DE4430666C2 - Durchbiegungseinstellwalze - Google Patents

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.

In dem Prospekt "Das HYDREIN-Walzensystem" der Firma Kleinewefers GmbH, Krefeld, ist zwar bereits von "in das Tragsystem eingebauten Dämp­ fungsgliedern" die Rede. Jedoch ist mit dieser Angabe keine konkrete Ausge­ staltung für die oben beschriebene Durchbiegungseinstellwalze verbunden.

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 Durckraumes 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 (14)

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) seinen Rauminhalt gegen die Kraft zumindest eines Federelementes (10), welches vorzugsweise selbst schwingungsdämpfend wirkt und/oder mit parallel oder in Reihe geschalteten Dämpfungselementen versehen ist, in Abhängigkeit des vom Druckfluid ausgehenden Druckes verändert und/oder mindestens je ein Abschnitt (7) der den jeweiligen Druckraum (6) mit einer Druckversorgungseinheit verbindenden Druckleitung (8) aus einem dehnbaren, schwingungsdämpfenden Material besteht.

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 dem in Richtung des Druckraumes (6) wirkenden Federelement (10) abstützt.

3. Durchbiegungseinstellwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (10) zwischen dem Lagerschuh (5) und der Zylinder-Kolben-Vorrichtung (4) angeordnet ist.

4. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zylinder-Kolben-Vorrichtung (4) über das Federelement (10) am Träger (1) abstützt.

5. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitungen (8) hinsichtlich Konstruktion und Material identisch ausgebildet sind.

6. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der Druckversorgungseinheit und den Stützelementen (3) verlaufenden Druckleitungen (8) etwa die gleiche Länge aufweisen.

7. Durchbiegungseinstellwalze nach Anspruch 6, 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.

8. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 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.

9. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 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.

10. Durchbiegungseinstellwalze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiste (12) zumindest eine axial verlaufende Bohrung (13) für die Zuführung des Schmierfluids zu den Lagertaschen (11) besitzt.

11. Durchbiegungseinstellwalze nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein mehrerer axial nebeneinander angeordneter Leisten (12) die axial verlaufenden Bohrungen (13) dicht miteinander verbunden sind.

12. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiste (12) flexibler als oder ähnlich flexibel wie der Walzenmantel (2) ausgebildet ist.

13. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiste (12) mehrere etwa in Umfangsrichtung der Durchbiegungseinstellwalze verlaufende Kanäle (14) besitzt.

14. Durchbiegungseinstellwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckräume (6) einzeln oder in Gruppen zeitweise von der Druckversorgungseinheit getrennt werden, solange der Druck aufrechterhalten bleibt.