Verfahren und Steuereinrichtung zur Trennung der Walzen eines Kalanders

Abstract

 Die unterste Walze (16) eines Walzenstapels in einem Kalander ist als Durchbiegungsausgleichswalze mit einem drehfest gelagerten Träger (17) und einem um diesen rotierbaren Walzenmantel (20) ausge­bildet, wobei der Walzenmantel auf dem Träger mit­tels hydraulischer Stützelemente (21) und der Trä­ger gegenüber dem Ständer (1) des Kalanders mittels hydraulischer Träger-Stützeinrichtungen (18) abge­stützt ist. Zur schnellen Oeffnung des Kalanders wird zur Vermeidung einer Beschädigung des Walzen­mantels (20) zunächst der Druck der Walzenmantel-Stützelemente (21) schlagartig abge­senkt und anschliessend erst nach bestimmter Zeit­verzögerung der Druck in den Stützeinrich­tungen (18) des Trägers. Die Zeitverzögerung ist dabei so gewählt, dass in den Walzenmantel-Stützelementen infolge Rückfederung des Trägers (17) auftretende Druckspitze auf einen ungefährlichen Wert abgeklungen ist und die Gefahr einer Beschädigung des Walzenmantels, wie sie bei gleichzeitiger Druckabsenkung auftreten würde, ver­mieden wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung der Walzen eines Kalanders mit einem Ständer und mit mehreren übereinander angeordneten Walzen, von denen die unterste Walze einen mittels hydrauli­scher Stützeinrichtungen in vertikaler Richtung beweglich, jedoch drehfest gelagerten Träger, sowie einen um diesen Träger rotierbaren, durch wenig­stens ein hydraulisches Stützelement gegen den Trä­ger abgestützten und in vertikaler Richtung beweg­lichen Walzenmantel aufweist, wobei sowohl der Druck in den hydraulischen Träger-Stützein­richtungen als auch in den hydraulischen Walzen­mantel-Stützelementen abgesenkt wird, so dass so­wohl der Träger als auch der Walzenmantel vertikal nach unten bewegt wird, sowie eine Steuereinrich­tung zur Anwendung dieses Verfahrens.

[0002] Ein solches Verfahren ist der Fachwelt durch die Inbetriebnahme eines derartigen Kalanders im Werk Augsburg der Haindl Papier GmbH am 17.01.1980 be­kannt geworden.

[0003] Dieser Kalander entspricht im wesentlichen der in US 3 884 141 beschriebenen Konstruktion, wobei die unterste Walze als Durchbiegungsausgleichswalze, etwa in der in US 3 885 283 beschriebenen Art aus­gebildet ist, bei welcher der Walzenmantel gegen­über dem Träger in vertikaler Richtung im Rahmen des Bewegungsspielraumes der Stützelemente frei beweglich ist, wobei jedoch zusätzlich der Träger an seinen Enden bzw. Lagern gegenüber dem Ständer mittels hydraulischer, z.B. hydrostatischer Stütz­einrichtungen abgestützt ist. Ein Schliessen des Kalanders, d.h. eine Anhebung des gesamten Wal­zenstapels erfolgt hierbei durch Druckbeaufschla­gung sowohl der hydraulischen Walzenmantel-Stütz­elemente als auch der hydrostatischen Träger-Stütz­einrichtungen.

[0004] Ebenso ist ein schnelles Oeffnen des Kalanders, d.h. eine schnelle Absenkung des gesamten Walzen­stapels, bis die einzelnen Walzen auf zugeordneten Anschlägen aufliegen, möglich, indem sowohl der Druck in den hydraulischen Walzenmantel-­Stützelementen als auch in den hydrostatischen Trä­ger-Stützeinrichtungen durch Oeffnung entspre­chender Ventile abgesenkt wird. Durch die Bewegung sowohl des Trägers gegenüber dem Ständer als auch des Walzenmantels gegenüber dem Träger können, ins­besondere bei Kalandern für die Bearbeitung von Papier, Kunststoff oder andere Materialien beim Auftreten einer Störung, z.B. eines Bahnrisses, die Walzen des Kalanders mit besonders kurzer Trennzeit voneinander getrennt und somit die Gefahr einer Beschädigung so gering wie möglich gehalten wird.

