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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung an einer Oberwalze des Streckwerks
einer Strecke für Textilfaserbänder, bei
der die endseitigen Wellenzapfen der Oberwalze in Lagerelementen
gelagert sind, wobei jeweils zwischen der Innenmantelfläche des Lagerelements
und dem Wellenzapfen Wälzkörper, z.
B. Nadeln, abrollen und jeweils im Lagerelement ein Halteelement,
z. B. Scheibe, angeordnet ist, das der Stirnfläche des Wellenzapfens zugeordnet
ist und bei der die Oberwalze in axialer Richtung bewegbar ist.
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Die
Oberwalzen (Druckrollen) sind in Streckwerken so angeordnet, dass
sie mit ihrem elastischen Bezug jeweils gegen angetriebene Walzen (Unterwalzen)
gedrückt
werden, wobei zwischen dieser Walze und dem Bezug ein Faserstrang
aus mehreren Faserbändern
hindurchgeführt
wird. Diese Einrichtung wird zum Transport und zum Verziehen des Faserstranges
benutzt. Bei einer bekannten Vorrichtung (Trützschler Strecke HS 900) sind
hohlzylinderartige Lagerelemente für die Oberwalze vorhanden, die
an ihrer einen Stirnseite offen sind und an ihrer anderen Stirnseite
eine gabelartige Passung aufweisen. Vor dem Einlegen der Oberwalzen
in das Streckwerk werden die beiden endseitigen Wellenzapfen jeweils
durch die offene Stirnseite in das zugehörige Lagerelement eingeschoben.
Anschließend
wird die Oberwalze derart eingelegt, dass die gabelartigen Passungen
jeweils mit dem Ansatz eines zugehörigen ortsfesten Auflagers
an einer am Maschinengestell angebrachten Stanze in Eingriff gebracht
werden. Dabei ist je nach zufälliger Position
auf beiden Seiten einerseits zwischen der gabelartigen Passung und
dem ortsfesten Auflager und andererseits zwischen den Stirnflächen der
Wellenzapfen und den zugehörigen
Halteelementen, z. B. Scheiben, jeweils ein spaltförmiger Abstand
vorhanden. Auf diese Weise sind außer Betrieb sowohl die beiden
Lagerelemente als auch die Oberwalze in axialer Richtung verschiebbar.
Im Betrieb werden die Lagerelemente durch Druckeinrichtungen, z.
B. Federn oder pneumatische Zylinder, belastet und dadurch in einer
bestimmten Position fixiert, so dass eine axiale Bewegung der Lagerelemente
nicht mehr möglich
ist. Im Gegensatz dazu muss die Oberwalze im Betrieb in axialer
Richtung ausreichend verschiebbar sein. Dabei tritt durch axiale
Kräfte
Reibung zwischen dem Wellenzapfen und den Wälzlagerkörpern auf, die von der Größe der Andruckwirkung
abhängt
und zur Erwärmung
führt.
Je nachdem, in welcher Position die Lagerelemente zufällig örtlich fixiert
worden sind, sind die Abstände
zwischen den Stirnflächen
der Wellenzapfen und den zugehörigen
Halteelementen (Auflagescheiben) mehr oder weniger groß. Die Position
hängt wegen
der beschriebenen Spielräume vom
Zufall ab. Im Extremfall kann es vorkommen, dass beide Stirnflächen der
rotierenden Wellenzapfen mit den ortsfesten Haltescheiben ständig in
reibendem Eingriff stehen. Aufgrund der Reibung zwischen den Wellenzapfen
und den Wälzkörpern infolge
von Axialkräften,
entsteht Wärmeentwicklung
am Lagergehäuse,
die bei höherer
Andruckwirkung zunimmt. Es erfolgt unerwünschte Erhitzung des Lagerelements
(Lagergehäuse),
z. B. über
130°C, und
es besteht keine Möglichkeit
für einen
Luftzutritt, so dass keine Wärme über die
Luft abgeführt
werden kann. Wenn auf beiden Seiten ein sehr geringer Abstand vorhanden
ist, wird jede Stirnfläche
zeitweilig von der Haltescheibe nur geringfügig wegbewegt, der Abstand
ist zu gering, um ausreichenden Luftzutritt für eine Wärmeabfuhr zu ermöglichen.
Bei einem derart zu geringen Axialspiel werden die Lagertemperaturen
in nachteiliger Weise überschritten.
Dadurch können
die Haltescheiben, insbesondere aus Kunststoff, zerstört werden,
so dass die Haltefunktion für
die Oberwalze entfällt.
