DE112004002273T5

DE112004002273T5 - Verfahren und Vorrichtung zum Führen einer Bahn

Info

Publication number: DE112004002273T5
Application number: DE112004002273T
Authority: DE
Inventors: Ilkka Naatti; Teppo Kojo; Risto MÄKINEN; Vesa RIIHELÄ; Matti Kemppainen; Topi Tynkkynen; Marko Tiilikainen
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2006-11-02
Also published as: WO2005056446A1; FI20031834L; FI118259B; FI20031834A0

Abstract

Aufrollverfahren, bei dem eine Papierbahn ununterbrochen in Rollen um sich drehende Rollenkerne so aufgerollt wird, dass
– die Bahn (W) in eine Rolle (R) um einen Rollenkern (5) herum durch einen Aufrollwalzenspalt zwischen einer Schleife eines Endlosträgerelementes (1) und der Rolle (R) hindurchgeführt wird, und
– der Rollenkern (5) in mindestens einer Stufe im Verhältnis zu der Schleife des Trägerelementes (1) entsprechend dem Wachstum des Durchmessers der Rolle (R) so verlagert wird, dass sich die Position des Aufrollwalzenspaltes (N) auf dem bahntragenden Abschnitt des Endlosträgerelementes (1) in Bewegungsrichtung des Abschnittes vorwärts bewegt,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Umschlingungswinkel (α) der Bahn (W) an dem Standort der ersten Führungsrolle (2) der Schleife des Endlostträgerelementes (1) und gleichzeitig die Bahnspannung der Bahn an dem Standort der ersten Führungsrolle (2) mittels einer Bahnführungsrolle (8) gesteuert wird, die der Schleife in Bewegungsrichtung der Bahn (W) vorangeht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Führen einer Bahn, welches von der Art ist, die in dem Oberbegriff des beigefügten Anspruches 1 angegeben ist. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, die von der Art ist, die in dem Oberbegriff des beigefügten Anspruches 10 angegeben ist.

In dem absoluten Ende einer Papiermaschine oder einer Fertigbearbeitungsvorrichtung für Papier wird eine typischerweise mehrere Meter breite Papierbahn, die in früheren Maschinenabschnitten produziert und/oder behandelt wurde, um eine Rollenspule aufgerollt, um eine Maschinenrolle auszubilden. Bei diesem Aufrollprozess wird ein Aufrollzylinder, der auf Zapfen drehbar gelagert ist, typischerweise zum Führen der Papierbahn auf der Maschinenrolle verwendet, wobei der Walzenspaltkontakt zwischen dem Aufrollzylinder und der Maschinenrolle zur Beeinflussung der Qualität der damit produzierten Rolle verwendet wird. Bei einer herkömmlichen Lösung bleibt der Aufrollzylinder ortsfest und die Rollenspule, um die herum die Rolle in Walzenspaltkontakt aufgerollt wird, wird während des Aufrollens in eine Trägerkonstruktion bewegt, zum Beispiel durch Tragen der Enden der Rollenspule auf Aufrollschienen. Die Enden der Rollenspule werden mittels eines geeigneten Belastungsmechanismus beeinflusst, um den Walzenspaltkontakt zwischen der in Ausbildung befindlichen Maschinenrolle und dem Aufrollzylinder einzustellen. Solche Aufrollkonzepte und damit in Zusammenhang stehenden Belastungsverfahren sind zum Beispiel in dem Finnischen Patent 91383 und in dem entsprechenden US-Patent 5,251,835 sowie in der Finnischen Patentanmeldung 950274 und in dem entsprechenden US-Patent 5,690,298 offenbart.

Eine weitere bekannte Lösung ist diejenige, bei welcher der Aufrollzylinder so angeordnet ist, dass er sich auf einem Trägerschlitten bewegt, und die Maschinenrolle mit einem Mittelpunktantrieb in einer ortsfesten Aufrollstation gedreht wird, d. h. der Standort des Mittelpunktes der Rollenspule bleibt gleich. Wenn der Radius der Maschinenrolle wächst, verlagert sich der Aufrollzylinder so, dass sich der denselben tragende Trägerschlitten in der Führung bewegt. Eine solche Anordnung ist zum Beispiel in der Europäischen Anmeldungsveröffentlichung 792829 und in dem entsprechenden US-Patent 5,988,557 offenbart.

In dem U.S.-Patent 5,370,327 ist eine Lösung offenbart, bei der sich der Aufrollzylinder in Vertikalrichtung bewegt, wodurch es möglich wird, die Winkelposition des Walzenspaltes zwischen dem Aufrollzylinder und der Maschinenrolle konstant zu halten, wenn sich die Rolle auf den Aufrollschienen bewegt. Die niedrige Position des Aufrollzylinders und die Bewegung desselben in Vertikalrichtung ermöglichen die Verlagerung der Rollenspulen von einer Lagerung zu einer Aufrollstation entlang eines geraden Verlagerungsweges. Die Lösung enthält zwei Paare von Aufrollträgerschlitten, wovon das Paar, welches die volle Maschinenrolle lieferte, nach dem anderen Paar zurückkehren kann, welches die aufzurollende Rolle führt, um eine neue leere Rollenspule zu erlangen.

