitfläche hat, über die der Preß­ mantel oder das Preßband gleitet. In diesem Fall besteht die Gefahr, daß unter der Schwerkraft ein Paßfehler zwischen der konkaven Gleitfläche des Schuhes und der Mantelfläche der Gegenwalze entsteht und daß demzufolge der Preßmantel oder das Preßband vorzeitig verschleißt. Diese Gefahr wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 14 angegebenen Merkmale beseitigt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Preßwalze, die Fig. 2 einen Längsschnitt entlang der in Fig. 1 gekennzeichneten Preßebene E.

Die insgesamt mit 10 bezeichnete Preßwalze bildet mit einer Gegenwalze 11 einen Preßspalt. Durch diesen läuft beispielsweise von unten nach oben eine zu entwässernde Papierbahn 9 und ein das ausgepreßte Wasser aufnehmendes Filzband 8. Der Preßmantel 12 wird in Richtung einer Preßebene E an die Gegenwalze 11 ange­ preßt. Die Preßebene E ist in dem dargestellten Beispiel gegen die Horizontale nur geringfügig geneigt. Durch das Innere des Walzenmantels erstreckt sich ein Joch 13, in Form eines überwiegend rohrförmigen Hohl­ körpers.

Damit sich der Walzenmantel 12 und das Joch 13 unter der Schwerkraft möglichst gleichmäßig durchbiegen, ist der Walzenmantel 12 aus Grauguß und das Joch 13 aus Stahl hergestellt. Die Wanddicke des Jochs ist, abweichend von bekannten Konstruktionen, möglichst klein gewählt, um die aus der Schwerkraft resultierende Durchbiegung des Jochs zu reduzieren und hierdurch an die aus der Schwerkraft resultierende Durchbiegung des Walzenmantels anzupassen. Genauer gesagt: Die in der zur Preßebene E senkrechten "Schuh-Ebene" S liegenden Komponenten der Biegelinien von Joch und Walzenmantel sollen möglichst weitgehend zusammenfallen (oder möglichst wenig voneinander abweichen). Zu diesem Zweck kann es zusätzlich erforderlich sein, im Bereich der zur Preßebene senkrechten "Schuh-Ebene" S zur Gewichts­ minderung des Jochs eine Schwachstelle vorzusehen. Falls (im Gegensatz hierzu) eine Gewichtserhöhung des Jochs erforderlich sein sollte, kann wenigstens ein Zusatzgewicht 17 vorgesehen werden, wie mit strich­ punktierten Linien angedeutet ist. Falls erforderlich, kann der zwischen Walzenmantel 12 und Joch 13 vor­ handene Ringraum 18 mit einer Flüssigkeit gefüllt werden. Zusätzlich kann auch der Innenraum 19 des Jochs 13 mit Flüssigkeit gefüllt werden.

Dargestellt sind noch die weiteren bekannten Elemente einer Durchbiegungseinstellwalze, nämlich ein Schuh 15, der auf seiner Außenseite eine hydrostatische Druck­ tasche hat und der nach Art eines Kolbens in einer vom Joch 13 gebildeten Druckkammer 16 geführt und in radialer Richtung relativ zum Joch beweglich ist. Die Druckkammer 16 ist durch Dichtungen 7 begrenzt, die ein Kippen des Schuhs 15 um eine zur Drehachse der Walze 10 parallele Achse zulassen.

Die Fig. 2 zeigt weitere Einzelheiten der Preßwalze gemäß Fig. 1. Danach hat der Walzenmantel 12 an beiden Enden je einen Lagerhals 20, der mittels Wälzlager 21 in einem Abstützbock 22 gelagert ist. Das als Hohl­ körper ausgebildete Joch 13 hat an beiden Enden je einen Lagerzapfen 23. Jeder dieser Lagerzapfen 23 ruht mittels einer kugeligen Büchse 24 in einem der schon genannten Abstützböcke 22. Die Entfernung LE zwischen den Mittelebenen der Wälzlager 21 ist gleich groß wie die Entfernung zwischen den Mittelebenen der Büchsen 24.

