EP0017884B1 - Separate drive for a two-roll hollow suction device - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
- B65H23/04—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally
- B65H23/24—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by fluid action, e.g. to retard the running web
Definitions
- the invention relates to a device for driving the rollers of cylindrical suction devices for conveying or braking material webs, e.g. photographic film or paper webs, with a motor assigned to each roller to be driven, the web resting on at least two closely adjacent rollers and a pressure difference in the region of the rollers between the front and the back of the web pressing the web against the rollers.
- This creates a corrugated, corrugated sheet-like web shape.
- the web has only one bead. The radius of curvature of the bead in the web or the web loop depends on the pressure difference and the web tension.
- Hollow suction cups are preferably used in drying sections in which the layer or layers freshly applied to a base must not touch the surface of the guide rollers. Regardless of the web guide through the dryer, the corrugated web shape ensures that the wrap angle is large enough for a good web run for each roller. Hollow suction cups can therefore be used in a wide variety of designs that are adapted to the respective web guide.
- roller axes lie in one plane and convey the web vertically ascending or descending or horizontally supporting or hanging. If the roller axes lie on a cylinder surface, these are curved suction cups for deflecting the web by, for example, 90 or 180 °, without the cast web surface coming into contact with the rollers.
- the hollow suction cup is also suitable for spatial web guides where the roller axes are no longer parallel.
- DE-B-19 62 089 describes a drying section with a meandering web guide, in which flat roller suction cups for up and down guidance and curved suction cups for web deflection are used at the upper ends of the vertical loops.
- DE-C-15 74 295 describes an application of the cylindrical suction device for spatial web guidance.
- the web is laid on the first route and suspended on vacuum cups on the return route.
- the design of the hollow suction cups is the same for all types.
- the hollow suction cups consist of at least 2 freely rotatable rollers, which have a vacuum housing on the back, which largely seals the rollers against normal air pressure.
- the web is guided over the front of the rollers and pressed against the rollers, behind which there is negative pressure, by the normal air pressure. This creates an increased web pressure against the rolls and a greater wrap around the rolls by sucking in the web.
- hollow suction cups as a drive element.
- an electric motor with a gear can be used, the torque supplied being distributed to the individual rollers of the hollow cylinder suction device via belt drives, toothed drives or the like.
- the resultant coupling of the rotary movement of the individual rollers has the advantage in conveying scratch-sensitive webs, such as photographic films, the significant disadvantage that the roll-side web surface is damaged when the vacuum or web tension is adjusted or changed, because the radius of curvature of the belt loop does not set freely, but only with a simultaneous relative movement between the roll and belt surface depending on the prevailing pressure difference and web tension can.
- the invention has for its object to find a single drive that is as simple as possible, requires no special installation for energy supply and a minimum of maintenance.
- This object was achieved according to the invention in that a motor or motors with a power generated by the pressure drop between the front and the rear of the web is or are provided.
- the motor for driving is designed as a turbine and, according to a particularly expedient embodiment, the turbine runner is fixedly arranged on a steering knuckle of the roller of the cylindrical aspirator.
- a material web for example a film coated with photographic emulsion, runs over the rollers 2, which together with the suction box 5 and the suction nozzle 6 connected to a fan (not shown) form the two-roller suction cup.
- the rollers are mounted on the left in FIG. 1, as usual, in ball bearings 4.
- a turbine drive 9, 10 is arranged for each roller, which receives its energy from the pressure drop in the air between the exterior and the interior of the suction box 5. The direction of flow of the air is indicated by arrows.
- the two turbines are arranged in a common housing 7.
- the drive unit consists of the housing 7 screwed onto the suction box 5, the two bushings 8 in which the ball bearings 4 are arranged, the guide vane rings 9 firmly connected to the bushings and the turbine blades 10 seated on the roller journals 3.
