DE2739361A1 - Breitstreckwalze - Google Patents

Description

Fred H. Freuler, Bännlistraße , Riedholz (Schweiz)

"Breitstreckwalze"

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Breitstreckwalze mit einem auf einer stillstehenden Tragwelle cre lager ten drehbaren Teil, dessen Außenfläche einen gradlinigen, zylindrischen Walzenkörper bildet und aus einer Mehrzahl unter sich beweglicher und miteinander verbundenen, starren Zylindersegmenten besteht, für Maschinen zur Herstellung von Folien, Papier- oder Textilbahnen.

Es ist bekannt, daß in Maschinenanlagen, welche der Herstellung und Verarbeitung von dünnen, flexiblen bahnförmigen Waren dienen wegen Ungleichförmigkeiten im Ftoff, oder

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im Verfahren, z.B. Trocknung, oder durch ungeeignete oder fehlerhaft ausgerichtete Maschinenteile - sich leicht Längsfalten bilden können, welche zu schadhafter und vielfach unbrauchbarer Ware führen. Spezielle Vorrichtungen zur Vermeidung oder Entfernung solcher Falten werden daher in regelmäßigen Abständen oder an bestimmten Stellen innerhalb solcher Fabrikationsanlagen angeordnet. Es ist naheliegend, daß solche Vorrichtungen mit wenigen Ausnahmen aus rotierenden Walzen bestehen, welche danach zielen, eine gleichmäßige Breitstreckwirkung über die ganze Breite der Warenbahn zu erwirken.

Außer der Vermeidung und Entfernung von Falten in der Warenbahn haben die seitlichen Streckkräfte, die auf die Warenbahn wirken, in vielen Fällen auch günstigen Einfluß auf die Festigkeitsqualitäten der hergestellten Ware. Im besonderen bewirken die seitlichen StreckkrSfte eine wünschenswerte Verminderung der zwischen der Längsrichtung und Querrichtung der Warenbahn vielfach auftretenden Unterschiede der Festigkeitswerte und gualitätsmerkmale, So kann z.B. in einer Papierbahn die Querfestigkeit, welche normalerweise empfindlich kleiner ist als die Längsfestigkeit, durch wiederholtes seitliches Strecken während der Trocknung erheblich erhöht werden.

Eine bekannte Ausführung einer geraden zylindrischen Breitstreckwalze gemäß US-Patent 3 344 493 besteht aus einer Viel·

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zahl von elastischen Stäben, welche parallel zur Walzenachse und mit kleinen Abstä nden aneinanderliegend um den Umfang der Mantelfläche eines mitrotierenden Walzenkörpers angeordnet sind.

Diese Ausführung einer geraden zylindrischen Breitstreckwalze weist den Nachteil auf, daß bei größeren Arbeitsbreiten die zwischen den elastischen Stäben und der tragenden Mantelfläche eich der zyklischen Bewegung entgegensetzenden Reibungskräfte Ungleichmäßigkeiten im Dehnungsgrad der Stäbe bewirken.

Die Dehnung, das heißt die Streckwirkung, beschränkt sich dadurch weitgehend auf die seitlichen Partien, während im mittleren Teil die von außen wirkenden Dehnungskräfte durch die Reibungskräfte schon ganz oder zum größten Teil absorbiert sind.

Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, die Konstruktion der geraden zylindrischen Breitstreckwalzen zu verbessern.

Dies wird durch die erfindungsgemäße Breitstreckwalze dadurch erreicht, daß die Zylindersegmente 5 um eine mitrotierende Trägerwalze 17 angeordnet sind und untereinander durch starre, die Trägerwalze 17 umschließende Ringelemente 32 verbunden sind, welche die Zylindärsegmente 5 in radialer Richtung hal-

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j.

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ten, wobei die Zylindersegmente 5 in Parallelreihen entlang den Mantellinien des Walzenkörpers angeordnet sind und innerhalb der Reihen kraftschlüssig miteinander verbunden sind und im Innern der Walze mitrotierende, schrSggestellte Steuerscheiben 19 mit den Zylindersegmenten 5 verbunden sind, wodurch den letzteren sich mit jeder Umdrehung wiederholende Hin- und Herbewegungen in Richtung der Walzenachse übermittelt werden können.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielsweise näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen geraden Breitstreckwalze

Fig. 2 einen Längsschnitt durch dieselbe

Walze mit einer Ausführungsform der Steuerscheibenlagerung

Fig. 3 einen Querschnitt durch dieselbe

Walze mit Segmenten kleiner Teilung und einfacher Verankerung

Fig. 3a einen Querschnitt wie Fig. 3, jedoch mit Segmenten großer Teilung und doppelter Verankerung

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Breitstreck-Segmente

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Fig. 5 einen Längsschnitt durch die VJalze mit einer zweiten AusfUhrungsform der Steuerscheibenlagerung

Fig. 6 einen Längsschnitt durch die Walze mit einer zweiten Ausführung der Mitnehmer-Mechanik

Fig. 7 einen Längsschnitt durch Breitstreck-Segmente einer zweiten Ausführung

Flg. b einen Querschnitt durch eine Segment-Mitnehmer-Vorrichtung

Fig. 8b eine weitere Ansicht der Mitnehmer-Vorrichtung nach Fig. 8

Fig. 9 eine Ansicht eines Segment-Paares mit versetzten Arbeitsflächen

Fig. 10 eine Ansicht eines Segment-Paares mit schrägen Trennspalten

Fig. 11 eine Ansicht eines Segmentes mit Doppelankerung

Fig. 12 eine Ansicht eines Segmentes mit strukturierter Arbeitsfläche

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Fig. 12a einen Längsschnitt durch ein Segment nach Fig. 12

Fig. 13 einen Schnitt durch ein Segment mit einer gepanzerten Arbeitsfläche.

