EP2441886A1 - Rotationskörperanordnung im Bereich der Papierherstellung oder Papierveredelung - Google Patents

Rotationskörperanordnung im Bereich der Papierherstellung oder Papierveredelung Download PDF

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EP2441886A1
EP2441886A1 EP11184954A EP11184954A EP2441886A1 EP 2441886 A1 EP2441886 A1 EP 2441886A1 EP 11184954 A EP11184954 A EP 11184954A EP 11184954 A EP11184954 A EP 11184954A EP 2441886 A1 EP2441886 A1 EP 2441886A1
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EP
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rotary body
braking device
body assembly
roller
braking
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EP11184954A
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Uwe Ahmann
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Publication date
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    • D21G1/0006—Driving arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H2801/00—Application field
    • B65H2801/84—Paper-making machines

Definitions

  • the invention relates to a rotary body arrangement in the field of papermaking or finishing with a rotary body, in particular in the form of a non-contacting with a sieve, a felt or the like.
  • Contact roller or a winding roll, each with at least one storage, a drive and a braking device are connected.
  • rotating body summarizes rolls or wound rolls within the paper production for this description of the invention. They are usually connected to a drive and a braking device.
  • papermaking, finishing and production are in this description of the invention also for the analogous areas in a cardboard or other fibrous web.
  • the braking device has means which ensure a build-up over a certain time delay maximum braking torque. This achieves a gentle build-up of the braking torque, so that the roller or the winding is no longer exposed to a voltage overload. It has proved to be sufficient and preferred if the time delay in the range of 0.4 to 10 seconds, preferably from 0.8 to 3 seconds. With such a long continuous structure of the maximum braking torque, excessive stresses are avoided altogether. During this time, even sensitive bearing rollers can be moved away or pivoted away, so that they are not affected by the decelerating body rotation.
  • a control is provided which automatically activates the braking device in the event of a power failure.
  • the means are used, which realize the delayed construction of the braking torque. The operating personnel need not be so in the hazardous area around the rotary body assembly.
  • the braking device has as a means a hydrodynamic converter.
  • a hydrodynamic converter can be found for example in a retarder, as known from the field of braking devices of trucks.
  • In the housing of the converter are often two opposite paddle wheels, one of which is fixed (stator), that is, connected to the housing, and one with the drive or driven shaft freely rotatable (rotor) is arranged.
  • a liquid which also offers, for example, the oil are heated with the heating rollers or with which one provides in deflection compensation rollers of a calender for adjustable roll deflection, a braking operation is initiated.
  • the oil deflected at the rotor is directed to the stator.
  • the resulting friction is converted into heat, so that directly or indirectly, for example, via a transmission or a propeller shaft, the roller or the winding roller can be braked.
  • the feeding of the liquid into the housing can for example be done pneumatically via a compressed air control.
  • an opening valve in particular a solenoid valve, can be switched, whereby the compressed air, which is available at almost every point of the production line in each paper mill, remains at a sufficient pressure level for at least 10 to 15 minutes, even without a pump flow.
  • the hydrodynamic converter has an associated liquid storage.
  • the braking device is equipped with a cooling water supply device. It is particularly preferred to use drinking water, since the drinking water network is independent of a power supply.
  • the braking device is arranged in the drive train of the rotary body assembly between a motor and the rotating body itself. In this way, an abrupt speed change can be intercepted via the braking device and shocks are not transmitted to the rotary body.
  • Paper production comprising a rotary body 2, for example a heated calender roll or a winding roll for the paper web.
  • a rotary body 2 for example a heated calender roll or a winding roll for the paper web.
  • a calender roll is chosen.
  • the calender roll 2 has in production contact with a counter-roller 10, which has an elastic coating 11.
  • a mating roll instead of a mating roll, however, it is also possible, for example, to use a circulating band of plastic as an abutment band.
  • the paper web to be treated between the rollers 2, 10 is not shown. Of course, it may also be a cardboard web instead of a paper web.
  • the calender roll 2 is mounted in a stent, not shown, by means of a bearing 3 and connected to a drive-shaft 12, which is coupled to a transmission 13. From the transmission 13, a shaft 14 leads directly to a coupling 21, which is connected to the brake device 5. Beyond the braking device 5, the drive motor 16 is connected.
  • the brake device 5 may be a brake disk with pressure-operated brake calipers which engage in the event of a power failure.
  • this type of braking devices load the drive 4 of the hot calender roll 2 often over charge and much too jerky.