- the housing 7 and the bushings 8 are provided with an opening 11 through which the air flowing through the guide vane rings 9 and the turbine blades 10 flows out into the hollow suction box 5 via the connecting duct 12
- the shape of the guide vanes 9 and the turbine blades 10 is shown as a section in FIG. 3.
- the air passes through the fixed guide vanes 9 onto the turbine blades 10 and is deflected by them, as a result of which the roller 2 is driven.
- FIG. 4 shows a top view of the turbine blades 10 in a section through the housing 7.
- the air drawn in here leaves the region of the turbine blades 10 and reaches the suction box 5 via the opening 11 through the bushing 8 and the housing 7 and the connecting duct 12 (FIG. 1).
- FIG. 5 shows a top view of the bearing of a twin-cylinder vacuum cleaner with a turbine drive, the housing 7 being cut open in the plane of the roller axis.
- construction according to the invention can be used not only for driving but also for braking the belt.
- a hollow cylinder suction device can also be driven such that a roller is driven on one side or also on both sides.
- the flap 2 can be controlled by simple flaps installed in the connection channels 12 and the turbines arranged accordingly, so that either transport in the running direction of the web 1 or braking of the web 1 takes place.
- the invention is not limited to two-roll suction cups, but also comprises multi-roll suction cups with the drive of one or more rolls on one or both sides with turbines.
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Antrieb der Walzen von Walzenhohlsaugern für das Fördern oder Abbremsen von Materialbahnen, z.B. fotografischer Film- oder Papierbahnen, mit einem jeder anzutreibenden Walze zugeordneten Motor, wobei die Bahn auf mindestens zwei eng benachbarten Walzen aufliegt und eine Druckdifferenz im Bereich der Walzen zwischen der Vorder- und der Rückseite der Bahn besteht, welche die Bahn an die Walzen andrückt. Hierbei entsteht eine gesickte, wellblechartige Bahnform. Im Grenzfall eines Hohlsaugers mit nur zwei Walzen weist die Bahn nur eine Sicke auf. Der Krümmungsradius der Sicke in der Bahn oder der Bahnschleife hängt von der Druckdifferenz und der Bahnspannung ab.The invention relates to a device for driving the rollers of cylindrical suction devices for conveying or braking material webs, e.g. photographic film or paper webs, with a motor assigned to each roller to be driven, the web resting on at least two closely adjacent rollers and a pressure difference in the region of the rollers between the front and the back of the web pressing the web against the rollers. This creates a corrugated, corrugated sheet-like web shape. In the limit case of a hollow suction device with only two rollers, the web has only one bead. The radius of curvature of the bead in the web or the web loop depends on the pressure difference and the web tension.
Hohlsauger werden vorzugsweise in Trockenstrecken eingesetzt, in denen die frisch auf eine Unterlage aufgetragene Schicht oder Schichten nicht die Oberfläche der Führungswalzen berühren dürfen. Unabhängig von der Bahnführung durch den Trockner stellt die gesickte Bahnform für jede Walze den für einen guten Bahnlauf ausreichend grossen Umschlingungswinkel sicher. Daher lassen sich Hohlsauger in den verschiedensten, an die jeweilige Bahnführung angepassten Bauarten einsetzen.Hollow suction cups are preferably used in drying sections in which the layer or layers freshly applied to a base must not touch the surface of the guide rollers. Regardless of the web guide through the dryer, the corrugated web shape ensures that the wrap angle is large enough for a good web run for each roller. Hollow suction cups can therefore be used in a wide variety of designs that are adapted to the respective web guide.
Es sind ebene Hohlsauger bekannt, bei weichen die Walzenachsen in einer Ebene liegen und die Bahn senkrecht auf- oder absteigend oder waagrecht tragend oder hängend fördern. Liegen die Walzenachsen auf einer Zylinderfläche, so sind dies Bogenhohlsauger zur Umlenkung der Bahn um zum Beispiel 90 oder 180 °, ohne dass die begossene Bahnfläche in Kontakt mit den Walzen kommt. Auch für räumliche Bahnführungen, bei denen die Walzenachsen nicht mehr parallel sind, ist der Hohlsauger geeignet.Flat hollow suction cups are known in which the roller axes lie in one plane and convey the web vertically ascending or descending or horizontally supporting or hanging. If the roller axes lie on a cylinder surface, these are curved suction cups for deflecting the web by, for example, 90 or 180 °, without the cast web surface coming into contact with the rollers. The hollow suction cup is also suitable for spatial web guides where the roller axes are no longer parallel.
In der DE-B-19 62 089 ist eine Trockenstrecke mit mäanderförmiger Bahnführung beschrieben, bei der ebene Walzenhohlsauger zur Auf- und Abwärtsführung und Bogenhohlsauger zur Bahnumlenkung an den oberen Enden der Vertikalschleifen eingesetzt sind.DE-B-19 62 089 describes a drying section with a meandering web guide, in which flat roller suction cups for up and down guidance and curved suction cups for web deflection are used at the upper ends of the vertical loops.
Die DE-C-15 74 295 beschreibt eine Anwendung des Walzenhohlsaugers für räumliche Bahnführung.DE-C-15 74 295 describes an application of the cylindrical suction device for spatial web guidance.
Eine grosse technische Bedeutung für lange horizontalgerade geführte Trockenstrecken hat der in der DE-C-15 97 656 beschriebene Zweiwalzenhohlsauger erlangt.The two-roller vacuum cup described in DE-C-15 97 656 has achieved great technical importance for long, horizontally straight drying sections.
In diesen Trockenstrecken wird die Bahn auf dem ersten Weg aufliegend und auf dem Rückweg hängend an Hohlsaugern geführt.In these drying sections, the web is laid on the first route and suspended on vacuum cups on the return route.
Die Konstruktion der Walzenhohlsauger ist bei allen Typen gleich. Die Hohlsauger bestehen aus mindestens 2 frei drehbar gelagerten Walzen, die auf der Rückseite ein unter Unterdruck stehendes Gehäuse besitzen, welches die Walzen weitgehend gegen den normalen Luftdruck abdichtet. Ober die Vorderseite der Walzen wird die Bahn geführt und von dem normalen Luftdruck gegen die Walzen, hinter denen Unterdruck herrscht, gepresst. Es entsteht so ein erhöhter Bahndruck gegen die Walzen und eine grössere Umschlingung der Walzen durch Einsaugen der Bahn.The design of the hollow suction cups is the same for all types. The hollow suction cups consist of at least 2 freely rotatable rollers, which have a vacuum housing on the back, which largely seals the rollers against normal air pressure. The web is guided over the front of the rollers and pressed against the rollers, behind which there is negative pressure, by the normal air pressure. This creates an increased web pressure against the rolls and a greater wrap around the rolls by sucking in the web.
Es ist weiterhin bekannt, Walzenhohlsauger auch als Antriebselement zu benutzen. Hierzu kann ein Elektromotor mit Getriebe verwendet werden, wobei das gelieferte Drehmoment über Riementriebe, Zahntriebe oder dergleichen auf die einzelnen Walzen des Walzenhohlsaugers verteilt wird. Die sich dadurch ergebende Koppelung der Drehbewegung der einzelnen Walzen hat bei der Förderung kratzempfindlicher Bahnen, wie z.B. fotografischer Filme, den erheblichen Nachteil, dass die walzenseitige Bahnoberfläche bei Einstellung oder Änderung des Unterdruckes oder der Bahnspannung beschädigt wird, weil sich der Krümmungsradius der Bandschleife nicht frei, sondern nur unter gleichzeitiger Relativbewegung zwischen Walzen- und Bandoberfläche je nach der herrschenden Druckdifferenz und Bahnspannung einstellen kann.It is also known to use hollow suction cups as a drive element. For this purpose, an electric motor with a gear can be used, the torque supplied being distributed to the individual rollers of the hollow cylinder suction device via belt drives, toothed drives or the like. The resultant coupling of the rotary movement of the individual rollers has the advantage in conveying scratch-sensitive webs, such as photographic films, the significant disadvantage that the roll-side web surface is damaged when the vacuum or web tension is adjusted or changed, because the radius of curvature of the belt loop does not set freely, but only with a simultaneous relative movement between the roll and belt surface depending on the prevailing pressure difference and web tension can.
Eine Entkopplung der Drehbewegung der einzelnen Walzen liesse sich erreichen, wenn man an jede Walze eine Rutschkupplung anbrächte. Der konstruktive Aufwand wäre aber beträchtlich, da die einzelnen Kupplungen sehr feinfühlig reagieren müssten und eine ständige Wartung erforderten. Natürlich ist es auch möglich, für den Antrieb jeder einzelnen Walze einen eigenen kleinen Elektromotor einzusetzen. Eine derartige Lösung käme z.B. in Frage, wenn man daran denkt, einen grossräumigen Trockner mit Zweiwalzenhohlsaugern zur Verminderung des sich von Walze zu Walze aufbauenden Bahnzuges mit einer grösseren Zahl von elektrischen Einzelwalzenantrieben zu versehen (z.B. für die beiden in den obengenannten Schriften angegebenen Trocknungsanlagen).A decoupling of the rotary movement of the individual rollers could be achieved if a slip clutch were attached to each roller. The design effort would be considerable, however, since the individual clutches would have to react very sensitively and require constant maintenance. Of course, it is also possible to use a separate small electric motor to drive each individual roller. Such a solution would come e.g. in question, if you think about providing a large-scale dryer with two-cylinder vacuum cups to reduce the web tension that builds up from roll to roll with a larger number of electric single-roll drives (e.g. for the two drying systems specified in the above-mentioned documents).
Der Aufwand, insbesondere für die weitverzweigte Installation der Regelung und der Energiezufuhr, wäre jedoch beträchtlich.The effort, in particular for the widespread installation of the control and the energy supply, would be considerable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Einzelantrieb zu finden, der möglichst einfach ist, keine besondere Installation zur Energiezufuhr und ein Minimum an Wartung benötigt.The invention has for its object to find a single drive that is as simple as possible, requires no special installation for energy supply and a minimum of maintenance.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein Motor bzw. Motoren mit einer durch das Druckgefälle zwischen der Vorder-und der Rückseite der Bahn erzeugten Leistung vorgesehen ist bzw. sind.This object was achieved according to the invention in that a motor or motors with a power generated by the pressure drop between the front and the rear of the web is or are provided.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Motor zum Antrieb als Turbine ausgebildet und gemäss einer besonders zweckmässigen Ausführungsform ist der Turbinenläufer fest auf einem Achsschenkel der Walze des Walzenhohlsaugers angeordnet.In a preferred embodiment, the motor for driving is designed as a turbine and, according to a particularly expedient embodiment, the turbine runner is fixedly arranged on a steering knuckle of the roller of the cylindrical aspirator.
Überraschend zeigt sich, dass auch bei geringen Druckdifferenzen schon eine Zugkraft auf die Bahn übertragen werden kann, die wesentlich grösser ist, als die sich aus dem Reibungswiderstand der Walzenlager und dem Walkwiderstand der Bahn ergebende Bremskraft.Surprisingly, it is shown that even with small pressure differences, a tensile force can be transferred to the web that is considerably greater than the braking force resulting from the frictional resistance of the roller bearings and the flexing resistance of the web.
