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Die
Erfindung betrifft eine Kalandervorrichtung mit Walzen, die miteinander
Nips bilden, mit Lagereinrichtungen zur drehbaren Aufnahme der Walzen
und wenigstens einer Entlastungsvorrichtung, mit der zumindest ein
Teil der Masse wenigstens einer Walze kompensierbar ist.
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Kalander
werden zur Bearbeitung von Materialbahnen, insbesondere von Papierbahnen,
in großem Umfange eingesetzt. Je nach konkreter Bauausführung,
erfüllen die Kalander unterschiedliche Aufgaben. Bei der
Bearbeitung von Papier dienen sie meist der Verdichtung und Glättung
der Papierbahn.
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Bei
der einfachsten Bauausführung von Kalandern werden zwei
Kalanderwalzen verwendet, die miteinander einen Nip bilden. Die
zu bearbeitende Materialbahn – bei spielsweise eine Papierbahn – wird
durch diesen Nip hindurchgeführt. Um die Papierbahn beispielsweise
zu glätten, werden die beiden Kalanderwalzen gegeneinander
mit einem ausreichend hohen Druck beaufschlagt. Zusätzlich
ist es auch möglich, die Walzen beispielsweise zu beheizen.
Zwischenzeitlich haben sich darüber hinaus spezielle Bauformen
von Kalanderwalzen entwickelt, wie beispielsweise die sogenannten
Breitnipkalanderwalzen.
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Um
den erforderlichen Andruck der beiden Kalanderwalzen gegeneinander
bereit zu stellen, kann die Masse der oben liegenden Kalanderwalze genutzt
werden. Darüber hinaus haben sich Andrucksysteme, wie beispielsweise
zusätzliche Massen, oder aber auch Hydrauliksysteme verbreitet.
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Eine
andere Ausführungsform von Kalandern wird durch Multinipkalander,
beispielsweise Superkalander oder Janus-Kalander, gebildet. Bei
diesen werden mehrere Kalanderwalzen übereinander gestapelt,
wobei ein Teil der Walzen mit beiden Nachbarn jeweils einen Nip
bilden. Mit dieser Bauausführung können Kosten
gespart und die bewegten Massen verringert werden. Auch kann Bauraum,
insbesondere Standfläche, eingespart werden.
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Ein
Problem, das bei derartigen Multinipkalandern auftritt, ist, dass
sich die Andruckkräfte, die von den Gewichtskräften
der weiter oben liegenden Kalanderwalzen herrühren, im
Walzenstapel von oben nach unten gesehen aufaddieren. Die durch den
untersten Nip hindurch geführte Papierbahn wird daher einer
zum Teil erheblich höheren Anpresskraft ausgesetzt als
dies bei der durch den obersten Nip hindurch geführten
Materialbahn der Fall ist. Eine derartig unterschiedliche Druckverteilung
ist nachteilig, weil die Druckspannung im untersten Nip die Druckspannungen
in den darüber liegenden Nips begrenzt. Neben dem Gewicht
der Walzen bewirken auch die mit den Walzen verbundene Teile, beispielsweise
Leitwalzen, eine Erhöhung der Streckenlasten. Diese werden
auch mit dem Begriff "überhängende Lasten" bezeichnet.
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Um
das Problem der unterschiedlichen Streckenlasten in den Griff zu
bekommen, wurde bereits vorgeschlagen, Gewichts-Kompensationsvorrichtungen
vorzusehen. Diese Kompensationsvorrichtungen beaufschlagen die entsprechende
Walze mit einer Kraft, welche betragsmäßig ihrer
massebedingten Gewichtskraft entspricht. Ihre Richtung ist jedoch
der Gewichtskraft entgegengesetzt. Durch diese Kompensation lassen
sich die unterschiedlichen Streckenlasten ausgleichen, so dass die
in den Nips vorherrschende Druckspannung über sämtliche
Nips hinweg konstant gehalten werden kann. Ein derartig kompensierter
Superkalander ist beispielsweise in
EP 0 679 204 A beschrieben. Der dort beschriebene Superkalander
weist eine Mehrzahl von übereinander angeordneten Kalanderwalzen
auf. Es wird vorgeschlagen, die Kalanderwalzen bezüglich
ihrer Massen sowie der überhängenden Lasten durch
eine Kompensationsvorrichtung pro Kalanderwalze (abgesehen von den
beiden äußersten Kalanderwalzen) zu kompensieren.
