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Die
Erfindung betrifft eine Durchbiegungseinstellwalze mit einem rotierbaren,
gegenüber einem drehfesten Träger mit einer Reihe
benachbarter hydraulischer Stützeinrichtungen abgestützten
Walzenmantel, wobei die Stützeinrichtungen, die eine Kolben-Zylinder-Einheit
umfassen, über Zuleitungen vom Träger aus mit
hydraulischem, eine Presskraft erzeugenden Druckfluid versorgbar
sind. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung der
Durchbiegungseinstellwalze.
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Derartige
Walzen sind für die Behandlung von Faserstoffbahnen bekannt
und werden beispielsweise von der Anmelderin unter dem Namen NIPCO vermarktet.
In der Regel sind die Stützeinrichtungen zum Walzenmantel
hin mit Taschen in einem kolbenartigen Stützelement versehen,
in die ein Druckfluid geleitet wird. Dadurch kann ein hydrostatischer Druck
zum Mantel hin aufgebaut werden. Über die Stützeinrichtungen
wird also ein zur Behandlung der Faserstoffbahn notwendiger Druck
aufgebaut, während die Faserstoffbahn zwischen der Durchbiegungseinstellwalze
und einem Gegendruckelement hindurchläuft. Das Gegendruckelement
ist in vielen Fällen ebenfalls durch eine rotierende Walze
gebildet. Treffende Beispiele für eine solche Faserstoffbahn-Behandlungseinrichtung
sind eine Presse zur Entwässerung der Faserstoffbahn oder
ein Kalander für die Satinage der Faserstoffbahn.
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Um
das Faserstoffbahn-Profil (beispielsweise die Dicke oder die Glätte)
quer zur Bahnlaufrichtung genau einstellen zu können oder
sich mit dem Walzenmantel der Durchbiegung des Gegendruckelementes
anzupassen, sind in der Regel die Stützeinrichtungen zumindest
zonenweise, d. h. eine Teilanzahl der Stützeinrichtungen,
mit unterschiedlichem Druck beaufschlagbar. Typisch sind bei einer
Kalanderwalze 8 Zonen, so dass eine Reihe von beispielsweise 50
Stützeinrichtungen zum Beispiel in Zonen zu 2, 5, 8, 10,
10, 8, 5 und 2 Stützeinrichtungen geteilt sein kann, deren
Druck individuell einstellbar ist. An den Enden der Walze sind die
Zonen kürzer, weil hier in besonders feinfühliger
Weise Einfluss auf die Durchbiegung genommen werden muss.
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In
jeder Zone herrscht an allen darin enthaltenen Stützeinrichtungen
ein identischer Druck, weil sie beispielweise eine gemeinsame Zuleitung
haben.
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Es
sind aber auch Durchbiegungseinstellwalzen bekannt, bei der jede
Stützeinrichtung individuell mit Druck beaufschlagbar ist.
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In
der
DE 39 28 439 C2 ist
bereits daran gedacht worden, die Zonenbreiten unterschiedlichen Gegebenheiten
anpassen zu können. Der Aufwand, der hier mit axial verschiebbaren
Trennwänden getrieben wird, ist allerdings sehr groß.
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Es
ist daher das Ziel der Erfindung, die Einstellbarkeit der Zonenbreite
von Durchbiegungseinstellwalzen auf einfache Weise zu realisieren.
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Bezüglich
der Durchbiegungseinstellwalze wird die Aufgabe dadurch gelöst,
dass zumindest zwei Zylinder durch eine verschließbare
Verbindungsleitung verbunden sind.
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Dadurch,
dass die Verbindungsleitung verschließbar ist, kann sich
der Betreiber der Durchbiegungseinstellwalze aussuchen, ob er zwei
Stützeinrichtungen zu einer Zone zusammenfassen möchte oder
nicht. Er kann im Fall einer verschlossenen Verbindungsleitung die
Zylinder der zwei nebeneinander angeordneten Stützeinrichtungen
unabhängig voneinan der mit verschiedenen Drücken
beaufschlagen. Oder er kann im Fall, dass die Verbindungsleitung geöffnet
ist, nur einen Zylinder über eine Zuleitung versorgen und
im zweiten Zylinder baut sich automatisch der gleiche Druck auf.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Zylinder aller benachbarten Stützeinrichtungen
jeweils eine verschließbare Verbindungsleitung aufweisen.
Das ermöglicht die Längen- und Verteilungsvariation über die
gesamte, die Faserstoffbahn beaufschlagende Walzenlänge.
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Es
ist günstig, wenn wenigstens eine Verbindungsleitung durch
ein Verschlusselement verschließbar ist, das von außerhalb
des Trägers zugänglich ist. Das ermöglicht
eine einfache Einstellbarkeit der Zonenbreiten und erlaubt es dem
Service-Personal, Zonenbreiten-Veränderungen relativ rasch
vorzunehmen, wenn sie gewünscht sind. Im einfachsten Fall
wird das Verschlusselement durch einen schraubbaren Stopfen gebildet,
der innerhalb des Zylinders in die Verbindungsleitung eingeschraubt
wird.
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Mit
etwas höherem Aufwand verbunden, aber dafür besonders
vorteilhaft ist es, wenn das Verschlusselement durch ein elektrisch,
pneumatisch oder hydraulisch schaltbares Ventil gebildet wird. In diesem
Fall kann der Betreiber der Walze über eine Steuerung jede
Verbindungsleitung zwischen den Zylindern von benachbarten Stützeinrichtungen
von außen beliebig öffnen oder schließen,
ohne den Walzenmantel vorher entfernen zu müssen. Der Druckausgleich
zwischen zwei Zylindern benachbarter Stützeinrichtungen
wird auf einfache schaltbare Weise entweder zugelassen oder verhindert.
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Vorzugsweise
umfasst die Verbindungsleitung wenigstens eine Bohrung. Eine solche
Verbindungsleitung ist einfach herzustellen und zudem leicht mit
einem Gewinde für einen Verschlussstopfen versehbar.
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Besonders
einfach ist die Verbindungsleitung herstellbar, wenn sie durch zwei,
jede von einem Zylinder ausgehende, sich im Träger treffende
Bohrungen erzeugt ist. Die Bohrungen werden einfach unter einem
Winkel zur Achse und in Richtung der Mittelachse des Trägers
vorgenommen, wo sie sich unterhalb der Zylinderböden treffen.
Die Bohrungen können in dieser Anordnung ohne aufwändiges
Spezialwerkzeug vorgenommen werden, weil der Bohrkopf einer normalen
Bohrmaschine genügend Platz hat.
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Alternativ
ist es auch vorteilhaft, wenn der Zylinder von außen durch
den Träger angebohrt wird und zwei Bohrungen zu Zylindern
benachbarter Stützeinrichtungen durch ein Schlauch- oder
Rohrstück verbunden sind. In diesem Fall hat man die Möglichkeit
das Verschlusselement in dem Rohr- oder Schlauchstück unterzubringen
und ggf. außen, d. h. leicht zugänglich, an dem
Träger zu befestigen.
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Bevorzugt
ist nur ein Teil der Stützeinrichtungen über Zuleitungen
mit Drucköl versorgbar. Da die axialen Zuleitungen zu den
Stützeinrichtungen, die in der Regel durch Bohrungen oder
Rohrbündel im Inneren des Trägers gebildet werden,
sehr viel Raum einnehmen, muss der Querschnitt des Trägers
zur Einhaltung der zulässigen Spannungsgrenzen sehr groß dimensioniert
werden. Bei Walzenlängen bis 12 m werden bis zu 100 Stützeinrichtungen
untergebracht, was dementsprechend bei Einzel-Zuleitungen zu jeder
Stützeinrichtung 50 Anschlüsse pro Walzenende
bedeutet. Da dies oft nicht möglich ist, führen
heute Zuleitungen zu je einer fest definierten Zonenbreite, die
mehrere Stützelemente zu einer Ein heit zusammenfasst. Mit
Hilfe der Erfindung wird es jedoch möglich, die Anzahl
der Leitungen nach der gewünschten Anzahl der Zonen auszulegen
und dennoch die Zonen in ihrer Breite in relativ großer
Variationsbreite anpassen zu können.
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Entsprechend
wird die Aufgabe der Erfindung bezüglich der Steuerung
der besagten Durchbiegungseinstellwalze dadurch gelöst,
dass zur Festlegung einer Zonenbreite wenigstens ein Zylinder mit Druckfluid
versorgt wird und eine verschließbare Verbindungsleitung
von diesem Zylinder zum Zylinder eines benachbarten Stützelementes
geöffnet und eine verschließbare Verbindungsleitung
zum Zylinder einer weiteren benachbarten Stützeinrichtung
geschlossen wird. Das trifft in jedem Fall für die Stützeinrichtungen
zu, neben denen sich in der einen axialen Richtung eine Zone anschließt
und in der anderen axialen Richtung eine zweite Zone beginnt. Wenn bei
der Durchbiegungseinstellwalze alle Zylinder benachbarter Stützeinrichtungen
mit Verbindungsleitungen versehen sind, hat man je nach Anzahl der Zuleitungen
eine sehr große Auswahl an Positionen, wo man Zonen gleichen
Drucks beginnen oder enden lassen kann. Auf diese Weise ist es möglich,
sich unterschiedlichem Durchbiegungsverhalten von Gegendruckelementen
anzupassen oder das Druckprofil in Querrichtung auf die Faserstoffbahn
bzw. deren veränderlichen Bahnbreite einzustellen.
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Günstig
ist es, wenn zum Verschließen der Verbindungsleitung ein
elektromagnetisches, hydraulisches oder pneumatisches Ventil in
der Verbindungsleitung angesteuert wird. Der Vorgang des Öffnen
und Schließens der Verbindungsleitung kann einfach durch
eine Steuerung, die ggf. rechnerunterstützt ist, ohne umständliches
Abziehen des Walzenmantels erfolgen.
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Mit
Vorteil sorgt man dafür, dass das Schließen und Öffnen
von Verbindungsleitungen einhergeht mit Druckänderungen
an der Durchbiegungseinstellwalze oder Breitenänderungen
der Faserstoffbahn. Die richtige Zonenbreitenänderung wird
bei Druckänderungen in der Durchbiegungseinstellwalze oder
bei Breitenänderungen der Faserstoffbahn zu einer Vergleichmäßigung
in der Behandlung der Faserstoffbahn über die gesamte Arbeitsbreite
führen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
In diesen zeigen
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1 einen
schematischen Teillängsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Durchbiegungseinstellwalze,
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2 einen
Ausschnitt aus der Draufsicht auf einen Träger einer erfindungsgemäße
Durchbiegungseinstellwalze und die 3a und 3b zwei beispielhafte
schematische Darstellungen von alternativ eingestellten Zonenbreiten.
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1 zeigt
einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt durch die erfindungsgemäße
Durchbiegungseinstellwalze 1. Sie dient zur Behandlung
einer Faserstoffbahn 17, die durch die Durchbiegungseinstellwalze
mit einer Druckbeaufschlagung gegen einen Gegendruckelement 16 gepresst
wird. Eine Faserstoffbahn 17 kann auf diese Weise beispielsweise entwässert
oder kalandriert werden.
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Die
Walze besitzt einen feststehenden Träger 2 auf
dem sich eine Reihe von Stützeinrichtungen 4 abstützen,
die wiederum den Walzenmantel 3 gegen die Faserstoffbahn 17 drücken.
Dadurch, dass einzelne oder zu Zonen zusammengefasste Stützeinrichtungen 4 mit
unterschiedlichen Drücken arbeiten, kann sich die Mantelkontur
der Kontur des Gegenstützelementes 16 oder der
Faserstoffbahn 17 anpassen. Insbesondere an den Enden der
Durchbiegungseinstellwalze 1 muss die Durchbiegung feinfühlig
eingestellt werden können.
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Diese
Reihen von Stützeinrichtungen 4 können
in Richtung der Behandlungszone für die Faserstoffbahn 17 weisen
oder aber auch in entgegengesetzter Richtung, um der Walze bezüglich
des Gegendruckelementes die Richtige Krümmung zu verleihen.
Zur Verhinderung von Ovalisierungen des Walzenmantels 3 können
sie aber auch beispielsweise senkrecht zu dieser Wirkrichtung angeordnet
sein.
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Jede
Stützeinrichtung 4 besteht aus einem Stützelement 5,
dessen Fuß den Kolben 8 einer Zylinder-Kolben-Einheit 6 bildet.
Der Zylinder 7 wird durch eine Bohrung im Träger 2 erzeugt.
In diesem Zylinder 7 kann sich der Kolben 8 und
somit das Stützelement 5 radial bewegen. Dazu
wird der Zylinder 7 aus dem Träger 2 heraus über
eine Zuleitung 9.1 bis 9.3 mit einem Druckfluid
versorgt, das den Kolben 8 beaufschlagt. In nicht dargestellter
aber bekannter Weise ist der Kolben 8 gegenüber
dem Zylinder 7 abgedichtet. Aus dem Druckraum der Zylinder-Kolben-Einheit
führt eine Kapillare durch das Stützelement 5 in
hydrostatische Taschen 18, die dem Innenumfang des Walzenmantels 3 zugewandt
sind. Dadurch wird im Betrieb ein Ölfilmpolster erzeugt,
so dass es beim Umlaufen des Walzenmantels 3 nicht zu Materialverschleiß aufgrund
von Reibung am Stützelement 5 kommt.
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Wenn
alle Stützvorrichtungen mit einer separaten Zuleitung 9.1, 9.2, 9.3 versorgt
werden, die zumindest am Ende des Trägers 2 achsparallel
durch diesen hindurchgeführt werden müssen, so
ist es leicht verständlich, dass der Trägerdurchmesser
aus Festigkeitsgründen umso größer dimensioniert
werden muss, je mehr Zuleitungen 9.1, 9.2, 9.3 vorhanden
sind. Das macht eine solche Durchbiegungseinstellwalze schwer, unhand lich
und teuer. Deshalb ist es im Stand der Technik üblich,
jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Stützeinrichtungen über
jeweils eine Zuleitung 9.1, 9.2, 9.3 zusammen
zu fassen.
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Die
Erfindung schafft nun eine einfache Möglichkeit, die Zuordnung
von Stützeinrichtungen 4 zu bestimmten Zonen veränderbar
zu machen.
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Zwischen
den Zylindern 7 benachbarter Stützeinrichtungen 4 wird
eine verschließbare Verbindungsleitung 11 vorgesehen.
Diese ist sehr leicht herstellbar, wenn man das Stützelement 5 aus
dem Zylinder 7 entfernt und eine Bohrung 12.1, 12.2 im Bodenbereich
des Zylinders 7 in Richtung der benachbarten Stützeinrichtung
vornimmt. Um den Bohrer einfacher führen zu könnten
sollte von den Zylindern 7 benachbarter Stützeinrichtungen 4 jeweils eine
schräg zur Walzenachse angesetzte Bohrung 12.1, 12.2 erfolgen,
die sich im Träger 2 treffen. Vorteilhafterweise
verläuft der Winkel zwischen 20° und 70°.
In eine solche Bohrung 12.1, 12.2 lässt
sich ohne Mühe ein Gewinde schneiden, in das wiederum von
außen (bei entnommenem Stützelement) ein Verschlusselement 13,
beispielsweise in Form eines üblichen Stopfens einsetzbar
ist. Auf diese Weise können benachbarte Stützeinrichtungen 4 miteinander
zu einer Zone gekoppelt oder aber auch voneinander in der Druckwirkung
getrennt werden.
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Alternativ
kann, wie in 2 dargestellt, die Verbindungsleitung
auch auf andere Weise erzeugt werden. Die Draufsicht der 2 auf
den Träger 2 erstreckt sich nur über
den Bereich von zwei Stützeinrichtungen 4. Links
erkennt man das Stützelement 5 mit den Stützelementtaschen 18.
Rechts ist das Stützelement 5 entfernt und man
blickt in den Zylinder 7. Am Grund jedes Zylinders 7 ist
eine senkrecht zur Walzenachse durch den Träger 2 nach
außen Bohrung 12.3 eingebracht. Außerhalb
des Trägers 2 werden diese Bohrungen 12.3 durch
ein Rohr- oder Schlauchstück 15 miteinander verbunden.
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Diese
Anordnung bietet den Vorteil, dass genügend Platz vorhanden
ist, in der Verbindungsleitung 11 noch ein elektromagnetisch,
hydraulisch oder pneumatisch betätigtes Ventil 14 unterzubringen,
das von einer Steuerung 20 zum Öffnen und Schließen veranlasst
werden kann.
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Mit
Hilfe der nur schematischen 3a und 3b soll
an einer von vielen möglichen Varianten gezeigt werden,
wie man die Zonenbreiten einer Durchbiegungseinstellwalze 1 verändern
kann. In einigen Verbindungsleitungen 11 sind Doppelstriche dargestellt,
die ein Verschlusselement 13 symbolisieren sollen. In 3a versorgt
die Zuleitung 9.1 eine Stützeinrichtung und die
Zuleitungen 9.2 und 9.3 versorgen jeweils 3 Stützeinrichtungen.
Zone 10.1 hat also nur ein Drittel der Länge der
Zonen 10.2 und 10.3. Entnimmt man das Verschlusselement 13 in
der Verbindungsleitung 11 zwischen dem ersten und dem zweiten
Stützelement 4 und setzt ein Verschlusselement
in die 13 in der Verbindungsleitung 11 zwischen
dem zweiten und dem dritten Stützelement 4 ein
(siehe 3b), so verändern sich
die Zonenbreiten so, dass die Zuleitungen 9.1 und 9.2 jeweils
zwei Stützelemente 4 versorgen und Zuleitung 9.3 nach wie
vor drei Stützelemente 4. In diesem Fall will
der Betreiber beispielsweise eine schmalere Faserstoffbahn fahren
und benötigt dafür eine breitere Randzone 10.1.
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In
der dargstellten Anordnung, bei der das erste, das vierte und das
siebte Stützelement 4 mit Zuleitungen 9.1, 9.2, 9.3 versehen
ist, können Zonenbreiten von eins bis maximal fünf
Stützelementen 4 realisiert werden.
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Von
den dargestellten Ausführungsformen kann in vielfacher
Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung
zu verlassen.
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Insbesondere
können mehr oder weniger Zuleitungen zu den Zylindern eingesetzt
werden um noch mehr Spielraum bei der Zonenbreitengestaltung und
deren Anordnung zu haben. Wenn besonders breite Zonen gewünscht
sind, ist es auch möglich, Zuleitungen zusammen zu fassen
oder auszuschalten.
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- 1
- Durchbiegungseinstellwalze
- 2
- Träger
- 3
- Walzenmantel
- 4
- Stützeinrichtung
- 5
- Stützelement
- 6
- Zylinder-Kolben-Einheit
- 7
- Zylinder
- 8
- Kolben
- 9.1,
9.2, 9.3
- Zuleitung
- 10.1,
10.2, 10.3
- Zone
- 11
- Verbindungsleitung
- 12.1,
12.2, 12.3
- Bohrung
- 13
- Verschlusselement
- 14
- Ventil
- 15
- Rohr-
oder Schlauchstück
- 16
- Gegenstützelement
- 17
- Faserstoffbahn
- 18
- Stützelementtasche
- 19
- Kapillare
- 20
- Steuerung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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