DE20321853U1

DE20321853U1 - Behandlungsvorrichtung zum Behandeln einer gestrichenen oder nicht gestrichenen fasrigen Bahn

Info

Publication number: DE20321853U1
Application number: DE20321853U
Authority: DE
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2011-04-07
Anticipated expiration: 2013-01-30
Also published as: US7704351B2; EP1470289A1; JP2005516132A; WO2003064761A1; ATE516405T1; BRPI0307269B1; CN1625627A; CN100371529C; EP1470289B1; US20050251977A1; BR0307269A; CA2469666A1

Abstract

Behandlungsvorrichtung zum Behandeln einer gestrichenen oder ungestrichenen fasrigen Bahn, wobei die Vorrichtung einen Gurt (2) umfasst, der angepasst ist, sich um zumindest ein Führungselement (3) zu erstrecken, zumindest ein Gegenelement (5), das außerhalb der Gurtschleife angeordnet ist, um derart einen Berührungsbereich mit dem Gurt bereitzustellen, dass der Gurt (2) und das Gegenelement (5) zwischen sich eine Bahnbehandlungszone herstellen, um eine zu behandelnde Bahn durch diese hindurch zu führen, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungszonenlänge mittels der Anordnung/Einstellung des Führungselements (3) des Gurts (2) und/oder mittels der Konstruktion des Gegenelements (5) definiert ist, und dass der Berührungsdruck, der innerhalb der Behandlungszone auf eine Bahn aufgebracht wird, innerhalb des Bereichs von ungefähr 0,01 MPa bis ungefähr 200 MPa liegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Behandlungsvorrichtung zum Behandeln einer beschichteten (gestrichenen) oder nicht beschichteten (nicht gestrichenen) fasrigen Bahn wie zum Beispiel Papier, Karton oder Tissue zu betreiben, mit einem Gurt, der angepasst ist, sich um zumindest ein Führungselement zu erstrecken, zumindest einem Gegenelement, das außerhalb des Gurts angeordnet ist, um einen Berührungsbereich derart mit dem Gurt bereitzustellen, dass der Gurt und das Gegenelement dazwischen eine Bahnbehandlungszone zum Durchführen einer zu behandelnden Bahn da hindurch herstellen. In dem Konzept dieser Anmeldung bezieht sich der Begriff „Behandlung einer Bahn” auf verschiedene Maßnahmen die mit der Behandlung einer fasrigen Bahn zusammenhängen, die in einer Papier-/Kartonmaschine erzeugt wurde, wie z. B. Pressen, Trocknen, Kalandrieren, Streichen, Leimen. Die Behandlungsvorrichtung kann ebenfalls eine Finishing-Vorrichtung für eine fasrige Bahn wie zum Beispiel eine getrennte Beschichtungsvorrichtung, eine Bedruckvorrichtung oder ein Kalander sein.
Verschiedene Gurtkalanderlösungen wurden in der Vergangenheit zum Beispiel in dem finnischen Patent 95061 wie auch in den finnischen Patentanmeldungen FE 971343 und FE 20001025 offenbart. Jedoch sind diese Kalander lediglich zum Behandeln von bestimmten Sorten von Papier oder Karton geeignet.
Papier und Karton sind in einer breiten Vielfalt von Arten erhältlich und können gemäß ihres Basisgewichts (Flächenbezogene Masse) in zwei Sorten aufgeteilt werden: Papier mit einer Einzellage und einem Grundgewicht von 25–300 g/m2 und Karton, der in einer Mehrlagentechnologie hergestellt wird, und ein Grundgewicht von 150–600 g/m2 aufweist. Es sollte angemerkt werden, dass die Grenzlinie zwischen Papier und Karton ungenau ist, da Kartonsorten mit den leichtesten Grundgewichten leichter als die schwersten Papiersorten sind. Allgemein gesprochen wird Papier zum Drucken und Karton zum Verpacken verwendet.
Die nachstehend dargelegte Beschreibung befasst sich mit Beispielen von Größen, die gegenwärtig für faserartige Bahnen angewendet werden, und es kann erhebliche Schwankungen gegenüber den offenbarten Größen geben. Die Beschreibung ist hauptsächlich auf die Veröffentlichungsquelle Papermaking Science and Technology, Abschnitt Papermaking Teil 3, herausgegeben von Jokio, M., veröffentlicht durch Fapet Oy, Jyväskylä 1999, 361 Seiten, begründet.
Druckpapiere auf der Basis mechanischer Pulpe, d. h. holzhaltige Druckpapiere, umfassen Zeitungsdruckpapier, nicht gestrichenes Zeitschriftenpapier und gestrichenes Zeitschriftenpapier.
Zeitungsdruckpapier (Newsprint) besteht entweder vollständig aus mechanischer Pulpe oder kann ein wenig gebleichte Weichholzpulpe (0–15%) und/oder recycelte Faser enthalten, die ein wenig der mechanischen Pulpe ersetzt(en). Ala allgemeine Werte für Zeitungsdruckpapier können wahrscheinlich gelten: Basisgewicht 40–48,8 g/m², Aschegehalt (SCAN-P 5:63) 0–20%, PPS-s10-Rauigkeit (SCAN-P 76–95) 3,0–4,5 μm, Bendtsen-Rauigkeit (SCAN-P 21:67) 100–200 ml/min, Dichte 600–750 kg/m³, Helligkeit (ISO 2470: 1999) 57–63% und Opazität (ISO 2470: 1998) 90-96%.
Nicht gestrichenes Zeitschriftenpapier (SC = supercalendered = superkalandriert) enthält üblicherweise mechanische Pulpe bis zu 50–70%, gebleichte Weichholzpulpe bis zu 10–25% und Füllstoffe bis zu 15–30%. Typische Werte für kalandriertes SC-Papier (das beispielsweise SC-C, SC-B und SC-A/A+ enthält) umfassen ein Basisgewicht von 40–60 g/m², einen Aschegehalt (SCAN-P 5:63) von 0–35%, Glanz nach Hunter (ISO/DIS 8254/1) < 20–50%, PPS-s10-Rauigkeit (SCAN-P 76:95) 1,0–2,5 μm, Dichte 700–1250 kg/m³, Helligkeit (ISO 2470: 1999) 62-70% und Opazität (ISO 2470: 1998) 90-95%.
