DE69219923T2

DE69219923T2 - Aufwickelhülse

Info

Publication number: DE69219923T2
Application number: DE69219923T
Authority: DE
Inventors: Juha Ehrola; Kari Holopainen; Silvo Mikkonen
Original assignee: Valmet Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1991-02-20
Filing date: 1992-02-19
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2012-02-20
Also published as: EP0500515A1; FI102825B1; FI910833L; FI910833A0; US5265812A; FI102825B; ATE153630T1; EP0500515B1; DE69219923D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufwickelhülse für eine Papier- oder Kartonmaschine oder dergleichen, auf welche Aufwickelhülse eine Materialbahn, insbesondere Papier oder Karton, aufgewickelt wird, wobei Achszapfen mit Hilfe von Endverbindungen an den Enden der Aufwickelhülse befestigt worden sind, wobei mit Hilfe der Achszapfen die Aufwickelhülse durch Lagereinrichtungen drehbar an dem Maschinenrahmen abgestützt ist.
Das in einer Papiermaschine erzeugte Papier wird um eine Aufwickelhülse in einer Aufwickelvorrichtung gewickelt, um eine große Rolle anzufertigen. Die gebräuchlichste in Anwendung befindliche Art ist eine Aufwickelvorrichtung, die von dem Kreisumfang her angetrieben wird, wobei die Aufwickelhülse gegen einen Aufwickelzylinder dreht. Mit den derzeitigen mit Gummibeschichtung oder Polyurethanbeschichtung versehenen Aufwickelhülsen ist die Steuerung der Linearbelastung am Boden der Rolle unbestimmt. In den derzeitigen Aufwickelhülsen sind die Härte der Rollenfläche und die Kompressibilitätseigenschaften ziemlich entscheidend unterschiedlich von den entsprechenden Papiereigenschaften, was zur Konsequenz hat, daß, wenn das Aufwickeln an einer leeren Aufwickelhülse gestartet wird, die angestrebte Verteilung von Härte und Dichte des aufgewickelten Papiers nicht erreicht wird. Es ist ein weiteres signifikantes Problem, insbesondere im Falle von LWC- und SC-Papieren, daß derartige Papiere sehr dichte Rollen an der Aufwickelhülse bilden, welche Rollen auch steif sind. Die Aufwickelhülse ist jedoch wegen der Belastung ausgelenkt, wobei, da die an der Aufwickelhülse vorhandene feste Papierrolle nicht bis zu einem entsprechenden Ausmaß auslenken kann, der durch die Papierrolle an der Aufwickelhülse erzeugte Druck an den Rändern der Aufwickeltrommel beträchtlich größer ist als in ihrem Mittelbereich. Diese Nachteile erzeugen Papierrisse und einen Rollenbodenfertigungsausschuß bei dem Aufwickeln, wobei das Fertigungsausschußausmaß in einer Rolle in einer Größenordnung von bis zu 2000 Metern sein kann. Somit betragen in einer Papiermühle die sich durch Fertigungsausschuß zugezogenen jährlichen Verluste bis zu Dutzenden von Millionen von FIM. Im Stand der Technik ist versucht worden, die Probleme zu beseitigen, die sich aus der Auslenkung der Aufwickeltrommel und aus der resultierenden unvorteilhaften Druckverteilung ergeben, so daß der Durchmesser der Aufwickeltrommel größer angefertigt worden ist. Auf diese Weise ist natürlich die Auswirkung erreicht worden, daß die Auslenkung der Aufwickelhülse reduziert worden ist, wodurch die Unterschiede in der Druckverteilung an der Aufwickelhülse entsprechend geringer sind. Jedoch ist es ein hauptsächlicher Nachteil dieser Lösung, daß es auf eine Aufwickelhülse mit einem großen Durchmesser nicht möglich gewesen ist, eine gleich große Papiermenge wie früher aufzuwickeln. Somit verursacht diese Lösung aufgrund kleinerer Papierrollen auch Verluste für die Papiermühlen.
