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Die
Erfindung betrifft einen Breitnip-Kalander mit einem im unbelasteten
Zustand zumindest abschnittsweise eine Zylinderform aufweisenden,
umlaufenden Mantel, einer Gegenwalze und einem Anpreßschuh,
der den Mantel an die Gegenwalze drückt und dabei aus der Zylinderform
heraus verformt, wobei der Mantel im an die Gegenwalze gedrückten Zustand
von der Zylinderform ausgehend teilweise radial nach außen und
teilweise radial nach innen verformt ist.
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Ein
derartiger Kalander ist aus der nachveröffentlichten WO 03/035978 A1
bekannt.
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DE 196 15 654 A1 zeigt
eine Pressenanordnung mit einer Gegenwalze, die mit einer Schuhwalze
zusammenwirkt. Die Schuhwalze weist einen umlaufenden Mantel auf,
der mit Hilfe eines Anpreßschuhs
an die Gegenwalze gedrückt
wird. Dabei wird der Mantel aus seiner Zylinderform heraus verformt. Es
ist auch eine Situation dargestellt, in der der Mantel im an die
Gegenwalze gedrückten
Zustand von der Zylinderform ausgehend teilweise radial nach außen und
teilweise radial nach innen verformt ist.
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US
2002/00 59 872 A1 zeigt eine Schuhpresse mit einem Mantel, der mit
Hilfe eines Anpreßschuhs
gegen eine Gegenwalze gedrückt
wird. Wenn ein Fehler auftritt, bei dem die Gefahr besteht, daß der Mantel
mit der heißen
Gegenwalze in Kontakt kommt, dann wird der Mantel relativ schnell
abgesenkt. Innerhalb einer Preßzone
ist der Mantel konkav verformt. Außerhalb der Preßzone verläuft er konvex.
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Breitnip-Kalander
dienen dazu, eine Faserstoffbahn, beispielsweise eine Papier- oder
Kartonbahn, zu satinieren, also mit erhöhtem Druck und in der Regel
auch mit einer erhöhten
Temperatur zu beaufschlagen. Im Gegensatz zu Kalandern, die mit zwei
gegeneinander wirkenden Walzen arbeiten, hat der Breitnip-Kalander
eine größere Behandlungslänge. Diese
Behandlungslänge
wird dadurch gebildet, daß der
Mantel über
einen Teil der Umfangsfläche der
Gegenwalze an der Gegenwalze anliegt. Dieses Anliegen wird durch
den Anpreßschuh
bewirkt, der den Mantel an die Gegenwalze drückt. Der Mantel hat im "Ruhezustand", also dann, wenn
er unbelastet ist, über
den größten Teil
seiner axialen Länge
eine zylindrische Form. Von außen
gesehen ist er also über
den gesamten Umfang konvex gekrümmt.
In dem Bereich, wo der Mantel durch den Anpreßschuh gegen die Gegenwalze
gedrückt
wird, wird der Mantel konkav verformt. Hinzu kommt, daß der Mantel durch
den Anpreßschuh
vielfach auch radial nach außen
verformt wird. Damit erzeugt man an den axialen Enden des Mantels
konisch verlaufende Abschnitte, in denen man vermeidet, daß der Mantel
mit der heißen
Gegenwalze in Kontakt kommt. Eine derartige Berührung würde den Mantel, der in der
Regel aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist, thermisch überbeanspruchen
und damit schädigen.
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Die
geschilderte Verformung führt
allerdings zu einer teilweise erheblichen Beanspruchung des Mantels.
Diese Beanspruchung, die durch eine permanente Umformung des Mantels
im Betrieb hervorgerufen wird, führt
dazu, daß die
Lebensdauer eines derartigen Mantels begrenzt ist. Der Breitnip-Kalander
muß also
von Zeit zu Zeit stillgesetzt werden, um den Mantel zu erneuern.
Dies erhöht
den Anteil der Stillstandszeiten an der Betriebszeit.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Breitnip-Kalander anzugeben,
bei dem der Mantel möglichst
wenig belastet wird.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Breitnip-Kalander der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, daß der Walzenmantel
an seinen Stirnseiten jeweils mit einer Seitenscheibe abgeschlossen
ist, deren Radius kleiner als ein Radius des verformten Walzenmantels
im Bereich der Maximalverformung radial nach außen ist.
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Mit
dieser Ausgestaltung wird der Mantel zwar nach wie vor verformt.
Man hält
aber die Verformung in Grenzen, bei denen die Gesamtbelastung des
Mantels möglichst
klein ist. Der Mantel wird nur über
einen Teil seines Umfangs radial über die Zylinderform, die er
im unbelasteten Zustand einnimmt, hinaus nach außen verformt. In einem anderen
Teil wird er sogar radial nach innen verformt gegenüber der
Zylinderform im unbelasteten Zustand. Man kann insgesamt davon ausgehen,
daß die
Druck- und Zugbelastungen dann so gleichmäßig verteilt sind, daß die Belastung
insgesamt relativ gering bleibt. Die Belastung läßt sich allerdings nicht vollkommen
beseitigen. Wenn davon die Rede ist, daß der Mantel an der Gegenwalze
anliegt, dann ist dies im Betrieb natürlich so zu verstehen, daß er unter
Zwischenlage einer Bahn an der Gegenwalze anliegt. Ein direkter
Kontakt zwischen dem Mantel und der Gegenwalze soll nach wie vor
möglichst
vermieden werden. Da der Walzenmantel an seinen Stirnseiten jeweils
mit einer Seitenscheibe abgeschlossen ist, deren Radius kleiner
als ein Radius des verformten Walzenmantels im Bereich der Maximalverformung
radial nach außen ist,
wird in den Bereichen, wo der Walzenmantel radial nach außen verformt
wird, also in Umlaufrichtung des Walzenmantels am Anfang und am
Ende des Anpreßschuhs,
dafür gesorgt,
daß der
Walzenmantel von der Gegenwalze weg gezogen wird.
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Hier
ist zwar eine gewisse Verformung des Walzenmantels auch in axialer
Richtung zu beobachten. Diese Verformung ist jedoch aufgrund der
Bemessung der Seitenscheiben begrenzt.
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Vorzugsweise
entspricht eine Maximalverformung radial nach außen einer Maximalverformung radial
nach innen. Die Maximalverformung ist der größte Abstand, den der Mantel
von der Zylinderform hat. Dieser größte Abstand ist radial nach
außen
genauso groß,
wie radial nach innen. Damit erreicht man ein Verformungsgleichgewicht,
bei dem die Belastung des umlaufenden Mantels relativ gering ist.
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Mit
Vorteil entspricht in einem Pressenabschnitt ein äußeres Differenzvolumen,
das zwischen der Zylinderform und dem verformten Mantel radial außerhalb
der Zylinderform gebildet ist, einem inneren Differenzvolumen, das
zwischen der Zylinderform und dem verformten Mantel radial innerhalb
der Zylinderform gebildet ist. Das äußere und das innere Differenzvolumen
sind natürlich
nur theoretische Größen, weil
der Mantel im Betrieb nicht gleichzeitig eine Zylinderform und eine
verformte Form aufweisen kann. Die Zylinderform läßt sich
jedoch rechnerisch ohne weiteres nachbilden. Durch die Anordnung
des Anpreßschuhs
gegenüber
der Gegenwalze und weiterer Elemente, die die Form des Mantels beeinflussen,
beispielsweise Stützscheiben
an den axialen Enden des Mantels, lassen sich also das äußere Differenzvolumen
und das innere Differenzvolumen aneinander angleichen. Eine exakte Übereinstimmung
ist allerdings nicht erforderlich. Auch dies ist eine Maßnahme,
die gut geeignet ist, ein Verformungsgleichgewicht herzustellen
und da mit die Belastung des Walzenmantels klein zu halten. Wenn man
das Ganze in einer Schnittansicht betrachtet, dann ist der Flächeninhalt
zwischen einer Kreislinie, die die Zylinderform nachbildet, und
dem Mantel radial außerhalb
der Kreislinie gleich einer entsprechenden Fläche radial innerhalb der Kreislinie.
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Vorzugsweise
weist die Seitenscheibe einen Radius auf, der mindestens so groß ist wie
ein Radius des verformten Walzenmantels im Bereich der Maximalverformung
radial nach innen. In diesem Bereich wird der Walzenmantel zwar
nicht mehr von der Walze weg gezogen. Dafür hält man die Verformung des Walzenmantels
klein. Da die Kontaktzeit des Walzenmantels mit der Gegenwalze nur
kurz ist, ist eine Berührung
unter Umständen
sogar erlaubt.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
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1 einen
schematischen Querschnitt durch einen Teil eines Breitnip-Kalanders
und
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2 einen
schematischen Längsschnitt.
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1 zeigt
schematisch einen Breitnip-Kalander 1 im Ausschnitt mit
einem umlaufenden Mantel 2, der unter der Wirkung eines
Anpreßschuhs 3 gegen
eine Gegenwalze 4 gedrückt
wird. Der Anpreßschuh 3 weist
dabei eine Preßfläche 5 auf,
die der Krümmung
der Gegenwalze 4 angepaßt ist. Eine andere Ausformung
ist jedoch prinzipiell auch möglich.
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In
der Preßfläche 5 sind üblicherweise
Mittel vorgesehen, um eine Schmierung zwischen dem Anpreßschuh 3 und
dem Mantel 2 zu bewirken, wenn der Mantel 2 unter
Druck zwischen dem Anpreßschuh 3 und
der Gegenwalze 4 hindurchgeführt wird. Derartige Mittel
können
beispielsweise Austrittsöffnungen
einer hydrostatischen Schmierung sein.
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Der
Mantel 2 weist im unbelasteten Zustand eine Zylinderform
auf, die im vorliegenden Fall durch eine Kreislinie 6 dargestellt
ist. Es ist nicht erforderlich, daß der Mantel 2 diese
Zylinderform über
die gesamte axiale Länge
einnimmt. An den axialen Enden können
beispielsweise konische Abschnitte vorgesehen sein.
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Wenn
der Mantel 2 jedoch gegen die Gegenwalze 4 gedrückt wird,
um einen Breitnip 7 zu bilden, dann wird der Mantel 2 aus
der Zylinderform heraus verformt. Die Verformung wird nun so gesteuert,
daß der
Mantel 2 teilweise von der Kreislinie 6 radial
nach außen
und teilweise radial nach innen verformt wird.
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Da
der Mantel 2 eine gewisse Dicke aufweist, werden die folgenden
Erläuterungen
anhand einer Mittellinie 8 des Mantels 2 vorgenommen,
die strichpunktiert in den Mantel 2 eingezeichnet ist.
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Der
Anpreßschuh 3 weist
in Umlaufrichtung an seinen beiden Enden abgerundete Vorsprünge 9, 10 auf,
während
er im Bereich seiner Mitte eine Vertiefung 11 aufweist.
Natürlich
gehen die Vorsprünge 9, 10 und
die Vertiefung 11 ineinander über, beispielsweise entlang
einer Zylindermantelfläche.
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Im
Bereich der Vorsprünge 9, 10 wird
der Mantel 2 gegenüber
der Kreislinie 6 nach außen verformt. Dabei entsteht
eine maximale Verformung 12 im Bereich der "Spitze" des Vorsprungs 9 (eine
entsprechende Verformung ergibt sich auch an der Spitze des Vorsprungs 10).
Eine Verformung radial nach innen ergibt sich im Bereich der Vertiefung 11 und zwar
hier in der Mitte. Auch hier ergibt sich eine maximale Verformung 13.
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Man
kann nun durch eine entsprechende Dimensionierung des Anpreßschuhs 3 und
der Teile, die den Mantel 2 positionieren, dafür sorgen,
daß die Maximalverformung 12 radial
nach außen
der Maximalverformung 13 radial nach innen entspricht.
Damit wird ein Verformungsgleichgewicht zwischen der Verformung
radial nach außen
und der Verformung radial nach innen erreicht. Die Gesamtbelastung
des Mantels 2 durch die Verformung in Umlaufrichtung bleibt
relativ klein.
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Man
kann auch dafür
sorgen, daß ein
Differenzvolumen, das sich radial außerhalb der Kreislinie zwischen
der Kreislinie 6 und dem Mantel 2, genauer gesagt
der Mittellinie 8 des Mantels 2, bildet, etwa
genauso groß ist,
wie ein entsprechendes Differenzvolumen, das sich im Bereich der
Vertiefung 11 radial innerhalb der Kreislinie bildet. Bezogen
auf die Querschnittsansicht der 1 könnte man
auch sagen, daß die
Flächeninhalte
zwischen der Mittellinie 8 und der Kreislinie 6 radial
außerhalb
der Kreislinie 6 etwa genauso groß sind, wie radial innerhalb
der Kreislinie 6. Diese Relation kann sich allerdings auf
den eigentlichen Pressenbereich des Mantels 2 beschränken. Am übrigen Umfang
des Mantels 2, also außerhalb einer
Schnittlinie der Kreis linie 6 mit der Mittellinie 8, ist
es nicht mehr von entscheidender Bedeutung, ob der Mantel 2 im
Betrieb tatsächlich
wieder eine Zylinderform annimmt oder nicht. Die Verformungen des Mantels 2 in
diesem Bereich spielen nur eine untergeordnete Rolle.
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1 stellt
die Verformung des Mantels in Umlaufrichtung dar. Diese Verformung
ergibt sich praktisch nur in dem Bereich, wo der Anpreßschuh 3 angeordnet
ist, also in einem Teilbereich der axialen Länge des Mantels 2.
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Eine
weitere Verformung ergibt sich an den axialen Enden des Mantels 2,
wie dies in 2 dargestellt ist. Der Mantel 2 ist
mit durchgezogenen Linien im Bereich seiner Maximalverformung radial
nach außen
dargestellt und mit gestrichelten Linien im Bereich seiner Maximalverformung
radial nach innen.
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Der
Mantel 2 ist an seinen axialen Enden mit Seitenscheiben 14 abgeschlossen.
Diese Seitenscheiben 14 haben einen Radius, der dem Radius des
Mantels 2 im unverformten Zustand entspricht. Mit anderen
Worten weist jede Seitenscheibe 14 einen Radius auf, der
kleiner ist als ein Radius des verformten Walzenmantels 2 im
Bereich der Maximalverformung 12 radial nach außen, aber
mindestens so groß wie
ein Radius des verformten Walzenmantels 2 im Bereich der
Maximalverformung 13 radial nach innen. Auf diese Weise
erreicht man, daß die Verformung
im axialen Randbereich ebenfalls in gewissen Grenzen gehalten werden
kann.