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Rotationskörper zum Verändern der Breite von Papierbahnen In dem deutschen
Patent 665 025 ist eine Vorrichtung zum Verändern der Breite von Papierbahnen
o. dgl., insbesondere zum Kreppen voll Papier in: der Querrichtung, beschrieben,
die. auf der Anwendung eitles Rotationskörpers mit gekrümmter Achse beruht.
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Wie in jener Patentbeschreibung angegeben, kann man einen solchen
Rotationskörper beispielsweise aus einer Mehrzahl einzelner Scheiben herstellen,
die im Winkel zueinander stehen, deren Umfangspunkte sich also beim Umlauf um die
gekrümmte Achse des Rotationskörpers sich einander nähern und dann wieder voneinander
entfernen. Dadurch, daß die zu verarbeitende Papierbahn o. dgl. gezwungen wird,
an dieser gegenseitigen Formänderung auf einem mehr oder weniger großen Teil des
Umfangs teilzunehmen, entsteht die Wirkung des Streckens oder Stauchens bzw. Kreppens.
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Es liegt auf der Hand, daß sich in dein beispielsweise durch Kreppung
hergestellten Erzeugnis die Zahl der zur Anwendung gebrachten Scheiben durch eine
mehr oder weniger große Feinheit der Kreppung ausprägt. In je mehr Einzelelemente
die bewegliche Oberfläche des Rotationskörpers aufgelöst ist, desto feiner wird
die Wirkung sein. Die feinste und gleichmäßigste' Wirkung wird dann eintreten, wenn
in der Oberfläche des Rotationskörpers überhaupt keine erkennbaren Einzelelemente
mehr vorhanden sind, wenn also die Oberflüche etwa aus einem einheitlichen formveränderlichen
Werkstoff, z. B. Gummi, besteht.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Rotationskörper mit solcher
formveränderlicher Oberfläche, wobei ein mehr oder weniger großer Teil ihres konstruktiven
Aufbaus aus einem entsprechenden formveränderlichen Werkstoff gebildet sein kann.
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Der einfachste Fall eines solchen Rotationskörpers liegt dann vor,
wenn über eine Mehrzahl im Winkel zueinander angeordneter drehbarer Nabenkörper
ein Gummirohr gesteckt ist, das zweckmäßig beiderseits in Endscheiben o. dgl. gefaßt
wird.
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Während der Drehung dieser gekrümmten Walze verändert sich die Entfernung
zwischen je zwei einander entsprechenden Umfangsprodukten beider Endscheiben einmal
pro Umdrehung zwischen einem Größtwert und einem Kleinstwert, und das nachgiebige
Rohr macht in seinen einzelnen Meridianlinien diese Veränderung mit. Die Lage des
Eintritts- und Austrittspunktes der Papierbahn
o. dgl. innerhalb
des Oberflächenbereichs des Rotationskörpers bestimmt Art und Stärke der Streck-
bzw. Kreppwirkung. '.
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In der beiliegenden Zeichnung ist in @bb::r ein Querschnitt durch
einen solchen einfachen;: aus Innenscheiben und biegsamem Rohr be-@ stehenden Rotationskörper
dargestellt. a sei eine gebogene, z. B. aus Federstahl bestehende Achse, b eine
der darauf gesteckten, in genügender Zahl vorhandenen Lagerbüchsen, c eine der darum
rotierenden Innenscheiben und d ein über das Scheibensystem gezogenes Gummirohr.
Abb. z stelle nun zunächst einen gedachten Zustand dar, in dem sich das Gummirohr
befindet, bevor die Achse a ihre Biegung erhalten hat. Der Querschnitt des Gummirohres
ist in diesem Zustand nach allen Seiten vollkommen symmetrisch.
