DE19528990B4

DE19528990B4 - Selbstbelastende Walze mit gesteuerter Durchbiegung

Info

Publication number: DE19528990B4
Application number: DE19528990A
Authority: DE
Inventors: Dale A. Milton Brown; Arnold J. Gold Canyon Roerig
Original assignee: Beloit Technologies Inc
Current assignee: Beloit Technologies Inc
Priority date: 1994-08-15
Filing date: 1995-08-07
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2015-08-08
Also published as: JP2756772B2; US5474656A; CA2156021C; CA2156021A1; DE19528990A1; BR9503641A; JPH0874192A

Abstract

Selbstbelastende Walze mit gesteuerter Durchbiegung, mit
einer Hydraulikfluidquelle;
einem hohlen Walzenmantel und einer Mittelachse, die sich durch den Walzenmantel erstreckt;
einem vorderen Schuh und einem hinteren Schuh, welche durch die Mittelachse innerhalb des Walzenmantels gehalten sind; und
einer Hydraulikeinrichtung mit einer Zuführleitung, die mit der Hydraulikfluidquelle sowie mit dem vorderen und hinteren Schuh verbunden ist, zum gleichzeitigen hydraulischen Verlagern des vorderen und hinteren Schuhs relativ zu dem Walzenmantel,
gekennzeichnet durch
ein erstes Steuerelement (39);
ein zweites Steuerelement (16), welches das erste Steuerelement (39) erfasst, so dass das erste und zweite Steuerelement relativbeweglich sind;
eine Einrichtung (19, 20, 26), die mit dem ersten Steuerelement (39) mechanisch verbunden ist, zum Bewegen des ersten Steuerelements (39) um ein Ausmaß, welches einem Ausmaß an Verlagerung des vorderen Schuhs (14) entspricht;
eine Einrichtung (21, 22, 23), die mit dem zweiten Steuerelement (16) mechanisch verbunden ist, zum...

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstbelastende Walze mit gesteuerter Durchbiegung, wie sie in der Papierindustrie benutzt wird, welche eine Walze eines Paares von aneinandergepressten Walzen zum Verarbeiten einer sich bewegenden Papierbahn bildet. Insbesondere betrifft die Erfindung eine selbstbelastende Walze gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, die Verwendung einer solchen Walze mit einer Hydraulikfluidquelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Walze gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11.
Walzenpaare, die einen Pressspalt oder eine Presszone bilden, durch die eine sich bewegende Bahn hindurchgeht, werden an vielen Stellen in einer Papiermaschine benutzt, insbesondere in der Pressenpartie, um Wasser mechanisch aus der Bahn zu entfernen. In solchen Presszonen sind eine oder beide Walzen belastet, d. h. die Walze wird mechanisch zu der Presszone hingedrückt, um ein gewünschtes Ausmaß an Druck auf die Bahn auszuüben, wenn diese sich durch die Presszone bewegt. Es ist außerdem notwendig in der Lage zu sein, die Walzen einer Presszone mechanisch voneinander zurückzuziehen, um so den Pressspalt zu öffnen. Dieses Zurückziehen ist nicht nur notwendig, um in der Lage zu sein, den Anpressdruck zu steuern, sondern auch als Teil der Anfahrprozedur für die Papiermaschine, und zwar entweder am Beginn eines neuen Produktionslaufes oder nach einem Bogenriss. Die Anfahrprozedur beinhaltet das Schneiden und Einfädeln eines "Schwanzes" in die Maschine. Das Einfädeln erfolgt bei der Papiermaschine üblicherweise, aber nicht immer, bei oder nahe bei Betriebsgeschwindigkeit. Die Geschwindigkeit kann während des Betriebes nach dem Einfädeln vergrößert oder verkleinert werden. Während dieser Anfahrprozedur wird eine Presszone nicht mit ihrem normalen Betriebsdruck belastet. Seit vielen Jahren wird in der Papierindustrie das Belasten der Walzen durch geeignete Mechanismen erreicht, die an einem oder beiden Enden der Walzenachse, um die sich die Walze dreht, angeordnet sind. Diese Mechanismen bewegen die gesamte Walze auf ihrer Achse zu der Gegenwalze in der Presszone hin und von derselben weg.
Um eine gleichmäßige Bearbeitung der gesamten Breite der Bahn in Richtung quer zur Maschine zu erreichen, wenn sich die Bahn durch eine Presszone bewegt, ist es erwünscht, dass die Kontaktlinie zwischen den beiden Walzen, welche die Presszone oder den Pressspalt bilden, so gerade wie möglich ist oder dass, wenn eine der Walzen eine Kontur hat, die keine gerade Linie ist, die andere Walze dieser Kontur so eng wie möglich folgt. Mit der Verbesserung der Technologie in der Papierindustrie, die es gestattet hat, Papiermaschinen in Richtung quer zur Maschine zunehmend breiter zu machen sowie mit zunehmend höheren Geschwindigkeiten arbeiten zu lassen, führte das schiere Gewicht der Walze oder des Walzenmantels, die bzw. der nur an den entgegengesetzten Enden gelagert ist, zu einem leichten "Durchhang" der Walze in einem zentralen Gebiet der Presszone, was dazu geführt hat, dass die Kontaktlinie zwischen den beiden Walzen in einer Presszone einen ungleichmäßigen Abstand zwischen den Walzen in Richtung quer zur Maschine aufweist.
Walzen mit gesteuerter Durchbiegung sind aufgrund dieses Problems entwickelt worden. Die erste Generation von solchen Walzen mit gesteuerter Durchbiegung wurde absichtlich an ihren entgegengesetzten Enden belastet, um so zu bewirken, dass der Walzenmantel etwas Auswärtskrümmung entgegengesetzt zu dem oben erwähnten Durchhang aufweist, so dass der Abstand zwischen den beiden Walzen in der Presszone über der gesamten Breite der Presszone in Richtung quer zur Maschine gleichmäßig sein würde.

