DE4030190C2 - Verfahren zur Reduzierung des Leistungsverbrauchs einer durchbiegungskompensierten Walze und eine durchbiegungskompensierte Walze - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reduzierung des Leistungsverbrauchs einer durchbiegungskompensierten Wal­ ze gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie auf eine durchbiegungskompensierte Walze gemäß dem Oberbegriff von Pa­ tentanspruch 5. Ein solches Verfahren sowie eine solche Walze sind bekannt (DE 27 54 380 B2).

In Papiermaschinen kommen im allgemeinen Walzen zur Anwen­ dung, die mit einer Gegenwalze gemeinsam einen entwässernden Pressenspalt, Ausgleichsspalt oder Kalanderspalt bilden. Bei diesen Anwendungszwecken ist wichtig, daß eine konstante Li­ niendruckverteilung im Pressenspalt, d. h. ein konstantes Pro­ fil in Axialrichtung der Walzen, erzielt wird oder daß sich dieses Profil dem Bedarf entsprechend steuern oder regeln läßt, um z. B. das Feuchtigkeitsprofil und/oder das Dickenpro­ fil in Querrichtung der Bahn (Kaliber) zu beherrschen. Es sind verschiedene durchbiegungskompensierte oder durchbie­ gungsgeregelte Walzen (im folgenden wird für beide die Abkür­ zung dk-Walze benutzt) für diesen Zweck bekannt, mit denen angestrebt wird, die Liniendruckverteilung im Pressenspalt zu beeinflussen.

Es sind mehrere verschiedene Papiermaschinen-dk-Walzen be­ kannt. Diese bestehen im allgemeinen aus einer massiven oder rohrförmigen, stationären Achse und einem um diese drehbar angeordneten Walzenmantel. Zwischen der Achse und dem Walzen­ mantel sind gegen die Innenfläche des Walzenmantels wirkende Gleitschuhanordnungen und/oder Druckflüssigkeitskammern oder eine Kammerreihe angebracht, so daß das axiale Profil im Pressenspalt nach Bedarf korrigiert oder geregelt werden kann. Im allgemeinen werden die von diesen Walzen gebildeten Pressenspalte, wie entwässernde Pressenspalte oder Kalander­ spalte, durch auf die Achszapfen der dk-Walze und deren Ge­ genwalze gerichtete Belastungskräfte belastet. Die vorliegen­ de Erfindung steht im Zusammenhang mit Walzen des letztge­ nannten Typs, sog. schwimmenden Walzen, bei denen der Walzen­ mantel über eine zwischen Walzenmantel und Achse vorhandene Druckflüssigkeitskammer oder Druckflüssigkeitskammerreihe be­ lastet wird.

Ein bedeutendes Problem bei denjenigen Walzen, bei denen der Zwischenraum zwischen dem Walzenmantel und der Achse durch Längsdichtungen in zwei Bereiche geteilt ist, so daß die ei­ gentliche Druckflüssigkeitskammer, d. h. Primärkammer, von der einen Seite der Längsdichtungen und die Sekundärkammer von der entgegengesetzten Seite begrenzt wird, ist der große Lei­ stungsverbrauch dieser Walzen. Dies kommt daher, daß die Druckflüssigkeitskammer mit Öl oder einem anderen Druckmedium gefüllt sein muß und daß das Öl aus der Druckflüssigkeitskam­ mer an den Längsdichtungen vorbei auch in die Sekundärkammer gelangt. Beim Rotieren des Walzenmantels kommt somit das Öl in der Sekundärkammer in kräftige Drehbewegung, was den Lei­ stungsverbrauch der Walze erheblich steigert. Es ist bereits versucht worden, den Leistungsverbrauch z. B. auf in den Ver­ öffentlichungen SE 343 094 B und DE 35 27 398 A1 beschriebene Weisen zu reduzieren, indem in der Achse der Walze querlau­ fende Bohrungen ausgeführt werden, mit denen der Ölkreislauf in den Kammern erleichtert wird. Mittels dieser Lösungen kann der Leistungsverbrauch der Walze zwar etwas reduziert werden, aber jedoch nicht wesentlich, da trotz allem in der Walze den Leistungsverbrauch steigernde innere Reibungen verbleiben. Außerdem hat diese Anordnung eine Reihe beträchtlicher Nach­ teile. Erstens ist die Herstellung einer solchen Achse kom­ pliziert, weil in der großen und massiven Achse mehrere große Querbohrungen angefertigt werden müssen. Ein weiterer bedeu­ tender Nachteil besteht darin, daß die Gesamtfläche der Quer­ bohrungen bedeutend groß sein muß, damit diese Querbohrungen Einfluß auf den Leistungsverbrauch der Walze haben, wodurch die Achse wesentlich geschwächt wird.

