DE3247239A1

DE3247239A1 - Hohlwalze, insbesondere fuer kalander

Info

Publication number: DE3247239A1
Application number: DE19823247239
Authority: DE
Inventors: Robert David O'brien; Elizabeth Collier 06483 Seymour Conn. Schmecker
Original assignee: Usm Corp 06032 Farmington Conn; USM Corp
Current assignee: Voith Paper Ltd
Priority date: 1981-12-21
Filing date: 1982-12-21
Publication date: 1983-07-21
Also published as: CA1189370A; FI71607C; FI824312L; DE3247239C2; SE8207081L; SE8207081D0; GB2112504B; GB2112504A; US4459726A; FI71607B; SE447739B; FI824312A0

Description

Hohlwalze, insbesondere für Kalander

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hohlwalze, insbesondere für Kalander oder ähnliche Maschinen, in welchen die Temperatur der Walzen durch zirkulieren von Aufwärmoder Kühlflüssigkeit geregelt wird.

Es ist bekannt, entlang der Länge einer Walze gebohrte oder in anderer Weise geformte Durchlässe in einem kreisförmigen Muster, die die Arbeitsfläche mit Querdurchlässen an den entgegengesetzten Enden der Walze unterlegen, wodurch nebeneinanderliegende Längs-Durchlässe zum Leiten der Temperaturregelungs-Flüssigkeit zurückwärts oder vorwärts geleitet werden, vorzusehen. Üblicherweise tritt die Flüssigkeit in eine zentrale Bohrung der Walze ein durch eine entsprechende Stopfbüchse oder Drehverbindung an einem Ende der Walze und wird an bestimmte Längs-Durchlässe verteilt. Die Flüssigkeit wird durch danebenliegende Durchlässe.zurückgeleitet und kann mehrere Durchläufe rückwärts und vorwärts mitmachen, bevor sie durch das gleiche Ende der Walze zurückgeleitet wird. Durch entsprechende Sperren wird die Flüssigkeit durch einen. Auslaß auf die gleiche Stopfbüchse geleitet. Eine Walze dieser Art ist in der US-PS 2,890,062 von Marganski u. a. beschrieben.

Die Vorteile solcher wärmegeregelter Walzen sind gut bekannt und bestehen auch darin, daß die Fähigkeit gegeben ist, einen genau regelbaren hohen Wärmedurchsatz zwischen der Oberfläche der Arbeits-Walze und dem zu bearbeitenden Material vorzusehen. Dies hat eine größere Wirksamkeit der Walztätigkeit zur Folge und bewirkt ein höheres Maß an Gleichmässigkeit und Glanz, wenn es beispielsweise in einem Papier-Kalander zur Verwendung kommt.

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Es ist die gesteuerte Auslenkungs-Walze entwickelt worden, welche eine feststehende Achswelle besitzt, auf welcher eine Hohlwalze rotierbar befestigt ist. Zwischen der Achswelle und der inneren Oberfläche der Walze sind hydraulische Abstützungs-Einrichtungen vorgesehen. Wenn auf die Arbeitsoberfläche der Walze eine Last aufgebracht wird, wie dies in einem Kalander der Fall ist, so wird die feststehende Achswelle durchgebogen, während die Abstützungs-Einrichtung den Spalt zwischen der äußeren Arbeitsfläche der Hohlwalze und einer Gegenwalze entlang der Walzenlänge im wesentlichen konstant halten«, Eine solche Walze ist in der US-PS 2,908,964 von Appenzeller dargestellt«, in welcher die Abstützung durch eine Flüssigkeitsdruckkammer zwischen der feststehenden Achswelle und der Walze an der Walzenspaltlinie bereitgestellt ist. In der US-PS 3,587,152 von Hold sind eine Menge von Kolben in der feststehenden Achswelle vorgesehen und die Hohlwalze wird durch hydraulische Dampfungselemente an dem Kolben abgestützt. Solche Walzen haben eine weite Anerkennung erreicht, da durch sie eine genaue Regelung des Walzdruckes erreicht werden kann in einer einzelnen Walze für eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeit, in denen es gebräuchlich war, eine gesonderte Walze mit besonderer Ausbildung für jeden Anwendungsfall bereitzustellen, die zum Ausgleichen der Auslenkung der Walze unter einer einzelnen Lastbedingung angebracht war.