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In Abb. 2 ist nun der Rotationskörper in seinem wirklichen, d. h.
gebogenen Zustand dargestellt. Die Krümmung sei in einer horizontalen Ebene, und
zwar nach der Richtung erfolgt, daß die linke Seite des gezeichneten Querschnitts
gestreckt, die rechte dagegen gestaucht ist. Dies hat, da das Material des elastischen
Mantels das Bestreben hat, sein Volumen nicht zu verändern, zur Folge, daß alle
OOuerschnittselemente auf der linken Seite kleiner, auf der rechten dagegen größer
werden.
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Diese Veränderung äußert sich einmal darin, daß der äußere Radius
des Rotationskörpers links kleiner, rechts größer wird. Bei gleicher Winkelgeschwindigkeit
der Walze verändert sich somit die für die Papierbahn o. dgl. maßgebende Umfangsgeschwindigkeit
in dem Sinne, daß sie von links nach rechts zunimmt. Dies führt zu Zerrungen der
Bahn.
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Damit ist aber die Formänderungder Walze noch nicht erschöpft. Denn
die einzelnen Ouerschnittselemente verändern sich nicht allein in radialer, sondern
auch in tangentialer Richtung.
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Um die letztere Formänderung besser zu verdeutlichen, ist das Gummirohr
der Abb. 2 nach der Linie A-B aufgeschnitten gedacht und in Abb.3 abgewickelt dargestellt.
Die beiden wellenförmigen Seiten der Abwicklungsfigur deuten das Länger- und Kiirzerwerden
der Meridianlinien an. Bei e-e ist die Meridianlinie am kürzesten, bei f-f am längsten.
Die Meridiane selbst sind mit g bezeichnet und so über den abgewickelten Umfang
der Walze verteilt, daß an den Enden der Walze, die den geschwungenen Begrenzungslinien
e-f-e der Figur entsprechen, ihre gegenseitigen Abstände einander gleich sind. Die
tangentiale Formänderung der Gummiquerschnitte hat nun zur Folge, daß die Meridiane
nach der Walzenmitte zu gegenseitige Verschiebungen erleiden, die darin bestehen,
daß sie sich der Linie f-f zu nähern, dagegen von der Linie e-e zu entfernen
suchen. Damit tritt über die ,ganze wirksame Fläche des Rotationskörpers t#ixi Verziehen
ein, daß zwar der erstrebten 1.itrepp- bzw. Streckwirkung in der Ouerrich-`trüg
der Bahn keinen Abbruch tut, in der ängsrichtung aber eine nicht beabsichtigte unangenehme
Streck- bzw. Stauchwirkung zur Folge hat.
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Versuche haben gezeigt, daß diese Nebenwirkung so weit gehen kann,
daß ein in der Querrichtung wirkungsvoll gekrepptes Papier in der Längsrichtung
zerreißt oder daß ein bereits in der Längsrichtung vorgekrepptes ' Papier im Verlauf
der auftretenden Querkreppung seine Längskreppung wieder verliert.
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Sinn und Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung bzw.
Verminderung dieser unerwünschten Nebenwirkung bei Rotationskörpern mit gekrümmter
Achse aus formveränderlichem Werkstoff. Die Erfindung besteht darin, daß formsteife
Körper eingebaut werden, die in tangentialer Richtung Stützflächen bieten und hierdurch
denjenigen Formänderungen, die bei der Drehung des Rotationskörpers um die gekrümmte
Achse an seinem Umfang in tangentialer Richtung aufzutreten suchen, entgegenwirken.
Derartige formsteife Körper sind sehr zahlreich und verschieden. Sie können angewandt
werden entweder bei einem aus einem Stück bestehenden formveränderlichen Mantel
des Rotationskörpers oder auch bei einem in einzelne Teile aufgelösten Mantel. Formsteife
Körper dieser Art, die z. B. aus Flanschen, Nuten, Stiften, eingelegten Drähten
o. dgl. bestehen, sind auch an sich bei zylindrischen Walzen aus formveränderlichem
Werkstoff von Wringmaschinen bekanntgeworden. Bei diesen treten im Betriebe äußere
Kräfte auf, die das Bestreben haben, den ein- öder mehrteiligen Gummimantel tangential
zu verziehen bzw. ihn von der starren Achse in tangentialer Richtung abzureißen.
