DE4426007A1 - Verfahren zur Steuerung einer Walze - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Die im Oberbegriff beschriebene Walze ist z. B. aus der EP 210 388 bekannt. Die Reihen der Stützelemente wirken in der Wirkungsebene der Walze, d. h. im allgemeinen in der Verbindungsebene der Achse der Walze mit der Achse einer Gegenwalze, nach verschiedenen Seiten auf die Hohlwalze, so daß auf diese über die Länge variable Kraftprofile ausübbar sind, sich im Walzspalt ein gewünschtes meist nicht gleich­ mäßiges Linienkraftprofil einstellt. Dieses Linienkraftpro­ fil hängt von den von den einzelnen Stützelementen ausge­ übten Kräften und von den Verformungseigenschaften der Hohl­ walze und des Produkts ab. Die für die Erzielung eines be­ stimmten Linienkraftprofils im Einzelfall von den Stützel­ ementen aufzubringenden Kräfte können z. B. unter Zuhilfenahme der Finite-Elemente-Methode errechnet werden.

Die Stützelemente bei der bekannten Walze wirken nach Art von Kolben und Zylinder mit dem Querhaupt zusammen. Jedes Stützelement hat eine eigene Zuleitung und kann da­ durch unabhängig von den anderen Stützelementen mit Druck­ flüssigkeit beaufschlagt werden. Die Zuleitungen im Quer­ haupt münden bei jedem Stützelement in eine diesem zugeord­ nete Druckkammer, und die zugeführte Druckflüssigkeit drückt das Stützelement radial nach außen, so daß dieses mit einer der Wölbung des Innenumfangs der Hohlwalze angepaßten An­ lagefläche gegen diesen Innenumfang anliegt. In der Anlage­ fläche sind flache Lagertaschen ausgebildet, die über Dros­ selbohrungen mit der Druckkammer in Verbindung stehen. Die der Druckkammer zugeführte Druckflüssigkeit tritt über die Drosselbohrungen in die Lagertaschen aus und bildet dort ein hydrostatisches Druckpolster, über die das die Stützelemente ihre Kraft gegen den Innenumfang der Hohlwalze ausüben. Die Druckflüssigkeit strömt außerdem ständig über den Rand der Lagertaschen nach außen ab und bildet in den Randbereichen der Lagertaschen einen Flüssigkeitsfilm, der eine metalli­ sche Berührung zwischen den Stützelementen und den Innen­ umfang der Hohlwalze verhindert und durch den zusätzlich Kraft auf die Hohlwalze übertragen wird.

Bei manchen Behandlungen des Papiers, besonders im letzten Studium der Veredlung sind nur sehr geringe Linien­ kräfte im Bereich von einigen wenigen 10 N/cm Walzenlänge erwünscht. Derartige Linienkraftverläufe zustandezubringen, stößt in der Praxis häufig auf Schwierigkeiten, weil dabei einzelne Stützelemente nur ganz geringe Drücke erfahren dürfen, wenn sich nicht sogar die theoretische Notwendigkeit "negativer" hydraulischer Drücke in bestimmten Stützelemen­ ten ergibt. Die Erfahrung zeigt aber, daß ein zufriedens­ tellendes Arbeiten mit hydrostatisch gestützten Walzen der in Rede stehenden Art erst bei Betriebsdrücken der hydrauli­ schen Flüssigkeit oberhalb etwa 3 bar möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Walze der beschriebenen Art die Ausübung besonders niedriger Linienkräfte zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergege­ bene Erfindung gelöst.

Die Wirkung der erfindungsgemäßen Maßnahme beruht da­ rauf, daß die nach außen hin von der Walze ausgeübte Linien­ kraft sich aus der Differenz der von den beiden Reihen der Stützelemente ausgeübten Kräfte ergibt. Die Hohlwalze wird mit einer gleichmäßige Linienkraft von den Stützelementen der zweiten Reihe von dem Walzspalt "weggezogen". Damit die gegen den Walzspalt gerichteten Stützelemente in dem Walz­ spalt die gewünschte positive, wenn auch geringe, Linien­ kraft erzeugen können, müssen sie mit einem entsprechend erhöhten Druck beaufschlagt werden. Ein Teil dieses Druckes wird dafür verbraucht, die von dem Walzspalt hinweggerichte­ ten Kräfte der Stützelemente der zweiten Reihe wettzumachen. Die im Walzspalt in Erscheinung tretende Linienkraft ergibt sich aus den Anteilen der Stützelemente der ersten Reihe, die über den vom Walzspalt hinweggerichteten gleichmäßigen Linienkräfte liegen. Durch die Vorgabe einer gleichmäßigen von dem Walzspalt hinweggerichteten Linienkraft wird der Betriebsdruck der gegen den Walzspalt gerichteten Stützel­ emente künstlich erhöht, und zwar in einem Bereich hinein, der ein einwandfreies Arbeiten der Stützelemente ermöglicht.

