WO2011042291A1 - Presswalze - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a press roll for forming a press nip with a counterpressure element for treating a paper, cardboard, tissue or other fibrous web in a machine for producing and / or finishing the same with a stationary support and a rotating roll shell, who over whom
- the support surface is supported on the carrier by a support element which can be pressed on at least partially hydrodynamically and which has a support surface which faces the inner peripheral surface of the roller jacket and is elongated in the running direction of the roller jacket.
- which has at least one oil feed point serving for hydrodynamic lubrication during operation, via which fresh lubricating oil is supplied to the region between the support surface and the inner peripheral surface of the roll shell.
- Such press rolls are used in particular in pressing devices with a so-called extended press zone.
- Such pressing devices can be used, for example, in press sections for dewatering, but also in smoothing plants for smoothing a fibrous web.
- the support surface of the support element for the hydrodynamic lubrication in question is provided in the inlet-side edge region with a groove extending over the entire width of the press zone.
- this groove open an additional oil supply serving channels.
- the oil supply points formed by the respective channel mouths are connected to each other via the common groove.
- the roll mantle, a felt belt guided through the press zone, the material web to be pressed or the like or the mating surface formed, for example, by a mating roll have irregularities, in particular in the form of thick spots or unevenness, then it must be assumed that the pressure prevails at certain points becomes high that there is little or no oil supplied to the press zone or is retained.
- the hydrodynamic support of the roll shell causing lubricant are strongly heated from the inlet side to the outlet side.
- the degree of heating of the lubricating film is dependent inter alia on its pressure curve and in particular on its gradient and the maximum and on the machine speed. With increasing heating, the viscosity of the lubricating oil is reduced, which reduces its hydraulic capacity or even in certain cases leads to its decomposition.
- a particular problem is that at the inlet supplied lubricating oil is not taken sufficiently and fed into the lubrication gap. This is in turn due to the aforementioned uneven thickness of the common attributed between supporting element and counterpressure element, in particular counter roller passing elements.
- the object of the invention is therefore to ensure a secure lubrication between the support surface and roll shell.
- this object is achieved in that at least the running surface sweeping the supporting surface of the inner peripheral surface of the roll shell has a plurality of depressions. These recesses serve as lubricant reservoirs and can aid lubrication when needed.
- the maximum depth of the recesses should be between 0.5 and 100, preferably between 1 and 20 ⁇ . In the interest of a comprehensive effect of the wells they should be as evenly distributed over the tread and / or arranged as regularly as possible.
- the recesses in the tread form an open area between 2 and 20%, preferably between 5 and 10%.
- the invention also improves the emergency running properties of a failed lubrication system and thus has a positive effect on the life of the roll shell.
- the roll shells generally have a reinforcement, in particular a fiber reinforcement.
- the production of the roll shell is advantageously made of plastic, which is poured onto the outside of a cylindrical mandrel, which has the negative shape of the recesses.
- FIG. 1 shows a schematic cross section through a press nip
- Figure 2 a greatly enlarged partial cross section through the press nip
- Figures 3a-c the formation of the lubricant at different
- FIG. 1 shows purely schematically a press roll with a stationary support 2 and a circumferential, flexible roll shell 3.
- the one around the stationary Carrier 2 circumferential roll shell 3 is supported on at least one contactable against its inner peripheral surface support member 4 on the carrier 2.
- the support element 4 comprises a support surface 6 facing the inner circumferential surface of the roll shell 3, which in the present case is lubricated at least partially hydrodynamically.
- the support surface 6 is extended in the direction 5 of the roll shell 3, to form a so-called extended pressing zone together with a formed for example by a cylindrical counter-roller press member 10.
- the fibrous web 1 for smoothing is usually performed solely by such a press nip, it runs for dewatering, as shown here, together with a water-absorbing, endless circulating dewatering belt 1 1 usually in the form of a press felt through this.