Von grosser praktischer Bedeutung ist die Anwendung des Luftturbinenantriebes auf die schon erwähnten langen Trockenstrecken moderner Begiessmaschinen mit Zweiwalzenhohlsaugern, wie sie in der obengenannten DE-C-15 97 656 beschrieben sind, wenn es sich als erforderlich erweist, den in solchen Strecken sich aufbauenden Bahnlaufwiderstand durch Zwischenantriebe zu kompensieren. Solche Zwischenantriebe lassen sich an jedem beliebigen Zweiwalzenhohlsauger durch Anordnung von einer oder mehrerer Luftturbinen in einfacher Weise verwirklichen. Da es keinen grossen Aufwand bedeutet, auch eine grössere Anzahl von Zwischenantrieben vorzusehen, hat man eine einfache Möglichkeit, den Bahnspannungsaufbau von Antrieb zu Antrieb sehr gering zu halten. Insbesondere wird auch die Beschleunigung der Walzen beim Anfahren der Maschine erleichtert. Im Extremfall kann man jede Walze in jedem Walzenhohlsauger mit einem Luftantrieb versehen.Of great practical importance is the use of the air turbine drive on the already mentioned long drying sections of modern pouring machines with two-roller suction cups, as described in the above-mentioned DE-C-15 97 656, if it proves necessary, by the web running resistance that builds up in such sections To compensate intermediate drives. Such intermediate drives can be realized in a simple manner on any two-roller vacuum cup by arranging one or more air turbines. Since it does not involve a great deal of effort to provide a larger number of intermediate drives, there is a simple possibility of keeping the web tension build-up from drive to drive very low. In particular, the acceleration of the rollers when starting the machine is also facilitated. In extreme cases, each roller can be provided with an air drive in each roller suction cup.
Die Erfindung wird im folgenden in einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform und anhand eines praktischen Beispiels näher beschrieben. Es zeigen
- Figur 1 einen Zweiwalzenhohlsauger mit Antrieb im Längsschnitt, senkrecht zur Ebene der beiden Walzen geschnitten,
Figur 2 einen Zweiwalzenhohlsauger im Querschnitt, geschnitten durch die beiden Walzen,Figur 3 einen Schnitt durch die abgewickelte Leitwerk- und Turbinenbeschaufelung,Figur 4 eine Ansicht auf die Turbinenschaufeln als senkrechter Schnitt durch das Gehäuse der Figur 1 undFigur 5 eine Draufsicht auf das Lager eines Zweiwalzenhohlsaugers mit Turbinenantrieb der Walzen mit waagerechtem Schnitt durch das Gehäuse der Figur 1.
- FIG. 1 shows a two-roll hollow suction device with a drive in longitudinal section, cut perpendicular to the plane of the two rolls,
- FIG. 2 shows a two-roll hollow suction device in cross section, cut through the two rolls,
- FIG. 3 shows a section through the developed tail unit and turbine blading,
- Figure 4 is a view of the turbine blades as a vertical section through the housing of Figures 1 and
- FIG. 5 shows a plan view of the bearing of a two-roller vacuum cup with turbine drive of the rollers with a horizontal section through the housing of FIG. 1.
