DE4430666A1 - Durchbiegungseinstellwalze - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Durchbiegungseinstellwalze gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1 die bei der Herstellung oder Behandlung von bahnförmigem Material
eingesetzt wird.
Derartige Walzen sind beispielsweise aus der CH-PS 673 051 bekannt. Hinzu kommt,
daß bei dieser Lösung die Zuführung des Druckfluids zu den Druckräumen der
Zylinder-Kolben-Vorrichtungen getrennt von der Zuführung des Schmierfluids zu den
Lagertaschen der Lagerschuhe erfolgt. Neben der thermischen Trennung dieser
Fluidkreisläufe ergeben sich bei dieser Lösung insbesondere dadurch Vorteile, daß die
Schmierung unabhängig vom Druckkreislauf erfolgt und damit nicht wie bei der
Verbindung zwischen den Druckräumen und den Lagertaschen eine proportionale
Abhängigkeit der Schmierfluidmenge vom Druck in der Zylinder-Kolben-Vorrichtung
gegeben ist. Von Nachteil ist dabei, daß diese Walzen beim Betrieb eventuell auftretende
Schwingungen nicht in ausreichendem Maße dämpfen.
Hinzu kommt, daß Walzen mit einer großen Anzahl von Stützelementen auch eine große
Anzahl von Druckleitungen erfordern, deren Durchmesser wegen der Begrenzung durch
die Walze oder den Träger sehr gering ausfallen müssen. Dies wiederum hat eine erhöhte
Empfindlichkeit bezüglich einer Leckage zur Folge. Zwar ist es bekannt, dadurch
entstehende Druckverluste mittels eines außerhalb der Walze angeordneten
Druckspeichers auszugleichen, aber eine derartige Lösung dürfte in den meisten Fällen
an dem großen Aufwand scheitern.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Durchbiegungseinstellwalze zu
schaffen, deren Druckversorgung mit geringem Aufwand druckspeichernd ausgeführt ist
und die insbesondere auch bei der Abstützung über sehr viele Stützelemente mit
geringem Aufwand schwingungsdämpfend wirkt.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe durch die im Anspruch 1 beschriebene Vorrichtung
gelöst, wobei die Unteransprüche besondere Ausführungsformen darstellen.
Dadurch, daß der jeweilige Druckraum ohne Auswirkung auf die Entfernung zwischen
Walzenmantel und Träger und/oder mindestens je ein Abschnitt der den jeweiligen
Druckraum mit einer Druckversorgungseinheit verbindenden Druckleitung bis zu
einem bestimmten Maß seinen das Druckfluid fassenden Rauminhalt gegen eine Kraft in
Abhängigkeit des vom Druckfluid ausgehenden Druckes verändert, d. h. beispielsweise
bei steigendem Druck des Druckfluids sein Fassungsvermögen vergrößert, können mit
wenig Aufwand insbesondere vom Walzenmantel kommende Schwingungen gedämpft und
auch der Druck des Druckfluids bei Leckage desselben weitestgehend gehalten werden.
Die Rauminhaltsvergrößerung liegt dabei über der von Druckleitungen aus Metall.
Bezüglich der Ausführungsformen ist es dabei u. a. möglich, daß zumindest ein Abschnitt
der Druckleitungen aus einem dehnbaren Material besteht und/oder zumindest eine den
jeweiligen Druckraum begrenzende Wand der Zylinder-Kolben-Vorrichtung als
dichtend geführter Kolben ausgebildet ist, der sich an einem in Richtung des
Druckraums wirkenden Federelement abstützt. Dieses Federelement kann zum Beispiel
in der Ausführung als Tellerfeder selbst schwingungsdämpfend wirken und/oder mit
parallel oder in Reihe geschalteten Dämpfungselementen versehen werden.
