DE102007051395A1

DE102007051395A1 - Durchbiegungseinstellwalze für eine Papier-, Karton oder Ausrüstungsmaschine

Info

Publication number: DE102007051395A1
Application number: DE102007051395A
Authority: DE
Inventors: Seppo Kupiainen; Tommi Korolainen; Juha Lahtinen; Kari Holopainen
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2007-10-25
Publication date: 2008-05-08
Also published as: FI20065685A0; FI20065685A; AT504421A2; FI122329B; AT504421A3

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Durchbiegungseinstellwalze für Papier-, Karton- oder Ausrüstungsmaschinen. Die Walze umfasst ein stationäres Joch (1), einen von hydrostatischen Lagerelementen gestützt um dieses Joch umlaufenden Walzenmantel (2) und an dem Joch (1) angeordnete hydraulilzenmantels (2) mittels eines Hydraulikmediums. Wenigstens ein Lagerelement und/oder wenigstens ein hydraulischer Stellantrieb (3) sind/ist mit einem Druckakkumulator (5; 6) versehen. Der Druckakkumulator (5; 6) ist im Druckraum (4, 10) des Lagerelements und/oder des hydraulischen Stellantriebs (3) angeordnet. Der Druckakkumulator (5; 6) weist eine Membran, eine Blase oder einen Kolben (5a, 6a) auf, mit der/dem der Druckraum (4, 10) in zwei Kammern (4 und 10) geteilt ist.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine für Papier-, Karton- oder Ausrüstungsmaschinen bestimmte Durchbiegungseinstellwalze, die ein drehfestes, d.h. stationäres Joch, einen von hydrostatischen Lagerelementen gestützt um dieses Joch umlaufenden Walzenmantel, an dem Joch angeordnete hydraulische Stellantriebe zum Belasten/Stützen des Walzenmantels mittels eines Hydraulikmediums sowie wenigstens ein Lagerelement und/oder wenigstens einen hydraulischen Stellantrieb mit Druckakkumulator umfasst.
Durchbiegungseinstellwalzen der oben beschriebenen Art für Papier-, Karton- und Ausrüstungsmaschinen sind zum Beispiel aus der FI-Patentschrift 107287 der Anmelderen bekannt.
Ein Problem bei solchen Walzen sind die bei ihnen auftretenden Schwingungen, die ihre Ursache u.a. in Ungenauigkeiten bei der Fertigung der Walze, in der Verformung der Walzenoberfläche während des Betriebs sowie in den Dickenschwankungen der durch den Nip laufenden Faserstoffbahn oder des Filzes haben. Dauern diese Schwingungen längere Zeit an, so wird dadurch die Verformung des Walzenbelags und des Filzes verstärkt, was als Barring-Erscheinung bekannt ist. Mit zunehmender Intensität der Barring-Erscheinung kommt es zu einer Qualitätsverschlechterung der Faserstoffbahn, zu mechanischer Beanspruchung und zu Lärmproblemen an der Maschine.
Eine Lösung zur Beseitigung dieser oben genannten Mängel ist in der Patentschrift EP 1155190 B1 der Anmelderin dargelegt. In der Schrift ist eine Nipwalze beschrieben, bei der wenigstens einem Stützelement ein Druckakkumulator beigeordnet ist. Der Druckakkumulator/die Druckakkumulatoren ist/sind in Verbindung mit den zu den Stützelementen/-zonen führenden Hydraulikkanälen angeordnet, allerdings außerhalb der Walze. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass sie im Betrieb unzuverlässig ist. Eine Druckspitze kann in dem Kanalsystem u.U. eine Dämpfung erfahren und somit die Membran des Akkumulators nie erreichen. Auch im günstigsten Fall reagiert der nach dem Stand der Technik platzierte Akkumulator träge.
Mit der vorliegenden Erfindung sollen nun die oben genannten Mängel beseitigt oder wenigstens wesentlich reduziert werden.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen der Erfindung, nämlich dadurch, dass der Druckakkumulator im Druckraum des Lagerelements und/oder des hydraulischen Stellantriebs angeordnet ist, und dass der Akkumulator eine Membran, eine Blase oder einen Kolben hat, mit der/dem der Druckraum in zwei Kammern geteilt ist.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, den Druckakkumulator weiterhin zum Eliminieren der Barring-Erscheinung einzusetzen. Der im Druckraum angeordnete Druckakkumulator ist betriebszuverlässig, weil damit zum Beispiel zusätzliche Rohrleitungen und Anschlüsse, in denen es zur Dämpfung der Druckspitze kommen kann, vermieden werden. Gleichzeitig wird damit eine Anordnung geschaffen, in der der Druckakkumulator schneller als bisher auf Druckspitzen reagiert. Es ist nun die Möglichkeit gegeben, jedes einzelne Stützelement über einen an die Walze geführten Versorgungskanal mit Druckmedium zu versorgen und den Druckakkumulator/die Druckakkumulatoren über einen zweiten an die Walze geführten Versorgungskanal mit Gas zu versorgen.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann Einfluss auf die Steifigkeit des Hydrauliksystems und damit auch auf die Eigenfrequenz der Walze genommen und so die Schwingung, d.h. die Vibration verringert werden. Außerdem funktioniert der Akkumulator als wirksamer Dämpfer bei der Umwandlung von Schwingungsenergie beim Komprimieren des unter dem Akkumulator wirkenden Gases in Wärme und bei den Deformationen der Membran (o. dgl.) des Akkumulators und hilft so, die Barring-Erscheinung zu dämpfen oder zu eliminieren.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen dargelegt.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eingehender beschrieben. Es zeigen:
1 den hydraulischen Stellantrieb nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ausgerüstet mit einem Gummimembranakkumulator;
2 den hydraulischen Stellantrieb nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ausgerüstet mit einem Membrankolbenakkumulator.
In 1 ist also eine zum Beispiel aus der Schrift FI 107287 in ihren Grundprinzipien bekannte Durchbiegungseinstellwalze und insbesondere deren hydraulischer Stellantrieb 3 seitlich betrachtet dargestellt. In diesem Fall besteht der hydraulische Stellantrieb aus einem Stützelement, dessen Zylinderteil 3b am Joch 1 der Walze angeordnet ist. Der Stützschuh 3a ist in Verbindung mit dem Druckraum 4, 10 des Zylinderteils angeordnet. Wird Hydraulikmedium über den Kanal 4a in den Druckraum 4, 10 geleitet, so wird dadurch gleichzeitig der Stützschuh 3a belastet, der auf an sich bekannte Weise gegen die Innenfläche 2a des Walzenmantels 2 drückt.
Weiter ist in 1 in schematischer Darstellung auch die erfindungsgemäße Anordnung gezeigt, bei der in den Druckraum 4, 10 des Stützelements 3 ein Druckakkumulator 5 eingebaut ist, der in diesem Fall aus einem Gummimembranakkumulator besteht. Dieser Gummimembranakkumulator 5 ist bevorzugt zylindrisch geformt, sodass sich seine Außenfläche und die Innenfläche des Druckraums 4, 10 durch eine zweckmäßige Passung aneinanderfügen lassen. Die Gummimembran 5a des Gummimembranakkumulators 5 ist so an den Rahmen 5 gefügt, dass sie den Druckraum 4 in zwei voneinander getrennte Kammern 4 und 10 unterteilt. Statt des Gummimembranakkumulators kann auch ein so genannter Gummiblasenakkumulator eingesetzt werden.
Die in 1 dargestellte erste Kammer 4 befindet sich oberhalb der Gummimembran 5a. In diese erste Kammer 4 wird durch den Versorgungskanal 4a – bevorzugt über eine Ventilanordnung, wie zum Beispiel in der Patentschrift FI 107287 der Anmelderin beschrieben – Hydraulikmedium geleitet. Das Regeln der Drücke (was das Hydraulikmedium betrifft) ist an sich bekannt und wird hier nicht näher erörtert. In dem Gummimembranakkumulator 5 ist oberhalb der Gummimembran 5a bevorzugt eine Zwischenplatte 5b eingezogen, die mit Löchern versehen ist, durch die hindurch das Hydraulikmedium auf die Gummimembran 5a wirken kann.
Die in 1 dargestellte zweite Kammer 10 befindet sich unterhalb der Gummimembran 5a. In diese zweite Kammer 10 wird über einen zweiten, bevorzugt vom Joch 1 ausgehenden Versorgungskanal 3c Fluid, bevorzugt Gas, geleitet. Das Gas dient dem Zweck, die zweite Kammer 10 mit einem gewünschten Druck zu beaufschlagen, der zum Beispiel in einer bestimmten Beziehung zu dem in der ersten Kammer 4 herrschenden hydrostatischen Druck steht. So herrscht also in der zweiten Kammer 10 ein Gegendruck zu dem hydraulischen Druck, welcher Gegendruck über die Deformationen der Gummimembran die in der ersten Kammer 4 auftretenden Druckschwankungen aufnimmt.
Der Druck und die Gasmenge in der zweiten Kammer 10 werden durch Regeln des Gasdruckes, zum Beispiel auf entsprechende Weise wie bei der ersten Kammer, mit Hilfe einer dem einzelnen Stellantrieb zugeordneten Ventilanordnung 3d reguliert. Diese Ventilanordnung ist zum Beispiel in den Versorgungskanal 3c eingebaut. Das Gas wird zum Beispiel mit der Pumpe P in den Versorgungskanal 3c und weiter in die zweite Kammer 10 befördert.
Die Druckregelung kann auch zonenweise erfolgen, wobei dann jeweils mehrere parallel geschaltete hydraulische Stellantriebe an die gleiche Regelung geschaltet sind. Die Gasmenge in der zweiten Kammer 10 kann, zum Beispiel um die Steifigkeit des Hydrauliksystems während des Betriebs zu regulieren, geändert werden. Diese Veränderung der Steifigkeit hilft mit, das Entstehen der Barring-Erscheinung zu verhindern.
2 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Die in 2 dargestellte Anordnung entspricht im Übrigen der Anordnung von 1, jedoch ist nun der Gummimembranakkumulator 5 durch einen Membrankolbenakkumulator 6 ersetzt. Die Membran 6a kann aus Metall, Gummi, Polymer oder irgendeinem dieser genannten Werkstoffe in faserverstärkter Form bestehen.
Der Kolben des Membrankolbenakkumulators 6 ist in Richtung der Längsachse der zweiten Kammer 10 beweglich. Mit dieser Bewegung werden die großen statischen Schwankungen, die zum Beispiel bei Einwirken einer externen Kraft F auf die Walze entstehen, aufgefangen. Die Membran 6a wiederum nimmt die hochfrequenten kleinen Druckschwankungen auf, die der herkömmliche Kolbenakkumulator wegen der Dichtungsreibung und der Trägheitskräfte nicht zu dämpfen vermag.
Mit einer solchen Anordnung wird außerdem der Akkumulator über seine große Fläche in direkten Kontakt mit dem Hydraulikzylinder gebracht. Gewöhnlich wird der Akkumulator über ein Rohr an ein (beliebiges) Hydrauliksystem angeschlossen. Mit dem erfindungsgemäßen direkt im Zylinder angeordneten Druckakkumulator werden die in Rohrleitungen, Anschlussstücken und Bohrungen entstehenden Verluste, die ansonsten die Wirkung des Druckakkumulators schwächen, vermieden.
Der erfindungsgemäße Druckakkumulator kann auch in andersartige hydraulische Stellantriebe, wie zum Beispiel in einen walzenexternen Belastungszylinder, integriert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann im Rahmen des durch die Patentansprüche definierten Schutzbereichs in vielfältiger Weise zur Anwendung gebracht werden.

Claims

Für Papier-, Karton- oder Ausrüstungsmaschinen bestimmte Durchbiegungseinstellwalze, die ein stationäres Joch (1), einen von hydrostatischen Lagerelementen gestützt um dieses Joch umlaufenden Walzenmantel (2), an dem Joch (1) angeordnete hydraulische Stellantriebe (3) zum Belasten/Stützen des Walzenmantels (2) mittels eines Hydraulikmediums sowie wenigstens ein Lagerelement und/oder wenigstens einen hydraulischen Stellantrieb (3) mit Druckakkumulator (5; 6) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckakkumulator (5; 6) im Druckraum (4, 10) des Lagerelements und/oder des hydraulischen Stellentriebs (3) angeordnet ist, und dass der Druckakkumulator (5; 6) eine Membran, eine Blase oder einen Kolben (5a, 6a) aufweist, mit der/dem der Druckraum (4, 10) in zwei Kammern (4, 10) geteilt ist.
Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die erste Kammer (4) ein Hydraulikmedium und in die zweite Kammer (10), die sich auf der zur ersten Kammer (4) entgegengesetzten Seite der Membran, der Blase oder des Kolbens (5a; 6a) befindet, ein gasförmiges Medium geleitet werden kann.
Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckakkumulator aus einem Membrankolbenakkumulator (6) besteht.
Walze nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran des Druckakkumulators (6) aus Metall, Gummi, Polymer oder irgendeinem dieser genannten Werkstoffe in faserverstärkter Form besteht.
Walze nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckakkumulator aus einem Gummimembran- oder einem Gummiblasenakkumulator (5) besteht.
Walze nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran, die Blase oder der Kolben des Druckakkumulators (5; 6) im Druckraum (4, 10) beweglich angeordnet ist.
Walze nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Walze Mittel (3c, 3d, P) zugeordnet sind, mit denen der Druck und/oder die Menge des gasförmigen Mediums in der zweiten Kammer (10) reguliert werden können.