  • the applied to the hot calender roll 2 elastic roller 10 would burn their lining 11, because the calender roll 2 acts after a power failure by the lack of energy delivery to the paper web and by the lost insulation of the paper web particularly high temperature on the counter-roller 10, which takes a certain time until it can swing away (indicated by the arrows 17).
  • means 6 are provided for delaying and building the braking torque.
  • the time delay up to the maximum braking torque with steadily increasing increase is 0.8 to 3 seconds. But a broad range of 0.4 to 10 seconds would still be responsible.
  • a hydrodynamic converter 7 in the form of a retarder.
  • This has two paddle wheels 18,19, one of which fixed and one connected to the drive within a housing 20.
  • the paddle wheel 18 is connected to the coupled shaft leading to the clutch 15, and the other paddle wheel 19 is fixed.
  • a compound of the rotatable shaft 14 extends to the clutch 21 of the transmission 13, which in turn is connected at its output-side end via the propeller shaft 12 with the rotary body 2, in this case the roller.
  • the spring-loaded solenoid valve 22 is switched and the compressed air passed through causes liquid from the liquid reservoir 8 is pressed into the hydrodynamic converter 7.
  • the liquid reservoir 8 is arranged close to the retarder 7, so that the liquid can enter the hydrostatic converter quickly.
  • the liquid usually oil, first strikes the rotating paddle wheel 18 and is directed from there against the stationary paddle wheel 19. Due to the friction there, the braking effect is initiated. So there is a control that the braking device 5 in case of power failure automatically operated.
  • the maximum braking torque builds up slower than, for example, a disc brake.
  • This supply device may be connected to the cooling water circuit of the engine 16.
  • a retarder can also be integrated in the transmission 13 (Intarder).
  • the hydrodynamic converter 7 can be arranged both in the drive train and also next to it.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotationskörperanordnung im Bereich der Papierherstellung oder -veredelung mit einem Rotationskörper (2), insbesondere in Form einer nicht mit einem Sieb, einem Filz oder dgl. in Kontakt stehenden Walze oder einer Wickelrolle, die jeweils mit mindestens einer Lagerung (3), einem Antrieb (4) und einer Bremseinrichtung (5) verbunden sind. Um den Rotationskörper, insbesondere dessen Lagerungen bei einem Stromausfall besser vor Beschädigungen zu schützen, weist die Bremseinrichtung (5) Mittel (6) auf, die für ein sich über eine bestimmte Zeitverzögerung aufbauendes maximales Bremsmoment sorgen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rotationskörperanordnung im Bereich der Papierherstellung oder -veredelung mit einem Rotationskörper, insbesondere in Form einer nicht mit einem Sieb, einem Filz oder dgl. in Kontakt stehenden Walze oder einer Wickelrolle, die jeweils mit mindestens einer Lagerung, einem Antrieb und einer Bremseinrichtung verbunden sind.
  • Unter dem Begriff Rotationskörper sind für diese Erfindungsbeschreibung Walzen bzw. Wickelrollen innerhalb der Papierproduktion zusammengefasst. Sie sind in der Regel mit einem Antrieb und einer Bremseinrichtung verbunden. Die Begriffe Papierherstellung, -veredelung und -produktion stehen in dieser Erfindungsbeschreibung auch für die analogen Bereiche bei einem Karton oder einer anderen Faserstoffbahn.
  • Bei derartigen Walzen bzw. Wickelrollen besteht bei einem Stromausfall ein erhöhtes Risiko bezüglich Beschädigungen, insbesondere für die Lagerungen. Bei den in Rede stehenden Rotationskörpern muss man von Gewichten bei Walzen zwischen 20000 und 80000 kg und bei Wickelrollen weiter bis 150000 kg ausgehen. Solche großen und schweren Rotationskörper können ungebremst bis zu mehrere Stunden auslaufen, wenn der Antrieb aussetzt. Besonders kritisch ist die Situation bei Walzen, die gut gelagert sind und keinen Kontakt zu einem bremsenden Sieb oder Filz aufweisen. Da bei einem Stromausfall vielfach auch der Lagerschmierkreis unterbrochen wird, ist die Gefahr sowohl für Wälzlager als auch für hydrostatische Lager sehr groß, zerstört zu werden.