Damit sich die Stützelemente, insbesondere hinsichtlich der Schwingungsdämpfung
gleich verhalten, sollten die zwischen der Druckversorgungseinheit und dem jeweiligen
Stützelement vorhandenen Druckleitungen hinsichtlich Konstruktion und Material
identisch ausgebildet sein, vor allem aber die gleiche Länge aufweisen. Da die
Stützelemente verschieden weit von den Walzenenden entfernt sind, empfiehlt es sich in
diesem Zusammenhang, daß zumindest jeweils ein Abschnitt der in der
Durchbiegungseinstellwalze verlaufenden Druckleitungen aus dehnbarem, flexiblen,
schwingungsdämpfenden Material besteht, wobei der in der Durchbiegungseinstellwalze
befindliche Teil der Druckleitungen bereits die gleiche Länge hat, d. h. daß die
Entfernungsunterschiede der Stützelemente durch eine entsprechende Verlegung der
zumindest teilweise flexiblen Druckleitungen ausgeglichen wird.
Die Verwendung von Druckleitungen stellt außerdem im Gegensatz zu ansonsten üblichen
axial verlaufenden Bohrungen im Träger hinsichtlich des Aufwandes eine sinnvolle
Realisierungsform dar, sofern sehr viele, zum Beispiel mehr als 30 Stützelemente
unabhängig voneinander angesteuert werden sollen.
Die Schmierung des Spaltes zwischen dem Lagerschuh und dem Walzenmantel kann
jeweils hydrodynamisch und/oder hydrostatisch erfolgen. Bei zumindest teilweise
hydrostatischer Arbeitsweise besitzen die Lagerschuhe der Stützelemente innerhalb der
wirksamen Lagerfläche hydrostatische Lagertaschen, die aus den o.g. Gründen
vorzugsweise getrennt von den Druckleitungen der Druckräume mit einem Schmierfluid
versorgt werden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist hierbei dann gegeben, wenn ein die Lagerfläche
bildender Teil des Lagerschuhes gleichzeitig Teil einer axial verlaufenden, sich
zumindest über mehrere Stützelemente erstreckenden Leiste ist. Dies ist u. a. dann
hinsichtlich des konstruktiven Aufwandes vorteilhaft, wenn die Leiste mindestens eine
axial verlaufende Bohrung für die Zuführung des Schmierfluids zu den Lagertaschen
besitzt. Sollten mehrere axial nebeneinander angeordnete Leisten vorhanden sein, so
sollten deren axial verlaufende Bohrungen direkt miteinander verbunden sein, ohne
jedoch die relative Beweglichkeit der benachbarten Leisten zu stark einzuschränken.
Damit sich die Leiste an den Walzenmantel anschmiegt, sollte die Leiste flexibler als
oder zumindest ähnlich flexibel wie der Walzenmantel ausgebildet sein. Des weiteren ist
es von Vorteil, wenn die Leiste mehrere, etwa in Umfangsrichtung der
Durchbiegungseinstellwalze verlaufende Kanäle besitzt. Dies bietet die Möglichkeit, die
von dem sich im Raum zwischen dem Walzenmantel und dem Träger ansammelnden Fluid
ausgehenden Verwirbelungsverluste zu verringern, da dieses Fluid bei Rotation durch
die Kanäle fließen kann.
Da sich mindestens Teile der Durchbiegungseinstellwalze während des Betriebes
erwärmen und die Leiste einen anderen, beispielsweise geringeren
Wärmedehnungskoeffizienten als der Träger besitzt, ist es, sofern die Leiste relativ fest
mit dem Stützelement verbunden ist, von Vorteil, wenn sich die Stützelemente
zumindest in axialer Richtung schwenkbar am Träger abstützen, so daß sich die
Stützelemente, ausgehend von einer leichten Neigung zum jeweils näheren Ende der
Durchbiegungseinstellwalze im untemperierten Zustand, bei Betriebstemperatur leicht
zur Mitte der Durchbiegungseinstellwalze neigen können.
Wegen der geringen Leckage und der unter Spannung stehenden Begrenzung des
Druckraumes und/oder der Druckleitungen ist es problemlos möglich, die Druckräume
zeitweise von der zentralen Druckversorgungseinheit zu trennen, solange der Druck
aufrechterhalten bleibt. Selbst bei Leckage des Druckfluids aus der
Zylinder-Kolben-Vorrichtung würde sich der Druck des Druckfluids nur geringfügig
ändern.
