CH494636A

CH494636A - Einrichtung zum Pressen flexiblen Materials

Info

Publication number: CH494636A
Application number: CH1307068A
Authority: CH
Inventors: Alfred Lukes John; Walter Aurich Christoph
Original assignee: Beloit Corp
Priority date: 1967-06-16
Filing date: 1967-09-13
Publication date: 1970-08-15

Description

Einrichtung zum Pressen flexiblen Materials
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Pressen flexiblen Materials, mit einer Druckwalze, die mit einer drehbar gelagerten zweiten Walze in ange näherter Berührung steht und eine Achse sowie einen Walzenmantel enthält, der wenigstens einen Abschnitt der Achse umschliesst.

Bei Einrichtungen dieser Art werden Walzen in mannigfaltigen Bauarten für die verschiedensten industriellen Anwendungsgebiete benutzt und besitzen z. B.

in der Textil- und Papierindustrie Bedeutung, um durch einen Pressvorgang an flexiblem Material, wie Textilien und Papier, erwünschte Eigenschaften zu erzielen. lHäu- fig müssen mit einer derartigen Walze beträchtliche Druckkräfte aufgebracht werden, um in dem zu verarbeitenden Material die erwünschte Wirkung zu erzielen. Aus diesem Grund hat man Druckwalzen entwickelt, um durch einen zwischen zwei Walzen gebildeten Spalt hindurchlaufendes flexibles Material erheblichen Druckwerten auszusetzen.

Normalerweise wird der über die Walze ausgeübte Druck mit Hilfe mechanischer Einrichtungen erzeugt, welche die Walze gegen eine zweite Walze drücken, so dass auf irgendein zwischen den beiden Walzen hindurchgeführtes flexibles Material Druck wirkt. Die Verwendung mechanischer Einrichtung zur Erzeugung von Liniendruck oberhalb Werten von 180 kp/cm bedingt jedoch einen aufwendigen und komplizierten Aufbau.

Dies gilt insbesondere für lange Walzen, wo der über die Gesamtlänge der Walzen ausgeübte Druckwert beträchtliche Grössen annimmt.

Mechanisch betätigte Walzen sind normalerweise in dem durch sie auszuübenden Liniendruckwert beschränkt (in kplcm Länge gemessen), da sie üblicherweise an beiden Enden gehaltert sind und übermässige Drücke zu unerwünschten Durchbiegungen führen.

Es sind Massnahmen bekannt, um das Problem der Durchbiegung in mechanischen Druckwalzen zu beseitigen. So ist es möglich, eine Walze ballig zu schleifen, um die Durchbiegung umzukehren, so dass bei einem bestimmten Druckwert die Durchbiegung kompensiert wird.

Die Anwendung solcher Vorrichtungen ist jedoch auf Druckwerte in dem Bereich beschränkt, für den die Balligkeit der Walze berechnet worden ist. Es würde daher als ein grosser Fortschritt anzusehen sein, wenn eine Druckwalze nicht auf einen bestimmten Lastdruck beschränkt, sondern in einem weiten Bereich von Druckwerten anwendbar wäre.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung der genannten Art, welche es auf wirtschaftliche und einfache Weise ermöglicht, die Durchbiegung oder Balligkeit der Druckwalze zu steuern, um einen konstanten Druck auf das zu verarbeitende, flexible Material auszuüben, selbst wenn dieses Material unterschiedliche Dicke oder Dichte aufweist.

Dies wird mit der erfindungsgemässen Einrichtung dadurch erreicht, dass auf der Achse eine Magneteinrichtung befestigt und so angeordnet ist, dass zwischen dem Walzenmantel und dem am weitesten von der Achse entfernten Abschnitt der Magneteinrichtung ein schmaler Spalt und zwischen dem Walzenmantel und dem der Achse am nächsten liegenden Abschnitt der Magneteinrichtung ein grosser Spalt entsteht, und dass die Magneteinrichtung so ausgeführt ist, dass sie auf den Walzenmantel im Bereich des schmalen Spaltes eine Magnetkraft ausübt, welche den Walzenmantel gegen die Achse zieht und den Walzenmantel im Bereich des grossen Spaltes von der Achse wegdrückt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer besonderen Ausführungsform der Einrichtung mit dem Blick in das Innere der Druckwalze und
Fig. 2 die Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Walze.

Entsprechend Fig. 1 besteht die Walze 2 aus einem Walzenmantel 4, der eine Achse 6 einschliesst, auf der ein Magnet 8 befestigt ist. An den Enden der Walzen sind Lager vorgesehen, in denen die Walze um die feststehende Achse rotieren kann. Dieser Magnet kann ein Elektro- oder Permanentmagnet sein. In vielen Fällen sind Permanentmagneten wesentlich teurer als Elektromagneten, so dass man letztere bevorzugt. Der Elektromagnet selbst kann durchgehend sein oder aus einer Mehrzahl von Elektromagneten bestehen, die entsprechend der erforderlichen Länge der feststehenden Welle in Reihe miteinander verbunden sind. Es ist auch möglich, Magnet und Welle aus einem Stück herzustellen oder die Magneten auf der Welle zu befestigen. Verschiedenartige Formen solcher Magneteinrichtungen sind möglich.

Der Walzenmantel oder die Walzenschale 4 ist in Tragteilen 14, 16 gelagert, die eine Parallelführung der Schale bezüglich der unteren Walze 34 gewährleisten.

Magnet und Welle bzw. Achse sind im Inneren des Walzenmantels in der Weise untergebracht, dass entsprechend Fig. 2 ein schmaler Spalt 10 zwischen dem Walzenmantel 4 und dem Abschnitt des Magneten 8 entsteht, die am weitesten von der Achse 6 entfernt ist, und anderseits ein grosser Spalt 12 zwischen dem Walzenmantel 4 und dem Abschnitt des Magneten 8, der am dichtesten der Achse benachbart ist. Diese Konstruktion macht es möglich, dass die magnetische Einrichtung 8 auf den Walzenmantel 4 im Bereich des Spaltes 10 eine anziehende Kraft ausübt und damit den Walzenmantel an die magnetische Einrichtung 8 heranzuziehen versucht. Dadurch wird wiederum der Walzenmantel 4 im Bereich des grossen Spaltes 12 von der Achse 6 und der magnetischen Einrichtung 8 weggedrückt.

Auf diese Weise kann zwischen dem Walzenmantel 4 und der zweiten Walze 34 eine Berührung an einer Stelle in der Nähe des grossen Spaltes 12 hervorgerufen werden, wobei der Walzenmantel 4 auf die zweite Walze 34 einen erheblichen Druck ausübt.

Um einen weiten Anwendungsbereich mit verschiedensten Bedingungen zu beherrschen, kann man die Walze bei anderen Temperaturen als bei der Umgebungstemperatur betreiben. Dies lässt sich in einfachster Weise mittels Durchlauf eines Temperaturregel-Strömungsmediums sowohl durch die Druckwalze 2 als auch durch die zweite Walze 34 bewerkstelligen. Zu diesem Zweck ist innerhalb der Walze ein Einlass, eine Kammer und ein Auslass vorgesehen, so dass das Strömungsmedium in das Innere der Walze eindringt und dabei entweder Wärme absorbiert oder abführt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Strömungsmedium durch die Druckwalze geleitet.

Wenn die Druckwalze zur Aufnahme eines Temperaturregel Mediums eingerichtet ist, lässt sich ein besonderer Vorteil erreichen, wenn das Strömungsmedium an einer Stelle in der Nähe des kleinen Spaltes 10 eingeleitet wird und an einer Stelle in der Nähe des grossen Spaltes 12 seinen Auslass erhält. Es ist in gleicher Weise möglich, das Strömungsmedium an einer Stelle in der Nähe des grossen Spaltes 12 einzuführen und an irgendeiner Stelle in der Nähe des kleinen Spaltes 10 abzuführen. Dabei kann es zweckmässig sein, an dem einen Ende der Walze von dem Strömungsmedium zuzugeben und am anderen Ende der Walze abzuziehen, und es könnte ebenfalls zweckmässig sein, Strömungsmedium an beiden Enden der Walze zuzugeben und gleichzeitig an beiden Enden der Walzen abzuführen.

Man erkennt in jedem Fall, dass die Druckwalze 2 besonders für eine Temperaturregelung geeignet ist, mit der man die normale Betfiebs- temperatur leicht einstellen kann.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Druckwalze so eingestellt sein, dass sich eine beliebige Durchbiegung herstellen oder berücksichtigen lässt, die aufgrund der notwendigen beiderseitigen Einspannung der Walze auftritt. Entsprechend Fig. 1 wird die Steuerung der Durchbiegungsgrösse der Walze während des Betriebes auf folgende Weise vorgenommen. Die Welle 6 kann an beiden Enden in einem Halteteil 18 festgemacht sein, der seinerseits an einer Zugstange 20 eingehängt ist. Die Zugstange ist mit einer Einrichtung 22 zum Einstellen der von der Zugstange 20 auf die Halteteile 18 ausgeübten Spannung versehen.

Die Zugstange 20 übt somit auf die Halteteile 18 eine Kraft aus, deren Richtung der durch den Magneten 8 hervorgerufenen Beanspruchung entgegengesetzt ist. Die Grösse dieser anlegbaren entgegengesetzten Beanspruchung kann so bemessen sein, dass in der Welle so gut wie keine Durchbiegung auftritt, wenn die Magnetkraft ausgeübt wird; sie kann anderseits auch so bemessen sein, dass die Walze im Betrieb eine positive oder negative Balligkeit (bezüglich der Berührungslinie mit der unteren Walze) erhält und sie auf diese Weise während des Laufes an alle vorkommenden Bedarfsfälle anpassen lässt.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Druckwalze so eingerichtet sein, dass die Anpassung an eine unterschiedliche Dicke oder Dichte des durch den Walzenspalt hindurchlaufenden flexiblen Materials erreicht wird. Während des Betriebes wird der Walzenmantel 4 mit der erwünschten Kraft gegen die zweite Walze 34 gedrückt. In Abhängigkeit von der Dicke und/oder Dichte des zwischen beiden Walzen hindurchlaufenden flexiblen Materials bildet sich zwischen dem Walzenmantel 4 und der zweiten Walze 34 ein bestimmter Spalt. Um den für den Bedarfsfall zutreffenden Druckwert zu erreichen, muss die magnetische Einrichtung 8 so angeordnet sein, dass über den schmalen Spalt 10 die erforderliche Kraft wirken kann.

Wenn sich während des Laufes der Druckwalze die Dichte und/oder die Dicke des flexiblen Materials wesentlich ändert, ändert sich auch der Spalt zwischen Walzenmantel 4 und Walze 34. Tritt dieser Vorgang auf, so ändert sich notwendigerweise der Spalt 10 und damit auch erheblich der von dem Walzenmantel auf die zweite Walze aufgebrachte Druck. (Magnetische Kräfte ändern sich mit dem Quadrat der Entfernung zwischen Magnet und angezogenem Gegenstand.) Um auf diese Weise entstehende Druckschwankungen auszuschalten, wird die Druckwalze 2 folgendermassen ausgelegt:
Mit der Walze kann ein Spannungs- oder Druckmesser 32 verbunden sein, um den von dem Walzen mantel 4 auf die zweite Walze 34 ausgeübten Druck zu messen.

Der Druckmesser 32 kann auf einen bestimmten Sollwert eingestellt und in der Lage sein, Abweichungen von diesem Druckwert festzustellen, die zur Betätigung eines Motors 30 weitergegeben werden, um eine Welle 28 zu verstellen und daran gekuppelte Arme 26 und Stangen 24 zu heben oder zu senken und den Spalt 10 nachzujustieren. Bei einer Nachjustierung des Spaltes 10 wird der erforderliche Abstand zwischen der Ma gueteinrichtung 8 und dem Walzenmantel 4 wieder hergestellt, so dass der von dem Walzenmantel 4 auf die zweite Walze 34 ausgeübte Druck auf den eingestellten Sollwert zurückgeht. Änderungen der Dicke oder Dichte des durchlaufenden flexiblen Materials werden auf diese Weise automatisch berücksichtigt und ein konstanter Druck aufrechterhalten, unabhängig von der Art des durch die Walzen hindurchlaufenden Materials.

Falls anderseits zu irgendeinem Zeitpunkt ein anderer Druck erforderlich wird, kann der Druckmesser 32 auf diesen neuen Wert eingestellt werden. Der Druckmesser 32 betätigt dann automatisch den Motor 30 zur Nach stellung des Spaltes 10 über die Welle 28, die Arme
26 und die Stangen 24.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Er findung kann die von dem Walzenmantel 4 auf die zweite Walze 34 ausgeübte Druckkraft durch Steuerung des Eingangsstromes für die Magneteinrichtung 8 ver ändert werden, sofern die Magneteinrichtung aus einem Elektromagneten besteht. Weil sich die Kraft eines Elek tromagneten in Abhängigkeit von dem Erregerstrom ändert, ist es einfach, diesen Strom zur Erzielung einer beliebigen Kraft einzuregulieren. Der von der Walze ausgeübte Druck lässt sich entweder durch Regelung der Magneteingangsspannung, des schmalen Spaltes 10 oder einer Kombination beider Grössen beeinflussen.

Man erkennt, dass die beschriebene Druckwalze besonders zum Pressen von flexiblem Material geeignet ist, das durch den mit der Druckwalze nach der Erfindung und einer zweiten Walze gebildeten Spalt hindurchläuft. Dieses Material kann zwangläufig durch den zwischen dem Walzenmantel 4 und Walze 34 gebildeten Spalt gezogen werden. Häufiger jedoch erfolgt der Vorschub des flexiblen Materials durch diesen Spalt aufgrund der Drehbewegung von Walzenmantel 4 und Walze 34. Zu diesem Zweck können Antriebseinrichtungen entweder mit dem Walzenmantel 4 oder der zweiten Walze 34 gekuppelt sein. Bei einer besonders einfachen Ausführungsform der Einrichtung sind nicht dargestellte Antriebsvorrichtungen für die Drehung der unteren Walze 34 vorgesehen, während die Reibung den Walzenmantel 4 mitnimmt, solange dieser die zweite Walze 34 berührt.

Die auf diese Weise eingeleitete Rotation eignet sich zum Hindurchziehen von beliebigem flexiblem Material, das in dem Spalt zwischen dem Walzenmantel 4 und der zweiten Walze 34 behandelt werden soll. Das flexible Material lässt sich in dem Walzenspalt mit grossen Druckwerten behandeln, wobei die Betriebstemperatur während der Verarbeitung verändert werden kann. Die Grösse der Durchbiegung der Druckwalze lässt sich so steuern, dass entweder überhaupt keine Durchbiegung oder eine positive oder negative Ballig keit (konvexe oder konkave Krümmung) auftritt. Dar über hinaus spielt es keine Rolle, ob das durch den Walzenspalt hindurchlaufende Material sich bezüglich seiner Dichte undloder Dicke ändert.

Die beschriebene Einrichtung ist einfach, sehr wirksam und wirtschaftlich.

Claims

PATENTANSPRUCH

Einrichtung zum Pressen flexiblen Materials, mit einer Druckwalze, die mit einer drehbar gelagerten zweiten Walze in angenäherter Berührung steht und eine Achse sowie einen Walzenmantel enthält, der wenigstens einen Abschnitt der Achse umschliesst, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Achse (6) eine Magneteinrichtung (8) befestigt und so angeordnet ist, dass zwischen dem Walzenmantel (4) und dem am weitesten von der Achse entfernten Abschnitt der Magneteinrichtung (8) ein schmaler Spalt (10) und zwischen dem Walzenmantel und dem der Achse am nächsten liegenden Abschnitt der Magneteinrichtung ein grosser Spalt (12) entsteht, und dass die Magneteinrichtung so ausgeführt ist, dass sie auf den Walzenmantel im Bereich des schmalen Spaltes (10) eine Magnetkraft ausübt, welche den Walzenmantel gegen die Achse zieht und den Walzenmantel im Bereich des grossen Spaltes (12) von der Achse wegdrückt.

UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Magneteinrichtung (8) ein Elektromagnet ist.

2. Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Elektromagnet einen sich längs der Achse (6) erstreckenden Elektromagneten aufweist.

3. Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet aus einer Mehrzahl in Reihe miteinander verbundener Elektromagneten besteht.

4. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Magneteinrichtung (8) ein Permanentmagnet ist.

5. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (2, 34) an einem Kalandergestell drehbar gelagert sind, wobei wenigstens der Mantel (4) der Druckwalze (2) drehbar gelagert ist.

6. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Antriebseinrichtung enthält, die mit der zweiten Walze (34) gekuppelt ist.

7. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Einregeln der Betriebstemperatur der Druckwalze (2) eine an diese angeschlossene Heiz- oder Kühleinrichtung enthält, die eine Einlassanordnung für ein Temperatureinstell-Strömungsme dium, welches mindestens einen Teil der zwischen Walzenmantel (4) und Magneteinrichtung (8) im Innern der Walze gebildeten Kammer ausfüllt und darin zirkuliert sowie eine Auslassanordnung zum Abzug des Strö mungsmediums aufweist.

8. Einrichtung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Einlässe zur Zuführung des Strömungsmediums in das Innere der Walze, von denen der eine am einen Ende der Druckwalze an einer Stelle in der Nähe des schmalen Spaltes (10) längs der Achse (6) angeordnet ist, und zwei Auslässe, um das Strömungsmedium an beiden Enden der Druckwalze von einer Stelle in der Nähe des grossen Spaltes (12) abzuziehen, vorgesehen sind.

9. Einrichtung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass zur Einführung des Strö mungsmediums in das Innere der Druckwalze (2) an einer Stelle in der Nähe des grossen Spaltes (12) und dass der Auslass an einer Stelle in der Nähe des schmalen Spaltes (10) angeordnet sind.

10. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckwalze (2) von Hebelarmen (18, 20) gehalten ist, die zur Ausübung von Beanspruchungen auf die Achse (6) in einer Richtung verstellbar sind, die derjenigen der durch die Magneteinrichtung (8) erzeugten Beanspruchung entgegengesetzt ist.

11. Einrichtung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelarme (18, 20) zur Beanspruchung der Achse (6) in der entgegengesetzten Richtung so einstellbar sind, dass ein im wesentlichen gleichmässiger Luftspalt in der Druckwalze aufrechterhalten wird, sobald die magnetische Kraft auftritt.

12. Einrichtung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelarme (18, 20) zur Beanspruchung der Achse (6) in der entgegengesetzten Rich tung einstellbar sind, um der Druckwalze (2) im Bereich der Berührung mit der anderen Walze (34) eine konvexe Balligkeit zu erteilen.

13. Einrichtung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtungen (18, 20) zur Beanspruchung der Achse (6) in der entgegengesetzten Richtung einstellbar sind, um der Druckwalze eine konkave Balligkeit zu erteilen.

14. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regulierung des durch den Walzenmantel (4) auf die andere Walze (34) während der Betätigung der Magneteinrichtung (8) ausgeübten Drukkes Steuermittel (28) vorgesehen sind, die einen Fühler (22) enthalten, der Druckänderungen abfühlt und sie an eine angeschlossene Stelleinrichtung (30) weiterleitet, welche die Grösse des schmalen Spaltes (10) verändert, indem die auf den Walzenmantel ausgeübte magnetische Kraft verändert wird.