Aus der FR-A-1404122, die die Grundlage für den Oberbegriff des Patentanspruches 1 bildet, ist eine Aufwickelhülse für Gewebe bekannt, die elastische Scheiben zum Abstützen des Mantels der Hülse an einer inneren Tragachse offenbart.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Aufwickelhülse zu schaffen, mit deren Hilfe die obigen auf den Stand der Technik bezogenen Nachteile vermieden oder zumindest signifikant reduziert werden. Um dies zu erreichen, ist die Erfindung hauptsächlich durch die Merkmale im Patentanspruch 1 definiert.
Der bemerkenswerteste Vorteil der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik liegt darin, daß mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Lösung der sich aus der Belastung der Papierrolle an der Aufwickelhülse ergebende Druck wesentlich gleichmäßiger gestaltet werden kann, in welchem Falle ein Bodenfertigungsausschuß nicht bis zu einem entsprechenden Ausmaß gebildet wird. Ein zweiter bemerkenswerter Vorteil liegt darin, daß es auf einer erfindungsgemäßen Aufwickelhülse möglich ist, eine beträchtlich größere Papier- oder Kartonmenge aufzuwickeln als im Stand der Technik. Die weiteren Vorteile und charakteristischen Merkmale der Erfindung werden aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung ersichtlich. Es zeigen:
Fig. 1 eine vollständig schematische Schnittansicht eines ersten alternativen Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Aufwickelhülse;
Fig. 2 eine Veranschaulichung entsprechend der Fig. 1 eines zweiten alternativen Ausführungsbeispieles der Erfindung;
Fig. 3 eine schematische grafische Veranschaulichung des durch die Papierrolle auf der Aufwickelhülse erzeugten Druckes.
In Fig. 1 ist die Aufwickelhülse generell mit 10 beziffert. Die Aufwickelhülse 10 hat einen Innenmantel 11, an dessen beiden Enden die Achszapfen 13 mit Hilfe von Endverbindungen 12 befestigt sind, wobei die Aufwickelhülse 10 an den Achszapfen 13 an dem Maschinenrahmen montiert ist. Somit wirkt in einer erfindungsgemäßen Aufwickelhülse 10 der Innenmantel 11 als das Element, das die auf die Aufwickelhülse aufgebrachten Belastungen aufnimmt und trägt. In der erfindungsgemäßen Lösung ist auf dem Innenmantel 11 ein Außenmantel 14 größeren Durchmessers derart angebracht worden, daß zwischen dem Innenmantel 11 und dem Außenmantel 14 ein Spalt verbleibt, welcher Spalt eine Auslenkung des Innen- und des Außenmantels 11, 14 in Beziehung zueinander gestattet. Die Aufgabe dieser Lösung ist es, daß mit Hilfe des Außenmantels 14 die sich von der Belastung ergebende Auslenkung des Innenmantels 11 so gut wie möglich ausgeglichen werden soll. Somit ist die erfindungsgemäße Aufwickelhülse 10 mit einer Durchbiegungseinstellung versehen.
Gemäß Fig. 1 ist der Außenmantel 14 mit Hilfe von Gelenkverbindungsvorrichtungen 15 auf dem Innenmantel 11 abgestützt Die Gelenkvorrichtungen 15 sind entlang der Axiallänge der Aufwickelhülse 10 derart angeordnet, daß sie in einem Abstand von den Enden des Außen- und des Innenmantels 11, 14 angeordnet sind. Als die optimalen Stellen der Gelenkverbindungsvorrichtungen 15 in der Axialrichtung können die Bessel-Punkte angenommen werden; jedoch können in der Praxis die Gelenkverbindungsvorrichtungen 15 an einigen Punkten zwischen den Mantelenden und den Bessel-Punkten angeordnet werden. Die Konstruktion der Gelenkverbindungsvorrichtungen 15 ist derart, daß sie in einem Axialabschnitt gemäß Fig. 1 eine Auslenkung des Innen- und des Außenmantels 11, 14 in Beziehung zueinander gestatten. Die Gelenkverbindungsvorrichtungen 15 können im wesentlichen verwindungssteif sein, im welchem Falle sie eine