DE3024575A1

DE3024575A1 - Presswalze mit durchbiegungsausgleich

Info

Publication number: DE3024575A1
Application number: DE19803024575
Authority: DE
Inventors: Christian 7920 Heidenheim Schiel; Robert 7922 Herbrechtingen Wolf
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1980-06-28
Filing date: 1980-06-28
Publication date: 1982-01-28
Also published as: SU1501924A3; DE3024575C2

Description

Kennwort: "Konzentrische Stützung I"
Die Erfindung betrifft eine Walzenpresse für Papiermaschinen, bei welcher mindestens eine Preßwalze eine "Schwimmende Walze" ist, d.h.
sie besitzt ein rotierbares Walzenrohr, das über Druckelemente von einem stationären Kern (Joch) aus dermaßen gestützt wird, daß es sich unter der Linienkraft nicht durchbiegt bzw. sich der Durchbiegung der Gegenwalze anpaßt und eine möglichst gleichförmige Linienkraftverteilung über die Breite bewirkt, auch bei variablen Linienkräften und auch ohne Bombierung der zusammenarbeitenden Walzen. Fallweise muß der rotierbare Walzenmantel von einem Motor antreibbar sein.
Solche Walzenpressen werden sowohl im Naß teil von Papiermaschinen verwendet (Naßpressen), als auch zur Glättung des getrockneten Papiers (Glättwerke, Kalander). Insbesondere im letzteren Fall ist eine äußerst präzise Paßform zwischen den Walzen erforderlich, damit die Papierdicke über die Bahnbreite gleich groß wird und ein zylindrischer Wickel bei der Aufrollung entsteht.
Ist die Paßform zwischen den Walzen ungenau, dann entstehen bei der Aufrollung wellige Wickel, welche sich nur schlecht weiter verarbeiten lassen und zu Ausschuß führen. Sowohl in Naßpressen als auch in Glättwerken kann es sein, daß es erwünscht ist, die Randbereiche gegenüber dem Mittelbereich bewußt verschieden intensiv zu pressen, um Ungleichförmigkeiten anderer Herkunft zu kompensieren (ungleiche Flächengewichtsverteilung, ungleiche Filzfeuchte, ungleicher Trockengehalt vor Glättwerk usw.).
Bei Zweiwalzenglättwerken, bei welchen eine massive Walze mit einer Schwimmenden Gegenwalze der herkömmlichen Bauart zusammenarbeitet, entsteht eine gleichförmige Kalibrierung der Bahndicke in der Regel nicht. Es entsteht ein liniendruckabhängig verschieden großer systematischer Fehler, welcher darauf beruht, daß die Lagerentfernung der Massivwalze größer ist als der Abstand der sphärischen Lager des Walzenrohres der Schwimmenden Walze (siehe Das Papier, Heft 4, 1980, S. 125 -129).
Die Konstruktion aller bekannten Schwimmenden Walzen ist mit diesem Fehler behaftet und es wird durch zusätzliche interne Maßnahmen versucht, diesen Fehler zu kompensieren (s. Das Papier, Heft 5, 1980, S. 165 - 168 und S. 168 - 171). Der kurze Abstand der sphärischen Lager (oder der Kulissen bei der frei schwimmenden hydrostatischen Variante) bewirkt also einerseits den Fehler in der Paßform der beiden Walzen und beengt außerdem den Raum innerhalb des Walzenrohres für das Anbringen wirksamer Druckelemente für eine zusätzliche willkürliche Randverformung, welche über die Kompensation der Fehler der Paßform hinausgeht. In dieser Sackgasse steckt die Entwicklung der Schwimmenden Walze heute, offenbar darum, weil sich die Fachwelt in die traditionelle Bauweise von Schwimmenden Walzen verrannt hat, welche an den äußeren Enden des Joches die Abstützböcke zum Gestell besitzt und weiter innerhalb von diesen die sphärische Lagerung bzw. die Verschiebekulisse des Walzenmantels.