Claims (14)

1. Preßwalze (10), die mit einer Gegenwalze (11) einen Preßspalt bildet zwecks Behandlung einer laufenden Warenbahn (9), z. B. zwecks Entwässerung einer Papierbahn in einer Papierherstellungsmaschine, mit den folgenden Merkmalen:

• a) Die Mittelachsen der Preßwalze (10) und der Gegenwalze (11) liegen in einer Preßebene (E), deren Position von der vertikalen Richtung abweicht (d. h. die Preßebene E verläuft horizontal oder schräg)
• b) wenigstens eine der beiden Walzen ist als "Schuhwalze" ausgebildet; d. h. sie hat einen drehbaren metallischen Walzenmantel (12), ein stationäres und sich durch den Walzenmantel erstreckendes Joch (13) sowie im Bereich des Preßspaltes einen (zum Übertragen der Preßkraft vom Joch auf den Walzenmantel dienenden) Schuh (15);
• c) zwischen dem Joch und dem Schuh befindet sich eine Druckkammer (16), die mit einem zum Anpressen des Schuhes an den Walzenmantel dienenden Druckmittel füllbar ist;
• d) dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen und die Werkstoffe des Walzenmantels (12) und des Jochs (13) derart aufeinander abgestimmt sind, daß in einer zur Preßebene (E) senkrechten Ebene (S) die Durchbiegungen aufgrund des Eigenge­ wichtes von Walzenmantel und Joch (einschließlich Schuh (15)) wenigstens angenähert gleich groß sind.

2. Preßwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des Walzenmantels (12) einen niedrigeren Elastizitäts-Modul aufweist als der Werkstoff des Jochs (13).

3. Preßwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Joch (13) als Hohlkörper ausgebildet ist.

4. Preßwalze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (13) zumindest überwiegend rohrförmig ist.

5. Preßwalze nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zwischen Walzenmantel (12) und Joch (13) vorhandene Ringraum (18) mit einer Flüssigkeit füllbar ist.

6. Preßwalze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Innenraum (19) des als Hohlkörper ausgebildeten Jochs (13) mit Flüssigkeit füllbar ist.

7. Preßwalze nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (13) wenigstens ein Zusatzgewicht (17) aufweist, das vorzugsweise im Bereich der zur Preßebene (E) senkrechten Mittelebene (S) des Jochs angeordnet ist.

8. Preßwalze nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (13) wenigstens eine sein Gewicht mindernde Schwachstelle (14) aufweist, die vorzugsweise im Bereich der zur Preßebene senk­ rechten Mittelebene (S) des Jochs angeordnet ist.

9. Preßwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schuh (15) über die gesamte Bahnbreite erstreckt.

10. Preßwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Schuhe vorge­ sehen sind, die sich hintereinander in einer Reihe entlang dem Preßspalt erstrecken.

11. Preßwalze nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der einzelne Schuh (15) innerhalb der Druckkammer (16) kippbar ist.

12. Preßwalze nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Schuh an seiner dem Walzenmantel zugewandten Außenseite wenigstens eine hydrostatische Drucktasche (6) auf­ weist.

13. Preßwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung (LE) zwischen den Lagern (21) des Walzenmantels (12) gleich groß ist wie die Entfernung zwischen den Lagern (24) des Jochs (13).

14. Preßeinrichtung, die mit einer Gegenwalze einen verlängerten Preßspalt bildet zwecks Behandlung einer laufenden Warenbahn, z. B. zwecks Entwässerung einer Papierbahn in einer Papierher­ stellungsmaschine, mit den folgenden Merkmalen:

• a) Die Hauptachsen der Preßeinrichtung und der Gegenwalze liegen in einer Preßebene (E), deren Position von der vertikalen Richtung abweicht (d. h. die Preßebene E verläuft horizontal oder schräg);
• b) die Preßeinrichtung hat einen endlosen flexiblen umlaufenden Preßmantel (oder Preßband), ein stationäres und sich durch den Preßmantel er­ streckendes Joch sowie im Bereich des Preßspaltes einen (zum Übertragen der Preßkraft vom Joch über den Preßmantel auf die Gegenwalze dienenden) Schuh;
• c) zwischen dem Joch und dem Schuh befindet sich eine Druckkammer, die mit einem zum Anpressen des Schuhes an den Walzenmantel dienenden Druck­ mittel füllbar ist;
• d) dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen und die Werkstoffe der Gegenwalze und des Jochs derart aufeinander abgestimmt sind, daß - in einer zur Preßebene senkrechten Ebene - die schwerkraftbedingten Durchbiegungen der Gegen­ walze und des Jochs einschließlich des Schuhes wenigstens angenähert gleich groß sind.