Nach Fig. 1 und 2 läuft eine Materialbahn 1, zum Beispiel ein mit fotografischer Emulsion beschichteter Film, über die Walzen 2, die zusammen mit dem Saugkasten 5 und dem an einen nicht gezeichneten Ventilator angeschlossenen Saugstutzen 6 den Zweiwalzenhohlsauger bilden. Die Walzen sind in Fig. 1 links, wie üblich, in Kugellagern 4 gelagert. Rechts ist zwischen den Lagern 4 und den Walzen 2 für jede Walze ein Turbinenantrieb 9, 10 angeordnet, der seine Energie aus dem Druckgefälle der Luft zwischen dem Aussenraum und dem Inneren des Saugkastens 5 bezieht. Die Strömungsrichtung der Luft ist durch Pfeile angedeutet.According to FIGS. 1 and 2, a material web 1, for example a film coated with photographic emulsion, runs over the
Die beiden Turbinen sind in einem gemeinsamen Gehäuse 7 angeordnet. Das Antriebsaggregat besteht aus dem auf dem Saugkasten 5 aufgeschraubten Gehäuse 7, den beiden Buchsen 8, in denen die Kugellager 4 angeordnet sind, den mit den Buchsen fest verbundenen Leitschaufelkränzen 9 und den auf den Walzenzapfen 3 sitzenden Turbinenschaufeln 10. Das Gehäuse 7 und die Buchsen 8 sind mit einem Durchbruch 11 versehen, durch den die durch die Leitschaufelkränze 9 und die Turbinenschaufeln 10 strömende Luft über den Anschlusskanal 12 in den Hohlsaugerkasten 5 abströmtThe two turbines are arranged in a
Die Form der Leitschaufeln 9 und der Turbinenschaufeln 10 ist als Schnitt in Figur 3 dargestellt. Die Luft tritt durch die feststehenden Leitschaufeln 9 gelenkt auf die Turbinenschaufeln 10, wird von diesen umgelenkt, wodurch die Walze 2 angetrieben wird.The shape of the guide vanes 9 and the
In Figur 4 ist in einem Schnitt durch das Gehäuse 7 eine Draufsicht auf die Turbinenschaufeln 10 dargestellt. Die angesaugte Luft verlässt hier den Bereich der Turbinenschaufeln 10 und gelangt über den Durchbruch 11 durch Buchse 8 und Gehäuse 7 und den Anschlusskanal 12 (Figur 1) in den Saugkasten 5.FIG. 4 shows a top view of the
Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf das Lager eines Zweiwalzenhohlsaugers mit Turbinenantrieb, wobei das Gehäuse 7 in der Ebene der Walzenachse aufgeschnitten ist.FIG. 5 shows a top view of the bearing of a twin-cylinder vacuum cleaner with a turbine drive, the
Es wurden Versuche mit einem einseitig an beiden Walzen angetriebenen Zweiwalzenhohlsauger nach den Figuren 1 bis 5 durchgeführt. Der verwendete Zweiwalzenhohlsauger hatte folgende Abmessungen:
Bei einem Unterdruck von 10 Millibar im Saugkasten 5 und einem Luftdurchsatz je Turbine 9, 10 von 0,0264 m3/sec ergab sich je Walze 2 ein Drehmoment von 0,035 Nm. Insgesamt betrug der dadurch erzeugte Bahnzug etwa das 2,8-fache des Lagerreibungs- und Walkwiderstandes des Zweiwalzenhohlsaugers bei einer Bahngeschwindigkeit von 1 m/sec.With a negative pressure of 10 millibars in the
Natürlich lässt sich die erfindungsgemässe Konstruktion nicht nur zum Antrieb, sondern auch zum Abbremsen des Bandes einsetzen.Of course, the construction according to the invention can be used not only for driving but also for braking the belt.
Auch kann der Antrieb eines Walzenhohlsaugers so erfolgen, dass eine Walze an einer Seite oder auch an beiden Seiten angetrieben wird. Bei beidseitigem Antrieb kann durch einfache in die Anschlusskanäle 12 eingebaute Klappen und entsprechende Anordnung der Turbinen der Antrieb der Walze 2 so gesteuert werden, dass wahlweise ein Transport in Laufrichtung der Bahn 1 oder ein Abbremsen der Bahn 1 erfolgt.A hollow cylinder suction device can also be driven such that a roller is driven on one side or also on both sides. In the case of a drive on both sides, the
Die Erfindung ist nicht auf Zweiwalzenhohlsauger beschränkt, sondern umfasst auch Mehrwalzenhohlsauger mit dem Antrieb einer oder mehrerer Walzen auf einer oder beiden Seiten mit Turbinen.The invention is not limited to two-roll suction cups, but also comprises multi-roll suction cups with the drive of one or more rolls on one or both sides with turbines.
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