Die Fig. 1 ist eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Breitstreckwalze. In dieser Darstellung ist die Walze 1 durch Winkel-Adjustierung der stationären Welle 2 so gesetzt, daß die gezeigte Position senkrecht unten 3 zugleich der im Raum feststehenden Position der maximalen auf die Segmentreihen übertragenen Kontraktion entspricht, gemäß Abstand c zwischen den Mittellinien 4 zweier anstoßender Segmente 5. Senkrecht oben 6 in der Darstellung, um 180 Winkelgrade des Walzenumfangee versetzt, befindet sich die entsprechende Position der maximalen auf die Segment-Reihen übertragenen Expansion, entsprechend dem Abstand e zwischen den Mittellinien 4 zweier anstoßender Segmente 5. In der Mitte-Position und dem Beobachter zugewandt 7, das heißt 90 Winkelgrade des Walzenumfanges von der extrem unteren Position, hat die Kurve des Bewegungsablaufes der sich seitlich bewegenden Segmente die maximale Neigung gegenüber der Senkrechten zur Achse,

Die Richtungs-Umkehrpositionen der sich seitlich bewegenden Segmente 5 sind - der einfachen Sinus-Funktlon entsprechend -senkrecht unten 3 bei 0 Winkelgrad und senkrecht oben 6 bei

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180 Winkelgraden. An diesen zwei Stellen der maximalen Kontraktion und Expansion sind naturgemäß auch die Neigungswinkel zwischen Segment-Bewegungskurve und Senkrechten zur Achse gleich null. Der Gegebenheit dieser extremen Neigungs-Winkelstellungen an den willkürlich fixierten Walzenwinkel-Positionen folgend, ist im Halbkreis der Expansion (O bis 180°) bei 90° die momentane Expansionsgeschwindigkeit der Segmente, und damit die Expansionswirkung auf eine im Kontakt stehende Bahn am größten.

Wenn größte Breitstreckwirkung auf eine Bahn erzielt werden soll, muß daher die Bahn mit der Walze in der Mitte-Stellung (90°) 7 in Kontakt sein. In der Praxis und wo ein gewisser Kontaktdruck Bahn/Walze durch guteingestellte und gleichbleibende Zugverhältnisse in der Bahn gewährleistet ist, genügt eine Walzenumschlingung Bahn/Walze von 10 Winkelgraden, mit 5 Graden bevor und 5 Graden nach der Mittestellung 7.

Die stationäre, durchgehende Welle 2 dient der Fixierung und, wenn erwünscht, der Adjustierung der Expansionsstellungen in Umfangsrichtung und der Befestigung des Walzenkörpers im Maschinengestell durch zwei stationäre Außenlager 8, 9. Die Rotation der stationären Welle 2 kann, vie hier angedeutet, über einen auf der Welle angebrachten Vierkant 1O mit einem Schlüssel geschehen, nachdem der Sitz der Wellenlagerung 8, 9 entsprechend gelockert wurde. An Stelle der

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Adjustierung durch Vierkant mit Schlüssel kann an dieser Stelle 9 z.B. auch ein auf die stationäre Welle 2 wirkendes Scheckengetriebe mit Handrad-Betätigung verwendet werden, welches Feinadjustierungen erleichtert, ohne die Notwendigkeit der Lockerung von andern Maschinenelementen 8, 9. Die stationäre Welle 2 ist zweckmäßigerweise aus drei Stücken zusammengesetzt. Die zwei Stücke enthalten die Wellenabschnitte für die Lagerungen des Walzenkörpers und der Steuerköpfe. Diese Stücke 18 bleiben identisch für Breitstreckwalzen verschiedenster Breite und können daher in Serienfabrikation hergestellt werden. Das Zwischenstück 12, bestehend aus einem Rohr und zwei bearbeiteten Flanschen, hingegen wird mit seiner Länge den Bedürfnissen der verschiedenen Walzenbreiten angepaßt.

Die Endkappen 13 dienen dem Schutz gegen Schmutz und mechanische Beschädigung der im innern angeordneten Lagerung. Die Endkappen 13 können mit Nuten 14 versehen werden zur Ausrüstung mit einem Antrieb in Fällen, wo diese wünschenswert ist.