Die Gewichtskompensation erfolgt dadurch, dass die Walzen jeweils
an einem schwenkbar gelagerten Hebel angeordnet sind. An jedem Hebel
ist ein Zylinderkolben befestigt. Durch geeignete Druckbeaufschlagung
des Zylinderkolbens kann die Gewichtskompensation erzielt werden.
Die Zylinderkolben sind in einem Bereich der Ausleger befestigt, der
zwischen dem Drehpunkt des Hebels und der Lagerung der Walze liegt.
Ihre Wirkachse verläuft deutlich beabstandet von den Walzenlagern.
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Eine
weitere Kompensationsanordnung zur Kompensation der Walzenmassen
bzw. der überhängenden Lasten ist durch
EP 0 138 738 A1 bekannt geworden.
Auch hier ist ein Superkalander beschrieben, der eine Mehrzahl übereinander
angeordneter Walzen aufweist. Die Walzen sind an einer Zahnschiene
angeordnet. In den Walzenhalterungen sind Eingriffelemente vorgesehen,
die in Eingriff mit den Zähnen der Zahnstange treten können.
Durch diese Ausbildung ist es möglich, die Walzen in unterschiedlichen
Höhen anzuordnen. Weiterhin wird vorgeschlagen, bei den
Walzenhalterungen hydraulische Aktuatoren vorzusehen. Durch eine
entsprechende Druckbeaufschlagung der Aktuatoren ist es möglich, die
durch die Walzenmassen bzw. die überhängenden
Lasten auftretenden Gewichtskräfte zu kompensieren. Die
Zahnstange ist seitlich versetzt zu den Walzen, etwa im Bereich
der seitlich liegenden Mantelflächen der Walzen angeordnet.
Sie liegt also deutlich beabstandet zu den Walzenlagerungen.
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Obwohl
die bekannten Kompensationsvorrichtungen ihre Aufgabe grundsätzlich
erfüllen und die Technologie der Papierherstellung ein
gutes Stück voranbrachten, weisen die im Stand der Technik
bekannten Kompensationsvorrichtungen insbesondere bei gewissen Betriebszuständen
nach wie vor Probleme auf.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kalandervorrichtung
mit einer Entlastungsvorrich tung vorzuschlagen, die in einem größeren
Bereich von Betriebsbedingungen bessere Ergebnisse liefert.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einer Kalandervorrichtung
der eingangs genannten Art die Wirkachse wenigstens einer Entlastungsvorrichtung
und die Lagereinrichtungen der Walzen längs einer Linie
verlaufen.
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Durch
diese Ausbildung ist es möglich, Drehmomente, die durch
eine seitlich zueinander versetzte Lagerung von Entlastungsvorrichtung
und Walzenlagern auftreten könnten, weitgehend zu vermeiden. Derartige
Drehmomente können sich als nachteilig erweisen, da diese
durch eine entsprechende mechanische Auslegung der Aufhängungen
aufgefangen werden müssen. Darüber hinaus kann
es im Betrieb auch zu einer Rotationsschwingung des Systems kommen.
Das heißt, ein zusätzlicher Schwingungsfreiheitsgrad,
der eine ihm eigene Eigenschwingungsfrequenz aufweist, ist im System
vorhanden. Schwingungen sind jedoch gerade bei Papiermaschinen,
mit ihren heutigen Walzenbreiten und Verarbeitungsgeschwindigkeiten
ganz allgemein ein großes Problem. Die Vermeidung von Schwingungsmöglichkeiten
ist daher ganz allgemein von Vorteil.