- the at least partially hydrodynamically lubricated lubrication gap 12 is located between the running surface 6 of the support element 4 sweeping running surface 7 of the inner circumferential surface of the roll shell 3 and the support surface. 6
- This lubricating gap 12 additional fresh cooled lubricating oil is supplied, for which purpose the support surface 6 may have a plurality of oil supply points.
- these can advantageously be displaceable relative to one another in the radial direction, in order in particular to obtain different pressure profiles.
- the support element 4 is formed by a press shoe running along the entire press nip with a concave support surface 6.
- This type of lubrication can be applied to all support elements irrespective of the type of linear power tool (eg long piston, row of cylinders, pressure profile adjustment, pressure profile adjustment with flexible pressure bar).
- an at least substantially hydrodynamic lubrication should preferably take place during operation.
- the running surface 7 of the roll shell 3 has a multiplicity of uniformly distributed, in particular regularly arranged, depressions 8. These have a depth of between 1 and 20 ⁇ .
- the flexible roll shells 3 plastic usually have a reinforcement 9 of fibers, fabric or as here longitudinally and transversely to the direction 5 extending reinforcing threads.
- the reinforced area of the roll mantle 3 is substantially less stiffer than the area of the roll mantle 3 forming the tread 7 with the recesses 8. This supports the function of the recesses 8, as will be explained in the embodiment of Figure 3.
- the roll mantle 3 is advantageously produced by casting on a cylindrical mandrel, as described for example in EP 469338.
- the plastic is poured spirally onto the rotating mandrel, wherein the plastic surrounds the reinforcing threads.
- the mandrel has corresponding elevations as a negative mold.
- the recesses 8 are preferably continuous in the tread 7 and are substantially round in plan view.
- FIG. 3 shows the change of the lubricant film 12 as a function of the pressing pressure in the press nip. If the pressing pressure does not locally exceed maximum limits, then the lubricant film 12 is maintained over the whole area, ie there is no dry friction between the support 6 and the running surface 7, as shown in FIG. 3a.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Presswalze zur Bildung eines Pressspaltes mit einem Gegenpresselement (10) zur Behandlung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn (1) in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben mit einem stationären Träger (2) und einem umlaufenden Walzenmantel (3), der über wenigstens ein gegen die Innenumfangsfläche des Walzenmantels (3) anpressbares, zumindest teilweise hydrodynamisch geschmiertes Stützelement (4) am Träger (2) abgestützt ist, das eine der Innenumfangsfläche des Walzenmantels (3) zugewandte, in Laufrichtung (5) des Walzenmantels (3) verlängerte Stützfläche (6) besitzt, die wenigstens eine, einer während des Betriebs erfolgenden hydrodynamischen Schmierung dienende Ölzufuhrstelle aufweist, über die dem Bereich zwischen Stützfläche (6) und Innenumfangsfläche des Walzenmantels (3) frisches Schmieröl zugeführt wird. Dabei soll die Schmierung der Stützfläche (6) dadurch verbessert werden, dass zumindest die, die Stützfläche (6) überstreichende Lauffläche (7) der Innenumfangsfläche des Walzenmantels (3) eine Vielzahl an Vertiefungen (8) besitzt.
Description
Presswalze
Die Erfindung betrifft eine Presswalze zur Bildung eines Pressspaltes mit einem Gegenpresselement zur Behandlung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben mit einem stationären Träger und einem umlaufenden Walzenmantel, der ü ber wen igsten s ei n g eg en d ie I n n en u mfa ng sfl äche d es Wa lzen m antels anpressbares, zumindest teilweise hydrodynamisch geschmiertes Stützelement am Träger abgestützt ist, das eine der Innenumfangsfläche des Walzenmantels zugewandte, in Laufrichtung des Walzenmantels verlängerte Stützfläche besitzt, die wenigstens eine, einer während des Betriebs erfolgenden hydrodynamischen Schmierung dienende Ölzufuhrstelle aufweist, über die dem Bereich zwischen Stützfläche und Innenumfangsfläche des Walzenmantels frisches Schmieröl zugeführt wird.
Derartige Presswalzen werden insbesondere in Pressvorrichtungen mit einer sogenannten verlängerten Presszone eingesetzt. Solche Pressvorrichtungen können beispielsweise in Pressenpartien zur Entwässerung, aber auch in Glättwerken zur Glättung einer Faserstoffbahn Verwendung finden.
Bei einer solchen Presswalze können während des Betriebs, d. h. bei umlaufendem Walzenmantel, trotz der zumindest teilweise hydrodynamischen Schmierung erhebliche Reibungen auftreten, die Mantelverschleiß verursachen und die durch eine höhere Antriebsleistung kompensiert werden müssen. Es wurde bereits vorgeschlagen, zur Verringerung der Antriebsleistung im Eintrittsbereich der Presszone zusätzliches Öl auf die Innenumfangsfläche des Walzenmantels aufzuspritzen, bevor dieser in die Presszone eintritt.
Bei der aus der DE 40 40 392 A1 bekannten Presswalze ist die Stützfläche des Stützelements für die hier in Rede stehende hydrodynamische Schmierung im einlaufseitigen Randbereich mit einer sich über die gesamte Breite der Presszone erstreckenden Nut versehen. In diese Nut münden einer zusätzlichen Ölzufuhr
dienende Kanäle. Dabei sind die durch die jeweiligen Kanalmündungen gebildeten Ölzufuhrstellen über die gemeinsame Nut miteinander verbunden. Damit lassen sich die Reibungsverluste zwar bereits in gewissem Umfang verringern. Weisen jedoch der Walzenmantel, ein durch die Presszone geführtes Filzband, die zu pressende Materialbahn oder dergleichen oder die beispielsweise durch eine Gegenwalze gebildete Gegenfläche Unregelmäßigkeiten insbesondere in Form von Dickstellen bzw. Unebenheiten auf, so muss damit gerechnet werden, dass an bestimmten Stellen der Druck so hoch wird, dass dort der Presszone nur noch wenig oder gar kein Öl mehr zugeführt wird oder erhalten bleibt.
An den betreffenden Stellen kann es auch dazu kommen, dass Öl an der Nut abgestreift wird. Nachdem somit Schmieröl nicht mehr in ausreichendem Masse mitgenommen und in den Schmierspalt eingezogen wird, wird die gewünschte hydrodynamische Schmierwirkung beeinträchtigt.
Eine vergleichbare Presswalze ist auch in der EP 0 345 501 beschrieben. Auch in diesem Fall ist zur hydrodynamischen Schmierung wieder eine sich quer über die gesamte Breite der Stützfläche erstreckende Nut vorgesehen, in die die betreffenden, d. h. die der hydrodynamischen Schmierung dienenden Kanäle münden. Es ergeben sich somit die gleichen Probleme wie bei der zuvor beschriebenen bekannten Walze.
Hinzu kommt, dass bei einer Presswalze mit hydrodynamischer Schmierung des Stützelements die hydrodynamische Abstützung des Walzenmantels bewirkende Schmiermittel von der Einlaufseite zur Auslaufseite stark erwärmt werden. Der Grad der Erwärmung des Schmierfilms ist unter anderem von dessen Druckverlauf und hierbei insbesondere von dessen Gradienten und dem Maximum sowie von der Maschinengeschwindigkeit abhängig. Mit zunehmender Erwärmung wird die Viskosität des Schmieröls geringer, was dessen hydraulische Tragfähigkeit mindert oder sogar in bestimmten Fällen zu dessen Zersetzung führt.
