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zum Anpressen eines Maschinenteiles gegen einen anderen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Membrandruckdose zum Anpressen eines Maschinenteils gegen
einen anderen, insbesondere zum Anpressen einer beweglichen Walze an eine feste,
beispielsweise bei Papier- und ähnlichen Maschinen, und bezweckt die Ausführung
eines vorbereitenden Anstellhubes vor der Ausübung des eigentlichen Betriebsdruckes.
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Membrandruckdosen haben den Vorteil, daß sie keine Dichtungsschwierigkeiten
mit sich bringen. Der Druckraum unterhalb der eingespannten Membran ist bis auf
die Druckzuführungsleitung allseitig vollständig geschlossen, so daß ein Verlust
an Druckmittel und unbeabsichtigtes Abfallen des Druckes nicht Platz greifen kann.
Sie haben aber den Nachteil, daß die Membran in den Grenzen ihrer Nachgiebigkeit
recht beschränkt ist und mit ihnen infolgedessen nur ein geringer Arbeitshub ausgeübt
werden kann. Geht man z. B. von einer gestreckten Lage der Membran als Ausgangsstellung
aus, so muß sie sich bei dem folgenden Arbeitshub nach außen wölben, und der flache
Kolben, auf den sie sich stützt und der den Hub weiterzuleiten hat, liegt nach eingetretener
Wölbung nicht mehr mit seiner ganzen Fläche auf. Dadurch vermindert sich der übertragene
Druck im Verhältnis der Verminderung der Anlagefläche, wobei insbesondere die in
der Nähe des Membranumfanges
liegenden größeren Flächenteile zuerst
in Wegfall kommen, bis bei einer angenommenen vollkommen runden Wölbung der Membran
die Berührung zwischen Membran und Kolben theoretisch nur noch in einem Punkt stattfinden
würde, so daß eine Kraftübertragung überhaupt nicht mehr stattfindet. Bei einer
so starken Verformung der Membran kommt hinzu, daß der Innendruck der blembrandose
in zunehmendem Maße dazu dienen muß, die Verformungsarbeit der Membran zu leisten,
deren innere Elastizität sich ja ihrer Ausbeulung entgegensetzt, und dieser Teil
der Druckmittelarbeit geht für die praktische Ausnutzung verloren. So kommt es auch,
daß bei stärkeren Membranausschlägen ein Messen des Innendruckes keinen richtigen
Maßstab für den nach außen wirksamen Druck ergibt.
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Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß bei
der neuen Anordnung die Membran zur Ausübung des Betriebsdruckes erst in Tätigkeit
tritt, nachdem der anzudrückende Maschinenteil (Walze od. dgl.) mit seinem Gegenstück
in Berührung gekommen ist, während der Übergang des Maschinenteils aus seiner weiter
entfernten Ruhelage auf andere Weise bewerkstelligt wird. Dieser größere Abstand
der beiden Maschinenteile voneinander wird z. B. bei Walzenpaaren von Papiermaschinen
erforderlich, um einen Filzwechsel vornehmen zu können; da, wo eine Walze mit einem
geheizten Trockenzylinder zusammenarbeitet, ist es bei Abreißen der Papierbahn wichtig,
ein solches Abheben der Walze auf einen größeren Abstand schnell und sicher durchzuführen,
da andernfalls der Filz beschädigt werden würde, wenn er ohne die isolierende Papierschicht
weiterhin an den geheizten Trockenzylinder angepreßt würde.
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Die erfindungsgemäße Lösung der dargestellten Aufgabe besteht darin,
daß die Membran in dem freien Innenraum eines ringförmigen, in einem geschlossenen
Zylinder verschiebbaren Gleitkolbens ausgespannt ist und sich auf der dem Druckmittelraum
gegenüberliegenden Seite an einen Stempel anlegt, der den Arbeitsdruck auf den anzupressenden
Maschinenteil überträgt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch die Druckdose in Ruhestellung,
Abb. 2 einen entsprechenden Längsschnitt in Bereitstellung, Abb.3 einen entsprechenden
Längsschnitt in Arbeitsstellung, Abb. 4, 4a, 4b, 4c eine schematische Darstellung
der Lage des anzupressenden Maschinenteils bei den drei in Abb. i bis 3 dargestellten
Lagen der Druckdose, Abb.5 einen Längsschnitt durch eine geänderte Ausführungsform
für doppelt wirkenden Betrieb und Abb. 6 eine schematische Darstellung der Anordnung
einer Ausführung nach Abb. 5.