Die Fig. 2 zeigt im Querschnitt eine der Ausfiihrungsarten dieser Walze. Die beiden Hauptlager 15 der Walze sind spiegelbildlich auf der stationären Welle 2 angeordnet und tragen je über einen konzentrischen und als Lagergehäuse ausgebildeten mitrotierenden Zwischenring 16 die Enden der rotieren-

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den Trägerwalze 17. Ebenfalls auf beiden Walzenseiten spiegelbildlich auf einer gegenüber der Hauptachse schräg gestellten Partie der stationären Welle 18 ist je eine weitere Wälz-Lagerung angeordnet, welche den mit der Walze zusammen rotierenden Steuerkopf trägt. Dieser Steuerkopf ist als Lagergehäuse ausgebildet und besteht aus einer Steuerscheibe 19 und einem Lagerverschlußring 20. Die Gewinde-Verbindung Verschlußring mit Steuerscheibe 21 ist durch Verstiftung gegen Lösen gesichert. Der Verschlußring 20 trägt zusätzlich auf der Außenseite einen Kegelzahnkranz 22, welcher mit einem auf dem Hauptlagergehäuse 16 angeordneten Kegelzahnkranz 23 im Eingriff steht. Durch diese Kegelzahnverbindung wird sichergestellt, daß sich die Steuerscheibe 19 zusammen mit dem Walzenkörper 1 während des Betriebes in gleichförmiger Rotation dreht.

Die Wälzlager 24 des Steuerkopfes müssen dynamische Kräfte in Radial- und besonders Axial-Richtung aufnehmen. Diese Kräfte werden über die Mitnehmermechanik auf die Lager übertragen und haben ihren Ursprung in den zur Aufrechterhaltung der Hin- und Her-Bewegung zu überwindenden Widerstände dynamischer und kinetischer Natur.

Die Größe des Winkels 25 - in Kombination mit dem Walzendurchmesser - bestimmt die totale Länge der Hin- und Her-Bewegung 26, welche von den Mitnehmerzapfen 27 auf die mit

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ihnen verkoppelten Segmente 5 übertragen werden.

Die Mitnehmerzapfen 27 reichen von der Steuerhülse 19 durch öffnungen der TrHgerwalzen-Wand 17 hindurch zu den Segmenten 5. In der dargestellten Ausführung sind die Mitnehmerzapfen 27 auf der Steuerscheibe 19 drehbar gelagert angeordnet, da sich die mit den Segmenten 5 dreh-steif verbundenen Zapfen 27 relativ zu der Steuerscheibe 19 während jeder Umdrehung der Walze um den Schrägstellwinkel 25 pendelnd hin- und herbewegen. Die Verbindung zwischen Mitnehmerzapfen 27 und Segmenten 5 muß den möglichst reibungslosen Übergang von einer Kreisbogenbewegung auf eine gradlinige Bewegung gestatten. In dieser Ausführung wurde diese Bedingung mit der Verwendung von Blattfedern 28 erfüllt. Diese Blattfedern 2B sind auf den zylindrisch geformten Außenflächen 29 der Mitnehmerzapfen 27 mit Nieten befestigt, Auf den Außenseiten der Blattfedern 28 sind an den Enden Stifte 30 angebracht, welche in Löcher oder Aussparungen eingreifen, die auf den Unterseiten der Segmente 5 angebracht sind. VJährend den Bewegungen rollen sich die Blattfedern 28 auf den Zylinderflachen 29 auf und ab, was eine effektive, praktisch reibungslose Umformung von einer Bewegungsart zur andern ergibt und eine lange Lebensdauer ohne Verschleiß dieses Ubertragungselernentes gewährleistet.

Um eine absolute Sicherheit der Symmetrie der seitlichen Segmentbewegungen zu gewährleisten, ist es von Vorteil,

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den Segmentkranz, der in der Mitte V7alzenbreite angeordnet ist und der durch die jederzeit gieich großen Kräfte von links und rechts auch im Betrieb in seitlicher Stellung unbewegt bleibt, zusatzlich mit einer Stift- oder Schrauben-Verbindung 30 auf dem Trägerrohr zu fixieren.

Die Figuren 3 und 3a zeigen den Querschnitt einer Walze dieser Ausführung. In Fig. 3 der oberen HSIfte ist die Verankerung von Segmenten einer 12-er Teilung dargestellt. Diese Segmente kleinerer Dogenlänge haben in diesem Beispiel eine Ein-Stift 33 Verankerung. In Fig. 3a der unteren Hälfte ist die Verankerung von Segmenten 5 einer 6-er Teilung dargestellt. Diese Segmente größerer Bogenlänge haben in diesem Beispiel eine Zwei-Stift Verankerung 52. Auch für Zwei-Stift oder Mehr-Stift Verankerungen wird jeder TrSgerring 32 mit nur einem Laschenpaar 31 verbunden und Zwei-Stift-Verbindungen, welche normalerweise vier Laschenpaare 31 haben, benötigen deshalb vier Trägerringe 32. Während den Bewegungen der Segmente 5 schwenken die Trägerringe 32 in Relation zur Walzenachse und zu den Segmenten um den Schrägstellwinkel 25 hin und her. Die Verwendung von zwei oder mehr in Umfangrichtung nebeneinander angeordneten Verankerungen pro Trägerring und pro Segment würde deshalb zu Verklemmungen zwischen Trägerringen und Laschenpaaren führen.

