DE1761641A1

DE1761641A1 - Walze mit permanentmagnetischem Durchbiegungsausgleich

Info

Publication number: DE1761641A1
Application number: DE19681761641
Authority: DE
Inventors: Guenther Dipl-Ing Boos; Hans Heuschkel
Original assignee: Escher Wyss GmbH
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1968-06-19
Filing date: 1968-06-19
Publication date: 1971-07-29

Description

Walze mit permanentmagnetiSchem Durchbiegungsausgleich Zur Druckbehandlung von Papierbahnen oder anderen Bahnen, die beispielsweise zur Glättung der Oberfläche durchgeführt wird, ist es bekannt, die Bahn kontinuierlich durch den Spalt eines Walzenpresswerkes zu fÜhren. Der Pressdruck wird hierbei teilen durch das Eigengewicht der Behandlungswalzen und teils durch Kräfte erzeugt, die Über die Walzenzapfen auf die Behandlungwalze aufgebracht werden.' Die Ubertragung der Presskraft über den Walzenzapfen bringt es mit sich, dass sich die Behandlung:-,-walze - insbesondere bei grosser Bahnbreite, also grosser Walzenlänge - mehr oder weniger durchbiegt. Dies bedingt, da.#,.# die Druckbehandlung der Bahn an den Randstreifen grösser ist als in der Bahnmitte. Zum Ausgleich dieser unerwünschten Durchbiegung ist es bekannt, die Behandlungswalze zu bombieren. Dies bedeutet, dass sie in der Mitte einen etwas grösseren Durchmesser erhält als an den Walzenenden und zwar derart, dass hierdurch die zu erwartende Durchbiegung gerade aufgehoben wird. Die Technik der Bombierung bringt es mit sich, dass eine Walze jeweils nur fÜr einen bestimmten Druckbereich verwendet werden kann, nämlich für denjenigen, für den die Bombierung ausgelegt worden ist. Weiter Ist es bekannt, die Durchbiegung der Walze hydrauliscli auszugleichen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Walze in einem FlÜssigkeitsbett schwimmend gelagert wird, wic dies beispielsweise im DBP 1 087 44,3 beschrieben ist. Es ist aber auch möglich, die Walze aus einem kräftig dimensioniertrn durchblegungssteifen Kern herzustellen, der im Betriebsfall nicht umläuft und der von einem dünnen, im Betriebsfall umlaufenden Mantel umgeben ist. Der Raum zwischen Kern und Mantel kann nun mit einem druckausgleichenden Medium gefüllt werden, beispielsweise mit einer FlÜssigkei.t, die, wie im Falle des DBP 1 113 l_31, in einer elastischen Hülle enthalten Ist, welche unmittelbar gegen die Innenfläche des Mantels anliegt oder die, wie Im Falle der DAS 1 240 804 oder der DAS 1 238 322, unter Zwischenschaltung druckübertragender Glieder den Walzenmantel auf den Walzenkern abstützt und auf diese Weise Durchbiegungen ausgleicht.
Vorrichtungen der zuletzt genannten Art lassen sich zwar für, unterschiedliche DrÜcke verwenden, haben jedoch den Nachteil, dags sie verhältnismässig kompliziert aufgebaut sind od.er dass sie infolge der zahlreichen Abdichtungsstellen bei längerem Betrieb störanfällig werden. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt auch nach anderen Möglichkeiten für elnen Über einen grösseren Druckbereich brauchbaren Durchbiegungsausgleich zu suchen.
Aus der deutschen Auslegesehrift 1 226 522 Ist eine Vorrichtung bekannt, die das angegebene Problem dadurch löst, dass die beiden Behandlungswalzen magnetisch unterschiedlich polarisiert sind und sich deshalb gegenseitig anziehen. Der Aufbau eines zwischen den beiden Behandlungswalzen wirkenden Magnetfeldes hat jedoch den Nachteil, dass sich ferromagnetische Teilchen leicht an der Walzenoberrläche festsetzen können, die dann zu Beschädigungen der zu behandelnden Bahn führen. Vorrichtungen dieser Art haben sichdoGhalb in der Praxis nicht durchsetzen können.
Bei diesem Stande der Technik besteht nach wie vor die Aufgabe, das Problem des dru«ekunabhängigen Durchblegungsausglotehes von Walzen fÜr die Druckbehandlung von Papierbahnen oder dergl.
möglichst unter Verzicht auf hydraulische oder pneumatische Mittel und unter Einsatz von Dauermagneten zu lösen. Prinzipiell wäre es natürlich auch möglich, an die Verwendung von Eleir.tromagneten zu denken; diese haben jedoch den Nachteil, dass sie zu ihrer Erregung dauernd elektrische Energie benötigen, wodurch einerseits die Betriebskosten erhöht werden und wobei es sich andererseits auch nicht vermeiden lässt, dass ein Teil der aufgewandten Erregungsenergie in Wärme umh Kühlung laufend abgeführt -ei-jandelt wird, die dann durc -jerden muss. Erfindungsgemäss i..iird nun die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Walze in an sich bekannter Weise aus einem im Betriebsfall n--;-cht umlaufenden durchblegungssteifen Kern und einem Im Betricbsfall umlaufenden gegenüber dem Kern in Achsrichtung nicht verschiebbaren Mantel besteht und dass sowohl auf dem Aussenumfang wie auch auf den Innenumfang des Mantels Dauermagnete mit in Achsrichtung der Walze wechselnder Polfolge ring,Lr'örmig angeordnet sind, die sich auf der Druckseite der Walze mit gleichen Polen und auf der gegenÜberliegenden Seit;z. mit ungleichen Polen über einen Luftspalt gegenüberstehen.