Problematisch ist insbesondere, dass am Einlauf zugeführtes Schmieröl nicht in ausreichendem Masse mitgenommen und in den Schmierspalt eingezogen wird. Dies ist unter anderem wiederum auf die zuvor genannte ungleiche Dicke der gemeinsam
zwischen Stützelement und Gegenpresselement, insbesondere Gegenwalze hindurchlaufenden Elemente zurückzuführen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher eine sichere Schmierung zwischen Stützfläche und Walzenmantel zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest die, die Stützfläche überstreichende Lauffläche der Innenumfangsfläche des Walzenmantels eine Vielzahl an Vertiefungen besitzt. Diese Vertiefungen dienen als Schmierstoffreservoirs und können die Schmierung bei Bedarf unterstützen.
Um dies in ausreichender Weise sicherzustellen, sollte die maximale Tiefe der Vertiefungen zwischen 0,5 bis 100, vorzugsweise zwischen 1 und 20 μιτι liegen. Im Interesse einer umfassenden Wirkung der Vertiefungen sollten diese möglichst gleichmäßig über die Lauffläche verteilt und/oder möglichst regelmäßig angeordnet sein.
Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Vertiefungen in der Lauffläche eine offene Fläche zwischen 2 und 20 %, vorzugsweise zwischen 5 und 10 % bilden.
Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der Erfindung bei flexiblen Walzenmänteln. Bei Überschreiten des regulären Pressdrucks wird nämlich das Schmiermittel zunehmend aus dem Spalt zwischen Stützfläche und Lauffläche verdrängt. Allerdings führt d ieser Dru cka nstieg auch zu einer Kom prim ieru ng des fl exi blen u nd kompressiblen Walzenmantels und damit zu einer Verkleinerung der Vertiefungen. Dabei wird der inkompressible Schmierstoff aus den Vertiefungen in den Spalt zwischen Stütz- und Lauffläche gedrückt. Dies wirkt der Trockenreibung entgegen und gewährleistet die Schmiersicherheit insbesondere auch bei Stoßbelastungen.
Dieser Prozess ist auf Grund der elastischen Eigenschaften des Walzenmantels reversibel. Bei Abnahme des Drucks auf den regulären Pressdruck formt sich die Pressmantelstruktur mit den Vertiefungen entsprechend zurück. Die Vertiefungen füllen sich wegen des Unterdrucks in denselben wieder mit nachströmenden Schmiermittel.
Die Erfindung verbessert auch die Notlaufeigenschaften bei ausgefallenem Schmiersystem und wirkt sich so positiv auf die Lebensdauer des Walzenmantels aus.
Besonders vorteilhaft ist der Einsatz der Erfindung bei verlängerten Pressspalten, wobei die Stützfläche zur Bildung des verlängerten Pressspaltes mit einem Gegenpresselement in Form einer zylindrischen Gegenwalze konkav ausgebildet ist. Zur Erhöhung der Stabilität und Lebensdauer besitzen die Walzenmäntel dabei in der Regel eine Verstärkung, insbesondere eine Faserverstärkung.
Die Herstellung des Walzenmantels erfolgt mit Vorteil aus Kunststoff, welches auf die Außenseite eines zylindrischen Dorns gegossen wird, der die Negativform der Vertiefungen aufweist.
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt: Figur 1 : einen schematischen Querschnitt durch einen Pressspalt;
Figur 2: einen stark vergrößerten Teilquerschnitt durch den Pressspalt und
Figuren 3a-c: die Ausbildung des Schmiermittels bei unterschiedlichen
Pressdrücken.
In Figur 1 ist rein schematisch eine Presswalze mit einem stationären Träger 2 und einem umlaufenden, flexiblen Walzenmantel 3 dargestellt. Der um den stationären
Träger 2 umlaufende Walzenmantel 3 ist über wenigstens ein gegen seine Innenumfangsflache anpressbares Stützelement 4 am Träger 2 abgestützt.
Das Stützelement 4 umfasst eine der Innenumfangsfläche des Walzenmantels 3 zugewandte Stützfläche 6, die im vorliegenden Fall zumindest teilweise hydrodynamisch geschmiert wird. Die Stützfläche 6 ist in Laufrichtung 5 des Walzenmantels 3 verlängert, um zusammen mit einem beispielsweise durch eine zylindrische Gegenwalze gebildeten Gegenpresselement 10 eine sogenannte verlängerte Presszone zu bilden.
