DE19723519A1 - Kalander - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kalander zur Behandlung einer Papierbahn. Ein Kalander umfaßt einen vertikal angeordneten Stapel von Walzen, von denen bei modernen Kalandern die oberste und die unterste Walze Durch­ biegungseinstellwalzen sind. Die zwischen diesen beiden Walzen angeord­ neten Walzen sollen hier und im folgenden als "Mittelwalzen" bezeichnet werden.

Die zu behandelnde Papierbahn durchläuft die paarweise von den Walzen begrenzten Arbeitsspalte, die gewöhnlich in Anlehnung an den angelsäch­ sischen Sprachgebrauch als "Nip" bezeichnet werden. In den Nips wird der Papierbahn Umformarbeit in Form von Druckspannung und Wärme zugeführt, um der Papierbahn bestimmte Oberflächeneigenschaften zu verleihen und eine gewünschte Dichte herbeizuführen. Die Nips werden zwischen einer harten Walze und einer mit einem elastischen Bezug versehenen Walze gebildet.

Im untersten Nip des Walzenstapels erzeugen die Eigengewichte der da­ rüber angeordneten Walzen eine resultierende Druckspannung, die ein vorgegebenes Höchstmaß nicht überschreiten darf. Die Druckspannung ver­ ringert sich in den einzelnen Nips von unten nach oben entsprechend den Eigengewichten der jeweils oberhalb des betreffenden Nips angeordneten Walzen. Da die Druckspannung bei der Behandlung der Papierbahn im Nip die Umformarbeit leistet, wäre es wünschenswert, sie möglichst gleich­ förmig auf alle Nips zu verteilen. Sie könnte beispielsweise in allen Nips auf das Niveau der im untersten Nip herrschenden Druckspannung angehoben werden und dann entsprechend auch die Umformarbeit leisten.

Es ist bekannt, wenigstens das Eigengewicht der sogenannten überhängen­ den Lasten zu kompensieren oder sogar zu überkompensieren (WO 95/14813). Die entsprechenden Vorrichtungen greifen notwendigerweise an den mit den Walzenballen fest verbundenen Walzenzapfen an und führen zu Biegemomen­ ten, die auf die Walzenballen wirken, mit dem Ergebnis, daß die im Nip wirksame Druckspannung über die Länge der Walzen (oder über die Breite des Kalanders) ungleichförmig wird. Bei Überkompensation der überhän­ genden Lasten verstärkt sich dieser Effekt natürlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kalander zu schaffen, bei dem die an den Walzenzapfen angreifenden Kräfte keine Biegemomente an den Walzen­ ballen hervorrufen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens eine, vorzugsweise alle Mittelwalze(n) einen Hohlzylinder umfaßt (umfassen), der auf einer durchgehenden Achse gelagert ist. Auf diese durchgehende Achse wirken natürlich die an ihren Enden angreifenden Kräfte und de­ formieren sie, doch wird der als Walzenballen dienende Hohlzylinder dadurch nicht deformiert.

Das Problem der ungleichförmigen Druckspannungsverteilung über die Nip­ länge konnte bisher durch das Vorsehen von oberen und unteren Durch­ biegungseinstellwalzen und/oder Kompensieren überhängender Lasten nur zum Teil gelöst werden. Die erfindungsgemäße Mittelwalze ermöglicht nun, wenn der Hohlzylinder sich über Pendelwälzlager an der Achse abstützt, das Problem tatsächlich zu beheben. Diese Pendelwälzlager verhindern, daß Biegedeformationen auf den Hohlzylinder oder Walzenmantel übertragen werden. Wenn der Hohlzylinder sich über hydrostatische Lager an der Achse abstützt, kann eine feinfühlige Steuerung aller auf den Mantel wirkenden Kräfte erreicht werden. Solche Lager können nämlich mit einem Druck beaufschlagt werden, der ausreicht, die überhängenden Gewichte zu kompensieren sowie das Eigengewicht des Hohlzylinders teilweise oder vollständig zu kompensieren oder sogar zu überkompensieren. Man hat es dann in der Hand, die Druckspannung in den einzelnen Nips beliebig zu wählen, um beispielsweise Tiefdruckpapiere mit einer möglichst geringen Anzahl von durchlaufenen Nips zu satinieren.

In Horizontalrichtung sind die Walzen nicht abgestützt, so daß sich bei Deformationen - hervorgerufen beispielsweise durch Antriebskräfte eines Zentralantriebs - ein ungleichförmiger Nip ausbildet. Dieses Problem läßt sich aber entsprechend einem früheren Vorschlag der Anmelderin in P 196 50 576.3 dadurch lösen, daß die Drehmomente beiden jeweils einen Nip begrenzenden Walzen zugeführt werden und die Leistungen der Antriebsmo­ toren so geregelt werden, daß die horizontalen Deformationen der Walzen minimiert werden. Auf diese Weise läßt sich die Nipgeometrie beherr­ schen, und es werden keine Schubspannungen über die Papierbahn und die elastischen Walzenbezüge übertragen. Dieses Konzept ist auch bei dem Kalander gemäß der vorliegenden Erfindung mit Vorteil anwendbar.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt und werden nachstehend unter Bezugnahme auf die­ se erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch im Axialschnitt eine erste Ausführungsform einer Mittelwalze für den Kalander gemäß der Erfindung,

Fig. 2 zeigt im Teil-Axialschnitt eine zweite Ausführungsform,

Fig. 3 ist ein Radialschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 ist ein Teil-Axialschnitt einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 5 ist ein Radialschnitt nach Linie 5-5 der Fig. 4,

Fig. 6 bzw. 7 sind Axialschnitte weiterer Ausführungsformen, und

Fig. 8 bzw. 9 zeigen in Seitenansicht Ständer von Kalandern, in denen die erfindungsgemäßen Mittelwalzen montiert sind.

