Die vorliegende Erfindung betrifft eine durchbiegungskom
pensierte Walze für eine Papier/Karton- oder Finishingma
schine mit einer stationären Walzenachse und einem Walzen
mantel, der um die Walzenachse drehbar und auf dieser mit
Gleitlagerelementen montiert ist, wobei die Gleitlagerele
mente mit Zuführeinrichtungen für ein hydraulisches Strö
mungsmittel zur Beaufschlagung der Gleitlagerelemente mit
dem hydraulischen Strömungsmittel versehen sind und die
Walze zusammen mit einer Gegenwalze einen Spalt bilden
kann.
Die FI-PS 98320 beschreibt eine Gleitlagereinheit für eine
durchbiegungskompensierte Walze, wobei sich der Walzenman
tel relativ zur Walzenachse sowohl in einer Hauptbeauf
schlagungsebene als auch in einer seitlichen Lagerebene
senkrecht hierzu verschieben oder einen Hub relativ zur
Walzenachse ausführen kann. Eine Ausführungsform einer der
artigen Walze mit "beweglichem Mantel" wird hiernach ge
nauer in Verbindung mit den Fig. 1-3 beschrieben. Ande
rerseits beschreibt die finnische Patentanmeldung 990329
eine Lösung zur Ausstattung einer Walze mit Gleitlagern
derart, daß sich der Mantel relativ zur Achse nicht bewegen
kann und die Walzenmantellagereinheit im wesentlichen kei
nen Hub ermöglicht. Diese Art Lösung wird hiernach genauer
in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben.
Bei bestimmten Kalanderanwendungen besteht ein Bedarf, zwei
Walzen mit beweglichen Mänteln entgegengesetzt zueinander
laufen zu lassen, wobei eine der Walzen fest immobilisiert
werden muß. In diesem Fall werden die Spaltkräfte erzeugt,
indem die Walze mit dem beweglichen Mantel gegen eine Ge
genwalze mit immobilisiertem Mantel beaufschlagt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Lösung zur Verfügung zu stellen, gemäß der, falls erforder
lich, das Lagersystem einer Walze mit beweglichem Mantel
auf eine relativ einfache Weise in ein hubfreies System
überführt werden kann, wobei der Mantel relativ zur Walzen
achse in Beaufschlagungsrichtung immobilisiert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Walze der vorliegenden
Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrich
tungen für das hydraulische Strömungsmittel mit Steuerele
menten versehen sind, wodurch die in Richtung einer Spalt
beaufschlagung wirkenden Gleitlagerelemente derart beauf
schlagbar sind, daß der Walzenmantel wahlweise einen Hub
relativ zur Walzenachse in Radialrichtung der Walze aus
führen oder relativ zur Walzenachse im wesentlichen immo
bilisiert bleiben kann.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhän
gigen Ansprüchen 2-5 wiedergegeben.
Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnungen in größe
ren Einzelheiten erläutert. Hiervon zeigen:
Fig. 1
und 2 schematische Ansichten einer rohrförmigen
Walze des Standes der Technik, die mit Gleit
lagern ausgestattet ist;
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Anordnung des
Standes der Technik zum Lagern eines Walzen
mantels in einer Beaufschlagungsrichtung, wo
bei die Anordnung ermöglicht, daß der Walzen
mantel einen Hub relativ zur Walzenachse aus
führen kann;
Fig. 4 in einer schematischen Ansicht eine weitere
Anordnung des Standes der Technik zum Lagern
eines Walzenmantels in einer Beaufschlagungs
richtung, die den Walzenmantel relativ zur
Walzenachse immobilisiert hält; und
Fig. 5 in einer schematischen Ansicht eine Lösung
der Erfindung zum Lagern eines Walzenmantels
in einer Beaufschlagungsrichtung.
Die Fig. 1 und 2 zeigen in schematischen Ansichten eine
rohrförmige Walze des Standes der Technik mit Gleitlagern.