Im Zwischenraum zwischen Lager und Abstützung ist oft noch ein Antrieb unterzubringen, so daß deren Abstand ganz beträchtlich ist, z.B. in der Größenordnung von 300 bis 600 mm. Es wäre nun denkbar die Paßform des Walzenspaltes dadurch zu verbessern, daß man den Abstand der sphärischen Lager vergrößert auf das Maß der Lagerentfernung der Gegenwalze. Das stößt jedoch auf Schwierigkeiten, weil dann bei der herkömmlichen Bauweise die Abstützböcke, welche das Joch auf Kugelflächen tragen, nicht mehr mit der Lagerentfernung der Gegenwalze übereinstimmen würde und dadurch unzulässig hohe Verbiegemomente im Gestell entstehen. Auch wird durch eine Vergrößerung der Entfernung der Abstützböcke des Joches das Biegemoment in der Mitte des Joches größer und der Jochdurchmesser muß proportional zur Lagerentfernung vergrößert werden bei gleichem Liniendruck. Dadurch wird jedoch die gesamte Walze größer, schwerer und teurer und das Problem der hohen Biegemomente im Gestell bleibt im allgemeinen ungelöst.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Walzenpresse mit mindestens einer Schwimmenden Walze, welche normalerweise gegen eine Walze konventioneller Bauart (Saugwalze oder Massivwalze) drückt, zu schaffen, welche die oben beschriebenen Nachteile nicht besitzt und keine Kompensationselemente zur Herstellung einer guten Paßform benötigt.
Es ist weiterhin die Aufgabe der Erfindung bei Bedarf in dieser Schwimmenden Walze ein großes Potential zur willkürlichen Zusatzdurchbiegung der Walzenenden unterzubringen ohne dadurch die Hauptabmessungen (Walzendurchmesser, Länge, Stützentfernung, Getriebedurchmesser) der Walze zu vergrößern.
Eine weitere wichtige Aufgabe ist es einen kinematisch einwandfreien Zahnradantrieb für den Walzenmantel auf einfache Weise darzustellen.
Es ist außerdem Aufgabe der Erfindung' eine Presse mit Schwimmender Walze zu schaffen, welche sich mit einem Minimum an regeltechnischem Aufwand zuverlässig bedienen läßt.
Schließlich ist es noch Aufgabe der Erfindung, all diese Ziele mit einem Kostenaufwand zu erreichen, welcher den von Pressen mit Schwimmenden Walzen herkömmlicher Bauart nicht übersteigt.
(1) Nach dem Hauptgedanken der Erfindung werden diese Ziele erreichbar dadurch, daß das Mantelrohr gegenüber der herkömmlichen Bauart verlängert wird, so daß die kugeligen Abstützflächen zwischen Joch und Gestell konzentrisch innerhalb der sphärischen Lagerung des Mantels zu liegen kommen. Es ist verblüffend, daß eine solche "Ineinanderschachtelung" möglich ist, ohne-daß dadurch der Durchmesser der äußeren Gehäuse bzw. der Abstützböcke anormal große Abmessungen annehmen. Darüber hinaus wird die Gesamtkonstruktion durch diese Maßnahme nicht komplizierter oder teuerer. Im Gegenteil, auf der Antriebseite ergeben sich entscheidende Vereinfachungen und Verbilligungen.
(2) Nach einem weiteren Gedanken werden die Lagerentfernungen der sphärischen Lager des Mantels der Entfernung der Abstützböcke angepaßt, so daß der Mittelpunkt der sphärischen Lager mit dem Mittelpunkt der kugeligen Stützflächen der Jochabstützung zusammenfällt. Dadurch kann die Auflagefläche des Abstützbockes auf dem Gestell auf der gleichen Lagerentfernung erfolgen, so-daß keine Biegemomente zwischen Abstützbock und Gestell entstehen, unabhängig davon, ob die Stützkraft durch das sphärische Lager oder die kugelige Fläche in den Abstützbock eingeleitet wird. Außerdem ist dies die platzsparendste Bauweise.
(3) Ein weiterer Gedanke sieht vor, daß an beiden Enden der Walze das Gestell bzw. der auf dem Gestell montierte Abstützbock mit einem rohrförmigen Kragstück von der Seite zwischen den Innenring des sphärischen Lagers des Mantels und das Joch hineinragt und diese Teile trägt.