Diese unerwünschteWirkung wird durch die formsteifen Körper verhindert. Bei der
vorliegenden Erfindung werden nun diese bei zylindrischen Walzen in den verschiedensten
Ausführungs#-formen bekannten Stützeinrichtungen dazu verwendet, um denjenigen tangentialenFormänderungen
entgegenzuwirken, die bei Rotationskörpern mit gekrümmter Achse durch die Drehungen
des formveränderlichen Mantels selbst, und zwar von innen heraus, ausgelöst werden.
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Besteht der formveränderliche Mantel des Rotationskörpers aus einem
Stück, kann die tangentiale Ouerschnittsveränderung beispielsweise durch folgende
an sich bekannte Mittel begrenzt werden.
Durch die Ausstattung des
formveränderlichen Mantels mit nach innen gerichteten Flanschen o. dgl., die mit
einzelnen, Innenscheiben, Ringen o. dgl. verbunden sind.
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Durch die Ausstattung der Innenseite des Mantels mit Schlitzen, Nuten
o. dgl., die in entsprechend ausgebildete Scheiben, Ringe o. dgl. eingreifen.
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Durch die Anwendung von Stiften, Schrauben o. dgl., die mehr oder
weniger tief in den formveränderlichen Mantel hineinragen, gegebenenfalls auch von
außen her durch den Mantel durchgesteckt sind und in Scheiben, Ringen o. dgl. gehalten
werden.
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Durch Einlage von Drähten, Bändern, Schnüren, Geweben o. dgl., die
eine Dehnung in tangentialer Richtung verhindern bzw. beschränken, ohne die gewünschte
Formänderung in Richtung der Meridianlinien zu hemmen.
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Ist dagegen der formveränderliche Mantel in mehrere Teile unterteilt,
so kann diese Unterteilung beispielsweise auf folgende Art vorgenommen werden.
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Durch Auflösung des Mantels in einzelne Ringe, die mittels Flanschen,
Schlitzen, Nuten, Stiften o. dgl. in tangentialer Richtung festgehalten werden.
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Durch Auflösung des Mantels in der Achse parallele Streifen, die in
Nuten oder auf andere Weise .geführt werden, so daß sie sich nicht gegenseitig in
tangentialer Richtung verschieben können.
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Durch Auflösung des Mantels in Form einer Schraubenlinie.
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Durch alle diese Methoden der Auflösung wird innerhalb der wirksarneri
Oberfläche des Rotationskörpers ein mehr oder weniger grolier Spielraum geschaffen,
der entweder das Auftreten unerwünschter Formänderungen verhindert oder seine Wirkung
durch Aufteilung derselben in viele kleine Einzelformänderungen unschädlich macht.
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Damit die entstehenden Spielräume sich nicht schädlich, etwa durch
Einklemmen der Papierbahn, auswirken, können sie so angeordnet werden, daß die einzelnen
Oberflächenteile etwa nach Art einer Verzahnung o. dgl. ineinander ein- bzw. übergreifen.
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Die radialen Veränderungen der Querschnittselemente des formveränderlichen
Mantels lassen sich in den meisten Fällen nicht oder nur wenig vermindern. Stellenweise
werden sie sogar dadurch, daß die tangentiale Formänderung verhindert wird, noch
mehr oder weniger erhöht. Jedoch können auch sie gemäß der Erfindung weitgehend
unschädlich gemacht werden, und zwar dadurch, daß die Dicke des formveränderlichen
Mantels im Verhältnis zum Durchmesser des Rotationskörpers so gering gehalten wird,
daß der verbleibende Einfluß der Durchmesserveränderung in geringen Grenzen bleibt.
