DE4442016C1 - Walze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Walze der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art. Derartige Walzen finden insbesondere bei der Herstellung oder Behandlung von Materialbahnen, vor allem Faserstoffbahnen und Gewebe, Anwendung.

Um dabei die Drucksenken hinsichtlich des Anpreßdruckes auf die Innenseite des Walzenmantels zwischen den Stützflächen der Stützelemente auszugleichen, was besonders bei der Verwendung von flexiblen Walzenmänteln mit relativ geringer Wandstärke an Bedeutung gewinnt, wird u. a. in der DE-OS 42 23 715 vorgeschlagen, die Stützfläche parallelogrammförmig zu gestalten, wobei zwei Seiten in axialer Richtung und die anderen zwei schräg zur Umfangsrichtung verlaufen, sich also in Umfangsrichtung überlappen.

Es hat sich dabei aber herausgestellt, daß diese Stützelemente zum Verdrehen um die radiale Achse der anpressenden Kolben-Zylinder-Einheit und damit zum Verkanten oder gegenseitigen Verklemmen neigen.

Aus der EP 0 115 790 A2 ist eine Lösung bekannt, bei der mehrere in Umfangsrichtung versetzt angeordnete Stützelement-Reihen zur Anwendung kommen. Zur Erzeugung einer möglichst großen Anpreßkraft überlappen sich dabei die Stützelemente der einen Reihe mit denen der anderen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Abstützung des Walzenmantels zu vergleichmäßigen, ohne daß es dabei zum Verkanten oder Verklemmen der Stützelemente kommt.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe durch die im Anspruch 1 beschriebene Vorrichtung gelöst, wobei die Unteransprüche besondere Ausführungsformen darstellen.

Dadurch, daß die hydrodynamisch und/oder hydrostatisch geschmierten Stützflächen der in Umfangsrichtung nicht versetzten Stützelemente eine quer zur Walzenachse verlaufende Symmetrielinie besitzen, verbessert sich die Ausrichtung der Stützelemente hinsichtlich Ein- und Auslauf des Schmierspaltes zwischen dem jeweiligen Stützelement und dem Walzenmantel. Diese Vergleichmäßigung des Schmierspaltes wirkt einem Verkanten oder Verklemmen der Stützelemente entgegen, insbesondere auch dann, wenn die Stützelemente hydrostatische Taschen besitzen, die symmetrisch angeordnet sind, wobei die Symmetrielinie senkrecht zum Träger durch das Zentrum des Stützelementes verläuft.

Dieser positive Effekt erklärt sich insbesondere dadurch, daß das Schmierfluid beim Eintritt in den hydrodynamischen Schmierspalt zwischen Stützelement und Walzenmantel kühler und damit auch zäher als am Auslauf ist. Die damit verbundene erhöhte Reibung am Einlauf führt zur Ausbildung eines Drehmomentes am Stützelement, sofern es quer zur Walzenachse keine Symmetrielinie besitzt, mit den beschriebenen Folgen. Das gleiche gilt auch für das an der Innenseite des Walzenmantels haftende und auf das Stützelement auflaufende Schmierfluid. Falls das Stützelement keine quer zur Walzenachse verlaufende Symmetrielinie besitzt, führt auch dies zur Ausbildung eines Drehmomentes. Diese Symmetrieforderung sollte auch bei der Anordnung hydrostatischer Taschen beachtet werden.

Dem Verkanten oder Verklemmen der Stützelemente kann über die bisher genannten Maßnahmen hinaus noch dadurch wirkungsvoll begegnet werden, daß die Stützflächen der Stützelemente zusätzlich auch bezüglich der Walzenachse symmetrisch ausgebildet sind.

Die Randstege sollten dabei zumindest im Übergangsbereich zum jeweils axial benachbarten Stützelement sehr schmal, vorzugsweise 0,1 bis 3 mm breit, sein, so daß die Drucksenken bedingt durch den Druckabbau über die Breite der Randstege in axialer Richtung zwischen den Stützelementen bezüglich ihrer Ausdehnung minimiert werden und durch die, wenn auch geringe, Steifigkeit des Walzenmantels ausgeglichen werden können.

Die Übergangslinie zwischen den Stützflächen axial benachbarter Stützelemente ist mit Vorteil bogenförmig ausgebildet, was sich positiv auf die Herstellungskosten, beispielsweise beim Gießen der Stützelemente auswirkt.

Es kann außerdem von Vorteil sein, wenn die Möglichkeit besteht, Stützelemente verschiedenster axialer Ausdehnung miteinander in einer Walze zu kombinieren. Dies bietet den Vorteil, daß beispielsweise nur an den Rändern der Walze sehr kleine Stützelemente zum Einsatz kommen, weil dies sonst über die ganze Walze zu teuer wäre, die bei Bedarf, d. h. bei schmalen Materialbahnen abgeschaltet werden können, was mit einer Energieeinsparung verbunden ist. Um dabei den Aufwand für die Steuerung des Anpreßdruckes der Stützelemente einfach zu halten, sollten die Stützelemente einschließlich ihrer Anpreßsysteme so konstruiert werden, daß selbst Stützelemente mit unterschiedlicher Stützflächenform und/oder -größe bei gleichem hydraulischen Anpreßdruck auch die gleiche Linienkraft im Preßspalt mit einer Gegenwalze erzeugen.

Als vorteilhafte Gestaltungsform hat sich der Kreis oder die Ellipse für die Stützfläche jeweils eines der axial benachbarten Stützelemente erwiesen, wobei natürlich andere Formen nicht ausgeschlossen sind. Das dazu jeweils benachbarte Stützelement sollte im Bereich der Übergangslinie zwischen beiden eine entsprechend konkav ausgebildete Stützfläche besitzen.

Es besteht darüberhinaus generell die Möglichkeit, daß mehrere Stützelemente auch in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Dies hat insbesondere bei der Bildung von langen Preßspalten, wie sie beispielsweise zur Entwässerung und Glättung von Faserstoffbahnen eingesetzt werden, Bedeutung. Es wird damit außerdem möglich, den Druckverlauf in Umfangsrichtung zu beeinflussen. Die Übergangslinien zwischen den Stützflächen der axial angeordneten Stützelemente sollten hierbei zur Vermeidung von in Umfangsrichtung durchgehend verlaufenden Übergangslinien zwischen den axial verlaufenden Reihen von Stützelementen und somit auch zur Vergleichmäßigung des Druckverlaufs bezüglich benachbarter axialer Reihen versetzt zueinander sein. Prinzipiell ist es in diesem Zusammenhang natürlich auch denkbar, daß sich die in Umfangsrichtung benachbarten Stützelemente bezüglich der Umfangsrichtung überlappen und entsprechend gestaltet sind.

Die Erfindung soll nachfolgend an fünf Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

In der beigefügten Zeichnung zeigt:

Fig. 1 und 5 einen Querschnitt durch ein Stützelement und

Fig. 2 bis 4 sowie 6 und 7 eine Draufsicht auf Stützelemente verschiedenster Form.

Gemäß Fig. 1 besteht die Walze aus einem vorzugsweise flexiblen Walzenmantel 1, der rotierbar um einen Träger 2 angeordnet und mittels mehrerer hydrostatisch geschmierter Stützelemente 3 darauf gelagert ist. Die Anpressung der Stützelemente 3 erfolgt dabei über je eine hydraulische Druckkammer 9 des Trägers 2. Es sind allerdings auch andere Anpreßsysteme denkbar.

Die Walze bildet mit einer Gegenwalze 8 einen Preßspalt zur Behandlung einer Materialbahn 10. Um die Preßrichtung in diesem Preßspalt, insbesondere bei flexiblen Walzenmänteln 1 möglichst gleichmäßig zu gestalten, schließen sich die Stützflächen 4 benachbarter Stützelemente 3 möglichst eng aneinander und überlappen sich die Seitenbegrenzungen der Stützflächen 4 axial benachbarter Stützelemente 3 bezüglich der Umfangsrichtung der Walze, wie dies in den Fig. 2 bis 4 zu erkennen ist.

Damit die Stützelemente 3 nicht verkanten oder verklemmen, sind die Stützflächen 4 derselben quer zur Walzenachse (WA) symmetrisch ausgebildet, so daß unterschiedliche Temperaturen des Schmierfluids bezüglich Ein- und Auslauf kein Drehmoment auf das Stützelement 3 bewirken können. Außerdem ist die Übergangslinie 7 zwischen den Stützflächen 4 axial benachbarter Stützelemente 3 bogenförmig gestaltet.

Fig. 2 zeigt einen schematisch dargestellten Ausschnitt einer Draufsicht auf etwa dreieckige, nebeneinander angeordnete und hydrodynamisch geschmierte Stützelemente 3 mit jeweils drei den Anpreßdruck bewirkenden Zylinder-Kolben-Einheiten mit je einer hydraulischen Druckkammer 9. Dies bietet die Möglichkeit zur Schaffung eines breiten Preßspaltes und zur Beeinflussung des Anpreßdruckes in Umfangsrichtung.

Davon abweichend besitzen die Stützelemente 3 in den Fig. 3 und 4 hydrostatische Taschen 5 zur Schmierung des Spaltes zwischen dem Stützelement 3 und dem Walzenmantel 1. Die Randstege 6 dieser Taschen 5 sind insbesondere im Übergangsbereich zum axial benachbarten Stützelement 3 sehr schmal, was die Ausdehnung von Drucksenken zwischen den Stützelementen 3 stark begrenzt.

Um das Verkanten bzw. Verklemmen der Stützelemente 3 noch wirkungsvoller zu verhindern, besitzen die Stützflächen 4 der Stützelemente 3 in den Fig. 3 und 4 auch eine parallel zur Walzenachse (WA) verlaufende Symmetrielinie.

Außerdem sind in Fig. 3 zwei Reihen von axial nebeneinander angeordneten Stützelementen 3 dargestellt, die in Umfangsrichtung benachbart sind. Diese Reihen sind bezüglich der Übergangslinie 7 ihrer Stützelement 3 versetzt zueinander angeordnet.