Gemäß der Finnischen Patentanmeldung 950274 und dem entsprechenden U.S.-Patent 5,690,298 ist es möglich, eine an einer niedrigeren Position angeordnete Hilfsrolle zu verwenden, die sich in Vertikalrichtung zusätzlich zu dem ortsfesten Aufrollzylinder bewegt, der die Bahn auf die Rolle führt, wobei die Hilfsrolle einen zweiten Walzenspalt mit der Maschinenrolle ausbil det, die in der sich bewegenden Aufrollstation produziert wird. Vor dem Wechsel steht diese Hilfsrolle in Kontakt mit der voll werdenden Rolle, die von dem Aufrollzylinder abgerollt wurde. Eine entsprechende Anordnung in Verbindung mit einem Wechsel ist in dem Finnischen Patent 91383 / U.S.-Patent 5,251,835 offenbart.

Zusätzlich ist in der Veröffentlichung EP-860391 ein Aufrollapparat offenbart, bei dem die Bahn über ein Band oder ein Sieb auf eine Rolle geführt wird, die mittels Führungsrollen geführt wird. Somit wird mittels des Bandes oder des Siebes ein langer Aufrollwalzenspalt mit einem gleichmäßigen Druck in dem Bereich der unteren Hälfte der Rolle bereitgestellt. Der Druck kann durch die Spannung des Bandes oder des Siebes eingestellt werden. Die Band- oder Siebschleife kann in der Vertikalebene so gekippt werden, dass die erste Führungsrolle in Bewegungsrichtung der Bahn gegen die neue Rollenspule angehoben werden kann, die auf Aufrollschienen über dem Band bleibt. Wenn die Rolle wächst, bewegt sie sich auf den Aufrollschienen so vorwärts, dass sie dauerhaft mit dem nach unten gekippten Verlauf des Siebes oder der Bahn in Kontakt steht, die der Führungsrolle folgt und über welche die Bahn auf die Rolle kommt.

Weiterhin ist in dem U.S.-Patent 5531396 ein Aufrollapparat offenbart, bei dem die Siebschleife so über den Aufrollzylinder geführt wird, dass sie die Bahn nach dem Aufrollzylinder auf die in der Ausbildung befindliche Rolle führt.

Bei Aufrollapparaten, bei denen ein Sieb oder Band verwendet wird, werden Probleme durch das Verfahren des Bringens der Bahn auf die Sieb- oder Bandschleife verursacht. Wie in der zuvor erwähnten Veröffentlichung EP-860391 offenbart, wird die Bahn an einem Punkt auf die Schleife gebracht, an dem sich das Sieb oder das Band oben auf der ersten Führungsrolle krümmt. Der Mittelpunktwinkel der Kurve, an der sich die Bahn unter der Führung der Führungsrolle entlang bewegt, bevor sie sich auf den geraden Abschnitt der zu der Rolle führenden Schleife bewegt, kann Umschlingungswinkel genannt werden. Somit ist der Umschlingungswinkel der Winkel des Sektors, der von der Bahn umschlungen wird, wenn sie sich auf dem gekrümmten Bereich des Siebes oder des Bandes bewegt. Die Veröffentlichung EP-860391 zeigt, dass das Band unter der Führung der vor derselben liegenden Führungsrolle so eintritt, dass der Umschlingungswinkel über 90° beträgt. Bei Aufrollapparaten, bei denen eine Sieb- oder Bandschleife verwendet wird, werden Probleme durch die Geschwindigkeitsunterschiede auf der Außenfläche der Schleife verursacht, die durch die Krümmung der Schleife an dem Standort der Führungsrolle verursacht werden. Bei einem bandähnlichen Werkstoff ist es möglich, eine sogenannte Neutralachse zu bestimmen, die sich unabhängig von der Krümmung der Bewegungsbahn des Bandes immer mit derselben Geschwindigkeit bewegt. Innerhalb des gekrümmten Abschnittes an dem Standort der Führungsrolle bewegt sich die in Richtung des Radius der Führungsrollen am weitesten außen gelegene Außenfläche schneller als die Neutralachse, während innerhalb des darauffolgenden geraden Abschnittes die Geschwindigkeiten der Außenfläche und der Neutralachse dieselben sind. Bei großen Umschlingungswinkeln erhöht sich die Spannung der Bahn an dem Standort der Führungsrolle auf Grund der höheren Oberflächengeschwindigkeit, die eine Erschlaffung oder sogar Taschenausbildung in dem auf die Führungsrolle folgenden geraden Bereich verursachen kann. Dadurch werden Probleme bei der Steuerung des Aufrollens verursacht, da die Erhöhung der Spannung bei der Spannungssteuerung berücksichtigt werden muss.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Präsentation eines neuen Verfahrens, bei dem ein Band oder ein Sieb zum Führen der Bahn in einen Aufrollapparat verwendet wird, wobei bei dem Verfahren keine Probleme vorhanden sind, die durch zeitweiliges Spannen verursacht sind, wobei die Rollenparameter gemäß der gewünschten Qualität der Rolle ausgewählt werden können. Um diesen Zweck zu erreichen, ist das Verfahren gemäß der Erfindung durch das gekennzeichnet, was in dem kennzeichnenden Teil des beigefügten Anspruches 1 angegeben ist. Der Umschlingungswinkel an dem Standort der ers ten Führungsrolle innerhalb der Schleife und gleichzeitig die Spannung der Bahn, wird mittels einer beweglichen Bahnführungsrolle gesteuert, deren Standort den Einlasswinkel der Bahn in die Schleife und dementsprechend den Umschlingungswinkel in dem sich um die Führungsrolle herumbewegenden Sieb oder Band bestimmt.