Drehung des Innen- und des Außenmantels 11, 14 in Beziehung zueinander verhindern, oder können die Gelenkverbindungsvorrichtungen 15 Wälzlager oder Gleitlager sein, in welchem Falle sie eine freie Drehung des Außenmantels 14 um den Innenmantel 11 gestatten. Die Gelenkverbindungsvorrichtungen 15 bestehen aus einem mit dem Außenmantel 14 verbundenen Außenring isa, aus einem mit dem Innenmantel 11 verbundenen Innenring 15b und einem den Innen- und Außenring miteinander verbindenden Verbindungselement 15c. Das Verbindungselement 15c kann beispielsweise aus Gummi oder dergleichen sein, der durch Vulkanisieren auf den Innen- und Außenring der Gelenkverbindungsvorrichtungen 15 befestigt ist. Die Gelenkverbindungsvorrichtungen 15 können an dem Innen- und Außenmantel 11, 14 der Aufwickelhülse in irgendeiner geeigneten Weise befestigt werden, wobei dies in Fig. 1 dadurch ausgeführt worden ist, daß an dem Mittelabschnitt des Innenmantels 11 und entsprechend an dem Mittelabschnitt des Außenmantels 14 dickere Abschnitte 16, 17 ausgebildet worden sind, die dicker sind als die Endbereiche des Innen- und Außenmantels 11, 14. An den Einbaupunkten der Gelenkverbindungsvorrichtungen 15 sind zwischen den Endbereichen der Mäntel und den dickeren Abschnitten 16, 17 konische Flächen 18, 19 derart ausgebildet worden, daß die Gelenkverbindungsvorrichtungen 15 mit Hilfe konischer Verbindungen an dem Innen- und Außenmantel 11, 14 angebracht worden sind.
In Fig. 2 ist ein zweites alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Aufwickelhülse gezeigt. In Fig. 2 ist die Aufwickelhülse generell mit 20 beziffert und hat die Aufwickelhülse 20, in einer Weise entsprechend der Fig. 1, einen Innenmantel 21, an dessen Enden die Achszapfen 23 mit Hilfe von Endverbindungen 22 befestigt worden sind, wobei die Aufwickelhülse 20 an den Achszapfen 23 an dem Maschinenrahmen montiert ist. An dem Innenmantel 21 ist ein Außenmantel 24 koaxial montiert worden, der mit Hilfe von Gelenkverbindungsvorrichtungen 25 an dem Innenmantel 21 abgestützt worden ist. Die Wirkungsweise und die Stellen der Gelenkverbindungsvorrichtungen gleichen jenen der Gelenkverbindungsvorrichtungen 15 aus Fig. 1. Somit haben die Gelenkverbindungsvorrichtungen 25 gemäß Fig. 2 einen an dem Außenmantel 24 angebrachten Außenring 25a, einen an dem Innenmantel 21 angebrachten Innenring 25b und Verbindungselemente 25c, die den Außen- und Innenring 25a, 25b miteinander verbinden und eine Auslenkung des Innen- und Außenmantels 21, 24 in Beziehung zueinander gestatten. Verwindungssteife Gelenkverbindungsvorrichtungen 25 verhindern eine Drehung des Innen- und Außenmantels 21, 24 in Beziehung zueinander oder können die Drehgelenksverbindungen 25 Wälzlager oder Gleitlager sein, in welchem Falle sie eine freie Drehung des Außenmantels 24 um den Innenmantel 21 gestatten. Fig. 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 dahingehend, daß in Fig. 2 der Innen- und der Außenmantel 21, 24 in der Axialrichtung mit gleichmäßiger Dicke ausgebildet sind, und zwar ohne dickere Abschnitte. Die Gelenkverbindungsvorrichtungen 25 sind auf irgendeine geeignete Weise an dem Innen- und dem Außenmantel angebracht.
