Stand der Technik Bevorzugt werden derartige Zugwalzen. in Anlagen zur Herslellung und/oder Verede- lung bahnförmiger Materialien (Papier-oder Kartonbahnen. Kunststoff-oder Metallfoli- en) in Bereichen eingesetzt, in denen eine Krafteinleitung nur an einer Bahnseite möglich ist, beispielsweise weil auf der anderen Bahnseite fiüssiges Beschichtungs- material aufgetragen ist (DE-AS 14 74 973).

Bei höheren Bahngeschwindigkeiten bereitet die an der Bahn anhaftende Luftgrenz- schicht beim Auflaufen der Bahn auf die Walze Probleme. Es bildet sich ein Luftpolster zwischen der Bahn und der Walze, das ein Aufschwimmen der Bahn verursacht und so die Kontaktftäche vermindert. Die Verminderung der Kontaktl1äche führt dazu, dass geringere Zugkräfte übertragen werden können. Im Extremfall dreht die Walze unter der Bahn durch.

Darstellung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zugwalze der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass auch bei hohen Bahngeschwindigkeiten große Zugkräfte übertragbar sind.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelost.

Die vorgeschaltete zweite Vakuumkammer ermöglicht es, die an der Bahn anhängende Luftgrenzschicht gezielt in dem Maße abzusaugen, dass die Kontaktfläche ausreichend groß bleibt, um die geforderten Zugkräfte übertragen zu können.

Eine zweite Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Zugwalze bereitzustellen, deren Oberfläche einfach auf verschiedene Bahnmaterialien, Geschwindigkeiten und/oder Bahnbreiten anpaßbar ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelost.

Die Unteransprüche enthalten bevorzugte, da besonders vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Zugwalze.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels : Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch die Zugwalze, Figur 2 zeigt einen Längsschnitt in Richtung der Drehachse, Figur 3 zeigt als Zusammenbauzeichnung die lösbaren Teile, und Figur 4 zeigt als Schaltschema die Elemente zur Einstellung der geforderten Druckverhältnisse in den einzelnen Kammern.

Wege zur Ausführung der Erfindung Die Zugwaize nach der Erfindung wird in Anlagen zur Herstellung und/oder Veredelung bahnförmiger Materialien (Papier-oder Kartonbahnen, Kunststoff-oder Metalifolien) eingesetzt, um die Bahn mit einer hohen, genau definierten Geschwindigkeit und/oder einem definierten Bahnzug durch einzelne Anlagenbereiche zu ziehen. Derartige Anlagen sind beispielsweise Beschichtungs-, Imprägnier-, Kaschier-oder Laminieran- lagen oder Anlagen zur Herstellung von Kunststoffolien. Sie läßt sich vorteilhaft in allen Anlagenbereichen einsetzen, in denen eine Krafteinleitung nur an einer Bahnseite möglich ist, beispielsweise hinter Auftragwerken für Beschichtungsmaterial, wo auf die beschichtete Bahnseite keine Kraft eingeleitet werden kann. In diesen Anlagenberei- chen dient sie bevorzugt als Masterdrive, der die Bahngeschwindigkeit exakt vorgibt, oder als Stellglied zur Regelung des Bahnzugs.

Die Zugwalze enthält einen Mantel 1, der rotierend antreibbar ist und auf seiner gesamten Mantelfläche Luftdurchtrittsöffnungen aufweist. Die Luftdurchlässigkeit des Mantels 1 wird durch eine Vielzahl von Bohrungen, durch Fertigung aus einem porösen Material etc. bewirkt. Zusätzlich kann die äußere Mantelfläche mit einem verschleißfe- sten und/oder die Reibung zur Bahn 2 erhöhenden Belag aus Gummi, Keramik etc. beschichtet sein. Um die Luftströmungen zwischen der Bahn 2 und der äußeren Mantelfläche zu vergleichmäßigen und zugleich Abzeichnungen auf der Bahn 2 zu vermeiden, ist die Mantelfläche bevorzugt mit einem Kunststoff-oder Metallsieb belegt.

Der Mantel 1 ist möglichst dünnwandig aus Stahl, Aluminium oder aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial (GFK-oder CFK-Verbund) gefertigt, um sein Gewicht und seine Massenträgheit zu verringern.

Das Innere des Mantels 1 ist durch radiale, sich über die Walzenlänge erstreckende Trennwände 6 in Kammern 7,8,9 unterteilt, in denen jeweils getrennte Druckverhältnisse eingestellt werden können. Die Trennwände 3,4,5,6 sind Teil eines im Betrieb feststehenden Innenbauteils und weisen an ihren radialen Enden reibungs- freie, bis an die Innenfläche des Mantels 1 reichende Dichtungen 10 auf. Bevorzugt besteht das Innenbauteil aus einem äußeren, sich koaxial zur Walzenachse erstrek- kenden Rohr 11, auf dem die Trennwände 3,4,5,6 sich radial nach außen erstrek- kend befestigt sind und das in eine entsprechende Anzahl von Verteilkammern 12,13,

14 unterteilt ist, die über Öffnungen 15,16,17 mit den Vakuumkammern 7,8,9 in Verbindung stehen. Die Verteilkammern 12,13,14 sind an einem axialen Ende des Rohres 11 jeweils an eine Unterdruck-oder Druckleitung 18,19,20 angeschlossen, um die nachfolgend näher erläuterten Druckverhältnisse in den einzelnen Kammern 7,8,9 einzustellen. Zusätzlich ist das gesamte Innenbauteil um die Walzenachse verdrehbar gelagert, um die Position der segmentförmigen Kammern 7,8,9 relativ zum Umschlin- gungsbereich der Bahn 2 einstellen zu können. Bevorzugt erfolgt die Drehung des Innenbauteils motorisch mit einem Stellmotor, der von einer Steuer-oder Regelein- richtung gesteuert wird. Die Steuer-oder Regeleinrichtung positioniert das Innenbauteil nach vorgegebenen Algorithmen, die bestimmte physikalische Eigenschaften der Bahn, beispielsweise deren Porosität, und bestimmte Betriebsvariablen, beispielsweise die Bahngeschwindigkeit, als Parameter enthalten.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Verteilkammer 14 von einem koaxial im äußeren Rohr 11 angeordneten Innenrohr 21 gebildet, die über einen Stutzen mit der Kammer 9 verbunden ist. Sie ist an die Druckleitung 20 angeschlossen, während die mit den Vakuumkammern 7,8 in Verbindung stehenden Verteilkammern 12,13 an die Unterdruckleitungen 18,19 angeschlossen sind. Die Verteilkammern 12,13 werden zwischen dem äußeren Rohr 11 und dem inneren Rohr 21 durch entsprechende Trennwände 22 gebildet.

Wesentlich für die erfindungsgemäße Zugwalze ist, dass im Innern zwei mit Unterdruck beaufschlagbare Vakuumkammern 7,8 vorhanden sind, deren Unterdruck unabhängig voneinander einstellbar ist. Die beiden Vakuumkammern 7,8 sind in Umfangsrichtung der Walze unmittelbar aufeinanderfolgend angeordnet, wobei in der in Laufrichtung der Bahn 2 (= Drehrichtung der Zugwalze) vorderen Vakuumkammer 7 ein größerer Unterdruck einstellbar ist als in der nachfolgenden Vakuumkammer 8, die jedoch ebenfalls mit Unterdruck beaufschlagbar ist. Die erste Vakuumkammer 7 umfaßt einen Winkelbereich von mindestens 10°, bevorzugt 20° bis 90°, die zweite Vakuumkammer 8 umfaßt einen Winkelbereich von mindestens 20°. Bevorzugt umfaßt die zweite Vakuumkammer 8 einen größeren Winkelbereich als die erste Vakuumkammer 7. Der gesamte Saugwinkel beider Vakuumkammern 7,8 ist zumindest so groß wie der Umschlingungswinkel der Bahn 2, der 30° bis 240° beträgt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform folgt im Inneren des Mantels 1 auf die zweite Vakuumkammer 8 eine Druckkammer 9, in der ein Überdruck erzeugt wird. Die im Bereich der Druckkammer 9 aufgrund des Überdrucks durch die Öffnungen im Mantel 1 austretende Luft unterstützt das Abiösen der Bahn 2 von der Walze. Die Trennwand 5 zwischen der Vakuumkammer 8 und der Druckkammer 9 ist daher entlang der Mantellinie angeordnet, wo das Ablösen der Bahn 2 von der Walze gewünscht wird.

Das Innere des Mantels 1 ist im Segment 23 zwischen der Druckkammer 9 und der ersten Vakuumkammer 7 weder an eine Druckluftzufuhr noch an eine Unterdrucklei- tung angeschlossen, da dieser Bereich weder von der Bahn 2 umschlungen ist noch dort auf die Bahn 2 eingewirkt wird. An beiden Stirnseiten weist das Segment 23 Durchgangsbohrungen 35 auf, durch die ein Druckausgleich auf Atmosphärendruck bei Leckagen an Trennwänden bewirkt wird.

Vor dem Betrieb der Zugwalze wird das Innenbauteil mit den Trennwänden 3,4,5,6 so eingestellt, dass sich die erste Vakuumkammer 7 in dem Bereich befindet, in dem die Bahn 2 auf die Walze aufläuft. Bevorzugt erfolgt die Einstellung derart, dass sich die Trennwand 4 zwischen den beiden Vakuumkammern 7,8 im Bereich der gewünschten Auflauflinie befindet. Die zweite Vakuumkammer 8 ist so gestaltet und eingestellt, dass sie den Umschlingungsbereich der Bahn 2 abdeckt. Anschließend folgt die Druckkam- mer 9 im Ablaufbereich der Bahn 2. Im Betrieb wird in der zweiten Vakuumkammer 8 im umschlungenen Bereich ein Unterdruck zwischen 1 KPa und 10 KPa eingestellt, der von der von der Empfindlichkeit des Materials und der Bahngeschwindigkeit abhängt.

In der vorgelagerten Kammer 7 wird ein größerer Unterdruck eingestellt. Die Druckdif- ferenz zwischen den beiden Kammern 7,8 beträgt mindestens 0,5 KPa, bevorzugt 1 KPa bis 10 KPa. Der größere Unterdruck in der ersten Vakuumkammer 7 bewirkt, dass beim Auflaufen der Bahn 2 auf die Walze die an der Bahn 2 anhängende Luftgrenz- schicht vermindert wird. Es wird so ein Aufschwimmen der Bahn 2 auf dem anhängen- den Luftpolster und somit eine Verschiebung der Kontaktlinie Bahn 2/Walze mit der Folge verhindert, dass sich die Kontakffläche verringert. Die so auch bei großen Bahngeschwindigkeiten ausreichend große Kontaktfiäche im Bereich der Vakuum- kammer 8 ermöglicht es, die geforderten Zugkräfte zu übertragen. Die unabhängige Einstellbarkeit des Unterdrucks in der Vakuumkammer 7 ermöglicht es, diesen in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit nachzuführen, um so konstante Traktions- verhältnisse einzustellen. Bevorzugt wird der gewünschte Unterdruck in der ersten Vakuumkammer 7 in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit und/oder dem

Bahnzug von einer Regel-oder Steuereinrichtung automatisiert eingestellt, beispiels- weise indem ein Regelventil in der Zufuhrleitung 18 zur Vakuumkammer 7 betätigt wird.

Ebenso ist es vorteilhaft möglich, durch eine Verdrehung des Innenbauteils die Position der Vakuumkammer 7 relativ zu der auflaufenden Bahn 2 in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit so festzulegen, dass ein maximal wirksamer Saugwinkel eingestellt ist.

In Figur 2 ist ein Längsschnitt quer zur Bahnlaufrichtung durch eine besonders vorteilhafte konstruktive Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zugwalze dargestellt. Diese Konstruktion ermöglicht es, den Mantel sehr einfach auszutauschen, um die Zugwalze verschiedenen Bahnen Materialien und/oder verschiedenen Bahnbreiten anzupassen. Es können so Mäntel 1 mit angepaßten Oberflächen (Gummi, Keramik, Friktionsbeschichtungen etc.), speziellen Ausgestaltungen und Anordnungen der Durchtrittsöffnungen und/oder speziellen Luftverteilmechanismen (Luftführungsnuten, Kunststoff-oder Metallsiebe etc.) und/oder mit verschiedenen Breiten der Saugflächen zur Anpassung auf die Bahnbreite eingesetzt werden.

Das Innenrohr 21 und das Außenrohr 11 reichen an der Anschlußseite in axialer Richtung über den Bereich des Mantels 1 hinaus und sind an ihrem in Figur 2 nicht dargestellten Ende im Gestell der Anlage verdrehbar gelagert. Das Innenrohr 21 ist dort an die Druckluftleitung 20 und das unterteilte Außenrohr 11 an die beiden Unterdruckleitungen 18,19 angeschlossen. An der entgegengesetzten Antriebsseite weist das Innenrohr 21 einen den Druckraum 14 verschiebenden Zapfen 24 auf, über den ein Radiallager 25 gezogen ist, das in einer Aussparung eines Lagerteils 26 eingepaßt ist. Das Lagerteil 26 ist im Gestell 27 der Anlage über ein Radiallager 28 drehbar gelagert und über eine drehsteife Kupplung mit einem nicht dargestellten Drehantrieb verbunden. An seinem dem Mantel 1 zugewandten Ende des Lagerteils 26 ist radial außen eine ringförmige Seitenwand 29 festgeschraubt, deren Außendurch- messer dem Außendurchmesser des Mantels 1 entspricht. An der Seitenwand 29 ist der Mantel 1 mit seinem stirnseitigen Ende lösbar festgeschraubt.