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Der Druckzylinder i ist gegen ein Widerlager abgestützt, im vorliegenden
Fall als Schwenkzylinder auf einem festgelagerten Bolzen 2 drehbar gelagert, für
den Fall, daß der Weg des anzupressenden Maschinenteils nicht mit der Druckrichtung
des Zylinders zusammenfällt. Im Zylinder i verschiebbar gelagert ist der Kolben
3, der aus einem ringförmigen Metallteil besteht, in dessen mittlerem freiem Kreis
die Membran 4 ausgespannt ist. Gegenüber der Wand des Zylinders i ist der Gleitkolben
3 durch Kolbenringe 5 abgedichtet. Oberhalb der Membran 4 ist ein Stempel 6 angeordnet,
der auf der Membran ruht und den Druck über die Kolbenstange 7 auf den anzupressenden
Maschinenteil 8 überträgt. Der letztere ist im Fall des gewählten Beispiels eine
Schwinge, in der die anzupressende Walze 9 drehbar gelagert ist. Zum Zweck genauer
Einstellung bei der Montage oder im Fall von Abnutzung ist die Kolbenstange 7 zweiteilig
ausgeführt und kann mit Hilfe einer Überwurfmutter io in gewissen Grenzen verlängert
und verkürzt werden.
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Der Stempel 6 ist stufenförmig ausgebildet, und zwar derart, daß er
durch Aufliegen seines oberen weiteren Kragens auf einem Innenring il des Gleitkolbens
3 in einer tiefsten Stellung gehalten wird, wobei die Membran 4 das höchste Maß
h ihrer Durchbiegung nach unten erfährt (s. Abb. i); außerdem ist der Stempel 6
gegenüber dem Kolben 3 gegen Drehung gesichert.
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Der Deckel 12 des Zylinders i ragt in den Zylinderraum mit einem vorstehenden
Rand 13 hinein, der so ausgebildet ist, daß der Kolben 3 in seiner höchsten
Stellung an ihm dicht anliegt. Zur vollständigen Abdichtung kann an dieser Stelle
ein besonderer nachgiebiger Dichtungsring 14, etwa aus synthetischem Gummi bestehend,
eingelegt sein. Beim Durchtritt der Kolbenstange 7 durch den Zylinderdeckel 12 ist
eine Dichtung 15 angebracht, die lediglich das Ausfließen von Druckmittel zu verhindern
hat, falls hiervon geringe Mengen während des Hochgehens des Gleitkolbens 3 an den
Kolbenringen vorbei auf dessen Oberseite gelangen; zur Ableitung solcher Leckverluste
ist oberhalb der obersten Lage des Gleitkolbens 3 am Druckzylinder i eine Ableitung
16 vorgesehen; im Zylinderboden befindet sich die Zuleitungsöffnung 17 für das Druckmittel.
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Ist der anzupressende :Maschinenteil so angeordnet, daß er nicht wie
im oben beschriebenen Beispiel sich bei Aufhören des Druckes, unter der Wirkung
seines eigenen Gewichtes, von seinem Gegenstück entfernt, so kann das Abheben dieses
Maschinenteils mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung in der Weise bewirkt werden
(s. Abb. 5), daß der 1Vlembrankolben 3, 4 auf der entgegengesetzten Seite rnit Druckflüssigkeit
beaufschlagt wird, während man den Zylinderraum unterhalb des Membrankolbens drucklos
macht. Zur Zuführung der Druckflüssigkeit für die Zurückführung ist im Zylinderdeckel
eine Öffnung 18 vorgesehen. Die obere Stellung des Membrankolbens 3, 4 ist auf Abb.
5 in ausgezogenen Strichen, seine untere Stellung in gestrichelten Linien gezeichnet.
Bei der Abwärtsbewegung ruht der Flüssigkeitsdruck für die Zurückführung auf dem
Stempel 6 und dem äußeren Ring des Kolbens 3, wobei der erstere sich mit seiner
Stufe größeren Durchmessers auf dem Innenring i i des letzteren abstützt und in
dieser Stellung mit diesem gemeinsam abwärts gleitet. Für die Zurückführung des
Membrankolbens in seine Ruhelage genügt im
allgemeinen ein geringerer
Druck, als zum Anpressen erforderlich ist, so daß die Abdichtung 15 an der Durchtrittsstelle
der Kolbenstange durch den Zylinderdeckel keine Schwierigkeiten bereitet. Eine Ableitung
i9 dient dem Abfluß von durchgesickertem Druckmittel.
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In Abb. 6 ist schematisch dargestellt, wie die Anordnung gemäß Abb.5
beispielsweise verwendet werden kann. Dort ist die anzupressende Walze 9 oberhalb
ihrer Gegenwalze angeordnet und ihr Träger S als zweiarmiger Hebel ausgebildet,
an dessen anderem Ende die Kolbenstange 7 der Membrandruckdose angreift. Natürlich
kann die Anordnung auch so getroffen werden, wie in Abb. 6 in gestrichelten Linien
dargestellt, daß nämlich die Membrandruckdose umgekehrt mit ihrer Befestigung oberhalb
der Walze 9 an einem festen Gebäudeteil aufgehängt ist und unmittelbar auf das M'alzenlager
einwirkt.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Ausgehend
von der in Abb. i dargestellten Ruhelage der Druckdose wird das Druckmittel, beispielsweise
Öl, durch die Zuleitung 17 in den Raum des Zylinders i unterhalb des Membrankolbens
3, 4 geführt, worauf dieser bis zur Auflage an der Dichtung 14 steigt. Ist diese
Lage erreicht, so haben die Kolbenringe 5 ihre Aufgabe des Abdichtens erfüllt, und
selbst bei etwaigen Undichtheiten an den Kolbenringen ist ein Umströmen von Öl auf
die Oberseite des Kolbens 3, 4 nicht mehr möglich. Etwa vorher durchgesickertes
Öl kann durch die Öffnung 16 abfließen. Während dieses Hubes, der H betragen möge,
ruht noch der Stempel 6 mit seiner oberen Stufe auf dem Innenring ii des Gleitkolbens
3, und die Membran 4 hat noch ihre ursprüngliche Durchbiegung von -h (s. Abb. z).
Die Walze 9 befindet sich in der Lage, die in Abb. 4b dargestellt ist, d. h. sie
ist von der Gegen«-alze noch um den Abstand h entfernt. Wirkt jetzt der Druck des
Öls im Innern des Zylinders weiter, so hebt sich die Membran 4 und mit ihr der Stempel
6 um das Maß h (s. Abb. 3), bis die Walze 9 an der Gegenwalze anliegt, wie auf Abb.
4c dargestellt ist. Hiermit ist die Betriebsstellung erreicht, und die Membran übt
ie nach etwaigen geringfügigen Unregelmäßigkeiten des Betriebes nunmehr ihren Betriebsdruck
in praktisch gleichbleibender Stärke mit geringfügigen Schwankungen nach oben und
unten aus.
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Die Vorteile dieser Vorrichtung gegenüber den in der Einleitung er«-ähnten
Nachteilen früherer Anordnungen sind nach dem Gesagten ohne weiteres klar. Dadurch,
daß die in der Praxis erforderlichen größeren Hübe zwischen Ruhestellung und Betriebsstellung
nicht durch die 'Membran, sondern durch den Gleitkolben ausgeführt werden, in dessen
freiem Mittelraum die .Membran ausgespannt ist, gelingt es mit der Anordnung gemäß
der Erfindung, für die .Membran während des eigentlichen Betriebes die günstigsten
Bedingungen zu schaffen. Sie pendelt mit nur geringen Ausschlägen um ihre Mittellage,
so daß, bei Gleichbleiben de; Öldruckes, an der Arbeitsstelle zwischen den beiden
Walzen praktisch keine Druckschwankungen entstehen. Es wird keine irgendwie nennenswerte
Leistung für eine Verformung der .Membran verbraucht, und es ändert sich auch die
Größe der Anlagefläche zwischen Membran und dem auf ihr ruhenden Stempel praktisch
nicht. Somit kann der wirklich auftretende Arbeitsdruck zwischen den beiden aneinanderzupressenden
Maschinenteilen mit einfacher Umrechnung ohne besondere Eichung an einem mit dem
Innenraum des Zylinders in Verbindung stehenden Manometer abgelesen werden.
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Die Kombination zwischen Gleitkolben und Druckmembran bringt also
gleichzeitig die Vorteile hervor, die beiden Maschinenelementen anhaften, ohne mit
ihren Nachteilen belastet zu sein. Das heißt im einzelnen Es kann der große Hub
des Gleitkolbens ausgenutzt werden, ohne daß die Schwierigkeit seiner Dichtung gegenüber
dem Zylinder durch Kolbenringe irgendeine Rolle spielt und ohne daß sich Klemmungen
bemerkbar machten, die im Betrieb mit Gleitkolben auftreten, wenn diese selbst,
ohne Vermittlung der erfindungsgemäßen Membran, während des ganzen Betriebes im
Zylinder spielen müssen,' und die um so stärker auftreten, je genauer die Passung
des Kolbens im Zylinder zur Vermeidung von Leckverlusten sein muß. Das letztere
gilt insbesondere um so mehr, je höher der Druck des verwendeten Anpreßmittels ist.
Man wünscht aber meist mit recht hohen Drücken zu arbeiten, um die ganze Anordnung
möglichst klein halten zu können. Die Membran hinwiederum hat zwar den Nachteil
des geringen Hubes, doch wird dieser durch ihre Zusammenarbeit mit dem Gleitkolben
gegenstandslos, während unvermindert ihr Vorteil zur Geltung kommt, daß es Dichtungsschwierigkeiten
bei ihr nicht gibt. Somit ist die erfindungsgemäße Anordnung dem Gleitkolben einerseits
und der :Membran andererseits dadurch überlegen, daß für den Vorbereitungshub praktisch
keine Grenzen bestehen, während des Betriebes alle Vorteile der Membran ausgenutzt
sind und die gewollten Preßdrücke eingehalten werden können, ohne daß irgendwelche
Dichtungsschwierigkeiten entstehen oder Klemmungen zu befürchten wären.
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Die Vorrichtung ist für eine Anwendungsart gezeichnet, bei der die
anzupressende Walze in senkrechter Richtung angepreßt werden soll. Selbstverständlich
kann die Druckrichtung der Dose auch eine beliebig andere sein, oder es kann ihre
Druckrichtung durch Zwischenanordnung von Hebelgestänge geändert werden. Die Vorrichtung
ist sowohl für hydraulischen als auch pneumatischen Betrieb gleich gut geeignet.