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Gegenstand dieser Erfindung ist eine in einer Papiermaschine einzusetzende Behandlungsvorrichtung mit einem Balken, an dessen beiden Stirnseitenteilen je eine Achse und an dieser wiederum eine an der Papiermaschinenkonstruktion befestigte Lagerung angeordnet ist, die ein Schwenken des Balkens relativ zur Lagerung und ein Bewegen des Balkens in axialer Richtung erlaubt, wobei diese Behandlungsvorrichtung weiter wenigstens an einem Stirnseitenteil des Balkens eine Stützvorrichtung zum Schwenken des Balkens und eine Oszillationseinrichtung zum Hin- und Herbewegen des Balkens in axialer Richtung aufweist und die Stützvorrichtung einen an der Achse fest angeordneten Schwenkarm und ein damit verbundenes Stellglied umfasst. Die Erfindung betrifft auch eine entsprechende Behandlungsvorrichtung ohne Stellglied.
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In Papiermaschinen und anderen eine Materialbahn bildenden Maschinen kommen zahlreiche Schaber zum Einsatz. Besonders in Verbindung mit Walzen und Zylindern dient der Schaber dazu, die Papierbahn in den Stofflöser zu befördern. Auch dient der Schaber zum Reinigen der Oberfläche der Walze bzw. des Zylinders. Gewöhnlich wird die zu reinigende Fläche mit einer Schaberklinge geschabt, die über einen Klingenhalter am Schaberbalken befestigt ist. Der Balken befindet sich mit seinen Achsen in Lagerungen, die auch eine Axialbewegung des Balkens erlauben. Dabei kann dann mit einer dem Schaber zugeordneten Oszillationseinrichtung eine seitliche Oszillationsbewegung des Balkens bewirkt und so die Reinigungsleistung und die Betriebszuverlässigkeit der Schaberklinge erhöht werden. Wenigstens an einem Ende des Balkens ist an der Achse außerdem eine Stützvorrichtung vorhanden, mit der durch Betätigung ihres Stellgliedes der Schaber in die gewünschte Stellung geschwenkt werden kann. Zusätzlich zu der Schwenkfunktion hat die Stützvorrichtung auch die Aufgabe, den Schaber in der eingestellten Stellung zu halten.
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Im finnischen Gebrauchsmuster
FI 3718 U1 ist ein Schaber beschrieben, bei dem als Stellglied der Stützvorrichtung ein einfacher Hydraulikzylinder eingesetzt werden kann. Der Hydraulikzylinder ist mit einem zur Stützvorrichtung gehörenden Schwenkarm gekoppelt, der wiederum mit der Achse verbunden ist. Zwischen Schwenkarm und Achse ist eine Zahnverbindung angeordnet, die eine Oszillationsbewegung ermöglicht, gleichzeitig aber auch die Schwenkbewegung vermittelt. Mit anderen Worten, der Schwenkarm verharrt an der Stelle während sich die Achse bewegt. Eine solche Zahnverbindung ist jedoch arbeitsaufwendig und teuer in der Herstellung. Außerdem benötigt die beschriebene Stützvorrichtung viel Platz, vor allem in Vertikalrichtung. Auch hat die Zahnverbindung auf jeden Fall eine erhebliche Baugröße, so dass an ihren Eingriffsflächen erhebliche Reibungskräfte auftreten, wodurch sich die Leistungsaufnahme der Oszillationseinrichtung erhöht. Außerdem ist ein Schwenken des Balkens zum Beispiel in Wartungsstellung unmöglich.
