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Die vorliegende Erfindung betrifft eine durchbiegungskompensierte Walze für eine Papier/Karton- oder Finishingmaschine mit einer stationären Walzenachse und einem Walzenmantel, der um die Walzenachse drehbar und auf dieser mit Gleitlagerelementen montiert ist, wobei die Gleitlagerelemente mit Zuführeinrichtungen für ein hydraulisches Strömungsmittel zur Beaufschlagung der Gleitlagerelemente mit dem hydraulischen Strömungsmittel versehen sind und die Walze zusammen mit einer Gegenwalze einen Spalt bilden kann.
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Die finnische Druckschrift
FI 98320 B und die
DE 695 27 218 T2 (siehe
US 5,509,883 A und
US 5,566,451 A ) beschreiben eine Gleitlagereinheit für eine durchbiegungskompensierte Walze, wobei sich der Walzenmantel relativ zur Walzenachse sowohl in einer Hauptbeaufschlagungsebene als auch in einer seitlichen Lagerebene senkrecht hierzu verschieben oder einen Hub relativ zur Walzenachse ausführen kann. Eine Ausführungsform einer derartigen Walze mit ”beweglichem Mantel” wird hiernach genauer in Verbindung mit den
1–
3 beschrieben. Andererseits beschreibt die finnische Druckschrift
FI 990329 A (siehe
DE 100 84 219 T5 ) eine Lösung zur Ausstattung einer Walze mit Gleitlagern derart, daß sich der Mantel relativ zur Achse nicht bewegen kann und die Walzenmantellagereinheit im Wesentlichen keinen Hub ermöglicht.
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Dieser Art Lösung wird hiernach genauer in Verbindung mit 4 beschrieben.
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Bei bestimmten Kalanderanwendungen besteht ein Bedarf, zwei Walzen mit beweglichen Mänteln entgegengesetzt zueinander laufen zu lassen, wobei eine der Walzen fest immobilisiert werden muß. In diesem Fall werden die Spaltkräfte erzeugt, indem die Walze mit dem beweglichen Mantel gegen eine Gegenwalze mit immobilisiertem Mantel beaufschlagt wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zur Verfügung zu stellen, gemäß der, falls erforderlich, das Lagersystem einer Walze mit beweglichem Mantel auf eine relativ einfache Weise in ein hubfreies System überführt werden kann, wobei der Mantel relativ zur Walzenachse in Beaufschlagungsrichtung immobilisiert wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine durchbiegungskompensierte Walze gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie den abhängigen Patentansprüchen.
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Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnungen in größeren Einzelheiten erläutert. Hiervon zeigen:
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1 und 2 schematische Ansichten einer rohrförmigen Walze des Standes der Technik, die mit Gleitlagern ausgestattet ist;
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3 eine schematische Ansicht einer Anordnung des Standes der Technik zum Lagern eines Walzenmantels in einer Beaufschlagungsrichtung, wobei die Anordnung ermöglicht, daß der Walzenmantel einen Hub relativ zur Walzenachse ausführen kann;
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4 in einer schematischen Ansicht eine weitere Anordnung des Standes der Technik zum Lagern eines Walzenmantels in einer Beaufschlagungsrichtung, die den Walzenmantel relativ zur Walzenachse immobilisiert hält; und
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5 in einer schematischen Ansicht eine Lösung der Erfindung zum Lagern eines Walzenmantels in einer Beaufschlagungsrichtung.
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Die 1 und 2 zeigen in schematischen Ansichten eine rohrförmige Walze des Standes der Technik mit Gleitlagern. 1 ist eine axiale Ansicht der Walze, während 2 eine Schnittansicht entlang Linie II-II der in 1 gezeigten Walze ist. In den 1 und 2 ist die durchbiegungskompensierte Walze allgemein mit dem Bezugszeichen 110 versehen und umfaßt eine stationäre Walzenachse 111, auf der drehbar ein Walzenmantel 112 gelagert ist, der mit Hilfe von hydraulischen Beaufschlagungselementen 117 auf der Walzenachse abgestützt ist. Die hydraulischen Beaufschlagungselemente 117 wirken in Richtung einer Spaltebene und ermöglichen eine Einstellung des Walzenmantels 112 in bezug auf dessen Kontur und eine Steuerung der Walze in bezug auf ihr axiales Spaltprofil.
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Das Lagersystem der Walze 110 ist durch Gleitlagerelemente verwirklicht, wobei diese Gleitlagerelemente, die in Beaufschlagungsrichtung wirken, d. h. im Falle der in den 1 und 2 gezeigten Walze in Richtung einer Spaltebene, mit den Bezugszeichen 114 und 114a versehen sind. Die ersten Gleitlagerelemente 114 wirken in Richtung eines Spaltes, d. h. gegen die Beaufschlagung, während die zweiten Gleitlagerelemente 114a in entgegengesetzter Richtung wirken. Die beispielhafte Ausführungsform der 1 und 2 zeigt ferner, daß die Walze 110 auch mit Gleitlagerelementen 115, 115a versehen ist, die relativ zur Beaufschlagungsrichtung seitlich und in entgegengesetzte Richtungen wirken. Bei der Walze 110 handelt es sich um eine solche, die vollständig mit Gleitlagern ausgestattet ist, welche ebenfalls mit Gleitlagerelementen 116, 116a versehen sind, die in entgegengesetzte axiale Richtungen wirken und über einen Ölfilm gegen die Walzenenden 113, 113a stoßen. Wie in den 1 und 2 gezeigt, stoßen die radial wirkenden Gleitlagerelemente 114, 115, 114a, 115a über einen Ölfilm gegen die Innenfläche des Walzenmantels 112. Bei der Darstellung der 1 sind die radial wirkenden Gleitlagerelemente 114, 114a, 115, 115a paarweise angeordnet, so daß jeweils zwei Stück eines jeden Gleitlagerelementes in axialer Richtung Seite an Seite angeordnet sind. Von der Funktionsweise her ist jedoch eine solche Anordnung nicht unbedingt erforderlich, da das Lagersystem auch unter Verwendung von nur einzelnen Gleitlagerelementen verwirklicht werden kann.
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2 zeigt, daß die Gleitlagerelemente 114, 114a, 115, 115a in Beaufschlagungsrichtung und in der Richtung seitlich hierzu wirken können. Es können jedoch auch zusätzliche Gleitlagerelemente vorgesehen sein, die radial in verschiedenen Winkelstellungen wirken können.
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3 zeigt schematisch und im Teilschnitt eine Anordnung des Standes der Technik zum Lagern einer gleitlagermontierten Walze und zum Ausstatten derselben mit Lagern in einer Beaufschlagungsrichtung, d. h. in Richtung einer Spaltebene, was die in 1 gezeigte Walze 110 betrifft. In 3 ist die Walzenachse ebenfalls mit dem Bezugszeichen 111 versehen, während der Walzenmantel das Bezugszeichen 112 aufweist. Die nachfolgende Beschreibung befaßt sich zuerst mit dem Lagersystem der 3 in Bezug auf dessen Konstruktion und danach mit dem Lagersystem der 4 in Bezug auf dessen Funktion.
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Der Walzenmantel 112 ist gegen eine Innenfläche 112' des Walzenmantels mit Hilfe von beaufschlagten Gleitlagerelementen 114, 114a gelagert, die, wie in 3 gezeigt, aktiv in entgegengesetzte Richtungen wirken, so daß das erste Gleitlagerelement 114 den Walzenmantel 112 gegen eine auf den Walzenmantel aufgebrachte externe Last, d. h. in Richtung auf einen Spalt, beaufschlagt, während das zweite Gleitlagerelement 114a in der entgegengesetzten Richtung wirkt. Bei der in 3 gezeigten Konstruktion sind die Gleitlagerelemente 114, 114a mit unter Druck setzbaren Hohlräumen 61, 61a versehen. Für jedes Gleitlagerelement 114, 114a ist die Rollenachse 111 mit Blöcken 63, 63a ausgestattet, die in die Hohlräume 61, 61a der Gleitlagerelemente eindringen, wobei die Blöcke 63, 63a mit Hilfe von Packungen 63', 63'a relativ hierzu abgedichtet sind, so daß eine Bewegung der Gleitlagerelemente 114, 114a relativ zu den Blöcken 63, 63a möglich ist. Was die Konstruktion anbetrifft, so sind die Gleitlagerelemente 114, 114a von herkömmlicher Bauart, da ihre Außenfläche mit Öltaschen 64, 64a versehen ist, die mit den Hohlräumen 61, 61a mit Hilfe von Kapillarbohrungen 65, 65a in Verbindung stehen, welche sich durch die Gleitlagerelemente erstrecken. Somit geben die unter Druck gesetzten Hohlräume 61, 61a durch die Kapillarbohrungen 65, 65a ein Druckmittel, insbesondere 61, in die Öltaschen 64, 64a ab, um einen Ölfilm zwischen den Gleitlagerelementen 114, 114a und der Innenfläche 112' des Walzenmantels aufzubauen.
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Bei der Darstellung der 3 ist das in Beaufschlagungsrichtung wirkende erste Gleitlagerelement 114 mit einer Einstelleinrichtung 66 versehen, die eine Bohrung 76 umfaßt, die im Block 63 des Gleitlagerelements ausgebildet und beweglich mit einem drei Abschnitte aufweisenden Gleitventil versehen ist, das einen mittleren Gleitventilabschnitt 69, einen ersten Endabschnitt 70 und einen zweiten Endabschnitt 71 aufweist. Die Gleitventilabschnitte 69, 70, 71 sind über eine Spindelstange 67 miteinander verbunden, die die Gleitventilabschnitte 69, 70, 71 voneinander hält und gegen den Boden 62 des Hohlraumes im ersten Gleitlagerelement 114 stößt. Der Boden der Bohrung 76 ist unterhalb des zweiten Gleitventilabschnittes 71 mit einer Feder 68 versehen, die die Spindelstange 67 gegen den Hohlraumboden 62 spannt. Die Einstelleinrichtung 66 wird somit von einem Gleitventil gebildet, das mit einem Druckmittel durch einen mittleren Kanal 120A und einen Zuführkanal 119A versorgt wird und das den Druck und den Durchsatz des zugeführten Druckmittels unter einem gewünschten und vorgegeben Verhältnis durch Strömungskanäle 72 und 73, die von den Gleitventilabschnitten 69, 70, 71 der Einstelleinrichtung 66 gebildet werden, sowie durch einen Verbindungskanal 118A und Druckkanäle 75, 75a, die von den Blöcken 63, 63a der Gleitlagerelemente 114, 114a gebildet werden, in die Hohlräume 61, 61a der Gleitlagerelemente 114, 114a verteilt. Die Bohrung 76 ist ferner mit einer Ringnut 74 am Zusammenfluß zwischen dem Zuführkanal 119A und der Bohrung 76 versehen.
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Der Walzenmantel 112 kann sich radial relativ zur Walzenachse 111 auch in Richtung der Beaufschlagung bewegen. Im Falle der 3 ist der Walzenmantel 112 in einer Mittelposition dargestellt. Von dieser Mittelposition aus kann er sich über eine gewisse Strecke in jeder Richtung bewegen. Was beispielsweise die durchbiegungskompensierte Walze 110 der 1 betrifft, die mit einer Gegenwalze einen Spalt bildet, so beträgt ein geeigneter zulässiger Hub für den Walzenmantel 112 in jeder Richtung beispielsweise 25 mm. Natürlich ist diese Strecke nur rein beispielhaft. Die Einstelleinrichtung 66 dient dazu, die Hübe des Walzenmantels 112 in der geeigneten Richtung der Beaufschlagung zu steuern und den Hub auf eine maximale, hierfür gewünschte Strecke zu begrenzen. Wie man aus 3 entnehmen kann, hat der mittlere Gleitventilabschnitt 69 der Einstelleinrichtung 66 eine axiale Länge, die die der Ringnut 74 in der Bohrung 76 übersteigt. Diese Dimensionierung besitzt eine kritische Signifikanz in Bezug auf das Steuern der Hübe oder Bewegungen des Walzenmantels 112.
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In dem in 3 gezeigten Zustand, in dem sich der Walzenmantel 112 in seiner mittleren Position befindet, bedeckt der mittlere Gleitventilabschnitt 69 die Ringnut 74 vollständig. Wenn der Walzenmantel 112 seinen Hub von der Position der 3 in jede Richtung beginnt, beispielsweise in 3 nach unten, begleitet das erste Gleitlagerelement 114, das durch einen Ölfilm gegen die Innenfläche 112' des Walzenmantels beaufschlagt wird, den Walzenmantel 112 in seinem Hub und benutzt die Spindelstange 67, um das Gleitventil der Einstelleinrichtung 66 in der gleichen Richtung gegen die Beaufschlagungskraft der Feder 68 zu pressen. Die axiale Länge des mittleren Gleitventilabschnittes 69 ist so dimensioniert, daß das Gleitventil, wenn der Walzenmantel 112 seine zulässige Extremposition erreicht, in eine solche Position verschoben worden ist, daß Druckmittel vom Zuführkanal 119A durch die Ringnut 74 am mittleren Gleitventilabschnitt 69 vorbei in den ersten Strömungskanal 72 und somit weiter entlang dem Druckkanal 75 in den Hohlraum 61 strömen kann. Hierdurch wird ein Bremsdruck für den Hub des Walzenmantels 112 aufgebaut, der schließlich den Walzenmantel 112 in seiner zulässigen extremen Position stoppt. Dies führt vorzugsweise zu einem Schliessen von Druckkanälen, die für einen regulären Stelldruck verwendet werden und sich zu den Gleitlagerelementen 114, 114a erstrecken. Ein durch diese Konstruktion erreichter Vorteil besteht darin, dass hierdurch gesteuerte Hübe für den Walzenmantel 112 ohne eine externe Steuerung ermöglicht werden und ferner die Ölfilme der Gleitlagerelemente 114, 114a auch in den Extrempositionen des Walzenmantels 112 geschützt werden. Natürlich hat diese Anordnung eine äquivalente Funktionsweise, wenn der Walzenmantel 112 seinen Hub in der entgegengesetzten Richtung ausführt.
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Die Darstellung der 3 ist insofern unvollständig, als dass die Figur nur die Art und Weise zum Steuern und Verzögern der Hübe des Walzenmantels 112 zeigt. Es ist jedoch offensichtlich, dass zusätzlich zu den in 3 gezeigten Druckverbindungen der Hohlraum 61, 61a eines jeden Gleitlagerelementes 114, 114a auch in der in 3 gezeigten mittleren Position mit einem normalen Stelldruck zum Beaufschlagen der Gleitlagerelemente 114, 114a gegen die Innenseite des Walzenmantels 112' auch in dem in der Figur gezeigten Zustand beaufschlagt werden muss. Wie man 3 entnehmen kann, kann die Zufuhr eines Stelldruckes nicht durch den Zufuhrkanal 119A erfolgen, da die Ringnut 74 vollständig vom mittleren Gleitventilabschnitt 69 bedeckt ist, der das Fliessen eines Druckmittels zu jedem Strömungsweg 72, 73 blockiert. Zur Einführung der Stelldrücke muss jeder Block 63, 63a einfach mit einem Extrakanal versehen werden, der an eine Druckquelle angeschlossen ist, wobei das hiervon gelieferte Druckmittel nicht die Einstelleinrichtung 66 passiert.
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4 zeigt eine Anordnung gemäß der Druckschrift
FI 990329 A (siehe
DE 100 84 219 T5 ) zum Versehen eines Walzenmantels
2 mit Lagern ohne Hub. Die
4 zeigt eine stationäre Walzenachse
1, um die herum drehbar ein Walzenmantel
2 montiert ist. Die hierauf ausgeübte externe Spaltbelastung ist mit dem Bezugszeichen F bezeichnet. Die in einer Beaufschlagungsebene wirkende Walzenmantellagereinheit umfasst ein Gleitlagerelement
3, das gegen die Beaufschlagung wirkt, sowie ein Gleitlagerelement
4, das in Beaufschlagungsrichtung wirkt. Diese Gleitlagerelemente
3,
4 der Walzenmantellagereinheit werden von einem Steuerventil
7 gesteuert, das mit einem hydraulischen Druckmittel über eine Druckzuführleitung
8 versorgt wird. Das Steuerventil
7 verteilt den Druck auf einen Hohlraum
12 des Gleitlagerelementes
3 und entlang einer Leitung
9 auf einen Hohlraum
13 des Gleitlagerelementes
4. Die Hohlräume
12,
13 besitzen damit verbundene Zuführleitungen
11 und
10. Die Funktionsweise einer derartigen hubfreien Lagereinheit ist in größeren Einzelheiten in der vorstehend erwähnten finnischen Druckschrift
FI 990329 A (siehe
DE 100 84 219 T5 ) beschrieben und wird daher an dieser Stelle nicht mehr im einzelnen erläutert. Das seitliche Lagersystem des Walzenmantels wird durch seitliche Lagerelemente
5 und
6 in einer bekannten Weise verwirklicht, wie beispielsweise in der finnischen Druckschrift
FI 98320 B und der
DE 695 27 218 T2 (siehe
US 5,509,883A und
US 5,566,451 A ) beschrieben, so dass auch diese Funktionsweise nicht mehr im einzelnen erläutert wird.
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5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der die in der Lösung der 4 gezeigte Druckzuführleitung 8 mit einem Absperrventil 14 versehen ist, mittels dem das Steuerventil 7 geschlossen werden kann. Zu diesem Zeitpunkt werden die Zuführleitungen 11, 10, die sich zu den Hohlräumen 12, 13 der Gleitlagerelemente 3, 4 erstrecken, aktiv gemacht. Druckregelventile dienen dazu, die Leitungen 11, 10 mit Lagerdrücken zu versorgen, indem ein Steuersystem verwendet wird, das dem entspricht, das bei einer normalen Walze mit beweglichem Walzenmantel 2 Verwendung findet. Das Steuerventil 7 funktioniert somit als Hub-Ventil, das die Gleitlagerelemente 3, 4 isoliert, so dass diese getrennt voneinander funktionieren. Durch diese Lösung kann die hubfreie Walzenmantellagereinheit der 4 als eine hubausführende Einheit ausgebildet werden, wobei die Walze naturgemäß mit Gleitlagerelementen 3, 4 und einem Steuerventil 7 versehen werden muss, so dass beispielsweise ein Hub von ±20 mm relativ zur Mittelposition möglich wird. Wenn das Absperrventil 14 wieder geöffnet wird und die Zuführleitungen 11, 10 in eine reguläre Druckmeß-/Standbyschmieroperation gebracht werden, wird die Walze zu einer Walze mit hubfreiem Walzenmantel 2, bei der die Mantelposition in radialer Richtung relativ zur Walzenachse 1 mit Hilfe eines Kolbens ausgewählt werden kann, der im Steuerventil 7 unter dem Gleitlagerelement 3 angeordnet ist. Das Steuerventil 7 kann auch so ausgebildet sein, dass seine Position relativ zur Walzenachse 1 einstellbar ist.
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Das Verriegeln einer Walze mit beweglichem Walzenmantel 2 in einer Extremposition ist auch durchführbar, indem eine so große Überlast auf die Gleitlagerelemente auf einer Seite der Lastaufnahmezonen aufgebracht wird, dass der Walzenmantel 2 in Abhängigkeit von einer Spaltbelastung keinen Hub beginnt. Bei diesem Funktionstyp kann jedoch der Kalander einem solchen Belastungszustand ausgesetzt sein, dass die Schuhe auf der den Mantelhalteschuhen gegenüberliegenden Seite durch ein Bremsventil maximalen Drücken ausgesetzt sind, so dass auf den Walzenmantel 2 eine größere Dehnkraft ausgeübt wird, die den Walzenmantel 2 beschädigen kann.