Einen Sinn macht die erfindungsgemäße Maßnahme über­ wiegend nur in dem Fall, daß es um niedrige Liniendrücke im Walzespalt geht. Wenn das geforderte Liniendruckprofil im Walzspalt so hoch gelegen ist, daß die von den einzelnen gegen den Walzspalt gerichteten Stützelementen auszuübenden Kräfte hinreichend hohe hydraulische Drücke in den Stützel­ ementen erlangen, so daß die Stützelemente einwandfrei ar­ beiten, bedarf es der künstlichen Erhöhungen nicht mehr und würde diese nur einen unnötigen zusätzlichen Energiever­ brauch darstellen.

In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbei­ spiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine für die Erfindung geeignete Walze, teilweise im Längsschnitt;

Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines gewünschten Linien­ kraftverlaufs;

Fig. 3 und 4 zeigen Diagramme der für die Erzielung des Linienkraftverlaufs nach Fig. 2 an den einzelnen Stützel­ ementen notwendigen Kräfte.

Die in Fig. 1 als Ganzes mit 100 bezeichnete Walze ist die Unterwalze eines Walzenpaars und arbeitet als Unterwalze mit einer Walze 10 zusammen. Die in dem Walzspalt 1 zu be­ handelnde Papierbahn 2 soll eine Druckbehandlung mit niedri­ ger Linienkraft erhalten, die über die Breite der Papierbahn 2 ein bestimmtes Profil 15 hat, welches sich aus Ungleichmä­ ßigkeiten der Papierbahn in Breitenrichtung ergeben mag und in der Kurve der Fig. 2 dargestellt ist, die den Verlauf der im Walzspalt 1 von der Walze 100 ausgeübten Linienkraft LK (= Kraft pro cm Walzenlänge) über der Länge der Walze 100 gemessen von deren in Fig. 1 linkem Ende, wiedergibt. Die Ungleichmäßigkeiten können z. B. ungleichmäßige Feuchte, ungleichmäßiger Glanz o. dgl. sein, denen durch die Behand­ lung entgegengewirkt werden soll. In dem Beispiel soll also in der rechte Hälfte eine Erniedrigung bzw. eine Art Tal 15′ der Linienkraft vorhanden sein. Es versteht sich jedoch, daß auch ein gleichmäßiger, relativ niedriger Liniendruck in Be­ tracht kommt.

Die Walze 100 umfaßt eine Hohlwalze 3 mit einem arbei­ tenden Walzenumfang 4 und einen zylindrischen glatten Innen­ umfang 6, die der Länge nach von einem Querhaupt 5 durch­ griffen ist, welches an seinen Enden äußere Abstützungskräf­ te 7 erfährt. Die Hohlwalze 3 beläßt ringsum radialen Ab­ stand zu dem Querhaupt 5. An dem Querhaupt 5 ist auf dem Walzspalt 1 zugewandte Seite eine erste Reihe 8 von dicht aufeinanderfolgenden Stützelementen 9 vorgesehen, denen durch nicht dargestellte Zuleitungen im Querhaupt einzeln Druckflüssigkeit mit pro Stützelemente unterschiedlichem Druck zuführbar ist.

Gegenüber der Reihe 8 ist eine in Umfangsrichtung um 180° versetzte zweite Reihe 12 von Stützelementen 13 vorge­ sehen, die von dem Walzspalt 1 hinwegwirken und die Hohlwal­ ze 3 also von der Gegenwalze 10 hinwegzuziehen bestrebt sind.

Die Stützelemente 9, 13 folgen in den Reihen 8, 12 längs der Walze 100 dicht aufeinander und haben üblicherweise in Längsrichtung der Walze 100 gesehen Erstreckungen in der Größenordnung von 150 bis 300 mm, während die Walze 100 eine Arbeitsbreite im Bereich von 5 m bis 10 m haben kann. Es können also pro Reihe 8, 12 etwa dreißig Stützelemente 9, 13 hintereinander vorgesehen sein. Die Wiedergabe in Fig. 1 ist also nicht maßstäblich. Im allgemeinen sind die Stützelemen­ te 9 und 13 jeder Reihe 8, 12 untereinander gleich ausgebil­ det und liegt jeweils ein Stützelement 13 einem Stützelement 9 gegenüber.

Zur Ausbildung des gewünschten Linienkraftprofils 15 quer zur Papierbahn 1 sind alle Stützelemente 9 unterschied­ lich ansteuerbar. Die einzelnen Stützelemente 9 üben in ihrem Längenbereich lokale Kräfte aus, die gegen den Innen­ umfang 6 in Richtung auf den Walzspalt 1 wirken und sich im Walzspalt 1 auf dem arbeitenden Walzenumfang 4 der Hohlwalze 3 in einem Linienkraftprofil 15 äußern, bei dessen Zustande­ kommen die Steifigkeit der Hohlwalze 2 eine wesentliche Rolle spielt. Die von den einzelnen Stützelementen 9 für die Erzielung eines bestimmten Linienkraftprofils 15 auszuüben­ den Kräfte müssen in ihrem Verlauf längs der Walze dem Li­ nienkraftprofil 15 durchaus nicht folgen.