Vor allem bei der Ansteuerung sehr vieler Stützelemente bietet sich somit die
wirtschaftliche Variante, daß die Druckleitungen nur einzeln und nacheinander mit der
den jeweiligen Druck bestimmenden Druckversorgungseinheit verbunden werden. Um
die für einen Zyklus notwendige Zeit gering zu halten, ist es natürlich auch denkbar,
daß Gruppen von Stützelementen jeweils eine Druckversorgungseinheit zugeordnet
wird.
Nachfolgend soll die Erfindung an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In
der beigefügten Zeichnung zeigt die Fig. 1 einen Teilquerschnitt einer
erfindungsgemäßen Durchbiegungseinstellwalze sowie Fig. 2 und 3 eine stark
schematisierte Darstellung anderer Ausführungsformen.
Die Durchbiegungseinstellwalzen bestehen im wesentlichen aus einem feststehenden
Träger 1 und einem um diesen rotierbaren Walzenmantel 2, der sich über mehrere
axial nebeneinander angeordnete. Stützelemente 3 am Träger 1 abstützt. Derartige
Durchbiegungseinstellwalzen bilden vorzugsweise mit anderen Walzen einen Spalt zur
Herstellung oder Behandlung von bahnförmigem Material, beispielsweise
Faserstoffbahnen.
Um selbst auf örtlich sehr begrenzte Unregelmäßigkeiten der Faserstoffbahn einwirken
zu können, ist die Realisierung vieler axial bezüglich der Walze nebeneinander
angeordneter Druckzonen wichtig. Damit Stützelemente 3 von beispielsweise 40-100
mm Breite nur örtlich begrenzt Wirkung zeigen, sind in diesen Fällen flexible
Walzenmäntel 2 von großer Bedeutung.
Die Stützelemente 3 besitzen jeweils eine Zylinder-Kolben-Vorrichtung 4 zur Bildung
einer Anpreßkraft und einen Lagerschuh 5. Gemäß Fig. 1 verändern die Druckräume 6
ohne wesentliche Veränderung der Entfernung zwischen Walzenmantel 2 und Träger 1
und ein überwiegender Abschnitt 7 der den jeweiligen Druckraum 6 mit der
Druckversorgungseinheit verbindenden Druckleitung 8 bis zu einem bestimmten Grad
ihr das Druckfluid fassendes Volumen gegen eine Kraft in Abhängigkeit des vom
Druckfluid ausgehenden Druckes.
In konkreter Form erfolgt dies zum einen derart, daß eine den Druckraum 6
begrenzende Wand der Zylinder-Kolben-Vorrichtung 4, in diesem Fall der Kolben 9
(Ringkolben) selbst, sich dichtend am Zylinder sowie einem die Fluidzuführung
enthaltenden Bolzen 15 geführt an einem in Richtung des Druckraumes 6 wirkenden
Federelement 10, das hier als Tellerfederpaket ausgebildet ist, abstützt. Zum anderen
sind die Druckleitungen 8 identisch ausgeführt, wobei ein überwiegender Abschnitt 7
der in der Durchbiegungseinstellwalze verlaufenden Druckleitungen 8 aus dehnbarem,
flexiblen, schwingungsdämpfenden Material besteht und der in der
Durchbiegungseinstellwalze befindliche Teil der Druckleitungen 8 die gleiche Länge hat.
Damit ist sichergestellt, daß sich alle Stützelemente gleich verhalten, da die Dämpfung
und Druckspeicherung im wesentlichen von dem Federelement 10 bzw. dem dehnbaren
Material der Druckleitungen 8 ausgeht.
Die Schmierung der Lagerschuhe 5 erfolgt hier auf hydrostatische Weise über innerhalb
der wirksamen Lagerfläche angeordnete hydrostatische Lagertaschen 11, die getrennt
von den Druckleitungen 8 der Druckräume 6 mit einem Schmierfluid gespeist werden,
so daß die Schmierung und damit auch die Temperierung des Spaltes unabhängig erfolgen
kann.
Um vor allem bei der Verwendung von flexiblen Walzenmänteln 2 die Übergänge
zwischen den Stützelementen 3 zu vergleichmäßigen, ist der die Lagerfläche bildende
Teil des Lagerschuhs 5 gleichzeitig Teil einer axial verlaufenden und sich hier über alle
Stützelemente 3 erstreckenden Leiste 12. Diese Leiste 12 besitzt zur Vereinfachung der
Zuführung des Schmierfluids zu den Lagertaschen 11 eine axial verlaufende Bohrung
13, die an den Enden mit einer aus der Durchbiegungseinstellwalze führenden Leitung
verbunden ist und natürlich drosselnde Kanäle zu den Lagertaschen 11 aufweist.
Damit die Leiste 12 die Bereiche zwischen den Stützelementen 3 ausgleichen kann, ist
die Leiste 12 flexibel ausgeführt. Außerdem besitzt die Leiste 12 noch mehrere etwa in
Umfangsrichtung der Durchbiegungseinstellwalze verlaufende Kanäle 14, die einen
Durchfluß des sich im Walzenmantel 2 ansammelnden Fluids ermöglichen und somit die
Verwirbelungsverluste verringern.
Wenn beispielsweise der Träger 1 aus Metall und die Leiste 12 aus Kunststoff besteht,
so sind wegen der Unterschiede im Wärmeausdehnungskoeffizienten die Stützelemente 3
in axialer Richtung schwenkbar am Träger 1 abzustützen. Dementsprechend muß auch
die Verbindung des Bolzens 15 mit der Druckleitung 8 gestaltet sein. Dadurch wird es
möglich, daß sich die Stützelemente 3, ausgehend von einer leichten Neigung zum
jeweils näheren Ende der Durchbiegungseinstellwalze im untemperierten Zustand, bei
der höheren Betriebstemperatur leicht zur Mitte der Durchbiegungseinstellwalze
neigen können.
Wegen der energiespeichernden Ausführung der Druckräume 6 und der Druckleitungen
8 in ihrem Abschnitt 7 ist es möglich, die Druckräume 6 bzw. deren Druckleitungen 8
zeitweise von der außerhalb der Durchbiegungseinstellwalze vorhandenen
Druckversorgungseinheit zu trennen. Eine Verbindung mit der Druckversorgungseinheit
könnte zyklisch oder nur dann erfolgen, wenn der Druck in einem Druckraum geändert
werden soll, sofern eine bestimmte Zeitgrenze beispielsweise im Minutenbereich nicht
überschritten ist. Dies dient der Verringerung des Aufwandes, insbesondere bei
Durchbiegungseinstellwalzen ,mit sehr vielen Stützelementen 3.
Zur Vereinfachung der Montage ist es von Vorteil, wenn alle Druckleitungen 8 über eine
leicht lösbare Mehrfachkupplung aus der Walze geführt werden. Dies kann zum Beispiel
über zwei gegeneinander abgedichtete und lösbar miteinander verbundene Lochplatten
erfolgen, deren Löcher sich überdecken und jeweils mit einem Anschluß einer
Druckleitung 8 verbunden sind.
Zur Verbesserung des Schwingungsverhaltens ist es natürlich auch möglich, die
Druckleitungen 8 mit zusätzlichen Dämpfungselementen zu versehen.
Die Fig. 2 und 3 weisen auf zwei andere Ausführungsformen hin, um zu
ermöglichen, daß die Druckräume 6 der Zylinder-Kolben-Vorrichtungen 4 ohne
wesentliche Auswirkung auf die Entfernung zwischen Walzenmantel 2 und Träger 1
ihren Rauminhalt für das Druckfluid gegen eine Kraft in Abhängigkeit des vom
Druckfluid ausgehenden Druckes verändern können.
Erreicht wird dies gemäß Fig. 2 dadurch, daß zwischen dem Lagerschuh 5 und der
Zylinder-Kolben-Vorrichtung 4 ein vorzugsweise dämpfendes Federelement 10
angeordnet wird.
Es ist aber entsprechend Fig. 3 auch möglich, die Zylinder-Kolben-Vorrichtung 4
selbst über ein möglichst dämpfendes Federelement 10 am Träger 1 abzustützen.
In beiden Fällen können zusätzliche Dämpfungselemente, wie bereits beschrieben,
vorgesehen sein. Die Ausführungsformen können unter Umständen auch miteinander
kombiniert werden.