Während die Faserstoffbahn 1 zur Glättung in der Regel allein durch einen derartigen Pressspalt geführt wird, läuft sie zur Entwässerung, wie hier gezeigt, gemeinsam mit einem wasseraufnehmenden, endlos umlaufenden Entwässerungsband 1 1 meist in Form eines Pressfilzes durch diesen.
Dabei befindet sich der zumindest teilweise hydrodynamisch geschmierte Schmierspalt 12 zwischen der, die Stützfläche 6 des Stützelementes 4 überstreichenden Lauffläche 7 der Innenumfangsfläche des Walzenmantels 3 und der Stützfläche 6.
Diesem Schmierspalt 12 wird zusätzliches frisches gekühltes Schmieröl zugeführt, wozu die Stützfläche 6 mehrere Ölzufuhrstellen aufweisen kann.
Die Zufuhr zusätzlichen frischen Schmieröls als Schmiermittel erfolgt zumindest teilweise unabhängig von einem das Stützelement 4 beaufschlagenden Druckraum 13.
Bei einer Mehrzahl von Stützelementen 4 können diese vorteilhafterweise in Radialrichtung relativ zueinander verschiebbar sein, um insbesondere unterschiedliche Druckverläufe zu erhalten.
Hier jedoch wird das Stützelement 4 von einem entlang des gesamten Pressspaltes verlaufenden Pressschuh mit konkaver Stützfläche 6 gebildet.
Diese Art der Schmierung kann bei allen Stützelementen unabhängig von der Art der Lin ien krafterzeug ung (z. B . Lang kol ben , Kol benreihe, Druckprofilverstellung, Druckprofileinstellung mit flexibler Anpressleiste) angewendet werden. Dabei sollte während des Betriebs vorzugsweise eine zumindest im Wesentlichen hydrodynamische Schmierung erfolgen.
Zur Unterstützung der Schmierung besitzt die Lauffläche 7 des Walzenmantels 3 eine Vielzahl von gleichmäßig verteilten, insbesondere regelmäßig angeordneten Vertiefungen 8. Diese haben eine Tiefe zwischen 1 und 20 μιτι.
Wie in Figur 2 dargestellt, haben die flexiblen Walzenmäntel 3 aus Kunststoff meist eine Verstärkung 9 aus Fasern, Gewebe oder wie hier aus längs und quer zur Laufrichtung 5 verlaufenden Verstärkungsfäden.
Dies führt dazu, dass der verstärkte Bereich des Walzenmantels 3 wesentlich drucksteifer als der die Lauffläche 7 mit den Vertiefungen 8 bildende Bereich des Walzenmantels 3 ist. Dies unterstützt die Funktion der Vertiefungen 8, wie in den Ausführung zu Figur 3 noch erläutert wird.
Die Herstellung des Walzenmantels 3 erfolgt mit Vorteil durch Gießen auf einen zylindrischen Dorn, wie dies beispielsweise in der EP 469338 beschrieben wird. Dabei wird der Kunststoff spiralförmig auf den sich drehenden Dorn aufgegossen, wobei der Kunststoff die Verstärkungsfäden umschließt.
Zur Ausbildung der Vertiefungen 8 besitzt der Dorn entsprechende Erhebungen als Negativform.
Die Vertiefungen 8 gehen dabei vorzugsweise kontinuierlich in die Lauffläche 7 über und sind in Draufsicht im wesentlichen rund.
Sie können in Draufsicht jedoch auch eine rechteckige, dreieckige oder Rautenform oder auch eine Kontur mit sowohl geradlinigen als auch kurvenartigen oder gerundeten Begrenzungen aufweisen.
Figur 3 zeigt die Veränderung des Schmiermittelfilms 12 in Abhängigkeit vom Pressdruck im Pressspalt. Übersteigt der Pressdruck auch örtlich keine Maximalgrenzen, so bleibt der Schmiermittelfilm 12 ganzflächig erhalten, d.h. es kommt zu keiner Trockenreibung zwischen der Stütz- 6 und der Lauffläche 7, wie in Figur 3a dargestellt.
Steigt der Pressdruck so stellt sich gemäß Figur 3b ein Grenzbereich zwischen Flüssigkeits- und Trockenreibung ein. Übersteigt der Pressdruck die Maximalgrenze so führt dies wegen der geringeren Drucksteifigkeit vor allem zum Zusammendrücken des die Lauffläche 7 bildenden Bereiches des Walzenmantels 3. Über die damit verbundene Verkleinerung der Vertiefungen 8 wird Schmiermittel aus den Vertiefungen 8 in den Schmierspalt 12 gedrückt, so dass dieser, wie in Fig. 3 c gezeigt, ausreichend geschmiert bleibt.
Bei nachlassendem Druck füllen sich die Vertiefungen 8 wieder mit Schmiermittel. Es ist somit auch bei kritischen Betriebsbedingungen wie beispielsweise bei einem Durchlaufen von Batzen oder Papierverdickungen stets eine optimale Ölversorgung zur Erzeugung und Aufrechterhaltung des Schmierfilms 12 gewährleistet. Selbst bei eventuell auftretenden Unregelmäßigkeiten können über die Breite des Stützelements 4 hinweg einheitliche Schmierverhältnisse erzielt werden.
Claims
1 . Presswalze zur Bildung eines Pressspaltes mit einem Gegenpresselement (10) zur Behandlung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn (1 ) in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben mit einem stationären Träger (2) und einem umlaufenden Walzenmantel (3), der über wenigstens ein gegen die Innenumfangsfläche des Walzenmantels (3) anpressbares, zumindest teilweise hydrodynamisch geschmiertes Stützelement (4) am Träger (2) abgestützt ist, das eine der Innenumfangsfläche des Walzenmantels (3) zugewandte, in Laufrichtung (5) des Walzenmantels (3) verlängerte Stützfläche (6) besitzt, die wenigstens eine, einer während des Betriebs erfolgenden hydrodynamischen Schmierung dienende Ölzufuhrstelle aufweist, über die dem Bereich zwischen Stützfläche (6) und Innenumfangsfläche des Walzenmantels (3) frisches Schmieröl zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die, die Stützfläche (6) überstreichende Lauffläche (7) der Innenumfangsfläche des Walzenmantels (3) eine Vielzahl an Vertiefungen (8) besitzt.
2. Presswalze nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Tiefe der Vertiefungen (8) zwischen 0,5 bis 100, vorzugsweise zwischen 1 und 20 μιτι liegt.
3. Presswalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Vertiefungen (8) möglichst gleichmäßig über die Lauffläche verteilt sind.
4. Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (8) in der Lauffläche (7) eine offene Fläche zwischen 2 und 20 %, vorzugsweise zwischen 5 und 10 % bilden.
5. Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel (3) flexibel ausgebildet ist.
6. Presswalze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfläche (6) zur Bildung eines verlängerten Pressspaltes mit einem Gegenpresselement (10) in Form einer zylindrischen Gegenwalze konkav ausgebildet ist.
7. Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel (3) eine Verstärkung (9), insbesondere eine Faserverstärkung besitzt.
8. Herstellung eines Walzenmantels nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel (3) aus Kunststoff gebildet wird, welches auf die Außenseite eines zylindrischen Dorns gegossen wird, der die Negativform der Vertiefungen (8) aufweist.
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| DE10353270A1 (de) | Pressmantel | |
| DE20103034U1 (de) | Kalander | |
| DE102005020218A1 (de) | Langspaltpresse |
Legal Events
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|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 10757408 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 10757408 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |