DE3546713C2 - Paper making roll assembly - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Walze der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Derartige Walzen werden in Kalandern und Quetschwerken eingesetzt und haben oft erhebliche Abmessungen, die in der Papierindustrie wegen der bei modernen Papier­ maschinen üblichen beträchtlichen Arbeitsbreiten Längen bis zu 10 m und Durchmesser bis zu 1 m umfassen können. Auch die Arbeitsgeschwindigkeiten sind erheblich und können bis zu 2000 m pro Minute betragen. Dies alles bedeutet, daß die durch die Antriebseinrichtung auf eine solche Walze zu übertragenden Leistungen gleichfalls beträchtlich sind und mehrere 100 KW betragen können. Die Übertragung solcher Leistungen ist im Getriebebau nichts Besonderes, wenn genügend Platz zur Verfügung steht. Gerade dies ist aber bei Kalandern und ähnlichen Walzvorrichtungen, für die die erfindungsgemäße Walze vorgesehen ist, nicht der Fall: das Gehäuse der Antriebs­ einrichtung darf aus konstruktiven Gründen radial nicht wesentlich mehr ausladen, als es dem Durchmesser der Walze entspricht, und es ist aus dem gleichen Grunde nicht möglich, eine Antriebswelle etwa parallel zur Walzen­ achse seitlich neben dieser durch den Maschinenständer hindurch zu führen, um von der Seite her an der Hohl­ walze anzugreifen.

Um diesen besonderen konstruktiven Anforderungen gerecht zu werden, sind für Walzen der hier in Rede stehenden Art besondere Antriebseinrichtungen entwickelt worden, von denen eine in der dem Oberbegriff zugrundeliegenden Bauform in der US-PS 38 55 681 offenbart ist. An dem Zentralrad findet hierbei eine Leistungsverzweigung statt, die die Leistung auf drei über den Umfang verteilte Ritzel­ wellen aufteilt, die an dem Lager für das Ende des Quer­ hauptes vorbeiführen und deren Leistung jenseits dieses Lagers wieder an dem Zahnring zusammengefaßt und über die Bogenzahnkupplung auf das Ende der Hohlwalze über­ tragen wird. Die Aufteilung auf drei Ritzelwellen dient der radial möglichst kompakten Bauweise. Gerade diese Bauweise mit den relativ geringen Abmessungen der Kom­ ponenten bringt es mit sich, daß die vorhandenen Verzah­ nungen hochbelastet sind. Für die Dauerhaftigkeit eines solchen Antriebs ist entscheidend, daß die Flankenbe­ lastungen möglichst gleichmäßig verteilt werden und keine Lastspitzen auftreten, die infolge überhöhter Flanken­ pressung zu einem vorzeitigen Verschleiß führen. Eine unabdingbare Voraussetzung für die einwandfreie Funktion eines solchen Antriebes ist neben der Präzision der Her­ stellung die sorgfältige Montage und Justierung der Kom­ ponenten.

Das Lager für das Ende des Querhauptes ist, da es dessen Durchbiegungen bewältigen können muß, durchweg als Kugelschalenlager ausgebildet und etwa in der Mitte des Antriebsgehäuses angeordnet, wobei die Belastungen des Querhaupts durch das Lager und das Antriebsgehäuse nach außen, z. B. auf einen Maschinenständer abgeleitet werden. Bei der bekannten Ausführungsform ist das Lager auf einem Absatz des Endes des Querhaupts angeordnet und darauf durch einen in einer umlaufenden Nut ange­ ordneten Fixierungsring in Achsrichtung festgelegt. Der Fixierungsring ist von außerhalb des Antriebsgehäuses nicht zugänglich. Bei der Montage dieser Antriebseinrich­ tung muß also das Getriebe teilweise demontiert werden, um es an der Walze anzubringen. Dies geschieht am Einsatz­ ort der Walze, d. h. in einer Papierfabrik oder einer ähnlichen Umgebung, die für Getriebemontagen wenig ge­ eignet ist. Die Sorgfalt der Montage und die Genauigkeit der Justierung leiden hierunter. Auch der Zeitverlust, der z. B. bei einer Auswechslung eines Antriebs am Ein­ satzort stattfindet, und die damit verbundene Stillsetzung weiterer Anlagenteile stellen erhebliche Störungsfaktoren dar.

Es können die Dauerhaftigkeit des Antriebs verbessert und der Zeitaufwand für seine Montage verringert werden, indem die Einrichtung zur axialen Fixierung des Endes des Querhaupts an dem antriebsseitigen Lager von außerhalb des Antriebsgehäuses von und zur Wirkung bringbar ist, so daß das Antriebsgehäuse als Ganzes vom Querhaupt abziehbar ist, so daß das Getriebe werksseitig vollständig montiert werden kann (DE-PS 35 06 182).

Bei der US-PS 38 55 681 ist der Zahnring ungelagert und nur durch die mit ihm in Eingriff stehenden Verzah­ nungen radial in seiner Lage gehalten. Das eingangsseitige Zentralrad jedoch ist mit dem Antriebszapfen einstückig und somit gegenüber den Ritzelwellen starr gelagert. Dadurch können sich Ungleichmäßigkeiten der Leistungs­ aufteilung und entsprechende Überbelastungen einstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dauerhaf­ tigkeit des Antriebs zu fördern.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch wiederge­ gegebene Erfindung gelöst.

Leistungsverzweigung und Leistungszusammenführung sind auf diese Weise selbsteinstellend, so daß im gesamten Getriebezug eine bestmögliche Leistungsverteilung vorherrscht.

Ein ungelagertes Zentralrad ist für sich genommen aus der DE-OS 30 09 086 bekannt. Hierbei ist aber das Zentralrad über eine an beiden Enden mit Zahnkupplungen versehene Welle mit dem Antriebszapfen verbunden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt einen Längsschnitt durch das Ende der erfindungsgemäßen Walze und das An­ triebsgehäuse.

Die als Ganzes mit 10 bezeichnete Walze umfaßt eine umlaufende, den arbeitenden Walzenumfang bildende Hohlwalze 1, die der Länge nach von einem stillstehenden Querhaupt 2 durchgriffen ist und im Innern durch eine gegen den Innenumfang 3 der Hohlwalze 1 wirkende, an dem Querhaupt 2 angebrachte Stützeinrichtung an dem Quer­ haupt 2 abgestützt ist. Die Stützeinrichtung kann eine hydraulische Druckkammer, kolbenartige Stützelemente oder geeignete mechanische Anordnungen umfassen. Sie gestattet es, die auf die Hohlwalze 1 durch den Liniendruck wir­ kenden Querkräfte auf das Querhaupt 2 abzuleiten, welches sich innerhalb der Hohlwalze 1 durchbiegen kann, so daß die Hohlwalze 1 selbst in ihrer Biegelinie von der Be­ lastung des Liniendrucks unbeeinflußt bleibt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Hohlwalze 1 durch an ihren Enden zwischen dem Innenumfang 3 und dem Querhaupt 2 angeordnete Lager 60 abgestützt.

Die Enden des Querhauptes 2 stehen aus der Hohl­ walze 1 axial vor, wie es bei dem antriebsseitigen Ende 4 in der Zeichnung dargestellt ist. Auf dem Ende 4 ist ein Kugelschalenlager 5 angeordnet, welches mit seinem inneren Lagerring 6, welcher eine zylindrische Innenumfangsfläche aufweist, auf der entsprechenden zylindrischen Außen­ umfangsfläche des Endes 4 des Querhauptes 2 axial ver­ schiebbar angeordnet ist. Der äußere Lagerring 7 ist in dem als Ganzes mit 8 bezeichneten Antriebsgehäuse der als Ganzes mit 9 bezeichneten Antriebseinrichtung der Walze 10 radial abgestützt.

Das Antriebsgehäuse 8 umfaßt ein das Ende 4 des Querhauptes 2 umgebendes Topfgehäuse 11, welches in axialer Richtung durch zwei senkrecht zur Achse des Quer­ hauptes 2 sich erstreckende Deckelplatten 12, 13 begrenzt ist. Die durch das Kugelflächenlager 5 in Querrichtung ausgeübten Kräfte werden durch das Topfgehäuse 11 nach außen in einen nicht dargestellten Maschinenständer abge­ leitet. Das Kugelflächenlager 5 ist in seinem Sitz 14 in dem Topfgehäuse 11 an einer Seite durch einen Bund 15 des­ selben, auf der anderen Seite durch einen Fixierungsring 16 axial festgelegt.

Der Antriebszapfen 17 ist in der in der Zeich­ nung rechten Deckelplatte 13 über zwei Wälzlager 18, 19 gelagert und weist ein an seinem in das Topfgehäuse 11 eingreifenden Ende eine äußere Geradverzahnung 20 auf, die mit Spiel in eine gleiche Innenverzahnung 21 eines Zentral­ rades 22 eingreift, welches durch Fixierungsringe 23, die gegen die stirnseitigen Enden der Verzahnung 20 an­ liegen, auf dem Antriebszapfen 17 in Achsrichtung festge­ legt ist. In radialer Richtung ist das Zentralrad 22 je­ doch ungelagert und kann sich durch das Spiel etwas ein­ stellen.

Das Zentralrad 20 ist von drei über den Umfang gleichmäßig verteilten Ritzelwellen 24 umgeben, die in Lagern 25, 26 in den einander gegenüberliegenden Deckelplatten 12 bzw. 13 gelagert sind. Die Ritzelwellen 24 weisen an beiden Enden Ritzel auf, von denen das in der Zeichnung rechte Ritzel 27 mit dem Zentralrad 22 in Eingriff steht, während das in der Zeichnung linke Ritzel 28, welches in den Schaft der Ritzelwelle 24 eingeschnitten ist, mit der Außenverzahnung 29 eines axial geführten, radial aber ungelagerten Zahnrings 30 kämmt, der radial innerhalb der drei Ritzelwellen 24 angeordnet ist. Die Innenver­ zahnung 31 des Zahnrings 30 wirkt mit der Bogenverzahnung 32 einer Bogenzahnkupplungshülse 33 zusammen, die sich durch eine Öffnung 34 der Deckelplatte 12 hindurch nach außen gegen die Hohlwalze 1 hin erstreckt, sich in dieser Richtung konisch erweitert und das sich in der gleichen Richtung konisch erweiternde Ende 4 des Querhauptes 2 mit nur geringem Abstand umgibt. An dem auf der Seite der Hohlwalze 1 gelegenen Ende besitzt die Bogenzahnkupplungs­ hülse 33 eine weitere Bogenverzahnung 35, die in eine Innenverzahnung 36 eines Flanschrings 37 eingreift, der mittels Schrauben 38 am stirnseitigen Ende der Hohlwalze 1 befestigt ist. Der Flanschring 37 hat einen gegen das Antriebsgehäuse 8 gerichteten axialen Ansatz 39 mit einer zylindrischen Außenumfangsfläche 40, auf welcher eine an der Außenseite der Deckelplatte 12 befestigte Anordnung 41 von Dichtungsringen angreift, die gegen den Austritt von im Sinne des Pfeiles 61 anströmender Druckflüssigkeit zwischen dem Antriebsgehäuse 8 und dem Ansatz 39 abdichtet und als sogenannte Schwimmringdichtung ausgebildet ist. Die Dichtungsanordnung 41 umfaßt einen an der Stirnseite der Deckelplatte 12 festgelegten Haltering 52, der über den Ansatz 39 greift und dessen zylindrischer Außenum­ fangsfläche mit seiner zylindrischen Innenumfangsfläche mit geringem Abstand gegenübersteht. In der Innenumfangs­ fläche des Halterings 52 sind in dem Ausführungsbeispiel mit axialem Abstand zwei radiale Innenumfangsnuten 53 vorgesehen, in denen jeweils ein scheibenringförmiger Dichtungsring 54 radial verschiebbar geführt ist, so daß er mit seinen in radialen Ebenen gelegenen Flanken dicht an den Flanken der Nut 53 anliegt, jedoch ohne Zwängung in radialer Richtung mitgenommen wird, wenn sich der Ansatz 39 gegenüber dem Haltering 52 axial verlagert. Die Dichtungsringe 54 bestehen aus einem nachgiebigen, reibungs- und verschleißarmen Material, zum Beispiel einem geeigneten Kunststoff, und liegen mit einer ge­ wissen gegebenenfalls durch eine umlaufende Zugfeder ver­ stärkten Vorspannung an der zylindrischen Außenseite des Ansatzes 39 an.

Zwischen den beiden Nuten 53 ist eine weitere Innenumfangsnut 55 gebildet, in der lose, jedoch durch einen O-Ring abgedichtet, ein auf dem Ansatz 39 sitzen­ der Ring 56 angeordnet ist, der die Aufgabe hat, unter dem rechten Dichtungsring 54 durchgedrungene Druck­ flüssigkeit beim Umlauf des Ansatzes 39 nach außen zu schleudern, so daß sie durch den im unteren Bereich der Nut 55 angeordneten Ablauf 57 abgeführt werden kann. Diese Druckflüssigkeit belastet also den linken, "letzten" Dichtungsring 54 nicht mehr.

Die gesamte Antriebseinrichtung 9 wird fabrikmäßig vormontiert und als Einheit an den Einsatzort gebracht und dort mit der Walze 1,2 verbunden. Damit die Bogen­ zahnkupplungshülse 33 und der Flanschring 37, die ja gegenüber dem Antriebsgehäuse 8 beweglich sind, sich nicht zu sehr bewegen und die Dichtungsringanordnung 41 gefährden und außerdem zur Erleichterung der Montage und des Transports sowohl des Getriebes als auch der Walze als Ganzes eine feste Lage zum Antriebsgehäuse 8 beibehalten, ist ein oder sind mehrere in der Zeichnung gestrichelt angedeutete Montagebügel 42 vorgesehen, die U-förmig ausgebildet sind, mit den Schenkeln nach innen weisen und mittels die Schenkel quer durchgreifen­ der Schrauben einerseits an der Deckel­ platte 12 andererseits an dem Flanschring 37 festlegbar sind.

Die gesamte Antriebseinrichtung 9 kann dann bei der Montage gemäß der Zeichnung von rechts nach links auf das Ende 4 des Querhauptes 2 aufgeschoben werden, wobei der Innenring 6 auf seine Sitzfläche 43 aufgleitet bis der Flanschring 37 an der Stirnseite der Hohlwalze 1 anliegt.

Um das Querhaupt 2 gegenüber dem Antriebsgehäuse 8 in Achsrichtung zu fixieren, ist ein außerhalb der Zei­ chenebene gelegener und deshalb nur gestrichelt wiederge­ gebener Querzapfen 50 vorgesehen, der Querbohrungen 44 des Innenrings 6 sowie 45 des Endes 4 des Querhauptes 2 durchgreift und somit den Innenring 6 in Achsrichtung auf dem Ende 4 fixiert, ohne die Durchbiegungsverlagerungen der Ringe 6,7 gegeneinander zu behindern. In dem Getriebe­ gehäuse 8 ist ein Kanal 46 gebildet, durch welchen der Querzapfen 50 von außen zugänglich und einsetzbar bzw. ent­ fernbar ist. Die einzigen am Einsatzort zu vollziehenden Montageschritte sind das Aufschieben der Antriebseinrichtung 9 auf das Ende 4 des Querhauptes 2, das Anziehen der Be­ festigungsschrauben 38, das Einsetzen des Querbolzens 5 sowie das Lösen des Montagebügels 42. Die eigentlichen Antriebselemente werden bei der Montage nicht tangiert und bleiben in ihrer werksseitig vorge­ nommenen Justierung unberührt. Die Konstruktion ist im übrigen auch insofern bevorzugt, als Änderungen des Übersetzungsver­ hältnisses lediglich durch Auswechseln des Zentralrades 22 und der Ritzelwellen 24 vorgenommen werden können. Das Topfgehäuse 11 und alle übrigen Antriebsteile bleiben da­ bei unverändert.

Die zwischen dem Innenumfang 3 der Hohlwalze 1 und dem Querhaupt 2 wirkende (nicht dargestellte) hydrau­ lische Stützeinrichtung ergibt eine gewisse Menge an Leck­ flüssigkeit, die zur Herbeiführung stationärer Verhält­ nisse ständig abgeführt werden muß. In vielen Fällen tritt die Leckflüssigkeit, die ja ein Hydrauliköl ist und ge­ wisse Schmiereigenschaften aufweist, in Achsrichtung durch den Ansatz 39 hindurch gemäß der Zeichnung nach rechts in das Antriebsgehäuse 8 ein und dient dort zur Schmierung der Antriebselemente. An irgendeiner geeigneten Stelle wird diese Flüssigkeit ständig abgezogen. Bei einer anderen Aus­ führungsform ist jedoch an den Enden der Hohlwalze 1 die in der Zeichnung gestrichelt angedeutete Ausgestaltung getroffen, bei welcher auf dem Querhaupt 2 eine Lippen­ dichtung 58 sitzt, die gegen eine Radialfläche des Flansch­ rings 37 anliegt und gegen den Austritt von Druckflüssigkeit aus dem Zwischenraum zwischen Hohlwalze 1 und Querhaupt 2 abdichtet. In diesem Fall wird die Leckflüssigkeit durch einen nicht dargestellten besonderen Kanal im Querhaupt 2 abgezogen. Das Antriebsgehäuse 8 weist in diesem Fall eine separate Schmiermittelzuführung 59 auf, mittels deren ein anderes, für die Schmierung der Getriebeteile besser geeignetes und in seiner Temperatur und in seiner Umwälz­ menge frei wählbares Schmiermittel zugeführt werden kann.

Claims (1)

1. Walze
   mit einer den arbeitenden Walzenumfang bildenden umlaufenden Hohlwalze und einem diese der Länge nach durchgreifenden undrehbaren Querhaupt, welches an den Enden aus der Hohlwalze vorsteht und dort in einem Maschinenständer oder dergleichen über Durchbiegungen des Querhaupts zulassende Lager abgestützt und axial in einem der Lager fixiert ist, im Innern ringsum Ab­ stand vom Innenumfang der Hohlwalze beläßt und auf der Seite des Walzspalts durch eine gegen den Innenumfang der Hohlwalze wirkende Stützeinrichtung derart abge­ stützt ist, daß sich das Querhaupt innerhalb der Hohl­ walze durchbiegen kann, ohne mit dem Innenumfang der Hohlwalze in Berührung zu kommen,
   und mit einer an einem Ende der Hohlwalze an­ greifenden Antriebseinrichtung für die Hohlwalze mit einem Antriebsgehäuse, in welchem das dortige Lager des Querhaupts angeordnet sowie ein außerhalb eines Endes des Querhaupts mit diesem fluchtend angeordneter An­ triebszapfen und mehrere über den Umfang verteilte achsparallele von dem Antriebszapfen über ein Zentral­ rad angetriebene Ritzelwellen mit beiderends vorgesehenen Ritzeln gelagert sind, bei denen jeweils das eine Ritzel in Eingriff mit dem Zentralrad steht, die an dem dortigen Lager des Querhaupts vorbeiführen und die mit dem anderen Ritzel axial innenseitig des Lager mit einem radial innen gelegenen Zahnring in Eingriff stehen, der über eine Bogenzahnkupplungshülse mit einem an der Stirn­ seite der Hohlwalze angebrachten Flanschring drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
   daß das Zentralrad (22) eine gerade Innenverzahnung (21) aufweist, in die der Antriebszapfen (17) mit einer gleichen, jedoch geringes Spiel aufweisenden Außenverzahnung (20) eingreift, und ungelagert nur durch die mit ihm in Ein­ griff stehenden Verzahnungen radial in seiner Lage ge­ halten ist.