Im Walzeninnern wird der druckdichte Bereich an beiden axialen Enden von ebenfalls ringförmigen Dichtwänden 30,31 begrenzt, die fest mit dem Innenbauteil verbunden sind und bis an die Innenfläche des Mantels 1 reichen. Die Dichtwand 30 an der Antriebsseite ist auf der Außenseite des Innenrohrs 21 befestigt, die Dichtwand 31 an

der Anschlußseite auf der Außenseite des Außenrohres 11. An den Dichtwänden 30, 31 sind zugleich die Trennwände 3,4,5,6 mit ihren axialen Enden befestigt. An der Anschlußseite enthalt die Lagerung des Mantels 1 ein Radiallager 32, dessen innerer Laufring fest auf dem Außenrohr 11 sitzt. Der äußere Laufring ist fest mit einem ringförmigen Lagerteil 33 verbunden, über das eine zweite ringförmige Seitenwand 34 gezogen und an diesem lösbar festgeschraubt ist. An der ringförmigen Seitenwand 34 ist das anschlußseitige Ende des Mantels 1 befestigt. Die Seitenwand 34 weist ebenfalls Durchgangsbohrungen 37 auf, die einen Druckausgleich von außen in den Bereich zwischen ihr und der Dichtwand 31 und somit über die Bohrungen 35 auch im Segment 23 und im Bereich zwischen der Dichtwand 30 und der Seitenwand 29 ermöglichen.

Die vorstehend beschriebene Einstellung des aus den Rohren 11,21, den Dichtwän- den 30,31 und den nicht in Figur 2 dargestellten Trennwänden 3,4,5,6 bestehenden Innenbauteils erfolgt derart, dass dieses um die Radiallager 25,32 in die erforderliche Position gedreht wird. Im Betrieb rotiert der Mantel 1 um die beiden Radiallager 28,32.

Ein Wechsel des Mantels 1 kann sehr einfach durchgeführt werden, wie in der Zusammenbauzeichnung in Figur 3 dargestellt ist : An der Antriebsseite wird der Mantel 1 von der Seitenwand 29 und an der Anschluß- seite die Seitenwand 34 von dem Lagerteil 33 losgeschraubt. Anschließend kann der Mantel 1 mit der festverbundenen Seitenwand 34 in axialer Richtung abgezogen und gegen einen anders gestalteten Mantel 1 ausgetauscht werden. Die Gestaltung des Mantels 1 mit der ringförmigen Seitenwand 34 als Austauschteil hat den weiteren Vorteil, dass vor dem Einbau in die Seitenwand 34 zum Auswuchten Bohrungen eingebracht werden können.

In Figur 4 ist als Schaltschema die bevorzugte Vorrichtung dargestellt, mit der in den Vakuumkammern 7,8 und der Druckkammer 14 die erforderlichen Druckverhältnisse eingestellt werden. Diese Vorrichtung benötigt nur ein regelbares Gebtäse 38.

Alternativ ist es möglich, jede Vakuum-oder Druckkammer 7,8,9 über die Leitungen 18,19,20 an ein eigenes Saug-oder Druckgebläse anzuschließen.

Bei der Ausführungsform nach Figur 4 mit nur einem Gebläse 38 enthält jede Unterdruckleitung 18,19, die zu einer Vakuumkammer 7,8 führt, ein regelbares Ventil

39,40, mit dem sich der erforderliche Unterdruck in jeder Vakuumkammer 7,8 regulieren iäßt. Vor den beiden Ventilen 39,40 sind die beiden Unterdruckleitungen 18, 19 zu einer Leitung zusammengeführt, die an der Saugseite des Gebläses 38 angeschlossen ist. Die an der Druckseite des Gebläses 38 angeschlossene Leitung 41 enthält ein weiteres Druckregelventil 42, bevor sie über einen Scha ! ! dämpfer 43 ins Freie führt. Vor dem Druckregelventil 42 ist an der Druckleitung 41 die zur Druckkam- mer 9 führende Druckleitung 20 angeschlossen, die ebenfalls ein Druckregelventil 44 enthält, um den Überdruck in der Druckkammer 9 regeln zu können. Die Schaltung nach Figur 4 ermöglicht es, in jeder Kammer 7,8,14 individuelle und regelbare Druckverhältnisse einzustellen. Bevorzugt erfolgt die Einstellung der Druckverhältnisse in den einzelnen Kammern automatisiert mittels der Regel-oder Steuereinrichtung, von der die Ventile 39,40,42,44 in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit und/oder dem Bahnzug gesteuert werden.