Gestrichenes Magazinpapier (LWC = leight weight coated = leichtgewichtige Beschichtung) enthält 40–60% mechanische Pulpe, 25–40% gebleichte Weichholzpulpe und 20–35% Füllstoffe und Beschichtungen. Allgemeine Werte für LWC-Papier können wie folgt berücksichtigt werden: Grundgewicht 40–70 g/m2, Glanz nach Hunter 50–65%, PPS-s10 Rauigkeit 0,8–1,5 μm (Offset) und 0,6–1,0 μm (Roto), Dichte 1100–1250 kg/m3, Helligkeit 70–75% und Opazität 89–94%.
Allgemeine Werte für MFC-Papier (= machine finished coated = maschinenglatt gestrichenes Papier) können wie folgt berücksichtigt werden: Grundgewicht 50–70 g/m2, Glanz nach Hunter 25–70%, PPS-s10 Rauigkeit 2,2–2,8 μm, Dichte 900–950 kg/m3, Helligkeit 70–75% und Opazität 91–95%.
Allgemeine Werte für FCO-Papier (= film coated Offset = filmgestrichen Offset) können wie folgt berücksichtigt werden: Grundgewicht 40–70 g/m2, Glanz nach Hunter 45–55%, PPS-s10 Rauigkeit 1,5–2,0 μm, Dichte 1000–1050 kg/m3, Helligkeit 70–75% und Opazität 91–95%.
Allgemeine Werte für MWC-Papier (= medium weight coated = mittelschwergewichtig gestrichen) können wie folgt berücksichtigt werden: Grundgewicht 70–90 g/m2, Glanz nach Hunter 65–75%, PPS-s10 Rauigkeit 0,6–1,0 μm, Dichte 1150–1250 kg/m3, Helligkeit 70–75% und Opazität 89–94%.
HWC (= heavy weight coated = schwergewichtig gestrichen) weist ein Grundgewicht von 100–135 g/m2 auf und kann sogar öfter als zweimal gestrichen sein.
Mittels Pulpe hergestellte, holzfreie Druckpapiere oder feine Papiere einschließlich nicht gestrichenen- und gestrichenen-Pulpe basierenden Druckpapieren, in denen der Anteil von mechanischer Pulpe weniger als 10% beträgt.
Nicht gestrichene auf Pulpe basierende Druckpapiere (WFU) enthalten 55–80% gebleichte Birkenholzpulpe, 0–30% gebleichte Weichholzpulpe und 10–30% Füllstoffe. Die Werte mit WFU sind sehr instabil: Basisgewicht 50–90 g/m2 (bis zu 240 g/m2), Bendtsen-Rauigkeit 250–400 ml/min, Helligkeit 86–92% und Opazität 83–98%.
In gestrichenen, auf Pulpe basierenden Druckpapieren (WFC) variieren die Beschichtungsmengen gemäß den Anforderungen und der beabsichtigten Verwendung breit. Die folgenden sind typische Werte für einmal und zweimal gestrichene Pulpe basierte Druckpapiere: einmal gestrichen Grundgewicht 90 g/m2, Glanz nach Hunter 65–80%, PPS s10 Rauigkeit 0,75–2,2 μm, Helligkeit 80–88% und Opazität 91–94% und zweimal gestrichenes Grundgewicht 130 g/m2, Glanz nach Hunter 70–80%, PPS-s10 Rauigkeit 0,65–0,95 μm, Helligkeit 83–90% und Opazität 95–97%.
Trennpapiere weisen ein Grundgewicht innerhalb des Bereichs von 25–125 g/m2 auf.
Andere Papiere sind zum Beispiel Sackkraftpapiere, Tissue- und Tapetenrohpapier.
Die Kartonherstellung verwendet chemische Pulpe, mechanische Pulpe und/oder recycelte Pulpe. Kartons können beispielsweise in die folgenden Hauptgruppen gemäß ihren Anwendungen eingeteilt werden.
Wellkarton, der einen Liner und ein Fluting aufweist.
Schachtelkarton, der zum Herstellen von Schachteln und Behältern verwendet wird. Schachtelkarton schließt zum Beispiel Flüssigkeitsverpackungskartons (EBB = folding boxboard = Faltschachtelkarton, LPB = liquid packaging board = Flüssigkeitsverpackungskarton, WLC = white-lined chipboard, SBS = solid bleached sulphite, SUS = solid unbleached sulphite).
Zeichenkarton, der zum Beispiel zum Herstellen von Karten, Akten, Ordnern, Kästen, Kuverts und so weiter verwendet wird.
Tapetenrohpapier.
Wie aus den vorstehend erläuterten Darlegungen entnommen werden kann, gibt es einen weiten Bereich an Papiersorten und Kartonsorten, und eine Vielfalt an verschiedenen Maschinen wird verwendet, um diese herzustellen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Behandlungsvorrichtung zu schaffen, durch die die Anwendung eines außerordentlich ausgedehnten Druckbereiches und einer außerordentlich ausgedehnten Anwendungszeit (Wärmeübertragungszeit und/oder Behandlungszeit) in einer Behandlungszone ermöglicht wird, wobei diese Vorrichtung zum Behandeln einer breiten Vielfalt an beschichteten (gestrichenen) und nicht beschichteten (nicht gestrichenen) Druckpapieren, Kartons und anderen Papieren anwendbar ist und beispielsweise als ein Vorkalander stromaufwärtig einer Beschichtung, ein Finishing-Kalander stromabwärtig einer Papiermaschine oder Beschichtung, ein Feuchtglättwerk (breaker stack), ein Nassstapelkalander oder als ein Trockner, eine Beschichtungseinrichtung (Streichanlage), eine Leimauftrageinrichtung, eine Bedruckeinrichtung und/oder eine Presse anwendbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist als ein Ersatz für beispielsweise einen Weichkalander, einen Mehrspaltkalander, einen Maschinenkalander, einen Schuhkalander oder ein Yankee-Zylinder denkbar.
Um die Aufgaben der Erfindung zu erfüllen, ist eine Vorrichtung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungszonenlänge mittels der Anordnung/Einstellung des Führungselements des Gurts und/oder mittels der Konstruktion der Gegenelemente definiert ist, und dass der Kontaktdruck, der auf eine Bahn in der Behandlungszone aufgebracht wird, angepasst ist, innerhalb des Bereichs von ungefähr 0,01 MPa bis ungefähr 200 MPa einstellbar zu sein.
Die Erfindung ermöglicht Definieren der Behandlungszonenlänge mittels der Anordnung/Einstellung des Führungselements des Gurts und/oder mittels der Konstruktion des Gegenelements, und Einstellen eines Kontaktdrucks, der in der Behandlungszone vorhanden ist, derart, dass er innerhalb des Bereichs von ungefähr 0,01 MPa bis ungefähr 200 MPa liegt.
Der Berührungsdruck bezieht sich auf die Summe von Druckeffekten, die auf eine Bahn innerhalb einer Behandlungszone zwischen einem Gurt und einem Gegenelement aufgebracht werden, die durch eine Spannung des Gurts und/oder durch eine Kompressionskraft bewirkt werden, die durch mögliche innerhalb des Gurts befindliche Presselemente aufgebracht wird. Die Druckeinstellung eines Berührungsdrucks auf einen bestimmten Druckwert oder Druckbereich wird mittels der Wahl eines geeigneten Gurtmaterials bewirkt, was die Anwendung einer erwünschten Straffheit oder Spannung ermöglicht, und bei Bedarf durch die Wahl geeigneter Presselemente, die zu einem Erhöhen des Drucks über den Wert, der allein durch den Gurt erzielt wird, in der Lage sind. Es sollte hierbei beachtet werden, dass es in Abhängigkeit von einer Baugruppe, die durch den Gurt und die Gegenelemente und auch durch mögliche Presselemente gebildet wird, es möglich ist, entweder einen Teil des Berührungsdruckeinstellbereichs, den Übergang zu einem anderen Druckwert oder Druckbereich, der bewirkt wird, indem bei Bedarf einige in der Baugruppe enthaltene Elemente ersetzt werden, abzudecken oder mit einer geeigneten Baugruppe den gesamten Berührungsdruckeinstellbereich abzudecken, der beispielsweise von ungefähr 0,01 MPa bis ungefähr 70 MPa oder sogar von ungefähr 0,01 MPa bis ungefähr 200 MPa reichen kann. Beispielsweise ist die Kompression, die durch die Gurtspannung allein erzielt wird, ziemlich belanglos im Vergleich zu der Kompression, die durch Presselemente erzielt wird, wodurch bei den ohne Presselemente ausgeführten Lösungen der Einstellbereich näher zu einem Grenzwert liegt, beispielsweise innerhalb des Bereiches von ungefähr 0,01 MPa bis ungefähr 5 MPa. Wenn Presselemente verwendet werden, kann der Einstellbereich beispielsweise von ungefähr 5 MPa bis ungefähr 70 MPa, vorzugsweise von ungefähr 7 MPa bis ungefähr 50 MPa oder beispielsweise von ungefähr 70 MPa bis ungefähr 200 MPa betragen.
Eine Vorrichtung gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Behandlungszone mittels der Anordnung/Einstellung des Führungselements des Gurts und/oder mittels der Konstruktion der Gegenelemente definiert ist, und dass der Berührungsdruck, der angepasst ist, auf eine Bahn innerhalb der Behandlungszone aufgebracht zu werden, angepasst ist, innerhalb des Bereichs von ungefähr 0,01 MPa bis ungefähr 200 MPa einstellbar zu sein, dass der Gurt ein Metall oder einen Verbundmetallgurt umfasst, und dass die Betriebstemperatur des Metallgurts angepasst ist, innerhalb des Bereichs von ungefähr 50°C bis ungefähr 400°C einstellbar zu sein.
Die erfinderische Vorrichtung umfasst bevorzugt einen Kalander, einen Beschichter, einen Sizer, einen Drucker, einen Trockner, einen Bahnkühler und/oder eine Presse. Gemäß der Erfindung kann eine Anzahl der voranstehend beschriebenen Vorrichtungen nachfolgend entlang einer Linie angeordnet sein, und die Folge kann zum Beispiel eine Pressvorrichtung, eine Trocknungsvorrichtung, ein Kalander, ein Bahnkühler sein.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung, die zum schnellen Umschalten von einer Sorte von gestrichenem oder nicht gestrichenem Papier, Karton oder Gewebe eingerichtet ist, bereitzustellen, das in einem Gurtkalander zu Behandeln ist, zu einer anderen umzuschalten. Dies wird mittels eines Gurtkalanders eingeführt, der einen Kalandriergurt umfasst, der angepasst ist, sich um Führungselemente zu erstrecken, zumindest ein Gegenelement, das außerhalb des Kalandriergurts angeordnet ist, um eine Berührungsfläche mit dem Gurt bereitzustellen, derart, dass der Kalandriergurt und das Gegenelement zwischen sich eine Kalandrierzone zum Durchführen einer zu Behandelnden Bahn hindurch herstellen. Der Kalandriergurt, der verwendet wird, umfasst einen Metallgurt, der mit einer Heizeinrichtung und/oder Kühleinrichtung zum schnellen Ändern der Gurttemperatur bereitgestellt ist, und dass die Änderung der Temperatur, die auf die Bahn aufgebracht wird, im Wesentlichen lediglich durch das Einstellen der Temperatur des Metallgurts durchgeführt wird.
Andererseits ist gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung das Definieren der Länge der Behandlungszone mittels der Anordnung/Einstellung des Gurtführungselements und/oder mittels der Konstruktion des Gegenelements definiert, und das Einstellen eines Berührungsdrucks, der in der Behandlungszone vorhanden ist, derart, dass er innerhalb des Bereichs von ungefähr 0,01 MPa bis ungefähr 200 MPa liegt, dass der eingesetzte Gurt einen Metallgurt umfasst, und dass die Betriebstemperatur des Metallgurts innerhalb des Bereichs von ungefähr 50°C bis 400°C eingestellt ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem einen Mechanismus für die Einstellung einer durch die Gurtspannung auferlegten Verdichtungskraft in einer Vorrichtung zum Behandeln einer gestrichenen oder nicht gestrichenen fasrigen Bahn, wobei die Behandlungsvorrichtung einen Druckgurt umfasst, der angepasst ist, sich um zumindest ein Führungselement zu erstrecken, und zumindest ein Gegenelement außerhalb der Druckgurtschleife angeordnet ist, um eine Berührungsfläche mit dem Druckgurt derart bereitzustellen, dass der Druckgurt und das Gegenelement zwischen sich eine Bahnbehandlungszone zum Durchführen einer zu behandelnden Bahn hindurch herstellen. Eine Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung, die zur Einstellung einer durch eine Gurtspannung auferlegten Verdichtungskraft in einer Vorrichtung zum Behandeln einer gestrichenen oder nicht gestrichenen fasrigen Bahn eingerichtet ist. Zusätzlich zu einem Gurtspannungseinstellungsmechanismus, kann die Behandlungsvorrichtung ebenfalls mit Druckelementen innerhalb der innersten Gurtschleife zum Drücken des Gurts gegen das Gegenelement bereitgestellt sein, um eine höhere Druckzone innerhalb der Behandlungszone herzustellen.
Ein Mechanismus gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichtungskrafteinstellmechanismus zumindest eine Stützgurtschleife hat, die innerhalb des Druckgurts der Behandlungsvorrichtung eingepasst ist, und die einen Stützgurt hat, der angepasst ist, sich um Führungselemente zu erstrecken, und der Stützgurt den Druckgurt in dem Bereich der Behandlungszone gegen das Gegenelement drückt, wodurch eine Bahn auf ihrem Weg durch die Behandlungszone einem kumulativen Berührungsdruck von Verdichtungskräften ausgesetzt ist, die durch die Spannungen des Druckgurts und die zumindest eine Stützoberfläche ausgesetzt ist.
Andererseits ist gemäß der Erfindung zum Einstellen einer durch die Gurtspannung auferlegten Verdichtungskraft die Verwendung einer Behandlungsvorrichtung umfasst, die mit zumindest zwei Gurtschleifen bereitgestellt ist, von denen sich eine innerhalb der anderen befindet, und die Äußere den Druckgurt umfasst, und die innere/die inneren den Stützgurt umfasst, und die eine unabhängige Einstellung für die Spannung und den Durchtritt des Druckgurts und des Stützgurts (der Stützgurte) umfasst, um eine fasrige Bahn innerhalb einer Bearbeitungszone freizusetzen, die über die Behandlungszone geführt wird, zu einem kumulativen Berührungsdruck von Verdichtungskräften, die durch die Spannung der Gurte erzeugt werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung, die zum Beheizen eines Gurts eingerichtet ist, bereitzustellen, worin eine Wärmeübertragung zu dem Gurt ökonomisch und mit einem hohen Wirkungsgrad auftritt. In einer Lösung der vorliegenden Erfindung wird das Beheizen durch Konduktivität bewirkt, das heißt, ein metallischer Gurt wird mit einem starken elektrischen Strom versorgt. Somit bestimmt der Gurt einen Teil eines geschlossenen Kreislaufs. Da der elektrische Strom, wie allgemein bekannt ist, wegen des elektrischen Widerstands ein Beheizen der Leiter eines Schaltkreises bewirkt, wird der Gurt ebenfalls erwärmt. Durch das geeignete Auswählen von elektrischen Leitern, Kontakten wie auch eines Metallgurts, wie auch einer Zufuhrspannung, kann der Gurt einem starken Beheizen ausgesetzt sein, während andere Bauteile des Schaltkreises lediglich geringfügig erwärmt werden. Der elektrische Strom kann zum Beispiel über eine metallische Umkehrwalze zu dem Gurt zugeführt werden. Die Walzen können zum Beispiel mittels eines Kohlenstoffkontakts mit Strom versorgt werden. Um das Beheizen von Zufuhrleitern selbst zu verhindern, müssen solche Leiter aus einem Material hergestellt sein, wie zum Beispiel Kupfer, das eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, die höher ist als die des Gurts. Ein Vorteil der Lösung ist ein hoher Wirkungsgrad. In einer Lösung der Erfindung wird das Beheizen mittels eines flüssigen Gases, natürlichen Gases oder elektrisch betriebenen Wärmeheizstrahler durchgeführt. In noch einer anderen Lösung der Erfindung wird das Beheizen des Gurts indirekt als eine Berührungswärmeübertragung mittels zumindest einer Walze bewirkt. Die Walze kann durch ein bekanntes Heizverfahren, bevorzugt von innen mit Wasser, Dampf, Öl oder einer inneren Verbrennung geheizt werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Online- oder Offlinegerät zum Regeln und Profilieren der Last und/oder Temperatur einer Behandlungsvorrichtung, die zum Behandeln einer gestrichenen oder nicht gestrichenen fasrigen Bahn vorgesehen ist, wie zum Beispiel von Papier, Karton, weichem Gewebe, und die Behandlungsvorrichtung umfasst einen Gurt, der angepasst ist, sich um zumindest ein Führungselement zu erstrecken, und zumindest ein Gegenelement außerhalb des Gurts angeordnet ist, um eine Berührungsfläche oder Oberfläche mit dem Gurt derart bereitzustellen, dass der Gurt und das Gegenelement zwischen sich eine Bahnbehandlungszone zum Durchführen einer zu behandelnden Bahn hindurch bereitstellen.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung, die zum Regulieren und Profilieren der Last und/oder Temperatur einer Behandlungsvorrichtung eingerichtet ist, die zum Behandeln einer gestrichenen oder nicht gestrichenen fasrigen Bahn vorgesehen ist, wobei die Behandlungsvorrichtung einen Gurt umfasst, der angepasst ist, sich um ein Führungselement zu erstrecken, zumindest ein Gegenelement außerhalb des Gurts angeordnet ist, um eine Berührungsfläche mit dem Gurt derart bereitzustellen, dass der Gurt und das Gegenelement zwischen sich eine Behandlungszone zum Hindurchführen einer zu behandelnden Bahn hindurch bereitstellen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die ein hochgenaues Management oder Steuerung über den Vorgang ermöglicht, insbesondere die Einstellung und kreuzweise (in CD-Richtung) Profilierung der Last und/oder Temperatur von gurtkalanderartigen Behandlungsvorrichtungen für eine fasrige Bahn ermöglicht.
