AT502585A2 - Durchbiegungseinstellwalze für papier-/kartonmaschinen oder ausrüstungsmaschinen - Google Patents

Description

  Gegenstand dieser Erfindung ist eine für Papier-/Kartonmaschinen oder Ausrüstungsmaschinen bestimmte Durchbiegungseinstellwalze, die ein feststehendes Querhaupt und einen daran drehbar gelagerten, durch hydrostatische Stützelemente am Querhaupt abgestützten Walzenmantel umfasst, und welche Walze mit der Gegenwalze einen Nip bildet. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Kalander, in dem die besagte Walze eingesetzt wird.
Die Stützelemente von Durchbiegungseinstellwalzen haben Gleitschuhe, die zur Regelung der Druckverteilung in dem mit der Gegenwalze gebildeten Nip gegen die Walzenmantelinnenfläche belastet, d.h. gedrückt werden können. Die Stützelemente sind zonenweise regelbar, wobei die Walze entweder einzonig ohne jegliche Profilsteuerung oder mehrzonig konzipiert sein kann.
Eine mehrzonige Walze kann zum Beispiel acht oder mehr Zonen aufweisen.

   Im Extremfall hat jedes einzelne Stützelement eine eigene Druckölversorgung und ein eigenes Regelventil, wobei also jedes Stützelement eine eigene Zone bildet und die Anzahl der Zonen dann bis zu mehr als 60 betragen kann. Solche Walzen, bei denen das einzelne Stützelemente jeweils eine eigene Zone bildet, werden als CD-Walzen bezeichnet. Solche Walzen haben ein ausgezeichnetes Profiliervermögen.
Die Durchbiegungseinstellwalzen können in solche mit beweglichem Mantel und solche mit feststehendem Mantel eingeteilt werden. Bei den Durchbiegungseinstellwalzen mit beweglichem Mantel können die im Stirnseitenbereich befindlichen Lager radial, also normalerweise in der Nipebene, relativ zur Tragkonstruktion verlagert werden, wobei der Mantel zusammen mit den besagten stimseitigen Lagern relativ zum Querhaupt verlagert wird.

   Erfolgen kann die Verlagerung der im Stirnseitenbereich befindlichen Lager zum Beispiel durch Einsatz eines zwischen Querhaupt und Lagerung angeordneten Stützrings, zwischen den und das Querhaupt hydraulische Kraftvorrichtungen eingefügt sind, mit denen der Mantel zum Schliessen und Öffnen des Nips relativ zum Querhaupt verlagert werden kann. Eine solche Lösung ist zum Beispiel in dem früheren Patent Fl 79177 der Anmelderin beschrieben. Mit den hydraulischen Kraftvorrichtungen lässt sich auch die Teilbelastung bzw. die Entlastung der Durchbiegungseinstellwalze gegenüber der Gegenwalze bewerkstelligen. Unter Durchbiegungseinstellwalzen mit feststehendem M.antel wiederum sind Walzen zu verstehen, bei denen der Mantel zumindest nicht in beträchtlichem Masse relativ zu den Tragkonstruktionen radial verlagert werden kann.

   Bei solchen Walzen dienen zum Öffnen und Schliessen des Nips und zum Be- bzw. Entlasten der Walze gegenüber der Gegenwalze hydraulisch belastete Belastungsarme.
Bei den heutigen einzölligen Durchbiegungseinstellwalzen mit Stahlgussmantel gestaltet sich das Bewirken einer gleichmässigen Linienkraft in der Praxis schwierig. Bedingt sind diese Schwierigkeiten durch die Steifigkeit des Walzenmantels und dadurch, inwieweit der Mantel gebogen der Mantelform der gegenüber befindlichen Thermowalze zu folgen vermag. Zum Biegen des Mantels sind grosse Lagerkräfte erforderlich, so dass die dadurch bedingten Verlagerungen im Randbereich des Nips gross und auch schärfer als an den Zonengleitschuhen sind und deshalb die Linienkraft im Randbereich ein scharfes, wellenartiges Profil zeigt.

   Fehler verursachen auch die Stirnwände der Durchbiegungseinstellwalze, die eine beträchtliche Aussteifung des Stirnseitenbereichs bewirken. Um ein gleichmässigeres Profil zu erzielen sind CD- Walzen erforderlich, deren zulässiger Stellbereich jedoch nicht immer zur Behebung dieser Situation ausreicht.
Mit der vorliegenden Erfindung soll nun eine Lösung geschaffen werden, mit der mit der Durchbiegungseinstellwalze eine möglichst gleichmässige Linienkraft erzeugt wird. Erreicht wird dieses Ziel mit den im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen.
Gelingt es, den Mantel der Einzonenwalze so flexibel zu gestalten, dass der Einfluss der Lagerzonen und der Stirnwände im Nip nicht sichtbar wird, so kann man einfach durch gleichstarke Druckbeaufschlagung aller Stützelemente im Nip eine wesentlich gleichmässige Linienkraft bewirken.

   Dabei ist nur ein einziges Ventil zur Regelung des Druckes für die Walze erforderlich, so dass sich die Konstruktion deutlich vereinfachen lässt. An der Walze braucht nur eine einzige grosse Bohrung durch das Querhaupt geführt zu werden, von der aus das Öl über Drosselungen den Stützelementen zugeteilt wird. Die Ableitung des Öls kann zum Beispiel in der gleichen Bohrung durch ein separates Rohr entweder aus dem einen Ende oder aus beiden Enden (des Querhaupts) erfolgen. Erforderlich ist dafür nur eine ausreichende Anzahl Kanäle von der Ölauffangrinne zu dem besagten Rohr. Wahlweise kann für die Ölableitung im Querhaupt auch eine eigene Bohrung angebracht werden.
Eine solche Walze mit flexiblem Mantel ist bahnbreitenempfindlich, weshalb es sich empfiehlt, die in den Randbereichen befindlichen Stützelemente mit separater Regelung auszurüsten.

   Mit einer solchen getrennten Regelung lässt sich, ist die Gegenwalze eine Thermowalze, zum Beispiel ein Überhitzen des Walzenbelags oder, trifft der Papierrand in die Mitte eines Gleitschuhs, ein zu dünnes Pressen des Papierrandes vermeiden.
Die erfindungsgemässe Lösung eignet sich für sämtliche Kalander mit schwimmenden Einzonenwalzen oder mit herkömmlichen Ein- oder Mehrzonenwalzen mit Stahlgussmantel. Die schwimmende Walze ist eine mit feststehendem Mantel versehene, in ölgefülltem Zustand rotierende Walze, bei der der Nipdruck mit einer sich über den gesamten Nipbereich erstreckenden Druckkammer erzeugt wird. Mit der erfindungsgemässen Lösung erhält man im Randbereich geradere Profile. Weitere Vorteile sind geringere Walzen- und Hydraulikkosten, da sich die Ventilkosten erheblich verringern und auch die mechanischen Lösungen billiger zu stehen kommen.

   Als Beispiel eines Anwendungsobjekts sei die in Unterposition befindliche Durchbiegungseinstellwalze des Mehrwalzenkalanders genannt, weil dort durch Profilierung die Bahneigenschaften nicht mehr wesentlich beeinflusst werden können.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine dem Stand der Technik entsprechende Durchbiegungseinstellwalze seitlich betrachtet;
Fig. 2 in schematischer Darstellung das Linienkraftprofil bei den heutigen Walzenlösungen und das mit der Erfindung erzielbare Linienkraftprofil.
Fig. 1 zeigt eine dem Stand der Technik entsprechende mehrzonige Durchbiegungseinstellwalze mit einem feststehenden Querhaupt 1, das über die Lagerböcke 3, 4 und über Gelenklager an der Stuhlung abgestützt ist.

   An dem Querhaupt 1 ist mit den Lagern 6 der um das Querhaupt drehbare Walzenmantel 2 gelagert. Die stirnseitige Wand trägt die Bezugszahl 7. Der Walzenmantel ist am Querhaupt durch die Stützelementen 5 abgestützt, die mit Hilfe der Ölkanäle F[iota]-Fnin die Zonen Zt-Zn gegliedert sind. Die Nipdruckverteilung wird durch zonenweises Regulieren des auf die Stützelemente wirkenden Öldrucks geregelt. Die Stützelemente sind in einer Reihe nebeneinander angeordnet, wobei zum Beispiel 4 bis 10 Elemente auf den Meter Walzenlänge kommen.
Bei der erfindungsgemässen Lösung ist die Durchbiegungseinstellwalze als Walze mit flexiblem Mantel und als Einzonenwalze verwirklicht, wobei in allen zwischen den Randbereichen befindlichen Stützelementen der gleiche Druck herrscht. Die randseitigen, d.h. äusseren Stützelemente haben vorteilhaft getrennte Regelung.

   Je nach Breite der Papierbahn sind in jedem stirnseitigen Bereich ein oder mehrere - z.B. 1 bis 5 - solche getrennt zu regelnde Stützelemente vorhanden.
Der Walzenmantel ist bevorzugt aus Verbundstoff gefertigt. Unter Verbundstoff ist eine Konstruktion zu verstehen, die sich aus Verstärkungsfasern, z.B. Kohlenstoff-, Bor- oder Glasfasern oder einem Gemisch derselben, die sich in Mantellängsrichtung und/oder in Umfangsrichtung erstrecken können, und einem Matrixmaterial polymerer, keramischer oder metallischer Art zusammensetzt. Als keramisches Material kommen verschiedene Oxide und Karbide, wie z.B. AI-, B-, Cr, Ti-, Si-, Sn-, W-, Zn- und Zr-Oxide und -Karbide oder deren Gemische sowie verschiedenartige Nitride, wie z.B. BN und Si3N4in Frage.

   Um zu verhindern, dass Öl durch den Mantel dringt oder dass es zu einer Delaminierung der Konstruktion kommt, und eventuell auch zwecks Erhöhung der mechanischen Widerstandsfähigkeit des Verbundstoffmantels kann die Innenseite des Verbundstoffinantels wenigstens über die von den Stützelementen bestimmte axiale Länge beschichtet sein. Der flexible Mantel kann auch aus dünnem, unter etwa 15 mm, bevorzugt unter etwa 10 mm dickem Metallband oder -blech, das aussenseitig mit einem elastischen oder harten Beschich ungsstoff beschichtet ist, gefertigt werden. Der dünne Metallmantel besteht bevorzugt aus Spiralnahtrohr.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung die Linienkraftverteilung der Walze in einem der Randbereiche des Mantels 13 in verschiedenen Fällen.

   Die Linienkraftverteilung der dem Stand der Technik entsprechenden einzonigen Walze mit Stahlgussmantel trägt die Bezugszahl 10. Wie ersichtlich, nimmt die Linienkraft im Randbereich eine scharfe, wellige Form an. Die Bezugszahl 11 ist der Linienkraftverteilung einer CD-Walze mit Stahlgussmantel zugeordnet; auch hier zeigt die Kurve im Randbereich einen ungleichmässigen Verlauf, der jedoch kürzer als bei de Linienkraftprofil 10 ist. Die Bezugszahl 12 wiederum ist der mit der erfindungsgemässen, mit flexiblem Mantel arbeitenden Lösung erzielbaren Linienkraftverteilung zugeordnet, die auch im Randbereich einen im Wesentlichen gleichmässigen Verlauf zeigt.

   In Fig. 2 sind als Beispiel zwei separat regelbare Randbereich-Stützelemente mit den Bezugszeichen Zja und Z eingezeichnet.
Die Gegenwalze der erfindungsgemässen einzölligen, mit flexiblem Mantel versehenen Durchbiegungseinstellwalze wurde aus einer Gruppe gewählt, zu der zählen: Thermowalze, ein- oder mehrzonige Durchbiegungseinstellwalze, Hohlwalze und schwimmende Durchbiegungseinstellwalze.
Eine bevorzugte Anwendung besteht darin, die Walze mit Verbundstoffmantel auszustatten und im Mehrwalzenkalander als unterste Walze mit einer Thermowalze als Gegenwalze einzusetzen. Die erfindungsgemässe Walzenlösung eignet sich auch z.B. für den Mattkalander, wo als Gegenwalze dann z.B. eine ein- oder mehrzonige Durchbiegungseinstellwalze, eine Hohlwalze oder eine schwimmende Walze eingesetzt werden kann.
Patentansprüche:

Claims (10)

PATENTANWALT DIPL.-ING. DR.TECHN. FERDINAND GIBLER Vertreter vor dem Europäischen Patentamt A-1010 WIEN Dorotheergasse 7 Telefon: (-43-1-) 5121098 Fax: (-43-1-) 5134776 Patentansprüche

1. Für Papier-/Kartonmaschinen oder Ausrüstungsmaschinen bestimmte einzonige Durchbiegungseinstellwalze, die ein feststehendes Querhaupt und einen daran drehbar gelagerten, durch hydrostatische Stützelemente am Querhaupt abgestützten Walzenmantel umfasst, und welche Walze mit der Gegenwalze einen Nip bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel aus flexiblem Werkstoff gefertigt ist, der den Einfluss der Lagerzonen und der Stirnseiten auf die im Nip wirkende Linienkraft im Wesentlichen eliminiert, und dass die Stützelemente mit gleichgrossem Belastungsdruck beaufschlagt werden, wobei jedoch die Beaufschlagung der im Randbereich der zu behandelnden Materialbahn befindlichen Stützelemente mit Belastungsdruck wahlfrei separat regelbar ist.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel aus Verbundstoff (Composite) gefertigt ist, der Verstärkungsfasern, wie z.B. Kohlenstoff-, Boroder Glasfasern oder deren Gemische, die sich in Mantellängsrichtung und/oder in Umfangsrichtung erstrecken können, und Matrixmaterial polymerer, keramischer oder metallischer Art enthält.

3. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel aus dünnem, unter etwa 15 mm dickem, bevorzugt unter ca. 10 mm dickem Metallband oder -blech, das aussenseitig eine flexible Beschichtung hat, gefertigt ist.

4. Walze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel aus Metallban[alpha]V-blech im Spiralnahtverfahren hergestellt ist.

5. Walze nach irgendeinem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Querhaupt der Walze eine gemeinsame Bohrung vorhanden ist, von der aus das Druckmedium über Drosselelemente mit gleichgrossem Druck auf die zwischen den Randbereichen befindlichen Stützelemente verteilt wird.

6. Walze nach irgendeinem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze an beiden Enden wenigstens je ein getrennt regelbares Stützelement hat.

7. Walze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Enden der Walze im Randbereich je 2-5 getrennt regelbare Stützelemente vorhanden sind.

8. Walze nach irgendeinem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Gegenwalze eine Walze aus der Gruppe dient, zu der gehören: Thermowalze, Einzonen- oder Mehrzonen-Durchbiegungseinstellwalze, Hohlwalze und schwimmende

Durchbiegungseinstellwalze.

9. Kalander, der wenigstens eine Walze und deren Gegenwalze umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte wenigstens eine Walze eine einzöllige Durchbiegungseinstellwalze ist, deren Mantel aus flexiblem Werkstoff hergestellt ist, der den Einfluss der Lagerzonen und der Stirnseiten auf die im Nip wirkende Linienkraft im Wesentlichen eliminiert, und die Stützelemente der Walze mit gleichgrossem Belastungsdruck beaufschlagt werden, wobei die Beaufschlagung der in den Randbereichen der zu behandelnden Materialbahn befindlichen Stützelemente mit Belastungsdruck wahlfrei getrennt regelbar ist, und bei welchem Kalander als Gegenwalze eine Walze aus der Gruppe dient, zu der gehören: Thermowalze, Einzonen- oder MehrzonenDurchbiegungseinstellwalze, Hohlwalze und schwimmende Durchbiegungseinstellwalze.

10. Im Kalander Verfahren zum Unterkontrollehalten des Randbereichs im Nip, der von einer einzonigen Durchbiegungseinstellwalze, die ein feststehendes Querhaupt und einen daran drehbar gelagerten, durch hydrostatische Stützelemente am Querhaupt abgestützten Walzenmantel umfasst, und einer Gegenwalze, die aus einer Durchbiegungseinstellwalze oder einer Thermowalze besteht, gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren der Walzenmantel der einzonigen Durchbiegungseinstellwalze aus flexiblem Werkstoff gefertigt wird, das den Einfluss der Lagerzonen und der Stirnseiten auf die im Nip wirkende Linienkraft im Wesentlichen eliminiert, und dass die Stützelemente mit gleichgrossem Belastungsdruck beaufschlagt werden,

wobei jedoch bei dem Verfahren die Belastungsdruckbeaufschlagung der im Randbereich der Materialbahn befindlichen Stützelemente wahlfrei separat regelbar gestaltet ist.

Der Patentanwalt:

PATENTAN

FERD

Vertreter A-1010 <EMI ID=8.1>