Beträgt z. B. die radiale Veränderung des Mantelquerschnitts 20 '/" die Manteldicke
3o mm, so kann die Wirkung der radialen Veränderung auf die Umfangsgeschwindigkeit
der Papierbahn auf 20/, herabgesetzt werden, wenn der Radius der Walze 1o X 30 -
3oo mm, der Walzendurchmesser also 6oo min groß gemacht wird.
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In den Abb. q. bis io sind einige besonders einfache lind charakteristische
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt, wobei darauf
hingewiesen sei, claß auch jede andere Ausführungsart, soweit sie dem Sinn der Erfindung
entspricht, in den Schutzumfang einbezogen werden muß.
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Abb. q. zeigt einen Ausschnitt aus dem Umfang eines Walzenkörpers,
geschnitten parallel der geradegestreckt gedachten Achse. la ist ein z. B. aus Gummi
bestehender Mantel. Er ist mit nach innen ragenden Flanschen i. versehen, die an
den aus undehnbarem Material bestehenden Scheiben k befestigt sind.
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Abb.5 stellt einen Teilquerschnitt eines Rotationskörpers dar, dessen
formveränderlicher Mantel l mit Schlitzen in, versehen ist, in den
die sternförmig ausgebildeten Innenscheiben n eingreifen. Diese Innenscheiben können
entweder einfach in den Mantel l hineingesteckt oder fest mit ihm verbunden, z.
B. einvulkanisiert sein. Gegebenenfalls kannauch die Außenfläche der Walze, wie
dies bei E angedeutet ist, unterbrochen sein.
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Abb.6 und 7 zeigen im teilweisen Quer-und Längsschnitt einen Rotationskörper,
bei dem der formveränderliche Mantel o durch Stifte p mit den Nabenteilen q so verbunden
ist, daß nur die unerwünschten tangentialen Formänderungen des Mantels verhindert
werden, während die meridionalen Formänderungen sich durch die gegenseitige Winkeleinstellung
der Nabenteile q frei auswirken können.
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Bei Abb. 8 ist eine ganze Walze teils in Ansicht, teils im Längsschnitt
zu erkennen. Ihr formveränderlicher Mantel r ist rechts und links in Endscheiben
s gehalten und im Innern auf den Scheiben t abgestützt. Bei ihm sind die tangentialen
Formänderungen dadurch verhindert, daß er Einlagen ic enthält, die aus Ringen, Schnüren
o.dgl.bestehen können, die ringsum verlaufen, in axialer Richtung dagegen der bei
der Krümmung der Walze auftretenden ineridionalen Formänderung keine Hindernisse
bereiten.
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Die drei übereinandergezeichneten Einlagen lassen erkennen, daß man
beispielsweise den ganzen formänderlichen Mantel durch Aufwickeln eines Gewebes
erzeugen kann, das in der Umfangsrichtung undehnbar ist, in axialer
Richtung
dagegen nachgiebig. Solche Gewebe werden beispielsweise für sanitäre Zwecke vielfach,
allerdings nur in geringer Breite, verwendet.
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Abb. 9 zeigt die beispielsweise Auflösung des formänderlichen Mantels
in einzelne Ringe v, die mittels Stifte x so in den Innenscheiben a, befestigt
sind, daß die tangentiale Bewegungsfreiheit gehemmt, die meridionale dagegen gewährleistet
ist.
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Schließlich ist in Abb. io eine Auflösung des Mantels in einzelne
Profilstreifen parallel der Achse angedeutet. Diese Streifen y werden durch die
zahnförmigen Vorsprünge z der Innenscheiben in tangentialer Richtung arretiert.
Bei der Krümmung der Walze verändert sich ihre wirksame Dicke D. Da dieselbe aber
klein ist gegenüber dem Außenradius R -der Walze, so bleibt diese radiale Veränderung
in erträglichen Grenzen.
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Die Schlitze zwischen den einzelnen Streifen y können gerade, wellenförmig
oder in anderer Weise gestaltet sein, so daß eine Verzahnung oder Überdeckung stattfindet.