SE466270B - Foerfarande vid stabilisering av glidskor hos en zonreglerbar vals, vaesentligen hydrostatisk glidsko foer utfoerande av foerfarandet samt zonreglerbar vals vid vilken foerfarandet tillaempas - Google Patents

Description

466 270 10 15 20 25 30 35 2 sar, med belastningskrafter riktade mot axeltapparna hos den böjningsreglerade valsen och dess motvals. Föreliggan- de uppfinning hänför sig till sådana böjningskompenserade eller -reglerade valsar som innefattar en serie glidskor, vilkas glidytor är hydrostatiskt smorda med tryckolja, som leds till glidytan.

Förut kända glidskor vid zonreglerade valsar, sär- skilt glidskor som smörjs medelst hydrostatiska tryckkam- mare, har haft den nackdelen att speciellt då oljefilmen är tunn blir friktionskraften på glidytan stor vid ökning av hasigheten. Denna friktionskraft förorsakar ett vridan- de moment kring glidytans stödpunkt, vilket i sin tur ger upphov till en ökad uttunning av oljefilmen på glidytans främre sida, sett i valsmantelns rotationsriktning, efter- som smörjkamrarnas stabiliserande krafter inte räcker till för att kompensera nämnda moment.

Vid kända glidskor har eftersträvats att eliminera ovannämnda problem genom förflyttning av stödpunkten av glidskon bakåt eller matning av tryck av olika storlek i de främre och bakre kamrarna (i rotationsriktningen). Av detta följer dock den nackdelen att glidskon blir osym- metrisk, varför valsmantelns rotationsriktning inte kan omkastas. Denna osymmetri resulterar också i svårigheter att åstadkomma en jämn tryckfördelning vid varierande ro- tationshastigheter och belastningar. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett nytt förfarande för stabilisering vid glidskor samt en glidsko och en zonreglerbar vals för tillämpning av förfarandet, där de ovan diskuterade nackdelarna kan undvikas genom en enkel lösning.

För uppnående av dessa och andra ändamål, som kommer att framgå av efterföljande beskrivning, har enligt upp- finningen åstadkommits ett förfarande av den inledningsvis angivna typen, vilket därutöver har de särdrag som anges i den kännetecknande delen av efterföljande patentkrav l. 10 15 20 25 30 35 466 270 3 Genom uppfinningen har även åstadkommits en väsent- ligen hydrostatisk glidsko och en zonreglerbar vals enligt beskrivningsinledningen, vilken glidsko resp vals har de särdrag som anges i efterföljande patentkrav 3 och 10.

Föredragna varianter och utföringsformer av uppfin- ningen anges i efterföljande underordnade patentkrav.

Enligt uppfinningen används en avfasning åtminstone i området för framkanten på glidskons glidyta, som skall smörjas, vilken avfasning tillsammans med valsmantelns insida avgränsar ett kilutrymme, som smalnar av i valsman- telns rotationsriktning. I kilutrymmet bildas det på grund av valsmantelns rotation ett fördämningstryck av smörjme- del på sådant sätt att glidskons tryck mot valsmantelns insida bringas att stiga brantare än förut vid glidskons främre kant, alltså snabbare eller tidigare än förut. För att ett fördämningstryck skall kunna bildas måste avfas- ningens främre sida ha tillräckligt med smörjmedel.

Enligt uppfinningen kan vid behov en motsvarande "släppande“ avfasning användas också vid glidytans bakre kant, vars kilvinkel öppnar sig i valsmantelns rotations- riktning, vilken avfasning i sin tur åstadkommer att trycket på glidskon sjunker tidigare än förut. Tack vare detta blir tryckfördelningen i förhållande till glidskons centrala stödpunkt osymmetrisk och framtung, varigenom i sin tur åstadkommes ett i förhållande till det moment som bildas av ovannämnda friktionskraft motsatt riktat moment." Härvid bringas smörjoljefilmen i området för glidytans framsida att öka från förut och säkerställs smörjningen av glidskon för varierande och till och med stora belast- ningar.

Kilvinkeln på avfasningen enligt uppfinningen kan an- ordnas jämförelsevis liten för att avsedd verkan skall åstadkommas. Storleken på nämnda kilvinkel är i allmänhet mindre än ca 3°, företrädesvis mindre än 1°.

Betydelsen av avfasningen enligt uppfinningen ökar vid ökning av valsens rotationshastighet. Därigenom åstad- kommes en smörjsäkerhet mot kast i den roterande valsman- teln. 466 270 10 15 20 25 30 35 4 I det följande beskrivs uppfiningen mera i detalj under hänvisning till några utföringsexempel av uppfin- ningen, vilka áskádliggörs i figurerna på bifogade rit- ningar. Uppfinningen är dock inte pá något sätt strängt begränsad till detaljerna därpå.

Fig 1A visar ett förfarande och en zonreglerbar vals för tillämpning därav samt glidskor enligt uppfinningen i form av en axialsektion.

Fig lB visar en tvärsektion tagen längs linjen B-B i fig 1A.

Fig 2 visar schematiskt en principiell tvärsektion genom glidskon enligt uppfinningen, tryckfördelningen samt läget av tryckresultanterna i skons riktning och valsens omkretsriktning.

Fig 3 visar en hydrostatisk glidsko enligt uppfin- ningen sett från glidytans sida.

Fig 4 visar en sektion tagen längs linjen IV-IV i fig 3. ' Fig 5 visar en alternativ konstrution av en hydrosta- tisk glidsko enligt uppfinningen.

Fig 6 visar en sektion tagen längs linjen VI-VI i fig s. ' Fig 7 visar en modifiering av den hydrostatiska skon enligt fig 5 och 6 sett från glidytans sida.

Fig 8 visar samma som fig 7 sett från sidan.

Fig 9 visar en variant av den hydrostatiska glidskon enligt uppfinningen sett fràn glidytans sida.

Fig 10 visar samma som fig 9 sett från sidan.

Fig ll visar en hydrodynamisk glidsko enligt uppfin- ningen sett från glidytans sida.

Fig 12 visar en sektion tagen längs linjen XII-XII i fig ll.

Fig 13 skon enligt Fig l4 visar en variant av den hydrodynamiska glid- uppfinningen sett från glidytans sida. visar samma som fig 13 sett från sidan. 10 15 20 25 30 35 466 270 5 I fig 1A oh 1B visas schematiskt ett exempel pà en zonreglerad vals 100, t ex en press- eller kalandervals i en pappersmaskin, där förfarandet och glidskorna enligt uppfinningen kan tillämpas. Förfarandet och glidskorna enligt uppfinningen kan dock tillämpas också i andra sam- manhang än den vals 100 som beskrivs i det följande.

Den i fig 1A och lB visade zonreglerade valsen 100 innefattar en massiv stationär mittaxel 13, ovanför vilken en cylindermantel 10 är roterbart anordnad i lager 12a och l2b. Till axeln 13 hör axeltappar l3a och 13b, medelst vilka axeln 13 och valsen 100 är uppburen och medelst vil- ka det nyp som bildas tillsammans med motvalsen (icke vi- sad) belastas. Axeltapparna 13a och 13b har fästleder 14a och 14b, som förenar axeln 13 med stöd- och belast- ningsorgan l5a och l5b. Den stationära axeln 13 har ett spárutrymme 18 och i anslutning till detta en grupp cylin- derborrningar 19, där belastningskolvar 17 arbetar. Vid var och en av belastningskolvarna 17 finns glidskor 201-20N uppburna pà i och för sig känt sätt, t ex medelst centrala leder l7a, som i fig 1A är N st till antalet.

Till varje cylinderborrning 19 matas tryckolja via tryckkanaler 161-16N, vilkas tryck regleras sà, att det i varje cylinderborrning 19 råder ett tryck, vilket kan ställas in för sig och medelst vilket belastningskolven 17 och glidskon 20 vid denna trycks mot den släta inre ytan 11' av cylindermanteln 10.

Medelst det tryck som råder i cylinderborrningarna 19 regleras den kraft med vilken kolvarna 17 trycker glid- skorna 201-ZON mot mantelns 10 insida 11' via en led 17a.

På så sätt styrs böjningen av valsens 100 mantel 10 samt i valsens 100 axialriktning fördelningen av linjetrycket i det nyp som bildas av valsen 100 och dess motvals.

För smörjning av glidytan mellan skornas 20 glidyta 23 och cylindermantelns 10 insida ll' leds smörjolja frán exempelvis cylinderborrningen 19 genom kolvarnas 17 borr- ningar (icke presenterat) till nämnda glidyta 23. Vad gäl- ler detaljerna i oljeledningarna hänvisas som exempel till 466 270 10 15 20 25 30 35 6 sökandens tidigare FI-patentansökning nr 85 3526, där det också visas exempel på stöd mellan belastningskolvarna 17 och glidskorna 20.

Den zonreglerade valsens 100 konstruktion är huvud- sakligen i och för sig känd och beskrivs i detta samman- hang endast för att belysa bakgrunden till och tillämp- ningsområdet för uppfinningen.

I det följande beskrivs under hänvisning till fig 2 stabiliseringen av en hydrostatisk glidsko 20 för utföran- de av förfarandet enligt uppfiningen, vilken behövs spe- ciellt vid höga rotationshastigheter för och belastningar på manteln 10. Vid tidigare kända glidskor blir oljefilmen mellan skons 20 glidyta 23 och den inre ytan ll' på man- teln 10, som skall regleras, tunn vid stor belastning FN i en statisk situation, varvid friktionskraften Fu på glid- ytan 11'/23 ökar vid höjning av mantelns 10 rotationshas- tighet. Härvid förtunnas oljefilmen vid glidskons främre kant genom inverkan av ett moment M, som svänger glidskon eftersom stabiliseringskrafterna för smörjningskamrarna inte räcker till.

Denna situation råder vid tidigare kända glidskor utan någon av den typ som föreslås enligt uppfinningen.

Ett känt sätt att förbättra stabiliseringsförmågan hos skon 20 är att förflytta stödpunkten P på skon 20 bakåt, men detta ger den nackdelen att skon 20 blir osymmetrisk, varvid valsens 100 mantel 10 kan roteras endast i en rikt- ning. Vid stabiliseringsförfarandet enligt denna uppfin- ning har tryckresultanten R', som tidigare åstadkommits, flyttas framför den på mitten belägna stödpunkten P till en tryckresultant R genom anordnande av avfasningar 21 och 22 på glidskons 20 framkant och vid behov också bakre kant. Härvid höjs trycket hos smörjmedlet tack vare avfas- ningen 21 vid skons 20 främre kant kraftigt och brantare än förut enligt kurvan P1 (heldragen linje) genom inverkan av den dynamiska kilverkan. Om en avfasning 22 vid den bakre kanten används, sänks trycket på smörjmedlet på mot- svarande sätt tidigare än förut enligt kurvan. 10 15 20 25 30 35 466 '270 7 I fig 2 har tryckkurvan Po för smörjmedlet (streckad linje), som åstadkommits utan stabiliseringsförfarandet och avfasningsarrangemangen 21, 22 enligt uppfinningen, ritats in. Vid jämförelse av tryckkurvorna Pl och Po inses att förskjutningen av tryckkurvan från läget Po till läget P1 enligt uppfinningen medför att tryckresultanten R', som åstadkommes av tryckkurvan Po, förskjuts bakåt, alltså i motsatt riktning i förhållande till valsmantelns rota- tionsriktning C, till en kraftresultant R. Denna kraftre- sultant R alstrar ett motriktat moment M, som strävar att vridas kring glidskons 20 stödpunkt P, varigenom stabili- seringsverkan enligt uppfinningen åstadkommes, alltså en ökning av filmtjockleken hos glidytans 23 smörjolja fram- för glidytan 23 i förhållande till stödpunkten P, sålunda tidigare, i ett ur smörjsynpunkt kritiskt område.

I fig 4-10 visas några exempel på hydrostatiska glid- skor 20 enligt uppfinningen. Enligt fig 3 och 4 har åstad- kommits en avfasning 21 vid skons 20 främre kant, vars ut- sträckning i radialplanet betecknas med A och avfasningens höjd med B. Avfasningen 21 har en rund botten med radier rl samt sidokanter rz, vilka begränsar sig till glidytan 23. Glidytan 23 består av jämförelsevis smala kantpartier 26 och medar 27, som förenar dessa, vilka tillsammans mel- lan sig begränsar smörjkammare 25, som huvudsakligen har formen av en triangel och där det på i och för sig känt sätt leds smörjolja, t ex via borrningar 29.

Enligt fig 5 och 6 är den hydrostatiska glidskon 20 försedd med avfasningar 21 och 22 både vid sin främre kant och sin bakre kant, vilkas längd och höjd betecknas med A och B. Krökningsradien på glidytan 23 betecknas med Ro, som på samma gång är radien på mantelns 10 inre yta ll'.

Glidytan består av jämförelsevis smala kantpartier 26 och medar 27, som liggger vinkelrät mot varandra och förenar dessa, vilka tillsammans avgränsar en rektangulär smörj- kammare 25. Ytan på kamrarna 25 är väsentligen större än ytan på glidytorna 26, 27, vilket innebär att det är fråga om en hydrostatisk glidyta, vars jämförelsevis smala kant- 466 270 10 15 20 25 30 35 8 partier 26 och medar 27 smörjes av ett tryokoljeflöde, som åstadkommes med statiskt tryck.

I fig 7 och 8 visas en glidsko 20, som överensstämmer med fig 5 och 6 förutom att det finns en avfasning 21 en- dast vid glidskons 20 främre kant.

Genom användning av en avfasning både i området för den främre kanten och den bakre kanten av glidskons 20 glidyta 23 åstadkommes den fördelen att valsmanteln 10 kan rotera i bägge riktningar under det att glidskorna 20 är centralt (stödpunkt P i fig 2) uppburna och belastade vid sin planytsida.

I fig 9 och 10 visas en sådan glidsko 20, som har en avfasning 21 endast i den främre kanten och efter detta en av glidytans 23 del 26 avskild första smörjkammare 25a, vilken sträcker sig över glidskons hela bredd. Efter smörjkammaren 25a följer två bredvid varandra liggande smörjkammare 25c, mellan vilka det finns medar 27 för glidytan 23 samt efter smörjkamrarna 25c finns en smörj- kammare 25b för glidskons 20 hela längd. Enligt fig 10 är avfasningen 21 utformad som en avfasning 21 vid glidytans 23 främre kant med krökningsradier ro. Krökningsradien ro är väsentligen mindre än glidytans 23 krökningsradie Ro.

Förhållandet mellan avfasningens längd A i de hydro- statiska glidskorna 20 som beskrivits med hänvisning till fig 3-10 och avfasningens höjd A/B, alltså storleken på kilvinkeln mellan avfasningen 21 i glidskons 20 främre kant och den eventuella avfasningen i den bakre kanten 22, är företrädesvis av storleksordningen A/B = 100. Gränsytan mellan avfasningarna 21 och 22 är inte nödvändigtvis en plan yta, utan t ex en krökt yta, såsom visas i fig 10.

Avfasningen 20, 21 kan ha slutna kanter såsom visas i fig 3, 4, 5 och 6, eller öppna kanter såsom-visas i fig 8-10.

Stabiliseringsförfarandet enligt uppfinningen kan också användas vid lager och glidytor som smörjs huvudsak- ligen hydrodynamiskt. Ett sådant utföringsexempel visas i fig 11-14. Hydrodynamiska glidskor har den fördelen att det medelst dessa uppnås en mycket god belastningsstyrka 10 15 20 25 30 35 466 270' 9 vid höga hastigheter, men å andra sidan har de den nack- delen att den dynamiska verkan vid låga hastigheter inte räcker till för att bilda en oljefilm. Som framgår av fig 11-14 har statiska tryckkammare med stabiliseringsförmåga förenats med glidskor 30, som smörjs huvudsakligen dyna- miskt; i fig 11 och 12 tvärriktade tryckkamrar 3la och 3lb och i fig 13 och 14 längsgående tryckkammare 32a och 32b i närheterna av skons kanter. Härvid åstadkommes att skorna 30 också fungerar vid låga hastigheter och i en statisk situation. Kamrarna 3la, 3lb; 32a, 32b förlorar sin bety- delse ur smörjsynpunkt då valsmantelns 10 hastighet blir tillräckligt hög och den dynamiska smörjverkan blir rådan- de. Enligt denna uppfinning kan t ex stödpunkten på skorna 30 hållas på skornas 30 mittlinje genom att det enligt uppfinningen anordnas avfasningar 21 och 22 vid skons 30 främre och bakre kanter (fig 11 och 12) eller endast en avfasning 21 i den främre kanten (fig 13 och 14, också vid den bakre kanten kan användas en avfasning 22'). Tack vare avfasningen 21 erhålls en snabb och brant höjning av smörjmedelstrycket vid den hydrodynamiska skons 30 främre kant (fig 2, kurva Pl), och då en avfasning 22, (22') i den bakre kanten används bringas trycket att sjunka tidi- gare. Härvid ökar mellanrummet i glidytan 33 på framkan- tens sida och glidskon 30, och hela skon 30 kan fungerar dynamiskt smort i bägge rotationsriktningarna.

Såsom visas i fig 13 kan vid behov en tryckkammare användas i mittområdet för glidytan 33, med vilken de långsträckta tryckkamrarna 3la, 3lb eller 32a, 32b er- sätts. En central tryckkammare 34 kan också användas som tillägg till nämnda långsträckta tryckkammare. I fig ll och 12 är avfasningarna 21 och 22 avgränsade av planytor medan däremot avfasningen 21 i fig 13 och 14 har en krök- ningsradie ro, som är väsentligen mindre än glidytans 33 krökningsradie Ro.

För åstadkommande av de effekter som åsyftas med upp- finningen måste kilvinkeln mellan avfasningen 21 i området för den främre kanten av glidskons 20; 30 glidyta 23; 33 466 270 10 15 20 25 30 35 10 och eventuellt avfasningen 22 vid den bakre kanten vara jämförelsevis liten, i allmänhet alltid mindre än ca 3” och företrädesvis mindre än a 1°.

Vid försök har till exempel värdet_0,7” pà kilvinkeln visat sig vara lämpligt.

Längden A på avfasningen kan variera, men i allmänhet är det fördelaktigt att dimensionera så, att förhållandet mellan skons 20, 30 längd L och avfasningens längd är L/A 2 4, företrädesvis L/A 2 8.

Det inses att vissa detaljer hos uppfiningen kan variera utan att man fördenskull hamnar utanför ramen för den uppfinningstanke som definieras i efterföljande pa- tentkrav. '

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 4ee”27o' ll PATENTKRAV l. Förfarande vid stabilisering av glidskor (20: 30), som belastas mot insidan (ll') av en roterande mantel (10) tillhörande en zonreglerad vals (100), varvid glidytan mellan glidskorna (20: 30) och den roterande mantelns (10) insida (ll') smörjs i huvudsak hydrostatiskt medelst smörjkamrar (25: 25a, 25b 250; 3la, 3lb; 32a, 32b; 34) i glidskorna och varvid glidskorna (20: 30) stödjes medelst en led (l7a) eller motsvarande vid kolvar (17) eller mot- svarande, vilka belastar glidskorna med ett reglerbart tryck, k ä n n e t e c k n a t av att det för säker- ställande av smörjningen av glidytan mellan glidskons (20: 30) glidyta (23: 33) och valsmantelns (10) insida (ll') i valsmantelns (10) rotationsriktning, i området för glid- ytans främre kant, medelst ett kilutrymme (21) eller mot- svarande åstadkommas en förskjutning och/eller skärpning (P1) av ökningen av det presstryck som medelst ett smörj- medel appliceras på valsmantelns (10) insida (ll') av glidskon (20: 30), medelst vilken skärpning åstadkommas ett motsatt riktat moment (MV) i förhållande till det mo- ment (M) som alstras av friktionskrafterna (F ) av nämnda glidyta (23: 33/11'), medelst vilket motriktade moment smörjämnets filmtjocklek ökas i området framför glidytan (237 33), och att förfarandet tillämpas på sådana glidskor (20: 30) som stödjes av en led (l7a) eller motsvarande i valsmantelns (10) rotationsriktning (C) vid mittstället (P).

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t av att en avfasning (22) eller motsvarande anordnas i området för glidytans (23: 33/l1') bakre kant, medelst vilken avfasning åstadkommas en tidigare sänkning (Pl) av trycket än förut, genom vilken sänkning tryckresultanten (R) framför glidskon_(20; 30) förskjutes mot tryckzonens framsida. 466 270 10 15 20 25 30 35 12

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t av att det tillämpas pá sådana glidskor (20) som är försedda med i huvudsak hydrostatiska smörj- kammare (25: 25a, 25b, 25c), vilka har hydrodynamiska glidskor (30), som är försedda med smörjmedelkammare (31a, 3lb; 32a, 32b; 34), vilkas verkningsyta är väsentligt mindre än glidytan (33) pá den hydrodynamiska glidskon.

4. Väsentligen hydrostatisk glidsko för utförande av förfarandet enligt något av krav 1-3, vilken innefattar en eller flera hydrostatiska smörjkammare (25: 25a, 25b, 25c; 31a, 3lb; 32a, 32b; 34), till vilken eller vilka smörj- medel matas under tryck för smörjning av glidskons (20: so) gndyra ma; sa), k ä n n' e 1: e c 1< n a a av nu; den i förhållande till valsmantelns (10) rotationsriktning (C) främre kanten av glidskon (20: 30) har en avfasning (21), som avviker från glidytans krökta form (Ro) och som har en kilvinkel (a), vilken är mindre än ca 3°, företrädesvis mindre än ca 1°, och att glidskon (20: 30) är stödd av en led (17a) eller motsvarande i valsmantelns (10) rotations- riktning (C) vid mittstället (P).

5. Glidsko enligt krav 4, rk ä n n e t e c k - n a d av att det också i området för glidskons (20: 30) bakre kant finns en släppande avfasning (22), vilken sva- rar mot avfasningen (21) vid glidskons (20: 30) främre kant.

6. Glidsko enligt krav 4 eller 5, k ä n n e - t e c k n a d av att förhållandet mellan avfasningens (21) längd (A) vid glidskons (20: 30) främre kant och den eventuella avfasningen (22) vid den bakre kanten och av- fasningens höjd (B) är A/B ~ 100.

7. Glidsko enligt något av krav 4-6, k ä n n e - t e c k n a d av att avfasningen (21, 22) har en plan eller krökt (r; ro) gränsyta.

8. Glidsko enligt något av krav 4-7, k ä n n e - t e c k n a d av att avfasningen (21, 22) har öppna ändar eller ändar, som är begränsade till glidytan (23: 33). 10 15 20 25 30 35- 13

9. Glidsko enligt något av krav 4-7, k ä n n e - t e c k n a d av att förhållandet mellan glidskons (20: 30) längd (L) och avfasningens (21, 22) längd (A) i samma riktning är L/A 2 4, företrädesvis L/A 2 8.

10. Zonreglerbar vals i en pappersmaskin, vid vilken förfarandet enligt något av krav 1-3 och/eller glidskorna enligt något av krav 4-8 tillämpas, t ex en pressvals eller kalandervals, vilken innefattar dels en roterande mantel (10) och en innanför denna anordnad, stationär axel (13), dels flera cylindrar (19) eller motsvarande, som kan belastas med tryckmedium och som har belastningskolvar (17) eller motsvarande, vilka belastar de i huvudsak hyd- rostatiskt smorda glidskorna (201-20N) centralt mot en roterande cylindermantels (10) insida (11') medelst en led (17a) eller motsvarande, k ä n n e t e c kån a d av att det vid den främre kanten av nämnda glidskor (20: 30) med avseende på valsmantelns (10) rotationsriktning finns en kilformig avfasning (21), vilken bildar ett kilutrymme, som stabiliserar glidskorna (201-20N) och som har en kil- vinkel (a), vilken är mindre än ca 3", företrädevis mindre än ca 1°, och att nämnda glidskor (20; 30) är stödda av en led (17a) eller motsvarande i valsmantelns (10) rotations- riktning (C) vid mittstället (P).

11. Vals enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att det både vid den främre kanten och den bakre kanten av nämnda glidskor (20: 30) finns avfasningar (21: 22).

12. Vals enligt krav 10 eller 11, k ä n n e - t e c k n a d av att förhållandet mellan glidskornas (20: 30) längd (L) och avfasningens (21) eller avfasningarnas (21, 22) längd (A) är L/A 2 4, företrädesvis L/A 2 8.