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Unter
Wirkrichtung kann im Rahmen dieser Anmeldung die Kombination des
von der Entlastungsvorrichtung ausgeübten Kraftvektors
und dessen Kraftangriffspunkt verstanden werden. Wenn von zumindest
einem Teil der Masse wenigstens einer Walze die Rede ist, kann darunter
nicht nur ein Teil der Masse einer einzelnen Walze verstanden werden,
wie insbesondere der zur Entlastungsvorrichtung korrespondierenden
Walze. Vielmehr können darunter auch die überhängenden
Lasten, bzw. ein Teil derselben, verstanden werden. Unter einer
Linie ist insbesondere eine Gerade zu verstehen, wobei jedoch gewisse
Abweichungen zulässig sind. Insbesondere kann es sich dabei
um übliche Toleranzabweichungen und/oder übliche
Justagetoleranzen handeln.
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Die
Vorteile der Erfindung kommen im besonderen Maße zur Geltung,
wenn die Wirkachse der zumindest einen Entlastungsvorrichtung durch
die Mitte der Lagereinrichtungen verläuft. So können
die auftretenden Drehmomente besonders klein ausfallen. Dadurch
können die Eigenfrequenzen so hoch werden, dass sie – wenn
sie überhaupt nachgewiesen werden können – unter üblichen
Betriebsbedingungen nicht oder nur kaum auffallen. Selbstverständlich
ist es nach wie vor denkbar, dass leichte Abweichungen von der Mitte
der Lagereinrichtungen auftreten können, insbesondere solche,
die im Bereich üblicher Genauigkeiten für derartige
Maschinen liegen.
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Eine
vorteilhafte Realisierungsmöglichkeit der Erfindung ergibt
sich, wenn wenigstens eine Lagereinrichtung linear verschiebbar
ausgebildet ist. Da übliche Entlastungsvorrichtungen zur
Ausübung ihrer Funktion eine gewisse Beweglichkeit der
Walze erfordern, können durch eine lineare Verschiebbarkeit der
Walze die Ausrichtung der Wirkachse wenigstens einer Entlastungsvorrichtung
und die Lagereinrichtungen der Walzen besonders einfach längs
einer Linie verlaufen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich, da bei einer
derartigen Ausbildung Bewegungskomponenten, welche in der Ebene
des Nips verlau fen, vermieden werden können. Die Berührungspunkte
der Walzendurchmesser können dann auf einer definierten Linie
liegen. Sollte es Gründe geben, einen Walzenversatz in
einer Transversalrichtung vorzusehen, so wird dieser durch Abschliffe
weniger beeinflusst. Fehler in der Linienverteilung können
dadurch reduziert werden.
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Es
kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn wenigstens eine Entlastungsvorrichtung
einen mechanischen Kraftspeicher aufweist. Bei einem derartigen
mechanischen Kraftspeicher kann es sich um eine Feder (z. B. Blattfeder,
Spiralfeder usw.), eine Gasdruckfeder oder Ähnliches handeln.
Mit einer entsprechenden Dimensionierung kann dieser die Gewichtskräfte,
die von der Walzenmasse bzw. den überhängenden
Lasten herrühren, wirksam kompensieren. Diese Kompensation
kann bei der vorgeschlagenen Ausführung besonders einfach
und kostengünstig erfolgen. Auch wenn gegebenenfalls eine vollständige
Kompensation nicht erreicht werden sollte, bzw. nicht erwünscht
ist, kann zumindest ein ggf. großer Anteil der Gewichtskräfte
kompensiert werden. Eventuell erforderliche zusätzliche
(z. B. aktive) Komponenten können somit entfallen oder
zumindest kleiner dimensioniert werden.
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Weiterhin
kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn wenigstens eine Entlastungsvorrichtung eine
elektromechanische Einrichtung, insbesondere eine Piezoeinrichtung
aufweist. Derartige Einrichtungen sind meist besonders einfach steuerbar.
Dadurch kann gegebenenfalls auch eine aktive Dämpfung von
Schwingungen erfolgen. Neben Piezoeinrichtungen können
aber auch andere elektromagnetische Einrichtungen, wie beispielsweise
Ein richtungen, welche auf magnetischen Kräften beruhen,
verwendet werden.
