EP1066125A1

EP1066125A1 - Walze

Info

Publication number: EP1066125A1
Application number: EP98965844A
Authority: EP
Inventors: Karl-Heinz Küsters
Original assignee: Kuesters Beloit GmbH and Co KG
Current assignee: Eduard Kuesters Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 1998-01-24
Filing date: 1998-12-16
Publication date: 2001-01-10
Also published as: WO1999037416A1; CA2319244A1; DE19802723A1

Abstract

Eine durchbiegungssteuerbare Walze (100) umfasst eine Vielzahl von inneren Stützelementen (10), die individuell durch Ventile ansteuerbar sind. Die Ventile umfassen Betätiger (80) mit einem Formkörper (90), der beim Anlegen einer elektrischen Spannung in mindestens einer Dimension seine Ausdehnung verändert. Diese Veränderung dient zur Steuerung der Ventile (50).

Description

W a l z e

Die Erfindung bezieht sich auf eine Walze der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Unter einer "Walze" im vorliegenden Sinne soll die eigentliche Walze mitsamt der zugehörigen Steuer- und Regeleinrichtung verstanden sein.

Eine ältere Ausführungsform einer solchen Walze ist Gegenstand der DE 25 22 657 B2. Bei den älteren Veröffentlichungen über solche Walzenanordnungen sind immer nur relativ wenige, d.h. größenordnungsmäßig etwa zehn Stützstempel in einer durchbiegungssteuerbaren Walze längs des Walzspalts aufgereiht. Diese relativ wenigen Stützstempel wurden zum Teil noch in kleinen Gruppen zusammengefaßt, die gemeinsam angesteuert wurden, zum Beispiel Gruppen, die Links-Mitte-Rechts , in Querrichtung der Wa- renbahn gesehen, angeordnet waren oder, wie bei der DE 25

22 657 B2 in vier Gruppen zu je zwei Stützelementen. Im letzteren Fall war es also nur erforderlich, vier Druckflüssigkeitsmengen unter individuellen Drücken bereitzuhalten. Schon dies verursachte jedoch einen nicht unbe- trächtlichen Aufwand, wie Fig. 7 der DE 25 22 657 B2 zeigt, wobei zu beachten ist, daß die Ventile und ihre Steuerung nur schematisch dargestellt sind und die tatsächliche Ausführung einen noch größeren Aufwand darstellt. In dem Maße, in dem Walzenanordnungen der in Rede stehenden Art die Phase der prinzipiellen Überlegungen hinter sich ließen und in die Praxis eingeführt wurden, zeigte sich, daß die Zahl der Stützelemente, wenn die Vorteile dieser Art der inneren Abstützung von Hohlwalzen zur Geltung kommen sollen, gegenüber den schematischen Darstellungen der ersten Anmeldungen aus den siebziger Jahren vergrößert werden mußte. In dem neueren DE-GM 93 14 568 sind bis zu fünfzig Stützelemente in einer Linie längs des Walzspalts dicht aufeinanderfolgend vorgesehen, die sämtlich individuell ansteuerbar sein sollen, damit im Verein mit dem Einsatz eines besonders nachgiebigen Walzenrohrs eine optimal feinfühlige Einstellung des Linien- kraftprofils guer zur Bahn möglich wird. Bei einer solchen Walzenanordnung sind also nicht nur drei oder vier, sondern bei einer Walzenlänge von 6 bis 7 m und einer Länge der etwa 100 mm breiten, einzelnen dicht aneinander anschließenden Stützelemente von etwa 100 mm beispielsweise 56 Druckflüssigkeitsmengen unter individu- eilen Drücken bereitzustellen.

Die für die Versorgung der einzelnen Stützelemente bekanntgewordenen elektrohydraulischen Drucksysteme arbeiten mit den üblichen Stellgliedern für die Ventile, also entweder mit starken Elektromagneten mit entsprechend kostspieligen elektrischen Verstärkern oder mit kleinen

