SE461585B - Upprullningsanordning vilken omfattar understoedjande bandorgan vilka ger den bildade rullen periferiellt stoed under upprullningen - Google Patents

Description

461 585 -tillverkningskostnader och ökade driftskostnader beroende på stödvalsarnas större massa. Att öka stödvalsarnas storlek är därför motiverat endast upp till en viss gräns och denna gräns har redan uppnåtts i konventionella stödvalsrull- maskiner.

I en rulle som påverkas av ett alltför stort stödtryok uppstår radiella deformationer och ofta också tangentiella förskjutningar mellan lagren i rullen. Detta åstadkommer ofta rynkor och/eller brott i banan. Genom att minska stödtrycket minskas risken för sådana rullskador.

Patentskríften EP 157062 visar en stödvals med mjuk yta. En sådan stödvals minskar stödtrycket, men ger upphov till såväl stabilitetsproblem som värmeutveckling på grund av att två eftergivande ytor arbetar mot varandra i ett valsnyp.

Man har också försökt minska stödtrycket genom att använda två stödvalsar, exempelvis såsom visas i DE 31 21 039.

Användningen av två stödvalsar gör det möjligt att styra stödtrycket ínviduellt vid vardera valsen. Den jämnaste fördelningen av stödtryoket uppnås genom att använda två symmetriskt anordnade stödvalsar med samma diameter, såsom visas i US 4,H56,190. Man kan också åstadkomma en bredare stödyta genom att använda ett stödband, såsom 'visas i US 3,098,619. Enligt denna kända lösning hålls likväl understödsytans storlek konstant, vilket innebär att rullen uppbärs av en lika stor stödytan oberoende av rullens storlek och vikt. Denna teknik ger därför i huvudsak samma resultat som användningen av symmetriskt anordnade stödvalsar. I båda fallen kommer stödtrycket ofta att uppnå alldeles för höga värden då rullen växer eller också blir man tvungen att stoppa upprullningen innan rullen blivit alltför tung.

Vikten av en pappersrulle kan också helt eller delvis upptas av en central axel. Därvid blir det möjligt att effektivare styra rulluppbyggnaden under hela upprullningsprocessen, 461 585 exempelvis såsom beskrivs i GB 21U2909. Systemets komplexa karaktär kan emellertid förorsaka praktiska svårigheter genom att allt för många storheter måste behärskas. Det är också känt att kombinera axelstöd och yttre bandstöd såsom visas i US ü,1U3,828. Denna upprullningsanordning utgörs av en cylinderrullstol (poperullstol), där rullen har en grov stâlaxel som uppbär i huvudsak hela rullens vikt. Även banhastigheten är här betydligt lägre än i normala rull- skärmaskiner.

Uppfinningens ändamål är att åstadkomma en upprullnings- anordning, i vilken överstora stödkrafter kan undvikas också då den bildade pappersrullen uppnår mycket hög vikt, medan samtidigt fördelarna vid konventionell stödvalsrullning bibehålls i huvudsak oförändrade. Ett annat ändamål är att åstadkomma en anordning, i vilken linjetrycket i upprullningsnypet lätt kan styras och i vilken rullens tyngd upptas av en stor stödyta.

En upprullningsanordning som i viss mån liknar uppfinningen visas i DE 29 08 29H. I denna kända anordning används två vertikalt ovanför varandra anordnade fast lagrade valsar och en tredje rörlig vals som används för ett flertal olika ändamål. Den fungerar såsom tryckvals, såsom stödvals och såsom ett organ som reglerar spänningen i ett rullen uppbärande band. Hullens diameter bestämmer den rörliga valsens läge, vilket innebär att den rörliga valsens tryckvalsfunktion upphör i ett visst stadium av upp- rullningsprocessen, varvid hela understödsmönstret ändras och rullens blir understödd endast av den nedre av de fast lagrade valsarna och av den rörliga valsen. Denna 'om- ställning är svår att styra med tillräcklig noggrannhet och det finns därför en påtaglig risk för att alltför höga stödtryck uppstår i något skede av upprullningen.

Uppfinningens ändamål uppnås i en anordning av det slag som definieras av patentkravet 1. Uppbyggnaden av en rulle 461 585 bestäms i hög grad av de nyptryck som påverkar den och dessa är i allmänhet beroende av rullens vikt. Nypkrafterna styrs genom att bestämma vilket läge rullen, upprullningsvalsen och de andra stödorganen intar i förhållande till varandra.

