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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Induktionsheizwalzenvorrichtung.
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Eine
Induktionsheizwalzenvorrichtung umfaßt eine Hohlwalze aus Metall
mit einer geeigneten Permeabilität
und Leitfähigkeit
(oder elektrischem Widerstand), z.B. Kohlen-stoffstahl, und einer Induktionsheizungs-Wicklungsstruktur,
die eine Primärspule
bildet, wobei die Struktur zur relativen Drehung innerhalb der Hohlwalze
unterstützt
ist. Die Walze ist vorzugsweise separat gelagert. Die Wicklungsstruktur
hat die Form einer gewickelten Spule auf einem spulenartigen Eisenkern
koaxial im Inneren der Walze, deren Anschlußdrähte durch die Welle der Spule, die
sich im Inneren der Walzenwelle erstreckt, hindurch aus der Walze
herausgeführt
werden. Die Leitungen werden dann mit einer Wechselspannungsquelle
von geeigneter Frequenz verbunden.
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In
dem oben beschriebenen Induktionsheizungsgerät bewirkt ein Einschalten der
Spannung, daß ein
Anregungsstrom durch die Spule fließt, woraufhin der resultierende
magnetische Fluß in
einem magnetischen Kreislauf zirkuliert, wobei der Fluß durch
die Spule strömt über den
spulenartigen Eisenkern aus einem Kernmaterial, wie etwa Siliciumstahlblätter, die
Walzenseite erreicht, sich radial bewegt und dann umkehrt, um nach
Passieren des zylindrischen Abschnitts der Walze die gegenüberliegende Walzenseite
zu erreichen. Folglich erzeugt ein Wirbelstrom, der auf dem Fließen eines
magnetischen Wechselflusses durch den Walzenkörper, insbesondere den zylindrischen
Abschnitt, basiert, Joul'sche Wärme (Wirbelstromverluste).
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Eine
derartige Induktionsheizwalze wird benutzt, um effektiv Druck und
Wärme auf
ein zu verarbeitendes Material zu übertragen beim Drucken, Prägen von
Blättern,
Kalandrieren von Papier und ähnlichen
Vorgängen.
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Aus
DE 35 27 271 A1 ist
eine drehbare Walze mit einem in Umfangsrichtung laminierten zylindrischen
Kern mit vier umlaufenden Jöchern
am zylindrischen Kern drei Wicklungen zwischen den Jöchern bekannt.
Die Wicklung ist in drei Teile mit unterschiedlichen Phasen unterteilt,
wobei benachbarte Wicklungsteile ein Überlapp besitzen. Diese Wicklung
dient dazu, eine gleichmäßige Oberflächentemperatur
auf der Walze zu erzielen.
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Aus
Patent Abstracts of Japan
JP 043065881
A ist eine Induktionsheizwalzenvorrichtung bekannt. Um
eine gleichmäßige Oberflächentemperatur
der Walze zu erzielen, wird eine Mantelkammer der Walze mit einem
Wärmeleitmedium
gefüllt.
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10 zeigt eine übliche Konstruktion
einer solchen Induktionsheizwalzenvorrichtung mit einer Walze 1 und
Flan schen 2A und 2B, die an gegenüberliegenden
Enden der Walze 1 mittels Bolzen 3A und 3B befestigt
sind, um die gegenüberliegenden Enden
zu verschließen.
Die Bezugsziffern 4A und 4B kennzeichnen Antriebswellen
mit Durchgangslöchern 30A und 30B,
die einstückig
mit den Flanschen 2A und 2B sind. Die Wellen sind
auf dem Maschinenrahmen mit nicht gezeigten Lagern drehbar angebracht.
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Die
Bezugsziffer 5 bezeichnet eine Induktionsheizungs-Wicklungsstruktur
mit einem spulenartigen Eisenkern 6 und einer darauf gewickelten
Induktionsspule 7. Mit der Induktionsspule 7 verbundene Anschlußleitungen 8 sind
nach außen
geführt
und mit der Wechselspannungsquelle verbunden. Hülsenartige Stäbe stehen
axial an gegenüberliegenden
Enden der Wicklungsstruktur 5 hervor zu deren Unterstützung und
erstrecken sich durch die Durchgangslöcher 30A und 30B der
Treibwellen 4A und 4B. Lager 10A und 10B sind
zwischen den Unterstützungsstäben 9A und 9B und
den Durchgangslöchern 30A, 30B angeordnet.