Außerdem
wird die stirnseitige Abdichtung des Lagerelements beseitigt. Dadurch
treten unerwünschte
betriebliche Störungen auf.
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Aus
der
CH 680 594 A5 ist
eine Lagerung für eine
Walze zur Verarbeitung von faserförmigem Material, insbesondere
Textilmaterial, mit an beiden Enden der Walze koaxial angebrachten,
einen kleineren Durchmesser als die Walze aufweisenden Lagerzapfen
und jeweils die Lagerzapfen aufnehmenden Lagern, welche in drehfesten
Lagerbüchsen
aufgenommen sind, bekannt. In der Praxis besteht das Problem, dass
sich bei derartigen Einrichtungen durch den entstehenden Faserflug
Fasern im Übergangsbereich
zwischen der drehenden Walze und der feststehenden Lagerstelle festsetzen
können
und somit zu einer Beeinträchtigung
des Arbeitsablaufes führen.
Dazu wird vorgeschlagen, dass die Walze bezogen auf ihre Längsachse
im Bereich zwischen ihrem Außendurchmesser
und dem Außendurchmesser des
jeweiligen Lagerzapfens mit einem ringförmigen Freiraum versehen ist,
in welchen die jeweilige Lagerbüchse
hineinragt.
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Der
Erfindung liegt demgegenüber
die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen
Art zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeidet, die insbesondere
auf einfache Art einen störungsfreien
Betrieb des Streckwerks ermöglicht
und bei der die Wärmeentwicklung
auch bei höherer
Andruckwirkung der Oberwalze kompensiert wird.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs
1.
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Dadurch,
dass die Haltescheiben federbelastet und verschiebbar sind, ist
außer
Betrieb in jedem Lagerelement ein vorbestimmter Abstand zwischen
der Haltescheibe und dem Widerlager vorhanden. Wenn das Lagerelement
auf einen Wellenzapfen aufgeschoben wird, kann die Stirnfläche des
Wellenzapfens jeweils die zugehörige
Haltescheibe berühren;
die entspannte Feder hält
jedoch andererseits das Widerlager und damit das Lagerelement auf Abstand.
In dieser Position, d. h. unter Auseinanderhalten der beiden Lagerelemente
in einem bestimmten Abstand, wird die Oberwalze in das Streckwerk eingelegt
und werden beide Lagerelemente belastet und örtlich fixiert. Wenn nun die
Oberwalze im Betrieb nach der einen oder anderen Seite verschoben wird,
verschiebt die Stirnfläche
des Wellenzapfens jeweils das Halteelement gegen die Feder, die
Feder wird zusammengedrückt;
die Stirnfläche
liegt damit auf dieser Seite am Halteelement an, und der Abstand
zwischen dem Halteelement und dem Widerlager ist reduziert. Zugleich
rückt auf
der anderen, entgegengesetzten Seite die Stirnfläche des anderen Wellenzapfens
ausreichend weit von der zugehörigen
Haltefläche
ab, es entsteht eine spaltförmige Öffnung,
so daß Luft
zur Wärmeabfuhr
wirksam hinzutreten kann. Sobald die Oberwalze wieder in die andere
Richtung verschoben wird, entsteht auf dieser Seite ein ausreichender
Spalt zwischen Stirnfläche des
Wellenzapfens und Haltescheibe, so daß an dieser Stelle Wärme wirksam
abgeführt
wird. Auf diese Art wird die Wärmeentwicklung
auch bei höherer
Andruckwirkung der Oberwalze, die zu hohen Klemmdrücken und
damit verbesserter Produktion führt, kompensiert.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen
wird in überraschender
Weise eine unzulässige
Erwärmung
der Lagerelemente vermieden und ein störungsfreier Betrieb des Streckwerks
ermöglicht.
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Zweckmäßig ist
das Halteelement eine Scheibe aus Kunststoff. Vorzugsweise ist der
Kunststoff selbstschmierend. Mit Vorteil ist das Halteelement, z.
B. Haltescheibe, zum hermetischen Abschluß des Wälzlagers vorgesehen. Zweckmäßig ist das
Federelement eine Formfeder. Vorzugsweise ist das Federelement eine
Druckfeder. Mit Vorteil steht das Halteelement, z. B. Haltescheibe,
mit der einen Stirnseite der Wälzlagerkörper, z.