Fig. 1 ist eine axiale Ansicht der Walze, während Fig. 2
eine Schnittansicht entlang Linie II-II der in Fig. 1 ge
zeigten Walze ist. In den Fig. 1 und 2 ist die durchbie
gungskompensierte Walze allgemein mit dem Bezugszeichen 110
versehen und umfaßt eine stationäre Walzenachse 111, auf
der drehbar ein Walzenmantel 112 gelagert ist, der mit
Hilfe von hydraulischen Beaufschlagungselementen 117 auf
der Walzenachse abgestützt ist. Die hydraulischen Beauf
schlagungselemente 117 wirken in Richtung einer Spaltebene
und ermöglichen eine Einstellung des Walzenmantels 112 in
bezug auf dessen Kontur und eine Steuerung der Walze in
bezug auf ihr axiales Spaltprofil.
Das Lagersystem der Walze 110 ist durch Gleitlagerelemente
verwirklicht, wobei diese Gleitlagerelemente, die in Beauf
schlagungsrichtung wirken, d. h. im Falle der in den Fig. 1
und 2 gezeigten Walze in Richtung einer Spaltebene, mit
den Bezugszeichen 114 und 114a versehen sind. Die ersten
Gleitlagerelemente 114 wirken in Richtung eines Spaltes,
d. h. gegen die Beaufschlagung, während die zweiten Gleit
lagerelemente 114a in entgegengesetzter Richtung wirken.
Die beispielhafte Ausführungsform der Fig. 1 und 2 zeigt
ferner, daß die Walze 110 auch mit Gleitlagerelementen 115,
115a versehen ist, die relativ zur Beaufschlagungsrichtung
seitlich und in entgegengesetzte Richtungen wirken. Bei der
Walze 110 handelt es sich um eine solche, die vollständig
mit Gleitlagern ausgestattet ist, welche ebenfalls mit
Gleitlagerelementen 116, 116a versehen sind, die in entge
gengesetzte axiale Richtungen wirken und über einen Ölfilm
gegen die Walzenenden 113, 113a stoßen. Wie in den Fig. 1
und 2 gezeigt, stoßen die radial wirkenden Gleitlagerele
mente 114, 115, 114a, 115a über einen Ölfilm gegen die In
nenfläche des Walzenmantels 112. Bei der Darstellung der
Fig. 1 sind die radial wirkenden Gleitlagerelemente 114,
114a, 115, 115a paarweise angeordnet, so daß jeweils zwei
Stück eines jeden Gleitlagerelementes in axialer Richtung
Seite an Seite angeordnet sind. Von der Funktionsweise her
ist jedoch eine solche Anordnung nicht unbedingt erforder
lich, da das Lagersystem auch unter Verwendung von nur ein
zelnen Gleitlagerelementen verwirklicht werden kann.
Fig. 2 zeigt, daß die Gleitlagerelemente 114, 114a, 115,
115a in Beaufschlagungsrichtung und in der Richtung seit
lich hierzu wirken können. Es können jedoch auch zusätz
liche Gleitlagerelemente vorgesehen sein, die radial in
verschiedenen Winkelstellungen wirken können.
Fig. 3 zeigt schematisch und im Teilschnitt eine Anordnung
des Standes der Technik zum Lagern einer gleitlagermontier
ten Walze und zum Ausstatten derselben mit Lagern in einer
Beaufschlagungsrichtung, d. h. in Richtung einer Spaltebene,
was die in Fig. 1 gezeigte Walze 110 betrifft. In Fig. 3
ist die Walzenachse ebenfalls mit dem Bezugszeichen 111
versehen, während der Walzenmantel das Bezugszeichen 112
aufweist. Die nachfolgende Beschreibung befaßt sich zuerst
mit dem Lagersystem der Fig. 3 in bezug auf dessen Kon
struktion und danach mit dem Lagersystem in bezug auf des
sen Funktion.
Der Walzenmantel 112 ist gegen eine Innenfläche 112' des
Walzenmantels mit Hilfe von beaufschlagten Gleitlagerele
menten 114, 114a gelagert, die, wie in Fig. 3 gezeigt, ak
tiv in entgegengesetzte Richtungen wirken, so daß das erste
Gleitlagerelement 114 den Walzenmantel 112 gegen eine auf
den Walzenmantel aufgebrachte externe Last, d. h. in Rich
tung auf einen Spalt, beaufschlagt, während das zweite
Gleitlagerelement 114a in der entgegengesetzten Richtung
wirkt. Bei der in Fig. 3 gezeigten Konstruktion sind die
Gleitlagerelemente 114, 114a mit unter Druck setzbaren
Hohlräumen 61, 61a versehen. Für jedes Gleitlagerelement
114, 114a ist die Rollenachse 111 mit Blöcken 63, 63a aus
gestattet, die in die Hohlräume 61, 61a der Gleitlagerele
mente eindringen, wobei die Blöcke 63, 63a mit Hilfe von
Packungen 63', 63'a relativ hierzu abgedichtet sind, so daß
eine Bewegung der Gleitlagerelemente 114, 114a relativ zu
den Blöcken 63, 63a möglich ist. Was die Konstruktion anbe
trifft, so sind die Gleitlagerelemente 114, 114a von her
kömmlicher Bauaxt, da ihre Außenfläche mit Öltaschen 64,
64a versehen ist, die mit den Hohlräumen 61, 61a mit Hilfe
von Kapillarbohrungen 65, 65a in Verbindung stehen, welche
sich durch die Gleitlagerelemente erstrecken. Somit geben
die unter Druck gesetzten Hohlräume 61, 61a durch die Ka
pillarbohrungen 65, 65a ein Druckmittel, insbesondere Öl,
in die Öltaschen 64, 64a ab, um einen Ölfilm zwischen den
Gleitlagerelementen 114, 114a und der Innenfläche 112' des
Walzenmantels aufzubauen.
Bei der Darstellung der Fig. 3 ist das in Beaufschlagungs
richtung wirkende erste Gleitlagerelement 114 mit einer
Einstelleinrichtung 66 versehen, die eine Bohrung 76 um
faßt, die im Block 63 des Gleitlagerelementes ausgebildet
und beweglich mit einem drei Abschnitte aufweisenden Gleit
ventil 69, 70, 71 versehen ist, das einen mittleren Gleit
ventilabschnitt 69, einen ersten Endabschnitt 70 und einen
zweiten Endabschnitt 71 aufweist. Die Gleitventilabschnitte
69, 70, 71 sind über eine Spindelstange 67 miteinander ver
bunden, die die Gleitventilabschnitte voneinander hält und
gegen den Boden 62 des Hohlraumes im ersten Gleitlagerele
ment 14 stößt. Der Boden der Bohrung 76 ist unterhalb des
zweiten Gleitventilendabschnittes 71 mit einer Feder 68
versehen, die die Spindelstange 67 gegen den Hohlraumboden
62 spannt. Die Einstelleinrichtung 66 wird somit von einem
Ventil gebildet, das mit einem Druckmittel durch einen
mittleren Kanal 120a und einen Zuführkanal 119a versorgt
wird und das den Druck und den Durchsatz des zugeführten
Druckmittels unter einem gewünschten und vorgegebenen Ver
hältnis durch Strömungskanäle 72 und 73, die von den Gleit
ventilabschnitten 69, 70, 71 der Einstelleinrichtung 66 ge
bildet werden, sowie durch einen Verbindungskanal 118a und
Druckkanäle 75, 75a, die von den Blöcken 63, 63a der Gleit
lagerelemente 114, 114a gebildet werden, in die Hohlräume
61, 61a der Gleitlagerelemente verteilt. Die Bohrung 76 ist
ferner mit einer Ringnut 74 am Zusammenfluß zwischen dem
Zuführkanal 119a und der Bohrung 76 versehen.
Der Walzenmantel 112 kann sich radial relativ zur Walzen
achse 111 auch in Richtung der Beaufschlagung bewegen. Im
Falle der Fig. 3 ist der Walzenmantel 112 in einer Mittel
position dargestellt. Von dieser Mittelposition aus kann er
sich über eine gewisse Strecke in jeder Richtung bewegen.
Was beispielsweise die durchbiegungskompensierte Walze 110
der Fig. 1 betrifft, die mit einer Gegenwalze einen Spalt
bildet, so beträgt ein geeigneter zulässiger Hub für den
Walzenmantel 112 in jeder Richtung beispielsweise 25 mm.