(4) Es ist weiterhin vorgesehen, die Entfernung der beiden sphärischen Lager des Mantels etwa gleich groß zu machen wie die Lagerentfernung der Gegenwalze.
Unterschiede von ca. 1 m in den LagerentfernungenZwie sie heute in der Regel vorhanden sind, erzeugen stark fehlerhafte Paßform im Walzenspalt. Nach den vorliegenden Gedanken ist es ohne weiteres möglich, den Unterschied der Lagerentfernungen auf unter 30 cm zu reduzieren oder auch vorzugsweise auf Null.
(5) Ein weiterer Gedanke sieht vor, in den Endbereichen des Walzenmantels zwischen den sphärischen Lagern und dem Anpreßbereich, welcher je nach Gegebenheit der Papierbreite, bzw. der Filzbreite oder der Ballenlänge der Walze entspricht, zusätzliche Druckelemente anzubringen, welche geeignet sind, den Mantel bei Bedarf im Endbereich abweichend zur normalen Biegelinie willkürlich auszubiegen. Dabei spielen die sphärischen Mantellager eine große Rolle, weil sie die Mantelenden so festhalten, daß diese nicht ausweichen können. Durch entsprechende Druckverteilung in den Zusatzdruckelementen, welche in bzw. gegen die Anpreßrichtung wirkend angeordnet werden können, sind folgende Verformungen der Biegelinie möglich: 1. Ohne Zusatzelemente: Normale Biegelinie, durch Kraftänderung der Druckelemente im Bereich der Preßzone kann gleichmäßig, stärker in der Mitte oder stärker an den Rändern gepreßt werden.
2. Zusatzelemente wirken entgegen der Anpreßrichtung, Kraft der Druckelemente im Anpreßbereich leicht erhöht: Gleich große Pressung über einen breiten Mittelbereich, höhere Pressung an den Rändern.
3. Wie 2., jedoch höhere Kräfte im Mittelbereich: Ebenes Anpreßprofil in den Randbereichen, Druckspitze in der Mitte.
4. Zusatzelemente wirken in der Anpreßrichtung, Kraft i.d.Anpreßelementen im Mittelbereich leicht reduziert: Gleich große Pressung über einen breiten Mittelbereich, Pressung an den Rändern reduziert.
5. Wie 4., jedoch geringere Kraft im Mittelbereich: Ebenes Anpreßprofil in den Randbereichen, reduzierter Druck in der Mitte.
Die Einstellung der Zusatzelemente auf Führer- und Triebseite kann natürlich auch verschieden stark erfolgen, die Druckelemente im Anpreßbereich können in mehrere, individuell einstellbare Abschnitte unterteilt sein.
Gegenüber konventionellen Schwimmenden Walzen ist eine stärkere Walzenmanteldurchbiegung mit geringeren Kräften möglich, weil durch die Vergrößerung der Lagerentfernung der sphärischen Lager des Walzenmantels die wirksamen Hebelarme zur Erzeugung der Biegemomente beträchtlich größer geworden sind. Auch die Belastung des Radiallagers ist durch diese Vergrößerung des Hebelarmes reduziert.
(6) Es ist weiterhin vorgesehen, die Zusatzdruckelemente als pendelnd einstellbare hydrostatische Druckschuhe auszubilden. Die Druckelemente im Mittelbereich können entweder ebenfalls als hydrostatische Druckschuhe vorgesehen werden, oder aber als ein durchgehendes Plenum, welches mit Niederdrucköl gefüllt und durch elastische Dichtleisten abgedichtet ist. Letztere Ausführung hat den Vorteil, daß das Joch nicht durch Bohrungen für die Hydrostatikzylinder geschwächt wird und darum im Durchmesser kleiner werden kann, wodurch auch der Mantel der Walze und deren Gewicht und die Herstellkosten verringert werden.
(7) Eine letzte bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet eine besonders einfache Methode des Antriebes, welche als Konsequenz des Hauptgedankens der Erfindung möglich wird und besonders bei Verwirklichung des zweiten Zusatzgedankens (3) zu einer kompakten und billigen Lösung führt.