Um diese Aufgaben zu erfüllen, ist eine Vorrichtung der Erfindung, die in dem unabhängigen Anspruch 57 definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mittel zum Einstellen der seitlichen Verteilung der Gurtspannung aufweist. Eine Vorrichtung der Erfindung, die in dem unabhängigen Anspruch 40 definiert ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zum Einstellen des Gurttemperaturprofils in der Seitenrichtung aufweist.
Die Regulierung der seitlichen Spannung und/oder Temperaturverteilung in einem Gurt stellt einen Aufprall auf die Verteilung eines Berührungsdrucks und der Berührungstemperatur, die innerhalb der Behandlungszone erzeugt wird, dar, und dabei auf die Eigenschaften der erzeugten Bahn.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Behandlungsvorrichtung der Erfindung für das Management einer fasrigen Bahn betreffend deren Feuchtigkeit und Dickenprofil zu verwenden. Die erfinderische Behandlungsvorrichtung ist ebenfalls für das Management oder die Steuerung eines Rauhigkeitsprofils und/oder eines Glanzprofils gut geeignet.
Unabhängig von der Sorte des Papiers oder Kartons, weist der Trocknungsabschnitt oft ein ungleichmäßiges Feuchtigkeitsprofil auf. Allgemein gesprochen muss das Feuchtigkeitsprofil vor dem Behandeln für ein gutes Kalandrierergebnis gleichmäßig sein. Zum Beispiel wird in einem Online-Behandeln von SC-Papier, das Papier vor dem Behandeln um ungefähr 4% übertrocknet, um ein gleichförmiges oder gleichmäßiges Feuchtigkeitsprofil zu erhalten. Die trockene Papierbahn wird mit Online-Befeuchtern wieder befeuchtet, typischerweise auf mehr als 10%. In Begriffen von Energieverbrauch, ist das Übertrocknen und Wiederbefeuchten ein sehr teurer Vorgang.
Die Verwendung eines Metallgurtkalanders, der gemäß der Erfindung konstruiert ist, und die Regulierung von dessen Temperatur und Belastungsprofil ermöglichen das Herstellen eines gleichmäßigen Feuchtigkeits- und Dickenprofils. Das Feuchtigkeitsprofil kann lediglich mittels der Temperatur gesteuert werden. Die Spaltlast weist keine Wirkung auf die Feuchtigkeit auf, oder die Wirkung einer Spaltlast ist wenig bemerkenswert. Das Dickenprofil wird durch die kombinierte Wirkung der Temperatur, Feuchtigkeit und der Belastungsprofile gesteuert.
Das Einstellen des Feuchtigkeitsprofils wird durchgeführt, indem Punkte einer vorhergesagten Feuchtigkeit mit einer höheren Temperatur profiliert werden, um eine gewünschte Endfeuchtigkeit bereitzustellen. Trockenere Punkte werden entsprechend mit niedrigeren Temperaturen bereitgestellt. Das geeignete Profilieren der Temperatur stellt ein gleichmäßiges Feuchtigkeitsprofil bereit.
Die Einstellung des Dickenprofils erfordert eine getrennt profilierte Belastungsvorrichtung. In dem Vorgang die Belastung einzustellen, ist es notwendig ebenfalls die Feuchtigkeit des Papiers und die Temperatur einer Thermowalze zu berücksichtigen. Feuchtes und warmes Papier lässt sich einfacher als trockenes und kaltes Behandeln. Die geeignete Profilierung einer Spaltlast stellt ein gleichförmiges Dickenprofil bereit.
Eine beispielhafte Baugruppe, die für die Feuchtigkeits- und Dickenprofilierung erforderlich ist, ist aus einem Metallgurtkalander zusammengesetzt, der mit einem langen Spalt; 30–3000 mm, bereitgestellt ist, und der Spalt dient bevorzugt zum Trocknen und Behandeln, einer Vorrichtung, die zum Profilieren der Temperatur einer Thermowalze und/oder eines Metallgurts in einer cd-Richtung geeignet ist, wie zum Beispiel einer Profilierungsinduktion, einer Vorrichtung, die geeignet zum Profilieren einer Spaltlast oder eines Drucks in einer cd-Richtung ist, zum Beispiel eine Sym-Walze, eine Feuchtigkeitsprofilmessvorrichtung, die stromabwärts von dem letzten Metallgurtkalander positioniert ist, und Instrumente zum Messen eines Dickenprofils stromabwärts des Metallgurtkalanders. Die Vorrichtung kann ebenfalls eine Rauigkeits- und/oder Glanzprofilmessmerkmal haben, falls das Profilieren von solchen Eigenschaften erwünscht ist.
Tabelle 1 offenbart wie verschiedene Kombinationen von Feuchtigkeit, Temperatur und Spaltlast verwendet wurden, um eine gleichförmige Endfeuchtigkeit und Dicke beim Behandeln von LWC-Grundpapier verwendet wurden. Die Werte basieren auf Ergebnissen von Versuchsläufen. Tabelle 1. Die Gleitzeit betrug 200 ms. Das Basispapier wies ein Grundgewicht von 38 g/m2 auf.