Die Bahnführungsrolle ist unmittelbar vor der Schleife so angeordnet, dass sich die Bahn direkt von ihrem Umfang zu der Schleife bewegt. Die Bahnführungsrolle ist vorteilhafterweise auf derselben Seite der Bahn wie die Außenfläche der die Bahn befördernden Schleife angeordnet, wobei es gleichzeitig möglich ist, den Zugang von Luft zwischen die Außenfläche der Schleife und die Bahn zu verhindern.

Was die anderen Ausführungsformen der Erfindung und ihre Vorteile betrifft, so wird auf die abhängigen beigefügten Ansprüche und die in diesem Dokument weiter unten folgende Beschreibung Bezug genommen.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die dazugehörigen Zeichnungen detaillierter beschrieben, wobei
1 schematisch das Hauptprinzip des Verfahrens bei dem Aufrollvorgang in einer Seitenansicht des Aufrollapparates veranschaulicht,
2 das Verhalten der Bahn veranschaulicht, wenn sie zu der Schleife kommt,
3 das Verfahren gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht des Aufrollapparates veranschaulicht, und
4 in einer Draufsicht eine mögliche Art der Durchführung des Aufrollens darstellt.
In 1 ist ein ununterbrochen betriebener Aufrollapparat veranschaulicht, wobei sich eine Papierbahn W, die normalerweise mehrere Meter breit ist und von einem vorangegangenen Abschnitt einer Papiermaschine oder einer Fertigbearbeitungsvorrichtung für Papier kommt, über einen Aufrollwalzenspalt N zu einer Rolle R bewegt. Der Aufrollwalzenspalt ist mittels eines flexiblen Trägerelementes 1 in Form einer Endlosschleife wie zum Beispiel aus einem Band oder einem Sieb ausgebildet. Das Trägerelement 1 wird durch zwei Führungsrollen 2 und 3 geführt, wobei sich der Lauf des Elementes 1 an dem Standort einer jeden in die entgegengesetzte Richtung ändert. In Bewegungsrichtung der Bahn kann die erste Führungsrolle 2 einen „harten Walzenspalt" ausbilden, wobei die Rolle in der Vorstufe so gestartet wird, dass sich das Trägerelement 1 mit der Rolle an einem Punkt in Kontakt befindet, an dem sich das Element von der Führungsrolle 2 getragen über die Oberfläche der Rolle bewegt. Die zweite Führungsrolle 3 oder die erste Führungsrolle 2 kann eine angetriebene Rolle, d. h. Zugrolle sein, oder es können separate Antriebe für beide Rollen angeordnet sein. Vorteilhafterweise ist nur die zweite Rolle eine Zugrolle, wobei der Abschnitt der Schleife des Trägerelementes 1, welches die Bahn führt und einen Walzenspalt mit der Rolle ausbildet, enger ist.
Die Bahn bewegt sich durch das Trägerelement 1 geführt auf die Maschinenrolle R, die um eine drehbare Rollenspule 5 ausgebildet wird, die ihren eigenen Mittelpunktantrieb aufweist. Es ist möglich, dass sich die Rolle 5 in Maschinenrichtung im Verhältnis zu der Schleife des Trägerelementes 1 bewegt, wobei dieses so angeordnet ist, dass die Lagergehäuse an den Enden der Rollenspule, welche die Drehung der Rollenspule 2 ermöglichen, auf geeigneten Tragkonstruktionen gelagert sind. In Verbindung mit dem Aufrollapparat ist auch eine Lagerung von leeren Rollenspulen 5 (nicht dargestellt) vorhanden, von wo aus die Rollen zu der Wechselstation an der ersten Führungsrolle 2 gebracht werden, um die zu der voll werdenden Maschinenrolle R laufende Bahn zu wechseln. Der Rollenwechsel erfolgt bei Produktionsgeschwindigkeit, d. h. die mit hoher Geschwindigkeit der vollen Rolle übergebene Papierbahn 1 wird so gewechselt, dass sie sich auf eine zu der Wechselstation gebrachte neue Rollenspule bewegt, wobei die Rollenspule mit einem eigenen Mittelpunktan trieb mit dieser Geschwindigkeit entsprechender Umfangsgeschwindigkeit angetrieben wird.
Die Maschinenrolle R kann in Maschinenrichtung in eine Verlagerungsvorrichtung 7 verlagert werden, welche die Lagergehäuse an den Enden der Rollenspule trägt und die mittels der an dem Rahmen der Aufrollapparates befestigten Stellglieder bewegt wird. Die Verlagerungsvorrichtung 7 ist angeordnet, um sich auf im Wesentlichen horizontalen Aufrollschienen 6 zu bewegen, die sich in Maschinenrichtung erstrecken, und sie ist aus einem Trägerschlitten an jedem Ende der Rollenspule ausgebildet, die das Lagergehäuse an dem Ende der Rollenspule 5 trägt. Wenn der Durchmesser der Maschinenrolle R wächst und sich die Rolle vorwärts bewegt, steht sie in ununterbrochenem Kontakt mit dem Trägerelement 1, da die Verlagerungsbahn der Verlagerungsvorrichtung 7 und der bahntragende Abschnitt des Trägerelementes 1 gemeinsam einen sich in Verlagerungsrichtung öffnenden Winkel ausbilden. In 1 ist der obere bahntragende Abschnitt der Schleife des Trägerelementes 1 diagonal in seiner Bewegungsrichtung nach unten gerichtet, während die Verlagerungsbahn der Rolle R (und Rollenspule 5) im Wesentlichen horizontal ist.
Die Verlagerungsvorrichtung 7 wird entlang der Aufrollschienen 6 in Querrichtung der Bahn 1 in Übereinstimmung mit dem Wachstum des Durchmessers der Rolle R vorwärts verlagert, so dass die Rolle an ihrer Unterseite immer so mit der Schleife des Trägerelementes 1 in Kontakt steht, dass sich die Bahn zu dem Außenumfang der Rolle R in den Aufrollwalzenspalt N zwischen dem bahntragenden Abschnitt der Schleife und dem Außenumfang hinüber bewegt. Somit bewegt sich der Aufrollwalzenspalt N ununterbrochen in Übereinstimmung mit dem Wachstum der Rolle in Bewegungsrichtung des oberen Abschnittes der Schleife vorwärts. Wenn die Rolle R voll wird, wird die den Kern der Rolle ausbildende Rollenspule 5 zu der Wechselstation gebracht und die Bahn wird gewechselt, so dass sie sich mit Produktionsgeschwindigkeit um dieselbe herum bewegt. Die volle Rolle R wird von der Verlagerungsvorrichtung 7 entfernt und die Verlagerungsvorrichtung wird zurück zu dem ersten Ende des Abschnittes der die Bahn tragenden Schleife zurück bewegt und die neue Rollenspule 5, um die eine neue Bahn angefangen hat, sich nach dem Wechsel anzusammeln, wird von der ersten Aufrollstation zu derselben geliefert.
In 2 sind die Faktoren veranschaulicht, die das Verhalten der Bahn an der Schleife des Trägerelementes 1 ändern. Vor der Schleife des Trägerelementes ist eine Bahnführungsrolle 8 vorhanden, deren Standort den Eintrittspunkt der Bahn W zu der Schleife bestimmt, d. h. die Bahn bewegt sich in einer geraden Form zu dem gekrümmten Abschnitt der Schleife, der auf Grund der Bahnführungsrolle 2 ausgebildet wird. Wie von der Sei te her ersichtlich, ist der gerade Abschnitt der Bahn somit mit der Tangente deckungsgleich, die dem Umfang der Bahnführungsrolle 2 und dem Bogen der Schleife gemeinsam ist.
In 2 ist die Bahnspannung in Maschinenrichtung (MD) an unterschiedlichen Punkten sowie die Faktoren dargestellt, welche dieselbe beeinflussen. In der Figur wird die Ankunft der Bahn W bei der Schleife durch eine Bahnführungsrolle 8 geführt, von deren Umfang sich die Bahn direkt auf den Bereich der Schleife des Trägerelementes 1 bewegt, welches sich auf der Umfangsfläche der ersten Führungsrolle 2 krümmt. In der nachfolgenden Abhandlung wird der Begriff Band für das Trägerelement 1 verwendet. Die nachfolgend abgehandelten Phänomene finden in allen ebenen flexiblen Trägerelementen statt, die um die Führungsrolle 2 übergeben werden und eine bestimmte Dicke aufweisen.
In 2 haben die Markierungen die folgenden Bedeutungen:

v₀: = Geschwindigkeit der Neutralachse des Bandes (und die Oberflächengeschwindigkeit des Bandes in dem geraden Abschnitt) [m/s],
v₁: = Oberflächengeschwindigkeit des Bandes in dem gekrümmten Abschnitt (am Standort der Rolle [m/s],
R_r: = Radius der Bandführungsrolle [m],
S_b: = Dicke des Bandes [m],
S_n: = Abstand der Neutralachse des Bandes von der Innenfläche des Bandes [m],
α: = Umschlingungswinkel (rad),
T₀: = Spannung der Bahn in dem geraden Abschnitt [N/m],
T₁: = Maximalspannung der Bahn in dem gekrümmten Abschnitt des Bandes [N/m], und
L₁: = Bahnlänge von dem vorangegangenen Haltepunkt zu dem Band [m].

Nehmen wir an, dass in einer idealen Situation die Bahngeschwindigkeit der Papierbahn W in dem geraden Abschnitt des Bandes gleich der Geschwindigkeit der Neutralachse des Bandes (und der Oberflächengeschwindigkeit des Bandes in dem geraden Abschnitt) ist v₀.
Der Haltepunkt ist der vorangegangene Punkt der Bahnverlagerung, wobei dort ein Halt zwischen der Bahn und dem die Bahn ziehenden Element vorhanden ist. Typischerweise umfassen solche Haltepunkte Trocken- und Antriebsgruppen und Rillwalzen. In diesem Fall stellt die Bahnführungsrolle 8 einen solchen Haltepunkt dar.
Die Figur zeigt, dass die Oberflächengeschwindigkeit an dem Standort der Rolle 2 ist wie folgt:
Die Erhöhung der Spannung der Bahn kann mit der folgenden Gleichung beschrieben werden: ΔT = T1 – T0 = ε·E·(1 – e–t/τ)1 (2)wobei:

ε: = relative Dehnung,
E: = Elastizitätsmodul der Bahn [N/m]
t: = effektive Dauer (die Zeit, in der die Bahn gegen den gekrümmten Bereich des Bandes positioniert ist) [s],
τ: = Zeitkonstante (die Zeit, während der sich die Bahn von dem vorangegangenen Haltepunkt zu dem Band bewegt) [s],