Magneten und entsprechender hydraulischer Verstärkung, deren Schmutzanfälligkeit groß ist. Hystereseerscheinungen im Druckregelverhalten stellen hierbei ein besonderes Problem dar. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die über fünfzigfache Anordnung und Steuerung solcher Drucksysteme einen Aufwand bedeutet, der den für die eigentliche Walze durchaus übersteigen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druck- Versorgungssystem für eine gattungsgemäße Walzenanordnung zu schaffen, welches mit geringerem Aufwand die Anforderungen an Genauigkeit und Zuverlässigkeit erfüllt. Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst. Der Betätiger, der die Verlagerung des den Druck und/oder die Menge des Druckmediums für das einzelne Stützelement bestimmenden Ventilgliedes herbeiführt, ist im wesentlichen nur noch ein Formkörper, der sich bei Anlegen einer elektrischen Spannung in eindeutiger Abhängigkeit von dieser vergrößert oder verkleinert bzw. verlängert oder verkürzt, jedenfalls in mindestens einer Dimension seine Ausdehnung verändert. Die zur Betätigung des Ventilgliedes erforderlichen Kräfte können von relativ kleinen Formkörpern aufgebracht werden, die keinen wesentlichen zusätzlichen Platzbedarf über den des Ventils selbst hinaus bedingen. Es sind keine Umsetzungen von Energieformen (elektrisch/hydraulisch oder pneumatisch/hydraulisch) erforderlich, die bei den bisher bekannten Betätigern Quelle von Ungenauigkeiten und Unzuverlässigkeiten waren. Die Betätiger benötigen zur Zufuhr der Betätigungsenergie lediglich elektrische Leitungen, die nur ein Minimum an Querschnitt beanspruchen und leicht bedarfsweise zu verbiegen sind. Unterschiedliche Leitungslängen haben keinen so großen Einfluß wie dies bei hydraulischen Leitungen der Fall ist.

Das fluide Druckmedium ist bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Druckflüssigkeit, kann aber auch ein Gas, insbesondere Luft sein.

Es ist eine Reihe von derartigen Betätigern im Stand der Technik bekannt. Die erzielbaren Hübe derartiger Betätiger sind nicht allzu groß. Die Konstruktion der Ventile mag im Einzelfall einer entsprechenden Anpassung bedürfen. Die Erfindung besteht aber nicht in den Betätigern als solchen, sondern in dem Einsatz je eines Betätigers an je einem Ventil zur Bereitstellung der Druckflüssigkeit für ein individuelles Stützelement in einer durchbiegungssteu- erbaren Walze.

Der Formkörper des Betätigers soll aus einem einzigen in sich zusammenhängenden Stück bestehen, im Gegensatz etwa zu einem Elektromagneten, der als Betätiger für Ventile seit eh und je bekannt ist, jedoch aus separaten, gegeneinander beweglichen Teilen besteht, nämlich der Spule und dem Anker.

Der vorstehend beschriebene Betätiger eines Ventils zur Versorgung eines Stützelements in einer Walzenanordnung der beschriebenen Art kann an dem Ventilglied direkt angreifen, wobei dies eine Frage der Bemessung des Formkörpers ist. Bei der direkten Betätigung muß der Formkörper in der Lage sein, die erforderlichen Stellkräfte auf- zubringen (Anspruch 2).

Es ist aber auch möglich, einen solchen Betätiger zur Vorsteuerung eines Ventils einzusetzen (Anspruch 3).

Das Ventilglied ist bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine in Richtung ihrer Achse verlager- bare Ventilspindel (Anspruch 4), die insbesondere in der in Anspruch 5 wiedergegebenen Weise vorgesteuert sein kann .

Eine erste Art eines in Betracht kommenden Betätigers ist gemäß Anspruch 6 ein solcher, bei dem der Formkörper seine Gestalt durch eine elektrochemische Wirkung ändert.

Derartige Betätiger sind in der EP 670 962 Bl und der EP 670 963 Bl beschrieben.

Diese Art der Betätiger kommt dem Einsatzzweck hinsichtlich ihres Zeitverhaltens besonders entgegen. Bei den durchbiegungssteuerbaren Walzen sind hohe Stellgeschwindigkeiten für die Anpassung der Drücke in den einzelnen Stützstempeln nicht erforderlich. Die üblichen Einstellzeiten liegen in der Größenordnung von 10 bis 20 Sekunden. Dies ist gerade die Größenordnung, die auch Betätiger an den Tag legen, deren Wirkung auf einem elektrochemischen

Effekt beruht. Eine weitere in Betracht kommende Art von Betätigern sind diejenigen, die auf einer piezoelektrischen Wirkung beruhen (Anspruch 7).