Om en tryckvals används, styrs även dess belastning noggrant. Fördelarna hos en normal bärvalsrullmaskin uppnås genom att hålla pappersrullen vid eller ovanför en nivå som går genom upprullningsvalsens mittpunkt.

Stödbandets understödande egenskaper reglereras genom att styra bandspänningen och stödvalsarnas läge i förehàllande till varandra. Under en gdel av upprullningsprocessen sträcker sig stödbandets understödande del från ett nyp mellan rullen och den ena stödvalsen mot den andra stödvalsen. I ett senare skede av upprullningen kommer stödbandets understödande del att omfatta även nypen mellan pappersrullen och stödvalsarna eller sträcka sig nästan ända fram till dessa nyp, varigenom en stor rulle kommer att uppbäras över en avsevärd del av sin periferi.

Stödkrafternas fördelning kan också regleras genom att ändra läget hos nypet mellan rullen och upprullningsvalsen.

Stödkrafternas fördelning påverkas även på grund av att tryekvalsens belastningsriktning vid växande rulldiameter kommer att ändra sig i förhållande till anordningens övriga valsar.

För att uppnå de bästa resultaten vid användningen av en anordning enligt uppfinningen bör vissa geometriska villkor vara uppfyllda. Upprullningsvalsens axel och den första stödyalsens axel definierar ett referensplan, i förhållande till vilket den rörliga stödvalsens läge kan förändras.

Vinkeln mellan referensplanet och en linje mellan de båda stödvalsarnas centrumaxlar bör vara inställbar till ett läge ü5° ovanför referensplanet och lika mycket under referensplanet eller åtminstone 15° under referensplanet. Även referensplanet bör vara ínställbart ca 320° från 461 585 normalläget. Detta kan åstadkommas genom att förändra antingen upprullningsvalsens eller den första stödvalsens höjdläge. Upprullningsvalsens diameter bör företrädesvis vara 1,5...3,5 gånger den närmaste stödvalsens diameter.

Stödvalsarna och stödbandet bör uppta åtminstone hälften av rullvikten redan vid ett relativt tidigt stadium av upp- rullningen. När rullens diameter överstiger 300 mm, bör företrädesvis åtminstone 60 $ av stödkrafterna möjligen t.o.m. 80 1 därav tas upp av stödbandsanordningen.

Stödkrafterna motsvarar summan av rullens tyngd och tryckvalsen vertikala belastningskomponent.

Den rörliga stödvalsens och stödbandets läge regleras så att i ett tidigt skede av upprullningen kontaktytan mellan stödbandet och rullen ökar kontinuerligt. I ett senare skede 'uppbärs rullen av upprullningsvalsen, av de två stödvalsarna och av stödbandet. Spänningen 1 stödbandet regleras så att stödkrafterna blir åtminstone i huvudsak jämnt fördelade.

Den jämna fördelningen av stödkrafterna bör företrädesvis också omfatta nypen mellan det tvâ stödvalsarna och rullen.

Rullens stödyta kommer enligt uppfinningen att omfatta en yta som är åtminstone tio gånger större än den stödyta som erhålls 1 en normal stödvalsrullmaskin. Härigenom blir det möjligt att minska stödtrycket till endast ca 20 $, i många fall t.o.m. mindre än 10 $ av det stödtryck som erhålls exempelvis i en rullmaskin enligt US ü,ü56,190. Det maximala stödtryck som kan accepteras är omkring ß...12 gånger större än det stödtryck som erhålls i en anordning enligt uppfinningen. Uppfinningen gör det följaktligen möjligt att åstadkomma betydligt större och tyngre rullar ' än i konventionella rullmaskiner. Det har visat sig möjligt att i en anordning enligt uppfinningen åstadkomma rullar med 'en vikt på ca 3 ton per meter axiell rullängd.

Nedanstående tabell ger ett exempel på stödkrafternas fördelning i en anordning enligt uppfinningen. Tabellvärdena 461 585 baserar sig på följande utgångsvärden: Pappersbanans täthet 1200 kg/m3; runkar-mans diameter 100 mm; maximal rulldiameter 1500 mm; axíell rullängd 1 m. Tabellkolumnerna anger följande värden: = rulldiameter (mm) rullvíkt (N) relativa stödkrafter 1 procent av rullens totala tyngd, stödbandet, b = upprullningsvalsen = absoluta stödkrafter (N); Fa upprullningsvalsen E = spänningen i stödbandet (N) A B C a D stödbandet, Fb = A B C D E a b Fa Fb 100 core - - - - - 300 850 95 Ä0 810 340 small 500 2400 90 41 2200 980 2380 600 3400 88 ÄB 2990 1630 3470 700 0600 87 41 U000 2140 5020 800 6030 87 35 5250 2110 7000 900 7600 88 28 6700 2150 9570 1100 11000 89 20 10200 2300 16070 1300 16000 93 12,5 15000 2000 25650 1500 21200 96 7 20000 1500 37U20 För rullar av annan längd än 1 m bör kolumnernas B,D och E värden multipliceras med rullängden 1 meter.