Bei dem durch die gattungsbildende Veröffentlichung DE 27 54 380 B2 bekannten Verfahren sowie der entsprechenden Walze wird versucht, den Leistungsverbrauch dadurch zu reduzieren, daß mittels einer Austragsvorrichtung das Druckmedium aus der Sekundärkammer abgeleitet wird. Dabei besteht in diesem be­ kannten Fall die Austragsvorrichtung aus einem Schaber, der an der Innenoberfläche des Walzenmantels abgestützt ist und das von der Innenoberfläche abgestreifte Druckmedium in einen Austragskanal leitet, aus dem das Druckmedium abgesaugt wird. Auch diese Lösung des vorstehend erläuterten Problems ist noch verbesserungsbedürftig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren sowie die gattungsgemäße Walze derart weiterzu­ bilden, daß eine wesentliche Reduktion des Leistungsver­ brauchs der Walze erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie die Walze gemäß Anspruch 5 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Walze ermöglichen es, das in die Sekundärkammer eingedrungene Druckmedium aus dieser vollständig zu entfernen und statt­ dessen Luft in die Sekundärkammer einzuspeisen. Auf diese Weise ist es möglich, den durch Flüssigkeitsreibung in der Sekundärkammer verursachten Leistungsverlust praktisch voll­ ständig zu vermeiden.

Mit der Erfindung werden eine Reihe bedeutender Vorteile er­ zielt, von denen in diesem Zusammenhang u. a. folgende hervor­ zuheben sind. Die Erfindung kann in bereits vorhandenen Wal­ zenlösungen in einfacher Weise angewendet werden, so daß de­ ren Leistungsverbrauch wesentlich reduziert werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird das Öl aus der Sekundärkam­ mer ganz entfernt und statt dessen Luft eingespeist, so daß die Anordnung den Walzenbetrieb noch nicht einmal in Bezug auf die Abdichtung beeinträchtigt. Die schon bei dk-Walzen mit Gleitschuhanordnungen gewonnenen Erfahrungen zeigen, daß die Vermischung des Öls mit der Luft keinerlei Probleme ver­ ursacht. In der Herstellung verursacht die Erfindung keine wesentlich hohen Zusatzkosten.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung hervor.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße dk- Walze von der Seite gesehen zum Teil als Vertikalschnitt.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Vertikalquerschnitt der dk-Walze gemäß Fig. 1.

Fig. 3 zeigt schematisch im Schnitt ein Detail der dk-Walze in vergrößertem Maßstab.

Unter Hinweis auf Fig. 1 und 2 ist die dort gezeigte dk-Walze allgemein mit Bezugsnummer 10 bezeichnet. Die dk-Walze 10 be­ steht in an sich bekannter Weise aus einer stationären, zen­ tralen Achse 11, auf der ein rotierender Walzenmantel 12 an­ gebracht ist. Der Walzenmantel 12 ist mit Endlagern 13 auf der Achse 11 abgestützt, und der Zwischenraum zwischen Wal­ zenmantel 12 und Achse 11 ist in an sich bekannter Weise mit in Längsrichtung verlaufenden Dichtungen 15 in zwei Bereiche aufgeteilt, so daß auf der einen Seite der Längsdichtungen die eigentliche Druckflüssigkeitskammer bzw. Primärkammer 16 und auf der entgegengesetzten Seite eine Sekundärkammer 17 vorhanden sind. Die genannten Kammern sind in Axialrichtung zusätzlich auf übliche Weise mit Enddichtungen 18 abgedich­ tet. Die Druckflüssigkeitskammer 16 kann sich zwischen den Enddichtungen 18 durchgehend über die Axiallänge der Walze 10 erstrecken, oder die Druckflüssigkeitskammer 16 kann mit ra­ dialen Dichtungen, die den Enddichtungen 18 ähnlich sind, in eine Kammerreihe aufgeteilt sein derart, daß die Druckflüs­ sigkeitskammer in mehrere Zonen unterteilt ist, deren Druck sich jeweils separat steuern oder regeln läßt. Das Druckmedi­ um wird in die Druckflüssigkeitskammer 16 durch einen Druck­ kanal 19 oder im Fall der Kammerreihe durch mehrere Druckka­ näle eingespeist, von dem/denen sich Eintrittsöffnungen 20 in die Druckflüssigkeitskaminer 16 bzw. die Druckflüssigkeitskam­ merreihe öffnen.

Das Druckmedium wird aus der Sekundärkammer 17 abgeleitet und anstelle von diesem wird Druckluft zugeführt. Zu diesem Zweck ist in der Achse 11 ein axialer Speisekanal 23 für Druckluft ausgebildet, der in die Sekundärkammer 17 mündende Druck­ luftspeiseöffnungen 24 mit Druckluft speist. Außerdem ist in der Achse 11 zum Austrag des Druckmediums ein Austragskanal 21 ausgebildet, an dem eine oder mehrere Austrittsöffnungen 22 angeschlossen sind, an die wiederum eine Austragsvorrich­ tung 30 für das Druckmedium angeschlossen ist. Bei dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Austragsvorrichtung 30 aus einem Schaber, dessen Messer 34 an der Innenoberfläche 14 des Walzenmantels anliegt, wobei der Schaber 30 Öl oder ein ähnliches Druckmedium aus der Sekun­ därkammer 17 entfernt derart, daß dieses von der aus dem Druckluftspeisekanal 23 zugeführten Druckluft gedrückt durch den Austragskanal 21 aus der Sekundärkammer gezwungen wird.

In Fig. 3 der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Schabers 30 gezeigt, die als Austragsvorrichtung in dem erfindungsge­ mäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Walze eingesetzt werden kann. Der Schaber nach Fig. 3 besteht aus einem Körper 31, der mit geeigneten Befestigungselementen, z. B. Schrauben 32, an der Achse 11 der dk-Walze befestigt ist. Im Körper 31 des Schabers ist ein Kanal 33 ausgestaltet, der in die Aus­ trittsöffnung 22 des Austragskanals 21 mündet. Das Messer 34 des Schabers streicht an der Innenoberfläche 14 des Walzen­ mantels entlang und sammelt das Öl von der Innenoberfläche und führt es durch den Kanal 33 und die Austrittöffnungen 22 in den Austragskanal 21 und weiter aus der Walze 10 heraus.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 hat der Schaber 30 zwei Betriebsfunktionen derart, daß der Walzenmantel 12 alternativ in beiden Richtungen drehbar ist. Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist das Messer 34 des Schabers nämlich mit einer in Richtung der Drehachse der dk-Walze 20 verlaufenden Gelenk­ welle 37 am Körper 31 des Schabers gelenkig angebracht, und am Messer 34 des Schabers sind zwei Schneiden ausgebildet, wobei die eine Schneide 35 und die andere Schneide 36 des Messers symmetrisch zur Gelenkwelle 37 angeordnet sind. Beim Rotieren des Walzenmantels 12 geht das Messer 34 des Schabers somit jeweils in eine Stellung, in welcher nur eine der Schneiden 35 oder 36 die Innenoberfläche 14 des Walzenmantels berührt, während die entgegengesetzte Schneide den Walzenman­ tel nicht berührt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die Gelenkwelle 37 des Messers mittig in der Eintrittsöffnung des Kanals 33 an­ gebracht derart, daß beim Rotieren des Walzenmantels 12 und bei Berührung der Innenoberfläche 14 des Walzenmantels durch die Schneide 35 die Schneide 34 des Schabers in eine Stellung schwenkt, in der zwischen der Schneide 34 und derjenigen Wand des Kanals 33, die auf der Seite der mit der Innenoberfläche 14 des Walzenmantels in Berührung befindlichen Schneide 35 liegt, eine Öffnung 38 für die Ölströmung entsteht. Dement­ sprechend ist die Schneide 34 in dieser Stellung in eine Lage geschwenkt, in der die Schneide 34 auf der entgegengesetzten Seite zur Gelenkwelle 37 den Schaberkörper 31 derart berührt, daß auf dieser Seite das Ausströmen von Öl verhindert wird. Wird der Walzenmantel 12 in der anderen Richtung gedreht, schwenkt die Schneide 34 dementsprechend in die entgegenge­ setzte Lage.

Von der Ausführungsform nach Fig. 3 abweichend kann als Scha­ ber 30 auch eine erheblich einfachere Konstruktion dienen, z. B. ein gewöhnlicher Schaber, der nur in einer bestimmten Drehrichtung des Walzenmantels 12 arbeitet. Außerdem können als Austragsvorrichtung 30 anstelle des beschriebenen Scha­ bers z. B. ein Siphon oder eine Absaugvorrichtung verwendet werden, wie sie bereits an sich von dk-Walzen mit Gleit­ schuhanordnungen bekannt sind. Wesentlich für die beschriebe­ ne Walze ist, daß das Druckmedium in einer geeigneten Weise aus der Sekundärkammer 17 entfernt und anstelle von diesem Druckluft zugeführt wird.

Die Erfindung ist im vorstehenden anhand eines Beispiels un­ ter Hinweis auf die Abbildungen der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern im Rahmen des in den beigefügten Patentansprüchen definierten erfinderischen Gedankens sind viele Varianten möglich.

Claims (10)

1. Verfahren zur Reduzierung des Leistungsverbrauchs einer durchbiegungskompensierten Walze, die eine stationäre Achse (11) sowie einen darauf drehbar angeordneten Walzen­ mantel (12) aufweist, wobei der Zwischenraum zwischen dem Walzenmantel (12) und der Achse (11) mit Hilfe von in Längsrichtung der Walze verlaufenden Dichtungen (15) in zwei Bereiche derart aufgeteilt ist, daß in dem auf der Seite eines Pressenspaltes gelegenen Bereich eine Druck­ flüssigkeitskammer (16) oder eine Druckflüssigkeitskammer­ reihe sowie in dem auf der entgegengesetzten Seite der in Längsrichtung verlaufenden Dichtung (15) gelegenen Bereich eine Sekundärkammer (17) vorhanden sind, wobei das Profil des Pressenspaltes durch Steuerung des Drucks eines in die Druckflüssigkeitskammer (16) oder Druckflüssigkeitskammer­ reihe geführten Druckmediums gesteuert wird, und wobei aus der Sekundärkammer (17) das in diese eingedrungene Druck­ medium abströmen kann, dadurch gekennzeichnet, daß in die Sekundärkammer (17) Druckluft mit einem solchen Druck gespeist wird, daß das Druckmedium gezwungen wird, aus der Sekundärkammer (17) abzuströmen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmedium mittels eines an der Innenoberfläche (14) des Walzenmantels (12) abgestützten Schabers (10) aus der Sekundärkammer (17) abgeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Druckmedium aus der Sekundärkammer (17) abgesaugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmedium mittels eines Siphons aus der Sekundär­ kammer (17) abgeleitet wird.

5. Durchbiegungskompensierte Walze (10), die eine stationäre Achse (11) sowie einen darauf drehbar angeord­ neten Walzenmantel (12) aufweist, wobei der Zwischenraum zwischen dem Walzenmantel und der Achse (11) mit Hilfe von in Längsrichtung der Walze verlaufenden Dichtungen (15) in zwei Bereiche derart aufgeteilt ist, daß in dem auf der Seite eines Pressenspaltes gelegenen Bereich eine Druck­ flüssigkeitskammer (16) oder eine Druckflüssigkeitskammer­ reihe sowie in dem auf der entgegengesetzten Seite der in Längsrichtung verlaufenden Dichtungen (15) gelegenen Bereich eine Sekundärkammer (17) vorhanden sind, wobei der Druck eines in die Druckflüssigkeitskammer (16) oder die Druckflüssigkeitskammerreihe geführten Druckmediums zur Steuerung des Profils des Pressenspaltes steuerbar ist und wobei die Walze (10) mit einer Austragsvorrichtung (30) zum Ableiten des Druckmediums aus der Sekundärkammer (17) ver­ sehen ist, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (23, 24) zum Einspeisen von Druckluft in die Sekundärkammer (17).

6. Walze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsvorrichtung (30) zum Ableiten des Druck­ mediums durch einen an der Innenoberfläche (14) des Walzenmantels (12) abgestützten Schaber (30) gebildet ist.

7. Walze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaber (30) mit einem zweischneidigen Messer (34) versehen ist derart, daß je nach der Drehrichtung des Walzenmantels (12) eine der Schneiden (35, 36) des Messers mit der Innenoberfläche (14) des Walzenmantels in Berührung ist, während gleichzeitig die andere Schneide (36, 35) die Innenoberfläche (14) nicht berührt.

8. Walze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsvorrichtung (30) zum Ableiten des Druck­ mediums durch eine Absaugvorrichtung gebildet ist.

9. Walze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsvorrichtung (30) zum Ableiten des Druck­ mediums durch einen Siphon gebildet ist.

10. Walze nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (23, 24) zum Einspeisen von Druckluft in die Sekundärkammer (17) derart ausgebildet und angeordnet ist, daß sie Druckluft mit einem so hohen Druck in die Sekundärkammer (17) einspeist, daß das Druck­ medium gezwungen wird, die Sekundärkammer (17) durch die Austragsvorrichtung (30) zu verlassen.