Derartige Betätiger sind in dem Aufsatz von Tönshoff und Laux "Piezo-Aktuatoren für den mm-Bereich" in VDI-Z Special Antriebstechnik, April '94, Seiten 48 bis 52 beschrieben. Eine konkrete Anwendung eines piezoelektrischen Elements als Betätiger für ein Auftragsventil für Leim geht aus der DE 43 25 143 Cl hervor. Eine weitere in Betracht kommende Art eines Betätigers ist ein solcher, bei dem der Formkörper seine Gestalt durch eine magnetostriktive Wirkung ändert (Anspruch 8). Dies ist für die Steuerung von Düsennadeln bei Einspritzventilen schon in der DE-PS 695 974 beschrieben. Die vorstehend behandelten Aus führungs formen zeigen das gemeinsame Merkmal, daß das Anlegen der Spannung an den Formkörper unmittelbar die Gestaltänderung hervorruft. Eine weitere Gruppe von in Betracht kommenden Betätigern zeichnet sich durch eine indirekte Herbeiführung der Gestaltänderung aus, indem diese durch eine durch die angelegte Spannung thermoelektrisch erzeugte Temperaturänderung hervorgerufen wird.

Darunter fällt, daß der Formkörper durch die thermo- elektrische Temperaturänderung thermisch aufgrund seines Ausdehnungskoeffizienten gedehnt wird.

Damit auf diesem Wege eine hinreichend große Verlagerung zustandekommt, kann es sich empfehlen, daß der Formkörper einen sogenannten Dehnstoff enthält, der also einen besonders großen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Darunter fällt auch ein Element mit einem temperaturabhängigen Formänderungsgedächtnis, welches ein Verhalten an den Tag legt, wie es in der US-PS 5,197,720 beschrieben ist .

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Walzvor- richtung mit einer erfindungsgemäßen Walze; Fig. 2 zeigt einen Teilquerschnitt durch die Walze in einer auf der Achse senkrecht stehenden Ebene durch ein einzelnes Stützelement;

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch ein zur Ver- sorgung eines solchen Stützelements dienendes Ventil mit dem zugehörigen Betätiger.

Die in Fig. 1 als Ganzes mit 100 bezeichnete Walze umfaßt ein undrehbares Querhaupt 1, welches eine umlaufende Hohlwalze 2 der Länge nach mit allseitigem Abstand durchgreift. Die aus der Hohlwalze 2 hervorstehenden Enden 1' des Querhaupts 1 sind in einer nicht wiedergegebenen Weise in einem Walzenständer oder den Schwingen eines Kalanders oder in ähnlicher Weise gelagert.

Bei der in Fig. 1 am rechten Ende der Hohlwalze 2 wiedergegebenen Ausführungsform ist die Hohlwalze 2 über ein Wälzlager 3 auf dem Querhaupt 1 gelagert. Am linken Ende der Hohlwalze 2 ist eine AusführungsVariante dargestellt, bei der die Hohlwalze 2 über ein Lager 4 auf einem Ring 5 gelagert ist, der sich gegenüber dem Querhaupt 1 von oben nach unten etwas verlagern, jedoch nicht drehen kann. Es ist an dem Querhaupt 1 eine Geradführung in Gestalt zweiter einander gegenüberliegender Abflachungen 6 des Querhaupts 1 vorgesehen, an denen der Führungsring 5 mit entsprechenden nicht wiedergegebenen Führungsflächen parallel zur Zeichenebene gleiten kann. Das Lager 3 vermag

Kräfte in Wirkrichtung der Walze 100 von der Hohlwalze 2 auf das Querhaupt 1 zu übertragen, das Lager 4 hat nur Führungsaufgaben senkrecht zur Wirkebene, als die die Verbindungsebene der Achse der Hohlwalze 2 und der Gegenwalze 15 anzusehen ist. In der Wirkebene können wegen der Ver- lagerbarkeit des Führungsrings 5 keine Kräfte von der Hohlwalze 2 auf das Querhaupt 1 weitergegeben werden. Es versteht sich, daß bei einer praktischen Walze die Ausbildung an den beiden Enden der Hohlwalze 2 gleich ist. Die Darstellung in Fig. 1 dient nur der Erläuterung der

Walzentypen, für die die Erfindung in Betracht kommt. In der Walze 100 sind über die Länge der Hohlwalze 2 zahlreiche Stützelemente 10 in dichter Folge längs der Walze 100 auf der Seite des Walzspalts 14 angeordnet, die am Querhaupt 1 abgestützt sind und mit ihrer Stützfläche 7 gegen den Innenumfang 8 der Hohlwalze 2 anliegen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Länge der Hohlwalze 2 etwa 6,50 m und sind 56 Stützelemente von etwa 100 mm axialer Erstreckung einander axial dicht benachbart vorgesehen, von denen nur jeweils vier an den Enden gele- gene dargestellt sind. Die Stützelemente 10 werden über eine gemeinsame Zuleitung 9 und zu den einzelnen Stützelementen 10 führenden Zweigleitungen 11 und zusätzlich über jedem einzelnen Stützelement 10 zugeordnete separate Zuleitungen 12 mit getrennten Druckflüssigkeiten versorgt, die die hydrostatische Lagerung der Stützelemente 10 am

Innenumfang 8 der Hohlwalze 2 übernehmen bzw. die Stützelemente 10 gegen den Innenumfang 8 der Hohlwalze 2 anpressen, wie im Zusammenhang mit der Fig. 2 noch im einzelnen erläutert wird. Die sechsundfünfzig Druckflüssig- keitsmengen in den Zuleitungen 12 bestimmen das Linien- kraftprofil im Walzspalt 14.

In dem in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel ist der Walzspalt 14 oben gelegen, d.h. eine Gegenwalze 15 liegt von oben über die aus Papier, Karton, Kunststoff, Textil, Vlies, Blech oder dergleichen bestehenden Bahn B gegen den arbeitenden Außenumfang der Walze 2 an. Dadurch ergibt sich für die Hohlwalze 2 eine Streckenlast, die von den Stützelementen 10 abgefangen und auf das Querhaupt 1 weitergeleitet wird, welches sich unter dieser Strecken- last gemäß Fig. 1 nach unten durchbiegt, was wegen des ringsum allseitig belassenen Abstandes (der in Fig. 1 wesentlich übertrieben dargestellt ist) möglich ist, wodurch die Hohlwalze 2 von belastungsbedingten Formänderungen freigehalten werden kann. Wie in Fig. 2 angedeutet ist, besteht die Hohlwalze

2 aus Kunststoff, insbesondere einem faserverstärkten 8

Kunstharz, wobei die radiale Wandstärke 13 20 mm nicht übersteigt. Die Hohlwalze 2 ist dadurch besonders flexibel, verglichen mit einer Stahlwalze, und kann das Profil des von den Stützelementen 10 ausgeübten Kräfte weitgehend ähnlich auf die Bahn B übertragen. Das Zusammenwirken der flexiblen Hohlwalze 2 mit den zahlreichen Stützelementen ergibt eine besonders feinfühlige Steuerbarkeit des Li- nienkraftprofils längs des Walzspalts 14.

In Fig. 1 ist das Walzenpaar 100,15 wiedergegeben, in dessen Walzspalt 14 die Bahn B druckbehandelt wird. Oberhalb der Gegenwalze 15 ist ein anderer, in Laufrichtung der Bahn B dem Walzspalt 14 nachfolgender Teil der Bahn B verkleinert angedeutet, an dem mittels Meßeinrichtungen 21, von denen in dem Ausführungsbeispiel neun dargestellt sind, ein Eigenschaftsprofil wie Feuchteverteilung, Dichteverteilung, Dickenverteilung quer zur Bahn gemessen wird. Die Meßwerte der einzelnen Meßeinrichtungen 21 werden über Leitungen 22 einer Steuer- und Regeleinrichtung 30 zugeführt. Statt der neun Meßeinrichtungen 21 könnte auch eine einzige, traversierend angeordnete Meßeinrichtung verwendet werden.

Die Steuer- und Regeleinrichtung 30 wird von einer Pumpe 23 über eine Leitung 26 mit Druckflüssigkeit versorgt und teilt den einzelnen Stützelementen 10 über die Leitungen 12 separat Druckflüssigkeit unter Drücken zu, die durch einen in der Steuereinrichtung 30 gespeicherten Algorithmus aus den Meßwerten der Meßeinrichtungen 21 gebildet werden.

Der Algorithmus beinhaltet die mechanischen Eigen- Schäften der Walzvorrichtung, d.h. er gibt an, in welcher

Weise sich die Linienkraftverteilung im Walzspalt 14 ändert, wenn in einem bestimmten Stützelement 10 sich die ausgeübte Kraft um einen bestimmten Betrag ändert. Die Steuer- und Regeleinrichtung 30 umfaßt einen Rechner 40, der vorgibt, wie Drücke in den vielen Zuleitungen 12 sein müssen, damit sich beispielsweise ein über die Breite der Bahn B konstantes Feuchteprofil in der Bahn B einstellt.

Eine zweite Pumpe 24 sendet Druckflüssigkeit über einen Druckregler 25 in die Leitung 9, die alle Stützel- emente 10 über die Zweigleitungen 11 mit einem zweiten, für alle Stützelemente gleichen geregelten Druck versorgt. Diese Druckflüssigkeit kann temperiert sein, um eine entsprechende Temperierung der Hohlwalze 2 herbeizuführen.

Unterhalb der Walze 100 ist eine beispielsweise Li- nienkraftverteilung L_κ über die Warenbahnbreite W_B angedeutet, wie sie sich aus den durch die Meßeinrichtungen 21 gemessenen Werten nach der Berechnung der Steuereinrichtung 30 ergibt. L_κ sind also die Kräfte, die die einzelnen Stützelemente ausüben. Die Hohlwalze 2 ist zwar immer noch ein forrasteifes Rohr, im Vergleich mit einem Stahlrohr der bei durchbiegungssteuerbaren Walzen üblichen Wandstärke aber bei Biegebeanspruchungen in einer durch die Achse gehenden Ebene recht flexibel, so daß das im unteren Teil der Fig. 1 angedeutete Linienkraftprofil aufgrund des in Fig. 2 angedeuteten Mechanismus "durchschlägt", d.h. an der Bahn B weitgehend getreu, wenn auch etwas abgeschwächt, verwirklicht werden kann.

In Fig. 2 ist ein einzelnes Stützelement 10 wiedergegeben, welches mit seiner Stützfläche 7 gegen den Innen- umfang 8 der Hohlwalze 2 anliegt. Das Stützelement 10 umfaßt eine Kolben/Zylindereinheit mit einem Ringkolben 31, der auf der dem Walzspalt 14 zugewandten abgeflachten Oberseite 1" des Querhaupts 1 angebracht ist. Über den Ringkolben 31 ist der topfförmige "Zylinder" 32 gestülpt, der gegenüber dem Ringkolben 31 heb- und senkbar ist und an seinem Innenumfang gegenüber dem Ringkolben 31 mittels Dichtungen 33 abgedichtet ist. Der Boden 34 des "Zylinders" 32 hat einen rohrförmigen, zur offenen Seite weisenden mittigen Ansatz 35, der in die Ringöffnung des Ring- kolbens 31 eingreift und dort mittels Dichtungen 36 abgedichtet ist. Der Ringkolben 31 besitzt eine achsparallele 10

Bohrung 37, die in die zu dem betreffenden Stützelement 10 führende Zuleitung 12 mündet. In das Innere des Ringkolbens 31 führt die Zweigleitung 11.

Die dem Innenumfang 8 der Hohlwalze 2 zugewandte Außenseite des Bodens 34 ist von einem kappenförmigen Kunststoffteil 39 überdeckt, welches aus einem gestaltfesten aber noch etwas nachgiebigen, mit der Beschichtung 20 eine Gleitpaarung bildenden Material besteht. Auf der dem Innenumfang 8 der Hohlwalze 2 zugewandten Seite ist die Kappe 39 teilzylindrisch ausgebildet, so daß sie sich dem

Innenumfang 8 genau anschmiegt. Die Kappe 39 bildet dort die Stützfläche 7, in der eine oder mehrere ringsum beran- dete flache Lagertaschen 42 ausgenommen sind, die vom Innern des rohrförmigen Ansatzes 35 her über Drosselboh- rungen 41 mit Druckflüssigkeit versehen werden können. Die aus der Zweigleitung 11 in das Innere des rohrförmigen Ansatzes 35 eintretende Druckflüssigkeit gelangt also über die Drosselbohrungen 41 in die Lagertaschen 42 und übt dort einen hydrostatischen Druck gegen den Innenumfang 8 der Hohlwalze 2 aus. Die Druckflüssigkeit strömt ständig über die Ränder der Lagertaschen 42 ab und bildet auf diesen Rändern in der Stützfläche 7 einen tragfähigen Flüssigkeitsfilm, über den die Kraft des Stützeleraents 10 auf den Innenumfang 8 der Hohlwalze 2 übertragen wird. Der Druck in den Zweigleitungen 11 wird über den

Druckregler 25 geregelt, und zwar auf einen für alle Stützelemente 10 gleichen Wert. Die Versorgung der Lagertaschen 42 aller Stützelemente 10 erfolgt über die einzige Leitung 9, die für alle Stützelemente gemeinsam ist. Die Kraft des Stützelements 10 wird durch den Druck der zwischen dem Boden 34 des "Zylinders" 32 und der Oberseite des "Kolbens" 31 gebildeten Zylinderkammer 38 bestimmt. Die hierfür erforderliche Druckflüssigkeit wird jedem Stützelement 10 separat über seine eigene Zuleitung 12 zugeführt. Da sich der "Zylinder" 32 im normalen Betrieb nur wenig radial verlagert, sind die für die Druck- 11 beaufschlagung der Zylinderkammer 38 erforderlichen Flüssigkeitsmengen ebenfalls sehr gering. Die Zuleitungen 12 können also einen sehr geringen Durchmesser aufweisen, so daß der dafür notwendige Querschnittsanteil im Innern der Hohlwalze 2, sei es im Innern des Querhauptes 1 oder an der Außenseite desselben, auch bei größeren Anzahlen von Stützelementen 10 ohne bedeutende Schwächung des Querhauptes 1 noch zur Verfügung gestellt werden kann.

Die Ausbildung der Kappe 39 aus Kunststoff soll eine gewisse Nachgiebigkeit der Stützfläche 7 ergeben, um es bei starken Druckunterschieden bei in Achsrichtung aufeinanderfolgenden Stützelementen, wie sie nach dem Diagramm im unteren Teil der Fig. 1 vorkommen können, an den Übergangsstellen nicht zu übermäßig erhöhten Flächenpressungen kommen zu lassen.

Die Stützelemente 10 haben in der Draufsicht gemäß Fig. 1 von oben einen rechteckigen Querschnitt und folgen in Längsrichtung der Hohlwalze 2 unmittelbar bzw. mit nur geringen Abständen aufeinander. Die Abstände müssen so bemessen sein, daß benachbarte Stützelemente 10 bei Durchbiegungen des Querhaupts 1 oder der Hohlwalze 2 nicht aneinander zur Anlage kommen und sich gegenseitig in ihrer Hubbewegung behindern. Die axiale Erstreckung des einzelnen Stützelements 10 soll 20 cm nicht übersteigen, um eine möglichst feingestufte Abstützung der Hohlwalze 2 zu erzielen.

Die Steuer- und Regeleinrichtung 30 zur Bereitstellung von Druckflüssigkeitsmengen unter einer Vielzahl - in dem Ausführungsbeispiel 56 - verschiedener Drücke wäre mit herkömmlichen Mitteln sehr aufwendig und nicht sonderlich betriebssicher. Aus diesem Grunde haben die einzelnen Ventile 50, von denen in Fig. 1 nur acht schematisch angedeutet sind und von denen jeweils eines einem bestimmten Stützelement 10 zugeordnet ist, Betätiger 80 besonderer Art, die über Leitungen 83 von dem Rechner 40 angesteuert werden. Die Betätiger 80 benötigen nur wenig Platz und 12 erlauben die Zusammenfassung von ganzen Ventilgruppen in Bänken oder Blöcken, wie es in der hydraulischen Technik auch anderweitig üblich ist.

Die in Fig. 1 durch gekreuzte kleine Rechtecke nur angedeuteten Betätiger 80 weisen das Merkmal auf, daß sie einen Formkörper umfassen, der bei Anlegen einer elektrischen Spannung in mindestens einer Dimension seine Gestalt verändert, sei es durch eine elektrochemische Reaktion, durch den piezoelektrischen oder den magnetostriktiven Effekt oder auf andere Weise.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem das Ventil 50 in einem Block 45 untergebracht ist und der Betätiger 80 auf der Oberfläche des Blocks 45 sitzt. An der Stelle jedes Ventils 50 ist in dem Block 45 eine Sackbohrung 43 vorgesehen, die sich gegen die Blockoberfläche hin in einer Stufe zu einer Gewindebohrung 44 erweitert. In der Sackbohrung 43 sitzt eine Ventilhülse 51, die im Bereich der Sackbohrung 43 auf ihrem Außenumfang vier in Achsrichtung aufeinanderfolgende O-Ringe 52,53,54,55 trägt, die drei Abschnitte 56,57,58 gegeneinander und nach außen abdichten. In Höhe des Abschnitts 56 mündet die Leitung 26 der Pumpe 23 ein. Die Ventilhülse 51 hat hier eine radiale Durchgangsbohrung 27, so daß Druckflüssigkeit aus der Leitung 26 in die Schieberbohrung 46 der Ventilhülse 51 gelangen kann. In dem Bereich 57 mündet die Leitung 12 zu dem dem dargestellten Ventil 50 zugeordneten Stützelement 10. Druckflüssigkeit kann aus der Schieberbohrung 46 durch in dem Abschnitt 57 vorgesehene radiale Durchgangsbohrungen 28 der Ventilhülse 51 in die Leitung 12 gelangen. In dem Abschnitt 58 weist die Ventilhülse 51 radiale Durchgangsbohrungen 29 auf, die die Schieberbohrung 46 mit einer Rückleitung 47 zum Tank verbinden.

In der Schieberbohrung 46 der Ventilhülse 51 ist eine ein Ventilglied in Gestalt eines Ventilschiebers bildende

Ventilspindel 60 axial verschiebbar, die drei in Achsrich- 13 tung Abstand voneinander aufweisende, dichtend in der Schieberbohrung 46 anliegende Stege 61,62,63 umfaßt, die durch Abschnitte 64,65 verringerten Durchmessers miteinander verbunden sind. Der Abschnitt 64 liegt in Höhe des Abschnittes 56, der Abschnitt 62 in Höhe des Abschnittes 57 und der Abschnitt 65 in Höhe des Abschnittes 58.

Die Ventilspindel 60 weist eine zentrale Längsbohrung 66 auf, die an den Enden durch Drosseln 67,68 begrenzt ist und im Bereich des Abschnitts 57 eine Querbohrung 69 be- sitzt. Am oberen Rand des Steges 62, in welchem die Querbohrung 69 abgeht, durch die Druckflüssigkeit in die Längsbohrung 66 übertreten kann, ist die Steuerkartusche 70 gebildet, die für die Zuteilung der Druckflüssigkeit in die Leitung 12 maßgeblich ist. Die Ventilhülse 51 greift mit ihrem oberen Ende 59 in den Gewindeansatz 71 des Betätigers 80 ein, mit welchem dieser in die Gewindebohrung 44 eingeschraubt ist. Zwischen dem dortigen Ende der Ventilspindel 60 und dem Boden 72 der das obere Ende 59 der Ventilhülse aufnehmenden Bohrung ist eine Schraubendruckfeder 73 vorgesehen, die die Ventilspindel 60 dauernd nach unten drückt.

Der Gewindeansatz 71 des Betätigers 80 weist eine zentrale Durchgangsbohrung 74, die zu einem Ventilsitz 75 führt, und eine seitliche Durchgangsbohrung 76 auf, die zu einer Rückleitung 77 in den Tank führt.

Der Betätiger 80 umfaßt ein topfförmiges Gehäuse 81, an dessen Boden der Gewindeansatz 71 ausgebildet ist und einen Deckel 82, durch den die elektrischen Zuleitungen 83 herangeführt sind. Im Innern des topfförmigen Gehäuses 81 ist ein in

Richtung der Achse A dehnbarer Metallfaltenbalg 84 angeordnet, der mit seinem oberen Ende an dem Deckel 82 befestigt ist und an seinem geschlossenen unteren Ende eine nach außen vorstehende Düsennadel 85 trägt, die mit dem Ventilsitz 75 zusammenwirkt. 14

In dem Metallfaltenbalg 84 ist ein in seinen Umrissen gestrichelt angedeuteter Formkörper 90 vorgesehen, der bei Anlegen einer elektrischen Spannung über die Zuleitungen 83 mit einer gewissen Stellzeit sein Volumen vergrößert. Dadurch steigt der Druck im Innern des allseits geschlossenen gasgefüllten Faltenbalgs 84 und entsprechend die Kraft auf die Düsennadel 85 an.

Im Betrieb baut sich an der Leitung 26 von der Pumpe 23 ein Druck auf, der über die Querbohrung 69 der Ventil- spindel 60 bei der anfänglich unter der Kraft der Feder 73 vorhandenen unteren Stellung der Ventilspindel 60 in deren zentrale Längsbohrung 66 gelangt und wegen der Drosseln 67,68 mit leichter Verzögerung auch in den Endkammern 87,88 vor den Stirnseiten der Ventilspindel 60 vorliegt. Allerdings herrscht der Druck in der oberen Endkammer auch in der zentralen Bohrung 74 und hat die Tendenz, die Düsennadel 85 von dem Ventilsitz 75 abzuheben. Dieser Tendenz wirkt die Kraft des in dem Metallfaltenbalg 84 befindlichen vorgespannten Gases entgegen. Wenn diese Kraft konstant bleibt, stellt sich ein Gleichgewicht ein, bei welchem in der oberen Endkammer 87 ein geringerer Druck herrscht als in der unteren Endkammer 88. Letzterer entspricht dem der Kraft des Metallfaltenbalges 84 entsprechenden Druck unter der Düsennadel. Unter dieser Druckdif- ferenz sucht sich die Ventilspindel 60 gegen die Kraft der

Feder 73 nach oben zu verlagern und wird eine bestimmte Gleichgewichtsposition finden, die von dem Druck in der oberen Endkammer 87, d.h. von der Vorspannung auf der Düsennadel 85 abhängt. Wird diese Vorspannung erhöht, so steigt der Druck der oberen Endkammer 87 und verlagert die Ventilspindel 60 nach unten. Die Steuerkante 70 des Steges 62 gelangt über den Rand 86 der Erweiterung 89 am Innenumfang der Ventilhülse 51 im Bereich des Abschnitts 57. Die Druckflüssig- keit aus der Leitung 26 findet an der Steuerkante 70 einen 15 gedrosselten Weg in die Leitung 12 zu dem zugehörigen Stützelement 10.

Das Maß der Drosselung an der Steuerkante 70 und damit das Maß der Druckreduzierung gegenüber dem Eingangs- druck in der Leitung 26 hängen von der Dehnung des Formkörpers 90 ab, die von dem Rechner 40 gesteuert wird. Der Eingangsdruck in der Leitung 26 kann beispielsweise im Bereich von 170 bis 180 Bar liegen, der Ausgangsdruck in der Leitung 12 muß für einen ordnungsgemäßen Betrieb des Stützelementes 10 mindestens einen Wert von etwa 3 bis 5

Bar aufweisen. Die Druckdifferenz an der Drossel 67 ist unabhängig von dem Eingangsdruck in der Leitung 26, stationäre Verhältnisse vorausgesetzt. Dies ist wichtig, weil dadurch das Ansprechverhalten des Ventils 50 nicht von dem Druck der Pumpe 23 abhängt.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 handelt es sich um ein vorgesteuertes Ventil, welches mit geringen Betätigungskräften des Formkörpers 90 auskommt. Der Formkörper 90 ist nicht direkt mit der Ventilspindel 60 verbunden, sondern steuert die Düsennadel 85, um auf diese Weise eine

Kraftübersetzung für die Steuerung der Ventilspindel 60 zustande zu bringen. Bei hinreichender Bemessung des seine Gestalt in mindestens einer Dimension ändernden Formkörpers 90 wäre es aber auch möglich, diesen direkt mit der sich verlagernden Begrenzungsfläche mit der Ventilspindel

60 zu verbinden.

Claims

16P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Walze (100) für die Druckbehandlung einer Bahn (B) aus Papier, Textil, Vlies, Kunststoffolie, Blech oder dergleichen, mit einer umlaufenden, den arbeitenden Walzenumfang bildenden Hohlwalze (2), mit einem die Hohlwalze (2) der Länge nach durchgreifenden, ringsum radialen Abstand zum Innenumfang (8) der Hohlwalze (2) zu belassenden, an den Enden (l',l') undrehbar an äußeren AbStützungen abgestützten Querhaupt (1), mit an dem Querhaupt (1) angeordneten, mittels eines fluiden Druckmediums gegen den Innenumfang (8) der Hohlwalze (1) anpreßbaren Stützelementen (10), mit einer Druckmediumquelle (23) und mit einer Steuer- und Regeleinrichtung (30), die für jedes einzelne Stützelement (10) oder jede kleine

Gruppe von Stützelementen (10) ein mit der Druckmediumquelle (23) verbundenes, durch mittels eines Betätigers herbeiführbar stetige Verlagerung eines Ventilgliedes steuerbares Ventil (50) umfaßt, mittels welchem jedem Stützelement (10) oder jeder kleinen Gruppe von Stützelementen (10) Druckmedium unter einem individuellen Druck zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätiger (80) einen Formkörper (90) umfaßt, der bei Anlegen einer elektrischen Spannung in eindeutiger 17

Abhängigkeit von dieser in mindestens einer Dimension seine Ausdehnung verändert.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper unmittelbar mit dem Ventilglied verbunden ist .

3. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (90) mit einem Hilfsventilglied (85) ver- bunden ist, mittels dessen eine Vorsteuerung des eigentlichen Ventilglieds (60) erfolgt.

4. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied eine in Richtung ihrer Achse (A) verlagerbare Ventilspindel (60) ist.

5. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (90) mit einem Sitzventil (75,85) verbunden ist, welches die Gleichgewichtslage des Ventilgliedes (60) unter der Wirkung des Druckmediums gegen die Kraft einer Feder (73) verändert.

6. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestalt des Formkörpers (90) durch eine elektrochemische Wirkung veränderbar ist.

7. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestalt des Formkörpers durch eine piezoelektrische Wirkung veränderbar ist.

8. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestalt des Formkörpers durch eine magnetostriktive Wirkung veränderbar ist.

9. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestalt des Formkörpers durch eine 18 durch die angelegte Spannung thermoelektrisch herbeigeführte Dehnung veränderbar ist.

10. Walze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper einen Dehnstoff enthält.

11. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestalt des Formkörpers durch eine thermoelektrisch herbeigeführte Temperaturveränderung im Wege eines temperaturabhängigen Formgedächtnisses veränderbar ist.