Ein Anschlagring 11 für
das Lager 10A ist in der Wandfläche des Durchgangslochs 30A installiert
und Anschlagringe 12 und 13 für das Lager 10B sind
in der Wandfläche
des Durchgangslochs 30B installiert. Weiterhin sind die
Anschlußdrähte 8 in das
Durchgangsloch des einen Unterstützungsstabs 9B eingesetzt
und sind nach außen
geführt.
Folglich können
die Anschlußstäbe 9A und 9B und
damit die Induktionsheizungs-Wicklungsstruktur stationär gehalten
werden, während
die Antriebswellen 4A und 4B der Walze dehbar
sind.
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In
diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß dieser
Typ einer Vorrichtung manchmal benutzt wird, um Muster auf Blätter zu
prägen,
etwa auf Papier, nicht gewebte Stoffe oder Eisenblätter. Zu
diesem Zweck sind die Außenflächen der
Walze mit dem erforderlichen Muster geprägt, wenn jedoch ein anderes
Muster auf die Blätter
aufgebracht werden soll, muß eine
Walze mit einem anderen Muster benutzt werden. In diesem Fall muß allein
die Walze 1 zum Austausch von der Wicklungsstruktur getrennt
werden.
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Konventionell
wird für
diesen Austausch die in der Vorrichtung eingebaute walze 1 auf
einen geeigneten Ständer
gesetzt. Dann wird der Bolzen 3A der Antriebswelle 4A auf
der linken Seite entfernt, um den Flansch 2A von der Verbindung
mit der Walze 1 freizugeben, und der Anschlagring 11 wird
entfernt. Dann werden der Flansch 2A und die Antriebswelle 4A nach
links bezogen auf die Walze 1 bewegt und dabei von der
Walze 1 getrennt.
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Der
Bolzen 3B der Antriebswelle 4B auf der rechten
Seite wird zur Freigabe des Flansches 2B von der Verbindung
mit der Walze 1 entfernt, und der innere Anschlagring 12 wird
entfernt. Der Flansch 2B und die Treibwelle 4B werden
anschließend
nach rechts von der Walze 1 bewegt und dadurch von der Walze 1 getrennt.
Danach wird die Induktionsheizungs-Wicklungsstruktur 5 zusammen
mit den Unterstützungsstäben 9A und 9B von
der Walze 1 zurückgezogen.
Der sich dann ergebende Zustand ist in 11 gezeigt.
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Als
Ergebnis dieses Vorgangs ist die Walze 1 getrennt von den
anderen Komponenten und gegen eine andere Walze 1 ausgetauscht
und die Komponenten werden in der umgekehrten Reihenfolge ihrer Demontage
neu montiert.
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Da
jedoch die Flansche 2A und 2B eng mit der Walze 1 zusammenpassen,
ist das Zurückziehen der
individuellen Flansche von der Walze 1 keine einfache Maßnahme bezogen
auf den oben beschriebenen Trennungsvorgang. Wenn weiterhin die
Lager 10A und 10B von den Unterstützungsstäben 9A und 9B getrennt
werden, indem die Antriebswellen 4A und 4B zusammen
mit den Lagern 10A und 10B von den Antriebswellen 9A und 9B getrennt
werden, ist nichts übrig,
um die Unterstützungsstäbe 9A und 9B zu
unterstützen,
woraufhin sich die letzteren unter dem Einfluß ihres Gewichts neigen oder
nach unten auf die innere Oberfläche
der Walze 1 fallen; folglich muß dieser Vorgang mit Vorsicht
durchgeführt
wer den.
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Der
anschließende
Zusammenbau zum Austausch der Walze 1 umfaßt die Schritte
des Einsetzens der Induktionsheizungs-Wicklungsstruktur 5 mit den
Unterstützungsstäben 9A und 9B in
die Walze 1 und der Befestigung der Stirnenden der Stäbe 9A und 9B in
den Lagern 10A und 10B, die im Inneren der Antriebswellen 4A und 4B sind.