Von den vielen Gestaltungsmöglichkeiten hinsichtlich der Stützflächen 4 zeigen die Fig. 2 bis 4 relativ einfach und zweckmäßig geformte.

Fig. 5 zeigt im Unterschied zu Fig. 1 ein Stützelement 3, welches über zwei in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete hydraulische Druckkammern 9 des Trägers 1 angepreßt wird. Diese können unabhängig voneinander angesteuert werden, so daß auch hier eine Beeinflussung des Anpreßdruckes in Umfangsrichtung möglich ist. Außerdem bietet dies insbesondere bei kleinen Stützelementen 3 mit konkaver Übergangslinie 7 die Möglichkeit, die aktive Druckfläche, ausgehend von den Druckkammern 9, zu vergrößern.

Die Fig. 6 und 7 zeigen hierzu jeweils eine axiale Reihe von Stützelementen 3 ähnlich den in den Fig. 3 und 4 dargestellten, wobei in Fig. 6 alle Stützelemente 3 zwei Druckkammern 9 in Umfangsrichtung besitzen und in Fig. 7 nur die mit konkaver axialer Seitenbegrenzung. In letzterem Fall haben daher die Druckkammern 9 der Stützelemente 3 mit konvexer axialer Seitenbegrenzung eine doppelt so große aktive Druckfläche wie die einzelnen Druckkammern 9 der konkaven Stützelemente 3.

Um axial nebeneinander angeordnete Stützelemente 3 verschiedener axialer Ausdehnung miteinander in einer Walze kombinieren zu können, ist die Übergangslinie 7 zwischen den Stützflächen 4 axial benachbarter Stützelemente 3, wie insbesondere in Fig. 4 zu sehen, gleich gestaltet. Dabei muß darauf geachtet werden, daß selbst Stützelemente 3 mit unterschiedlicher Stützflächenform und/oder -größe bei gleichem Anpreßdruck in den Druckkammern 9 auch die gleiche Linienkraft im Preßspalt mit einer Gegenwalze 8 erzeugen. Dies kann über eine Variation der Anzahl von Druckkammern 9 pro Stützelement 3 oder aber der aktiven Druckfläche der Druckkammern 9 erfolgen.

Es ist auch die Lage des Flächen- und Kraftschwerpunktes zu beachten, da eine Abweichung beider voneinander eine Neigung des Stützelementes zur Folge hat, was zumindest in geringem Maße unter bestimmten Umständen sogar gewünscht sein kann.

Damit es zu keiner ungleichmäßigen thermischen Beanspruchung der Stützelemente 3 im Bereich ihrer Stützfläche 4 und damit auch zu keiner thermisch ungleichmäßigen Belastung des Walzenmantels 1 kommt, sollte bei hydrostatischen Stützelementen 3 beachtet werden, daß die Fluidabgabe über den Schmierspalt zwischen Stützfläche 4 und Walzenmantel 1 einzelner hydrostatischer Taschen 5 nicht zugunsten anderer zu stark eingeschränkt ist. Dies bedeutet, daß alle Taschen 5 in Umfangsrichtung einen ausreichend langen Randsteg 6 zum Inneren des Walzenmantels 1 hin besitzen, was am einfachsten durch Anordnung der Trennstege zwischen den hydrostatischen Taschen der Stützflächen 4 in bzw. senkrecht zur Richtung der Walzenachse WA erfolgen kann.

Die Richtungsangaben axial und radial sind in dieser Beschreibung immer hinsichtlich der Walze zu betrachten.

Claims (7)

1. Walze mit einem flexiblen Walzenmantel (1), der rotierbar um einen Träger (2) angeordnet und mittels mehrerer hydrodynamisch und/oder hydrostatisch geschmierter Stützelemente (3) darauf gelagert ist, wobei sich die Stützflächen (4) zumindest axial benachbarter Stützelemente (3) möglichst eng aneinander anschließen und sich die Seitenbegrenzungen der Stützflächen (4) axial benachbarter Stützelemente (3) bezüglich der Umfangsrichtung überlappen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflächen (4) der in Umfangsrichtung nicht versetzten Stützelemente (3) eine quer zur Walzenachse (WA) verlaufende Symmetrielinie besitzen.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflächen (4) der Stützelemente (3) bezüglich der Walzenachse (WA) symmetrisch ausgebildet sind.

3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (3) hydrostatische Taschen (5) besitzen, deren Randstege (6) zumindest im Übergangsbereich zum axial benachbarten Stützelement (3) möglichst schmal, vorzugsweise 0,1 bis 3 mm breit, sind.

4. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (3) so ausgebildet sind, daß Stützelemente (3) verschiedenster axialer Ausdehnung in einer Walze kombinierbar sind.

5. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß selbst Stützelemente (3) mit unterschiedlicher Stützflächenform und/oder -größe bei gleicher Anpreßkraft auch die gleiche Linienkraft im Preßspalt mit einer Gegenwalze (8) erzeugen.

6. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (4) jeweils eines der axial benachbarten Stützelemente (3) etwa kreis- oder ellipsenförmig und die Stützfläche (4) des jeweils anderen Stützelementes (3) entsprechend konkav dazu ausgebildet ist.

7. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stützelemente (3) in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind.