DE10325946B3 - Verfahren und Hilfsvorrichtung zur Inbetriebnahme einer Walze in einem Kalander - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Hilfsvorrichtung (12) zur Inbetriebnahme einer Walze in einem Kalander angegeben, die über Wälzlager (5) drehbar an einer Stuhlung gelagert ist.
Man möchte Lagerschäden vermeiden.
Hierzu wird das Wälzlager (5) vor dem Einbau in die Walze über eine vorbestimmte Zeit unter einer Last betrieben, die zumindest einer vorgegebenen Mindestbelastung entspricht. Die Hilfsvorrichtung (12) weist eine Lageraufnahme (23), in die ein Außenring (14) des Wälzlagers (5) einsetzbar ist, einen Belastungszapfen (16), der mit einem Innenring (13) verbindbar ist, eine Belastungseinrichtung (17, 18, 25) zur Erzeugung einer Radialkraft zwischen der Lageraufnahme (23) und dem Belastungszapfen (16) und einen Rotationsantrieb (29, 30) zur Erzeugung einer Drehbewegung zwischen dem Belastungszapfen (16) und der Lageraufnahme (23) auf.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inbetriebnahme einer Walze in einem Kalander, die über Wälzlager drehbar an einer Stuhlung gelagert ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Hilfsvorrichtung zur Inbetriebnahme einer Walze eines Kalanders, die über Wälzlager drehbar an einer Stuhlung gelagert ist.
• In einem Kalander wirkt üblicherweise mindestens eine Durchbiegungseinstellwalze mit einer Gegenwalze zusammen, um einen Nip zu bilden, in dem eine Bahn, insbesondere eine Papier- oder Kartonbahn, mit erhöhtem Druck und vielfach auch mit erhöhter Temperatur behandelt wird. Die Durchbiegungseinstellwalze weist einen rotierenden Mantel auf, der über Wälzlager auf einer durchgehenden und in Drehrichtung festgelegten Achse, die auch als Joch bezeichnet wird, abgestützt ist. Zwi schen dem Mantel und dem Joch sind in Axialrichtung verteilt mehrere Stützelemente angeordnet. Mit Hilfe der Stützelemente möchte man eine möglichst gleichmäßige Druckspannungsverteilung über die Arbeitsbreite der Walze einstellen können.
• Es läßt sich nun beobachten, daß die Wälzlager kurz nach der Inbetriebnahme einer derartigen Walze beschädigt werden. Die Beschädigung kann dabei so groß werden, daß man die Lager auswechseln muß.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lagerschäden zu vermeiden.
• Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man das Wälzlager vor dem Einbau in die Walze über eine vorbestimmte Zeit unter einer Last betreibt, die zumindest einer vorgegebenen Mindestbelastung entspricht.
• Man geht dabei davon aus, daß die Stützelemente, die den Walzenmantel beaufschlagen, einen großen Teil der auf den Walzenmantel wirkenden Kräfte aufnehmen. Dadurch werden die Wälzlager stark entlastet und unterhalb einer Mindestbelastung betrieben, die an sich sinnvoll und in vielen Fällen auch vorgeschrieben ist. Eine Verringerung der Durchmesser der Wälzlager und damit eine Verkleinerung der Mindestbelastung ist in der Regel nicht möglich. Wenn die Mindestbelastung der Wälzlager unterschritten wird, führt dies zum Risiko eines Lagerschadens, der als Anschmierung bezeichnet wird. Die Anschmierung ist eine Veränderung der Oberfläche eines unter Relativbewegung stehenden metalli schen Wälz-/Gleitkontakts, die durch einen beginnenden adhäsiven Verschleißmechanismus definiert ist. Man hat nun beobachtet, daß diese Art des Lagerschadens nur in den ersten Minuten oder Stunden des "Wälzlagerlebens" eines Lagers der Walze auftritt. Wenn man nun das Wälzlager vor dem Einbau in die Walze unter Last einlaufen läßt, dann wird das Risiko von Lagerschäden erheblich vermindert. Man geht davon aus, daß nach einer gewissen Einlaufzeit die größten Rauhspitzen gebrochen sind. Die Rauhspitzen in den Oberflächen des Lagers sorgen durch Durchbrechung eines Schmierfilms zu einem örtlichen Verschweißen der an einem Kontakt beteiligten Oberflächen. Anschließend werden die Flächen durch die Drehbewegung oder eine andere Relativbewegung wieder voneinander getrennt. Die Rauhspitzen können durch das Einlaufenlassen mit einer Belastung oberhalb der Mindestbelastung geglättet werden. Wenn diese Glättung erfolgt ist, ist nicht mehr mit einem Schaden zu rechnen. Die Lager können dann in die Walze eingebaut werden. Auch wenn sie später mit einer Belastung unterhalb der Mindestbelastung betrieben werden, treten Lagerschäden nicht mehr oder nicht mehr in dem bekannten Maß auf.
• Vorzugsweise verwendet man Pendelrollenlager als Wälzlager. Man kann dann die genannte Technik vor allem für die Lagerungen einer Durchbiegungseinstellwalze verwenden. Auch die Lagerungen von Gegenwalzen können auf diese Weise eingefahren werden.
• Vorzugsweise erhält man den Betrieb unter Last für einen Zeitraum im Bereich von 10 Minuten bis 10 Stunden aufrecht. Dieser Zeitraum reicht in der Regel aus, um das Wälzlager einzufahren.
• Vorzugsweise treibt man einen Außenring des Wälzlagers an und hält einen Innenring stationär. Damit werden auch beim Einfahren des Lagers die Verhältnisse nachgebildet, die im Betrieb bei einer Durchbiegungseinstellwalze auftreten.
• Vorzugsweise behält man eine Einbaurichtung des Wälzlagers beim Betrieb unter Last auch beim Einbau in die Walze bei. Man läßt also das Lager im Prinzip unter genau den gleichen geometrischen Bedingungen einlaufen, wie sie später im Betrieb herrschen, allerdings mit wesentlich größerer Last. Auch dies hält das Risiko von Lagerschäden klein.
• Bevorzugterweise verändert man eine Neigung der Last zum Wälzlager im Betrieb. Man bildet also auch beim Einlaufen das Betriebsverhalten des Lagers nach. Bei einer Durchbiegungseinstellwalze wird in Abhängigkeit von den auf den Mantel wirkenden Kräften das Joch mehr oder weniger stark durchgebogen. Dies kann dazu führen, daß sich die Achsrichtung der Belastung gegenüber der Achsrichtung des Wälzlagers verändert. Diese Situation kann man beim Einlaufenlassen des Wälzlagers schon berücksichtigen.
• Die Aufgabe wird bei einer Hilfsvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß sie eine Lageraufnahme, in die ein Außenring des Wälzlagers einsetzbar ist, einen Belastungszapfen, der mit einem Innenring verbindbar ist, eine Belastungseinrichtung zur Erzeugung einer Radialkraft zwischen der Lageraufnahme und dem Belastungszapfen und einen Rotationsantrieb zur Erzeugung einer Drehbewegung zwischen dem Belastungszapfen und der Lageraufnahme aufweist.
• Mit der Hilfsvorrichtung ist es möglich, das Wälzlager, das später in der Walze zum Lagern der Walze an der Stuhlung verwendet wird, einzufahren. Beim Einfahren oder Einlaufenlassen kann man die oben geschilderten Mindestbelastungen aufbringen. Nach einer relativ kurzen Betriebszeit sind die Rauhigkeitsspitzen dann so weit geglättet, daß nachfolgend auch ein Betrieb des Lagers mit einer Last unterhalb der Mindestbelastung nicht mehr zu Schäden führt.
• Vorzugsweise wirkt der Rotationsantrieb auf die Lageraufnahme. Mit der Hilfsvorrichtung läßt sich also der Betrieb des Wälzlagers an einer Durchbiegungseinstellwalze nachbilden. Auch dort wird der Außenring des Wälzlagers gedreht, der am Mantel befestigt ist, während der Innenring stationär in Bezug auf das Joch gehalten wird.
• Vorzugsweise ist ein Schwenkantrieb zur Veränderung der Lage der Achsen von Lageraufnahme und Belastungszapfen relativ zueinander vorgesehen. Mit Hilfe des Schwenkantriebs läßt sich die Bewegung des Jochs gegenüber dem Walzenmantel simulieren.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
• 1 eine Einbausituation eines Pendelrollenlagers in einer Durchbiegungseinstellwalze in einem Kalander und
• 2 eine schematische Darstellung einer Hilfsvorrichtung.
• Ein in 1 schematisch dargestellter Kalander 1 weist eine Durchbiegungseinstellwalze 2 und eine Gegenwalze 3 auf. Die Durchbiegungseinstellwalze 2 weist einen Mantel 4 auf, der über Pendelrollenlager 5 auf einem Joch 6 abgestützt ist. Das Joch 6 ist in einem Ständer 7 mit Hilfe von Kalottenlagern 8 undrehbar gehalten. Allerdings ist eine kleine Verschwenkbewegung des Jochs 6 relativ zum Ständer 7 möglich.
• Zwischen dem Joch 6 und dem Mantel 4 sind mehrere Stützelemente 9 angeordnet, mit denen der Mantel 4 in Richtung auf die Gegenwalze 3 belastet werden kann. Dargestellt sind zwei Stützelemente 9. Über die Arbeitsbreite der Durchbiegungseinstellwalze 2 verteilt sind aber viele Stützelemente 9 angeordnet. Damit möchte man eine Streckenlastverteilung in einem zwischen der Durchbiegungseinstellwalze 2 und der Gegenwalze 3 ausgebildeten Nip 10 möglichst gleichmäßig einstellen können.
• Die Gegenwalze 3 ist über Wälzlager 11 im Ständer 7 gelagert.
• Dargestellt ist lediglich ein axiales Ende der Walzen 2, 3. Es liegt auf der Hand, daß am gegenüberliegenden axialen Ende der Walzen 2, 3 eine entsprechende Lageranordnung vorgesehen ist.
• Im Betrieb wird nun die Hauptlast der Abstützung des Walzenmantels 4 von den Stützelementen 9 übernommen. Die Pendelrollenlager 5 werden dabei gewichtsmäßig weitgehend entlastet. Sie werden also mit einer Belastung betrieben, die weit unterhalb der vom Hersteller vorgeschriebenen Mindestbelastung liegt.
• Diese starke Unterschreitung der Mindestbelastung der Pendelrollenlager 5 führt in vielen Fällen zu einem Lagerschaden, der als Anschmierung bezeichnet wird. Dabei kommt es zu einem adhäsiven Verschleiß zwischen den Kontaktflächen der Wälzkörper und den Lagerflächen der Lagerschalen des Pendelrollenlagers. Dieser Vorgang des Walzenlagerschadens ist ein Ergebnis der ersten Minuten oder Stunden des "Wälzlagerlebens" eines Lagers in der Durchbiegungseinstellwalze 2.
• Um diesen Lagerschaden zu vermeiden, ist die in 2 dargestellte Hilfsvorrichtung 12 vorgesehen.
• Zur Inbetriebnahme der Durchbiegungseinstellwalze 2 oder zur Wiederinbetriebnahme der Durchbiegungseinstellwalze 2, der ein Austausch des Pendelrollenlagers 5 vorausgegangen ist, wird das Pendelrollenlager 5 in die Hilfsvorrichtung 12 eingesetzt. Es kann sich dabei um ein fabrikneues Lager handeln. Man kann auch ein Lager aus der Durchbiegungseinstellwalze 2 ausbauen und in die Hilfsvorrichtung 12 einsetzen.
• Wie aus 2 zu erkennen ist, weist das Pendelrollenlager 5 einen Innenring 13, einen Außenring 14 und dazwischen Wälzkörper 15 auf. Die Wälzkörper 15 können noch durch einen nicht näher dargestellten Käfig miteinander verbunden sein. Der Aufbau eines derartigen Pendelrollenlagers 5 ist an sich bekannt und soll im folgenden nicht weiter vertieft werden.
• Der Innenring 13 wird nun mit einem Belastungszapfen 16 verbunden, der auf beiden axialen Seiten des Pendelrollenlagers 5 gehalten ist. Die Halterung erfolgt dabei mit Hilfe von zwei Kolben-Zylinder-Einheiten 17, 18, die einen Haltering 19, 20, der den Belastungszapfen 16 jeweils am Ende umgreift, in Richtung eines Doppelpfeils 21, 22 belasten und geringfügig bewegen kann.
• Der Außenring 14 ist in einer Lageraufnahme 23 angeordnet. Die Lageraufnahme 23 weist eine Halterung 24 auf, die von einer Kolben-Zylinder-Einheit 25 unterstützt ist. Die Kolben-Zylinder-Einheit 25 kann die Halterung 24 in Richtung eines Doppelpfeils 26 vertikal nach oben und unten verlagern und dabei mit einer Kraft beaufschlagen.
• In der Halterung 24 ist ein Drehring 27 angeordnet, der eine Innenverzahnung 28 aufweist. In die Innenverzahnung 28 greift ein Ritzel 29 ein, das von einem Elektromotor 30 angetrieben ist.
• Durch das Zusammenwirken der Kolben-Zylinder-Einheiten 17, 18 einerseits und der Kolben-Zylinder-Einheit 25 andererseits ist es möglich, eine Belastungskraft zwischen dem Innenring 13 und dem Außenring 14 zu erzeu gen. Üblicherweise wird man dabei mit Hilfe der Kolben-Zylinder-Einheit 25 die Lageraufnahme 23 nach oben drücken und den Belastungszapfen 16 festhalten oder nach unten ziehen. Natürlich ist es auch möglich, die Belastungsrichtung umzukehren, d.h. den Belastungszapfen 16 nach oben zu drücken und die Lageraufnahme 23 nach unten zu ziehen.
• Durch eine ungleichförmige Belastung des Belastungszapfens 16 durch die Kolben-Zylinder-Einheiten 17, 18 ist es auch möglich, eine gewisse Schiefstellung des Belastungszapfens relativ zur Lageraufnahme 23 zu erreichen. Damit läßt sich die Situation nachbilden, in der das Joch 6 gegenüber dem Walzenmantel 4 etwas durchgebogen wird.
• Der Elektromotor 30 dient nun dazu, den Drehring 27 und damit den Außenring des Pendelrollenlagers 5 anzutreiben. Das Pendelrollenlager 5 wird damit unter Belastung verwendet. Die Belastung läßt sich dabei so einstellen, daß sie in erforderlichem Maße über der vom Hersteller angegebenen Mindestbelastung liegt. Nach einiger Zeit, die im Bereich von etwa 10 Minuten bis etwa 10 Stunden liegt, ist das Pendelrollenlager 5 durch die Hilfsvorrichtung 12 eingefahren, d.h. das Pendelrollenlager 5, ist für den weiteren Betrieb vorbereitet. Man geht dabei davon aus, daß durch den Betrieb des Pendelrollenlagers 5 mit einer vorbestimmten Mindestbelastung eine Glättung der einzelnen Berührungsflächen stattgefunden hat, d.h. die größten Rauhigkeitsspitzen sind gebrochen worden. Diese Rauhigkeitsspitzen sorgen ansonsten durch Durchbrechen eines Schmierfilms, beispielsweise eines Ölfilms, zu einem örtlichen Verschweißen der Kontakt flächen. Wen hingegen das Pendelrollenlager 5 unter Last betrieben wird, dann ist die Rauhigkeit weniger kritisch.
• Nach einer gewissen Betriebszeit in der Hilfsvorrichtung 12 wird das Lager aus der Hilfsvorrichtung 12 ausgebaut und in die Durchbiegungseinstellwalze 2 eingebaut. Wenn die Berührungsflächen des Pendelrollenlagers 5 in ausreichendem Maße eingelaufen sind, d.h. vorbereitet worden sind, dann läßt sich das Pendelrollenlager 5 auch in dem in 1 dargestellten Kalander problemlos betreiben und zwar auch dann, wenn es aufgrund der Stützelemente 9 nicht mit der vorgeschriebenen Mindestbelastung betrieben wird.

Claims (9)

1. Verfahren zur Inbetriebnahme einer Walze in einem Kalander, die über Wälzlager drehbar an einer Stuhlung gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wälzlager (5) vor dem Einbau in die Walze (2) über eine vorbestimmte Zeit unter einer Last betreibt, die zumindest einer vorgegebenen Mindestbelastung entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Pendelrollenlager als Wälzlager (5) verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Betrieb unter Last für einen Zeitraum im Bereich von 10 Minuten bis 10 Stunden aufrecht erhält.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Außenring (14) des Wälzlagers (5) antreibt und einen Innenring (13) stationär hält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Einbaurichtung des Wälzlagers (5) beim Betrieb unter Last auch beim Einbau in die Walze (2) beibehält.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Neigung der Last zum Wälzlager (5) im Betrieb verändert.
7. Hilfsvorrichtung zur Inbetriebnahme einer Walze eines Kalanders, die über Wälzlager drehbar an einer Stuhlung gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Lageraufnahme (23), in die ein Außenring (14) des Wälzlagers (5) einsetzbar ist, einen Belastungszapfen (16), der mit einem Innenring (13) verbindbar ist, eine Belastungseinrichtung (17, 18, 25) zur Erzeugung einer Radialkraft zwischen der Lageraufnahme (23) und dem Belastungszapfen (16) und einen Rotationsantrieb (29, 30) zur Erzeugung einer Drehbewegung zwischen dem Belastungszapfen (16) und der Lageraufnahme (23) aufweist.
8. Hilfsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationsantrieb (29, 30) auf die Lageraufnahme (23) wirkt.
9. Hilfsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwenkantrieb (17, 18) zur Veränderung der Lage der Achsen von Lageraufnahme (23) und Belastungszapfen (16) relativ zueinander vorgesehen ist.