DE4030190A1 - Verfahren zur reduzierung des leistungsverbrauchs einer durchbiegungskompensierten walze und eine durchbiegungskompensierte walze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung des Leistungsverbrauchs einer durchbiegungskompensierten Walze in einer Walze, die aus einem auf einer stationären Welle drehbar angeordneten Walzenmantel besteht, wobei der Zwischenraum zwischen dem Walzenmantel und der Welle mit in Längsrichtung verlaufenden Dichtungen in zwei Teile aufge­ teilt ist, derart daß er auf der Seite des Pressenspaltes eine Druckflüssigkeitskammer oder -kammerreihe sowie auf der entgegengesetzten Seite der in Längsrichtung verlaufenden Dichtungen eine Sekundärkammer hat, wobei das Spaltprofil durch Druckregelung eines in die genannte Druckflüssigkeits­ kammer/-kammerreihe geführten Druckmediums geregelt wird.

Die Erfindung betrifft außerdem eine durchbiegungskom­ pensierte Walze zur Ausführung des Verfahrens, die aus einem auf einer stationären Welle drehbar angeordneten Walzenmantel besteht, wobei der Zwischenraum zwischen dem Walzenmantel und der Welle mit in Längsrichtung verlaufenden Dichtungen in zwei Teile aufgeteilt ist, derart daß er auf der Seite des Pressenspaltes eine Druckflüssigkeitskammer oder -kammerreihe sowie auf der entgegengesetzten Seite der in Längsrichtung verlaufenden Dichtungen eine Sekundärkammer hat, wobei das Spaltprofil regelbar ausgeführt ist, indem der Druck des in die Druckflüssigkeitskammer/-kammerreihe geführten Druckme­ diums geregelt wird.

In Papiermaschinen kommen im allgemeinen Walzen zur Anwendung, die mit einer Gegenwalze gemeinsam einen entwäs­ sernden Pressenspalt, Ausgleichsspalt oder Kalanderspalt bilden. Bei diesen Abwendungszwecken ist wichtig, daß eine konstante Liniendruckverteilung im Pressenspalt, d. h. ein konstantes Profil in Axialrichtung der Walzen erzielt wird oder daß sich dieses Profil dem Bedarf entsprechend regeln läßt, um z. B. das Feuchtigkeitsprofil und/oder das Dickenpro­ fil in Querrichtung der Bahn (Kaliber) zu beherrschen. Es sind verschiedene durchbiegungskompensierte oder durchbie­ gungsgeregelte Walzen (im folgenden wird für beide die Abkür­ zung dk-Walze benutzt) für diesen Zweck bekannt, mit denen angestrebt wird, die Liniendruckverteilung im Pressenspalt zu beeinflussen.

Es sind mehrere verschiedene Papiermaschinen-dk-Walzen bekannt. Diese bestehen im allgemeinen aus einer massiven oder rohrförmigen, stationären Walzenwelle und einem um diese drehbar angeordneten Walzenmantel. Zwischen genannter Welle und Mantel sind gegen die Innenfläche des Mantels wirkende Gleitschuhanordnungen und/oder Druckflüssigkeitskammern oder eine Kammerreihe angebracht, so daß das axiale Profil im Pressenspalt nach Bedarf korrigiert oder geregelt werden kann. Im allgemeinen werden die von diesen Walzen gebildeten Spalte, wie Pressenspalte oder Kalanderspalte, durch auf die Wellenzapfen der dk-Walze und deren Gegenwalze gerichtete Belastungskräfte belastet. Die vorliegende Erfindung steht im Zusammenhang mit Walzen des letztgenannten Typs, sog. schwim­ menden Walzen, bei denen der Walzenmantel über eine zwischen Walzenmantel und Walze vorhandene Druckflüssigkeitskammer oder -kammerreihe belastet wird.

Ein bedeutendes Problem bei den Lösungen vom Stand der Technik, in denen der Raum zwischen dem Walzenmantel und der Walzenwelle durch Längsdichtungen in zwei Teile geteilt ist, so daß die eigentliche Druckflüssigkeitskammer d. h. Primär­ kammer von der einen Seite der Längsdichtungen und die Sekun­ därkammer von der entgegengesetzten Seite begrenzt wird, ist der große Leistungsverbrauch dieser Walzen. Dies kommt daher, daß die Walze u. a. wegen der Abdichtung der Druckflüssigkeits­ kammer mit Öl gefüllt sein muß derart, daß auch die Sekundär­ kammer voll Öl ist. Beim Rotieren des Walzenmantels kommt somit das Öl in der Sekundärkammer in kräftige Drehbewegung, was den Leistungsverbrauch der Walze erheblich steigert. Bei solchen Walzen wurde früher versucht, den Leistungsverbrauch z. B. auf in der SE-Patentschrift 3 43 094 und DE-Anmeldung 35 27 398 beschriebene Weisen zu reduzieren, indem in der Walzen­ welle querlaufende Bohrungen ausgeführt sind, mit denen der Ölkreislauf in den Walzenkammern erleichtert wird. Mittels dieser Lösungen kann der Leistungsverbrauch der Walze zwar etwas reduziert werden, aber jedoch nicht wesentlich, da trotz allem in der Walze den Leistungsverbrauch steigernde innere Reibungen verbleiben. Außerdem hat diese Anordnung eine Reihe beträchtlicher Nachteile. Erstens ist die Herstel­ lung einer solchen Walzenwelle kompliziert, weil in der gro­ ßen und massiven Welle mehrere große Querbohrungen angefer­ tigt werden müssen. Ein weiterer bedeutender Nachteil besteht darin, daß die Gesamtfläche der Querbohrungen bedeutend groß sein muß, damit diese Querbohrungen Einfluß auf den Leistungs­ verbrauch der Walze haben, wodurch die Walzenwelle wesentlich geschwächt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren und eine neue durchbiegungskompensierte Walze zu schaffen, mit der die Nachteile der Lösungen vom Stand der Technik vermieden werden und mit der der Leistungs­ verbrauch der Walze wesentlich reduziert wird. Um dies zu erreichen, ist für das erfindungsgemäße Verfahren im wesent­ lichen charakteristisch, daß aus der Sekundärkammer das in diese eingedrungene Druckmedium entfernt und daß in die Sekun­ därkammer Druckluft gespeist wird.

Für die erfindungsgemäße Walze ist ihrerseits charak­ teristisch, daß die Walze mit einer Austragsvorrichtung zum Entfernen des Druckmediums aus der Sekundärkammer sowie mit Geräten zum Einspeisen von Druckluft in die Sekundärkammer versehen ist.

Mit der Erfindung wird gegenüber den herkömmlichen Lö­ sungen eine Reihe bedeutende Vorteile erzielt, von denen in diesem Zusammenhang u. a. folgende hervorzuheben sind. Die Erfindung kann in bereits vorhandenen Walzenlösungen in einfa­ cher Weise angewendet werden, so daß deren Leistungsverbrauch wesentlich reduziert werden kann. In der erfindungsgemäßen Lösung wird das Öl aus der Sekundärkammer ganz entfernt und statt dessen Luft eingespeist, so daß die Anordnung den Wal­ zenbetrieb noch nicht einmal in bezug auf die Abdichtung be­ einträchtigt. Die schon bei dk-Walzen mit Gleitschuhanordnun­ gen gewonnenen Erfahrungen zeigen, daß die Vermischung des Öls mit der Luft keinerlei Probleme verursacht. In der Her­ stellung verursacht die Erfindung keine wesentlich hohen Zu­ satzkosten.

Die übrigen Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der weiter unten folgenden detaillierten Beschrei­ bung der Erfindung hervor.

Fig. 1 zeigt völlig schematisch eine erfindungs­ gemäße dk-Walze von der Seite gesehen zum Teil als Vertikalschnitt.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Vertikalquerschnitt der erfindungsgemäßen dk-Walze.

Fig. 3 ist eine schematische Detailschnittzeichnung der erfindungsgemäßen dk-Walze in vergrößer­ tem Maßstab.

Unter Hinweis auf Fig. 1 und 2 ist die dort gezeigte dk-Walze allgemein mit Bezugsnummer 10 bezeichnet. Die dk- Walze 10 besteht in an sich bekannter Weise aus einer stati­ onären Zentralwelle 11, auf der ein rotierender Walzenmantel 12 angebracht ist. Der Walzenmantel 12 ist mit Endlagern 13 auf der Welle 11 abgestützt und der Zwischenraum zwischen Wal­ zenmantel 12 und Welle 11 ist in an sich bekannter Weise mit in Längsrichtung verlaufenden Dichtungen 15 in zwei Teile aufgeteilt, so daß auf der einen Seite der Längsdichtungen die eigentliche Druckflüssigkeitskammer, bzw. Primärkammer und auf der entgegengesetzten Seite eine Sekundärkammer 17 vorhanden ist. Die genannten Kammern sind in Axialrichtung zusätzlich auf normale Weise mit Enddichtungen 18 abgedich­ tet. Die Druckflüssigkeitskammer 16 kann sich zwischen den Enddichtungen 18 einheitlich über die Axiallänge der Walze 10 erstrecken, oder die Druckflüssigkeitskammer 16 kann mit ra­ dialen Dichtungen, die den Enddichtungen 18 ähnlich sind, in eine Kammerreihe aufgeteilt werden derart, daß die Druck­ flüssigkeitskammer in mehrere Zonen eingeteilt wird, deren Druck sich jeweils separat regeln läßt. Das Druckmedium wird in die Druckflüssigkeitskammer 16 auf ganz normale Weise durch einen Druckkanal 19 oder im Fall der Kammerreihe durch mehrere Druckkanäle eingespeist, von dem/denen sich Eintritts­ öffnungen 20 in die Druckflüssigkeitskammer 16/-kammerreihe öffnen.

In den Lösungen vom Stand der Technik ist auch in der Sekundärkammer 17 ein Druckmediumkreislauf, wie z. B. Ölkreis­ lauf eingerichtet. In der erfindungsgemäßen Lösung wird das Druckmedium dagegen aus der Sekundärkammer 17 entfernt und anstelle von diesem wird Druckluft zugeführt. Zu diesem Zweck ist in der Walzenwelle 11 ein axialer Speisekanal 23 für Druckluft ausgestaltet, aus dem sich die Druckluftspeiseöff­ nungen 24 in die genannte Sekundärkammer öffnen. Außerdem ist in der Walzenwelle 11 zum Austrag des Druckmediums ein Aus­ tragskanal 21 ausgeführt, aus dem sich eine oder mehrere Aus­ trittsöffnungen 22 in die Austragsvorrichtung 30 des Druckme­ diums öffnen. In dem in den Abbildungen der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiel besteht die Austragsvorrichtung 30 aus einem Schaber, dessen Messer 34 an der Innenoberfläche 14 des Walzenmantels anliegt, wobei der Schaber 30 Öl oder ähnliches Druckmedium aus der Sekundärkammer 17 entfernt der­ art, daß dieses von der aus dem Druckluftspeisekanal 23 zu­ geführten Druckluft gedrückt durch den Austragskanal 21 aus der Sekundärkammer gezwungen wird.

In Fig. 3 der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Schabers 30 gezeigt, die als Ölentfernungsvorrichtung in dem erfindungsgemäßem Verfahren und der erfindungsgemäßen Walze eingesetzt werden kann. Der Schaber nach Fig. 3 besteht aus einem Körper 31, der mit geeigneten Befestigungselementen, z. B. Schrauben 32 an der Welle 11 der dk-Walze befestigt ist. Im Körper 31 des Schabers ist ein Kanal 33 ausgestaltet, der sich in die Austragsöffnung 22 des Ölaustrittskanals 21 öff­ net. Das Messer 34 des Schabers streicht an der Innenoberflä­ che 14 des Walzenmantels entlang und sammelt das Öl von der Manteloberfläche und führt es durch die Austrittsöffnungen 22 des Kanals 33 in den Austragskanal 21 und weiter aus der Walze 10 heraus.

In der Ausführungsform nach Fig. 3 hat der Schaber 30 zwei Betriebsfunktionen derart, daß der Walzenmantel 12 al­ ternativ in beiden Richtungen drehbar ist. In der Ausführung nach Fig. 3 ist das Messer 34 des Schabers nämlich mit einer in Richtung der Drehachse der dk-Walze 20 verlaufenden Gelenk­ welle 37 am Körper 31 des Schabers gelenkig angebracht und am Messer 34 des Schabers sind zwei Spitzen ausgestaltet, wobei die eine Spitze 35 und die andere Spitze 36 des Messers sym­ metrisch zur Gelenkwelle 37 angeordnet sind. Beim Rotieren des Walzenmantels 12 geht das Messer 34 des Schabers somit je­ weils in eine Stellung, in welcher nur eine der Messerspitzen 35 oder 36 die Innenoberfläche 14 des Walzenmantels berührt, während die entgegengesetzte Spitze den Walzenmantel nicht berührt.

In der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Gelenkwelle 37 des Schabermessers mittig in der Eintrittsöffnung des Kanals 33 angebracht derart, daß beim Rotieren des Walzenman­ tels 12 und bei Berührung der Innenoberfläche 14 des Walzen­ mantels durch die Messerspitze 35 die Spitze 34 des Schabers in eine Stellung schwenkt, in der zwischen der Schaberspitze 34 und der Wand des Kanals 33, die auf der Seite der mit der Innenoberfläche 14 des Walzenmantels in Berührung befindli­ chen Spitze 35 liegt eine Öffnung 38 für die Ölströmung ent­ steht. Dementsprechend ist die Schaberspitze 34 in dieser Stellung in eine Lage geschwenkt, in der die Schaberspitze 34 auf der entgegengesetzten Seite zur Gelenkwelle 37 den Scha­ berkörper 31 derart berührt, daß auf dieser Seite das Ausströ­ men von Öl verhindert wird. Wird der Walzenmantel 12 in der anderen Richtung gedreht, schwenkt die Schaberspitze 34 dem­ entsprechend in die entgegengesetzte Lage.

Von der Ausführungsform nach Fig. 3 abweichend kann als Schaber 30 auch eine erheblich einfachere Konstruktion die­ nen, z. B. ein gewöhnlicher Schaber, der nur in einer bestimm­ ten Drehrichtung des Walzenmantels 12 arbeitet. Außerdem können als Ölaustragsvorrichtung 30 anstelle der beschriebe­ nen Schaberlösung z. B. solche an sich bekannte Siphon- oder Absaugvorrichtungslösungen verwendet werden, wie sie bereits von dk-Walzen mit Gleitschuhenanordnungen her bekannt sind. Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht jedoch darin, daß das Öl in einer geeigneten Weise aus der Sekundärkammer 17 entfernt und anstelle von diesem Druckluft zugeführt wird.

Die Erfindung ist im vorstehenden anhand eines Bei­ spiels unter Hinweis auf die Abbildungen der beigefügten Zeichnung beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern im Rahmen des in den beigefügten Patentansprüchen definierten erfinderischen Gedankens sind viele Varianten möglich.

Claims (11)

1. Verfahren zur Reduzierung des Leistungsverbrauchs einer durchbiegungskompensierten Walze in einer Walze (10), die aus einem auf einer stationären Welle (11) drehbar ange­ ordneten Walzenmantel (12) besteht, wobei der Zwischenraum zwischen dem Walzenmantel (12) und der Welle (11) mit in Längsrichtung verlaufenden Dichtungen (15) in zwei Teile aufgeteilt ist, derart daß er auf der Seite des Pressenspal­ tes eine Druckflüssigkeitskammer (16) oder -kammerreihe sowie auf der entgegengesetzten Seite der in Längsrichtung verlau­ fenden Dichtungen (15) eine Sekundärkammer (17) hat, wobei das Spaltprofil durch Druckregelung eines in die genannte Druckflüssigkeitskammer (16)/-kammerreihe geführten Druck­ mediums geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Sekundärkammer (17) das in diese eingedrungene Druckmedium entfernt und daß in die Sekundärkammer (17) Druckluft ge­ speist wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Druckluft mit einem solchen Druck in die Sekundärkammer (17) gespeist wird, daß das Druckmedium gezwungen wird, die Sekundärkammer zu verlassen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Druckmedium mit einem an der Innenoberfläche (14) des Walzenmantels abgestützten Schaber (30) aus der Sekundärkammer (17) entfernt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Druckmedium durch Absaugen aus der Sekundärkam­ mer (17) entfernt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Druckmedium mit einem Siphon aus der Sekundär­ kammer (17) entfernt wird.

6. Durchbiegungskompensierte Walze zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die aus einem auf einer statio­ nären Welle (11) drehbar angeordneten Walzenmantel (12) be­ steht, wobei der Zwischenraum zwischen dem Walzenmantel (12) und der Welle (11) mit in Längsrichtung verlaufenden Dichtun­ gen (15) in zwei Teile aufgeteilt ist, derart daß er auf der Seite des Pressenspaltes eine Druckflüssigkeitskammer (16) oder -kammerreihe sowie auf der entgegengesetzten Seite der in Längsrichtung verlaufenden Dichtungen (15) eine Sekundär­ kammer (17) hat, wobei das Spaltprofil regelbar ausgeführt ist, indem der Druck des in die Druckflüssigkeitskammer (16)/ -kammerreihe geführten Druckmediums geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (10) mit einer Austragsvorrich­ tung (30) zum Entfernen des Druckmediums aus der Sekundärkam­ mer (17) sowie mit Geräten (23, 24) zum Einspeisen von Druck­ luft in die Sekundärkammer (17) versehen ist.

7. Walze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsvorrichtung (30) zum Entfernen des Druckmediums aus einem an der Innenoberfläche (14) des Walzenmantels ab­ gestützten Schaber besteht.

8. Walze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaber (30) mit einem zweischneidigen Messer (34) verse­ hen ist derart, daß je nach der Drehrichtung des Walzenman­ tels (12) eine der Spitzen (35, 36) des Schabermessers mit der Innenoberfläche (14) des Walzenmantels in Berührung ist, wogegen die andere Spitze die erwähnte Innenoberfläche (14) demgemäß nicht berührt.

9. Walze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsvorrichtung (30) zum Entfernen des Druckmediums aus einer Absaugvorrichtung besteht.

10. Walze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsvorrichtung (30) zum Entfernen des Druckmediums aus einem Siphon besteht.

11. Walze nach Anspruch 5 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Geräte (23, 24) zum Einspeisen von Druckluft in die Sekundärkammer (17) derart angeordnet sind, daß Druckluft mit einem so hohen Druck in die Sekundärkammer (17) gespeist wird, daß das Druckmedium gezwungen wird, die Sekundärkammer durch die Austragsvorrichtung zu verlassen.