Es war erwünscht, die Vorteile von aufgeheizten Walzen auf solche Hohlwalzen anzuwenden. Zu diesem Zwecke wurde erhitzte Flüssigkeit an der inneren Fläche einer Hohlwalze von der im Hold-Patent offenbarten Art, durch Verwendung von gerillten Platten an den Enden der in den feststehenden Achswellen befestigten Kolben aufgebracht. Eine solche Wärme-Regelung ist in der US-PS 3,997,953 von Christ u. a. offenbart. In den US-PS 4,282,638 und 4,282,639 von. Christ et al sind Einrichtungen zum Sprühen von erhitzter Flüssigkeit auf die Innenseite von Hohlwalzen der in den Hold- und Appenzeller-Patenten aufgezeigten Art offenbart. Die Erhitzungs- oder Abkühlungstemperatur muß jedoch durch

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die Dicke der Walze zu der Arbeitsoberfläche hin übertragen werden, und es war schwierig, die genaue Temperaturregelung aufrecht zu erhalten zur Verwendung in der gebohrten Walze nach dem Marganski-Patent. Bis jetzt war es nicht möglich, eine Temperaturregelungs-Flüssigkeit für gebohrte Durchlässe in einer Hohlwalze vorzusehen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zum Leiten einer Temperaturregelungs-Flüssigkeit zu und von gebohrten Durchlässen in einer drehbaren ttohlwalze von einer Drehverbindung, die an der Rotationsachse der Hohlwalze angeordnet ist, vorzusehen.

Um die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen, ist die Hohlwalze auf der feststehenden Achswelle über Kugellager rotierbar befestigt. Das eine Ende der feststehenden Achswelle ist im inneren Laufring eines Drei-Laufring-Lagers, welcher drehbar in diesem angeordnet ist,; weist eine kreisförmige Anordnung von Leitungen auf,.' welche parallel zu der Achse durch den Ring hindurchgeführt sind. Der mittlere Laufring ist rotierbar in einem Lagerbock, welcher den Walzen-Zusammenbau abstützt, befestigt. Ein Abschlußdeckel, der an der einen Seite des mittleren Laufringes angebracht ist, weist Durchlässe auf, welche einmünden in eine zentrale Bohrung eines Zylindrischen Abschnittes, welcher an einem Ende eine Dreh-Verbindung aufweist, welche Ein- und Auslässe zu und' von zentralen Bohrungen bereitstellt. Die Hohlwalze besitzt Durchlässe, welche in Längsrichtung durch die Walze hindurchführen und welche in einem kreisförmigen Muster angeordnet sind, derart, daß sie die äußere Arbeitsfläche der Walze unterliegen. Ein Deckel an dem einen Ende der Walze auf der Seite der Drei-Laufring-Lagerung besitzt Querdurchlässe, welche die Enden von in Längsrichtung nebeneinanderliegenden Durchlässen verbinden und hat Leitungen, welche von und zu den

Enden von bestimmten unverbundenen Längs-Durchlässen führen. Die Durchlässe in dem Walzen-Deckel können durch flexible Schläuche an den Enden der in dem mittleren Laufring vorgesehenen Durchlässe angeschlossen sein« Der mittlere Laufring und die Walze sind derart miteinander verbunden, daß diese gemeinsam rotieren. Auf diese Weise tritt Temperaturregelungs-Flüssigkeit durch den Einlaß der Drehverbindung ein und wird durch entsprechende Sperren durch Deckel, mittleren Laufring und die flexiblen Schläuche hindurch zu bestimmten Längs-Durchlässen in der Hohlwalze geleitet. Ein Deckel an dem entgegengesetzten Ende der Hohlwalze besitzt Quernuten, welche die Flüssigkeit zu nebeneinanderliegenden Längs-Durchlässen zurückleiten, um die Flüssigkeit zurückzuführen, welche entlang der Hohlwalze zurückgeleitet oder zurück durch den mittleren Laufring zu dem Auslaß der Drehverbindung geleitet wird. Somit erlaubt die vorliegende Erfindung den vollen Vorteil einer guten Temperaturregelung und Wärmeübertragung einer sogenannten gebohrten Walze (drilled roll) in einer Hohlwalze mit Auslenkungsregelung zu erreichen.

Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend an Hand eines in.der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Hohlwalze,

Fig. 2 einen Schnitt ähnlich wie in Fig". 1, die Auslenkung der Hohlwalze νηά die Durchbiegung der feststehenden Achswelle zeigend,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III aus Fig₉ \,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV aus Fig. 1, und

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Fig. 5 eine diagrammartige Darstellung dor Strömungsrichtungen der Temperaturregelungs-Flüssigkeit durch die Hohlwalze. ■ «

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In der Zeichnung ist ein Ende einer Hohlwalze 10 dargestellt, welche an einer feststehenden We^LIe oder Achswelle 12 über Kugellager 14 (lediglich eins sichtbar gemacht) drehbar befestigt ist. Die Achswelle 12 wird ihrerseits an ihren Enden von Kugellagern 16 getragen, welche ein sich-krümmen der Achswelle in der in. Fig. 2 dargestellten Art erlauben. Das Lager 16 an dem einen Ende des Walzen-Zusammenbaues ist, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist, aus einem inneren Laufring 17, Rollen 18 und einem mittleren Laufring 20 gebildet:. Der mittlere Laufring 20 wiederum ist über Rollen 22 ijn einem äußereii Laufring 24, welcher in einer Abstützung: 26 aufgenommen ist, montiert. Der mittlere Laufring ist? mit einem Flansch 28 ausgerüstet, welcher eine innere Verzahnung 29 besitzt, die über eine Keilwelle 30 mit der inner.en Verzahnung 31 eines Deckels 23, welcher beispielsweise über Schrauben 33 (Fig. 3) an einem Ende der Hohlwalze *1O befestigt ist, verbunden ist. Auf diese Weise rotieren ;*die Hohlwalze 10 und der mittlere Laufring 20 gemeinsam auf der Achswelle 12 in Lagern 14 bzw. 16. Es können auch 'andere feste oder flexible Verbindungsmittel zwischen dem-'mittleren Laufring und der Hohlwalze vorgesehen werden, ohne daß vom Erfindungsziel abgewichen wird. Der gange Zusammenbau wird durch die Abstützung 26 über die Rollen 22 und den äußeren Laufring 24 getragen. Die Abstützung 26 ist in Form eines feststehenden Sockels dargestellt, sie kann aber ebensogut Teil eines bewegbaren Gliedes sein, welcher zur Bewegung des Walzenzusammenbaues in seiner Gänze verwendet wird. '

Bis hierher ist der beschriebene Mechanismus im wesentliehen gleich mit dem in der U.S. Patent Re. 27,445 von Kuehn offenbarten. Die Welle 18 aus jenem Patent (hier 42)

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ist als Antriebsteil beschrieben, es ist jedoch Teil der Erfindung, daß die Welle 42 auch unabhängig von der in anderer Weise hervorgerufenen Drehbewegung der Hohlwelle rotiert werden kann. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist die obere Fläche der Hohlwalze 10 im wesentlichen gerade gehalten, um einen gleichmäßigen (WaIz-) Klemmdruck, welcher durch die Pfeile A dargestellt ist, vorzusehen. Zwischen der inneren Fläche der Hohlwalze 10 und der Achswelle 12 wirkende Kräfte, welche durch die Pfeile B dargestellt sind, halten die Walze im wesentlichen gerade oder in einem gleichförmigen Klemmzustand, wobei der Auslenkung durch ein sich-krümmen der Achswelle Rechnung getragen wird. Die durch die Pfeile B repräsentierten Kräfte können, wie in dem Patent von Appenzeller, über einen Druckflüssigkeits-Körper oder durch eine Mehrzahl von in der Achswelle vorgesehenen Kolben mit hydraulischen Dämpfungsgliedern, welche die innere Fläche der Walze abstützen, aufgebracht werden, wie dies in dem Patent von Hold offenbart ist.

Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß an dem mittleren Laufring 20 eine Verlängerung oder Abschlußkappe 34 befestigt ist, welche eine regelmäßig beabstandete Reihe von Bohrungen 36 und 38 besitzt, welche von einer zentralen Bohrung 40 in einem zylindrischen Abschnitt 42 des Abschlußdeckels 34 wegführen. Die Bohrungen 36 und 38 führen zu einer kreisförmigen Anordnung von Leitungen 44, welche durch den mittleren Laufring 20 hindurchführen. Mit den Leitungen 44 in Verlängerung befindliche Löcher 46 führen durch den Flansch 28 und sind vorzugsweise über flexible Schläuche 48 an einer kreisförmigen Anordnung von Durchlässen 50, 51 (siehe auch Fig. 3) angeschlossen, welche durch den Deckel 32 zu den jeweiligen entsprechenden kreisförmig angeordneten Durchlässen 52, die in Längsrichtung durch die Hohlwalze 10 hindurchgeführt sind^ leiten. Um eine Verbindung zwischen den Leitungen in dem mittleren Laufring und den Durchlässen in der Hohlwalze zu bilden, können erfindungsgemäß flexible feste Mittel

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(flexible solid means) verwendet werden. Ein an der Hohl" walze 10 mit Schrauben 55 (Fig. 4) befestigter Abschlußdeckel 54 besitzt Nuten 56, welche nebeneinanderliegende Durchlässe 52 an der entgegengesetzten Seite der Walze 10 verbinden. In der zentralen Bohrung 40 ist eine Rohrleitung 58 aufgenommen, auf welcher eine Drehverbindung 59 befestigt ist, welche ein Einlaßrohr 60 und ein Auslaßrohr 61 besitzt. Es ist ersichtlich, daß die Drehverbindung durch Rotation der Rohrleitung 58 entweder in der Bohrung 40 oder in dem Formstück 59 verwirklicht werden kann. Die Rohrleitung 58 kommuniziert .mit dem Auslaß 61 und nimmt des weiteren ein Rohr 62 mit kleinerem Durchmesser und mit einem Kopf 64 auf, wodurch eine Sperre vorgesehen ist, welche die Bohrung 40 in zwei Durchgänge teilt, wobei der eine Durchgang von Einlaß 60 durch das Rohr 62 zu den Bohrungen 36 führt, während der andere Durchgang von dem Auslaß 61, dem Raum zwischen den Rohren 58 und 62 zu den Bohrungen 38 leitet. Die Bohrungen 36 leiten durch den inneren Laufring 17 und flexible Schläuche 48 zu den Durchlässen 50. Die Bohrungen 38 leiten ebenso durch den inneren Laufring 17 und flexible Schläuche 48 zu den Durchlässen 51.

Aus Fig. 5 kann ein Diagramm, welches die Strömung der Temperaturregelungs-Flüssigkeit durch die Hohlwalze lö darstellt, ersehen werden. Wie dargestellt,tritt die Flüssigkeit durch den Einlaß 60 ein und fließt durch das Rohr 62, die Bohrung 63 im Abschlußdeckel 34, die Leitung 44 im mittleren Laufring 20, durch ein Loch 46 im Flansch 28, durch einen Durchlaß 50 im Deckel 32,zum einen Ende der Durchlässe 52 in der Hohlwalze 10. Die Flüssigkeit fließt dann über eine Nut 56 im Abschlußdeckel 54 an dem anderen Ende der Hohlwalze 10 und durch einem benachbarten Durchlaß 52 zu dem Deckel 32. Die Flüssigkeit kann direkt zu einem Rückführungs-Durchlaß 51 in dem Deckel 32 fließen, vorzusgweise wird jedoch die Flüssigkeit über eine Nut 66 zu einem anderen

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benachbarten Durchlaß 52 geleitet. Am anderen Ende wird die Flüssigkeit dann zurückgeführt durch eine andere Nut 56 im Abschlußdeckel 54 durch einen Durchlaß 52 und dann zu einem Rückführungs-Durchlaß 51. Die Flüssigkeit wird dann geführt durch einen flexiblen Schlauch 48, eine Leitung 44 im mittleren Laufring XO und über eine Rückführungs-Bohrung 38 in dem Abschlußdeckel 34 und über eine Rohrleitung 58 zu dem Auslaß 61. Der Einlaß und der Auslaß können an einer Vielzahl unterschiedlicher, bekannter Mittel angeschlossen werden, welche sum Regeln der Temperatur der Flüssigkeit zum Rezirkulieren in wechselnden Schritten (alternate passes) durch die Hohlwalzen-Durchlässe geeignet sind, angeschlossen sein.

In dieser Weise wird ersichtlich, daß die Temperaturregelungs-Flüssigkeit geleitet wird zu und von einer auslenkbaren Hohlwalze, die reichlich abgestützt ist bezüglich einer Last, die durch ein Drei-Laufring-Lager aufgenommen wird. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die ganze Lager- und Verbindungseinheit an der einen Seite in einem ein Schmiermittel enthaltenden Gehäuse 70 umgeben, welches entsprechende Dichtungsmittel 71 besitzt, durch welche der zylindrische Abschnitt 42 hindurchtritt. An dor anderen Seite sitzt ein Gehäuse 72 mit flexiblen Dichtunge 72 auf einem zylindrischen-Abschnitt des Deckels 32 auf, welcher auslenken kann, relativ zu dem Gehäuse entsprechend der völligen Auslenkung der Hohlwalze 10. Es ist offensichtlich, daß die Dichtung 73 in irgend einer bekannten Art gebildet sein kann, welche eine Anpassung an das Auslenkungsmaß der Hohlwalze erlaubt« Nicht dargestellt, jedoch ausreichend bekannte Mittel können verwendet werden, um die Hohlwelle über den zylindrischen Abschnitt zu drehen= Da der Abschnitt 42 nicht ausgelenkt wird, und ausreichend in der Drei-Laufring-Lagerung abgestützt ist, tritt das Problem einer Fehlaurichtung der Verzahnung nicht auf.

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Claims

USM Corporation, Farmington, Connecticut 06032

Hohlwalze, insbesondere für Kalander

Patentansprüche

Hohlwalze, insbesondere für Kalander, welche rotierbar befestigt ist auf einer n?cht rotierbaren Achswelle (12), die im inneren Ring (17) eines Drei-Laufring-Lagers (16)aufgenommen ist, wobei der mittlere Laufring (20) des Lagers (16) mit der Hohlwalze (10) zum gemeinsamen Rotieren verbunden ist und der äußere Laufring (24) des Lagers (16) durch eine Abstützung (26) für den Walzen-Zusammenbau getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Temperaturregelungs-Einrichtung für die Hohlwalze (10) Durchlässe (52), welche längsgerichtet in der Hohlwalze (10) und nahe an deren Umfang, und Leitungen (36, 38; 44; 48), welche zum

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Verbinden der Durchlässe (52) an einer in einer Abschlußkappe (34) des mittleren Laufringes (20) angeordneten zentralen Bohrung (40), vorgesehen sind und daß zum Zirkulieren der Temperaturregelungs-Flüssigkeit durch die Durchlässe (52) der Hohlwelle (10) eine Drehverbindung (59) vorgesehen ist, welche Abschnitte der zentralen Bohrung (40) mit einem Einlaßrohr (60) und einem Auslaßrohr (61) verbindet.
2. Hohlwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (36, 38; 44; 48) flexible Schläuche (48) enthalten, welche zwischen dem mittleren Laufring (20) und den Durchlässen (52) der Hohlwalze (10) angeordnet sind.
3. Hohlwalze nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende der Hohlwalze (10) ein Deckel (32) vorgesehen ist, in welchem zu der Walze hin offene Nuten (66), die je zwei nebeneinanderliegende Durchlässe (52) kurzschließen und andererseits im wesentlichen in Achsrichtung Durchlässe (50, 51), die andere Durchlässe (52) mit in dem mittleren Laufring (20) vorgesehenen Leitungen (44) verbinden, vorgesehen sind.
4. Hohlwalze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den in dem Deckel (32) vorgesehenen Durchlässen (50, 51) und den in dem mittleren Laufring (20) vorgesehenen Leitungen (44) flexible Schläuche (48) angeordnet sind.
5. Hohlwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Leiten der Flüssigkeit zu und von dem Einlaß (60) und Auslaß (61) der Drehverbindung (59) in der zentralen Bohrung (40) ein (Scheide-) Kopf (64) angeordnet ist.
6. Hohlwalze nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der zentralen Bohrung (40) mindestens ein Teil der Drehverbindung (59) aufgenommen ist.

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7. Hohlwalze nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche zwischen der Achswelle (12) und der Innenseite der Hohlwalze (10) wirkt, wodurch die Hohlwalze (10) in im wesentlichen konstanter Klemmdruck-Bedingungen (A; B) entlang ihrer Länge gehalten wird und die Achswelle (12) sich zwischen den Stützen, welche durch die inneren Laufringe (17) gebildet sind, krümmt.

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