Dies kann für die meisten und sogar alle Sorten von Papier und Karton angewendet werden.
Durch das Verwenden eines Metallgurtkalanders, der gemäß der Erfindung konstruiert ist, wird das Einstellen eines Feuchtigkeits- und Dickenprofils mit einem einzelnen Mechanismus implementiert, ein gleichförmiges Trocknungsprofil wird ohne Übertrocknung erreicht und ein Maschinen- und WeichBehandeln, falls stromabwärts des Trocknungsabschnitts vorhanden, kann ersetzt werden.
Zusätzlich stellt ein Metallgurtkalander eine Möglichkeit dar, ein ausreichendes Glätteniveau zu erreichen.
Die erfinderische Behandlungsvorrichtung stellt ebenfalls andere Vorteile dar, zum Beispiel wie folgt:

– eine unterstützte Bahnführung für eine bessere Lauffähigkeit als in Lösungen gemäß dem Stand der Technik
– eine Möglichkeit, beide Seiten einer Bahn in einem einzelnen Spalt zu behandeln
– ein Trocknungspotential für eine Änderung, um einen Abschnitt des Trocknungsabschnitts zu ersetzen oder die Geschwindigkeit einer Papiermaschine zu erhöhen (ein einzelner Spalt ermöglicht das Trocknen des Papiers von 13% auf 6% mit einer Thermowalzentemperatur von 200°C und einer Berührungszeit von 40 ms mit einem Metallgurt)
– stellt höhere Festigkeiten dar als ein Maschinenkalander
– stellt eine gute Glattheit in einem großen Maßstab dar, wenn mit einem Maschinenkalander oder einem weichen Kalander (niedrige Bendtsen-Rauigkeit) verglichen wird.

Der voranstehend beschriebene Vorschlag betrifft eine Behandlungsvorrichtung ausgehend von einem gurtartigen Pressenelement zum Behandeln einer fasrigen Bahn an einer Papier- oder Kartonherstellungslinie in verschiedenen Behandlungsschritten. Vorgeschlagene Anwendungen für die Vorrichtung schließen zum Beispiel Nasspressen, Trocknen, Oberflächen-, und Stoffleimen Laminierungs- und Kalandrierungsvorgänge für eine Bahn ein. In einem besonders bevorzugten Fall werden die vorgeschlagenen Vorgänge mittels einer Lösung ausgehend von einem endlosen Metallgurt implementiert. Ein gemeinsames Merkmal für die meisten der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen ist, dass der endlose Metallgurt typischerweise auf 100–250°C beheizt wird. Jedoch liefert ein offener, beheizter Gurt, der mit einer hohen Geschwindigkeit läuft, die Wärme sehr wirkungsvoll um sich selbst mit einem möglicherweise schlechten Einfluss auf den Energiewirkungsgrad und auf die Ökonomie des Systems.
Die Oberfläche eines endlosen Metallgurts kann wahrscheinlich so bestimmt werden, dass sie einen Wärmeübertragungskoeffizienten von ungefähr 40–60 W/m2K bei relevanten Laufgeschwindigkeiten aufweist. Angenommen, dass die Endlosgurtschleife eine Länge von 10 m aufweist, was eine realistische Schätzung für eine Herstellungsmaschine ist, wird die Verdampfungsfläche ungefähr 20 m2/m in der Seitenrichtung betragen. Angenommen, dass die Umgebungstemperatur 50°C beträgt, ergeben die Gurttemperaturen von 150–200°C geschätzte Wärmeverlustraten von 80–180 kW/m. Obwohl stark vereinfacht, bezeichnet die Berechnung nichtsdestotrotz die Reihenfolge der Größenordnung und die Tatsache, dass Wärmeverluste von dem Gurt stark bemerkenswert sein können, bis der Gurt irgendwie geschützt ist.
Somit ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die eine Minimierung von Wärmeverlusten in einer Behandlungsvorrichtung der Erfindung ermöglicht, die mit einem geheizten Metallgurt bereitgestellt ist.
Um diese Aufgabe zu lösen, eine Behandlungsvorrichtung der Erfindung zum Behandeln einer gestrichenen oder nicht gestrichenen fasrigen Bahn, wobei die Vorrichtung einen beheizbaren Metallgurt umfasst, der angepasst ist, sich um zumindest ein Führungselement zu erstrecken, zumindest ein Gegenelement, das außerhalb des Gurts angeordnet ist, um eine Berührungsfläche mit dem Gurt derart bereitzustellen, dass der Gurt und das Gegenelement zwischen sich eine Bahnbehandlungszone zum Durchführen einer zu behandelnden Bahn durch diese hindurch herstellt, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Metallgurt seine Gurtschleife angepasst hat, in einem umschlossenen oder abgedichteten Raum zu führen, um Wärmeübertragungsverluste zu minimieren.
Eine Möglichkeit zum Implementieren der erfinderischen Lösung ist es, zum Beispiel die Gurtschleife entweder vollständig oder teilweise innerhalb einer Haube anzuordnen. Die Haube kann konstruiert sein, gleichzeitig als Schutz in möglichen Gefahrensituationen zu dienen.