Die aus den Geschwindigkeitsunterschieden resultierende relative Dehnung ε wird einfach durch Teilen der Erhöhung der Geschwindigkeit v₁ – v₀ mit der ursprünglichen Geschwindigkeit v₀ erhalten.
Daher wird die Zeitkonstante τ aus der vorangegangenen Figur mit der Formel L₁/v₀ berechnet.
Auf der Grundlage der vorangegangenen Formel (2) kann gesagt werden, dass je länger die Bahn gegen den gekrümmten Abschnitt des Bandes positioniert ist, sich die Spannung umso mehr erhöht. Berechnungsmäßig kann gezeigt werden, dass die Konstante –t/τ auf die folgende Art und Weise erhalten wird:
Dies zeigt, dass es durch die Einstellung des Umschlingungswinkels α der Bahn oben auf der ersten Führungsrolle 2 gleichzeitig möglich ist, die Erhöhung der Spannung der Bahn ΔT über dem gekrümmten Abschnitt des Bandes einzustellen. Dementsprechend bleibt dann, wenn der Umschlingungswinkel α der Bahn oben auf der ersten Führungsrolle 2 konstant gehalten wird, die Erhöhung der Spannung der Bahn ΔT über dem gekrümmten Abschnitt des Bandes konstant. Die Formel (3) zeigt auch dieselbe, bereits in 2 dargestellte Tatsache, d. h. wenn der Umschlingungswinkel α der Bahn Null beträgt, die Erhöhung der Spannung der Bahn ΔT ebenfalls Null beträgt.
Weiterhin ist es mittels Berechnungen möglich zu zeigen, dass sich die Spannung in dem gekrümmten Abschnitt des Bandes niemals über den Halt zwischen dem Band und der Bahn hinaus erhöhen kann. Wenn die Spannungserhöhung den Halt überschreitet, beginnt das Papier, oben auf dem Band zu rutschen, und die Erhöhung der Spannung ΔT ist gleich dem Halt. Es ist in der Tat möglich zu berechnen, dass die durchschnittliche normale Kraft/Breitenmeter, die durch die Bahn gegen den gekrümmten Bereich des Bandes ausgeübt wird FN = (α/2π) (T0 + T1)/2beträgt, wobei F_N = die normale Kraft [N/m] ist.
Der Halt zwischen der Bahn und dem Band wird auf die folgende Art und Weise erhalten. Fμ = μFN = μ(α/2π) (T0 + T1)/2wobei μ = Reibungskoeffizient
Die anderen Markierungen entsprechen den oben präsentierten Markierungen.
Beim Betrieb mit einer konstanten Bahnspannung ist es möglich, die Erhöhung der Spannung der Bahn ΔT über dem gekrümmten Bereich des Bandes durch die Einstellung des Umschlingungswinkels α der Bahn oben auf der ersten Führungsrolle 2 einzustellen, da die Erhöhung der Spannung ΔT den Halt F_μ nicht überschreiten darf.
In 1 und 2 veranschaulicht der Pfeil M die Möglichkeit des Bewegens der Bahnführungsrolle 8 im Verhältnis zu der Schleife des Trägerelementes auf eine solche Art und Weise, dass sich der Eintrittspunkt der Bahn oben auf dem Trägerelement und dementsprechend der Umschlingungswinkel α ändert. Zu diesem Zweck kann die Bahnführungsrolle 8 in dem Rahmen des Aufrollapparates so angeordnet werden, dass sie zum Beispiel im Wesentlichen in Vertikalrichtung entlang einer linearen Bahn bewegbar ist.
In 3 ist eine weitere Alternative dargestellt. Sie veranschaulicht die Möglichkeit der Veränderung der Position der Schleife des Trägerelementes 1 in Vertikalrichtung zum Beispiel so, dass die erste Führungsrolle 2 in unterschiedlichen Höhenpositionen angeordnet werden kann. Der Wendepunkt kann eine weitere Führungsrolle, zum Beispiel gemäß der in der Veröffentlichung EP-860391 veröffentlichen Lösung sein. Hier wird die Führungsrolle 8, die den Umschlingungswinkel α festlegt, mechanisch mit der Schleife des Trägerelementes so verbunden, dass sie sich bewegt, wenn die Schleife bewegt wird, wobei ihre Position jedoch im Verhältnis zu dem Verlauf der Schleife des Trägerelementes konstant bleibt, d. h. mit anderen Worten ausgedrückt, dass die Gerade zwischen Achsen der Bahnführungsrolle 8 und der ersten Führungsrolle 2 der Schleife immer in demselben Winkel im Verhältnis zu der Geraden zwischen der ersten Führungsrolle 2 und der zweiten Führungsrolle 3 verläuft. In 3 ist der Umschlingungswinkel mittels des Winkels zwischen der Verlängerung des geraden Abschnittes der Schleife des Trägerelementes 1 und dem geraden Abschnitt der der Schleife vorangegangenen Bahn veranschaulicht, der gemäß den Geometriegesetzen in der Größe dem Umschlingungswinkel α entspricht.
Bei der Alternative von 3 ist es auch möglich, die Bahnführungsrolle 8 so anzuordnen, dass ihre Position im Verhältnis zu dem Trägerelement 1 eingestellt werden kann, obwohl sie kinetisch mit der Schleife des Trägerelementes so verbunden ist, dass sie sich mit der Bewegung der Schleife bewegt. Somit kann die Bahnführungsrolle 8 zum Beispiel in der Vertikalebene auf dem Rahmen der Schleife schwenkbar angeordnet sein, und die gesamte Schleife kann durch Bewegen des Rahmens verlagert werden. Es ist möglich, Stellglieder zwischen den Schwenkarmen anzuordnen, welche die Bahnführungsrolle und den Rahmen der Schleife tragen, wobei diese Schwenkbewegung durch diese Stellglieder erreicht werden kann.
Wenn der Umschlingungswinkel α eingestellt oder konstant gehalten werden kann, ist die Erhöhung der Spannung an dem Standort der Führungsrolle 2 bekannt, wobei sie bei der Auswahl der Aufrollparameter berücksichtigt werden kann. Vorteilhafterweise besteht die Aufgabe darin, den Umschlingungswinkel unter 90°, noch vorteilhafter unter 45° zu halten. Wenn die Größe des Umschlingungswinkels eingestellt wird, besteht die Aufgabe darin, diesen so zu verändern, dass sein Wert unter den Maximalwerten α_max bleibt. Der Umschlingungswinkel ist vorteilhafterweise immer größer als 0, auch in einem Fall, in dem die Aufgabe darin besteht, ihn so klein wie möglich zu halten, um Flatterprobleme der Bahn zu verhindern und die gesteuerte Verlagerung der Bahn von ihrem freien Abschnitt zu dem Trägerelement 1 (das Band) zu ermöglichen. Zur Minimierung der Spannungserhöhung kann es vorteilhaft sein, den Umschlingungswinkel unter 20° zu halten und/oder seine Größe zu verändern, während er unter diesem Maximalwert α_max gehalten wird. Ein Umschlingungswinkel, der eingestellt oder auf einem bestimmten konstanten Wert gehalten werden kann, ist insbesondere bei Verfahren vorteilhaft, bei denen die Rollenspule 5 einen Mittelpunktantrieb aufweist, wobei die Spannung der Bahnschichten der so produzierten Rolle R durch die Einstellung der Bahnspannung in dem Bereich der Bahn beeinflusst wird, der unmittelbar der Schleife vorangeht, und/oder durch Einstellen des Momentes (Wickelkraft) des Mittelpunktantriebes.
Die Einstellung des Umschlingungswinkels ist insbesondere in einem Fall interessant, in dem der Aufrollwalzenspalt N' in dem gekrümmten Abschnitt des Trägerelementes 1 angeordnet ist, d. h. die Rolle ist an der Führungsrolle 2 angeordnet, bildet somit einen sogenannten „harten" Walzenspalt aus. Diese Situation, die während des Anfangsaufrollens auftreten kann, ist mittels einer gestrichelten Linie in 2 veranschaulicht. In der Figur bewegt sich die Bahn in dem gekrümmten Bereich vor dem Walzenspalt N' in einem Sektor, der kleiner als der Umschlingungswinkel α in einer normalen Situation ist. Durch die Einstellung der Größe des vor dem Walzenspalt N' angeordneten Um schlingungswinkels α', und entsprechend dem zuvor erwähnten Sektor ist es möglich, die Spannung der sich zu der Rolle bewegenden Bahn W zu beeinflussen. So ist es zum Beispiel durch die Veränderung der Position der Bahnführungsrolle 8 im Verhältnis zu der Führungsrolle 2 möglich, den Umschlingungswinkel α' auf den gewünschten Wert für das Anfangsaufrollen einzustellen, oder im Allgemeinen für eine Situation, in welcher der Walzenspalt N' zwischen der Rolle und dem Trägerelement an dem Punkt angeordnet ist, an dem das Trägerelement gegen den Mantel der Führungsrolle 2 positioniert ist. Bei fortschreitendem Aufrollvorgang bewegt sich der Aufrollwalzenspalt auf dem geraden Bereich der Schleife, wobei das Aufrollen gemäß den oben in Verbindung mit 1 präsentierten Stufen fortfährt.
Ein weiterer möglicher Parameter ist die Spannung der Schleife des Trägerelementes 1 selbst. Dies hat jedoch keinerlei Auswirkung auf die Bahnspannung, kann jedoch verwendet werden, um die Radialkraft zwischen der Umfangsfläche der Rolle und der Außenfläche der Schleife in dem Aufrollwalzenspalt N, d. h. die Walzenspaltlast, zu beeinflussen. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird dieses Merkmal vorteilhafterweise als ein einstellbarer Parameter verwendet. Die Spannung des Trägerelementes kann zum Beispiel mittels einer mit der Schleife in Kontakt stehenden Spannrolle eingestellt werden.
In 4 ist eine vorteilhafte Art und Weise der weiteren Verbesserung des Aufrollens in einem in der Figur dargestellten Aufrollapparat dargestellt. Hierbei handelt es sich um ein Auf rollverfahren mit einem Trägerelement 1, welches schmaler als die Bahnbreite ist, wie zum Beispiel ein Sieb. Zuvor war es bekannt, die Bahn auf eine Rolle mit einem Trägerelement aufzurollen, welches breiter als die Bahnbreite und die Rollenbreite war. In diesem Fall dehnen sich die Kanten des Trägerelementes in dem Bahnbereich während des Aufrollens nicht. An der Kante der Rolle belastet die nach oben gedrehte Kante des Trägerelementes die Kante der Rolle nach innen, auf dem geraden Abschnitt der Schleife, wodurch der Austritt von Luft von der Rolle verhindert wird. Weiterhin verschleißen die Trägerelemente ungleichmäßig, was Faltenbildung verursachen und sogar das Aufrollen bei unterschiedlichen Schnittbreiten verhindern kann, wenn dasselbe Trägerelement verwendet wird.