Fig. 3 zeigt eine schematische und graphische Darstellung der durch die erfindungsgemäße Lösung gezeigten Auswirkung im Vergleich mit aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen. In der graphischen Darstellung aus Fig. 3 stellt die Vertikalachse die durch die Belastung auf die Aufwickelhülse erzeugten Relativdrücke und auf entsprechende Weise die Horizontalachse die relative Axiallänge des Außenmantels, d.h. die Breite der Rolle, dar. Die mit D bezeichnete Kurve aus Fig. 3 stellt eine herkömmliche Einzelmantelaufwickelhülse dar, deren Durchmesser 825 mm beträgt. Auf dieser Aufwickelhülse ist Papier derart aufgewickelt worden, daß der Durchmesser der Papierrolle 2700 mm beträgt, was eine normale, beim Aufwickeln verwendete Rollengröße ist. Wie aus der Figur ersichtlich, beträgt die durch die Rolle auf der Aufwickelhülse erzeugte Belastung und der Druck an den Enden der Rolle ein Vielfaches der Belastung in dem Mittelbereich.
In der Figur stellt die mit C bezeichnete Kurve ein herkömmliche Einzelsiebaufwickeltrommel dar, die einen größeren Durchmesser, nämlich 1220 mm, hat. In dem mit C bezeichneten Fall ist die Papierbahn auf die Aufwickelhülse derart aufgewickelt worden, daß der Durchmesser der Rolle 3400 mm beträgt. Wie ersichtlich, ist es im Fall C möglich geworden, die an den Rollenenden auftretenden Spitzendrücke im Vergleich mit dem Fall D zu senken; jedoch sind nichtsdestotrotz die an den Enden wirksamen Drücke wesentlich größer als in den Mittelbereichen. Es ist ein weiterer Nachteil des Falles C, daß es notwendig geworden ist, die Durchmessergröße der Rolle beträchtlich zu erhöhen, wenngleich die aufgewickelte Papierbahnmenge jedoch nicht um ein beträchtliches Ausmaß erhöht worden ist, da der Durchmesser der Aufwickelhülse beträchtlich größer ist als normalerweise.
In Fig. 3 stellen die mit A und B bezeichneten Kurven eine erfindungsgemäße Aufwickelhülse dar, wobei die mit F an den Kurven A und B bezeichneten Punkte die Lagepunkte der Gelenkverbindungsvorrichtungen an der Aufwickelhülse bedeuten.
In dem mit A bezeichneten Fall beträgt der Durchmesser des Außenmantels der erfindungsgemäßen Aufwickelhülse 825 mm und ist Papier auf die Aufwickelhülse derart gewickelt worden, daß der Durchmesser der Rolle 2700 mm beträgt. Gemäß Fig. 3 ist mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lösung (Fall A) eine beträchtliche Reduzierung der Spitzendrücke im Vergleich mit den Aufwickeitrommeln normaler Konstruktionen (Fall D) erreicht worden, wobei der durch die Belastung erzeugte Druck mit einer erfindungsgemäßen Aufwickelhülse über die Rollenbreite im wesentlichen gleichmäßig ist.
In dem mit B bezeichneten Fall ist der Durchmesser des Außenmantels der erfindungsgemäßen Aufwickelhülse immer noch 825 mm; jedoch ist im Fall der Kurve B eine Papierbahn auf die Aufwickelhülse derart gewickelt worden, daß der Durchmesser der Rolle 3400 mm beträgt. In dem erfindungsgemäßen Fall B sind die Drücke und die Belastungen im Vergleich zu den herkömmlichen Aufwickelhülsen (Fälle C und D) wesentlich kleiner und gleichmäßiger. Anhand der Fig. 3 sollte ferner angemerkt werden, daß in der erfindungsgemäßen Alternative (Fall B) die Papiermenge in der Rolle wesentlich größer ist als an der herkömmlichen Aufwickelhülse (Fall C), selbst wenn in diesen Fällen der Durchmesser der gleiche ist. Dies rührt von dem Umstand her, daß, wie bereits oben erwähnt, in dem erfindungsgemäßen Fall B der Durchmesser der Aufwickelhülse kleiner ist als in dem herkömmlichen Fall C. Somit wird mit Hilfe der Erfindung sowohl im Hinblick auf die Belastung als auch im Hinblick darauf, daß eine größere Papiermenge auf die Aufwickeliiülse aufgewickelt werden kann als im Stand der Technik eine beträchtliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik erreicht.
Vorstehend ist die Erfindung beispielhaft anhand der Figuren in der beigefügten Zeichnung erklärt worden.

Claims

1. Aufwickelhülse für eine Papier- oder Kartonmaschine oder dergleichen, auf welche Aufwickelhülse (10, 20) eine Materialbahn, insbesondere Papier oder Karton, aufgewickelt wird, wobei Achszapfen (13, 23) mit Hilfe von Endverbindungen (12, 22) an den Enden der Aufwickelhülse (10, 20) befestigt sind, wobei mit Hilfe der Achszapfen (13, 23) die Aufwickelhülse (10, 20) durch Lagereinrichtungen drehbar an dem Maschinenrahmen abgestützt ist, wobei die Aufwickelhülse (10, 20) mit Einrichtungen (11, 14, 15; 21, 24, 25) für eine Variation der Auslenkung der Aufwickelhülse (10, 20) und für einen Ausgleich des Druckes versehen ist, der durch die auf die Aufwickelhülse (10, 20) aufgewickelte Materialbahn erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwickelhülse (10, 20) einen drehbar an dem Maschinenrahmen abgestützten Innenmantel (11, 21) und einen Außenmantel (14, 24) aufweist, der koaxial an dem Innenmantel (11, 21) angebracht ist, so daß zwischen dem Innenmantel (11, 21) und dem Außenmantel (14, 24) ein Spalt verbleibt, wobei der Außenmantel (14, 24) mit Hilfe von aus Wälzlagern, Gleitlagern oder torsionssteifen Einrichtungen bestehenden Gelenkverbindungsvorrichtungen (15, 25) an dem Innenmantel (11, 21) abgestützt ist.

2. Aufwickelhülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (14, 24) mit Hilfe der Gelenkverbindungsvorrichtungen (15, 25) an zwei Punkten an dem Innenmantel (11, 21) abgestützt ist, die in Richtung auf das Mittelteil der Aufwickelhülse in einem Abstand von beiden Enden der Aufwickelhülse (10, 20) angeordnet sind.

3. Aufwickelhülse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindungsvorrichtungen (15, 25) an den von den Enden der Aufwickelhülse (10, 20) aus berechneten Bessel-Punkten angeordnet sind.

4. Aufwickelhülse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindungsvorrichtungen (15, 25) eine Auslenkung des Innen- und des Außenmantels (11, 14; 21, 24) der Aufwickelhülse in Beziehung zueinander gestatten, jedoch deren Drehung in Beziehung zueinander verhindern.

5. Aufwickelhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindungsvorrichtungen (15, 25) eine Auslenkung des Innen- und des Außenmantels (11, 14; 21, 24) der Aufwickelhülse in Beziehung zueinander und eine Drehung des Außenmantels (14; 24) in Beziehung zu dem Innenmantel (11; 21) gestatten.

6. Aufwickelhülse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindungsvorrichtungen (15, 25) mit Hilfe konischer Verbindungen an dem Innenmantel (11, 21) und/oder dem Außenmantel (14, 24) angebracht sind.

7. Aufwickelhülse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenmantel (11, 21) und/oder der Außenrnantel (14, 24) im Vergleich mit den Endbereichen in dem Bereich zwischen den Gelenkverbindungsvorrichtungen (15, 25) wesentlich dicker ausgebildet ist.

8. Aufwickelhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenmantel (11, 21) und/oder der Außenmantel (14, 24) der Aufwickelhülse (10, 20) im wesentlichen über seine gesamte Axiallänge eine gleichmäßige Dicke aufweist.

9. Aufwickelhülse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindungsvorrichtungen (15, 25) einen an dem Außenmantel (14, 24) der Aufwickelhülse angebrachten Außenring (15a, 25a), einen an dem Innenmantel (11, 21) angebrachten Innenring (15b, 25b), und ein den Innen- und den Außenring miteinander verbindendes Verbindungselement (15c, 25c) aufweisen.

10. Aufwickelhülse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (15c, 25c) in einer torsionssteifen Gelenkverbindungseinrichtung (15, 25) aus Gummi oder dergleichen angefertigt ist, die durch Vulkanisierung oder in einer gleichartigen Weise an dem Außen- und dem Innenring der Gelenkverbindungsvorrichtung befestigt worden ist.