B. Nadeln in Eingriff. Bevorzugt sind die Wälzlagerkörper in axialer Richtung verschiebbar.
Zweckmäßig sind
die Wälzlagerkörper mit
der anderen Stirnfläche
einem Anschlag o. dgl. zugeordnet. Vorzugsweise ist das ortsfeste
Widerlager eine Scheibe. Mit Vorteil besteht die Scheibe des Widerlagers
aus Metall, z. B. Blech. Bevorzugt ist das Widerlager durch eine
Sicherung, z. B. einen Sicherungsring, fixiert. Zweckmäßig ist
die Oberwalze manuell einlegbar. Vorzugsweise ist die Oberwalze
zusammen mit der Andruckeinrichtung, z. B. Druckarm, aus- und einschwenkbar.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von zeichnerisch dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 Seitenansicht
eines Streckwerks mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 Teil
von 1 im Schnitt entsprechend den Linien I-I (1)
dargestellt mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und pneumatischer Belastung,
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3 Vorderansicht
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung, bei der jeder Oberwalze ein portalförmiger Druckarm
zugeordnet ist,
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4 das
Lagerelement im Schnitt mit eingeführtem Wellenzapfen einer Oberwalze
und außenseitgem
Eingriff mit einem ortsfestem Auflager,
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5a, 5b schematisch
die erfindungsgemäße Vorrichtung
in einer Position außer
Betrieb (5a) und in einer Position im
Betrieb (5b) und
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6a bis 6c die
erfindungsgemäße Vorrichtung
innerhalb des Lagergehäuses
in drei Positionen.
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Nach 1 ist
das Streckwerk, z. B. einer Trützschler
Strecke HS, als 4-über-3-Streckwerk konzipiert,
d. h. es besteht aus drei Unterwalzen I, II, III (I Ausgangs-Unterwalze,
II Mittel-Unterwalze, III Eingangs-Unterwalze) und vier Oberwalzen 1, 2, 3, 4. Im
Streckwerk erfolgt der Verzug des Faserverbandes 5 aus
mehreren Faserbändern.
Der Verzug setzt sich zusammen aus Vorverzug und Hauptverzug. Die Walzenpaare
4/III und 3/II bilden das Vorverzugsfeld, und die Walzenpaare 3/II
und 1,2/I bilden das Hauptverzugsfeld.
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Die
Ausgangsunterwalze I wird vom (nicht dargestellten) Hauptmotor angetrieben
und bestimmt damit die Liefergeschwindigkeit. Die Eingangs- und Mittel-Unterwalze
III bzw. II werden über
einen (nicht dargestellten) Regelmotor angetrieben. Die Oberwalzen 1 bis 4 werden
durch Druckelemente 6 bis 9 (Belastungseinrichtung)
in um Drehlager 10 in Richtung der Pfeile A, B schwenkbaren
Druckarmen 11a, 11b (nur 11a dargestellt)
gegen die Unterwalzen I, II, III gedrückt und erhalten über Reibschluß so ihren
Antrieb. Die Drehrichtung der Walzen I, II, III; 1, 2, 3, 4 ist
durch gebogene Pfeile gekennzeichnet. Der Faserverband 5,
der aus mehreren Faserbändern
besteht, läuft
in Richtung C. Die Unterwalzen I, II, III sind in Stanzen 13 (sh. 2)
gelagert, die am Maschinenrahmen 35 angeordnet sind. Zwei
Druckarme (Schwenkbügel)
(in 1 nur einer gezeigt), dienen zur verschiebbaren
Aufnahme von je zwei Druckwalzenhaltern 14 (in 2 nur
einer gezeigt) zur Aufnahme der Oberwalze (Druckwalzen 1, 2, 3 bzw. 4).
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Entsprechend 2 setzt
sich der Druckwalzenhalter 14 aus einem Oberteil 15 und
einem Unterteil 16 zusammen. Das Oberteil 15 bildet
eine Zylindereinheit mit einem Zylinderhohlraum 17, in
dem ein Kolben 18 mittels einer Druckstange 19 in
einer Gleitbüchse
geführt
ist. Die Druckstange 19 ist in einer Gleitbüchse 21 geführt, die
ihrerseits im Unterteil 16 angeordnet ist. Der Walzenzapfen 4'' der Druckwalze 4 greift
durch eine Öffnung
in einer Haltelasche 24 hindurch in ein Lager 22a ein.
Das die Druckwalze 4 aufnehmende Lager 22a erstreckt
sich in einen Raum 23 zwischen dem Druckwalzenhalter 14 und dem
Zapfen IIIa der Unterwalze III.
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Eine
Membran 25 unterteilt den Zylinderhohlraum 17 druckmäßig. Um
den Druck im oberen Teil des Zylinderhohlraums 17 zu erzeugen,
ist dieser mittels eines Druckluftanschlusses mit Druckluft beschickbar.
Der untere Teil des Zylinderhohlraums 17 wird durch eine
Entlüftungsbohrung
entlüftet.
In entsprechender Weise wird der obere Teil des Zylinderhohlraums 17 entlüftet und
der untere Teil des Zylinderhohlraums 17 mit Druckluft
beschickt.
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Im
Betrieb wird, nachdem ein Faserverband 5 über die
Unterwalzen I, II, III geführt
wurde, der Druckarm 11a (und auch der nicht dargestellte
Druckarm 11b) in die in 1 gezeigte
Arbeitsposition geschwenkt und in dieser Position fixiert, so daß die Druckwalzen 1, 2, 3, 4 den
Faserverband 5 auf die Unterwalzen I, II, III pressen können. Diese
Pressung entsteht einerseits dadurch, daß die Druckstangen 19a bis 19d jeweils
auf dem entsprechenden Lager 22a bis 22d aufliegen
und andererseits, indem der Hohlraum oberhalb der Membran 25 in Überdruck versetzt
wurde. Dadurch drückt
die Druckstange 19 mit ihrem anderen Ende auf das Lager 22,
um die erwähnte
Pressung zwischen der Oberwalze 4 und der Unterwalze (Antriebswalze)
III zu erzeugen. Die Druckstange 19 ist in Richtung der
Pfeile D, E verschiebbar.
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Das
Lager 22a weist an seiner einen Seite einen Ansatz 22,
auf, der mit einem Auflager 13a in Eingriff steht, das
als gabelartige Fassung ausgebildet ist. Das Auflager 13a ist
ortsfest an der Stanze 13 angebracht, die auf dem Maschinengestell 35 angeordnet
ist.
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Gemäß der Ausbildung
nach 3 ist jeder Oberwalze 4 ein portalförmiger Druckarm 12 zugeordnet,
der – in
Draufsicht gesehen – parallel
zur Längsachse
der Oberwalze 4 ausgerichtet ist. Der Druckarm 12 besteht
aus zwei Seitenträgern 12' und 12'' und einem Querhaupt 12'''.
An den Seitenträgern 12', 12'' ist jeweils als pneumatisches
Andruckelement ein Pneumatikzylinder 9a, 9b mit
Druckstangen 19a bzw. 19b angebracht. Der Druckarm 12 ist
um ein ortsfestes Drehlager 32 in Richtung der Pfeile M, N
schwenkbar. In 3 wurde die Ausschwenkung am
Beispiel des Druckarmes 12 gezeigt; in entsprechender Weise
erfolgt die Ausschwenkung der weiteren (nicht dargestellten) Druckarme 12;
jeder Oberwalze 1 bis 4 (1) ist jeweils
ein portalartiger Druckarm 12 zugeordnet. Am unteren Ende
des Seitenträgers 12' ist eine Öffnung 32 vorhanden,
durch die eine (nicht dargestellte) verschiebbare Verriegelungsstange
greift, die am Maschinengestell 35 angebracht ist.
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Nach 4 ist
das Lagerelement 22' hohlzylinderartig
ausgebildet, das an seiner einen Stirnseite offen ist und an seiner
anderen Stirnseite eine gabelartige Passung 222 aufweist.
Der endseitige Wellenzapfen 4' der Oberwalze 4 ist in
den Innenhohlraum des Lagerelements 22' eingeschoben. Die gabelartige
Passung 222 steht mit einem Ansatz
des zugehörigen
ortsfesten Auflagers 13a an der am Maschinengestell 35 angebrachten
Stanze 13 in Eingriff. Dabei ist zwischen der gabelartigen
Passung 222 und dem Auflager 13a ein
spaltförmiger
Abstand a und zwischen der Stirnfläche des Wellenzapfens 4' und einer Haltescheibe 26,
z. B. aus selbstschmierendem Kunststoff, ein spaltförmiger Abstand
b dargestellt. Außer
Betrieb, d. h. ohne Belastung, ist das Lagerelement 22' in Richtung
der Pfeile H, I und ist der Wellenzapfen 4' der Oberwalze 4 in Richtung
der Pfeile F, G verschiebbar. Im Betrieb, d. h. bei Belastung des Lagerelements 22', ist nur der
Wellenzapfen 4' verschiebbar.
Zwischen der Innenmantelfläche
des Lagerelements 22' und
dem Wellenzapfen 4' sind
Wälzlagerkörper, z.
B. Nadeln 27, vorhanden. Der Haltescheibe 26 ist
auf ihrer der Stirnfläche
des Wellenzapfens 4' abgewandten
Seite eine Feder 28, z. B. Formfeder, belastend zugeordnet.
Die Haltescheibe 26 ist in axialer Richtung gemäß der Pfeile
K, L in Bezug auf den Wellenzapfen 4' der Oberwalze 4 verschiebbar.
Die Feder 28 stützt
sich an einer als ortsfestes Widerlager dienenden Metallscheibe 29 ab. Die
Metallscheibe 29 ist durch einen Sicherungsring 30 gegen
Verschiebung ortsfest gesichert.
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5a zeigt
schematisch die Position der Haltescheiben 26a, 26b,
nach dem die Lagerelemente 22' und 22'' auf
die Wellenzapfen 4' bzw. 4'' aufgesteckt worden sind. Die Federn 28a und 28b sind
entspannt und drücken
auf beiden Seiten die Haltescheiben 26a bzw. 26b gegen
die entsprechenden Stirnflächen
der Wellenzapfen 4' bzw. 4''. Zwischen den Stirnflächen und
den zugehörigen
Haltescheiben 26a, 26b ist auf beiden Seiten kein
Abstand b vorhanden; die Stirnflächen
liegen an den Haltescheiben 26a, 26b an. Im Gegensatz
dazu ist zwischen den Haltescheiben 26a und 26b und
den zugehörigen Metallscheiben 29a bzw. 29b auf
beiden Seiten jeweils ein Abstand c1 bzw.
c2 vorhanden. In dieser Position wird die
Oberwalze 4 mit den Lagerelementen 22' und 22'' in das Streckwerk eingelegt; anschließend werden
die Lagerelemente 22' und 22'' durch die Druckstangen 19a und 19b der
Druckelemente 9a bzw. 9b belastet und dadurch
in ihrer Position gegen Verschieben ortsfest fixiert. Im Betrieb,
während der
Produktion, erfolgt eine axiale Bewegung der Oberwalzen 4 in
Richtung der Pfeile F und G. Wenn sich die Oberwalze 4 gemäß 5b in
Richtung G bewegt hat, wird die Feder 28a flachgedrückt und
dabei gespannt. Dadurch wird der Abstand c1 zwischen der
Haltescheibe 26a und der Metallscheibe 29a auf ein
Minimum reduziert. Die Stirnfläche
des Wellenzapfens 4' liegt
auf der Haltescheibe 26a an, hier ist kein Abstand vorhanden.
Durch die Verschiebung der Oberwalze 4 in Richtung G rückt auf
der anderen Seite der Oberwalze 4 die Stirnfläche des
Wellenzapfens 4'' von der Haltescheibe 26b ab,
so daß an
dieser Stelle ein Abstand b2 entsteht. Die
Feder 28b bleibt entspannt, so daß an dieser Stelle der Abstand b2 unverändert
gleichbleibt. Die Haltescheibe 26b bleibt ohne Verschiebung
ortsfest. Solange der Abstand b2 zwischen
der Stirnfläche
des Wellenzapfens 4'' und der Haltescheibe 26b besteht,
kann durch den derart gebildeten Spalt Luft hindurchtreten und Wärme abführen.
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Nach 6a ist
in das Oberwalzenlager 22' die
Formfeder 28a eingesetzt. Auf diese Weise hat die Oberwalzenwelle 4' in jedem denkbaren
Betriebszustand ausreichendes Axialspiel. Dabei ist es unerheblich,
ob die Oberwalze 4 von Hand eingelegt, mit der Belastung
ausgeschwenkt oder ohne Putzstab betrieben wird. Denn immer, wenn
die Oberwalze 4 im unbelasteten Zustand ist, werden sich
die Formfedern 28 entspannen. Werden die Oberwalzengehäuse 22', 22'' dann während des Betriebes belastet, sind
sie in ihrer Position fixiert. Die Welle 4' bzw. 4'' wird
links oder rechts anlaufen; dabei wird die Feder 28a eingedrückt (6b)
und die gegenüberliegende
Seite (6c) hat dementsprechend Spiel
(Abstand b2). Nach 6b ist
die Feder 28a auf Blockmaß gedrückt, wenn die Welle in Richtung
G angelaufen ist.
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Die
Erfindung wurde am Beispiel einer Oberwalze des Streckwerks einer
Strecke erläutert.
Sie umfaßt
die Anwendung bei allen Oberwalzen 1 bis 4 (1)
des Streckwerks.