CD Die Anordnung ist hierbei so getroffen, dass die auf dem Keri angeordneten Magnete auf beiden Kernseiten unterschiedliche und die im Mantel angeordneten Über den gesamten Umfang Gle-«-che Polarität aufweisen. Die erfindungsgemässe Anordnung bringt den Vorteil mit sich, dass nach aussen keine magnetischen Feldlinien In Erscheinung treten. Ausserdem lässt sich das ganze System gekapselt ausführen, so dass es gegen FremdeinflÜsse, insbesondere gegen ferromagnetischen Staub unempfindlich ist. Hinzu kommt noch, dass es beim erfindungsgcr.-ässen System möglich ist, auf der Druckseite die abstossenden Kräfte zweier gleichpoliger Dauermagnete und auf der gegenüberliegenden Seite die anziehenden Kräfte zweier ungleichpoliger Dauernagnete gleichzeitig auszunÜtzen und dadurch eine besonders hohe Gesamtkraft im Luftspalt des Systems zu erzeugen. Ein weiterer Vorteil ist, dars sich bei der Durchbiegung des Walzenkernes, die sich natürlich niemals völlig vermeiden lässt, Änderungen des Luftspaltes der sich auf beiden Walzenseiten mit unterschiedlicher Polarität gegenüberstehenden Dauermagnete ergeben, die einen hinreichenden Kräfteausgleich bewirken, so dass beim Umlauf des Walzenmantels keine periodischen Kraftänderungen eintreten, wodurch mechanische Schwingungen vermieden werden.
Die erforderlichen Dauermagnete bestehen vorteilhatterweise aus oxidkeramischem Werkstoff. Sie können die Form von radialmagnetisierten Ringen oder R.'#.ngseämenten haben, die In Achsrichtung der Walze mit wechselnder Polfolge - vorzugsweise unter ZwischenfUgung von DistanzstUcken aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff i-. aneinander gereiht sind. Als nichtmagnetisierbarer Werkstoff kommt in bekannter Weise etwa Messing, Kupfer oder austenitischer Stahl in Frage-. Auch, lassen sich mit Vorteil Kunststoffe verwenden, was aus GrUnden der Gewichtseinsparung günstig sein kann.
Anst-elle der erwähnten Ringe oder Ringpegmente können auch Rohre oder Rohrsegmente aus oxidkeramischem Werkstoff verwendet werden, die - in Achsrichtung der Walze betrachtet .mit wechselnder Polfolge radialmagnetisiert sind. Hierbei kann es vorteilhaft sein, auf die Pole des Oxidmagneten Polschuhe aus hochkoerzitivem Werkstoff aufzusetzen"'die durch Distanzstücke aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff voneinander getrennt sind * Die Verwendung von oxidmagnetischer-, Werkstoffen hat den Vorteil, dass Infolge deshohen elektrischen Widerstandes dieser Stoffe Wirbelströme vermieden werden, so dass eine Erwärmung der 1,-Ialze auch bei langdauerndem Betrieb ausgeschlossen ist und ausserdem jegliche Bremawirkung beim Betrieb vermieden wird.
Weiter Ist es möglich, die auf dem Kern und Im Mantel angeordneten Dauermagnete in Achsrichtung der Walze verschiebbar und in jeder Stellung arretierbar zu machen, wodurch es In einfacher Weise gelingtg die Grösse der zum Durchbiegungsausgleich wirkenden Kräfte durch Verschieben der Magnetsysteme gegeneinander einzustellen und auch die Druckseite der Walze zu wechseln.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Walze; Fig. 2 einen Querschnitt entlanu- der Linie A - A der Fig. 1; Fig. einen weiteren schematischen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Ualze mit ausgeschaltetem Durchbiegungsausgleich; C> Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch eine Walze mit gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Magnetstellung umgewechselter DruckSeite; Fig. 5 und 6 Ausschnitte durch die Magnetzone des Walzenkernes mit unterschiedlichem Aufbau; Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Walze mit einfachem Verstellmechanismus. Die erfindungsgemässe Walze besteht - wie an sich bekannt aus einem im Betriebsfall nichtumlaufenden durchbiegungssteifen Kern 1, der an seinen beiden Enden Lagerzapfen 2 und 3 aufweist, die in nicht dargestellten Lagern des Maschinengestelles ruhen. Der Kern 1 ist von einem verhältnismässig dÜnnen und daher leichten, im Betriebsfall umlaufenden Mantel 4 umgeben, der gegenüber de.m Kern in Achsrichtung nicht verschiebbar ist. Dies kann erreicht werden, Indem der Mantel mit Hilfe von Speichen oder Stirnplatten 100 in geeigneten Nuten 101 des Kernes oder der Lagerzapfen in Achsrichtung festgelegt ist.

Erfindungsgemäss sind sowohl auf dem Aussenumfang des Ke--ri--,-7

auermagnete 5;

wie auch auf dem Innenumfang Martels D'

mit In Achsrichtung wechselnder Polfolge ringförmig angeordnet. Die Polfolge ist in der durch die Buchstaben N (Nordpol) und S (,0;,ldpo'L) en.-edeutet. Die Magnete stehen sich auf der Arbeitsscit-- der Walze - die In Fig. 1 links dargestellt Ist gleichen Polen und auf der-gegen-Überliegenden Seite mit ungleich-2.#i Poler. über einen Luftspalt 7 gegenüber. In der Zeichnun ist die Druckrichtung durch Pfeile gekennzeiel-L-iet, die mit einem P bezeichnet sind.
Fig. 2 lässt erkennen, dass die Ptif dem Kern angeordneten Magnete 5 auf beiden Kernseiten unterschiedliche und d ie Im Mantel angeordneten Magnete 6 Uber den.gesamten Umfang gleirlic Polarität aufweisen. Vor'Leil!-ia'Ltc.riicise Ist die Anordnung

hierbei so getroffen, dass die -.,)cim Xerrmagnet 5 zwischen de.--

Nord- und Südpol vorhandene-nindi'Lferenzzonen8 eine gegenüb...:.#

den aktiven Magnetzonen ge-.in,cere radiple Höhe aufweisen. Zum Aufbau der erfindungsgemässen Walze haben,die Dauermagnete 5; 6 vorzugsweise die Form von radialmagnetisie,#.ten

Ringen oder Ringsegmenten, die aus oxidkeramischem Werkstc#

bestehen. Die Ringe oder Ringsegmente sind In Achsrlchtung der Walze mit wechselnder Folfolge - vorzugsweise unter

Zivischenfügung von Distanzstücken 9 - aneinander,-gereihl"-,

Sie können hierbei zur Festlegung auf Ihrem Untergrund In Nuten eingesetzt-sein (Aufbeu aus '.liip-gsegmenten) oder auf Ihrer Unterlage mit Hilfe eines geeigneten Kunststoffklebers festgeklebt sein. Als maGnetischer Rückschluss kann hierbei der Walzenmantel 4 bzw. der Kern 1 selbst dienen oder besondere Rückschlusstücke 10, die zwischen die Magnete und die Valzenteile eingefügt sind. In den Fig 1; _3 und 4 ist der Fall.dargestellt, dass die -'#er-ni-agnete auf Rückschluss-Stücken angeordnet sind und dass bvl den Mantelmagneten der Mantelwerkstoff selbst als magnetischer Rückschluss dient.

Eine bevorzugte Möglich11:eit fÜr den tufbau des Kernmagneter-

ist in Fig. 6 auszugsweis2 dar-es'Gelit. Dort Ist zu erkenne!.,

Z

dass auf dem Walzenkern 1 zunächst ein weichmagnetischer Rückschluss 10, beipielsweise au-3 Ile.i.cheisdn angeordnet ist, der die radialmagnetisiertein Dauermagnetringe 5 trägt. Zwischen den DauermagnetrinGen 5 sind jeweils DistanzstÜcke 9 aus nichtmagnetisierbarem Ilcrkstoff, beispielsweise Messing, Kunststoff oder austenitischem Stahl angeordnet. Um eine gute Stützung der bruchempfindlichen oxidkeramischen Dauermagnetringe sowie eine glatte Oberfläche der gesamten Walzeneinheit zu erzielen, haben die Distünzrinre 9 die gleiche radiale-Ausdehnung wie die Dauermagnetringe 5. Der weichmagnetische Rückschluss gewährleistet eine hohe magnetische Sättigung und dadurch eine kräftige Ausbildun- des nach aussen gerichteten Magnetfeldes. Die verhältnismässig hohe Bruchempfindlichkeit der oxidmagnetischen Werkstoffe lässt e s wünschenswert erscheinen, anstelle von Dauermagnetringcn oder Ringsegmenten 5, Rohre oder Rohrsegmente 11 zu verwenden, so wie dies beispielsweise in Fig. 5 dargestellt ist. Hierboi ist es möglich, die aus oxidkeramischem Werkstoff bestehenden Rohre oder Rohrsegmente in Achsrichtung der Walze mit einer wechselnden Polfolge radial zu magnetisieren. Auch können in diesem Fall die Dauermagnete auf weichmagnetischen Rückschlüssen 10 angeordnet werden, die ihrerseits auf dem Kern der Walze, der aus beliebigem 1-ferkstoff hergestellt sein kann, gelagert sind. Um das nach aussen wirkende Magnetfeld stärker radial auszurichten, kann es vorteilhaft sein, auf den Dauermagnetkörpern 11 Polschuhe 12 anzuordnen, die aus hochkoerzitivem Werkstoff bestehen. Zwischen. den Polschuhen 12 befinden sich Distanzstücke 13, die wieder aus nichtutragnetisierbarem Werk, stoff hergestellt sind. Die Zeichnung lässt erkennen, dass die Dauermagnete, in Achsrichtung der Wilze betrachtet, aus zahlreichen ringförmigen Zonen wechselnder Polfolge besteher. Hierbei ist eine Ausbildung'vorteilhaft, bei der die axiale Länge der aktiven Magnetzonen und. der dazwischen befindlichen Indifferenzzonen annähernd gleich ist. Die erfindungsgemässe Walzenkonzeption lässt es zu, In einfacher Weise die Stärke der anziehenden und abstossenden Kräfte zwischen Kern und Mantel dadurch zu regeln, dass die Magnete In Achsrichtung der Walze gegeneinander verschiebbar und in jeder Stellung arretierbar sind. Hierbei Ist es ferner möglich,die Nagnetkraft praktisch auszuschalten, was erreicht wird, wenn die aktiven Magnetzonen beispielsweise des Kernmagneten genau den Indifferenzzonen des Mantelmagneten gegenüberstehen. Durch gegenseitiges Verschieben von Kern- und Mantelmagnet ist es möglich, die Druckseite der Walze zu wechseln, wie dies in der Zeichnung durch die Fig. 1; 3 und 4 dargestellt ist.' Fig. 7 zeigt eine Möglichkeit, wie die Kernmagnete 5 gegen-Uber den Klantelmagneten 6 feinfühlig und leicht verschoben werden können. Die Kernmagnete 5 sind hierzu auf zwei in Acherichtung verschlebbar gelagerten Hingen 103; 104 angeordnet. Diese Ringe können aus einem beliebigen, geeigneten Werkstoff bestehen. In vielen Fällen wird es zweckmässig sein, wenn sie aus einem Werkstoff bestehen, der gleichzeitig als magnetischer Rückschluigs wirken kann. Im Kern 1 sind mehrere, vorzugsweise zwei oder drei Transportwellen 105 drehbar gelagert. Diese Wellen sind durch Anschläge 106 gegen axialen Verschieben gesichert. An einer Stirnseite 107 der Walze tragen die Transportwellen Zahn-oder Nutenräder 108, die Über Ketten oder Riemen 109 mit korrespondierenden Rädern 110 verbunden sind, die auf einer nach aussen geführten drehbaren Welle 111 drehtest angeordnet sind. Die Welle 111 trägt ein Handrad 112 oder eine andere geeignete Vorrichtung, mit der al e bei Bedarf gedreht werden kann. Die Transportwellen 1b5 weinen in ihren Bereichen 113 und 114 Gewinde-mit zueinander entgegengesetzter Steigung auf. Diese Gewinde greifen in entsprechende Gegengewinde In den Ringen 103 bzw. 104 ein. Hierdurch werden die Ringe beim Drehen der Transportwellen in zueinander entgegengesetzter Richtung axial verschoben, #"iie dies die Pfeile 115 und 116 anzeigen. Dies hat den Vorteil, dass sich die Axialkräfte, die beim Verschieben der Ma-nete Überwunden werden müssen, gegenseitig aufheben und dadurch die Lagerbelastung klein bleibt. Weiter hat die Anordnung den Vorzug, dass sich die Verstellwege der Magnete addieren, so dass die Gewindesteilheit ohne Nachteil sehr klein gehalten werden kann. Geringe Gewindesteilheit sichert die hier erforderliche Selbsthemmung und damit die Arretierung der Magnete in jeder Stellung.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Walze mit permanentmagnetischem Durchbiegungsausgleich, ins-. besondere fÜr die Druckbehandlung von Papierbahnen oder. dergl., dadurch gekennzeichnet, dass die Walze in an sich bekannter Weise aüs einem im Betriebsfall nicht umlaufenden durchbiegungssteifen Kern (1) und einem im Betriebsfall umlaufenden gegenüber dem Kern in Achsrichtung nicht verschlebbaren Mantel (4) besteht, und dass sowohl auf dem Aussenumfang des Kernes wie auch auf dem Innenumfang des blantels Dauermagnete (5; 6) mit in Achsrichtung wechselnder Polfolge ringförmig angeordnet sind, die sich auf der Druckseite der Walze mit gleichen Polen und auf der gegenüberliegenden Seite mit ungleichen Polen Über einen Luftspalt (7) gegenüberstehen, wobei die auf dem Kern angeordneten Magnete (5) auf beider Kernseiten unterschiedliche und die im Mantel angeordnetc-i-Magnete (6) Über den gesamten Umfang gleiche Polarität aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagnete (5; 6) radial magnetisierte Ringe oder Ringsegmente aus oxidkeramischem Werkstoff sind, die in Achsrichtung der Walze mit wechselnder Polfolge - vorzugsweise unter Zwischenfügung von Distanzstücken (9) aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff - aneinander gereiht sind. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Walzenkern (1) bzw. Walzenmantel (4) und den DauermaGneten (5; 6) jci..icils 1-leicheisen-Rilckschlusstücke (V-

angeordnet sind. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagnete (5; 6) Rohre oder Rohrsegmente aus oxidkeramischem Werkstoff sind, die in Achsrichtung der Walze mit t:echselnder Polfolge radial magnetisiert sind. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagnete (5; 6) auf RÜckschluss-Stücken (10) aus magnetisierbarem Werkstoff angeordnet sind und auf ihrer Arbeitsseite Polschuhe (12) tragen, die In Achsrichtung der Wa'z

durch Distanzstücke (13) aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff voneinander getrennt sind. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge der aktiven Magnetzonen und der dazwischen befindlichen Indifferenzzonen annähernd gleich is--7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Kern (1) angeordneten Dauermagnete (5; 6#- in Achsrichtung der Walze verschiebbar und in jeder Stellun-

arretierbar sind. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem Kern (1) angeordneten Dauermagnete In Ach.-3-richtung gegenläufig verschiebbar und In jeder Stellung arretierbar sind.