Natürlich ist diese Strecke nur rein beispielhaft. Die Ein
stelleinrichtung 66 dient dazu, die Hübe des Walzenmantels
112 in der geeigneten Richtung der Beaufschlagung zu steu
ern und den Hub auf eine maximale, hierfür gewünschte
Strecke zu begrenzen. Wie man aus Fig. 3 entnehmen kann,
hat der mittlere Gleitventilabschnitt 69 der Einstellein
richtung 66 eine axiale Länge, die die der Ringnut 74 in
der Bohrung 76 übersteigt. Diese Dimensionierung besitzt
eine kritische Signifikanz in bezug auf das Steuern der
Hübe oder Bewegungen des Walzenmantels 112.
In dem in Fig. 3 gezeigten Zustand, in dem sich der Wal
zenmantel 112 in seiner mittleren Position befindet, be
deckt der mittlere Gleitventilabschnitt 69 die Ringnut 74
vollständig. Wenn der Walzenmantel 112 seinen Hub von der
Position der Fig. 3 in jede Richtung beginnt, beispiels
weise in Fig. 3 nach unten, begleitet das erste Gleit
lagerelement 114, das durch einen Ölfilm gegen die Innen
fläche 112' des Walzenmantels beaufschlagt wird, den Wal
zenmantel 112 in seinem Hub und benutzt die Spindelstange
67, um das Gleitventil der Einstelleinrichtung 66 in der
gleichen Richtung gegen die Beaufschlagungskraft der Feder
68 zu pressen. Die axiale Länge des mittleren Gleitventil
abschnittes 69 ist so dimensioniert, daß das Gleitventil
69, 70, 71, wenn der Walzenmantel 112 seine zulässige Ex
tremposition erreicht, in eine solche Position verschoben
worden ist, daß Druckmittel vom Zuführkanal 119a durch die
Ringnut 74 am mittleren Gleitventilabschnitt 69 vorbei in
den ersten Strömungskanal 72 und somit weiter entlang dem
Druckkanal 75 in den Hohlraum 61 strömen kann. Hierdurch
wird ein Bremsdruck für den Hub des Walzenmantels 112 auf
gebaut, der schließlich den Walzenmantel 112 in seiner zu
lässigen extremen Position stoppt. Dies führt vorzugsweise
zu einem Schließen von Druckkanälen, die für einen regulä
ren Stelldruck verwendet werden und sich zu den Gleitlager
elementen 114, 114a erstrecken. Ein durch diese Konstruk
tion erreichter Vorteil besteht darin, daß hierdurch ge
steuerte Hübe für den Walzenmantel 112 ohne eine externe
Steuerung ermöglicht werden und ferner die Ölfilme der
Gleitlagerelemente 114, 114a auch in den Extrempositionen
des Walzenmantels 112 geschützt werden. Natürlich hat diese
Anordnung eine äquivalente Funktionsweise, wenn der Walzen
mantel 112 seinen Hub in der entgegengesetzten Richtung
ausführt.
Die Darstellung der Fig. 3 ist insofern unvollständig, als
daß die Figur nur die Art und Weise zum Steuern und Verzö
gern der Hübe des Walzenmantels 112 zeigt. Es ist jedoch
offensichtlich, daß zusätzlich zu den in Fig. 3 gezeigten
Druckverbindungen der Hohlraum 61, 61a eines jeden Gleitla
gerelementes 114, 114a auch in der in Fig. 3 gezeigten
mittleren Position mit einem normalen Stelldruck zum Beauf
schlagen der Gleitlagerelemente 114, 114a gegen die Innen
seite des Walzenmantels 112' auch in dem in der Figur ge
zeigten Zustand beaufschlagt werden muß. Wie man Fig. 3
entnehmen kann, kann die Zufuhr eines Stelldruckes nicht
durch den Zufuhrkanal 119a erfolgen, da die Ringnut 74
vollständig vom mittleren Gleitventilabschnitt 69 bedeckt
ist, der das Fließen eines Druckmittels zu jedem Strö
mungsweg 72, 73 blockiert. Zur Einführung der Stelldrücke
muß jeder Block 63, 63a einfach mit einem Extrakanal ver
sehen werden, der an eine Druckquelle angeschlossen ist,
wobei das hiervon gelieferte Druckmittel nicht die Ein
stelleinrichtung 66 passiert.
Fig. 4 zeigt eine Anordnung gemäß der Anmeldung 990329 zum
Versehen eines Walzenmantels mit Lagern ohne Hub. Die Figur
zeigt eine stationäre Walzenachse 1, um die herum drehbar
ein Walzenmantel 2 montiert ist. Die hierauf ausgeübte ex
terne Belastung ist mit dem Bezugszeichen F bezeichnet. Die
in einer Beaufschlagungsebene wirkende Lagereinheit umfaßt
ein Gleitlagerelement 3, das gegen die Beaufschlagung
wirkt, sowie ein Gleitlagerelement 4, das in Beaufschla
gungsrichtung wirkt. Diese Gleitlagerelemente 3, 4 der La
gereinheit werden von einem Steuerventil 7 gesteuert, das
mit einem hydraulischen Druckmittel über eine Zuführleitung
8 versorgt wird. Das Ventil 7 verteilt den Druck auf einen
Hohlraum 12 des Gleitlagerelementes 3 und entlang einer
Leitung 9 auf einen Hohlraum 13 des Gleitlagerelementes 4.
Die Hohlräume 12, 13 besitzen damit verbundene Druckmeß/
Standbyschmierleitungen 11 und 10. Die Funktionsweise einer
derartigen hubfreien Lagereinheit ist in größeren Einzel
heiten in der vorstehend erwähnten finnischen Patentanmel
dung 990329 beschrieben und wird daher an dieser Stelle
nicht mehr im einzelnen erläutert. Das seitliche Lagersy
stem des Walzenmantels wird durch seitliche Lagerelemente 5
und 6 in einer bekannten Weise verwirklicht, wie beispiels
weise im finnischen Patent 98320 beschrieben, so daß auch
diese Funktionsweise nicht mehr im einzelnen erläutert
wird.
Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfin
dung, bei der die in der Lösung der Fig. 4 gezeigte Druck
zuführleitung 8 mit einem Absperrventil 14 versehen ist,
mittels dem das Druckzufuhrsteuerventil 7 geschlossen wer
den kann. Zu diesem Zeitpunkt werden die Druckmeß/Standby
schmierleitungen 11, 10, die sich zu den Hohlräumen der
Lastaufnahmelager 3, 4 erstrecken, aktiv gemacht. Druckre
gelventile dienen dazu, die Leitungen mit Lagerdrücken zu
versorgen, indem ein Steuersystem verwendet wird, das dem
entspricht, das bei einer normalen Walze mit beweglichem
Mantel Verwendung findet. Das Steuersystem 7 funktioniert
somit als Shuttle-Ventil, das die Lagerzonen isoliert, so
daß diese getrennt voneinander funktionieren. Durch diese
Lösung kann die hubfreie Lagereinheit der Fig. 4 als eine
hubausführende Einheit ausgebildet werden, wobei die Walze
naturgemäß mit Lagermontageelementen und einem Steuerventil
versehen werden muß, so daß beispielsweise ein Hub von ±20
mm relativ zur Mittelposition möglich wird. Wenn das Ab
sperrventil 14 wieder geöffnet wird und die Leitungen 11,
10 in eine reguläre Druckmeß/Standbyschmieroperation ge
bracht werden, wird die Walze zu einer Walze mit hubfreiem
Mantel, bei der die Mantelposition in radialer Richtung
relativ zur Walzenachse mit Hilfe eines Kolbens ausgewählt
werden kann, der im Steuerventil 7 unter dem Lastaufnahme
lager 3 angeordnet ist. Das Steuerventil 7 kann auch so
ausgebildet sein, daß seine Position relativ zur Walzen
achse einstellbar ist.
Das Verriegeln einer Walze mit beweglichem Mantel in einer
Extremposition ist auch durchführbar, indem eine so große
Überlast auf die Gleitlagerelemente auf einer Seite der
Lastaufnahmezonen aufgebracht wird, daß der Mantel in Ab
hängigkeit von einer Spaltbelastung keinen Hub beginnt. Bei
diesem Funktionstyp kann jedoch der Kalander einem solchen
Belastungszustand ausgesetzt sein, daß die Schuhe auf der
den Mantelhalteschuhen gegenüberliegenden Seite durch ein
Bremsventil maximalen Drücken ausgesetzt sind, so daß auf
den Mantel eine größere Dehnkraft ausgeübt wird, die den
Mantel beschädigen kann.