DE69714757T2 - Entnahmewalze, breitstreckwalze oder dergleichen für bahnförmiges materal - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Entnahmeführungswalze, Breitstreckwalze oder dergleichen für ein bahnartiges Material, wobei die Walze eine sich nicht drehende Walzenachse und einen Walzenmantel aufweist, der mittels Lagern an der Walzenachse drehbar gelagert ist, und wobei die Walze zu der Form eines erwünschten Bogens gebogen werden kann.
• Entnahmeführungswalzen und Breitstreckwalzen sind im Allgemeinen so ausgebildet, dass sie eine fortlaufende Achse und einen an der Achse eingesetzten Walzenmantel haben, wobei der Walzenmantel wiederum aus einer Anzahl an Teilen besteht. Die Entnahmeführungswalze kann so gestaltet sein, dass sie zu der erwünschten Form gekrümmt wird, indem die äußeren Gelenklagerstellen des Walzenmantels in der radialen Richtung verschoben werden, wobei in diesem Zusammenhang der Mantel einen Bogen oder eine unterbrochene Linie bildet. In der Regel ist jedes der Mantelteile separat an der Achse gelenkig gelagert, wobei in diesem Fall der Aufbau einer Anzahl an Lagern aufweist. Die herkömmlichen Lösungen bringen eine Anzahl an Problemen und Nachteilen mit sich, die unter anderem Probleme im Hinblick auf das gelenkige Lagern der Walzen und durch das gelenkige Lagern in der Papierbahn erzeugte Wärmespitzen darstellen. Das Herstellen des Mantels aus einer Anzahl an Teilen kann ebenfalls ein erhebliches Problem darstellen, da die Zwischenräume zwischen den Teilen Markierungen an der Papierbahn hervorrufen können und da die Bogenform der Walze nicht optimal ist, sondern die Formlinie der Walze als eine gebrochene Linie geformt ist. Des weiteren können auf Grund des metallischen Walzenmantels Probleme im Hinblick auf die Korrosion auftreten. Eine derartige Breitstreckwalze nach dem Stand der Technik ist beispielsweise in dem US Patent Nr. 4 692 971 beschrieben. Versuche sind unternommen worden, um eine Verbesserung gegenüber einer derartigen Breitstreckwalze nach dem Stand der Technik beispielsweise so vorzusehen, dass ein Beschichtungslager aus einem elastischen Material an dem aus einer Anzahl an Teilen bestehend metallischen Mantel eingesetzt worden ist, wobei die Aufgabe dieses Aufbaus insbesondere darin besteht, eine Verbesserung im Hinblick auf das Problem des Markierens der Papierbahn und im Hinblick auf das Optimieren der Bogenform der Walze zu schaffen. Jedoch ist das Gelenklagersystem der Walze dem vorstehend beschriebenen System ähnlich und somit bleiben die sich auf das gelenkige Lagern beziehenden Probleme unverändert. Eine derartige Breitstreckwalze ist beispielsweise in dem kanadischen Patent Nr. 766 843 beschrieben.
• Bislang sind Versuche unternommen worden, eine Lösung für die Probleme, die aus einem aus einer Anzahl an Teilen bestehenden Walzenmantel hervorgehen, auch in einer derartigen Weise zu finden, dass für den Walzenmantel ein fortlaufender Metallröhrenmantel verwendet worden ist, der mit "Einschnitten" versehen worden ist, d. h. in dem Schlitze ausgebildet worden sind, um das Biegen des Walzenmantels zu erleichtern. Dieser Aufbau hat jedoch seine eigenen Probleme, wobei ein erhebliches Problem dieser Probleme der Umstand ist, dass aufgrund seiner Konstruktion der Walzenmantel sehr durchhängt, d. h. sich außerordentlich leicht biegt. In einem derartigen Fall muss der betreffende Walzenmantel an der Walzenachse mittels Lagern an einer Anzahl an Stellen gestützt werden, wobei aus diesem Grund die vorstehend beschriebenen und sich aus dem gelenkigen Lagern ergebenden Probleme unverändert bleiben. Außerdem sind aufgrund des Herstellverfahrens die Herstellkosten des Walzenmantels relativ hoch.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen neuen Aufbau einer Entnahmeführungswalze, Breitstreckwalze oder dergleichen zu schaffen, durch den die vorstehend beschriebenen sich auf den Stand der Technik beziehenden Probleme vermieden werden. Im Hinblick auf die Lösung der Aufgaben der Erfindung ist die Erfindung hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel ein fortlaufender röhrenartiger Mantel ist und die Walzenachse aus drei miteinander verbundenen Abschnitten besteht, d. h. aus zwei Endabschnitten und einem mittleren Abschnitt, die relativ zueinander zum Zwecke des Biegens des Walzenmantels drehbar sind.
• Mittels der Erfindung wird ein erheblicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik erzielt und von den mittels der Erfindung erzielbaren Vorteilen sollen beispielsweise die folgenden Vorteile erwähnt werden. Auf Grund des erfindungsgemäßen Aufbaus ist es bei der Walze möglich, einen aus einem Stück bestehenden Mantel anzuwenden. Für das Material des Mantels ist es in günstiger Weise möglicht, ein Verbundmaterial zu verwenden, wobei in diesem Fall die niedrigsten Eigenfrequenzen der Walze auf eine derartige Höhe erhöht werden können, dass ein ausschließlich an den Enden gestützter Walzenmantel für den Aufbau verwendet werden kann. In einem derartigen Fall können die aus dem gelenkigen Lagern sich ergebenden und sich auf den Stand der Technik beziehenden Wärmeprobleme vermieden werden. Wenn ein gänzlich fortlaufender Walzenmantel ohne Zwischenräume verwendet wird, können sämtliche Probleme im Hinblick auf das Markieren der Papierbahn ebenfalls vermieden werden. Wenn ein Verbundmaterial für das Material des Walzenmantels verwendet wird, können außerdem sämtliche Probleme im Hinblick auf die Korrosion vermieden werden. Die weiteren Vorteile und charakteristischen Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehend dargelegten detaillierten Beschreibung der Erfindung hervor.
• Nachstehend ist die vorliegende Erfindung anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
• Fig. 1 zeigt eine völlig schematische Schnittansicht einer Walze gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei insbesondere der Biegmechanismus der Walze dargestellt ist.
• Fig. 2 zeigt eine detaillierte Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Biegemechanismus der Walze.
• Fig. 3 zeigt eine Fig. 2 entsprechende Darstellung eines alternativen Aufbaus des Biegemechanismus.
• Fig. 4 zeigt eine den Fig. 2 und 3 entsprechende Darstellung eines weiteren alternativen Ausführungsbeispiels des Biegemechanismus.
• In Fig. 1 ist die Walze allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Walze 10 weist einen Walzenmantel 11 auf, der so eingesetzt ist, dass er sich an einer sich nicht drehenden Achse 12a, 12b dreht. Die Walzenachse besteht aus drei Teilen d. h. den Endteilen 12a und dem mittleren Teil 12b. In den Endbereichen der Walze 10 sind Stützhülsen 13 eingepasst, an denen der Walzenmantel 11 selbst wiederum montiert ist. Somit ist der Walzenmantel 11 an der Achse 12a, 12b durch die Stützhülsen 13 mittels Lagern 14 und 15 gelenkig gelagert, die ein Paar an Lagern bilden und die in der in Fig. 1 gezeigten Weise bei einem axialen Abstand voneinander montiert worden sind. Der Walzenmantel 11 ist fortlaufend und erstreckt sich von einem Ende zu dem anderen Ende in der Walze. In Fig. 1 ist der Biegemechanismus der Walze allgemein mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet und andere alternative Ausführungsbeispiele des Biegemechanismus sind detaillierter unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 beschrieben.
• Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Biegemechanismus 20 der Walze, der der Darstellung von Fig. 1 bei einem vergrößerten Maßstab entspricht. Somit zeigt Fig. 2 einen Endbereich der Walze 10, jedoch sollte verständlich sein, dass das entgegengesetzte Ende der Walze einen gänzlich ähnlichen Aufbau aufweist. Wie dies aus der vorstehend dargelegten Beschreibung hervorgeht, besteht die Achse der Walze 10 aus drei Teilen d. h. aus einem Endteil 12a, der in jedem Endbereich der Walze angeordnet ist, und aus einem diese Endteile miteinander verbindenden Mittelteil 12b. Des weiteren sind unter Bezugnahme auf die vorstehend dargelegten Beschreibung in den Endbereichen der Walze Stützhülsen 13 eingesetzt, die sich drehend an den Endteilen 12a der Achse mittels Lagerpaaren d. h. der Lager 14 und 15 montiert sind. Der Walzenmantel 11 ist an den Stützhülsen 13 so eingesetzt, dass die Lager 14 und 15 allein für das gelenkige Lagern des Walzenmantels 11 sorgen, ohne dass die Anwendung von Lagern in dem mittleren Bereich der Walze überhaupt erforderlich ist. Die Endteile 12a der Achse erstrecken sich in der axialen Richtung des Lagerpaares von den inneren Lagern 15 bei einem Abstand in der axialen Richtung zu der Walze und das mittlere Teil 12b der Achse ist ein röhrenartiges Stück in der in den Zeichnungen gezeigten Weise, in dessen Innenraum die Teile der Endteile 12a der Achse, die sich axial von den Innenlagern 15 des Paares an Lagern nach innen erstrecken, eindringen. Die Endteile 12a und das mittlere Teil 12b sind mittels eines Gelenkverbindungselementes 25 verbunden, das eine Bewegung der Endteile 12a und des mittleren Teils 12b in Bezug aufeinander in der radialen Richtung verhindert, jedoch eine Neigung der Endteile und des mittleren Teils in Bezug aufeinander in der axialen Richtung der Walze ermöglicht. Der Innendurchmesser des röhrenartigen mittleren Teiles 12b der Achse ist wesentlich größer als der Außendurchmesser der Endteile 12a, so dass das Neigen der Endteile 12a und des mittleren Teiles 12b in Bezug aufeinander um das Gelenkverbindungselement 25 ermöglicht ist. Die Endteile 12a der Achse sind außerdem hohle röhrenartige Stücke, in deren Innenraum die Teile des Biegemechanismus der Walze eingesetzt sind.
• Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 weist der Biegemechanismus 20 ein Nockenelement 21 auf, das drehbar in der Wand 12a' des röhrenartigen Endteiles mittels eines Gelenkzapfens 22 montiert ist, der in der Querrichtung der Walze angeordnet ist, so dass in Bezug auf den Gelenkzapfen 22 das Nockenelement 21 einen zweiarmigen Hebel ausbildet, dessen inneres Ende in den Innenraum des röhrenartigen Endteiles 12a eindringt und dessen äußeres Ende sich durch die Wand 12a' des röhrenartigen Endteiles zu der Außenseite des Endteiles erstreckt und an der Innenfläche 12b' des mittleren Teiles 12b ruht. Des weiteren sitzt in dem Innenraum des röhrenartigen Endteiles 12a eine Einstellstange 23, die in der axialen Richtung verschiebbar ist und die an der Wand 12a' des röhrenartigen Endstückes so gestützt ist, dass die Einstellstange 23 mittig innerhalb des Endteiles 12a angeordnet ist. Das innere Ende der Einstellstange 23 ist an dem Nockenelement 21 gestützt. Die Einstellstange 23 ist beispielsweise mit einer Schraubeinrichtung oder gleichwertigen Elementen (die nicht gezeigt sind) versehen, so dass, wenn sich die Einstellstange 23 dreht, sie genau in der axialen Richtung der Walze zu der erwünschten Position verschoben werden kann. In Fig. 2 ist der Einstellmechanismus 20 in der neutralen Position gezeigt d. h. in einer Position, in der die Walze nicht gebogen ist. Des weiteren ruht bei der Darstellung von Fig. 2 das Nockenelement 21 an der Innenfläche 12b' des mittleren Teiles der Achse. Dies muß jedoch im Hinblick auf den Betrieb nicht unbedingt eingehalten werden, da bei der neutralen Position ein geringfügiger Zwischenraum zwischen dem Nockenelement 21 und der Innenfläche 12b' des mittleren Teiles vorhanden sein kann. Das Nockenelement 21 ist so geformt, dass, wenn die Einstellstange 23 mit der Verschiebung in der axialen Richtung beispielsweise durch ein Drehen in der Rolle nach innen beginnt, die Einstellstange 23 gleichzeitig das Nockenelement 21 um den Gelenkzapfen 22 gedreht, wobei in diesem Zusammenhang mit dem Drehen des Nockenelementes 21 dieses mit einer größeren Kraft gegen die Innenfläche 12b' des mittleren Teiles 12b der Achse gestützt wird, während gleichzeitig der Abstand zwischen dem Endteil 12a und dem mittleren Teil 12b der Achse an der Seite des Nockenelementes 21 erhöht wird. In diesem Zusammenhang verbiegt sich die Walze.
• Fig. 3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel des Einstellmechanismus der Biegung der Walze. In Fig. 3 ist der Einstellmechanismus mit dem Bezugszeichen 20A bezeichnet. Der Endbereich der Walze ist in restlicher Hinsicht gegenüber dem in Fig. 2 beschriebenen Endbereich identisch, so dass in der nachstehend dargelegten Erörterung der in Fig. 3 gezeigte Aufbau lediglich im Hinblick auf den Einstellmechanismus beschrieben ist. Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 wird der Einstellmechanismus 20A hydraulisch betätigt. In der axialen Richtung ist das innere Ende des Endteiles 12a der Achse mittels einer Wand 22A geschlossen und ein Kolben 24A sitzt innerhalb des röhrenartigen Endteiles 12a derart, dass der Kolben 24A und das Ende 22A einen Zylinderraum 26A zwischen ihnen definieren. Der Zylinderraum 26A ist mit einem Druckmedium wie beispielsweise ein hydraulisches Fluid gefüllt. Der Kolben 24A ist mit einer Stange 23A verbunden, die axial das Walzenende durchdringt. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sitzt ein Schraubelement 27A in dem Endteil 12a der Achse, wobei mittels des Schraubelementes 27A die Stange 23A und somit der Kolben 24A eingestellt werden können und in der axialen Richtung der Walze verschoben werden können. Wenn der Kolben 24A in der axialen Richtung verschoben wird, kann das Volumen des Zylinderraumes 26A verändert werden. An dem Zylinderraum 26A sitzt in der Wand 12a' des röhrenartigen Endteils ein Kolbenelement 21A, das radial durch die Wand 12a' dringt, das an der Innenwand 12b' des mittleren Teiles 12b der Walzenachse ruht, und wobei an diesem Kolbenelement 21A der Druck in dem Zylinderraum 26A wirken kann. In diesem Zusammenhang wird, wenn das Volumen des Zylinderraumes 26A mittels des Kolbens 24A verringert wird, der Druck in dem Zylinderraum 26A erhöht und das Kolbenelement 21A in der radialen Richtung mit einer größeren Kraft gegen die Innenwand 12b' des mittleren Teiles der Achse nach außen verschoben. In einem derartigen Fall kann die Achse und somit die gesamte Walze 10 in der erwünschten Weise gebogen werden.
• Schließlich ist in Fig. 4 eine weitere alternative Lösung des Biegemechanismus der Walze gezeigt, wobei der Mechanismus mit dem Bezugszeichen 20B in Fig. 4 bezeichnet ist. Fig. 4 unterscheidet sich von den Darstellungen der Fig. 2 und 3 ausschließlich im Hinblick auf den Biegemechanismus 20B und in restlicher Hinsicht sind die gleichen Bezugszeichen wie bei den Fig. 2 und 3 verwendet worden. Bei dem nunmehr beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht der Biegemechanismus 20B aus einer Einstellstange 23B, die axial innerhalb des röhrenartigen Endteils 12a der Walzenachse sitzt. In der axialen Richtung sitzt an dem Außenende der Einstellstange 23B ein Schraubelement 27B oder eine gleichwertige Vorrichtung, wobei durch diese die Einstellstange 23B in der axialen Richtung verschoben und eingestellt werden kann. An dem entgegengesetzten Ende der Einstellstange 23B d. h. an dem inneren Ende in der axialen Richtung ist eine schräge keilförmige Fläche 24B ausgebildet. Des weiteren sitzt an dem Innenende des Endteils 12a der Walzenachse ein sich radial erstreckendes und bewegliches Keilstück 21B, das an der Innenfläche 12b' des mittleren Teiles 12b der Walzenachse einerseits gestützt ist und an der keilförmigen Fläche 248 der Einstellstange 238 andererseits gestützt ist. An der zu dem Keilstück 218 gegenüberstehenden Seite der Einstellstange 23B sitzt eine Stütze 22B innerhalb des röhrenartigen Endstückes 12a, wobei an dieser Stütze 22B die Einstellstange 23B ruht. Wenn in einem derartigen Fall die Einstellstange 23B in der axialen Richtung verschoben wird, kann das Keilstück 21B dazu gebracht werden, dass es sich in der radialen Richtung derart bewegt, dass, wenn die Einstellstange 23B axial in der Walze nach innen verschoben wird, das Keilstück 21B sich radial nach außen bewegt und mit einer größeren Kraft an der Innenfläche 12b' des mittleren Teiles 12b der Walzenachse ruht. Mittels dieses Aufbaus kann die Walzenachse und somit die gesamte Walze in der erwünschten Weise gebogen werden.
• Auf Grund der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele des Biegemechanismus der Walze 10 können die Lageraufbauarten bei der Walze unter der Papierbahn vollständig beseitigt werden, wobei in diesem Fall die sich aus den Lagern ergebende Wärme kein Markieren bei der Papierbahn bewirkt. Die Lager können ausschließlich in den Endbereichen der Walze sitzen, wobei in diesem Fall ihre Schmierung und ihr Kühlen mit Leichtigkeit eingerichtet werden können. Des weiteren ist es vom Gesichtspunkt der Erfindung her von Bedeutung, dass auf Grund ihres Biegemechanismus die Walze 10 ihre gekrümmte Form selbst dann beibehält, wenn sie von der Maschine entfernt worden ist. Mittels des neuen Aufbaus ist es möglich, einen Walzenmantel 11 anzuwenden, der aus einem Teil an der Walze besteht. Des weiteren kann, wenn Aufbauarten mit verschiedenen Biegekrümmungsformen erwünscht sind, der Mantel aus einem Verbundmaterial hergestellt sein, wobei in diesem Zusammenhang, wenn der Verbundmantel hergestellt wird, seine Steifigkeit ohne weiteres verändert werden kann, indem lediglich der Faserwinkel verändert wird. In dieser Weise können Aufbauarten mit verschiedenen Steifigkeiten an verschiedenen Orten der Walze erzielt werden, wodurch die Biegekrümmung der Walze wunschgemäß geformt werden kann. Darüber hinaus ist im Hinblick auf seinen Widerstand gegenüber Ermüdung das Verbundmaterial ein ausgezeichnet geeignetes Material.
• Vorstehend ist die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch keineswegs ausschließlich auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele können Veränderungen innerhalb des Umfangs der in den beigefügten Patentansprüchen definierten erfinderischen Idee aufzeigen.

Claims (11)

1. Entnahmeführungswalze, Breitstreckwalze oder dergleichen für ein bahnartiges Material, wobei die Walze (10) eine sich nicht drehende Walzenachse (12a, 12b) und einen Walzenmantel (11) aufweist, der mittels Lagern (14, 15) an der Walzenachse drehbar gelagert ist, und wobei die Walze (10) zu der Form eines erwünschten Bogens gebogen werden kann,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Walzenmantel (11) ein fortlaufender röhrenartiger Mantel ist und

die Walzenachse aus drei miteinander verbundenen Abschnitten besteht, d. h. aus zwei Endabschnitten (12a) und einem mittleren Abschnitt (12b), die relativ zueinander zum Zwecke des Biegens des Walzenmantels (11) drehbar sind.

2. Walze gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Walzenmantel (11) an der Walzenachse ausschließlich in den Bereichen der Walzenenden mittels Lagern (14, 15) gelagert ist, die an den Endabschnitten (12a) der Achse gestützt sind.

3. Walze gemäß Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

mittels der Lager (14, 15) Stützhülsen (13) in den Endbereichen der Walze (10) montiert sind, wobei an den Hülsen der Walzenmantel (11) sitzt.

4. Walze gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Endabschnitte (12a) der Walzenachse hohl und röhrenartig sind, so dass der Biegemechanismus (20, 20A, 20ß) der Walze innerhalb der Endabschnitte sitzt.

5. Walze gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Stützhülsen (13) an den Endabschnitten (12a) der Achse mittels Lagern (14, 15) montiert sind, die Paare an Lagern bilden und die bei einem kurzen Abstand voneinander eingesetzt sind, wobei die Endabschnitte (12a) der Achse sich von den axial inneren Lagern (15) der Paare an Lagern einen bestimmten Abstand zu dem Inneren der Walze erstrecken.

6. Walze gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der mittlere Abschnitt (12b) der Walzenachse ein röhrenartiges Stück ist, dessen Innendurchmesser größer als die Endabschnitte (12a) ist und das zwischen die inneren Lager (15) der Paare an Lagern an den entgegengesetzten Enden der Walze eingesetzt ist und das mit den Endabschnitten (12a) der Achse über einen Teil der Länge überdeckt angeordnet ist.

7. Walze gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der mittlere Abschnitt (12b) der Achse mit den Endabschnitten (12a) von neben den inneren Lagern (15) der Paare an Lagern mittels Gelenkelementen (25) gekoppelt ist, und

der Innendurchmesser des mittleren Abschnitts (12b) viel größer als der Außendurchmesser der Endabschnitte (12a) ist, so dass ein Spalt zwischen ihnen verbleibt.

8. Walze gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

an jedem Ende der Walze der Biegemechanismus (20, 20A, 20B) ein Element (21, 21A, 21B) hat, das eine radiale Verschiebung zwischen dem Innenende des Endabschnittes (12a) der Achse und dem mittleren Abschnitt (12b) der Achse erzeugt.

9. Walze gemäß Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Element, das die radiale Verschiebung erzeugt, ein Nockenelement (21), ein Keilelement (21B), ein Hydraulikkolbenelement (21A) oder dergleichen ist.

10. Walze gemäß Anspruch 8 oder 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Element (21, 21A, 21B), das die radiale Verschiebung erzeugt, mechanisch oder hydraulisch betätigt wird.

11. Walze gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Walzenmantel (11) aus einem Verbundmaterial hergestellt ist.