Claims (15)
1. Durchbiegungseinstellwalze, bestehend aus einem feststehenden Träger (1) und
einem um diesen rotierbaren Walzenmantel (2), der sich über mehrere
Stützelemente (3) am Träger (1) abstützt, wobei die Stützelemente (3) jeweils
zumindest eine Zylinder-Kolben-Vorrichtung (4) zur Bildung einer Anpreßkraft
und einen Lagerschuh (5) besitzen und die Fluidspeisung der Druckräume (6) der
Zylinder-Kolben-Vorrichtungen (4) zumindest gruppenweise getrennt
voneinander erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der jeweilige Druckraum (6) ohne Auswirkung auf die Entfernung zwischen
Walzenmantel (2) und Träger (1) und/oder mindestens je ein Abschnitt (7) der
den jeweiligen Druckraum (6) mit einer Druckversorgungseinheit verbindenden
Druckleitung (8) seinen Rauminhalt gegen eine Kraft in Abhängigkeit des vom
Druckfluid ausgehenden Druckes verändert.
2. Durchbiegungseinstellwalze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest eine den Druckraum (6) begrenzende Wand der
Zylinder-Kolben-Vorrichtung (4) als dichtend geführter Kolben (9) ausgebildet
ist, der sich an einem in Richtung des Druckraumes (6) wirkenden Federelement
(10) abstützt, welches vorzugsweise selbst schwingungsdämpfend wirkt und/oder
mit parallel oder in Reihe geschalteten Dämpfungselementen versehen ist.
3. Durchbiegungseinstellwalze nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Lagerschuh (5) und der Zylinder-Kolben-Vorrichtung (4) ein
Federelement (10) angeordnet ist, welches vorzugsweise selbst
schwingungsdämpfend wirkt und/oder mit parallel oder in Reihe geschalteten
Dämpfungselementen versehen ist.
4. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Zylinder-Kolben-Vorrichtung (4) über ein Federelement (10) am
Träger (1) abstützt, wobei das Federelement (10) vorzugsweise selbst
schwingungsdämpfend wirkt und/oder mit parallel oder in Reihe geschalteten
Dämpfungselementen versehen ist.
5. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Abschnitt der Druckleitung (8) aus einem dehnbaren,
schwingungsdämpfenden Material besteht.
6. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckleitungen (8) hinsichtlich Konstruktion und Material identisch
ausgebildet sind.
7. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zwischen der Druckversorgungseinheit und den Stützelementen (3)
verlaufenden Druckleitungen (8) etwa die gleiche Länge aufweisen.
8. Durchbiegungseinstellwalze nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest jeweils ein Abschnitt (7) der in der Durchbiegungseinstellwalze
verlaufenden Druckleitungen (8) aus dehnbarem Material besteht, wobei der in
der Durchbiegungseinstellwalze befindliche Teil der Druckleitungen (8) etwa die
gleiche Länge hat.
9. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lagerschuhe (5) der Stützelemente (3) innerhalb der wirksamen
Lagerfläche hydrostatische Lagertaschen (11) besitzen, die vorzugsweise getrennt
von den Druckleitungen (8) der Druckräume (6) mit einem Schmierfluid
versorgt werden.
10. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein die Lagerfläche bildendes Teil des Lagerschuhes (5) gleichzeitig Teil einer
axial verlaufenden, zumindest über mehrere Stützelemente (3) erstreckenden
Leiste (12) ist.
11. Durchbiegungseinstellwalze nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leiste (12) zumindest eine axial verlaufende Bohrung (13) für die
Zuführung des Schmierfluids zu den Lagertaschen (11) besitzt.
12. Durchbiegungseinstellwalze nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Vorhandensein mehrerer axial nebeneinander angeordneter Leisten (12)
die axial verlaufenden Bohrungen (13) dicht miteinander verbunden sind.
13. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leiste (12) flexibler als oder ähnlich flexibel wie der Walzenmantel (2)
ausgebildet ist.
14. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leiste (12) mehrere etwa in Umfangsrichtung der
Durchbiegungseinstellwalze verlaufende Kanäle (14) besitzt.
15. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckräume (6) einzeln oder in Gruppen zeitweise von der
Druckversorgungseinheit getrennt werden, solange der Druck aufrechterhalten
bleibt.
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Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |