EP1121317A1 - Zugwalze für bahnförmige materialien, insbesondere für papier- oder kartonbahnen, kunststoff- oder metallfolien - Google Patents

Zugwalze für bahnförmige materialien, insbesondere für papier- oder kartonbahnen, kunststoff- oder metallfolien

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Publication number
EP1121317A1
EP1121317A1 EP99948837A EP99948837A EP1121317A1 EP 1121317 A1 EP1121317 A1 EP 1121317A1 EP 99948837 A EP99948837 A EP 99948837A EP 99948837 A EP99948837 A EP 99948837A EP 1121317 A1 EP1121317 A1 EP 1121317A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vacuum chamber
pressure
vacuum
web
jacket
Prior art date
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Granted
Application number
EP99948837A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1121317B1 (de
Inventor
Bruno Holtmann
Konrad Dessovic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bachofen and Meier AG Maschinenfabrik
Original Assignee
Bachofen and Meier AG Maschinenfabrik
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Filing date
Publication date
Application filed by Bachofen and Meier AG Maschinenfabrik filed Critical Bachofen and Meier AG Maschinenfabrik
Publication of EP1121317A1 publication Critical patent/EP1121317A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1121317B1 publication Critical patent/EP1121317B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H20/00—Advancing webs
    • B65H20/12—Advancing webs by suction roller

Definitions

  • Draw roller for web-like materials especially for paper or cardboard webs, plastic or metal foils
  • the invention relates to a pull roller for web-shaped materials, in particular for paper or cardboard webs, plastic or metal foils, which has a jacket which can be driven to rotate around a fixed inner component and which has air passage openings on its entire jacket surface.
  • the inside of the jacket is divided into segment-shaped chambers, of which those in the looping area
  • Path arranged chamber can be acted upon with negative pressure. Due to the negative pressure, the web is sucked onto the roller in order to increase the adhesive forces and thus be able to introduce greater tensile forces into the web.
  • Traction rollers of this type are preferably used in systems for the production and / or refinement of web-shaped materials (paper or cardboard webs, plastic or metal foils) in areas in which force can only be applied to one web side, for example because liquid coating material on the other web side is applied (DE-AS 14 74 973).
  • the invention has for its object to improve a pull roller of the type described in such a way that large tensile forces can be transmitted even at high web speeds.
  • the upstream second vacuum chamber enables the air boundary layer attached to the web to be suctioned off to the extent that the contact area remains sufficiently large to be able to transmit the required tensile forces.
  • a second object of the invention is to provide a draw roller, the surface of which can be easily adapted to different web materials, speeds and / or web widths.
  • FIG. 1 shows a cross section through the pull roller
  • FIG. 2 shows a longitudinal section in the direction of the axis of rotation
  • FIG. 3 shows the detachable parts and as an assembly drawing
  • FIG. 4 shows the elements for setting the required pressure conditions in the individual chambers as a circuit diagram. Ways of Carrying Out the Invention
  • the traction roller according to the invention is used in systems for the production and / or refinement of web-shaped materials (paper or cardboard webs, plastic or metal foils) in order to pull the web through individual system areas at a high, precisely defined speed and / or a defined web tension .
  • Such systems are, for example, coating, impregnating, laminating or laminating systems or systems for the production of plastic films. It can be used advantageously in all areas of the system in which force can only be applied on one side of the web, for example behind application units for coating material, where no force can be applied to the coated side of the web. In these system areas, it is preferably used as a master drive, which specifies the web speed exactly, or as an actuator for controlling the web tension.
  • the pull roller contains a jacket 1 which can be driven in rotation and has air passage openings on its entire jacket surface.
  • the air permeability of the jacket 1 is brought about by a large number of bores, by production from a porous material, etc.
  • the outer circumferential surface can be coated with a wear-resistant and / or the friction to the web 2 rubber, ceramic, etc. coating.
  • the surface is preferably covered with a plastic or metal screen.
  • the jacket 1 is made as thin-walled as possible from steel, aluminum or from a fiber-reinforced plastic material (GRP or CFRP composite) in order to reduce its weight and its inertia.
  • the interior of the casing 1 is divided into chambers 7, 8, 9 by radial partitions 3, 4, 5, 6 extending over the length of the roll, in which separate pressure ratios can be set in each case.
  • the partitions 3, 4, 5, 6 are part of an inner component which is stationary during operation and have at their radial ends friction-free seals 10 which extend as far as the inner surface of the jacket 1.
  • the inner component preferably consists of an outer tube 11, which extends coaxially to the roller axis, on which the dividing walls 3, 4, 5, 6 are fastened and extend radially outward, and which into a corresponding number of distribution chambers 12, 13, 14 is divided, which are connected via openings 15, 16, 17 with the vacuum chambers 7, 8, 9.
  • the distribution chambers 12, 13, 14 are each connected to an underpressure or pressure line 18, 19, 20 at one axial end of the tube 11 in order to set the pressure conditions in the individual chambers 7, 8, 9, which are explained in more detail below.
  • the entire inner component is rotatably mounted about the roller axis in order to be able to adjust the position of the segment-shaped chambers 7, 8, 9 relative to the wrapping area of the web 2.
  • the inner component is preferably rotated by a motor with a servomotor which is controlled by a control or regulating device.
  • the control or regulating device positions the inner component according to predetermined algorithms, which contain certain physical properties of the web, for example its porosity, and certain operating variables, for example the web speed, as parameters.
  • the distribution chamber 14 is formed by an inner tube 21 which is arranged coaxially in the outer tube 11 and is connected to the chamber 9 via a connecting piece. It is connected to the pressure line 20, while the distribution chambers 12, 13 connected to the vacuum chambers 7, 8 are connected to the vacuum lines 18, 19.
  • the distribution chambers 12, 13 are formed between the outer tube 11 and the inner tube 21 by means of corresponding partition walls 22.
  • the traction roller according to the invention it is essential for the traction roller according to the invention that there are two vacuum chambers 7, 8 which can be acted upon with vacuum, the vacuum of which can be set independently of one another.
  • the first vacuum chamber 7 comprises an angular range of at least 10 °, preferably 20 ° to 90 °
  • the second vacuum chamber 8 comprises an angular range of at least 20 °.
  • the second comprises
  • Vacuum chamber 8 has a larger angular range than the first vacuum chamber 7.
  • the total suction angle of both vacuum chambers 7, 8 is at least as large as the wrap angle of the web 2, which is 30 ° to 240 °.
  • the second vacuum chamber 8 is followed in the interior of the jacket 1 by a pressure chamber 9 in which an overpressure is generated.
  • the air emerging in the area of the pressure chamber 9 due to the excess pressure through the openings in the jacket 1 supports the detachment of the web 2 from the roller.
  • the partition 5 between the vacuum chamber 8 and the pressure chamber 9 is therefore arranged along the surface line where it is desired to detach the web 2 from the roller.
  • the inside of the jacket 1 is not connected in the segment 23 between the pressure chamber 9 and the first vacuum chamber 7 either to a compressed air supply or to a vacuum line, since this area is neither wrapped by the web 2 nor is it acted on the web 2.
  • the segment 23 has on both end faces
  • the inner component with the dividing walls 3, 4, 5, 6 is set in such a way that the first vacuum chamber 7 is located in the area in which the web 2 runs onto the roller.
  • the setting is preferably carried out in such a way that the partition 4 between the two vacuum chambers 7, 8 is in the region of the desired run-up line.
  • the second vacuum chamber 8 is designed and set so that it covers the looping area of the web 2.
  • the pressure chamber 9 then follows in the run-off area of the web 2.
  • a negative pressure between 1 KPa and 10 KPa is set in the wrapped area in the second vacuum chamber 8, which depends on the sensitivity of the material and the web speed.
  • a larger negative pressure is set in the upstream chamber 7.
  • the pressure difference between the two chambers 7, 8 is at least 0.5 KPa, preferably 1 KPa to 10 KPa.
  • the greater negative pressure in the first vacuum chamber 7 has the effect that when the web 2 runs onto the roller, the air boundary layer attached to the web 2 is reduced. This prevents the web 2 from floating on the attached air cushion and thus prevents the web 2 / roller contact line from shifting, with the result that the contact area is reduced.
  • the independent adjustability of the negative pressure in the vacuum chamber 7 enables it to be tracked as a function of the web speed in order to set constant traction conditions.
  • the desired negative pressure in the first vacuum chamber 7 is preferred as a function of the web speed and / or the Web tension automatically set by a regulating or control device, for example by actuating a regulating valve in the feed line 18 to the vacuum chamber 7.
  • a regulating or control device for example by actuating a regulating valve in the feed line 18 to the vacuum chamber 7.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section transverse to the web running direction through a particularly advantageous constructive embodiment of a pull roller according to the invention.
  • This design makes it very easy to replace the jacket in order to adapt the pull roller to different web materials and / or different web widths. It can thus coats 1 with adapted surfaces (rubber, ceramic, friction coatings, etc.), special designs and arrangements of the passage openings and / or special air distribution mechanisms (air guide grooves, plastic or metal sieves, etc.) and / or with different widths of the suction surfaces for adaptation the web width can be used.
  • the inner tube 21 and the outer tube 11 extend on the connection side in the axial direction beyond the area of the jacket 1 and are rotatably mounted in the frame of the system at their end (not shown in FIG. 2).
  • the inner tube 21 is connected there to the compressed air line 20 and the divided outer tube 11 to the two vacuum lines 18, 19.
  • the inner tube 21 has a pin 24 which closes the pressure chamber 14 and over which a radial bearing 25 is drawn, which is fitted into a recess in a bearing part 26.
  • the bearing part 26 is rotatably mounted in the frame 27 of the system via a radial bearing 28 and connected to a rotary drive (not shown) via a torsionally rigid coupling.
  • annular side wall 29 is screwed radially on the outside, the outside diameter of which corresponds to the outside diameter of the jacket 1.
  • the jacket 1 is detachably screwed with its front end.
  • the pressure-tight area is delimited at both axial ends by likewise annular sealing walls 30, 31, which are firmly connected to the inner component and extend to the inner surface of the jacket 1.
  • the sealing wall 30 on the drive side is attached to the outside of the inner tube 21, the sealing wall 31 on the connection side on the outside of the outer tube 11.
  • the partition walls 3, 4, 5, 6 are also fastened with their axial ends.
  • the bearing of the casing 1 contains a radial bearing 32, the inner race of which is firmly seated on the outer tube 11.
  • the outer race is fixedly connected to an annular bearing part 33, over which a second annular side wall 34 is drawn and is detachably screwed thereon.
  • connection-side end of the casing 1 is fastened to the annular side wall 34.
  • the side wall 34 also has through bores 37, which enable pressure equalization from the outside into the area between it and the sealing wall 31 and thus via the bores 35 also in the segment 23 and in the area between the sealing wall 30 and the side wall 29.
  • the setting of the inner component consisting of the tubes 11, 21, the sealing walls 30, 31 and the partition walls 3, 4, 5, 6, not shown in FIG. 2, is carried out in such a way that it rotates about the radial bearings 25, 32 into the required position becomes.
  • the casing 1 rotates around the two radial bearings 28, 32.
  • the casing 1 can be changed very easily, as shown in the assembly drawing in FIG. 3:
  • the casing 1 is unscrewed from the side wall 29 on the drive side and the side wall 34 is unscrewed from the bearing part 33 on the connection side.
  • the jacket 1 with the firmly connected side wall 34 can then be pulled off in the axial direction and exchanged for a jacket 1 of a different design.
  • the design of the casing 1 with the annular side wall 34 as an exchange part has the further advantage that bores can be drilled into the side wall 34 prior to installation.
  • FIG. 4 shows the preferred device as a circuit diagram, with which the required pressure conditions are set in the vacuum chambers 7, 8 and the pressure chamber 14. This device only requires a controllable blower 38.
  • each vacuum or pressure chamber 7, 8, 9 to a separate suction or pressure blower via the lines 18, 19, 20.
  • each vacuum line 18, 19 which leads to a vacuum chamber 7, 8 contains a controllable valve 39, 40, with which the required negative pressure in each vacuum chamber 7, 8 can be regulated.
  • the two vacuum lines 18, 19 are brought together to form a line which is connected to the suction side of the blower 38.
  • the line 41 connected to the pressure side of the blower 38 contains a further pressure control valve 42 before it leads outside via a silencer 43.
  • the pressure line 20 leading to the pressure chamber 9 is connected to the pressure line 41 and also contains a pressure control valve 44 in order to be able to regulate the excess pressure in the pressure chamber 9.
  • the pressure ratios in the individual chambers are preferably set automatically by means of the regulating or control device by which the valves 39, 40, 42, 44 are controlled as a function of the web speed and / or the web tension.

Landscapes

  • Registering, Tensioning, Guiding Webs, And Rollers Therefor (AREA)
  • Advancing Webs (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)

Description

B E S C H R E I B U N G
Zugwalze für bahnförmige Materialien, insbesondere für Papier- oder Kartonbahnen, Kunststoff- oder Metallfolien
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Zugwalze für bahnförmige Materiaiien, insbesondere für Papier- oder Kartonbahnen, Kunststoff- oder Metallfolien, die einen um ein feststehendes Innenbauteil rotierend antreibbaren Mantel aufweist, der auf seiner gesamten Mantelfläche Luftdurchtrittsöffnungen aufweist. Das Innere des Mantels ist in segmentförmige Kammern unterteilt, von denen die im Umschlingungsbereich der
Bahn angeordnete Kammer mit Unterdruck beaufschlagbar ist. Durch den Unterdruck wird die Bahn an die Walze gesaugt, um die Haftkräfte zu vergrößern und so größere Zugkräfte in die Bahn einleiten zu können.
Stand der Technik
Bevorzugt werden derartige Zugwalzen in Anlagen zur Herstellung und/oder Veredelung bahnförmiger Materialien (Papier- oder Kartonbahnen. Kunststoff- oder Metallfolien) in Bereichen eingesetzt, in denen eine Krafteinleitung nur an einer Bahnseite möglich ist, beispielsweise weil auf der anderen Bahnseite flüssiges Beschichtungs- material aufgetragen ist (DE-AS 14 74 973).
Bei höheren Bahngeschwindigkeiten bereitet die an der Bahn anhaftende Luftgrenzschicht beim Auflaufen der Bahn auf die Walze Probleme. Es bildet sich ein Luftpolster zwischen der Bahn und der Walze, das ein Aufschwimmen der Bahn verursacht und so die Kontaktfläche vermindert. Die Verminderung der Kontaktfläche führt dazu, dass geringere Zugkräfte übertragen werden können. Im Extremfall dreht die Walze unter der Bahn durch. Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zugwalze der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass auch bei hohen Bahngeschwindigkeiten große Zugkräfte übertragbar sind.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die vorgeschaltete zweite Vakuumkammer ermöglicht es, die an der Bahn anhängende Luftgrenzschicht gezielt in dem Maße abzusaugen, dass die Kontaktfläche ausreichend groß bleibt, um die geforderten Zugkräfte übertragen zu können.
Eine zweite Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Zugwalze bereitzustellen, deren Oberfläche einfach auf verschiedene Bahnmaterialien, Geschwindigkeiten und/oder Bahnbreiten anpaßbar ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.
Die Unteransprüche enthalten bevorzugte, da besonders vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Zugwalze.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels:
Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch die Zugwalze,
Figur 2 zeigt einen Längsschnitt in Richtung der Drehachse,
Figur 3 zeigt als Zusammenbauzeichnung die lösbaren Teile, und
Figur 4 zeigt als Schaltschema die Elemente zur Einstellung der geforderten Druckverhältnisse in den einzelnen Kammern. Wege zur Ausführung der Erfindung
Die Zugwalze nach der Erfindung wird in Anlagen zur Herstellung und/oder Veredelung bahnförmiger Materialien (Papier- oder Kartonbahnen, Kunststoff- oder Metallfolien) eingesetzt, um die Bahn mit einer hohen, genau definierten Geschwindigkeit und/oder einem definierten Bahnzug durch einzelne Anlagenbereiche zu ziehen. Derartige Anlagen sind beispielsweise Beschichtungs-, Imprägnier-, Kaschier- oder Laminieran- lagen oder Anlagen zur Herstellung von Kunststoffolien. Sie läßt sich vorteilhaft in allen Anlagenbereichen einsetzen, in denen eine Krafteinleitung nur an einer Bahnseite möglich ist, beispielsweise hinter Auftragwerken für Beschichtungsmaterial, wo auf die beschichtete Bahnseite keine Kraft eingeleitet werden kann. In diesen Anlagenbereichen dient sie bevorzugt als Masterdrive, der die Bahngeschwindigkeit exakt vorgibt, oder als Stellglied zur Regelung des Bahnzugs.
Die Zugwalze enthält einen Mantel 1 , der rotierend antreibbar ist und auf seiner gesamten Mantelfläche Luftdurchtrittsöffnungen aufweist. Die Luftdurchlässigkeit des Mantels 1 wird durch eine Vielzahl von Bohrungen, durch Fertigung aus einem porösen Material etc. bewirkt. Zusätzlich kann die äußere Mantelfläche mit einem verschleißfe- sten und/oder die Reibung zur Bahn 2 erhöhenden Belag aus Gummi, Keramik etc. beschichtet sein. Um die Luftströmungen zwischen der Bahn 2 und der äußeren Mantelfläche zu vergleichmäßigen und zugleich Abzeichnungen auf der Bahn 2 zu vermeiden, ist die Mantelfläche bevorzugt mit einem Kunststoff- oder Metallsieb belegt. Der Mantel 1 ist möglichst dünnwandig aus Stahl, Aluminium oder aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial (GFK- oder CFK-Verbund) gefertigt, um sein Gewicht und seine Massenträgheit zu verringern.
Das Innere des Mantels 1 ist durch radiale, sich über die Walzenlänge erstreckende Trennwände 3, 4, 5, 6 in Kammern 7, 8, 9 unterteilt, in denen jeweils getrennte Druckverhältnisse eingestellt werden können. Die Trennwände 3, 4, 5, 6 sind Teil eines im Betrieb feststehenden Innenbauteils und weisen an ihren radialen Enden reibungsfreie, bis an die Innenfläche des Mantels 1 reichende Dichtungen 10 auf. Bevorzugt besteht das Innenbauteil aus einem äußeren, sich koaxial zur Walzenachse erstrek- kenden Rohr 11 , auf dem die Trennwände 3, 4, 5, 6 sich radial nach außen erstrek- kend befestigt sind und das in eine entsprechende Anzahl von Verteilkammern 12, 13, 14 unterteilt ist, die über Öffnungen 15, 16, 17 mit den Vakuumkammern 7, 8, 9 in Verbindung stehen. Die Verteilkammern 12, 13, 14 sind an einem axialen Ende des Rohres 11 jeweils an eine Unterdruck- oder Druckleitung 18, 19, 20 angeschlossen, um die nachfolgend näher erläuterten Druckverhältnisse in den einzelnen Kammern 7, 8, 9 einzustellen. Zusätzlich ist das gesamte Innenbauteil um die Walzenachse verdrehbar gelagert, um die Position der segmentförmigen Kammern 7, 8, 9 relativ zum Umschlin- gungsbereich der Bahn 2 einstellen zu können. Bevorzugt erfolgt die Drehung des Innenbauteils motorisch mit einem Stellmotor, der von einer Steuer- oder Regeleinrichtung gesteuert wird. Die Steuer- oder Regeleinrichtung positioniert das Innenbauteil nach vorgegebenen Algorithmen, die bestimmte physikalische Eigenschaften der Bahn, beispielsweise deren Porosität, und bestimmte Betriebsvariablen, beispielsweise die Bahngeschwindigkeit, als Parameter enthalten.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Verteilkammer 14 von einem koaxial im äußeren Rohr 11 angeordneten Innenrohr 21 gebildet, die über einen Stutzen mit der Kammer 9 verbunden ist. Sie ist an die Druckleitung 20 angeschlossen, während die mit den Vakuumkammern 7, 8 in Verbindung stehenden Verteilkammern 12, 13 an die Unterdruckleitungen 18, 19 angeschlossen sind. Die Verteilkammern 12, 13 werden zwischen dem äußeren Rohr 1 1 und dem inneren Rohr 21 durch entsprechende Trennwände 22 gebildet.
Wesentlich für die erfindungsgemäße Zugwalze ist, dass im Innern zwei mit Unterdruck beaufschlagbare Vakuumkammern 7, 8 vorhanden sind, deren Unterdruck unabhängig voneinander einstellbar ist. Die beiden Vakuumkammern 7, 8 sind in Umfangsrichtung der Walze unmittelbar aufeinanderfolgend angeordnet, wobei in der in Laufrichtung der Bahn 2 (= Drehrichtung der Zugwalze) vorderen Vakuumkammer 7 ein größerer Unterdruck einstellbar ist als in der nachfolgenden Vakuumkammer 8, die jedoch ebenfalls mit Unterdruck beaufschlagbar ist. Die erste Vakuumkammer 7 umfaßt einen Winkelbereich von mindestens 10°, bevorzugt 20° bis 90°, die zweite Vakuumkammer 8 umfaßt einen Winkelbereich von mindestens 20°. Bevorzugt umfaßt die zweite
Vakuumkammer 8 einen größeren Winkelbereich als die erste Vakuumkammer 7. Der gesamte Saugwinkel beider Vakuumkammern 7, 8 ist zumindest so groß wie der Umschlingungswinkel der Bahn 2, der 30° bis 240° beträgt. Bei der bevorzugten Ausführungsform folgt im Inneren des Mantels 1 auf die zweite Vakuumkammer 8 eine Druckkammer 9, in der ein Überdruck erzeugt wird. Die im Bereich der Druckkammer 9 aufgrund des Überdrucks durch die Öffnungen im Mantel 1 austretende Luft unterstützt das Ablösen der Bahn 2 von der Walze. Die Trennwand 5 zwischen der Vakuumkammer 8 und der Druckkammer 9 ist daher entlang der Mantellinie angeordnet, wo das Ablösen der Bahn 2 von der Walze gewünscht wird. Das Innere des Mantels 1 ist im Segment 23 zwischen der Druckkammer 9 und der ersten Vakuumkammer 7 weder an eine Druckluftzufuhr noch an eine Unterdruckleitung angeschlossen, da dieser Bereich weder von der Bahn 2 umschlungen ist noch dort auf die Bahn 2 eingewirkt wird. An beiden Stirnseiten weist das Segment 23
Durchgangsbohrungen 35 auf, durch die ein Druckausgleich auf Atmosphärendruck bei Leckagen an Trennwänden bewirkt wird.
Vor dem Betrieb der Zugwalze wird das Innenbauteil mit den Trennwänden 3, 4, 5, 6 so eingestellt, dass sich die erste Vakuumkammer 7 in dem Bereich befindet, in dem die Bahn 2 auf die Walze aufläuft. Bevorzugt erfolgt die Einstellung derart, dass sich die Trennwand 4 zwischen den beiden Vakuumkammern 7, 8 im Bereich der gewünschten Auflauflinie befindet. Die zweite Vakuumkammer 8 ist so gestaltet und eingestellt, dass sie den Umschlingungsbereich der Bahn 2 abdeckt. Anschließend folgt die Druckkam- mer 9 im Ablaufbereich der Bahn 2. Im Betrieb wird in der zweiten Vakuumkammer 8 im umschlungenen Bereich ein Unterdruck zwischen 1 KPa und 10 KPa eingestellt, der von der von der Empfindlichkeit des Materials und der Bahngeschwindigkeit abhängt. In der vorgelagerten Kammer 7 wird ein größerer Unterdruck eingestellt. Die Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern 7, 8 beträgt mindestens 0,5 KPa, bevorzugt 1 KPa bis 10 KPa. Der größere Unterdruck in der ersten Vakuumkammer 7 bewirkt, dass beim Auflaufen der Bahn 2 auf die Walze die an der Bahn 2 anhängende Luftgrenzschicht vermindert wird. Es wird so ein Aufschwimmen der Bahn 2 auf dem anhängenden Luftpolster und somit eine Verschiebung der Kontaktlinie Bahn 2/Walze mit der Folge verhindert, dass sich die Kontaktfläche verringert. Die so auch bei großen Bahngeschwindigkeiten ausreichend große Kontaktfläche im Bereich der Vakuumkammer 8 ermöglicht es, die geforderten Zugkräfte zu übertragen. Die unabhängige Einstellbarkeit des Unterdrucks in der Vakuumkammer 7 ermöglicht es, diesen in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit nachzuführen, um so konstante Traktionsverhältnisse einzustellen. Bevorzugt wird der gewünschte Unterdruck in der ersten Vakuumkammer 7 in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit und/oder dem Bahnzug von einer Regel- oder Steuereinrichtung automatisiert eingestellt, beispielsweise indem ein Regelventil in der Zufuhrleitung 18 zur Vakuumkammer 7 betätigt wird. Ebenso ist es vorteilhaft möglich, durch eine Verdrehung des innenbauteils die Position der Vakuumkammer 7 relativ zu der auflaufenden Bahn 2 in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit so festzulegen, dass ein maximal wirksamer Saugwinkel eingestellt ist.
In Figur 2 ist ein Längsschnitt quer zur Bahnlaufrichtung durch eine besonders vorteilhafte konstruktive Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zugwalze dargestellt. Diese Konstruktion ermöglicht es, den Mantel sehr einfach auszutauschen, um die Zugwalze verschiedenen Bahnen Materialien und/oder verschiedenen Bahnbreiten anzupassen. Es können so Mäntel 1 mit angepaßten Oberflächen (Gummi, Keramik, Friktionsbeschichtungen etc.), speziellen Ausgestaltungen und Anordnungen der Durchtrittsöffnungen und/oder speziellen Luftverteilmechanismen (Luftführungsnuten, Kunststoff- oder Metallsiebe etc.) und/oder mit verschiedenen Breiten der Saugflächen zur Anpassung auf die Bahnbreite eingesetzt werden.
Das Innenrohr 21 und das Außenrohr 11 reichen an der Anschlußseite in axialer Richtung über den Bereich des Mantels 1 hinaus und sind an ihrem in Figur 2 nicht dargestellten Ende im Gestell der Anlage verdrehbar gelagert. Das Innenrohr 21 ist dort an die Druckluftleitung 20 und das unterteilte Außenrohr 11 an die beiden Unterdruckleitungen 18, 19 angeschlossen. An der entgegengesetzten Antriebsseite weist das Innenrohr 21 einen den Druckraum 14 verschließenden Zapfen 24 auf, über den ein Radiallager 25 gezogen ist, das in einer Aussparung eines Lagerteils 26 eingepaßt ist. Das Lagerteil 26 ist im Gestell 27 der Anlage über ein Radiallager 28 drehbar gelagert und über eine drehsteife Kupplung mit einem nicht dargestellten Drehantrieb verbunden. An seinem dem Mantel 1 zugewandten Ende des Lagerteils 26 ist radial außen eine ringförmige Seitenwand 29 festgeschraubt, deren Außendurchmesser dem Außendurchmesser des Mantels 1 entspricht. An der Seitenwand 29 ist der Mantel 1 mit seinem stirnseitigen Ende lösbar festgeschraubt.
Im Walzeninnem wird der druckdichte Bereich an beiden axialen Enden von ebenfalls ringförmigen Dichtwänden 30, 31 begrenzt, die fest mit dem Innenbauteil verbunden sind und bis an die Innenfläche des Mantels 1 reichen. Die Dichtwand 30 an der Antriebsseite ist auf der Außenseite des Innenrohrs 21 befestigt, die Dichtwand 31 an der Anschlußseite auf der Außenseite des Außenrohres 11. An den Dichtwänden 30, 31 sind zugleich die Trennwände 3, 4, 5, 6 mit ihren axialen Enden befestigt. An der Anschlußseite enthält die Lagerung des Mantels 1 ein Radiallager 32, dessen innerer Laufring fest auf dem Außenrohr 1 1 sitzt. Der äußere Laufring ist fest mit einem ringförmigen Lagerteil 33 verbunden, über das eine zweite ringförmige Seitenwand 34 gezogen und an diesem lösbar festgeschraubt ist. An der ringförmigen Seitenwand 34 ist das anschlußseitige Ende des Mantels 1 befestigt. Die Seitenwand 34 weist ebenfalls Durchgangsbohrungen 37 auf, die einen Druckausgleich von außen in den Bereich zwischen ihr und der Dichtwand 31 und somit über die Bohrungen 35 auch im Segment 23 und im Bereich zwischen der Dichtwand 30 und der Seitenwand 29 ermöglichen.
Die vorstehend beschriebene Einstellung des aus den Rohren 11 , 21 , den Dichtwänden 30, 31 und den nicht in Figur 2 dargestellten Trennwänden 3, 4, 5, 6 bestehenden Innenbauteils erfolgt derart, dass dieses um die Radiallager 25, 32 in die erforderliche Position gedreht wird. Im Betrieb rotiert der Mantel 1 um die beiden Radiallager 28, 32. Ein Wechsel des Mantels 1 kann sehr einfach durchgeführt werden, wie in der Zusammenbauzeichnung in Figur 3 dargestellt ist:
An der Antriebsseite wird der Mantel 1 von der Seitenwand 29 und an der Anschlußseite die Seitenwand 34 von dem Lagerteil 33 losgeschraubt. Anschließend kann der Mantel 1 mit der festverbundenen Seitenwand 34 in axialer Richtung abgezogen und gegen einen anders gestalteten Mantel 1 ausgetauscht werden. Die Gestaltung des Mantels 1 mit der ringförmigen Seitenwand 34 als Austauschteil hat den weiteren Vorteil, dass vor dem Einbau in die Seitenwand 34 zum Auswuchten Bohrungen eingebracht werden können.
In Figur 4 ist als Schaltschema die bevorzugte Vorrichtung dargestellt, mit der in den Vakuumkammern 7, 8 und der Druckkammer 14 die erforderlichen Druckverhältnisse eingestellt werden. Diese Vorrichtung benötigt nur ein regelbares Gebläse 38.
Alternativ ist es möglich, jede Vakuum- oder Druckkammer 7, 8, 9 über die Leitungen 18, 19, 20 an ein eigenes Saug- oder Druckgebläse anzuschließen.
Bei der Ausführungsform nach Figur 4 mit nur einem Gebläse 38 enthält jede Unterdruckleitung 18, 19, die zu einer Vakuumkammer 7, 8 führt, ein regelbares Ventil 39, 40, mit dem sich der erforderliche Unterdruck in jeder Vakuumkammer 7, 8 regulieren läßt. Vor den beiden Ventilen 39, 40 sind die beiden Unterdruckleitungen 18, 19 zu einer Leitung zusammengeführt, die an der Saugseite des Gebläses 38 angeschlossen ist. Die an der Druckseite des Gebläses 38 angeschlossene Leitung 41 enthält ein weiteres Druckregelventil 42, bevor sie über einen Schalldämpfer 43 ins Freie führt. Vor dem Druckregelventil 42 ist an der Druckleitung 41 die zur Druckkammer 9 führende Druckleitung 20 angeschlossen, die ebenfalls ein Druckregelventil 44 enthält, um den Überdruck in der Druckkammer 9 regeln zu können. Die Schaltung nach Figur 4 ermöglicht es, in jeder Kammer 7, 8, 14 individuelle und regelbare Druckverhältnisse einzustellen. Bevorzugt erfolgt die Einstellung der Druckverhältnisse in den einzelnen Kammern automatisiert mittels der Regel- oder Steuereinrichtung, von der die Ventile 39, 40, 42, 44 in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit und/oder dem Bahnzug gesteuert werden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1.
Zugwalze für bahnförmige Materialien, insbesondere für Papier- oder Kartonbahnen, Kunststoff- oder Metallfolien, mit einem um ein feststehendes Innenbauteil rotierend antreibbarem Mantel (1), der auf seiner gesamten Mantelfläche Luftdurchtrittsöffnungen aufweist, und mit einer im Umschlingungsbereich der Bahn (2) angeordneten
Vakuumkammer (8), die mit Unterdruck beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Innern des Mantels (1) in Laufrichtung der Bahn (2) unmittelbar vor der Vakuumkammer (8) eine weitere Vakuumkammer (7) angeordnet ist, in der unabhängig von dem Unterdruck in der Vakuumkammer (8) ein größerer Unterdruck als in dieser einstellbar ist.
2.
Zugwalze nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Innern des Mantels (1) auf die zweite Vakuumkammer (8) eine Druckkammer (9) folgt, in der ein Überdruck erzeugt wird.
3.
Zugwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Druckkammer (7) ein um mindestens 0,5 KPa, bevorzugt um 1 KPa bis 10 Kpa, größerer Unterdruck als in der zweiten Vakuumkammer (8) eingestellt werden kann.
4.
Zugwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vakuumkammer (7) einen Winkelbereich von mindestens 10°, bevorzugt 20° bis 90°, und die zweite Vakuumkammer (8) einen Winkelbereich von mindestens 30° umfaßt, wobei die zweite Vakuumkammer (8) einen größeren Winkelbereich als die erste Vakuumkammer (7) umfaßt.
5.
Zugwalze für bahnförmige Materialien, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem um ein feststehendes Innenbauteil rotierend antreibbaren Mantel (1), der auf seiner gesamten Mantelfläche Luftdurchtrittsöffnungen aufweist, wobei das Innenbauteil Trennwände (3, 4, 5, 6) enthält, die das Innere des Mantels in Kammern (7, 8, 9) unterteilen, von denen zumindest eine Kammer (8) an eine Unterdruckleitung (19) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (1) an beiden axialen Enden an ringförmigen, drehbar gelagerten Lagerteilen (29, 33) lösbar befestigt ist und bei gelöster Befestigung in axialer Richtung von dem Innenbauteil abziehbar ist.
6.
Zugwalze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenbauteil ein sich koaxial zur Walzenachse erstreckendes Rohr (11 ) enthält, - auf dem die Trennwände (3, 4, 5, 6) befestigt sind,
- das über Öffnungen (16) mit der Kammer (8) in Verbindung steht,
- das an einem axialen Ende an eine Unterdruckleitung (19) angeschlossen ist, und
- auf dem an einem Walzenende ein ringförmiges Lagerteil (33) drehbar befestigt ist, an dem ein Ende des Walzenmantels (1) lösbar befestigt werden kann.
7.
Zugwalze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (11) an dem anderen Ende der Walze drehbar in einem Lagerteil (26) gelagert ist, das mittels eines Drehantriebs drehbar in einem Gestell (27) gelagert ist und an dem eine ringförmige Seitenwand (29) als Lagerteil befestigt ist, an dem das Ende des Mantels (1 ) lösbar befestigt werden kann.
8.
Zugwalze nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (1 ) an einem axialen Ende fest mit einer ringförmigen Seitenwand (34) verbunden ist, die an dem drehbar gelagerten Lagerteil (33) festschraubbar ist.
9.
Zugwalze nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (11 ) in seinem Inneren in zumindest zwei sich über die axiale Länge des Walzenmantels (1) erstreckende Verteilkammern (12, 13, 14) unterteilt ist, die jeweils mit einer Vakuum- oder Druckkammer (7, 8, 9) in Verbindung stehen und am axialen Ende des Rohres (11) an getrennte Druckleitungen (18, 19, 20) angeschlossen sind.
10.
Zugwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei mit Unterdruck beaufschlagbare Vakuumkammern (7, 8) und eine mit Überdruck beaufschlagbare Druckkammer (9) im Innern der Walze vorhanden sind, die jeweils an Druckleitungen (18, 19, 20) mit regelbaren Ventilen (39, 40, 44) angeschlossen sind, wobei die Druckleitungen (18, 19) der mit Unterdruck beaufschlagbaren Vakuumkammern (7, 8) zusammen der Saugseite eines Gebläses (38) zugeführt werden, die Druckseite des Gebläses (38) an eine über ein Druckregelventil (42) ins Freie führende Leitung (41 ) angeschlossen ist, und die Druckleitung (20) zur Druckkammer (9) vor dem Druckregelventil (42) an die Druckleitung (41) des Gebläses (38) angeschlossen ist.
11.
Zugwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Regeloder Steuereinrichtung, die den Unterdruck in der ersten Vakuumkammer (7) in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit und/oder dem Bahnzug einstellt.
12.
Zugwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das feststehende Innenbauteil um die Walzenachse verdrehbar gelagert ist.
13. Zugwalze nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Stellmotor zum Drehen des Innenbauteils und durch eine Steuer- oder Regeleinrichtung, die den Stellmotor nach vorgegebenen Algorithmen steuert.
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