[0005] Bei dem in DE 30 04 912 beschriebenen Kalander ähn­licher Ausführung wird vorgeschlagen, die Ventile der Druckleitungen für die Lager-Stützeinrichtungen und die Walzenmantel-Stützelemente gleichzeitig zu öffnen. Bei der Anwendung dieses Verfahrens mit gleichzeitig beginnender Absenkung des Trägers und des Walzenmantels ergaben sich jedoch Schwierigkei­ten, insbesondere bei Kalandern mit hohem Press­druck und bei dem Versuch, besonders kurze Trenn­zeiten zu erreichen. Einserseits liess sich die Trennzeit des Walzenstapels nicht ohne weiteres auf die gewünschten kurzen Zeiten reduzieren, anderer­seits ergaben sich speziell bei sehr hohem Press­druck Beschädigungen, wie Risse oder Brüche des Walzenmantels der Durchbiegungsausgleichswalze, deren Ursache offenbar nicht erkannt wurde.

[0006] Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, die vorste­hend genannten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und insbesondere ein Verfahren und eine Steuereinrichtung zum Oeffnen eines Kalanders und zum Trennen eines Walzenstapels zu schaffen, bei welchem die Trennzeit verkürzt ist, jedoch eine Beschädigung des Walzenmantels vermieden wird.

[0007] Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekenn­zeichnet, dass der Druck in den hydraulischen Trä­ger-Stützeinrichtungen gegenüber dem Druck in den hydraulischen Walzenmantel-Stützelementen mit einer bestimmten Zeitverzögerung abgesenkt wird. Die er­findungsgemässe Steuereinrichtung weist eine ent­sprechende Einrichtung zur zeitlichen Staffelung der Druckabsenkung auf.

[0008] Auf die genannte Weise wird zuerst der Druck in den hydraulischen Stützelementen des Walzenmantels ab­gesenkt und erst anschliessend nach einer bestimm­ten Verzögerungszeit der Druck in den Stützeinrich­tungen des Trägers. Die Verzögerungszeit wird dabei vorteilhafterweise im Bereich zwischen einem Hun­dertstel und einer halben Sekunde gewählt, vorzugs­weise im Grössenordnungsbereich von einer Zehntel Sekunde.

[0009] Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Absenkung des Trägers mittels geeigneter Sensoren erst dann ausgelöst, wenn sich ein Punkt des Trägers gegenüber einem Fixpunkt, z.B. einem Stützelement, dem Walzenmantel oder dem Ständer um eine vorbestimmte Strecke bewegt hat.

[0010] Besonders vorteilhaft ist es, den Druckverlauf in einem der Druckräume zu messen, z.B. mit einem ge­eigneten Drucksensor, und die Trägerabsenkung erst dann auszulösen, wenn der Druck im Druckraum auf einen bestimmten, ungefährlichen Wert zurückge­gangen ist.

[0011] Die Erfindung gründet sich hierbei auf der neuen Erkenntnis, dass bei einer schnellen Druckabsenkung in den Walzenmantel-Stützelementen, beispielsweise durch schnelles Oeffnen des Ventils der Drucklei­tungen, der durch die hydraulischen Kräfte vorge­spannte und durchgebogene Träger bei plötzlicher Druckentlastung in den unbelasteten Zustand zurück­federt. Dies führt zu einer momentanen Druckerhö­hung in den Druckräumen der Walzenmantel-Stütz­elemente, so dass der Walzenmantel nicht unmittel­bar nach der Ventilöffnung zufolge seiner Schwer­kraft nach unten fällt und den Kalander öffnet. Die Grösse dieser Druckerhöhung in den einzelnen Druck­räumen hängt dabei von der örtlich verschiedenen Rückfederung des Trägers ab. Da die Rückfederung des Trägers sehr schnell erfolgt, kann sich der momentan im Druckraum der Stützelemente aufbauende Druck nämlich nicht schnell genug über das Ventil in den Druckleitungen abbauen, und ein Teil des Druckmittels wird aus den Stützelementen herausge­drückt. Der Abbau des momentan erhöhten Druckes erfordert dabei eine gewisse Zeitdauer.

[0012] Wenn nun der Träger der Durchbiegungsausgleichs­walze gleichzeitig abgesenkt wird, bevor der Druck in den Stützelementen des Walzenmantels auf ein ungefährliches Mass abgesenkt wurde, kann es ge­schehen, dass zufolge der beschriebenen, örtlich verschiedenen Rückfederung des Trägers ein Spalt zwischen dem Walzenmantel der Durchbiegungsaus­gleichswalze und der darüber angeordneten Kalander­ walze entsteht, wobei momentan eine so grosse Kraft auf den Walzenmantel ausgeübt werden kann, dass dieser beschädigt werden kann.

[0013] Erfindungsgemäss wird dies dadurch vermieden, dass das Ventil für die Absenkung des Trägers mit einer ausreichenden Verzögerungszeit geöffnet wird, in welcher der Druck in den Walzenmantel-Stützelementen auf ein ungefährliches Mass zurückgegangen ist. Dabei wird die Gefahr einer Beschädigung des Walzenmantels vermieden, wobei die Druckabsenkung schlagartig vorgenommen werden kann, d.h. die Ventile der Druckleitungen sofort voll geöffnet werden können. Die Trennzeit des Walzenstapels wird daher auf ein Mindestmass herabgesetzt, ohne die Gefahr von Beschädigungen.

[0014] Die Erfindung wird anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1---einen Kalander in Seitenansicht, und

Figur 2---einen Kalander in Frontalansicht.

[0015] Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Kalander enthält einen Ständer 1, der z.B. rahmenartig ausgebildet sein kann und zwei vertikale Seitenteile 1ʹ enthält. Jeder Seitenteil ist mit einer Führung 2 versehen, an welcher Lagerböcke 3, 4 5 und 6 von Walzen 7, 8, 9 und 10 befestigt sind. Die La­ gerböcke 3 - 6 sind entlang der Führungswalze ver­stellbar. Die Lagerböcke selbst sind mit Führun­gen 11 versehen, in welchen Lagerblöcke 12 der ein­zelnen Walzen geführt sind. Die Lagerblöcke 12 ent­halten Lagerbüchsen 13, in welchen Zapfen 14 der einzelnen Walzen drehbar gelagert sind. Die Bewe­gung der Lagerblöcke 12 nach unten ist durch An­schlagschrauben 15 begrenzt. Die Anschlagschrau­ben 15 werden so eingestellt, dass sich bei offenem Kalander die erforderlichen Spalte S zwischen den einzelnen Walzen ergeben.

[0016] Die unterste Walze 16 ist als Durchbiegungsaus­gleichswalze ausgeführt und enthält einen festste­henden Träger 17, dessen Zapfen 28 mit hydrau­lischen Stützeinrichtungen 18 abgestützt und bis zu Anschlägen anhebbar sind. Um den Träger 17 ist ein Walzenmantel 20 drehbar, welcher auf hydrosta­tischen Stützelementen 21 gelagert und gegen den Träger abgestützt ist. Die hydrostatischen Stütz­elemente 21 sind kolbenartige Teile, welche in Zy­linderbohrungen 22 des Trägers 17 geführt sind und mit diesen zusammen Druckräume bilden. In diese Druckräume wird durch eine Leitung 23 ein hydrau­lisches Druckmittel aus einer Pumpe 24 mit einem bestimmten Druck zugeführt.

[0017] In der Leitung 23 ist ein Schaltorgan angeordnet, welches beispielsweise als Dreiwegventil 26 ausge­bildet sein kann. Dieses Dreiwegventil 26 gestattet ein Abschalten der Pumpe 24 von den Druckräumen 22 und eine momentane Druckentlastung durch Abfluss des Druckmittels über die Leitung 25. Damit sinkt auch die Kraft der von den hydraulischen Stützele­menten 21 auf den Walzenmantel 20 ausgeübten Kraft, und die Stützelemente 21 und der Walzenmantel 20 sinken in ihre tiefste Stellung, wodurch der Kalan­der geöffnet wird.

[0018] In der Regel ist der Walzenmantel 20, wie in Figur 2 gezeigt, auf einer Reihe von Stützelemen­ten 21 abgestützt. Die Stützelemente können dabei beispielsweise, wie in US 3 802 044 beschrieben, ausgeführt sein, d.h. als Stützelemente mit hydro­statischen Drucktaschen an ihrer Lagerfläche. Es kann jedoch auch ein einziges leistenförmiges Stützelement verwendet werden, das entlang eines wesentlichen Teiles der axialen Länge des Man­tels 20 verläuft. Die Stützelemente können jedoch auch als hydraulisch angepresste Stützelemente mit hydrodynamischer Lagerfläche ausgeführt sein, oder als hydraulische Druckpolster an der Oberseite des Trägers.