Nach dieser Ausgestaltung ist konzentrisch über dem Außenring des sphärischen Mantellagers auf Antriebseite ein Zahnkranz angebracht, mit welchem ein pendelnd einstellbares Antriebsritzel kämmt.
Dieses wiederum wird über gelenkige Zwischenglieder von einem Antriebsmotor bewegt.
Die Erfindung ist anhand der Figuren 1 - 3 näher erläutert.
Alle drei Figuren zeigen einen Teilschnitt durch das Ende einer Schwimmenden Walze.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform mit Loslager ohne Antrieb.
Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform mit Loslager, ebenfalls ohne Antrieb.
Figur 3 zeigt eine Ausführungsform mit Festleger, mit Antrieb.
Jede Walze hat am einen Ende ein Los lager und am anderen Ende ein Festlager. Am Festlagerende sind sowohl das Joch als auch der Walzenmantel axial gegen das Gestell unverschieblich festgelegt, während am Loslagerende eine axiale Verschiebung des Joches und des Walzenmantels gegenüber dem Gestell erfolgen kann. Außer Mitteln zur -axialen Festlegung unterscheidet sich die Lagerung auf der Festlagerseite nicht von jener auf der Loslagerseite.
In Figur 1 ist 1 der rotierbare Walzenmantel, an welchem die Lagerhülse 2 angeflanscht ist. Diese ist über das sphärische Lager 3 mit dem Abstützbock 4 verbunden. Der Ölraum des Lagers 3 ist nach außen durch einen Deckel 5 mit Lippendichtung 6 abgedichtet. Das Joch 7 stützt sich über eine kugelige Büchse 8 gelenkig im Abstützbock 4 ab.
Eine Lippendichtung 9 dichtet den Spalt zwischen Joch 7 und Ab stützt bock 4 nach außen ab. Der Abstützbock 4 ist auf einem Lagerhebel oder Gestell 10 befestigt.
In einem halbzylindrischen Raum 11 zwischen Mantel 1 und Joch 7, welcher stirnseitig durch Dichtung 12 und in Umfangsrichtung durch 2 gegenüberliegende Dichtleisten 13 begrenzt wird, wird ein zur Stützung des Mantels 1 dienender Öldruck dadurch erzeugt, daß Öl unter dem gewünschten Druck durch die Bohrung 14 in den halbzylindrischen Druckraum 11 gefördert wird.
Hydrostatikkolben 15 und 16 mit einer Achse in der Preßebene können willkürlich unter einstellbarem Druck über die Zuleitungen 17 und 18 aktiviert werden, um den Mantelenden eine zusätzliche Verbiegung aufzuzwingen.
In Figur 2 ist wiederum an einen rotierenden Mantel 1 eine Lagerhülse 2 angeflanscht, welche über ein sphärisches Lager 3 am Abstützbock 4 angelenkt ist. Ein Lagerdeckel 5 mit Lippendichtung 6 schließt den ölraum des Lagers nach außen ab. Das auf Festlagerseite drehfest gehaltene Joch 7 stützt sich über den kugeligen Ring 8 am Abstützbock 4 ab.
Dieser ist an einem Gestell oder Anpreßhebel 10 befestigt. Im Joch 7 sind hydrostatische Stützkolben 18 im Bereich der Anprezone 19 gelagert, welche von innen gegen den Walzenmantel 1 drücken.
Zusätzliche hydrostatische Stützkolben 15 und/oder 16 außerhalb des Anpreßbereiches 19 können so mit Druck beaufschlagt werden, daß eine gewollte Verbiegung der Mantellinie erzwungen wird.
In Figur 3- ist ein Walzenmantel 1 über eine Lagerhülse 2, einen Zahnkranz 17 und ein sphärisches Lager 3 rotierbar an einem Abstützbock A gelagert. Der Ölraum des Lagergehäuses im Abstützbock 4 ist mittels Deckel 5 und Lippendichtung 6 nach außen abgedichtet.
Ein Joch 7 ist über eine Kugelhülse 8 gelenkig mit dem Abstützbock 4 verbunden. Eine Lippendichtung 9 dichtet den Spalt zwischen Abstützbock 4 und einer auf das Joch 7 aufgeschobene Hülse 20 ab.