Die Fig. 4 zeigt die primäre Verankerung der Segmente 5 untereinander und innerhalb der Gesamtkonstruktion der Walze

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im Detail. Die Segmente 5 werden parallel und in Kränzen um den Umfang der Trägerwalze 17 angeordnet. An den Unterseiten der Segmente 5 sind zwei, oder vier oder mehr Paare von Laschen 31 angeordnet, die mit Löchern versehen sind. Zur Verankerung der Segmente werden Trägerringe 32 verwendet, welche vorzugsweise aus Metall, aus einem oder mehreren Stücken, gefertigt sind. Die Trägerringe 32 weisen in Abständen in Umfangsrichtung ebenfalls Löcher auf. Bei der Montage der Walze werden die Segmente 5 individuell über die auf der Trägerwalze 17 lose angeordneten Trägerringe 32 gestülpt, so daß die Trägerringe 32 jeweils zwischen zwei Laschen 31 eines Laschenpaares zu liegen kommen. Die vorbereiteten Löcher der Laschen 31 und der Trägerringe 32 werden alsdann gegeneinander ausgerichtet und die Stifte 33 montiert. Um ein Herausgleiten der Stifte 33 während des Betriebes zu verhindern, werden diese zusätzlich mit einer Drahtsicherung versehen 34.

Die Fig. 4 zeigt weiter im Längsschnitt einen kurzen Teil einer Segmentreihe einer ersten Ausführungsform. Die Kraftübertragung geschieht hier über die Körper der Segmente 5. Die im Innern der Segmente 5 angeordneten Druckfedern 35 bewirken Kontraktionskräfte innerhalb der Pegment-Peihen. Die Bewegungen der Segmente 5 innerhalb der Reihen sind begrenzt, die Anschläge 36 und 37 begrenzen die Kontraktion und die Anschläge 38 und 39 die Expansion der im gegenseitigen Eingriff stehenden Segmente 5. Der Querschnitt durch

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die Trägerringe 32 zeigt die Profilierurn der Löcher und der Seiten, was die freie Pendelbewegung seitwärts der TrS-gerringe innerhalb der Segmente erleichtert. Auch Profilierungen der Trägerringe 32 in deren Hauntebene, v;ie in Figuren 3 und 3a ersichtlich, sind von Vorteil, um die Segmente 5 selbst mit ihren seitlichen Flanschen möglichst biegesteif gestalten zu können.

Die Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch eine Walze einer zweiten Ausführungsform. Der Steuerkopf 40 hat auch in diesem Beispiel einen Kegelzahnkranz-Ring 41, der im gegenseitigen Eingriff mit einem auf dem rotierenden Walzenlagergehäuse 16 angebrachten Kegelzahnkranz 42 im Eingriff steht und bei dem sich der Steuerkopf 4O zusammen mit dem Walzenkörper 1 in gleichförmiger Rotation dreht. Die Lagerung des Steuerkopfes 40 auf der schräg zur Hauptachse gestellten Partie 18 der stationären Welle 2 unterscheidet sich von der in Fig. 2 dargestellten, indem hier die im Vergleich zur Radiallast wesentlich größere Axiallast durch ein sphärisches Pendellager 43 getragen wird. Die beiden Lagerringe 44 dieses Pendellagers drehen sich nicht relativ zueinander, da beide mit sich in gleichförmiger Rotation drehenden Elementen verbunden sind. Während der Pendelbewegung folgen die Lagerkugeln 45 der Bahn eines kleinen Kreises. Die Reibungsverluste einer solchen Lageranordnung sind daher nur ein Teil der Reibungsverluste, welche mit der Verwendung (Fig. 3)eines

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vollrotierenden Standard-Axial Lagers in Kauf genommen werden müssen.

Auch die Dichtungen 46, zwischen den Lagerringen, lassen sich vorteilhaft gestalten mit festen Halterungen auf je beiden Seiten. Das rotierende Lagergehäuse 47 enthält ein Radial-Wälzlager 48 nehst Haltering und Dichtungen. Dieses Lager 48 ist leicht belastet und dient hauptsächlich der Aufrechterhaltung der Schrägstellung 25 des Steuerkopfes.

In dieser Darstellung ist eine weitere Ausführungsart der Mitnehmer gezeigt. Segmente eines Stirnzahnkranzes 49 sind hier mit einem Zapfen 50 - drehbar oder fest - versehen, welche wie zuvor auf der Steuerhülse 40 angeordnet sind. Diese Zahn-Segmente 49 stehen im Eingriff mit Zahnstangen-Elementen 51, welche an der Innenseite der Segmente 5 angebracht sind. Im Falle eines nicht rotierenden Mitnehmer-Zapfens bO werden die Stirnzahnsegmente 49 mit leicht sphärischer Verzahnung versehen, um eine verkleimungsfreie Zahnabwälzung trotz der relativen Drehbewegungen zwischen Mitnehmer 49 und Segmenten 5 zu ermöglichen.

Die hier dargestellten Segmente arbeiten ohne Federn 35. Die Gleichmäßigkeit der Expansion und Kontraktionen zwischen den Segmenten wird hier durch die absoluten Längsbegrenzungen der Expansion 38, 39 und Kontraktion 36, 37 der vorher beschrie-

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Lenen O Grad und 180 Grad Winkelstellungen ermöglicht. In den Winkelstellungen zwischen 0 Grad und 18O Grad Übernehmen die durch die erwähnten Grenzstellungen im Lauf fixierten Trägerringe 32, welche mit den Segmenten 5 in seitlich eng geführtem Eingriff stehen, den Bewegungsablauf.

Die Fig. 6 ist ein Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Breitstreckvalze. In dieser Ausführung ist jedes einzelne Segment 5 von einem das Tr?gerrohr durchgreifenden Mitnehmerzapfen 53 in seinem Bewegungsablaut geführt. Jeder einzelne Segmentkranz, das heißt die um den Umfang der Walze hintereinander angeordneten und auf den gleichen Trägerringen verankerten Segmente 5, werden von einer separaten Steuerscheibe 54 aus in der Expansion/ Kontraktion Bewegung gehalten. Die einzelnen Steuerscheiben 54 sind individuell auf Wälzlagern b5 getragen. Die Wälzlager 55 sind auf inneren Hülsen 56 montiert, welche auf der stationären durchgehenden Welle 2 sitzen. Diese Hülsen haben äußere zylindrische Lagersitze 57, deren Achsen 58 gegenüber den zusammenfallenden Wellen- und Walzenachsen 59 in einem schrägen Winkel 6O angeordnet sind und die darauf drehbar montierten Steuerscheiben 54 rotieren gezwungenerweise um diese schräggestellten Achsen 58. Die Winkel der Schr.^b'gstellung 60 sind für jede dieser auf einer halben Walzenbreite angeordneten Hülsen 56 verschieden. In der Mitte der Walzenbreite 61, wo sich die Segmente 5 während des Laufs nicht seitwärts bewegen, ist der Schrägstellwinkel 60 gleich null.

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Bei den die seitlichen Enden bildenden Segmentkränzen 62 ist der Schrägstellwinkel 60 der Steuerscheiben 63 am gröBten. Die Schrägstellungswinkel 60 der Steuerscheiben 54, welche sich zwischen den Enden und der Mitte befinden, sind im proportionalen Verhältnis zu deren Lage auf der Walzenbreite und des Maximal-Winkels der Führungsscheiben beider Enden 64 gewählt. Eine Keilverbindung 65 zwischen den Lagerhülsen 56, und der stationären Welle 2 fixiert die Ebene des SchrMgsgellwinkels in Relation zu der Welle 2. Diese Fixierung ist angebracht, damit z.B. die Stellungen in Umfangsrichtung der von den Steuerscheiben übertragenen seitlichen Bewegungs-Maxima genau ausgerichtet sind. Die übertragung der seitlichen Bewegungen von Mitnehmerzapfen 53 auf Segmente 5 erfolgt auch hier über Blattfedern 66, wobei innerhalb der Blattfedern 66 Gleitlager 67 angeordnet sind, die eine freie Drehung der Zapfen 53 in den Blattfedern 66 zulassen. Die Enden der TrM-gerwalze sind, wie schon in vorigen Beispielen, durch Zwischenringe 68 und Wälzlager 69 auf der stationären Welle 2 abgestützt. Alle auf der stationären Welle 2 angeordneten Lagerhülsen 56, 63 und Distanzringe 70 werden durch Gewindeverschlüsse 71 an beiden Enden der Welle 2 am Platz gehalten. Die Dreh-Adjustierung zur Erreichung der erwünschten Expansionsstellungen erfolgt im gleichen Sinne wie im vorherigen Beispiel der Fig. 2.

Die Fig. 7 ist ein Längsschnitt einer weiteren Ausführungsart

der erfindungsgemMßen Breitstreckwalze. Die Hin- und Her-Bewegungen der Segmente 5 werden im Gegensatz zu der Darstellung in Fig. 6 durch die Verbindung mit Steuerscheiben 73 von nicht jedem einzelnen Eegmentkranz 74 aufrechterhalten, sondern von jedem zweiten, oder dritten, vierten, u.s.f. Die Gestaltung der Lagerung und der Mitnehmermechanik entspricht im übrigen der in Fig. 6 beschriebenen Ausführungsart. Die Segmente 75, welche zwischen den von den Steuerscheiben direkt geführten Segmenten 74 angeordnet sind, sind auf beiden Seiten der Breiterichtung mit den anstoßenden Segmenten in federelastischer Verbindung 76. Die Verbindung der Segmente zueinander kann aber auch aus eingerasteten Bewegungsbeschriinkungen, wie schon früher beschrieben, bestehen. Durch die in regelmäßigen Abständen erfolgte zwangsweise Führung von Segmentkriinzen können Betriebsgeschwindigkeiten mit kleinen Walzendurchmessern zugelassen werden, die mit nur je einer Steuerscheibe an den Walzenenden nicht möglich wären. Im vorliegenden Beispiel sind als elastische Verbindung 76 zwischen den Segmenten Einlagen eines elastischen Materials vorgesehen. Solche Einlagen dienen neben der Wirkung als Federelemente auch als Abdichtungen zwischen den Segmenten und verhindern das Eindringen von Schmutz in die Innenseiten der Segmente 5.

Die Fig. 8 ist ein Längsschnitt in Walzenachsen-Richtung zweier Segmente 5 mit Federgestänge in der Position der

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maximalen Kontraktion und die Fiq. 8a ein Längsschnitt derselben Teile in der Position der maximalen Expansion. Dieses besteht aus Federköpfen 83 und Verbindungsstangen 84. Die Verwendung von Federgesteingen beruht auf der Absicht, die Segmente von den Kräften der Hin- und Her-Bewegungen ganz zu befreien. Die Segmente 5 werden in dieser Ausführungsart so ausgeführt, daß sie sich über das Gestänge schieben lassen und durch auf der Unterseite der Segmente angebrachte Rippenkäfige 82 die Federköpfe 83 des Gestänges umfassen. Die Segmente selbst werden wie in vorherigen Beispielen, auf Trägerringen verankert. Die Kontraktionsbegrenzungen in diesen Federgestängen werden durch die Anschläge 77, 78 und die Expansionsbegrenzungen durch die Anschläge 79, 80 geschaffen.

Die Fig. 9 zeigt eine Außenansicht zweier Segmente 5 von identischer Ausführung und von einer besonders vorteilhaften Anordnung zwischen den Segmenten in der Laufrichtung nicht direkt hintereinander als kontinuierliche Rillen erscheinen. Ebenfalls wird durch diese Versetzungen die örtliche Gleichmäßigkeit der Breitstreckwirkung auf eine Bahn um ein bedeutendes Maß verbessert, da diese Versetzung den Effekt einer halbierten Teilung hat.

Die Fig. 10 zeigt eine Außen-Ansicht zweier Segmente 96 von identischer Ausführung, welche gleichgerichtet und senkrecht hintereinander angeordnet sind. Diese haben Einzel-Stift-Verankerung 9O. Die Enden 97 und 98 in Breite-Richtung der Seg-

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mente 96 sind so ausgeführt, daß diese durch ejne kurze Überlappung gegenseitig ineinandergreifen können. Die Arbeitsflächen sind gegenüber den Verankerungslaschen symmetrisch und nicht versetzt, wie bei Fig. 9 gezeigt. Hingegen sind die Trennlinien 95 schräg zur Laufrichtung angeordnet, zur Vermeidung einer kontinuierlichen Rille in der Laufrichtung und der damit zu erwartenden Betriebsschwierigkeiten. Auch diese Ausführung der schrägen Trennlinien hat eine Verbesserung der örtlichen Gleichmäßigkeit der Breitstreckwirkung zur Folge. Die gleichen Effekte können anstatt mit schrägen geraden, auch mit kurvenförmigen Trennlinien erreicht werden.

Die Fig. 11 zeigt eine Außen-Ansicht eines Segmentes 104 größerer Bogenlänge. Dieses hat eine Zwei-Stift-Verankerung 52, Die Befestigung der einzelnen Laschenpaare auf je einem separaten Trägerring 32 erlaubt freie, pendelnde Schrägstellungen der Trägerringe während des Laufes.

Die Fig. 12 und 12a sind Außenansicht und Längsschnitt eines Segmentes 99. Diese Ausführung unterscheidet sich von früheren Segmenten 5 durch die zusätzlich strukturierte Arbeitsfläche 100. Wie in Fig. 12a ersieht ergeben solche Struktur-Dessins Passagen 101 für Luft, welche zwischen der konvergierenden Bahn und der Walzenoberfläche mitgerissen wird. Die Möglichkeit solcher Abführung der Luft verhindert die

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Bildung einer Luftschicht an dieser Stelle, vas eine verminderte Breitstreck-Kraft-Übertragung zur Folge hätte.

Die Fig. 13 ist ein Längsschnitt durch ein Segment 102, das zusätzlich eine durch Metallblech gepanzerte Arbeitsfläche 103 aufweist. Auch diese Ausführung sieht Passagen 1O1 für die Luft vor und die Wirkung ist die gleiche wie bei Ausführung der Figuren 12 und 12a. Segmente mit gepanzerter Arbeitsfläche können aus Kunststoff oder durch Druckguß in Metall hergestellt werden.

Da ein auf der V.'alzenoberflache parallel zur Achse angeordneter Flach-Keil 11 mit den benachbarten Cleitstützen zweier Segmentreihen im Eingriff steht und die exakte Einhaltung der Abstände in Umfangsrichtung zwischen den einzelnen nebeneinanderliegenden Segmenten durch deren Verankerung mit Stiften in den in gleichmäßiger Teilung angebrachten Löchern der Träger-Ringe gewährleistet ist, befinden sich alle Fegmente in einer zur Walzenachse parallelen Reihenanordnung. Die Segmente innerhalb der Reihen können um ein bestimmtes und begrenztes Maß von einander weggerückt oder wieder zusammengestoßen werden. Das Maß dieser Bewegung zweier aneinander angrenzenden Segmente innerhalb der Reihen prozentual zum Abstand zwischen den Breite-Mittellinien zweier dieser Segmente ergibt den Stärkegrad der Breitstreckwirkung. Dabei ist zu be-

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achten, daß die Bewegungen der Segmente von der stillstehenden Breite-Mitte her gesehen gegen die Seiten hin akkumulativ sind. So hat z.B. bei einer Anordnung für 1 % Streckung und einer Segment-Breite-Teilung von 1OO mm das zehnte Segment von der Mitte auswärts einen totalen Bewegungsweg von 1O mm und das elfte Segment einen solchen von 11 mm. Diese sich mit jeder Umdrehung wiederholenden Bewegungen können entweder individuell durch im Innern in gleichen Abständen angebrachte, mitrotierende und schräggestellte Steuerscheiben über durch die Mantelwand durchgreifende Mitnehmer erzeugt werden. Oder die Bewegungen können durch an den beiden seitlichen VTalzenenden im Innern der Walze mitrotierenden, schräggestellten Steuerscheiben auf die äußersten Segmente übertragen werden. Die übertragung der Bewegungen auf die Innern Segmente kann dann z.B. durch zwischen angrenzenden Segmenten wirkende Federelemente gleicher Feder-Charakteristik erreicht werden. Die Abstände zwischen den Elementen sind dabei innerhalb einer Reihe überall annähernd gleich, das heißt die totale Bewegung der äußersten Segmente ist gleichmäßig auf die individuellen Bewegungen zwischen den angrenzenden Segmenten verteilt. Für den Lauf setzt dies voraus, daß die Rückstellkräfte der Federn eindeutig größer sind als die dynamischen Kräfte der schwingenden Segmentmasse. Es setzt weiter voraus, daß die Reibungskräfte, die sich den bewegenden Segmenten entgegensetzen, vernachlässigbar gering sind.

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Zusätzlich zu den Federelementen sind in dieser erfindungsgemäßen Ausführung beidseitige Bewegungsbegrenzungen der in schwingender Bewegung gehaltenen Segmente vorgesehen. Dies bezweckt, daß sich einerseits in der Dehnungsphase alle aneinander grenzenden Segmente sich nur um ein vorgewähltes Maß voneinander distanzieren können. Es verhindert z.B., daß die seitlich außen liegenden Segmente sich untereinander mehr separieren, d.h. eine größere Breitstreckung bewirken, als die innern, da die Begrenzungen die Uberstreckung verhindern und ein kraftvolles Durchziehen bis in die Mitte einer breiten Walze gestatten. Während der Kontraktionsphase andererseits kann durch vorgespannte Federn die Begrenzungen mit stärkeren Rückstellkräften gegen die festen Anschläge gearbeitet werden, v?as die Gefahr von unkontrollierbaren Schwingungs-Bewegungen in den Resonanz-Geschwindigkeitshereichen weitgehend eliminiert,

Eine wirksame Bewegungsübertragung von den zwangsweise getührten äußersten Segmenten auf die im Innern der Walzenbreite angeordneten Segmente ist allein schon durch die beidseitig angebrachten Bewegungsbegrenzungen gegeben.

Die Segmentreihen, welche während der Rotation sich in irgend einem gegebenen Zeitpunkt gerade durch die im Raum feststehenden Winkelstellungen der maximalen Expansion und der um 180° gegenüberliegend maximalen Kontraktion passieren, haben ihre Segmente an diesen Stellen in der Walzenbreite-Richtung momen-

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tan genau fixiert, wobei die Gleichjr.Tßiqkeit der Abstünde zwischen einzelnen Segmenten durch die starren Anschläge der Bewegungsbegrenzungen gegeben ist. Die gewünschte Positionierung der Segmente innerhalb der Reihen und deren Bewegungsablauf während der Winkelpositionen zwischen dc?n Stellungen maximaler Expansion und maximaler Kontraktion, hinaegen wird in dieser Ausführungsvariation durch die Einwirkungen der Trägerringe erreicht. Diese Trägerringe rotieren individuell um eine zur Walzenachse schräggestellte Achse, deren Abwinklungen von der Walzenachse durch die Begrenzungen in den beiden Extrem-Stellungen fest gegeben sind und die zugleich von der Mitte her nach außen durch den akkumulativen Effekt der Einzel-Expansionen zunehmend größer werden und durch die räumliche Geometrie in genauen, fraktionellen Verhältnissen zu den Abwinklungen der seitlichen Steuerscheiben stehen. Die Entwicklung der durch die TrägerrJnge auf die Segmente wirkenden Kräfte hat zwei Quellen, diese sind Widerstandskräfte gegen seitliches Biegen der Ringe und die dynamischen Masse-Kräfte, welche gegen jede Abweichung von der eingesetzten Rotation mit Gegenkräften reagieren zufolge der Massenträgheitsmomente.

Die Verankerung der Segmente mit Metall-Stiften in den auf den Trägerringen mit gleichmäßigen Abständen und konzentrisch zurWalzenachse angebrachten Löchern gestatten es, die Segmente

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so anzuordnen, daß diese, mit reichlichem Spiel gegenüber der Trägerwalze versehen, durch die Wirkung der Zentrifugalkräfte im Lauf voll an den Ringen hängen und die Oberfläche der Trägerwalze kaum berühren und dadurch die Hin- und Her-Bewegungen mit nur äußerst geringen Reibungskräften belastet sind.

In der Anwendung dieser erfindungsgemäßen Ausführung brincrt die Art der Segment-Konstruktion wertvolle Vorteile. Die Oberfläche, die mit der Warenbahn in Kontakt steht, kann nach Belieben strukturiert werden.

Zum Beispiel haben Versuche bei mittleren bis hohen Lauf-Geschwindigkeiten gezeigt, daß hei glatten Walzenoberflächen die zwischen Oberfläche und Viarenbahn mitgerissene Luft die Warenbahn auf der Luft schwebend von der Oberfläche abhebt. Diese Luftschicht hat die Wirkung eines ausgezeichneten Schmiermittels. Kraftübertragung zwischen Walzenoberflache und Bahn werden dabei weitgehend verunmöglicht und die Wirkungsweise einer Breitstreckwalze glatter Oberfläche ist daher sehr eingeschränkt. Dieser nachteilige Umstand kann korrigiert werden, indem in den Walzenoberflächen in der Umfangsrichtung schmale Passagen (z.B. Rillen) angebracht werden, welche der in einen Keil gedrängten Lutt Gelegenheit geben zwischen Bahn und Walzenoberfläche zu entweichen, ohne die Bahn abzuheben. Die Schaffung von geeigneten Luft-Passagen sind hier sehr gut möglich, wie es in Beispielen gezeigt ist. Tm weiteren erlaubt

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die hier mögliche Oberflächenstrukturierung Dessins und Profile, die durch die Anwesenheit von winkligen Kanten besonders griffig und daher sehr wirksam £ür die Kraftübertragung auf Bahnen verschiedener Waren sind. Und schließlich erlaubt dieser erfindungsgemäße Ausführung Oberflächen, welche in Dünnschichten auf die Segmentoberflächen aufgebracht sind und durch ihre Härte und andere physikalische Eigenschaften besonders widerstandsfähig gegen Abrieb und Verschleiß sind.

Ls hat sich erwiesen, daß Segment-Ereiten von z.E. 100 mn für Papiere auch der leichtesten Qualitäten voll Frfolg eingesetzt werden können, ohne daß irgendwelche Unförmigkeiten festzustellen sind. Zusätzlich v/erden die fegmente aufeinanderfolgender Reihen um die Hälfte ihrer Breite versetzt angeordnet, um damit den Effekt einer um den Faktor 2 verfeinerten Teilung zu erreichen und Ungleichförmigkeiten der Kräftewirkung an der Bahn noch weiter auszugleichen.

Gerade Breitstreckwalzen der Ausführung gem^ß der Erfindung können sehr kompakt in die Maschinen eingebaut werden, sie können mit anderen Walzen im Lauf sogar in berührendem Kontakt stehen, was in schwierigen AufWicklungsvorgängen meist wünschenswert ist.

Weiter können diese Walzen mit einem beliebigen Winkel von

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der Warenbahn umschlungen werden, sei es 10 , 90 oder 180°, wobei kleinere Einbußen der vollen Breitstreckwirkung erst nacn ca 120 eintreten.

Um diese Vorteile - und andere - zu gewinnen, müssen gerade Breitstreckwalzen so ausgeführt sein, daß sie auch den Anforderungen der heute in den modernen Produktionsbetrieben üblichen großen Maschinen-Geschwindigkeiten und -Breiten Rechnung trägt.

Le e rs e i t e

Claims (7)

Patentansprüche

1. Breitstreckwalze mit einem auf einer stillstehenden Tragwelle gelagerten drehbaren Teil, dessen Aussenflache einen gradlinigen, zylindrischen Walzenkörper bildet und aus einer Mehrzahl unter sich beweglicher und miteinander verbundenen, starren Zylindersegmenten besteht, für Maschinen zur Herstellung von Folien, Papier- oder Textilbahnen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylindersegmente (5) um eine mitrotierende Trägerwalze (17) angeordnet sind und untereinander durch starre, die Träger-.-walze (17) umschliessende Ringelemente (32) verbunden sind, welche die Zylindersegmente (5) in radialer Richtung halten, wobei die Zylindersegmente (5) in Parallelreihen entlang den Mantellinien des Walzenkörpers angeordnet sind und innerhalb der Reihen kraftschlüssig miteinander verbunden sind und im Innern der Walze mitrotierende, schräggestellte Steuerscheiben (19) mit den Zylindersegmenten (5) verbunden sind, wodurch den letzteren sich mit jeder Umdrehung wiederholende Hin- und Herbewegungen in Richtung der Walzenachse übermittelt werden können.

2. Breitstreckwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kraftschlüssige Verbindung der Zylindersegmente aus vorbestimmten Bewegungsbegrenzungen (36, 37, 38, 39) besteht.

3. Breitstreckwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kraftschlüssige Verbindung der Zylindersegmente (5) aus Kupplungen mit Federn (35) besteht.

4. Breitstreckwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Enden der Trägerwalze (17) Steuerscheiben (19) angeordnet sind.

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ORIGINAL INSPECTED

5. Breitstreckwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere über die Breite der Trägerwalze (17) verteilte Steuerscheiben (19) angeordnet sind.

6. Breitstreckwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkopf (40) durch ein sphärisches Pendellager (43) getragen wird, dessen Lagerringe (44) gegeneinander drehgesichert sind.

7. Breitstreckwalze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenseitige Drehsicherung der Lagerringe (44) durch Kegelzahnkränze (41, 42) bewirkt wird.

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