  • Aber auch der Einsatz von federunterstützten Scheibenbremsen, die vielfach als Notbremse eingesetzt werden, ist mit vielen Nachteilen behaftet. Dazu muss man wissen, dass bei einem Stromausfall selbstverständlich auch die Produktion der Papierbahn beendet wird. Dann ist es beispielsweise bei einer Heizwalze so, dass die Walze aufgrund der plötzlich fehlenden Energieabnahme durch die Papierbahn stark aufheizt und Temperaturspannungen ausgesetzt wird. Wenn nun eine Bremsscheibe mit druckfederbetätigten Bremszangen eingesetzt wird, so werden relative große und unmittelbar wirkende Bremsmomente in die Zapfen der Walze eingeleitet, die die Spannung in der Walze noch einmal erhöhen. Diese gefährliche Situation ist sehr unbefriedigend.
  • Zudem kann es vorkommen, dass durch ein ruckartiges Abbremsen einer Heizwalze in einem Kalander, wo die Heizwalze also eine elastische Gegenwalze besitzt, der Belag der elastischen Walze durch das Anliegen der Heizwalze im nicht mehr rotierenden Zustand verbrennt, was erhebliche Reparaturkosten mit sich bringt.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung große Rotationskörper im Bereich der Papierproduktion wie beispielsweise eine große Walze oder eine Wickelrolle, insbesondere deren Lagerungen, besser vor Beschädigungen bei Stromausfällen zu schützen.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Bremseinrichtung Mittel aufweist, die für ein sich über eine bestimmte Zeitverzögerung aufbauendes maximales Bremsmoment sorgen. Man erreicht dadurch einen sanften Aufbau des Bremsmomentes, so dass die Walze oder die Wicklung keiner spannungsmäßigen Überlastung mehr ausgesetzt ist. Dabei hat es sich als ausreichend und bevorzugt herausgestellt, wenn die Zeitverzögerung im Bereich von 0,4 bis 10 Sekunden, vorzugsweise von 0,8 bis 3 Sekunden liegt. Bei einem derartig langen kontinuierlichen Aufbau des maximalen Bremsmomentes werden übergroße Spannungen gänzlich vermieden. In dieser Zeit können auch empfindliche Anlagewalzen weggefahren oder weggeschwenkt werden, so dass sie von dem abbremsenden Rotationskörper nicht in Mitleidenschaft gezogen werden.
  • Vorzugsweise ist eine Steuerung vorgesehen, die die Bremseinrichtung bei einem Stromausfall selbsttätig aktiviert. Gleichzeitig werden die Mittel eingesetzt, die den verzögerten Aufbau des Bremsmomentes realisieren. Das Bedienpersonal braucht sich so nicht im gefährdeten Bereich um die Rotationskörperanordnung aufzuhalten.
  • Es ist von Vorteil, wenn die Bremseinrichtung als Mittel einen hydrodynamischen Wandler besitzt. Einen solchen Wandler findet man beispielsweise in einem Retarder, wie man ihn aus dem Bereich von Bremseinrichtungen von Lastkraftwagen kennt. Im Gehäuse des Wandlers befinden sich oft zwei gegenüberliegende Schaufelräder, von denen eines fest steht (Stator), das heißt mit dem Gehäuse verbunden ist, und eines mit der Antriebs- oder Abtriebswelle frei rotierbar (Rotor) angeordnet ist. Durch die Beschickung des Gehäuses mit einer Flüssigkeit, wobei sich beispielweise auch das Öl anbietet, mit dem Heizwalzen beheizt werden oder mit dem man in Durchbiegungsausgleichswalzen eines Kalanders für die einstellbare Walzendurchbiegung sorgt, wird ein Bremsvorgang eingeleitet. Dabei wird das am Rotor umgelenkte Öl zum Stator geleitet. Die entstehende Reibung wird in Wärme umgewandelt, so dass unmittelbar oder mittelbar, zum Beispiel über ein Getriebe oder eine Gelenkwelle, die Walze oder die Wickelrolle abgebremst werden kann. Die Einspeisung der Flüssigkeit in das Gehäuse kann beispielsweise pneumatisch über eine Druckluftsteuerung erfolgen. Bei Stromausfall kann ein sich öffnendes Ventil, insbesondere ein Magnetventil, geschaltet werden, wobei die Druckluft, die in jeder Papierfabrik an nahezu jeder Stelle der Produktionslinie zur Verfügung steht, auch ohne Pumpenstrom mindestens 10 - 15 Minuten auf ausreichendem Druckniveau verbleibt. Um das Ansteigen des Bremsmomentes sehr zügig einleiten zu können, ist es bevorzugt, wenn der hydrodynamische Wandler über einen zugeordneten Flüssigkeitsspeicher verfügt.
  • Mit Vorteil ist dafür gesorgt, dass die Bremseinrichtung mit einer Kühlwasserversorgungseinrichtung ausgestattet ist. Dabei ist besonders bevorzugt, Trinkwasser einzusetzen, da das Trinkwassernetz unabhängig von einer Stromversorgung ist.
  • Vorzugsweise ist die Bremseinrichtung im Antriebstrang der Rotationskörperanordnung zwischen einem Motor und dem Rotationskörper selbst angeordnet. Auf diese Weise kann auch eine abrupte Drehzahländerung über die Bremseinrichtung abgefangen werden und Stöße werden nicht auf den Rotationskörper übertragen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.
  • Diese zeigt eine Rotationskörperanordnung 1 innerhalb der
  • Papierproduktion, die einen Rotationskörper 2, beispielsweise eine beheizte Kalanderwalze oder eine Wickelrolle für die Papierbahn umfasst. In dieser Beschreibung wird das bevorzugte Beispiel einer Kalanderwalze gewählt.
  • Die Kalanderwalze 2 hat im Produktionsfall Kontakt zu einer Gegenwalze 10, die einen elastischen Belag 11 besitzt. Anstelle einer Gegenwalze kann aber beispielsweise auch ein umlaufendes Band aus Kunststoff als Anlageband verwendet werden. Die zwischen den Walzen 2, 10 zu behandelnde Papierbahn ist nicht dargestellt. Selbstverständlich kann es sich anstelle einer Papierbahn auch um eine Kartonbahn handeln.
  • Die Kalanderwalze 2 ist in einer nicht dargestellten Stuhlung mittels eines Lagers 3 gelagert und mit einer Antriebsgelenkwelle 12 verbunden, die an ein Getriebe 13 gekoppelt ist. Vom Getriebe 13 aus führt eine Welle 14 direkt zu einer Kupplung 21, die mit der Bremseinrichtung 5 verbunden ist. Jenseits der Bremseinrichtung 5 ist der Antriebsmotor 16 angeschlossen.
  • Im Stand der Technik wäre die Bremseinrichtung 5 vielleicht eine Bremsscheibe mit druckfederbetätigten Bremszangen, die bei einem Stromausfall greifen. Diese Art von Bremseinrichtungen belasten aber den Antrieb 4 der heißen Kalanderwalze 2 häufig über Gebühr und viel zu ruckartig. Die an die heiße Kalanderwalze 2 angelegte elastische Walze 10 würde ihren Belag 11 verbrennen, denn die Kalanderwalze 2 wirkt nach einem Stromausfall durch die fehlende Energieabgabe an die Papierbahn und durch die verlorene Isolierung der Papierbahn mit besonders hoher Temperatur auf die Gegenwalze 10, die eine gewisse Zeit benötigt, bis sie abschwenken kann (angedeutet durch die Pfeile 17). In der in der Figur dargestellten Erfindung sind dagegen Mittel 6 zur Verzögerung und Aufbau des Bremsmomentes vorgesehen. Die Zeitverzögerung bis zum maximalen Bremsmoment mit stetig steigendem Anstieg beträgt 0,8 bis 3 Sekunden. Aber auch ein weiter gefasster Bereich von 0,4 bis 10 Sekunden wäre noch zu vertreten.
  • Als Mittel 6 wirkt in diesem Ausführungsbeispiel ein hydrodynamischer Wandler 7 in Gestalt eines Retarders. Dieser besitzt zwei Schaufelräder 18,19, eines davon feststehend und eines verbunden mit dem Antrieb innerhalb eines Gehäuses 20. Hier ist das Schaufelrad 18 mit der angekoppelten Welle verbunden ist, die zu der Kupplung 15 führt, und das andere Schaufelrad 19 steht fest. Eine Verbindung der drehbaren Welle 14 verläuft bis zu Kupplung 21 des Getriebes 13, das wiederum an seinem abtriebseitigen Ende über die Gelenkwelle 12 mit dem Rotationskörper 2, in diesem Fall der Walze, verbunden ist.
  • Im Falle eines Stromausfalles in der Papierfabrik wird das federbelastete Elektromagnetventil 22 geschaltet und die durchgeleitete Druckluft bewirkt, dass Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicher 8 in den hydrodynamischen Wandler 7 gepresst wird. Der Flüssigkeitsspeicher 8 ist dicht neben dem Retarder 7 angeordnet, so dass der Eintritt der Flüssigkeit in den hydrostatischen Wandler schnell erfolgen kann. Die Flüssigkeit, in der Regel Öl, trifft zunächst auf das rotierende Schaufelrad 18 und wird von dort gegen das feststehende Schaufelrad 19 geleitet. Durch die Reibung dort wird die Bremswirkung eingeleitet. Es ist also eine Steuerung vorhanden, die die Bremseinrichtung 5 bei einem Stromausfall automatisch betätigt. Das maximale Bremsmoment baut sich dabei langsamer auf als beispielsweise bei einer Scheibenbremse.
  • Bei dem Bremsvorgang entsteht selbstverständlich Wärme, so dass der hydrodynamische Wandler 7 über eine durch das Bezugszeichen 9 angedeutete Kühlwasserversorgungseinrichtung gekühlt wird. Diese Versorgungseinrichtung kann mit dem Kühlwasserkreislauf des Motors 16 verbunden sein.
  • Von den dargestellten Ausführungsformen kann in vielfacher Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Insbesondere kann ein Retarder auch in dem Getriebe 13 integriert sein (Intarder). Der hydrodynamische Wandler 7 kann sowohl im Antriebsstrang als auch daneben angeordnet sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Rotationskörperanordnung
    2
    Rotationskörper (Heizwalze oder Wickelrolle)
    3
    Lagerung
    4
    Antrieb
    5
    Bremseinrichtung
    6
    Mittel für Verzögerung und Aufbau des Bremsmomentes
    7
    Hydrodynamischer Wandler (Retarder)
    8
    Flüssigkeitsspeicher
    9
    Kühlwasserversorgungseinrichtung
    10
    Gegenwalze
    11
    Belag
    12
    Antriebsgelenkwelle
    13
    Getriebe
    14
    Welle
    15
    Kupplung
    16
    Motor
    17
    Pfeil (Abschwenkrichtung)
    18
    Schaufelrad
    19
    Schaufelrad
    20
    Gehäuse
    21
    Kupplung
    22
    Elektromagnetventil

Claims (7)

  1. Rotationskörperanordnung im Bereich der Papierherstellung oder - veredelung mit einem Rotationskörper (2), insbesondere in Form einer nicht mit einem Sieb, einem Filz oder dgl. in Kontakt stehenden Walze oder einer Wickelrolle, die jeweils mit mindestens einer Lagerung (3), einem Antrieb (4) und einer Bremseinrichtung (5) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (5) Mittel (6) aufweist, die für ein sich über eine bestimmte Zeitverzögerung aufbauendes maximales Bremsmoment sorgen.
  2. Rotationskörperanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitverzögerung im Bereich von 0,4 bis 10 Sekunden, vorzugsweise im Bereich von 0,8 bis 3 Sekunden liegt.
  3. Rotationskörperanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung vorgesehen ist, die die Bremseinrichtung (5) bei einem Stromausfall selbsttätig aktiviert.
  4. Rotationskörperanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (5) als Mittel (6) einen hydrodynamischen Wandler (7) besitzt.
  5. Rotationskörperanordnung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrodynamische Wandler (7) über einen zugeordneten Flüssigkeitsspeicher (8) verfügt
  6. Rotationskörperanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (5) mit einer Kühlwasserversorgungseinrichtung (9) ausgestattet ist.
  7. Rotationskörperanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (5) im Antriebstrang der Rotationskörperanordnung (1) zwischen einem Motor (16) und dem Rotationskörper (2) selbst angeordnet ist.
EP11184954A 2010-10-18 2011-10-13 Rotationskörperanordnung im Bereich der Papierherstellung oder Papierveredelung Withdrawn EP2441886A1 (de)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB2031474A (en) * 1978-10-16 1980-04-23 Kleinewefers Gmbh Calenders
DE3004916A1 (de) * 1978-10-16 1981-08-20 Kleinewefers Gmbh, 4150 Krefeld Verfahren und vorrichtung zum schnellen trennen der walzen eines kalanders
DE102006011631A1 (de) * 2006-03-14 2007-09-20 Voith Patent Gmbh Walzenantriebsvorrichtung
DE102009016816A1 (de) * 2009-04-09 2010-10-14 Voith Patent Gmbh Verfahren zur Vermeidung von Druckspitzen in einem Arbeitsmediumkreislauf mit einer hydrodynamischen Maschine

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