Der damit verbundene Befestigungsvorgang ist jedoch nicht einfach
und es müssen
anschließend
bei Aufrechterhaltung dieses Zustandes die Flansche 2A und 2B an der
Walze 1 angebracht werden. Dieser Vorgang ist sehr kritisch.
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Das
bedeutet, daß die
Montage und Demontage der Walze und Flansche dieses Typs von Vorrichtung
aus zwei Gründen
problematisch ist: (1) wegen des engen Passens der Walze und der
Flansche, und (2) wegen der zerlegbaren Konstruktion der drei Komponentenabschnitte,
nämlich
der Walze und der Antriebswellen einstückig mit der Induktionsheizungs-Wicklungsstruktur.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in einer Induktionsheizwalzenvorrichtung
mit einer Walze, Antriebswellen, die einstückig mit Flanschen sind, und
Unterstützungsstäben, die
einstückig
mit einer Induktionsheizungs- Wicklungsstruktur sind,
die Montage und Demontage der Flansche zum Austausch der Walze zu
verbessern.
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Die
Induktionsheizwalze nach der Grundanordnung der vorliegenden Erfindung
hat Mittel zur Befestigung der Walze und der Flansche durch einen konischen
Sitz zur temporären
Befestigung der Antriebswellen und Unterstützungsstäbe.
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Eine
Induktionsheizwalze nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
hat über
die oben beschriebene Grundanordnung hinaus Unterstützungsmittel
zur Unterstützung
einer Antriebswelle und Transportmittel zum Tragen der von den Flanschen
gelösten
Walze und zu deren Transport zu der anderen Antriebswelle.
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In
der Walzenvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung macht das
Lösen der
Walze und Flansche, da sie mittels einer konischen Fassung befestigt
sind, es möglich,
die Flansche von der Walze durch leichtes Bewegen der Flansche zu
trennen. Weiterhin bewirkt beim Zusammenbau ein leichtes Bewegen
der Flansche und Walze zueinander deren passende Befestigung aneinander.
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Da
die Antriebswelle eines der Flansche und der mit dem anderen Flansch
verbundene Unterstützungsstab
einstückig miteinander
befestigt sind, sind bei der Montage und Demontage der Walze und
der Flansche weiterhin die Antriebswelle einstückig mit dem Flansch und der
Unterstützungsstab
einstückig mit
der Induktionsheizungs-Struktur miteinander integriert und können daher
relativ von der Walze entfernt und in die Walze eingesetzt werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung sind die Antriebswellen und Flansche sowie die Unterstützungsstäbe und die
Induktionsheizungs-Wicklungsstruktur einstückig unterstützt in Art
eines Auslegers durch einen Unterstützungsmechanismus. Daher kann
die von den Flanschen gelöste
Walze leicht an eine andere Stelle transportiert werden, wenn sie
auf einem Trag- oder Transportmechanismus plaziert ist.
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Im
folgenden wird die Erfindung unter Bezugsnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben, in denen
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1 ein Längsschnitt ist, der die Grundausführung der
Erfindung zeigt;
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2 eine Explosions-Schnittansicht
in der Anordnung der Grundausführung
ist;
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3 eine Schnittansicht ist,
die eine zweite Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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4 eine Schnittansicht ist,
die eine auf einem Transportmechanismus angeordnete Walze in der
zweiten Ausführungsform
nach 2 zeigt;
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5 eine Schnittansicht ist,
die den Transportmechanismus in bewegtem Zustand in der zweiten
Ausführungsform
zeigt;
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6 eine Schnittansicht mit
entfernter Walze ist;
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7 eine Schnittansicht einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist;
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8 eine Schnittansicht des
Transportmechanismus in bewegtem Zustand ist;
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9 eine Schnittansicht mit
bewegter Walze ist;
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10 eine Schnittansicht einer
konventionellen Anordnung zeigt; und
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11 eine Explosionsschnittansicht
einer konventionel len Anordnung zeigt.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden im folgenden beschrieben, wobei
in diesem Fall einige Teile wie die in 10 gezeigten ähnliche oder gleichartige Teile
kennzeichnen. In einer Ausführungsform
gemäß der Erfindung
sind, wie in 1 gezeigt,
eine Walze 1, die z.B. aus Kohlenstoffstahl hergestellt
ist, und Flansche 2A und 2B, die vorzugsweise
aus demselben Material wie die Walze hergestellt sind, aneinander
befestigt mittels einer konischen Passung. Insbesondere ist die
innere Oberfläche
der Walze an gegenüberliegenden
Enden mit konischen Flächen 15 und 16,
welche die Öffnung nach
außen
hin vergrößern, gebildet.