Wenn das Trägerelement 1 schmaler als die aufzurollende Bahn W und die Rolle R ist, werden die zuvor erwähnten Probleme vermieden. Die Außenkanten des Trägerelementes sind innerhalb der Endkanten der Rolle R angeordnet und sie behindern den Austritt von Luft von der Rolle nicht. Das Trägerelement steht innerhalb seiner gesamten Breite mit der Bahn und der Rolle in Kontakt und es tritt kein ungleichmäßiger Verschleiß auf. Bei Verwendung unterschiedlicher Schnittbreiten ist die Breite des Trägerelementes 1, zum Beispiel eines Siebes, so bemessen, dass es schmaler als die minimale Bandbreite ist.
Die Lösung von 4 ist für eine Verwendung in Verbindung mit der Spannungssteuerung gut geeignet, da es durch die Beeinflussung des Umschlingungswinkels bei allen in 1 bis 3 dargestellten Möglichkeiten gleichzeitig möglich ist, den Spannungsunterschied zwischen dem gegen das Trägerelement 1 positionierten Abschnitt der Bahn und den außerhalb des Trägerelementes 1 an dem Standort der Bahnführungsrolle 2 verbleibenden Kanten der Bahn zu beeinflussen. Die Lösung von 4 kann auch in Aufrollapparatarten gemäß 1 angewandt werden, wobei es keine Bahnspannungssteuerung mittels einer Bahnführungsrolle gibt, die der Schleife des Trägerelementes vorangeht.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, kann jedoch innerhalb des Umfanges des in den Ansprüchen präsentierten Erfindungsgedankens abgeändert werden.
Das ebene flexible Trägerelement 1, welches mittels zwei oder mehr Rollen eine geschlossene Schleife ausbildet, ist vorteilhafterweise luftdurchlässig, zum Beispiel ein Sieb. Luftundurchlässige Trägerelemente fallen jedoch ebenfalls in den Umfang der Erfindung, zum Beispiel Bänder mit einer geschlossenen Oberflä che. Das Trägerelement weist in seitlicher Richtung der Maschine dieselbe Struktur auf, d. h. es entspricht der Breite der aufgerollten Bahn. Der Gedanke jedoch, dass die Schleife aus mehreren parallelen, nebeneinander angeordneten, sich bewegenden Schleifen ausgebildet ist, fällt ebenfalls in den Umfang der Erfindung, während die allgemeine Geometrie genau dieselbe wie in 1 bis 3 ist, wobei aneinander angrenzende Schleifen die Bahnbreite abdecken und sich um gemeinsame Führungsrollen 2 und 3 herum bewegen. Daher kann die Spannung der Schleifen zum Beispiel unabhängig gemäß den von der Veröffentlichung EP-860391 bekannten Prinzipien eingestellt werden. Das Spannungsverhalten der Bahn an dem Standort der Führungsrolle 2 wird jedoch auch in diesem Fall durch dieselben Faktoren wie in 2 beeinflusst.
Der Umschlingungswinkel α kann außer durch Veränderung seiner Größe auch auf andere Art und Weise verändert werden. Wenn zum Beispiel das Trägerelement unter der Einwirkung der Rolle R hinuntergedrückt wird, ist es möglich, die Erhöhung der Größe des Umschlingungswinkels auszugleichen, die durch dieses Pressen an dem Standort der ersten Führungsrolle 2 verursacht wird, indem die Bahnführungsrolle 8 bewegt wird. Somit kann die Größe des Umschlingungswinkels gleich gehalten werden, wobei jedoch der Sektor, in dem er angeordnet ist, im Verhältnis zu der Rolle 2 verlagert wird.
Die Bewegungen der Schleife in 3 können auch anderer Art sein, zum Beispiel können beide Führungsrollen 2 und 3 auch gleichzeitig verlagert werden. Auf ähnliche Weise ist es denkbar, dass die Bahnführungsrolle in Bewegungsrichtung der Bahn so verlagert wird, dass die Länge L₁ des geraden Bahnabschnittes zwischen der Bahnführungsrolle und der Führungsrolle 2 verlagert werden kann.
Zusammenfassung
Verfahren und Vorrichtung zum Führen einer Bahn
Bei einem Aufrollverfahren wird eine Papierbahn ununterbrochen in Rollen um sich drehende Rollenkerne so aufgerollt, dass die Bahn (W) in eine Rolle (R) um einen Rollenkern (5) herum durch einen Aufrollwalzenspalt zwischen einer Schleife eines Endlosträgerelementes (1) und der Rolle (R) hindurchgeführt wird, wobei der Rollenkern (5) in mindestens einer Stufe im Verhältnis zu der Schleife des Trägerelementes (1) entsprechend dem Wachstum des Durchmessers der Rolle (R) so verlagert wird, dass sich die Position des Aufrollwalzenspaltes (N) auf dem bahntragenden Abschnitt des Endlosträgerelementes (1) in Bewegungsrichtung des Abschnittes vorwärts bewegt. Der Umschlingungswinkel (α) der Bahn (W) an dem Standort der ersten Führungsrolle (2) der Schleife des Endlostträgerelementes (1) und gleichzeitig die Bahnspannung der Bahn an dem Standort der ersten Führungsrolle (2) wird mittels einer Bahnführungsrolle (8) gesteuert, die der Schleife in Bewegungsrichtung der Bahn (W) vorangeht.

Claims

Aufrollverfahren, bei dem eine Papierbahn ununterbrochen in Rollen um sich drehende Rollenkerne so aufgerollt wird, dass – die Bahn (W) in eine Rolle (R) um einen Rollenkern (5) herum durch einen Aufrollwalzenspalt zwischen einer Schleife eines Endlosträgerelementes (1) und der Rolle (R) hindurchgeführt wird, und – der Rollenkern (5) in mindestens einer Stufe im Verhältnis zu der Schleife des Trägerelementes (1) entsprechend dem Wachstum des Durchmessers der Rolle (R) so verlagert wird, dass sich die Position des Aufrollwalzenspaltes (N) auf dem bahntragenden Abschnitt des Endlosträgerelementes (1) in Bewegungsrichtung des Abschnittes vorwärts bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschlingungswinkel (α) der Bahn (W) an dem Standort der ersten Führungsrolle (2) der Schleife des Endlostträgerelementes (1) und gleichzeitig die Bahnspannung der Bahn an dem Standort der ersten Führungsrolle (2) mittels einer Bahnführungsrolle (8) gesteuert wird, die der Schleife in Bewegungsrichtung der Bahn (W) vorangeht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnführungsrolle (8) im Verhältnis zu der Schleife des Trägerelementes (1) so verlagert wird, dass sich der Umschlingungswinkel (α) verändert.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnführungsrolle (8) im Verhältnis zu der Schleife des Trägerelementes (1) so verlagert wird, dass sich der Eintrittspunkt der Bahn an der Schleife des Trägerelementes verändert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnführungsrolle (8) gemeinsam mit der Schleife des Trägerelementes (1) so verlagert wird, dass der Umschlingungswinkel (α) im Wesentlichen derselbe bleibt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugang von Luft zwischen die Bahn (W) und die Schleife des Trägerelementes (1) durch die Positionierung der Bahnführungsrolle (8) auf derselben Seite der Bahn mit der Schleife verhindert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschlingungswinkel (α) auf eine Größe unter 90° (α_max) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschlingungswinkel (α) auf eine Größe unter 45° (α_max) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschlingungswinkel (α) auf eine Größe unter 20° (α_max) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (1) schmaler als die Bahnbreite der aufzurollenden Bahn ist.
Vorrichtung zum Führen einer Bahn in einem Aufrollapparat, der angeordnet ist, um eine Papierbahn in Rollen um sich drehende Rollenkerne aufzurollen, und welches Folgendes umfasst: – Eine Verlagerungsvorrichtung (7) zur Verlagerung des Rollenkernes (5) und der Rolle (R), die sich während des Aufrollens um denselben herum ausbildet, wobei die Papierbahn (W) durch einen Aufrollwalzenspalt (N) ununterbrochen zu der Rolle (R) geführt wird, – eine Schleife, die durch ein Endlosträgerelement (1) ausgebildet ist, welches einen bahntragenden Abschnitt aufweist, der einen Aufrollwalzenspalt (N) ausbildet, wobei die Verlagerungsvorrichtung (7) angeordnet ist, um die Rolle beim Aufrollen so zu verlagern, dass sich der Aufrollwalzenspalt (N) in Bewegungsrichtung des bahntragenden Abschnittes bewegt, – eine erste Führungsrolle (2) innerhalb der Schleife, wobei die Rolle in Bewegungsrichtung des Trägerelementes (1) am Anfang des den Aufrollwalzenspalt (N) ausbildenden bahntragenden Abschnittes positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Führen der Bahn eine Bahnführungsrolle (8) aufweist, die vor der Schleife in Bewegungsrichtung der Bahn angeordnet ist, wobei die Bahnführungsrolle beweglich angeordnet ist, um den Umschlingungswinkel (α) der Bahn an dem Standort der Führungsrolle (2) zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnführungsrolle (8) im Verhältnis zu der Schleife so verlagert wird, dass sich der Umschlingungswinkel (α) verändert.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnführungsrolle (8) mit der Schleife so verbunden ist, dass sie gemeinsam mit der Schleife verlagert wird.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnführungsrolle (8) auf derselben Seite der Bahn mit der Schleife des Trägerelementes (1) positioniert ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnführungsrolle (8) im Verhältnis zu der Schleife bewegbar ist oder im Verhältnis zu der ersten Führungsrolle (2) in einer solchen Position angeordnet ist, dass der Umschlingungswinkel (α) unter 90° (α_max) beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnführungsrolle (8) im Verhältnis zu der Schleife bewegbar ist oder im Verhältnis zu der ersten Führungsrolle (2) in einer solchen Position angeordnet ist, dass der Umschlingungswinkel (α) unter 45° (α_max) beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnführungsrolle (8) im Verhältnis zu der Schleife bewegbar ist oder im Verhältnis zu der ersten Führungsrolle (2) in einer solchen Position angeordnet ist, dass der Umschlingungswinkel (α) unter 20° (α_max) beträgt.