Fig. 1 zeigt im schematischen Axialschnitt eine Mittelwalze. Der hohl­ zylindrische Walzenmantel 10 ist über Pendel-Wälzlager 12 auf der Achse 14 abgestützt. Die Pendel-Wälzlager verhindern, daß Durchbiegungen der Achse 14 auf den Walzenmantel 10 übertragen werden, im Gegensatz zu herkömmlichen Walzenkonstruktionen, bei denen der Walzenballen mit Lagerzapfen versehen ist. Die Achse 14 ist als Balken ausgebildet, der sich über sphärische Schalen 16 entweder unmittelbar in dem Ständer 18 abstützt oder aber in Hebeln, die an die Ständer angelenkt sind, wie dies im Kalanderbau an sich bekannt ist. Die Mittel für den Drehantrieb des Walzenmantels sind nicht dargestellt; vorzugsweise wird man geregel­ te Synchron- oder Asynchronmotoren verwenden, die aus Umrichtern ge­ speist werden.

Fig. 2 und 3 zeigen eine Abwandlung der Grundkonzeption nach Fig. 1. Hier sind die Pendel-Wälzlager 12 nicht direkt auf der Achse 14 abge­ stützt, sondern mittels Kulisse 20 in Vertikalrichtung beweglich, was eine Reduzierung des Einflusses überhängender Lasten sowie eine einfache Ständerbauweise ermöglicht.

In der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 wird die Kulisse 20 mittels einer hydrostatischen Abstützung 22 gehalten, was den Einfluß über­ hängender Lasten vollständig zu eliminieren vermag und eine teilweise oder vollständige Kompensation oder Überkompensation des Eigengewichts des Hohlzylinders ermöglicht. Die Anspeisung der hydrostatischen Ab­ stützung 22 erfolgt über die Bohrung 24 in der Achse 14. Die Rückleitung des Hydraulikfluids, Dichtungen und so weiter sind nicht dargestellt; diese Elemente sind aus den bekannten Konstruktionen von Durchbiegungs­ einstellwalzen an sich bekannt und können übernommen werden.

Die Ausführungsform nach Fig. 6 unterscheidet sich von der nach Fig. 4 durch zusätzliche hydrostatische Abstützungen 30 im Bereich der W-Punk­ te, wobei diese Abstützungen ähnlich der hydrostatischen Abstützung 22 ausgebildet sein können, der Einfachheit halber aber nur als Pfeil ange­ deutet sind. Auf diese Weise läßt sich das Linienkraftprofil egalisie­ ren.

Schließlich zeigt Fig. 7 eine Ausführungsform, bei der der Walzenmantel auf seiner gesamten Arbeitslänge hydrostatische Abstützungen 30, als Pfeil angedeutet, aufweist. Hier läßt sich eine vollständige Entkopplung der Kräfte aller Nips im Stapel erreichen.

Fig. 8 ist eine schematische Seitenansicht eines Kalanders mit fünf Walzen, von denen die drei Mittelwalzen 50, 52 und 54 erfindungsgemäß ausgebildet sind, während die obere Walze 56 und die untere Walze 58 Durchbiegungseinstellwalzen sind. Die Achsen der Mittelwalzen sind in Hebeln 60 montiert, die die genaue Positionierung der Mittelwalzen wie auch das Trennen des Walzenstapels ermöglichen.

Fig. 9 zeigt ähnlich wie Fig. 8 einen Kalander mit den fünf Walzen 50 bis 58. Die Achsen der Mittelwalzen sind starr eingespannt; die Positio­ nierung der Walzenzylinder bzw. das Trennen der Walzen erfolgen mittels der Kulissenführung nach Fig. 2 und 3, gegebenenfalls unterstützt durch die hydrostatischen Abstützungen nach Fig. 4 und 5.

Bei beiden Kalanderausführungen sind alle fünf Walzen mit einem eigenen Antrieb ausgestattet, was nur symbolisch angedeutet ist.

Es versteht sich aber, daß die erfindungsgemäßen Mittelwalzen auch bei konventionellen Kalandern mit Zentralantrieb einsetztbar sind.

Claims (6)

1. Kalander mit einer oberen Durchbiegungseinstellwalze, einer unteren Durchbiegungseinstellwalze und zwischen den Durchbiegungsein­ stellwalzen angeordneten Mittelwalzen, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens eine der Mittelwalzen einen zum Umlauf antreibbaren Hohlzylinder umfaßt, der auf einer drehfesten Achse gelagert ist.

2. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder mittels Wälzlagern abgestützt ist.

3. Kalander nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder vertikal relativ zu der Achse verlagerbar ist.

4. Kalander nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder mittels hydrostatischer Lager abgestützt ist.

5. Kalander nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Mittelwalzen zum Umlauf antreibbare Hohlzylin­ der umfassen, die auf drehfesten Achsen gelagert sind.

6. Verfahren zum Betrieb eines Kalanders nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrostatischen Lager mit einem das Eigengewicht des Hohlzylinders kompensierenden Druck beaufschlagt werden.