Ein Federring 21 hält über Hülse 20 die Kugelhülse 8 axial fest (Festlager). Der Abstützbock 4 ist auf einem Anpreßhebel, Anpreßkolben oder Gestell 10 befestigt. Ein halbzylinderförmiger Öldruckraum 11 wird durch nicht gezeigte ölzufuhrkanäle mit Drucköl versorgt. Dieser Raum wird durch Dichtringe 12 und sich am Joch 7 gegenüberliegende Dichtleisten 13 nach außen abgegrenzt. Das sphärische Lager 3 ist über einen Stützring 22 und einen Federring 23 gegen axiale Verschiebung gegenüber dem Abstützbock 4 gesichert. Andererseits ist der Zahnkranz 17 über Stützring 24 und Federring 25 gegenüber dem Lager 3 gegen Verschiebung gesichert (Festlager).
Eine Nase 26, welche am Abstützbock 4 befestigt ist, ragt in eine Nute 27 des Joches 7 hinein und sichert dieses gegen Verdrehung.
Eine Antriebswelle 28 mit Paß feder 29 wird über eine nicht gezeigte Gelenkwelle angetrieben. Die Antriebswelle 28 ist in einem sphärischen Lager 30 gelagert und mit Lippendichtung 31 im Deckel 32 abgedichtet.
Sie treibt über eine winkelig einstellbare Zahnkupplung 33 das Antriebsritzel 34 an, welches mit dem Zahnkranz 17 kämmt. Das Antriebsritzel 34 ist schwenkbar auf dem sphärischen Lager 35 gelagert, welches seinerseits auf einem Haltebolzen 36 sitzt, der mittels Scheibe 37 und Schraube 38 am Abstützbock 4 befestigt ist.
Das Lager 35 ist durch einen Federring 39 axial gehalten. Am Ende des Haltebolzens 36 sind ein Haltering 40 und ein Federring 41 befestigt zur axialen Festlegung von Lager 35.

Claims

Kennwort: "Konzentrische Stützung 11! Patentansprüche rs (1 Preßwalzemit Durchbiegungsausgleich, insbesondere für die Papierindustrie mit einem Hohimantel, der um ein feststehendes Joch rotierbar ist und an beiden Enden mit sphärischen Lagern gegenüber dem Maschinengestell positioniert ist und ferner Druckelemente enthält1 welche im Anpreßbereich der Walze Druckkräfte vom Joch auf den Mantel übertragen, sowie mit kugelig einstellbaren Abstützflächen zwischen Joch und Maschinengestell, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützflächen zwischen (8 und 4) für das Joch (7) radial innerhalb des sphärischen Lager (3) des Mantels (1) angeordnet sind.
2. Preßwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelig einstellbaren Abstützflächen für das Joch (7) und die entsprechenden sphärischen Lager (3) des Mantels (1) wenigstens annähernd denselben Mittelpunkt haben.
3. Preßwalze nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden der Walze das Gestell (4) über ein rohrförmiges Kragstück von der Seite zwischen den Innenring des sphärischen Lagers (3) und das Joch (7) hineinragt und auf seiner Außenseite das sphärische Lager (3) und auf seiner Innenseite das Joch (7) trägt (Figuren 2 und 3).
4. Preßwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bereichen zwischen den sphärischen Lagern (3) und der Preßzone (19) zusätzliche Druckelemente (15) zwischen Joch (7) und Walzenmantel (1) vorhanden sind, mit deren Hilfe eine willkürliche Zusatzbiegung der Walzenenden im Randbereich der Preßzone (19) gegenüber dem Mittenbereich bewirkt werden kann.
5. Preßwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4; dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Druckelemente (15) hydrostatische Stütz schuhe sind.
6. Preßwalze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring des einen der beiden sphärischen Lager (3) des Mantels (1) einen Zahnkranz (17) trägt, mit welchem ein pendelnd einstellbares Antriebsritzel (34) kämm-..
7. Preßwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, der eine Gegenwalze ohne Durchbiegungsausgleich zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung der sphärischen Lager (3) des Mantels (1) wenigstens annähernd gleich der Entfernung der Lager der Gegenwalze sind.