Uppfínníngen skall i det följande beskrivas närmare med hänvisning till bífogade'ritning, där - fig 1 visar en schematisk sídovy av en anordning enligt uppfinningen, - fig 2 visar en del av fig 1 i större skala, 461 585 7 - fig 3A, 3B och 30 visar efter varandra följande upprullningsfaser, - fig HA, HB och HC visar tre typfall av stödkrafternas fördelning i en rulle.

En löpande bana 1 rullas runt en rullkärna 3 för att bilda en rulle 2. Rullen roterar såsom visas av pilen 40 och uppbära av en upprullningsvals Ä och en stödbandsanordning 8. Upprullningsvalsen 4 är roterbart lagrad vid sin centrumaxel 5. Anordningen omfattar också en roterbar tryckvals 6 lagrad vid sin axel 7.

Stödbandsanordningen 8 omfattar en fast lagrad första stödvals 10 och en rörlig andra stödvals 10a, vilka båda är roterbart lagrade vid sitt centrum 23. En stödarm 18 som är vridbart kring en fast punkt 23a uppbär den rörliga stödvalsen 10a, som kan inställas i pilarnas 16 riktning genom att svänga stödarmen 18 runt dess lagringspunkt 23a.

Anordningen omfattar vidare en fast lagrad styrvals 12 och en rörlig bandspännarvals 13, båda roterbart lagrade vid sitt centrum 23. Ett ändlöst stödband 11 löper över valsarna 10, 10a, 12 och 13. Detta band kan bestå av ett antal parallellt anordnade bälten. Bandspännarvalsen 13, som är inställbar i pilarnas 17 riktning, uppbärs av en rörlig arm 18a lagrad 1 en fast punkt 23b. Upprullníngsvalsens 14 och stödvalsens 10 axlar definierar ett referensplan 1U (fig 2).

Stödbandsanordning 8 omfattar hydrauliska eller pneumatiska kraftorgan 19, 19a 20 och 20a. Organen 19, 19a verkar mellan ett fast ramelement 9 och stödarmen 18 för att ställa in läget hos stödvalsen 10a. Organen 20, 20a upprätthåller spänningen i bandet 11 genom att verka mellan stödarmarna 18a och 18. Kraftorganen är försedda med tryck- eller kraftsensorer 37, vilka via kablar 38 förmedlar tryck- eller kraftinformation till en mät- och styrcentral (ej visad). 461 585 När rullen 22 uppnår sin maximala diameter, uppbärs den av tre nyp 24, 25 och 35. Mellan nypen 2Ä och 25 verkar stödbandets 11 avsnitt 26 såsom ett stödelement som upptar en avsevärd del av den belastning som rullens tyngd och tryckvalsens 6 belastning åstadkommer. Tryckvalsens 6 belastningsriktning indikeras av pilarna 27a - c.

Fig 3A visar rullningsprocessens begynnelseskede.

Tryckvalsens 6 belastning är alltid riktad mot rullens 2 centrum. I början av upprullningen ger upprullningsvalsen H och stödvalsen 10 stöd åt rullen 2 vid nypen 35 och 2U.

Fig 3B visar ett skede på rullen har blivit betydligt större och en del av dess tyngd uppbärs av bandets 11 stöddel 26.

Rullen 2 pressar banddelen 26 nedåt. Spänningen i bandet 11 är så inställd att trycket mellan rullen 2 och bandet fördelas så jämnt som möjligt över hela kontaktytan.

Fig 3C visar början av upprullningens sista skede. Tyngden av rullen 2 och belastningen av tryckvalsen 6 (såvida den används) upptas av upprullningsvalsen N och av hela den banddel 26 som befinner sig mellan nypen 2R och 25. När upprullningsprocessen närmar sig sitt slut, är vinkeln M1 mellan referensplanet 14 och ett plan som definieras av stödvalsarnas 10 och 10a axlar företrädesvis mellan 0° och Ä5°, medan referensplanets 1U lutningsvinkel är 10°...20°.

Fig HA visar hur en pappersrulle understöds av en normal stödvals. Hela stödkraften överförs i form av en kraftig belastningstopp 29 vid stödnypet 29a till rullen 2. Detta åstadkommer lätt skador i rullen, speciellt om rullens vikt per meter axiell rullängd överskrider 1,5 ton.

Fig HB visar en anordning enligt uppfinningen. Stödbandet 11 följer rullens 2 yta från nypet 25 till nypet 25. Detta innebär att bandets 11 spänning inte är optimal. Även om banddelen 26 uppbär huvuddelen av den totala belastningen, 461 585 såsom visas vid 30b, uppstår belastningstoppar 30, 30a vid nypen ZN och 25. Dessa belastningstoppar är dock mycket mindre än belastningstoppen i fig BA och utgör i de flesta fall inte ens hälften av de belastningstoppar som skulle uppstå om bandet 11 saknade spänning eller om bandet vore helt borta. Det yttryck som påverkar rullen 2 kan alltså enligt uppfinningen lätt hållas tillräckligt lågt.

Belastningsfallet enligt fig HB är lämpligt för starka papperskvaliteter med relativt låg kompressibilitet.

Fig HC visar den mest fördelaktiga användningen av en anordning enligt uppfinningen. I jämförelse med tillämpningen enligt fig HB är spänningen i bandet 11 större så att en större del av stödkrafterna upptas av bandet och en mindre del av nypen 23 och 25. Spänningen i bandet 11 och valsarnas H, 10 och 10a läge i förhållande till varandra samt tryckvalsens 6 belastning regleras i förhållande till rullens 2 diameter så att då rullens diameter överskrider 500 mm hålls belastningen 31 så jämn som möjligt. Belast- ningsvariationerna vid understödsytan bör vara högst 325 %, företrädesvis mindre än f1O % från medelvärdet. Tryck- fördelningen kan variera något i banans tvärrriktning beroende på tjockleksvariationer i pappersbanan, variationer i rulldiameter etc.

Figurerna HB och 46 har förenklats genom att lastför- delningen förutsätts vara symmetrisk. En osymmetrisk last- fördelning innebär emellertid inte att principerna för uppfinnignens tillämpning i något väsentligt avseende skulle förändras.

I stället för att mäta spänningen i bandet 11 med tryck- eller kraftsensorer 37, 38 kan spänningen i bandet regleras utgående från rullens 2 diameter. Den belastningsfördelníng som visas 1 fig HC kan också tillämpas i det läge som visas i fig 3B. Spänningen i bandet 11 regleras då så att under- stödkraften minskar i nypet 2H. Det är även tänkbart att i 461 585 10 stället för upnrullníngsvalsen 4 använda en stödanordning av samma slag som stödbandsanordníngen 8. I så fall erhåller rullen bandstöd från två sidor. För att styra stödbandet 11 kan man använda sådana typer av valsar eller andra styrorgan som är kända och allmänt använda för styrning av viror, filtar och liknande i pappermaskiner.

Uppfínningen begränsar sig inte till de visade utföringsformerna, utan ett flertal varianter och modifika- tioner är tänkbara inom ramen för nedanstående patentkrav.

QX

Claims (12)

'f 461 585 PATENTKRAV

1. Anordning för upprullning av en löpande bana (l), exempelvis en pappersbana, vilken anordning omfattar ett understödselement (4, 8, 10, 10a, 11) som ger en rulle (2) som skall bildas periferiellt stöd vid rullens (2) nedre sida och belastningsorgan (6, 7) som påverkar rullens övre periferiyta för att hålla rullen (2) mot understödselementen, vilka understödselement omfattar ett i banans (1) rörelseriktning rörligt understödsbandorgan (8) med ett understödsband (ll) som understöds av roterbara valsar (10, l0a) och är anordnat för att understödja åtminstone en stor rulle (2) längs ett stort periferiavsnitt (26), k ä n n e t e c k n a d av att understödselementen vidare omfattar en roterbar upprullningsvals (Iz) för bildande av ett upprullningsnyp (35) som befinner sig på avstånd från nämnda roterbara valsar (10, l0a) i det att banan (l) är förd runt periferin av upprullningsvalsen (4) och i mellan- rummet mellan denna (4) och understödsbandorganet (B), och att den under- stödjande delen (26) av understödsbandet (11) som befinner sig mellan de två understödjande roterande valsarna (10, l0a) är anordnade att öka kontinuer- ligt när rullen (2) växer.