Die Mantelfläche
des Flansches 2B, die zu einer Öffnungsfläche der Walze 1 paßt, um diese
abzuschließen,
hat die Form einer konischen Oberfläche komplementär zu der
konischen Fläche 16.
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Die
Mantelfläche
des Flansches 2A, die der anderen Öffnungsfläche der Walze 1 entspricht
und diese abschließt,
ist nicht mit einer Neigung ausgebildet, statt dessen ist eine Hülse 18 von
keilförmigem Querschnitt
zwischen der Mantelfläche
und der konischen Fläche 15 angeordnet,
die engen Eingriff dazwischen bewirkt. Die Hülse 18 ist an einer
Stelle an ihrem Umfang geschlitzt. In dieser Erfindung werden die
nach dem Stand der Technik benutzten Bolzen 3A nicht benutzt.
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Das äußere Ende
der Hülse 18 wird
von einer Mutter 19 in Form eines Rings, der in Eingriff
mit einem Gewindeabschnitt am Außenumfang des Flansches 2A steht,
gedrückt.
Dieses Drücken
bewirkt einen festen Sitz zwischen der Walze 1 und den Flanschen 2A und 2B.
In diesem Zustand wird die Walze 1 mit den Antriebswellen 2A und 2B gedreht, um
wie gewünscht
zu arbeiten.
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Die
vorliegende Erfindung hat weiterhin Mittel zum temporären Befestigen
der Antriebswellen 4A, 4B und der Unterstützungsstäbe 9A, 9B aneinander,
wenn das Lösen
der Walze 1 und der Flansche 2A und 2B voneinander
beabsichtigt ist. Insbesondere sind die Außenflächen der Antriebswellen 4A und 4B mit
sich radial erstreckenden und gleichmäßig auf dem Umfang verteilten
Gewindebohrungen 20A und 20B ausgestattet.
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Wenn
es beabsichtigt ist, die Walze 1 und die Flansche 2A und 2B voneinander
zu lösen,
werden die Bolzen 21A und 21B in die Gewindelöcher 20A und 20B gebracht,
bis ihre Vorderenden gegen die äußeren Umfangsflächen der
Unterstützungsstäbe 9A und 9B anliegen.
Daher sind die Flansche 2A, 2B, die Antriebswellen 4A, 4B,
die Unterstützungsstäbe 9A, 9B und
die Induktionsheizungs-Wicklungsstruktur 5 einstückig miteinander
verbunden durch die Bolzen 21A und 21B.
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In
diesem Zustand wird die Hülsenanschlagmutter
gelöst
und entfernt, gefolgt von dem Entfernen der Hülse 18 und dem Bolzen 3B,
wodurch die Flansche 2A, 2B, die Antriebswellen 4A, 4B,
die Unterstützungsstäbe 9A, 9B und
die Induktionsheizungs-Wicklungsstruktur 5 als einstückiger Körper aus
der Walze 1 entfernt werden können. Dieser separierte Zustand
ist in 2 gezeigt. Diese
sich an den Austausch der Walze 1 anschließende Bedienung
wird in umgekehrter Reihenfolge zum Zusammenbau vorgenommen.
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Gemäß einer
derartigen Anordnung kann, da die Walze 1 und die Flansche 2A und 2B miteinander durch
eine konische Passung befestigt sind, der notwendige Paßdruck durch
einen leichten Kontaktdruck erhalten werden und das Lösen ist
ebenso einfach.
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Zum
Austausch der Walze sind die Montage und Demontage der Walze 1 von
den Flanschen 2A, 2B, den Antriebswellen 4A, 4B,
den Unterstützungsstäben 9A, 9B und
der Induktionsheizungs-Wicklungsstruktur 5 einfach, da
diese als ein inte graler Körper
in ihrem temporär
befestigten Zustand gehalten werden können.
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Weiterhin
legt diese Integration die relative Position ihrer Achsen fest und
unterstützt
die Justierung der Achse während
der Demontage und Montage.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung, wie in 3 gezeigt,
ist ein Mechanismus zur zeitweisen Unterstützung der Antriebswelle 4B, insbesondere
ein Unterstützungsständer 22 mit
einer die Welle unterstüzenden
Ausnehmung, in Addition zu der Welle-Stab-Gewindebefestigungskonstruktion vorbereitet.
Die Heizwalzenvorrichtung wird von einem Kran aus der Benutzungsposition
angehoben und auf den Unterstützungsständer 22 überführt. Die Antriebswelle 4B wird
am Unterstützungsständer montiert
und positioniert befestigt, indem ein oberer Ständerabschnitt 22 mit
einer symmetrischen Ausnehmung darauf plaziert wird. Im Ergebnis
wird die gesamte Vorrichtung auslegerartig unterstützt. Weiterhin
kann ein Zusatzständer 23 auf
dem Unterstützungsständer 22 zur
zusätzlichen
Unterstützung
des Flansches 2B benutzt werden. Dieser Zustand ist in 3 dargestellt.
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In
diesem Zustand wird ein Transportmechanismus 24, dessen Niveau
justierbar ist, vorbereitet und unter der Walze 1 plaziert.
Die Mutter 19 wird zur Entfernung der Hülse 18 und des Bolzens 3B gelöst, woraufhin
die Flansche 2A, 2B, die Antriebswellen 4A, 4B,
die Unterstützungsstäbe 9A, 9B und
die Wicklungsstruktur 5 von der Walze 1 als ein
integraler Körper
entfernt werden. Weiterhin ist die Walze 1 auf dem Transportmechanismus 24 angeordnet.
Diesen separierten Zustand zeigt 4.
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Danach
wird der Transportmechanismus 24 mit der darauf angeordneten
Walze 1 zur Antriebswelle 4A bewegt. Dieser Zustand
ist in 5 gezeigt. In
diesem Fall wird, falls eine Vielzahl von kleinen Walzen 25 um
den unteren Umfangsbereich des Flansches 2A herum angeordnet
sind, der Transport der Walze 1 unterstützt, indem die Walzen 25 entlang der
inneren Mantelfläche
der Walze 1 rollen, so daß der untere Umfangsbereich
des Flansches 2A nicht länger mit der Walze 1 in
Berührung
steht, um mit deren Bewegung zu interferieren.
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Der
Transportmechanismus 24 verfährt solange, bis die Walze 1 vollständig getrennt
ist, wie in 6 gezeigt.
Falls eine neue Walze befestigt werden soll, wird die oben beschriebene
Trennungsprozedur in umgekehrter Weise vorgenommen.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung ist in den 7 bis 9 gezeigt. Dieses Beispiel
verwendet keinen Zusatzständer 23 für den Flansch 2B. Wie
in 7 gezeigt, wird zu
Beginn der Transportmechanismus 24 unter der Walze 1 plaziert.
Die Mutter 19 wird entfernt, gefolgt von der Entfernung
der Hülse 18 und
des Bolzens 3B, woraufhin wie im Fall von 2 die Flansche 2A, 2B,
die Antriebswellen 4A, 4B, die Unterstützungsstäbe 9A, 9B und
die Wicklungsstruktur 5 als ein integraler Körper von
der Walze 1 separiert werden. Die Walze 1 wird
am Transportmechanismus 24 befestigt.
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Anschließend wird
der Transportmechanismus 24 als solcher zur Antriebswelle 4A bewegt,
wie in 8 gezeigt, und
die Wicklungsstruktur 5 wird von unten unterstützt durch
einen unabhängig
vorbereiteten Zusatzständer 26,
wie in 9 gezeigt, bevor
die Walze 1 den Flansch 2A verläßt. Die
von dem Transportmechanismus 24 auslegerartig unterstützten Komponenten
sind in Position stabilisiert. Der Transportmechanismus 24 wird
weiterbewegt, bis die Walze 1 vollständig getrennt ist.
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Wie
oben beschrieben, ist bei der Montage und Demontage der Walze ein
Antriebswellenmechanismus auslegerartig unterstützt; daher kann die Montage
und Demontage sowie der Transport der Walze mit höchster Sicherheit
vorgenommen werden.