Aus der DE 25 55 677 A1 sind beispielsweise eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Einstellung des Anpressdrucks einer Walze bekannt, die eine Durchbiegungseinstellwalze mit mehreren hydraulischen Druckelementen umfassen. Der Druck, mit dem die Druckelemente beaufschlagt werden, wird dabei mittels einer Regelvorrichtung eingestellt, welche anhand von Messwerten, die die Druckkraft der Walze an den Druckelementen zugeordneten Messstellen wiedergeben, einen Soll-/Istwert-Vergleich durchführt.

In jüngerer Zeit sind sogenannte selbstbelastende Walzen mit gesteuerter Durchbiegung entwickelt worden, bei denen eine Anzahl von hydraulisch betätigten Schuhen auf einer Mittelachse gelagert sind, die innerhalb des Walzenmantels angeordnet ist, wobei die Schuhe betätigbar sind, um sich zu der Drehachse der Walze hin- und von derselben wegzubewegen, um so gegen die innere Oberfläche des Walzenmantels zu drücken, damit dadurch die gewünschte Durchbiegung der äußeren Oberfläche des Walzenmantels erzielt wird. Die Notwendigkeit, komplizierte Mechanismen an den entgegengesetzten Enden der Walze vorzusehen, um die Walze zu der Presszone hin- und von derselben wegzubewegen, wird dadurch vermieden und es brauchen nur Mechanismen zum Drehen der Walze an einem oder beiden Enden vorgesehen zu werden, üblicherweise nur an einem Ende. Beispiele von solchen selbstbelastenden Walzen mit gesteuerter Durchbiegung sind in den US 51 93 258 A , US 51 27 141 A und US 51 11 563 A beschrieben.

Solche selbstbelastenden Walzen mit gesteuerter Durchbiegung haben üblicherweise einen hydraulisch betätigten mittleren Schuh, der in einem zentralen Gebiet einer tragenden Achse angeordnet ist, welche sich durch das Innere des Walzenmantels erstreckt, sowie einen vorderen und einen hinteren Schuh, die an dem vorderen Ende bzw. hinteren Ende der Achse innerhalb des Mantels angeordnet sind. Die Schuhe werden mit Hilfe von Hydraulikfluid wie z. B. Öl, das über die zentrale Achse den Schuhen zugeführt wird, radial nach außen und nach innen bewegt (relativ zu der Drehachse der Walze). Üblicherweise erfolgt die Zufuhr des Hydraulikfluids zu den Schuhen an den entgegengesetzten Enden der Walze mit Hilfe eines Leitungssystems, das aus einer Hydraulikfluidquelle an einem Ende der Walze gespeist wird. Das bedeutet, dass ein Schuh sich näher bei der Hydraulikfluidquelle befinden wird als der andere Schuh, wobei eine Hydraulikfluidleitung zwischen den Schuhen verläuft. Infolge der unvermeidlichen Druckdifferenz, die in der Hydraulikleitung vorhanden ist, welche zwischen den Schuhen verläuft, sowie infolge von anderen Faktoren wird der Druck, der durch das Hydraulikfluid auf den vorderen oder hinteren Schuh ausgeübt wird, etwas anders sein als der Druck, der durch das Hydraulikfluid auf den anderen Schuh an dem entgegengesetzten Ende der Walze ausgeübt wird. Das hat zur Folge, dass die Schuhe in unterschiedlichem Aus maß verlagert werden und dass dadurch eine ungleichmäßige radiale Bewegung des Walzenmantels hervorgerufen wird. Diese ungleichmäßige radiale Bewegung ist unerwünscht, weil die Anpressberührung dann ungleichmäßig ist, was zu Einfädelproblemen und Bogenrissen führen kann. Wenn ein Ende des Mantels in anderem Ausmaß als das andere Ende radial verlagert wird, hat das außerdem zur Folge, dass der Mantel nicht mehr zu der Mittellinie der Mittelachse parallel ist. Das hat zur Folge, dass innere Teile der Schuhe innerhalb der Mittelachsenkolbennut, in welcher sie sich bewegen, fehlausgerichtet werden. Zum Zwecke des Kompensierens dieser Fehlausrichtung werden bei herkömmlichen selbstbelastenden Walzen mit gesteuerter Durchbiegung Enddammdichtungen genutzt. Diese Fehlausrichtung führt auch dazu, dass die umlaufenden Öldichtungen und andere innere Teile ebenfalls fehlausgerichtet werden, wodurch der Verschleiß gesteigert wird, dem alle diese Teile ausgesetzt sind, was die Lebensdauer dieser Teile somit verringert. Papiermaschinen sind große Investitionsgüter, weshalb im Idealfall ein Papiermühlenbetreiber die Maschinen gerne so kontinuierlich wie möglich betreiben und die Stillstandszeiten auf einem Minimum halten würde. In dem Ausmaß, in welchem die oben erwähnten Fehlausrichtungsprobleme vermieden oder minimiert werden können und somit der Verschleiß der Teile reduziert werden kann, und wenn diese Fehlausrichtung minimiert oder vermieden werden kann, ohne dass das nennenswerte zusätzliche Komplexität für den Walzenaufbau mit sich bringt, wird die Stillstandszeit ähnlich reduziert, wodurch die Gewinne des Mühlenbetreibers gesteigert werden.

Positionssensoren können an geeigneten Stellen innerhalb der Walze vorgesehen werden, um so eine Fehlausrichtung zu erkennen, wenn sie auftritt. Solche Positionssensoren und die zugeordnete Steuerschaltungsanordnung sind aber teuer und verlangen häufige Wartung und Justierung. Deshalb haben die Positionssensoren und die Steuerschaltungsanordnung, obgleich sie den Verschleiß an den Teilen und damit die mit dem Austausch dieser Teile verbundene Stillstandszeit reduzieren können, selbst ein gewisses Ausmaß an Stillstandszeit und sind daher keine optimale Lösung. Alternativ könnten separate Hydraulikzuführsysteme für die Endschuhe vorgesehen werden, was jedoch eine Verdoppelung an Ausrüstung beinhalten und außerdem Einrichtungen verlangen würde, die gewährleisten, dass der Durchfluss in jedem Zuführsystem identisch wäre.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine selbstbelastende Walze mit gesteuerter Durchbiegung zu schaffen, die einen einfachen Aufbau hat und daher die Komplexität der gesamten Walzenkonstruktion nicht nennenswert vergrößert und bei der die Balance zwischen der Fluidzufuhr zu den Schuhen an den entgegengesetzten Enden der Walze automatisch aufrechterhalten bleibt, so dass eine gleichförmige, radiale Bewegung der Schuhe und somit eine gleichförmige radiale Bewegung des Walzenmantels erzielt wird.

Die Aufgabe wird gemäß den Prinzipien der Erfindung durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gelöst, bei denen eine selbstbelastende Walze mit gesteuerter Durchbiegung mit inneren mechanischen Einrichtungen geschaffen wird, die sich zwischen den Walzenenden erstrecken und auf Bewegungen des vorderen und hinteren Schuhs reagieren sowie ein Steuerventil betätigen, welches die Ölzufuhr zu den Endschuhen automatisch kompensiert, wodurch bewirkt wird, dass die radiale Bewegung an beiden Enden der Walze gleichförmig ist. Dabei wird die genannte Aufgabe durch eine selbstbelastende Walze mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine selbstbelastende Walze zur Verwendung mit einer Hydraulikfluidquelle mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.

Das Verfahren nach der Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 11 beinhaltet die Schritte Regeln der Ölzufuhr zu dem vorderen oder hinteren Schuh unter Verwendung eines Steuerventils, das relativ bewegliche Steuerventilteile hat, mechanisches Verbinden eines der Steuerventilteile mit dem vorderen oder hinteren Schuh, so dass der Steuerventilteil in einem Ausmaß bewegt wird, welches der Verlagerung des Schuhs entspricht, mechanisches Verbinden des anderen Steuerventilteils mit dem anderen der beiden Schuhe, so dass der Steuerventilteil in einem Ausmaß bewegt wird, welches der Verlagerung des anderen der beiden Schuhe entspricht, und Regeln des Durchflusses des Hydraulikfluids durch das Steuerventil zu dem gesteuerten Schuh durch die Relativpositionen der Steuerventilteile, in die diese entsprechend der Verlagerung des vorderen und hinteren Schuhs bewegt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung beinhaltet die mechanische Einrichtung eine Querwelle, die mit dem Lagerring, welcher in der selbstbelastenden Walze bereits vorhanden ist, durch ein Verbindungsglied verbunden ist, welches durch einen Stift mit einem Drehmomentarm verbunden ist, der an der Querwelle befestigt ist. Eine solche Verbindung ist vorzugsweise an dem hinteren Ende der Walze vorhanden. Die Querwelle erstreckt sich zu dem vorderen Ende der Walze, wo sie mit einem Drehsteuerventil verbunden ist. Das Ventil ist auf der Querwelle frei drehbar und mit dem vorderen Lagerring durch ein ähnliches Verbindungsglied verbunden, welches durch einen Stift mit einem Drehmomentarm verbunden ist, der an dem Steuerventil befestigt ist. Das Steuerventil hat zwei Öldurchlässe, die sich radial durch das Ventil erstrecken. Ein Durchlass steuert den Ölstrom zu dem vorderen Schuh zum Heben, und der andere Durchlass steuert den Ölstrom aus dem vorderen Schuh zum Senken. Der besondere Strömungsdurchlass, der zu irgendeiner bestimmten Zeit benutzt wird, wird durch Rückschlagventile geregelt. Das Ende der Querwelle, welches das Steuerventil erfasst, weist zwei Löcher in Deckung mit den Öffnungen in dem Steuerventil auf. Der Ölstrom durch den Durchlass, der gerade in Gebrauch ist, wird durch die Relativdrehposition des Loches in der Querwelle geregelt, das sich zwischen den Öffnungen in dem Steuerventil erstreckt. Wenn damit begonnen wird, den vorderen Schuh schneller zu heben als den hinteren Schuh, wird beispielsweise die Ölzufuhr zu dem vorderen Schuh durch die Relativposition des Steuerventils gedrosselt. Wenn dagegen damit begonnen wird, den hinteren Schuh schneller zu heben als den vorderen Schuh, wird die Ölzufuhr zu dem vorderen Schuh durch die Relativposition des Steuerventils gesteigert.

Dieses System stellt dadurch eine selbstbelastende Walze mit gesteuerter Durchbiegung mit einem gleichförmigen Hub an dem vorderen und hinteren Ende bereit. Das System ist in die Walze eingebaut und verlangt keine externen Bauteile. Darüber hinaus kann das System mit existierenden Standardhydraulikfluid-Zuführeinrichtungen verbunden werden, die gegenwärtig in den meisten Papiermühlen vorhanden oder im Handel erhältlich sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt
1 eine Seitenansicht einer selbstbelastenden Walze mit gesteuerter Durchbiegung, die teilweise im Schnitt dargestellt und nach den Prinzipien der Erfindung aufgebaut ist und arbeitet;
2 eine Endansicht der Walze nach 1, wobei zur Vereinfachung gewisse Bauteile weggelassen worden sind;
3 eine schematische, perspektivische Ansicht der inneren Bauteile der selbstbelastenden Walze mit gesteuerter Durchbiegung nach 1, wobei ein Ölzuführsystem schematisch gezeigt ist;
4 eine Querschnittansicht eines Drehsteuerventils, das in der selbstbelastenden Walze mit gesteuerter Durchbiegung benutzt wird, die gemäß den Prinzipien der Erfindung aufgebaut ist und arbeitet;
5 eine Querschnittansicht des Drehsteuerventils nach der Linie V-V in 4, und
6 eine Querschnittansicht des Drehsteuerventils nach der Linie VI-VI in 4.
1 zeigt eine exemplarische Ausführungsform einer selbstbelastenden Walze 1 mit gesteuerter Durchbiegung, die nach den Prinzipien der Erfindung aufgebaut ist. Die Walze 1 hat eine Mittelachse 8 mit Achsstummeln 2 und 3 an ihren entgegengesetzten Enden. Der Achsstummel 2 ist in einem sphärischen Lager 4a eines vorderen Lagerbocks 4 aufgenommen, und der Achsstummel 3 ist in einem sphärischen Lager 5a eines hinteren Lagerbocks 5 aufgenommen. Die Walze 1 hat einen hohlen, zylindrischen Walzenmantel 10 mit einem Flansch 11 an seinem einen Ende und einem Flansch 12 an seinem entgegengesetzten Ende. Der Flansch 11 nimmt eine vordere Lagerbaugruppe 6 auf, die neben anderen Bauteilen einen vorderen Lagerring 20 aufweist. Ebenso nimmt der Flansch 12 eine hintere Lagerbaugruppe 7 auf, die neben anderen Bauteilen einen hinteren Lagerring 22 aufweist. Die Walze 1 ist mittels der Lagerbaugruppen 6 und 7 drehbar gelagert. Weitere Einzelheiten der Lagerbaugruppen werden zwar der Einfachheit halber weggelassen, die Lagerbaugruppen 6 und 7 können jedoch auf irgendeine geeignete bekannte Art und Weise aufgebaut sein, z. B. so, wie es aus der US 51 93 258 A oder aus der US 51 27 141 A bekannt ist, auf die bezüglich weiterer Einzelheiten verwiesen wird.
Die Walze 1 ist in dem in 1 gezeigten Beispiel eine nichtangetriebene Walze, was bedeutet, dass sie nicht durch ihren eigenen Antriebsmechanismus aktiv angetrieben wird, sondern dass sie durch Kontakt mit der Gegenwalze (nicht gezeigt) gedreht wird, welche mit der Walze 1 eine Presszone oder einen Pressspalt bildet. Das erfindungsgemäße Konzept, das hier offenbart ist, kann aber mit gleichem Vorteil bei einer angetriebenen Walze benutzt werden. Bei Bedarf kann deshalb die Walze 1 mit einem Antriebsmechanismus des Typs versehen sein, wie er z. B. in der US 51 93 258 A beschrieben ist.
Die Mittelachse 8 hat einen Kolbenkanal 9, welcher die unteren Teile eines mittleren Schuhs 13, eines vorderen Schuhs 14 und eines hinteren Schuhs 15 aufnimmt. Diese Schuhe werden durch ein System zum Zuführen von Hydraulikfluid hydraulisch betätigt, wobei es sich um ein Ölzuführsystem handeln kann, wie es ausführlicher in Verbindung mit 3 beschrieben wird. Die Schuhe 13, 14 und 15 sind durch das Ölzuführsystem betätigbar, um sich von der inneren Oberfläche des Walzenmantels 10 hin- und von derselben wegzubewegen, und deshalb in der Lage, die äußere Oberfläche des Walzenmantels 10 zu verformen, um dieser äußeren Oberfläche eine gewünschte Kontur zu geben.
Eine Endansicht des vorderen Schuhs 14 und von zugeordneten Bauteilen ist in 2 gezeigt, wobei manche Bauteile der Übersichtlichkeit halber weggelassen worden sind. Gemäß der Beschreibung in den oben erwähnten US 51 93 258 A , US 51 27 141 A und US 51 11 563 A (auf die bezüglich näherer Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird) hat dies eine Verlagerung des Walzenmantels 10 relativ zu dem Achsstummel 2 zur Folge, wenn der Schuh 14 durch die Wirkung des Hydraulikfluids zu dem Walzenmantel 10 hin- oder von demselben wegver lagert wird. Der Achsstummel 2 ist mit dem vorderen Lagerring 20 mittels eines Halters 28 verbunden, der an dem Achsstummel 2 befestigt ist und einen Stift 27 aufnimmt, der sich durch den Halter 28 und durch eine Öffnung in der Seite des vorderen Lagerringes 20 erstreckt. Wenn der vordere Schuh 14 zu dem Walzenmantel 10 hin- oder von demselben wegverlagert wird, führt daher der vordere Lagerring 20 eine Drehbewegung in einer der beiden Richtungen aus, die in 3 durch den gekrümmten Doppelpfeil gezeigt sind. Eine identische Anordnung (nicht dargestellt) verbindet den hinteren Lagerring 22 mit dem Achsstummel 3, und daher wird der hintere Lagerring 22 in einer der beiden Richtungen, die durch den Doppelpfeil neben dem hinteren Lagerring 22 gezeigt ist, in Drehung versetzt, wenn der hintere Lagerschuh 15 zu dem Walzellmantel 10 hin- oder von demselben wegverlagert wird.
Gemäß den Prinzipien der Erfindung wird die Bewegung dieser Bauteile aufgrund der Verlagerungen der Schuhe 14 und 15 benutzt, um die Zufuhr von Öl zu den Kammern für die Schuhe 14 und 15 so zu steuern, dass sich die Schuhe 14 und 15 auf eine gleichförmige, gleichmäßige Art und Weise zu dem Walzenmantel 10 hin- und von demselben wegbewegen. Erreicht wird das durch ein mechanisches Steuersystem, welches ein Steuerventil 18 umfasst, das an einem Ende einer Querwelle 16 angeordnet ist, die sich in Richtung quer zur Maschine im wesentlichen parallel zu der Mittelachse 8 erstreckt. Die Querwelle 16 ist durch mehrere Lager 17 drehbar gelagert, die an der Mittelachse 8 befestigt sein können. Gemäß der ausführlicheren Darstellung in 4 hat das Steuerventil 18 ein hohles, zylindrisches Gehäuse 39, welches ein Ende der Querwelle 16 aufnimmt. Die entgegengesetzten Enden des Gehäuses 39 sind durch Flansche 40 und 43 verschlossen, durch die sich die Querwelle 16 ebenfalls erstreckt. An der Stirnseite der Querwelle 16 ist eine Deckplatte 44 mittels Schrauben 46 befestigt. Die Welle 16 hat eine ringförmige Nut, die an der Stelle angeordnet ist, an der die Querwelle 16 aus dem Flansch 40 austritt. Ein Sprengring 41 ist in dieser Nut aufgenommen. Der Flansch 43 hat einen ringförmigen, verformbaren Dichtring 45, der aufgrund seiner Elastizität gegen die Querwelle 16 und gegen das Innere des Gehäuses 39 gedrückt wird, um eine Abdichtung vorzunehmen. Der Flansch 40 ist mit einem ähnlichen Ring 42 versehen. Ein mittiges Dichtelement 47 ist ebenfalls vorgesehen, das in einem ringförmigen Kanal in dem Inneren des Gehäuses 39 angeordnet ist. Das Ge häuse 39 ist an einem Arm 26 starr befestigt, so dass das Gehäuse 39 frei um die Querwelle 16 drehbar ist, wenn der Arm 26 durch ein Verbindungsglied 19 aufgrund der Drehung des vorderen Lagerringes 20 bewegt wird.
Das Gehäuse 39 hat zwei im wesentlichen parallele Durchgangsbohrungen, so dass Öffnungen 48a und 48b vorhanden sind, die in Deckung sind, und Öffnungen 49a und 49b, die ebenfalls in Deckung sind. Jede dieser Öffnungen ist mit Gewinde versehen, um das Anschließen an Ölzuführleitungen zu erleichtern. Die Querwelle 16 enthält eine Bohrung 50, die mit den Öffnungen 48a und 48b in Fluidverbindung steht und relativ zu diesen drehbar ist. Ebenso enthält die Querwelle 16 eine Bohrung 51, die mit den Öffnungen 49a und 49b in Fluidverbindung steht und relativ zu diesen und zwischen diesen drehbar ist.
Gemäß der Darstellung in 3 wird die Walze mit Öl zum hydraulischen Betätigen des vorderen Schuhs 14 und des hinteren Schuhs 15 über eine Ölzuführleitung 29 versorgt. Die Ölzuführleitung 29 hat einen Zweig 33 mit einem darin vorgesehenen Einwegventil 34, welches einen Ölstrom in einer Richtung von der Leitung 29 zu einer Öffnung des Steuerventils 18 gestattet. In der Konfiguration der Hydraulikleitungen, die in 3 gezeigt ist, ist die Leitung 33 mit der Öffnung 49a verbunden. Eine Leitung 36 ist in der in 3 gezeigten Konfiguration mit der Öffnung 49b des Steuerventils 18 verbunden und führt direkt zu dem Zylinder (nicht dargestellt), der den vorderen Schuh 14 betätigt.
Die Zuführleitung 29 hat einen weiteren Zweig 35, der in der in 3 gezeigten Konfiguration mit der Öffnung 48a des Steuerventils 18 verbunden ist. Eine Leitung 37, die in der Ausführungsform nach 3 mit der Öffnung 48b verbunden ist, ist außerdem mit der Leitung 36 über ein Einwegventil 38 verbunden, welches einen Ölstrom nur in einer Richtung von der Leitung 36 zu dem Steuerventil 18 gestattet.
Eine Drucksteuerleitung 31 für den hinteren Schuh 15 ist ebenfalls vorgesehen und mit der Ölzuführleitung 29 stromabwärts der Verbindungen mit dem Steuerventil 18 verbunden. Die Ölzuführleitung 29 ist mit einem Ventil 30 und die Drucksteuerleitung 31 für den hinteren Schuh 15 mit einem Ventil 32 versehen. Wenn die Schuhe 14 und 15 angehoben oder zurückgezogen werden, ist das Ventil 30 offen und das Ventil 32 ist geschlossen, so dass beide Schuhe 14 und 15 mit Öl über die Leitung 29 auf gesteuerte Art und Weise, wie unten beschrieben, mit Öl versorgt werden. Nachdem ein Anhebe- oder Zurückziehvorgang abgeschlossen ist, werden die Schuhe 14 und 15 auf separate Drucksteuerung umgeschaltet, um diese Schuhe in einer gewünschten Position zu halten, indem das Ventil 30 geschlossen und das Ventil 32 geöffnet wird, so dass der vordere Schuh 14 über die Leitung 29 versorgt wird und der hintere Schuh 15 über die Leitung 31 versorgt wird.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass das Steuerventil 18 so arbeitet, dass die Ölzufuhr zu dem vorderen Schuh gedrosselt wird, wenn der vordere Schuh 14 sich schneller zu heben beginnt als der hintere Schuh 15. Umgekehrt, wenn der hintere Schuh 15 sich schneller zu heben beginnt als der vordere Schuh 14, wird die Ölzufuhr zu dem vorderen Schuh gesteigert. Erreicht wird das durch das Steuerventil 18 und die vorgenannten mechanischen Verbindungen zwischen dem Gehäuse 39 des Steuerventils 18 und dem vorderen Lagerring 20 sowie zwischen der Querwelle 16 und dem hinteren Lagerring 22.
In der Anordnung der Zuführleitungen, die in 3 gezeigt ist, bildet die Bohrung 51 in der Querwelle 16 einen Teil der Zuführleitung zu dem vorderen Schuh 14 zum Heben und die Bohrung 50 steuert den Ölstrom aus dem vorderen Schuh 14 zum Senken (Zurückziehen). Der Strömungsdurchlass, der zu irgendeiner bestimmten Zeit benutzt wird, wird durch die Rückschlagventile 34 und 38 geregelt. Die Durchflussleistung in dem Durchlass, der in Gebrauch ist, wird durch die Relativdrehposition der Bohrung 51 oder 50 in der Querwelle 16 in bezug auf die zugeordneten Öffnungen in dem Gehäuse 39 des Steuerventils 18 geregelt. So lange der vordere Schuh 14 und der hintere Schuh 15 gleichmäßig angehoben werden, werden sich die Lagerringe 20 und 22 in demselben Ausmaß drehen, so dass sich die Querwelle 16 und das Steuerventilgehäuse 39 ebenfalls in demselben Ausmaß drehen werden, wodurch die Bohrung, die gegenwärtig in Gebrauch ist, in einer mittigen Position zwischen ihren zugeordneten Öffnungen in dem Gehäuse 39 gehalten wird. Wenn sich jedoch der vordere Schuh 14 schneller zu heben beginnt als der hintere Schuh 15, wird sich der vordere Lagerring 20 um ein größeres Ausmaß drehen und diese größere Drehung über das Verbindungsglied 19 und den Arm 26 auf das Gehäuse 39 übertragen. Die „normale", mittige Relativposition der Bohrung 51 in bezug auf die Öffnungen 49a und 49b ist in 5 gezeigt, in der zu erkennen ist, dass die Bohrung 51 ungefähr halbwegs zwischen den Öffnungen 49a und 49b positioniert ist. Deshalb wird eine Relativdrehung der Bohrung 51 und der Öffnungen 49a und 49b in einer Richtung den Durchfluss durch die Bohrung 51 steigern, wogegen eine Drehung in der entgegengesetzten Richtung den Durchfluss verringern wird. In dem vorgenannten Fall, in welchem der vordere Schuh 14 begonnen hat, sich schneller zu heben als der hintere Schuh 15, wird die Relativdrehung so sein, dass der Öldurchfluss durch die Bohrung 51 gedrosselt wird, bis die Schuhe 14 und 15 wieder gleichmäßig angehoben werden.
Umgekehrt, wenn der hintere Schuh 15 sich schneller zu heben beginnt als der vordere Schuh 14, wird das Ausmaß der Drehung des hinteren Lagerringes 22 größer sein als das der Drehung des vorderen Lagerringes 20. Diese verstärkte Drehung wird auf die Querwelle 16 über das Verbindungsglied 21 übertragen, das mit der Querwelle und dem Arm 23 verbunden ist, der an der Querwelle 16 befestigt und mit dem Verbindungsglied 21 verbunden ist, wodurch eine Relativdrehung des Gehäuses 39 in bezug auf die Querwelle 16 hervorgerufen wird, durch welche der Öldurchfluss durch die Bohrung 51 gesteigert wird, bis die Schuhe 14 und 15 wieder gleichmäßig angehoben werden.
Derselbe Vorgang findet während des Zurückziehens (Senkens) der Schuhe 14 und 15 statt, mit der Ausnahme, dass aufgrund der Wirkung der Rückschlagventile 34 und 38 die Strömung durch die Leitungen 37 und 35 und durch die Öffnungen 48a und 48b sowie die Bohrung 50 geht. 6 zeigt die „normale" Orientierung der Bohrung 50 relativ zu den Öffnungen 48a und 48b, wobei wieder zu erkennen ist, dass die Relativdrehung der Welle 16 und des Gehäuses 39 in einer Richtung den Durchfluss durch die Bohrung 50 steigern wird, wogegen eine Drehung in der anderen Richtung den Durchfluss verringern wird.
Obige Darlegungen zeigen, dass es wichtig ist, dass diese Drehung unmittelbar auf das entgegengesetzte Ende der Querwelle 16 innerhalb des Steuerventils 18 übertragen wird, wenn das Ende der Querwelle 16 an dem hinteren Schuh 15 durch den Arm 23 gedreht wird, so dass die notwendige Durchflusssteuerung stattfinden kann. Aufgrund der extrem breiten Querausdehnung der Ma schine bei vielen heutigen Papiermaschinen würde die Querwelle 16 nicht in der Lage sein, diese Drehbewegung sofort von einem Ende auf das andere zu übertragen (sofern sie nicht einen relativ großen Durchmesser hätte, in welchem Fall sie unerwünscht platzraubend und schwer wäre), weil ein gewisses Ausmaß der Bewegung aufgrund von Torsion (Verdrehung) der Querwelle 16 verloren gehen würde. Das stellt nicht nur „Totgang" dar, der dazu führen würde, dass das Ende der Querwelle 16 in dem Steuerventil 18 um ein kleineres Ausmaß gedreht wird als es tatsächlich an dem entgegengesetzten Ende der Querwelle 16 stattfindet, sondern stellt auch eine Zeitverzögerung dar, da ein gewisses Ausmaß an Zeitverzögerung vorhanden sein wird, wenn die Querwelle 16 auf die Torsionskräfte reagiert. Zur Bereinigung dieser Situation kann die Querwelle 16 mit einer Steuerkupplung 24 versehen sein, wie sie in 1 gezeigt ist. Die Steuerkupplung 24 unterteilt die Querwelle 16 in zwei Teile. Ein Teil hat ein keilnutverzahntes Ende 25, das in einer entsprechend profilierten inneren Bohrung der Kupplung 24 aufgenommen ist. Die beiden Teile der Welle 16 können daher „vorverdreht" werden, indem ein oder beide Teile verdreht werden, bevor die Keilverzahnungsverbindung hergestellt wird, so dass die Querwelle 16 nicht länger Torsion „absorbieren" wird und daher eine Drehung an dem Ende der Welle 16, das an dem hinteren Schuh 15 angeordnet ist, fast sofort auf das entgegengesetzte Ende der Querwelle 16 innerhalb des Steuerventils 18 übertragen wird.

Claims

Selbstbelastende Walze mit gesteuerter Durchbiegung, mit einer Hydraulikfluidquelle; einem hohlen Walzenmantel und einer Mittelachse, die sich durch den Walzenmantel erstreckt; einem vorderen Schuh und einem hinteren Schuh, welche durch die Mittelachse innerhalb des Walzenmantels gehalten sind; und einer Hydraulikeinrichtung mit einer Zuführleitung, die mit der Hydraulikfluidquelle sowie mit dem vorderen und hinteren Schuh verbunden ist, zum gleichzeitigen hydraulischen Verlagern des vorderen und hinteren Schuhs relativ zu dem Walzenmantel, gekennzeichnet durch ein erstes Steuerelement (39); ein zweites Steuerelement (16), welches das erste Steuerelement (39) erfasst, so dass das erste und zweite Steuerelement relativbeweglich sind; eine Einrichtung (19, 20, 26), die mit dem ersten Steuerelement (39) mechanisch verbunden ist, zum Bewegen des ersten Steuerelements (39) um ein Ausmaß, welches einem Ausmaß an Verlagerung des vorderen Schuhs (14) entspricht; eine Einrichtung (21, 22, 23), die mit dem zweiten Steuerelement (16) mechanisch verbunden ist, zum Bewegen des zweiten Steuerelements (16) um ein Ausmaß, das einem Ausmaß an Verlagerung des hinteren Schuhs (15) entspricht; und in dem ersten und zweiten Steuerelement (39, 16) vorgesehene Durchlässe (48a, 48b, 49a, 49b, 51, 52), die in Kombination eine Ventileinrichtung bilden, die in der Versorgungsleitung (29) angeordnet ist, zum Regulieren der Zufuhr des Hydraulikfluids zu dem vorderen oder hinteren Schuh (14, 15) in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen dem ersten und zweiten Steuerelement (39, 16) zum Aufrechterhalten einer gleichmäßigen Verlagerung des vorderen und hinteren Schuhs (14, 15).
Selbstbelastende Walze mit gesteuerter Durchbiegung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung eine Ventileinrichtung zum Regulieren der Zufuhr des Hydraulikfluids zu dem vorderen Schuh (14) umfasst.
Selbstbelastende Walze mit gesteuerter Durchbiegung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuerelement einen Hohlzylinder (39) umfasst, der zwei Durchlässe (48a, 48b, 49a, 49b) aufweist, die sich durch ihn hindurch erstrecken, und dass das zweite Steuerelement eine Querwelle (16) umfasst, die sich im wesentlichen parallel zu der Mittelachse (8) erstreckt und ein Ende hat, das in dem Hohlzylinder (39) aufgenommen ist, und zwei Durchlässe (50, 51), die mit den beiden Durchlässen (48a, 48b, 49a, 49b) in dem Hohlzylinder (39) in Deckung sind.
Selbstbelastende Walze mit gesteuerter Durchbiegung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung, die mit dem ersten Steuerelement (39) mechanisch verbunden ist, aufweist: einen vorderen Lagerring (20), der in einer Richtung und um ein Ausmaß drehbar ist, die der Verlagerung des vorderen Schuhs (14) entsprechen; einen Arm (26), der an dem Hohlzylinder (39) befestigt ist, und ein Verbindungsglied (19), das ein erstes Ende hat, welches mit dem vorderen Lagerring (20) drehbar verstiftet ist, und ein zweites Ende, das mit dem Arm (26) drehbar verstiftet ist.
Selbstbelastende Walze mit gesteuerter Durchbiegung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung, die mit dem zweiten Steuerelement (16) mechanisch verbunden ist, aufweist: einen hinteren Lagerring (22), der in einer Richtung und um ein Ausmaß drehbar ist, die der Verlagerung des hinteren Schuhs (15) entsprechen; einen Arm (23), der an einem Ende der Querwelle (16) befestigt ist, das zu dem in dem Hohlzylinder (39) aufgenommenen Ende entgegengesetzt ist, und ein Verbindungsglied (21), welches ein erstes Ende hat, das mit dem hinteren Lagerring (22) drehbar verstiftet ist, und ein zweites Ende, das mit dem Arm (23) drehbar verstiftet ist.
Selbstbelastende Walze mit gesteuerter Durchbiegung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (24, 25) zum Vorverdrehen der Querwelle (16) zwischen dem Ende, das in dem Hohlzylinder (39) aufgenommen ist, und einem entgegengesetzten Ende der Querwelle (16).
Selbstbelastende Walze mit gesteuerter Durchbiegung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlässe, welche die Ventileinrichtung bilden, eine erste Gruppe von Durchlässen (48a, 48b) umfassen, die einen ersten Strömungsweg durch die Ventileinrichtung bilden, und eine zweite Gruppe von Durchlässen (49a, 49b), die einen zweiten Strömungsweg durch die Ventileinrichtung bilden, und dass weiter eine Rückschlagventileinrichtung (34, 38) vorgesehen ist zum automatischen Leiten von Hydraulikfluid über den ersten Strömungsweg zum Heben des vorderen oder hinteren Schuhs (14, 15), geregelt durch die Ventileinrichtung, und zum automatischen Leiten von Hydraulikfluid über den zweiten Strömungsweg zum Senken des vorderen oder hinteren Schuhs (14, 15), geregelt durch die Ventileinrichtung.
Selbstbelastende Walze mit gesteuerter Durchbiegung zur Verwendung mit einer Hydraulikfluidquelle, mit einem hohlen Walzenmantel und einer Mittelachse, die sich durch den Walzenmantel erstreckt; einem vorderen Schuh (14) und einem hinteren Schuh (15), getragen durch die Mittelachse innerhalb des Walzenmantels; und einer Hydraulikeinrichtung mit einer Zuführleitung, die mit der Hydraulikquelle sowie mit dem vorderen und hinteren Schuh verbunden ist, zum gleichzeitigen hydraulischen Verlagern des vorderen und hinteren Schuhs relativ zu dem Walzenmantel, gekennzeichnet durch eine Querwelle (16), die sich im wesentlichen parallel zu der Mittelachse (8) erstreckt und einen Arm (23) hat, der sich von einem Ende derselben an dem hinteren Schuh (15) aus erstreckt, und zwei Öffnungen (50, 51) in einem entgegengesetzten Ende derselben an dem vorderen Schuh (14); einen hinteren Lagerring (22), der in einer Richtung und um ein Ausmaß drehbar ist, die der Verlagerung des hinteren Schuhs (15) entsprechen; ein erstes Verbindungsglied (21), das ein erstes Ende hat, welches mit dem hinteren Lagerring (22) drehbar verstiftet ist, und ein zweites Ende, das mit dem Arm (23) drehbar verstiftet ist, wobei die Querwelle (16) in einem Ausmaß und in einer Richtung gedreht wird, die der Verlagerung des hinteren Schuhs (15) entsprechen, durch Drehung des hinteren Lagerringes (22), die durch das erste Verbindungsglied (21) mechanisch auf den Arm (23) übertragen wird; einen Hohlzylinder (39), der an dem vorderen Schuh (14) angeordnet ist und das Ende der Querwelle (16) umgibt, welches die Öffnungen (50, 51) aufweist, wobei der Hohlzylinder (39) zwei Öffnungen (48a, 48b, 49a, 49b) aufweist, die mit den beiden Öffnungen (50, 51) in der Querwelle (16) in Deckung sind, und wobei der Hohlzylinder (39) einen Arm (26) hat, der sich von ihm aus erstreckt; einen vorderen Lagerring (20), der in einer Richtung und um ein Ausmaß drehbar ist, die der Verlagerung des vorderen Schuhs (14) entsprechen; ein zweites Verbindungsglied (19), welches ein erstes Ende hat, das mit dem vorderen Lagerring (20) drehbar verstiftet ist, und ein zweites Ende, das mit dem Arm (26) des Hohlzylinders (39) drehbar verstiftet ist, wobei der Hohlzylinder (39) in einer Richtung und um ein Ausmaß gedreht wird, die der Verlagerung des vorderen Schuhs (14) entsprechen, durch Drehung des vorderen Lagerringes (20), welche durch das zweite Verbindungsglied (19) mechanisch auf den Arm (26) des Hohlzylinders (39) übertragen wird; wobei die Öffnungen in dem Hohlzylinder (48a, 48b, 49a, 49b) in die Zuführleitung (29) geschaltet sind und in Kombination eine Ventileinrichtung zum Regulieren der Zufuhr des Hydraulikfluids zu dem vorderen Schuh (14) in Abhängigkeit von der Relativbewegung zwischen dem Hohlzylin der (39) und der Querwelle (16) zum Aufrechterhalten einer gleichmäßigen Verlagerung des vorderen und hinteren Schuhs (14, 15) bilden.
Selbstbelastende Walze mit gesteuerter Durchbiegung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen, welche die Ventileinrichtung bilden, eine erste Gruppe von Öffnungen (48a, 48b) umfassen, die einen ersten Strömungsweg durch die Ventileinrichtung bilden, und eine zweite Gruppe von Öffnungen (49a, 49b), die einen zweiten Strömungsweg durch die Ventileinrichtung bilden, und dass weiter eine Rückschlagventileinrichtung (34, 38) vorgesehen ist zum automatischen Leiten von Hydraulikfluid über den ersten Strömungsweg zum Heben des vorderen oder hinteren Schuhs (14, 15), geregelt durch die Ventileinrichtung, und zum automatischen Leiten von Hydraulikfluid über den zweiten Strömungsweg zum Senken des vorderen oder hinteren Schuhs (14, 15), geregelt durch die Ventileinrichtung.
Selbstbelastende Walze mit gesteuerter Durchbiegung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (24, 25) zum Vorverdrehen der Querwelle (16) zwischen dem Ende, das in dem Hohlzylinder (39) aufgenommen ist, und dem Ende von dem aus sich der Arm (23) erstreckt.
Verfahren zum Betreiben einer selbstbelastenden Walze mit gesteuerter Durchbiegung, bei der ein vorderer Schuh und ein hinterer Schuh auf einer Mittelachse, die sich durch einen hohlen Walzenmantel erstreckt, verschiebbar gelagert und gleichzeitig der vordere und hintere Schuh relativ zu dem Walzenmantel hydraulisch verlagert werden, gekennzeichnet durch folgende Schritte: mechanisches Bewegen eines ersten Steuerelements in einer Richtung und um ein Ausmaß, die der Verlagerung des vorderen Schuhs entsprechen; mechanisches Bewegen eines zweiten Steuerelements in einer Richtung und um ein Ausmaß, die der Verlagerung des hinteren Schuhs entsprechen; mechanisches Koppeln des ersten und zweiten Steuerelements derart, dass das erste und zweite Steuerelement relativ beweglich sind; Festlegen wenigstens eines Strömungsweges für Hydraulikfluid zwischen einer Hydraulikfluidquelle und dem vorderen oder hinteren Schuh in Abhängigkeit von den Relativpositionen des ersten und zweiten Steuerelements; und Aufrechterhalten einer gleichmäßigen Verlagerung des vorderen und hinteren Schuhs durch Regeln der Hydraulikfluidzufuhr zu dem vorderen oder hinteren Schuh durch Verändern eines Querschnittes des Strömungsweges durch Relativbewegen des ersten und zweiten Steuerelements.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Regelns der Zufuhr des Hydraulikfluids weiter eine Regelung der Zufuhr von Hydraulikfluid zu dem vorderen Schuh umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Festlegens wenigstens eines Strömungsweges weiter beinhaltet, einen ersten und einen zweiten Strömungsweg festzulegen, und den zusätzlichen Schritt umfasst: automatisches Leiten von Hydraulikfluid über den ersten Strömungsweg zum Heben des vorderen oder hinteren Schuhs, für den die Zufuhr von Hydraulikfluid geregelt wird, und automatisches Leiten von Hydraulikfluid über den zweiten Strömungsweg zum Senken des vorderen oder hinteren Schuhs, für den die Zufuhr von Hydraulikfluid geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuerelement eine Querwelle umfasst, die sich zwischen dem hinteren Schuh und dem vorderen Schuh erstreckt, und dass das Verfahren den zusätzlichen Schritt beinhaltet: Vorverdrehen der Querwelle zwischen dem vorderen und hinteren Schuh.