In Fig. 3 sind die von den einzelnen Stützelementen 9 der Fig. 1 auszuübenden Kräfte K9 angedeutet, die notwendig wären, um das in Fig. 2 wiedergegebene Linienkraftprofil 15 zu erzeugen, wenn die Reihe 12 der Stützelemente 13 nicht vorhanden oder außer Betrieb wäre. Das Linienkraftprofil 15 würde in diesem Fall also ausschließlich durch die oberen Stützelemente 9 erzeugt. Es zeigt sich, daß zu beiden Seiten des Linienkrafttals 15′ bei den dortigen, durch die Pfeile hervorgehobenen Stützelementen 9 eine Erhöhung der ausge­ übten Kraft vorgenommen werden muß, während dazwischen eine Erniedrigung stattfindet. Nur so kann das seitlich recht scharf begrenzte Linienkraftal 15′ realisiert werden.

Die Stützelemente 9 bedürfen zu einer einwandfreien Funktion eines gewissen hydraulischen Mindestdrucks in der Größenordnung von etwa 3 bar, der in Fig. 3 und 4 mit K_f bezeichnet ist. Es zeigt sich, daß die drei im Bereich des Linienkraftprofiltals 15′ gelegenen Stützelemente 9 mit einem Druck gefahren werden müßten, der unter K_f liegt. Das gewünschte Linienkraftprofil 15 ließe sich also mit einer derartigen Anordnung von Stützelementen nicht darstellen.

In Fig. 4 ist eine Anordnung dargestellt, die der Walze 100 der Fig. 1 entspricht und bei der zwei Reihen 8, 12 mit in Umfangsrichtung um 180° versetzten Stützelementen 9, 13 vorhanden sind, die nach oben, also gegen den Walzspalt 1 hin Kräfte K₉ und nach unten Kräfte K₁₃ ausüben.

Die Stützelemente 13 der zweiten, von dem Walzspalt 1 hinweggerichteten Reihe 12 werden so angesteuert, daß sie alle den gleichen hydraulischen Druck erhalten und über die Länge der Walze eine gleichmäßige Gegen-Linienkraft erzeu­ gen. Wenn bei Vorhandensein einer solchen Gegenlinienkraft das Linienkraftprofil 15 erzeugt werden soll, ist es notwen­ dig, die in den einzelnen Stützelementen 9 der ersten Reihe 8 herrschenden hydraulischen Drücke zu erhöhen, um zu posi­ tiven Linienkräften im Walzspalt 1 zu kommen. Auf diese Weise werden die Kräfte K₉, und damit die zu ihrer Bereit­ stellung in den einzelnen Stützelementen 9 notwendigen hy­ draulischen Betriebsdrücke künstlich in einem Bereich ver­ schoben, in dem alle Kräfte K₉, über K_f liegen und eine ein­ wandfreie Funktion der Stützelemente 9 sichergestellt ist.

Claims (1)

1. Verfahren zur Steuerung einer Walze (100)
   mit einer umlaufenden, den arbeitenden Walzenumfang (4) bildenden Hohlwalze (3),
   mit einem undrehbaren, die Hohlwalze (3) der Länge nach durchgreifenden, ringsum radialen Abstand vom Innenumfang (16) der Hohlwalze (3) belassenden Querhaupt (5), auf welches an den Enden äußere Kräfte (7) übertragbar sind,
   mit einer ersten Reihe (8) mehrerer an dem Querhaupt (5) angeordneter und sich an diesem abstützender, in dessen Längsrichtung dicht aufeinanderfolgender, einzeln ansteuerbarer hydrostatischer Stützelemente (9), mittels deren einander unabhängige, gegen den Walzspalt (1) gerich­ tete Kräfte (K₉), gegen den Innenumfang (6) der Hohlwalze (3) ausübbar sind,
   und mit einer zweiten Reihe (12) mehrerer an dem Querhaupt (5) angeordneter und sich an diesem abstützen­ der, in dessen Längsrichtung dicht aufeinanderfolgender, hydrostatischer Stützelemente (13), mittels deren vom Walz­ spalt (1) hinweggerichtete Kräfte (K₁₃) gegen den Innenumfang (6) der Hohlwalze (3) ausübbar sind,
   mit in oder an dem Querhaupt (15) vorgesehe­ ner Zuleitungen für hydraulische Druckflüssigkeit zu jedem einzelnen Stützelement (9, 13)
   und mit einer Steuereinrichtung, mittels derer die Drücke in den einzelnen Zuleitungen unabhängig voneinander wählbar sind,
   dadurch gekennzeichnet, daß bei niedrigen Linienkräften im Walzspalt (1) die Stüt­ zelemente (13) der zweiten Reihe (12) so angesteuert werden, daß sie eine über die Länge der Walze (100) gleichmäßige Gegen-Linienkraft erzeugen.