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Eine
weitere sinnvolle Ausbildungsform kann sich ergeben, wenn wenigstens
eine Entlastungsvorrichtung als hydraulische Einrichtung ausgebildet
ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um Hydraulikzylinder, die
mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt werden, handeln.
Derartige Hydraulikeinrichtungen sind kommerziell relativ kostengünstig
erhältlich. Auch können mit Hydraulikeinrichtungen sehr
große Kräfte erzeugt werden. Schließlich
ist mit derartigen Hydraulikeinrichtungen auch eine aktive Steuerung
möglich.
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Es
wird im Übrigen darauf hingewiesen, dass eine Entlastungsvorrichtung
auch mehrere Einrichtungen der bereits genannten Arten, aber auch
gemäß zusätzlicher Ausbildungsweisen,
aufweisen kann.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausbildungsform einer hydraulischen Einrichtung
ergibt sich, wenn wenigstens eine Lagereinrichtung im Kolben der
hydraulischen Einrichtung angeordnet ist. Durch diese Ausbildungsweise
kann eine Anordnung der Wirkachse der Entlastungseinrichtung und
der Lagereinrichtungen längs einer Linie quasi automatisch
realisiert werden. Auch kann die besonders vorteilhafte Ausbildungsweise
in Form einer linear beweglichen Lagereinrichtung quasi automatisch
mit realisiert werden.
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Ein
sinnvoller Aufbau kann sich ergeben, wenn wenigstens eine Entlastungsvorrichtung
einfach wirkend ausgebildet ist. Das heißt, dass die Entlastungsvorrichtung lediglich
eine Kraftkomponente hervorrufen kann, die üblicherweise
der Gewichtskraftkomponente der korrespondierenden Walze entgegengesetzt
ist. Ein solcher Aufbau kann sich als besonders kostengünstig
erweisen. Für viele Anwendungsgebiete kann sich der vorgeschlagene
Aufbau auch durchaus als ausreichend erweisen.
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Um
besonders hohen Anforderungen zu genügen, kann es sich
jedoch als sinnvoll erweisen, wenn wenigstens eine Entlastungsvorrichtung
gegenwirkend ausgebildet ist. Hier können zwei Bauteile
vorgesehen werden, deren Kraftrichtungen in zueinander entgegengesetzte
Richtungen wirken. Grundsätzlich ist es dabei möglich,
dass zwei gleichartige Bauteile verwendet werden, wie z. B. zwei
zueinander gegenwirkende Hydraulikzylinder oder zwei zueinander
gegenwirkende Federn. Gegebenenfalls erweist es sich aber auch als
vorteilhaft, wenn unterschiedliche Bauteile genutzt werden, wie
beispielsweise ein Hydraulikkolben und eine Feder, die zueinander
gegenwirkend ausgebildet sind.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn wenigstens eine aktiv regelbare Entlastungsvorrichtung
vorgesehen ist. Mit einer derartigen regelbaren Entlastungsvorrichtung
ist es möglich, die Kompensationskraft besonders fein und
genau zu steuern. Auch ist es denkbar, dass die Kompensationskraft,
beispielsweise für unterschiedliche Produkte, geändert
werden kann. Ein solcher Kalander kann besonders flexibel eingesetzt
werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass es auch möglich
ist, mit einer aktiv regelbaren Entlastungsvorrichtung eine aktive
Dämpfung von Schwingungen vorzunehmen.
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Ein
besonders einfacher Aufbau der Kalandervorrichtung ergibt sich,
wenn wenigstens eine Lagereinrichtung als mechanisches Lager, insbesondere
als Gleitlager, Wälzlager, Kugellager, Carb-Lager oder
Nagellager ausgebildet ist. Derartige Lager sind allgemein üblich,
kostengünstig und weisen eine hohe Standzeit auf. In aller
Regel erweist sich ein derartiges Lager auch als völlig
ausreichend.
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Um
besonders hohen Ansprüchen zu genügen, kann es
sich jedoch als vorteilhaft erweisen, wenn wenigstens eine Lagereinrichtung
als hydrostatisches Lager ausgebildet ist. Derartige Lager weisen eine üblicherweise
besonders niedrige Reibung auf. Darüber hinaus kann durch
eine aktive Überwachung und Steuerung der hydrostatischen
Lagerfilme eine zusätzliche Kontrolle (insbesondere Feinkontrolle) der
Entlastungswirkung der Entlastungsvorrichtung erfolgen. In diesem
Zusammenhang ist insbesondere an eine aktive Dämpfung von
Schwingungen zu denken.
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Weiterhin
erweist es sich als vorteilhaft, wenn zumindest eine Sensorvorrichtung
vorgesehen ist. Dabei kann es sich beispielsweise um Kraft-, Druck-
oder Schwingungssensoren handeln. Mit einem genauen Wissen um den
aktuellen Zustand der Kalandervorrichtung ist naturgemäß eine
besonders genaue aktive Kontrolle der Kalandervorrichtung möglich.
Die Ausgabe der Sensorvorrichtung kann als Eingabewert für
eine entsprechende Steuervorrichtung der Kalandervorrichtung verwendet
werden. Insbesondere kann mit entsprechenden Messwerten auch eine
aktive Bedämpfung von Schwingungen realisiert werden.
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Besonders
sinnvoll ist es darüber hinaus, wenigstens eine Verfahreinrichtung
vorzusehen. Gerade bei Papiermaschinen kann nie vollständig
ausgeschlossen werden, dass es zu einem Riss der Papierbahn in der
Papiermaschine (im Kalander) kommt. Infolge eines derartigen Risses
der Papierbahn kann es zu einer sog. Batzenbildung des Papiers kommen.
Wird ein solcher Papierbatzen durch einen Nip hindurchgezogen, kann
es leicht zu einer Beschädigung der Walze kommen. Entsprechende Reparaturkosten
und Ausfallzeiten sind dann die Folge. Mit der vorgeschlagenen Verfahreinrichtung
kann im Falle eines Papierrisses die Größe des
Nips in recht kurzer Zeit deutlich vergrößert
werden, so dass die Papierbatzen durch den derart vergrößerten Spalt
hindurch treten können, ohne dass es zu einer Beschädigung
des Kalanders kommt.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Kalandervorrichtung wenigstens eine Schnellablasseinrichtung
aufweist. Wenn eine hydraulische Einrichtung vorgesehen ist, kann
mit einer derartigen Schnellablasseinrichtung von Hydraulikfluid
auf einfache Weise eine Verfahreinrichtung realisiert werden.
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Als
besonders vorteilhaft erweist sich die Erfindung, wenn die Kalandervorrichtung
als Multinipkalandervorrichtung ausgebildet ist. Hierbei kann es sich
um Superkalander mit einer Walzenanzahl von typischerweise acht
bis zwölf, meist zehn Walzen handeln. Ebenso kann es sich
auch um sog. Januskalander handeln, die eine Walzenanzahl von in
der Regel vier bis sechs, meist fünf Walzen aufweisen.
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Weitere
Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
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Die
Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Superkalanders in seitlicher Draufsicht;
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2 eine
schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
einer Walzenlagerungsvorrichtung;
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3 die
schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer Walzenlagerungsvorrichtung.
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In 1 ist
in schematischer Ansicht ein Superkalander 1 von der Seite
aus gesehen dargestellt. Der Superkalander 1 weist im dargestellten
Ausführungsbeispiel insgesamt acht Walzen 2, 3, 4 auf,
so dass sich insgesamt sieben Nips 5 ergeben. Selbstverständlich
kann der Superkalander 1 auch mit einer abweichenden Anzahl
von Walzen 2, 3, 4 aufgebaut werden,
wobei sich eine entsprechend unterschiedliche Anzahl von Nips 5 ergibt.
Im untersten Bereich des Superkalanders ist zudem der Verlauf einer
Papierbahn 7 angedeutet. Um die Papierbahn 7 von
den eigentlichen Kalanderwalzen 2, 3, 4 abzuheben,
sind Leitwalzen 6 vorgesehen. Sowohl die Papierbahn 7 als
auch die Leitwalzen 6 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit
nur im untersten Bereich des in 1 dargestellten
Superkalanders 1 dargestellt.
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Die
oberste Walze 2 wird über ihr Lager 11 von
einer Andruckeinrichtung 9 nach unten gedrückt. Dadurch
wird der für die Bearbeitung der Papierbahn 7 erforderliche
Druck bereitgestellt. Bei der Andruckeinrichtung 9 kann
es sich um beliebige, im Stand der Technik bekannte Andruckeinrichtungen 9 handeln, wie
beispielsweise um einen Hydraulikzylinder. Bei den Lagern 11,
in denen die Kalanderwalzen 2, 3, 4 gelagert
sind, kann es sich ebenfalls um übliche Lager 11,
wie beispielsweise Gleitlager, Carb-Lager, Wälzlager, Nadellager,
aber auch hydrostatische Lager handeln. Die Lager 11 müssen
nicht notwendigerweise für alle der im Superkalander 1 vorgesehenen Walzen 2, 3, 4 gleich
sein, sondern können durchaus auch variieren.
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Die
unterste Walze 4 wird in an sich bekannter Weise von einer
Absenkeinrichtung 10 gehalten. Kommt es zu einem Riss der
Papierbahn 7, wird die unterste Walze 4 mit Hilfe
der Absenkeinrichtung 10 abgesenkt, damit sich die zwischen
den Kalanderwalzen 2, 3, 4 befindlichen
Nips vergrößern können, so dass gegebenenfalls
entstehende Papierbatzen die Walzen 2, 3, 4 nicht
beschädigen können. Im Falle eines Risses der
Papierbahn 7 werden die Nips typischerweise auf eine Dicke
von 20 bis 30 mm vergrößert. Dies ergibt im vorliegenden
Beispiel eine erforderliche Absenkung der untersten Walze 4 im
Bereich von 150 bis 250 mm, da sich bei einem Nachlassen des Gegendrucks
typischerweise auch die oberste Walze 2 leicht absenkt.
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Bei
den mittleren Walzen 3, gegebenenfalls auch bei der obersten
Walze 2 ist das Lager 11 Teil einer Lagervorrichtung 12,
von der im Folgenden mögliche Ausführungsbeispiele
beschrieben werden.
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Die
Lagervorrichtungen 12 weisen eine Entlastungsvorrichtung
auf, mit der die Masse der dazu korrespondierenden Walze 2, 3 sowie
die der mit dieser zusammenhängenden überhängenden
Lasten zumindest teilweise kompensiert werden kann. Bei den überhängenden
Lasten handelt es sich insbesondere um die Masse der zugehörigen
Leitwalzen 6.
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Die
Lagervorrichtungen 12 sind dabei derart ausgebildet, dass
die Wirkrichtung der Entlastungsvorrichtungen und die Zentren der
Lager 11, in denen die Walzen 2, 3, 4 drehbar
gelagert sind, auf einer gemeinsamen geradlinigen Mittellinie 13 liegen.
Die gemeinsame Mittellinie ist in 1 als gestrichelte
Linie eingezeichnet. Als Wirkrichtung kann dabei im allgemeinen
Fall der von der entsprechenden Entlastungsvorrichtung erzeugte
Kraftvektor in Kombination mit dessen Kraftangriffspunkt verstanden
werden. Ist, wie dies bei den folgenden Ausführungsbeispielen
der Fall ist, die Kraftkompensation mit einer (geringfügigen)
Bewegung der Kompensationsvorrichtung gekoppelt, verläuft
in aller Regel die Bewegung der Kompensationseinrichtung längs
der gleichen Linie 13 wie die Lager 11 der Kalanderwalzen 2, 3, 4. Wie
vorab bereits erwähnt, können dadurch unerwünschte
Drehmomente ebenso wie Drehschwingungen der entsprechenden Lagervorrichtung,
die ein Lager 11 und eine Kompensationsvorrichtung umfasst,
verringert werden.
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In 2 ist
ein erstes mögliches Ausführungsbeispiel einer
Lagervorrichtung 12 dargestellt. 2 stellt
eine schematische Prinzipskizze dar. Die Dimensionierungen sind
für reale Anwendungen geeignet anzupassen.
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Die
Lagerachse 14 der Kalanderwalze 2, 3 wird
beim in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel von
einem vorliegend als Wälzlager ausgebildeten Lager 11 gehalten.
Hier sind jedoch auch andere Lager denkbar, wie insbesondere auch
ein Karblager, ein Kugellager, ein Nadellager usw.
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Das
Lager 11 wiederum ist in einem Hubelement 15 angeordnet.
Das Hubelement 15 lässt eine Verschiebebewegung
in senkrechter Richtung zu, was durch den Doppelpfeil A angedeutet
ist. Eine entsprechende Bewegung bewirkt eine erhöhte oder verminderte
Druckbeaufschlagung der der Walze zugeordneten Walzennips. Wie in 2 angedeutet,
ist die Lagervorrichtung 12 weitgehend achsensymetrisch
zur Mittelachse 13 ausgebildet. Eine Bewegung längs
der Verschieberichtung A bewirkt daher einen Kraftvektor, welcher
parallel zur Mittellinie 13 liegt, und darüber
hinaus im Zentrum der Lagerachse 14 angreift.
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Die
Lagervorrichtung 12 weist eine vorliegend gegenwirkende
Kraftkompensation auf. Eine nach unten wirkende Kraftkomponente
wird durch eine Schraubenfeder 16, welche zwischen dem
oberen Ende des Hubelements 15 und dem Deckel 17 der
Lagervorrichtung 12 angeordnet ist, hervorgerufen.
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Nach
unten hin wird das Hubelement 15 durch einen hydraulischen
Gegendruck abgestützt. Der untere Bereich der Lagervorrichtung
ist als Hydraulikzylinder 18 ausgebildet. Das Hubelement 15 bildet
dabei den Hydraulikkolben, der sich im Hydraulikzylinder 18 auf
und ab in Richtung des Doppelpfeils A bewegen kann.
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Der
Hydraulikzylinder 18 ist über eine Fluidleitung 20 mit
einem geeigneten, steuerbaren Druck beaufschlagbar. Beim Fluid kann
es sich je nach Erfordernis um ein Gas oder um eine Flüssigkeit
handeln. Die Fluidleitung 20 weist eine geeignete Dimensionierung
auf, so dass der Hydraulikzylinder 18 sehr schnell entleert
werden kann. Reißt beispielsweise die Papierbahn 7,
müssen die Nips sehr rasch vergrößert
werden. Dazu wird der Druck im Hydraulikzylinder 18 über
die Fluidleitung 20 sehr schnell abgelassen. Dank der Schraubenfeder 16 wirkt – neben der
Gewichtskraft der Kalanderwalze 3 – eine zusätzliche
Kraft auf das Hubelement 15 ein, das dieses nach unten
drückt. Dadurch kann eine sehr schnelle Verfahrbewegung
nach unten realisiert werden.
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Im
unteren Bereich der Lagervorrichtung 12 ist darüber
hinaus eine Kapillare 19 eingezeichnet. Diese steht fluidisch
mit der Fluidleitung 20 sowie am unteren Ende mit dem Hydraulikzylinder 18 in
Verbindung. Nähert sich das Hubelement 15 dem
unteren Ende des Hydraulikzylinders 18, wird kurz vor dem Erreichen
der unteren Endposition die Öffnung der Fluidleitung 20 durch
das Hubelement 15 verschlossen. Dadurch kann das noch im
Hydraulikzylinder 18 verbliebene Hydraulikfluid lediglich über
die Kapillare 19 entweichen. Der Durchmesser der Kapillare 19 ist dabei
so zu wählen, dass ein sanfter Endanschlag des Hubelements 15 realisiert
wird. Damit können die auf sämtliche Komponenten
des Superkalanders 1 einwirkenden Kräfte im Falle
eines Papierbahnrisses deutlich verringert werden.
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Im
Normalbetrieb wird der Hydraulikzylinder 18 mit einer geeigneten
Menge an Öl, die unter einem entsprechenden Druck steht,
befüllt, so dass die Masse des in der Lagervorrichtung 12 aufgenommenen
Zylinders und/oder die überhängenden Lasten im
gewünschten Ausmaß kompensiert werden.
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3 stellt
eine Prinzipskizze eines weiteren möglichen Ausführungsbeispiels
für eine Lagervorrichtung 12 dar. Beim in 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel weist die Lagervorrichtung 12 erneut eine
gegenwirkende Entlastungsvorrichtung auf. Dabei werden jedoch sowohl
die nach oben, als auch die nach unten wirkende Kraftkomponente
durch einen an der Oberseite bzw. an der Unterseite der Lagervorrichtung 12 angeordneten
Hydraulikzylinder 18 erzeugt. Analog zum in 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel weisen beide Hydraulikzylinder 18 eine Fluidleitung 20 zur
Zuführung bzw. Abführung eines Fluids auf. Ebenso
ist jeweils eine Kapillare 19 vorgesehen, die eine Endanschlagdämpfung
bewirkt. Das Hubelement 15, welches in einer durch den
Doppelpfeil A angedeuteten Richtung verschiebbar ist, bildet den
Hydraulikkolben für beide Hydraulikzylinder 18. Im
Hubelement 15 ist die Lagerachse 14 einer Kalanderwalze 3 angeordnet.
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Die
in 3 dargestellte Lagervorrichtung 12 ist
im Wesentlichen achsensymetrisch zur Mittellinie 13 ausgebildet.
Die Krafteinwirkung der die beiden Hydraulikzylinder 18 umfassenden
Entlastungsvorrichtung verläuft somit längs der
Mittellinie 13, die auch durch das Zentrum der Lagerachse 14 hindurch läuft.
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Abweichend
vom in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt
beim in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
die Lagerung der Lagerachse 14 durch ein hydrostatisches
Lager 21. Mit Hilfe des hydrostatischen Lagers 21 kann
zunächst eine sehr geringe Reibung erreicht werden. Weiterhin
ist es möglich, durch geeignete Ansteuerung der Lagerkammern 22 bis 25 des
hydrostatischen Lagers 21 eine Kraftkompensation zusätzlich
zu der durch die Hydraulikzylinder 18 erfolgenden Kraftkompensation bereitzustellen.
Da die entsprechenden Volumen der Lagerkammern erheblich kleiner
sind als die Volumen der Hydraulikzylinder, kann eine Änderung
jedoch deutlich schneller erfolgen. In diesem Zusammenhang ist insbesondere
auch an eine aktive Schwingungsdämpfung zu denken. Natürlich
kann aufgrund des kleineren Volumens der Lagerkammern 22 bis 25 eine
nur geringe Verschiebung realisiert werden. Für ein Verfahren
im Falle eines Papierbahnrisses reicht die realisierbare Verschiebung üblicherweise
nicht aus.
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Ein
weiterer Vorteil eines hydrostatischen Lagers 21 besteht
darin, dass in den Lagerkammern 22 bis 25 oder
in deren Zufuhrleitungen Drucksensoren vorgesehen werden können. Über
die Druckinformation können wiederum Rückschlüsse
auf das Verhalten der im hydrostatischen Lager 21 gelagerten Kalanderwalze 3 gezogen
werden.
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Im
Falle eines Papierbahnrisses kann bei der in 3 dargestellten
Lagervorrichtung 12 ebenfalls ein sehr schnelles Verfahren
der im Hubelement 15 gelagerten Kalanderwalze 3 realisiert
werden. Dazu wird die untere Fluidleitung 20 geöffnet.
Gleichzeitig wird die obere Fluidleitung 20 mit einem entsprechend
groß dimensionierten Hydraulikspeicher verbunden. Bei Fluidleitungen 20 mit
entsprechend großem Durchmesser kann ein sehr schnelles
Verfahren des Hubelements 15 und damit der in diesem gelagerten
Kalanderwalze 3 realisiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0679204
A [0007]
- - EP 0138738 A1 [0008]