[0019] Die hydraulischen Stützeinrichtungen 18 des Trä­gers 17 können, wie im Beispiel dargestellt, als hydrostatische Lager-Stützeinrichtungen mit einem in einem Druckraum oder Zylinder 27 in vertikaler Richtung beweglichen, mit den Lagerzapfen 28 des Trägers 17 verbundenen Kolben 29 ausgeführt sein. Die Druckräume 27 werden ebenfalls über Leitun­gen 30 durch eine Pumpe 31 mit einem hydraulischen Druckmittel mit bestimmtem Druck versorgt. In der Leitung ist ebenfalls ein Schaltorgan 32, bei­spielsweise ein Dreiwegventil angeordnet, mit wel­chem ein Abschalten der Pumpe 31 und eine Druckent­lastung der Druckräume 27 durch Abfluss des Druck­mittels über Leitungen 33 erfolgen kann.

[0020] Die Schalteinrichtungen 26 und 32 sind mittels einer Steuereinrichtung 34 ansteuerbar und von der Druckmittelzufuhrstellung in die Druckentlastungs­stellung umschaltbar. Dabei erfolgt die Umschaltung der Schalteinrichtung 26 für den Druckabfall in den Druckräumen 22 der Walzenmantel-Stützelemente 21 unmittelbar nach der Auslösung der Steuerein­richtung 34, welche manuell oder durch einen geeig­neten, einen Defekt der gewalzten Bahn signalisie­renden Detektor erfolgen kann. Die Ansteuerung des Schaltelementes 30 für den Druckraum 27 der Trä­ger-Stützeinrichtung 18 erfolgt über ein Zeitverzö­gerungsglied 35, welches bewirkt, dass die Umschaltung der Schalteinrichtung 30 für die Träger-Stützeinrichtung erst nach einer bestimm­ten Verzögerungszeit nach der Umschaltung der Schalteinrichtung 26 oder der Druckentlastung der Walzenmantel-Stützelemente erfolgt.

[0021] Die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 35 ist so gewählt, dass nach einer Druckspitze in den Druckräumen 22 der einzelnen Walzenmantel-Stützele­mente infolge der Träger-Rückfederung der Druck auch in den stärkst belasteten Druckräumen, vor­ zugsweise in der Mitte des Trägers, wieder auf ein ungefährliches Mass zurückgegangen ist. Erfahrungs­gemäss zeigte es sich, dass die Verzögerungszeit mindestens eine Hundertstel Sekunde betragen soll­te. Andererseits sollte die Verzögerungszeit nicht zu lang sein, d.h. in der Regel nicht grösser als eine halbe Sekunde, um die vorteilhafte Wirkung der Druckabsenkung sowohl in den Druckräumen der Wal­zenmantel-Stützelemente als auch der Träger-Stütz­einrichtungen nicht zu verlieren. Es zeigte sich, dass die Gefahr der Walzenmantel-Beschädigung er­heblich reduziert ist, wenn die Verzögerungszeit in der Grössenordnung von etwa einer Zehntel-Sekunde liegt.

[0022] Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich, wenn in einem besonders stark belasteten Druckraum 22, welcher beispielsweise etwa in der Mitte des Trägers 17 vorgesehen ist, ein geeigneter Drucksensor 36 vorgesehen ist, welcher die Verzöge­rungseinrichtung 35 zusätzlich ansteuert und be­wirkt, dass die Umschalteinrichtung 32 erst dann ausgelöst wird, wenn nach einer Druckspitze im Druckraum 22 der Druck auf einen vorgegebenen Schwellenwert abgesunken ist. Auf diese Weise wird eine noch bessere Sicherheit gegen Beschädigungen des Walzenmantels erreicht.

[0023] Statt eines Drucksensors kann mit analogem Vorteil ein Sensor verwendet werden, welcher die Bewegung des Trägers 17 bei der Rückfederung misst, wobei als Fixpunkt beispielsweise das zugehörige Stütz­element 21, der Walzenmantel 20 oder der Ständer 1 dienen kann. Hierbei wird die Verzögerungsein­richtung 35 durch den Sensor erst dann freigegeben, wenn der Träger 17 an der Messstelle um einen vor­bestimmten Betrag zurückgefedert ist. Dieser Rück­federungsbetrag wird zweckmässigerweise so gewählt, dass dann die Druckspitze im Druckraum 22 so weit abgeklungen ist, dass beim Absenken des Trägers 17 keine Gefahr einer Beschädigung des Walzenmantels mehr besteht.

Ansprüche

1. Verfahren zur Trennung der Walzen eines Kalan­ders mit einem Ständer (1) und mit mehreren, übereinander angeordneten Walzen (7, 8, 9, 10, 16), von denen die unter­ste Walze (16) einen mittels hydraulischer Stützeinrichtungen (18) in vertikaler Richtung beweglich, jedoch drehfest gelagerten Trä­ger (17), sowie einen um diesen Träger (17) rotierbaren, durch wenigstens ein hydrauli­sches Stützelement (21) gegen den Träger (17) abgestützten und in vertikaler Richtung beweg­lichen Walzenmantel (20) aufweist, wobei so­wohl der Druck in den hydraulischen Träger-Stützeinrichtungen (18) als auch in den hydraulischen Walzenmantel-Stützelementen (21) abgesenkt wird, so dass sowohl der Träger (17) als auch der Walzenmantel (20) vertikal nach unten bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in den hydraulischen Träger-­Stützeinrichtungen (18) gegenüber dem Druck in den hydraulischen Walzenmantel- Stützele­menten (21) mit einer bestimmten Zeitverzöge­rung abgesenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitverzö­gerung mindestens eine Hundertstel Sekunde betrifft.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitverzögerung höch­stens eine halbe Sekunde beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungszeit in der Grössenordnung von einer Zehntel Sekunde liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverlauf im Druckraum (27) wenigstens eines Walzenmantel-Stützelementes (21) gemessen wird und die Druckabsenkung in den Druckräumen (27) der Träger-Stützeinrichtungen (18) erst dann eingeleitet wird, wenn der gemessene Druck im Druckraum (22) des Walzenmantel-Stützelemen­tes (21) unter einen vorbestimmten Wert abge­sunken ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Position we­nigstens eines Punktes des Trägers (17) gemes­sen wird, und die Druckabsenkung in den Druck­räumen (27) der Träger-Stützeinrichtungen (18) erst dann eingeleitet wird, wenn die gemessene Position des Trägers (17) sich in vorbe­stimmter Weise geändert hat.

7. Steuereinrichtung zur Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 6 zum Trennen der Walzen eines Kalanders mit einer Umschaltein­richtung (26) zur Druckabsenkung in den hy­draulischen Walzenmantel-Stützelementen (21) und einer Umschalteinrichtung (32) zur Druck­absenkung in den hydraulischen Träger-Stützeinrichtungen (18), gekennzeichnet durch eine Verzögerungseinrichtung (35), wel­che die Druckabsenkung in den hydraulischen Träger-Stützeinrichtungen (18) erst mit einer bestimmten Zeitverzögerung nach der Druckab­senkung in den hydraulischen Walzenmantel-Stützelementen (21) gestattet.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, gekenn­zeichnet durch einen Drucksensor (36), welcher in wenigstens einem Druckraum (22) eines Walzenmantel-Stützelementes (21) angeordnet ist, wobei der Drucksensor (36) mit der Zeit­verzögerungseinrichtung (35) verbunden ist und diese derart ansteuert, dass die Schaltein­richtung (32) für die Druckabsenkung der Träger-Stützeinrichtungen (18) erst dann betä­tigt wird, wenn der vom Drucksensor (36) im Druckraum (22) gemessene Druck unter einen vorbestimmten Schwellenwert abgesunken ist.

9. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, gekenn­zeichnet durch einen Positionssensor an einer Stelle des Trägers (17), welcher die Position des Trägers gegenüber einem Fixpunkt misst, und welcher mit der Zeitverzögerungsein­ richtung (35) verbunden ist und diese so an­steuert, dass diese die Schalteinrichtung (32) für die Druckabsenkung der Träger-Stützeinrichtungen (18) erst dann aus­löst, wenn die gemessene Position des Trä­gers (17) einen vorgegebenen Wert erreicht.

Zeichnung