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Die
DE 692 11 855 T2 offenbart einen oszillierbaren Kreppschaber mit einem Balkenelement, das einen eine Schaberklinge aufweisenden Klingenhalter trägt, zum Abkreppen einer Papierbahn von einer beweglichen Kreppoberfläche. Der Kreppschaber ist um eine zur Klinge parallel und von der Kreppoberfläche beanstandet angeordnete erste Drehachse schwenkbar angeordnet, und mittels einer ersten Schwenkeinrichtung in eine Wirkposition und in eine Ruheposition schwenkbar. Die erste Drehachse wird definiert durch eine Einrichtung aufweisend zwei koaxiale Gelenkzapfenvorrichtungen, die mit einer Endwand jeweils mit einem Ende des Balkenelements verbunden sind, sowie eine die Gelenkzapfenvorrichtungen stützende Stützeinrichtung. Die erste Schwenkeinrichtung enthält an jeder Seite der Papiermaschine einen Hebel und ein Stellglied zum Schwenken der Schaberklinge um die Gelenkzapfen. Der Klingenhalter ist mittels einer zweiten Schwenkeinrichtung um eine zweite Drehachse im Wesentlichen um die Spitze der Klinge schwenkbar. Die zweite Drehachse ist zur Bearbeitungskante der Klinge parallel und derart beabstandet angeordnet, dass ein beliebiger Stoßwinkel zwischen Kreppoberfläche und einer Stoßoberfläche der Klingenkante einstellbar ist. Die zweite Drehachse wird definiert durch eine Einrichtung zum Führen einer Seitenverschiebung des Balkenelements, aufweisend zwei Strukturabschnitte, die ein erstes Führungselement bilden, sowie ein zweites Führungselement, das mit dem ersten Führungselement ineinandergreifend zusammenwirkt. Das erste Führungselement, z. B. eine Führungsnut, ist vorzugsweise am Balkenelement vorgesehen und das zweite Führungselement, z. B. eine entsprechende Führungsschine, an einer Endwand, wodurch eine Schwenkverbindung um die zweite Drehachse zwischen jeder Gelenkzapfenvorrichtung und den Enden des Balkenelements gebildet wird. Durch die Einrichtung zum Schwenken kann der Stoßwinkel derart gesteigert werden, dass eine unerwünschte Änderung der physikalischen Eigenschaften der Pappierbahn minimiert werden kann.
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Schaber werden auch beim Streichen und ohne balkenschwenkendes Stellglied eingesetzt. Dabei wird der Balken fest in die gewünschte Stellung gebracht, und das Schwenken der Schaberklinge erfolgt mit Belastungsschläuchen, die am Klingenhalter angeordnet sind. Beim Stand der Technik wird der am Balken angeordnete Schwenkarm über eine Spannschraube an der Lagerung oder allgemein an der Papiermaschinenkonstruktion abgestützt. Dabei bewirkt dann die Oszillationsbewegung des Balkens Pendelung/Schwingung der Spannschraube, was wiederum zu Verdrehung am Balken führt. In der Praxis hat der Balken eine ständige Drehbewegung, was zu ungleichmäßiger Abnutzung der Schaberklinge führt. Desgleichen variiert die von der Schaberklinge verursachte Reibungskraft und damit auch der durch das Schaben bedingte Widerstand. Zum Beispiel sind in den Zylindergruppen der Trockenpartie der Papiermaschine mehrere Schaber vorhanden, und die Wirkung des Widerstandes fällt deutlich ins Gewicht wenn die Widerstandsspitzen mehrerer Einzelschaber zeitlich zusammenfallen. Der Lauf der ganzen Papiermaschine wird dann ruckartig, was sich nachteilig auf die Produktion auswirkt und zu Bahnabrissen führt. Durch den ruckartigen Lauf werden auch die Getriebe und die diese antreibenden Elektromotoren beansprucht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige in der Papiermaschine einzusetzende, einen Balken umfassende Behandlungsvorrichtung zu schaffen, die sich in der Herstellung und im Betrieb vorteilhafter als die bisherigen gestaltet, und die einen größeren Öffnungswinkel als bisher hat. Weiter soll mit dieser Erfindung eine Behandlungsvorrichtung geschaffen werden, die frei von den Mängeln des Stands der Technik ist. Die kennzeichnenden Merkmale der Behandlungsvorrichtungen gemäß dieser Erfindung gehen aus den Patentansprüchen 1 und 8 hervor. Bei der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung weist die Stützvorrichtung eine neuartige Konstruktion auf, die sowohl Schwenk- als auch Axialbewegung des Balkens ermöglicht. Trotzdem können die Stützvorrichtung und ihr eventuelles Stellglied stabil befestigt werden ohne dass schädliche Biegebeanspruchungen auftreten. Die Konstruktion lässt sich auch leicht in bereits vorhandene Behandlungsvorrichtungen nachträglich einbauen. Außerdem benötigt die Konstruktion nur wenig Platz. Die Anwendung der Stützvorrichtung ist unabhängig von dem eingesetzten Schaber oder der eingesetzten Oszillationseinrichtung. Durch eine einfache Konstruktion wird dabei die sonst von der Oszillation verursachte hin- und hergehende Verdrehbewegung des Balkens vermieden.
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Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen einige Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind, im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
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1a die Prinzipzeichnung des erfindungsgemäßen Schabers in Maschinenrichtung von vorn betrachtet;
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1b das Stirnseitenteil der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung in axonometrischer Darstellung;
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2a das Stirnseitenteil der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung von oben betrachtet;
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2b das Stirnseitenteil aus 2a seitlich betrachtet und als Schnitt A-A;
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3a das Stützvorrichtungsteil von 2b in ausgebautem Zustand;
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3b eine andere Ausgestaltung des Teils aus 2b;
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3c das Gegenstück zum Teil von 3b in ausgebautem Zustand;
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4a eine Variante des Stützvorrichtungsteils aus 3a in Verbindung mit dem Balken;
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4b einen Schnitt B-B nach 4a;
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5a eine andere Ausgestaltung des Stirnseitenteils der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung seitlich betrachtet;
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5b das Stirnseitenteil aus 5a von oben betrachtet;
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6a die Arme der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung in der einen Endposition der Oszillationsbewegung;
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6b die Arme aus 6a in der anderen Endposition der Oszillationsbewegung.
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In 1a ist als erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung ein Schaber 10 in Verbindung mit einer Walze 11 gezeigt. Die Oberfläche der Walze 11 wird mit der in den Klingenhalter 12' eingesetzten Schaberklinge 13 geschabt, die in diesem Fall schräg nach oben gerichtet ist. Der Klingenhalter 12' ist am Balken 12 des Schabers 10 befestigt. Durch den Balken 12 erhält der Schaber 10 eine ausreichende Steifigkeit und braucht so lediglich an seinen Enden abgestützt zu werden. Statt eines Balkens 12 kann auch irgendeine andere ausreichend starre Konstruktion eingesetzt werden. An den Enden des Balkens 12 sind über Flansche 14 Achsen 15 befestigt, die über Lagerungen 16 an der Konstruktion der Papiermaschine abgestützt sind. Wie bekannt, handelt es sich bei diesen Lagerungen 16 um Spezialkonstruktionen, die sowohl ein Schwenken des Balkens um die Lagerung als auch ein Bewegen des Balkens in axialer Richtung erlauben. In 1a ist an dem einen Ende der Achslinie außerdem eine Oszillationseinrichtung 17 vorhanden, deren Konstruktion an sich bekannt ist und deshalb hier nicht näher erörtert wird. Mit dieser Oszillationseinrichtung 17 wird der Balken 12 in eine lineare Hin- und Herbewegung versetzt, was in 1a durch einen zweispitzigen Pfeil dargestellt ist. Die Amplitude der Oszillationseinrichtung 17 beträgt typisch 10–20 mm.
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Weiter gehört zu dem Schaber 10 wenigstens an dem einen Ende des Balkens 12 eine Stützvorrichtung 18. In 1a ist an beiden Enden des Schabers 10 je eine Stützvorrichtung 18 vorhanden. Mit der Stützvorrichtung 18 wird der Balken 12 in die gewünschte Stellung geschwenkt, kann aber damit auch belastet werden. Allgemein umfasst die Stützvorrichtung 18 einen fest an der Achse 15 angebrachten Schwenkarm 19 und damit verbunden ein Stellglied 20. In 2a und 2b ist das Stirnseitenteil der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung im Einzelnen dargestellt. Gemäß der Erfindung ist nun überraschend in Verbindung mit der Lagerung 16 ein Hilfsarm 21 angeordnet. Dieser Hilfsarm 21 ist um die Lagerung 16 in radialer Richtung frei beweglich und in axialer Richtung verriegelt. Mit anderen Worten, der Hilfsarm 21 kann geschwenkt werden, bleibt aber in axialer Richtung an seiner Stelle. Weiter ist zwischen dem Schwenkarm 19 und dem Hilfsarm 21 eine Kopplung 22 angeordnet. Diese Kopplung 22 lässt eine axiale Bewegung des Schwenkarmes 19 relativ zum Hilfsarm 21 ohne radiale Verdrehung des Schwenkarmes 19 zu. Der am Balken 12 befestigte Schwenkarm 19 kann sich also in axialer Richtung bewegen. Die Kopplung 22 vermittelt außerdem die Stützkraft vom Stellglied 20, das zwischen der Lagerung 16 und dem Hilfsarm 21 angeordnet ist. Mit der gezeigten Lösung bleibt die Oszillationsbewegung eine reine Linearbewegung, so dass sich die Schaberklinge 13 gleichmäßig abnutzt und eine gleichmäßig bleibende Klingenbelastung gewährleistet ist.
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Aus Übersichtlichkeitsgründen ist das Stellglied 20 in 2a nicht gezeigt, wohl aber der an der Lagerung 16 befestigte Stützarm 23 als Schnitt. Das Stellglied 20 kann von herkömmlicher Art sein und wird zwischen dem Stützarm 23 und dem Hilfsarm 21 befestigt. Allgemein gesagt ist der Hilfsarm 21 in radialer Richtung frei beweglich im Wesentlichen um die gleiche Drehachse wie die Achse 15 gelagert. In 2b umfasst der Hilfsarm 21 einen Ring 24, der in passender Weise gelagert wird. Überflüssige Belastungen können weiter dadurch vermieden werden, dass man das Stellglied 20 in axialer Richtung im Wesentlichen bei der Kopplung 22 anordnet. Dabei erfolgt dann die Kraftübertragung vom Stellglied 20 direkt vom Hilfsarm 21 über die Kopplung 22 auf den Schwenkarm 19. Die Bewegung des Hilfsarmes 21 ist in 2b durch einen zweispitzigen Pfeil angegeben. In 2b ist das Stellglied 20 in unmittelbarer Nähe der Kopplung 22 befestigt. Die Stellglied-Befestigungsstelle kann auch an einer anderen Stelle des Ringes liegen, wobei das Stellglied 20 dann freier platzierbar ist.
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Um eine axiale Bewegung des Schwenkarmes 19 zu ermöglichen, hat die Kopplung 22 aus Wälzlagern 25 oder aus Gleitlagern 26 bestehende Elemente. Gewöhnlich ist das zum Wälzlager 25 gehörende Wälzelement 27 am Schwenkarm 19 oder am Hilfsarm 21 angeordnet. Dabei sind dann für das Wälzelement 27 entsprechend am Hilfsarm 21 beziehungsweise am Schwenkarm 19 axial gerichtete Gegenflächen 28 ausgebildet. In 2a ist das Wälzelement 27 am Schwenkarm 19 angeordnet, es könnte aber ebenso gut am Hilfsarm 21 angeordnet werden. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist in 2a nur eine Gegenfläche 28 gezeigt. In 2b hingegen sind beide Gegenflächen gezeigt, wobei die Kopplung in beiden Richtungen wirkt. Bei der gezeigten Ausführungsform besteht das Wälzelement 27 aus einer Rolle 29, die in einem von Blechteilen 30 gebildeten Element 31 abrollt. Zur Kraftübertragung ist die Rolle 29 tangential gestellt. Mit anderen Worten, die Rolle 29 ist an einer in Richtung des Radius des Hilfsarmes 21 verlaufenden Achse gelagert.
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In 3a ist der Schwenkarm 19 von 2b in ausgebautem Zustand gezeigt. Der Schwenkarm 19 hat außerdem ein aus einer Rolle 29 bestehendes Wälzelement 27. Bei Bedarf werden zwischen Kopplung 22 und Schwenkarm 19 passende Regelulierelemente eingefügt, die dazu dienen, die verschiedenen Teile in die richtige gegenseitige Position zu bringen.
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Allgemein ist das zum Gleitlager 26 gehörende Gleitelement 44 am Schwenkarm 19 oder am Hilfsarm 21 angeordnet. Dabei sind dann für das Gleitelement 44 am Hilfsarm 21 beziehungsweise am Schwenkarm 19 entsprechend axiale Gegenflächen 28 ausgebildet. Mit der dargestellten Gleitlagerung erzielt man leicht eine spielfreie Kopplung. Das Gleitelement 44 besteht hier aus einem zylindrischen Zapfen 32, dem am Hilfsarm 21 eine entsprechende zylindrische Öffnung 33 zugeordnet ist. Diese Lösung ist zwar einfach, erlaubt aber einen geringeren Winkelunterschied zwischen Schwenkarm 19 und Hilfsarm 21 als die in 3a gezeigte Rolle 29.
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Auch das Wälzlager 25 lässt sich spielfrei gestalten indem man es, wie in 4a gezeigt, mit wenigstens zwei Wälzelementen 27 ausstattet. Dabei kann dann durch Regulierung der Position der Wälzelemente 27 relativ zur Gegenfläche das Spiel beseitigt werden. In 4b ist eine Lösung zur Regulierung der Position der Wälzelemente 27 gezeigt. Die Rollen 29 haben hier exzentrisch angeordnete Achsen 34, so dass sich ihre Position durch Drehen der Achse 34 regulieren lässt. Zum Schluss wird die Achse verriegelt.
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In 5a und 5b ist eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Behandlungsvorrichtung gezeigt. Hier ist nun die Achse 15 über einen Zwischenarm 35 am Balken 12 abgestützt. Der Schwenkarm 19 wird nun von der Kombination aus den Wangen 37, dem Balken 12 und dem Zwischenarm 35 gebildet. Auch bei dieser Ausführungsform ist der Hilfsarm 21 um die gleiche Drehachse wie die Achse 15 gelagert. In 5b ist die Kopplung 22 zu sehen, die aus dem Gleitlager 26 besteht. Funktionell gleichen Teilen sind wieder die gleichen Bezugszahlen zugeordnet. Bevorzugt ist der zylindrische Gelenkzapfen 36 am Hilfsarm 21 befestigt, wobei dann die Gegenflächen des Gleitlagers 26 an den am Balken 12 befestigten Wangen 37 ausgebildet sind. Auf diese Weise werden ausreichend große und beständige Gleitflächen erzielt. Auch bei dieser Ausführungsform kann ein herkömmliches Stellglied 20 eingesetzt werden, das an dem die Lagerung 16 tragenden Querbalken 38 abgestützt ist.
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Es gibt auch Behandlungsvorrichtungen, in denen sich die oben beschriebenen Stellglieder erübrigen. Bei diesen Anlagen wird der Balken in einer bestimmten Stellung fest eingebaut. Für Belastungs- und Stellzwecke sind dann am Klingenhalter besondere Belastungselemente vorhanden. Der Balken wird also mittels einer am Stirnseitenteil angeordneten Stützung in einer bestimmten Stellung befestigt. Gemäß der Erfindung besteht diese Stützung aus einem in Verbindung mit der Lagerung 16 angeordneten Hilfsarm 21. Der Hilfsarm 21 verläuft nun überraschend in gleicher Richtung wie der Schwenkarm 19 und ist zur Lagerung 16 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung verriegelbar. Außerdem ist zwischen dem Schwenkarm 19 und dem Hilfsarm 21 eine Kopplung 22 vorhanden, die eine axiale Bewegung des Schwenkarmes 19 relativ zum Hilfsarm 21 ohne radiale Verdrehung des Schwenkarms 19 zulässt. Dabei kann sich der Schwenkarm 19 in axialer Richtung zusammen mit dem Balken 12 frei bewegen. In 1b ist die stellgliedfreie Ausführungsform gezeigt, bei der die Kopplung 22 von zwei funktionalen Gelenken 39 gebildet wird. In den Gelenken 39 verlaufen die Drehachsen der Gelenkpunkte parallel zueinander, so dass eine Parallelverschiebung der Arme, die außerdem fast reibungslos erfolgt, möglich ist. Bevorzugt sind die funktionalen Gelenke 39 als ein einziges Doppelgelenk 40 konzipiert, wobei dann Parallelität der Drehachsen sicher gewährleistet ist. Außerdem wird das Doppelgelenk 40 bevorzugt über Regulierelemente 41 am Hilfsarm 21 und/oder am Schwenkarm 19 befestigt. In 1b ist ein einfaches Regulierelement 41 gezeigt, das aus Langösenelementen 42 besteht. Dabei kann das mit zwei Schrauben zu befestigende Doppelgelenk 40 in seiner Stellung zum Schwenkarm 19 verändert werden. Die eigentliche Positionierung des Balkens 12 erfolgt durch Veränderung der Befestigung des Hilfsarmes 21 an der Lagerung 16. Zu diesem Zweck hat der Hilfsarm 21 in dichter Folge Bohrungen 43. Die Genauigkeit der Regulierung lässt sich durch Anbringen zusätzlicher Bohrungen auch am Schwenkarm 19 erhöhen.
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In 6a und 6b sind der Schwenkarm 19 und der Hilfsarm 21, miteinander verbunden durch ein Doppelgelenk 40, dargestellt. In der Praxis verharrt der Hilfsarm 21 ständig an der Stelle während sich der Schwenkarm 19 axial bewegt. Das Doppelgelenk 40 ermöglicht diese Bewegung und vermittelt gleichzeitig die Stützkraft vom Hilfsarm 21 auf den Schwenkarm 19. Das Doppelgelenk 40 ist in hohem Grade wartungsfrei und hält verschiedensten Betriebsbedingungen stand. Es eignet sich somit gut zum Einsatz unter schwierigen Bedingungen wie sie in der Papiermaschine herrschen. Die Kopplung 22 kann außerdem axiale Bewegung des Schwenkarmes 19 ermöglichende Elemente enthalten, die, wie in den oben beschriebenen mit Stellglied versehenen Ausführungsformen der Behandlungsvorrichtung, aus Wälzlagern oder aus Gleitlagern bestehen.
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Die erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung und besonders die dazugehörige, Axialbewegung ermöglichende Kopplung sind einfach im Bau und zuverlässig im Betrieb. Die Kopplung kann auf mehrere verschiedene Weisen verwirklicht werden, so dass sich für jede Behandlungsvorrichtung die passende Kopplung findet. Auch benötigt die Kopplung nur wenig Platz, und die auftretenden Reibungskräfte sind geringfügig. Außerdem lässt sich die Kopplung leicht auch spielfrei gestalten, wodurch die Schwingungsprobleme beim Balken eliminiert werden.