2. Upprullningsanordning enligt kravet 1, där understödsbandorganet (8) omfattar ett ramelement (9), nämnda understödsband (ll) och roterbara eller roterbart lagrade understödsvalsar (10, l0a) som understödjer detta (ll), styr och spännvalsar (12, 13) för understödsbandet (11), varav åtminstone den enes (13) läge i förhållande till ramen (9) och/eller bärvalsen (4) är reglerbart, samt kraftorgan (19, 20) och understödsorgan (18, 23) för att få understöds- bandorganet (8) i beröring med rullen (2) som bildas och/eller för inställning av understödsbandets (ll) rörelsebana och spänning, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone en understödsvals (l0a) är förbunden med en svängbar stödarm (18) och kraftorgan (19, 20) på så sätt att nämnda understödsvals (l0a) pressar understödsbandet (ll) mot rullen (2) som skall bildas.

3. Upprullningsanordning enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda understödsarrns (18) rotationslager (23) är parallellt med den andra understödsvalsens (10) rotationsaxel.

4. Upprullningsanordning enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att på ett stadium av upprullningen av rullen (2) understödet mot den första understödsvalsen (10) och understödsbandets (11) understödsavsnitt (26), vars kontaktyta med rullen (2) är anordnad att kontinuerligt växa att sträcka sig fran ett nyp (24) mellan rullen (2) och 461 585 ,2 understödsvalsen (10) mot den andra understödsvalsen (10a) när rullen (2) blir större.

5. Upprullningsanordning enligt kravet 4, k ä n n e t e c k n a d av att understödsbandet (11) efter nämnda stadium befinner sig mellan rullen (2) och den första och andra understödsvalsen (10, 10a) i det första nypet (24) och ett andra nyp (25) pa sa sätt att understödabandet (11) mellan understöde- valsarna (10, 10a) ligger stramt mot rullen (2).

6. Upprullningsanordning enligt ett av kraven 3 till 5, k ä n n e - t e c k n a d av att nämnda andra understödsvals (10a) understödsarms (18) vridning är anpassad i förhållande till rullens (2) tillväxt pa sa sätt att spänningen av upprullningsnypet (35) mellan rullen (2) och bärvalsen (4) styres för att halla nyptrycket vid ett riktigt värde.

7. Upprullningsanordning enligt ett av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att härvalsens (4) axel (5) och den första understöde- valsens (10) axel är anordnade huvudsakligen pa samma relativa niva (14) och att den andra understödsvalsen (10a) är rörligt anordnad i förhållande till denna niva.

8. Upprullningsanordning enligt kravet 7, k ä n n e t e c k n a d av att bärvalsen (4) och understödsvalsens (10, 10a) diameter star i förhållande till varandra som 3,5-l,5;l, och att den andra understödsvalsens (10a) läge är inställbart mellan gränserna 3450 i förhållande till den första understöde- valsens (10) läge och dess relativa niva.

9. Upprullningsanordning enligt kravet 7 eller 8, k ä n n e t e c k - n a d av att nämnda relativa niva kan luta inom ett vinkalomrade som motsvarar en lutning pa atminstone _¿20°.

10. Upprullningsanordning enligt ett av kraven 6-9, k ä n n e t e c k - n a d av att understödsarmens (18) vridning är sa anpassad att nämnda understödsbandorgan (8) mottar betydligt över hälften av rullens (2) tyngd när rullens (2) diameter blir större, företrädesvis minst 62% av rullens (2) tyngd och för rullar (2) med stor diameter, dvs. med en storlek pa minst 300 mm minst 75% av rullens tyngd.

11. ll. Upprullningsanordning enligt nagot av de föregående kraven 5-10, k ä n n e t e c k n a d av att kraftorganens (19, 20) påverkan pa understöde- bandets (ll) sträckning är anpassad till den av rullens (2) tillväxt styrda föränderliga ställning av det första nypet (24) pa sa sätt att i en period av upprullningen sträcker sig det parti av understödsbandets (11) understödsdel (26) som berör rullen (2) fran det första nypet (24) steglöst växande mot den /3 461 585 andra understödsvalsen (lüa) när rullen (2) blir större (fig. SA-C).

12. Upprullningsanordning enligt kravet ll, k ä n n e t e c k n a d av att understödsbandets (ll) sträckning är så anpassad att den tyngd under~ stödsbandet (ll) mottar är åtminstone huvudsakligen homogent fördelad (fig. âC) pà omradet (26) för understödsbandet mellan nämnda första och andra nyp (24, 25).