Die Erfindung und ihre verschiedenen Anwendungen werden nun genauer mit Bezug auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform für eine Vorrichtung der Erfindung zeigt, und nur die Elemente dargestellt sind, die zum Verständnis der Erfindung erforderlich sind,
1b eine schematische Seitenansicht einer Variante für die Vorrichtung der 1 zeigt,
2 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform für eine Vorrichtung zeigt,
3 bis 7 einige optionale Implementierungen für die Erfindung zeigen,
8 in einer schematischen Seitenansicht eine Ausführungsform für einen Mechanismus der Erfindung zum Regulieren einer Verdichtungskraft zeigt, die durch eine Gurtspannung verursacht wird,
9 eine Möglichkeit zum Implementieren eines Stützgurts zeigt, der in der Erfindung verwendet wird,
10 in einer schematischen Seitenansicht noch eine andere beispielhafte Ausführungsform für eine Vorrichtung der Erfindung zeigt;
11 in einer schematischen Seitenansicht noch eine andere beispielhafte Ausführungsform für eine Vorrichtung der Erfindung zeigt;
12 in einer schematischen Seitenansicht noch eine andere beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung der Erfindung zeigt;
13 in einer schematischen Seitenansicht noch eine andere beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung der Erfindung zeigt;
14 in einer schematischen Seitenansicht eine Variante für die Vorrichtung der 10 zeigt,
15 in einer schematischen Seitenansicht noch eine weitere beispielhafte Ausführungsform für eine Vorrichtung der Erfindung zeigt,
16 in einer schematischen Seitenansicht noch eine weitere beispielhafte Ausführungsform für eine Vorrichtung der Erfindung zeigt,
17 bis 21 schematische Ansichten sind, die eine seitliche Profilierung für die Gurttemperatur darstellen,
22 eine Seitenansicht ist, die eine Ansicht einer Prototypmaschine ist, die gemäß der Erfindung konstruiert ist,
23 die Prototypmaschine der 22 in einer Draufsicht zeigt,
24 in einem Flussdiagramm eine Ausführungsform für eine Positionseinstellung eines Gurtkalanders zeigt,
25 schematisch eine Implementierung für eine LWC-Papiererzeugungslinie zeigt,
26 bis 29 schematisch einige Ausführungsformen für eine Vorrichtung der Erfindung zeigen, die Einrichtungen zum Minimieren einer Wärmeübertragung zu der Umgebung umfassen.
Mit Bezug auf 1 ist eine Behandlungsvorrichtung der Erfindung gezeigt, die als Gurtkalander implementiert ist, der einen aus Metall konstruierten Kalandergurt 2 umfasst, der sich um Führungsrollen 3 erstreckt, und zumindest einige der Führungsrollen sind zum Einstellen des Gurts 2 auf eine gewünschte Spannung oder Festigkeit verschiebbar. Der Kalandergurt 2 fährt um eine Walze 5, die an dessen Außenseite angeordnet ist, und bildet dabei zwischen dem Gurt 2 und der Walze 5 eine Kalandrierzone. Eine zu Behandelnde Materialbahn W wird durch die Kalandrierzone geführt, und dabei als Funktion der Zeit einem Druckimpuls und einer Wärmewirkung unterzogen oder ausgesetzt. 1 zeigt in einer Strich-Punkt-Linie 9 die Form der Druckbetätigung, wenn an der Innenseite des Kalandergurts 2 eine Spaltwalze 4 montiert ist, die als Presselement funktioniert und den Gurt gegen die Walze 5 drückt, um innerhalb einer Kalandrierzone innerhalb des Spaltbereichs einen höheren Druck herzustellen. Andererseits zeigt eine Strich-Punkt-Linie 8 die Form der Druckbetätigung, wenn der Berührungsdruck, der in einer Kalandrierzone vorhanden ist, sich nur in Erwiderung auf eine Spannung des Gurts 2 entwickelt, und die Spaltwalze 4 nicht mit dem Gurt 2 in Druckkontakt ist (oder wenn tatsächlich keine Spaltwalze 4 an dem Inneren des Gurts 2 montiert ist). Die Walze 5 kann so wie die Spaltwalze 4 eine Durchbiegungsausgleichswalze sein und wird aus der Gruppe einschließlich einer elastischen Oberflächenwalze, wie zum Beispiel einer mit Polymer beschichteten Walze, einer mit Kautschuk beschichteten Walze oder einer Walze mit Elastomeroberfläche, einer Schuhwalze, einer Thermowalze, einer Metallwalze, einer gefüllten Walze, und einer Verbundwalze ausgewählt. Anstelle der Walze 4 kann das Presselement ein anderes profilierbares oder festes Profilpresselement sein, das zusätzlich aus verschiedenen Teilen bestehen kann, die in der Querrichtung zur Maschine aufeinanderfolgen. Ebenfalls kann das Presselement 4, das in der Form einer Walze konstruiert ist, aus verschiedenen Teilen bestehen, die in Querrichtung zur Maschine aufeinanderfolgen. Das Presselement 4 kann an seiner Oberfläche kontinuierlich oder diskontinuierlich sein.
Darüber hinaus kann das Presselement 4 bewegbar oder verschiebbar sein, um die Länge der Behandlungszone und/oder die Gurtspannung zu ändern.
In der Ausführungsform der 1 umfasst die Spaltwalze eine Schuhwalze. Bezugszeichen 6 stellt Heizelemente wie zum Beispiel einen Induktionsheizer, einen Infrarotstrahler, einen Gasbrenner oder einen kapazitiven Heizer dar. Insbesondere in dem Fall eines Metallgurts kann die erfinderische Lösung durch das Verwenden von erhöhten Temperaturen implementiert werden, zum Beispiel von mehr als 100°C auf mehr als 200°C, und sogar auf bis zu 400°C, was von der bestimmten Anwendung abhängig ist. Die erhöhte Temperatur zusammen mit einer langen Behandlungszeit und einer übermäßigen Druckeinstellfähigkeit stellt sowohl wie auch bei niedrigen Geschwindigkeiten ein gutes Kalandrierergebnis bereit, zum Beispiel bei Geschwindigkeiten von 100 m/min bis 4000 m/min.
1b zeigt eine Variante für die Vorrichtung der 1, in der ein Endlosgurt 2 um Führungsrollen 3 und Presswalzen 4 bewegt wird. Die Führungsrollen 3 sind zum Einstellen der Gurtspannung beweglich gemacht und die Presswalzen 4 sind angepasst, sich in eine Richtung zu bewegen, die zu einer Walze 5 gerichtet ist, wodurch eine Verschiebung der Führungsrollen 3 verursacht, dass der Gurt 2 die Presswalzen 4 gegen die Walze 5 zwingt.
2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform, in der die Kalandrierzone zwischen zwei Kalandergurten 2a hergestellt ist, wodurch eine Walze 5a, innerhalb des Gurts 2a auf die gleiche Weise wie die voranstehend erwähnte Walze 5 optional vorhanden ist. Innerhalb des Gurts 2 kann ebenfalls eine Walze oder ein anderes Presselement montiert sein, um einen Spalt mit der Walze 5a auszubilden.
Anstelle des voranstehend beschriebenen Metallgurts kann der Kalandergurt 2, der in einem Gurtkalander nützlich ist, der gemäß der Erfindung konstruiert ist, ebenfalls zum Beispiel ein stahlverstärkter Kautschukgurt, ein Polymergurt oder ein beschichteter Metall-, Kautschuk- oder Polymergurt sein. Die Walze 5 kann ähnlich eine harte oder eine weiche Oberfläche aufweisen. Der Gurt ist bevorzugt aus Stahl hergestellt. Der Gurt 2 und/oder die Walze 5 können eine gleichmäßige Oberfläche oder mit Prägungen versehen sein, und die Kontaktfläche, die durch den Gurt und/oder die Walze bestimmt wird, mit einer Bahn W, die zu Behandeln ist, die mit einer Geschwindigkeit fährt, die nicht die der Bahn W ist. Die Gurtbeschichtung kann eine permanente oder eine bewegliche Beschichtung sein. Die Beschichtung kann in einer granularen, flüssigen, festen Form, in der Form von einer ausgeschlämmten Feinfraktion sein, und die Beschichtung ist zu einer gesteuerten Ablösung von der Gurtfläche in der Lage. Der Gurt 2 kann eine Oberflächenrauigkeit RA in der Größenordnung von ungefähr 1 μm bis ungefähr 0,001 μm aufweisen.
3 bis 7 stellen schematisch ein paar optionale Implementierungen für eine Behandlungsvorrichtung für eine fasrige Bahn dar, in denen die Form oder Ausbildung einer Behandlungszone durch die Verwendung von verschiedenen Gegenelementen erzeugt wird, um eine Berührungsfläche mit einem Gurt herzustellen, und verschiedene Presselemente zum Erzeugen eines Druckaufpralls in einem gewünschten Muster. Die Gegenelemente und die Presselemente können drehende oder nicht drehende Walzen oder verschiedene Stützstangen umfassen. Derartige Elemente können ebenfalls mit einer Krönung zum Steuern einer Spannung quer zur Bahn und eines Drucks quer zur Bahn bereitgestellt sein.
3 stellt eine Behandlungszone dar, die durch einen Gurt 2 und eine Walze 5 hergestellt ist, worin ein Druckimpuls mittels der Gurtspannung erzeugt wird. 4 zeigt zusätzlich zu dem Gurt 2 und der Walze 5 eine Spaltwalze 4 zum Aufbringen einer zusätzlichen Verdichtungskraft zu einer derzeit behandelten Bahn. 5 ergibt eine im Wesentlichen flache Behandlungszone, die zwischen den zwei Gurten 2 und 2a hergestellt ist, und diese Lösung ist optional ebenfalls mit Walzen 4 und/oder 4a bereitgestellt, die innerhalb des Gurts angeordnet sind (in Strich-Punkt-Linien in 5 dargestellt), um den Gurt 2 oder 2a innerhalb der flachen Zone zu stützen. Die Walzen 4 und 4a können einen Spalt miteinander ausbilden. 6 zeigt eine Lösung, in der zwei Gurte 2 unter der Führung von Führungsrollen 3 um die zwei Stangenteile 8 und 9 geführt werden, die eine im Wesentlichen flache Oberfläche herstellen. Die Behandlungszone entsteht zwischen den Gurten 2. Das Zwischengurtelement 8 und/oder 9 kann gegen die innere Fläche eines entsprechenden Gurts 2 vorgespannt werden, um eine gewünschte Druckbetätigung in der Behandlungszone zu erzeugen. 7 offenbart eine Lösung, in der ein Gurt 2 sich um eine scheibenförmige Oberflächenstange 10 erstreckt, und in der das Presselement eine konvexe Oberflächenstange 11 umfasst, um die sich ein zweiter Gurt 2 erstreckt. Die Behandlungszone entwickelt sich zwischen den Gurten 2.
Die erfinderische Behandlungsvorrichtung ist zur Verwendung sowohl in dem Trocknungsabschnitt einer Papier-/Kartonmaschine erwünscht, in welchem Fall der Gurt einen Metallgurt umfasst, und das Gegenelement, das eine Berührungsfläche damit herstellt, einen Trocknungszylinder umfasst.
Die erfinderische Behandlungsvorrichtung ermöglicht ein unterstütztes Durchführen der Bahn über eine Behandlungszone und ermöglicht eine gesteuerte Schwankung der Bahnbreite innerhalb von Grenzen, die durch die Gurtbreite definiert sind. Die Zufuhr der Bahn ist über die volle Bahnbreite und mit einer hohen Bahngeschwindigkeit möglich. Die Zufuhr der Bahn wird auf eine bekannte Weise wie zum Beispiel mittels eines Seils durchgeführt.
Die Feuchtigkeitsregulierung in einer zu behandelnden Bahn kann mit bekannten Einrichtungen durchgeführt werden, zum Beispiel durch das Aussetzen der Oberfläche/Oberflächen der Bahn mit Dampf, bevor die Bahn in eine Behandlungszone geführt wird. Die Feuchtigkeits- und/oder Temperaturregulierung kann für eine gewünschte Wirkung an dem Profil über die Bahn verwendet werden, und dies ermöglicht eine breite Schwankung der Bahnfeuchtigkeit.
Die Zwischenbahnfeuchtigkeit kann nicht in die Behandlungszone entkommen, sondern verbleibt aktiv, die Bahnfeuchtigkeit während der Behandlungsarbeit beizubehalten. Andererseits erfordern traditionelle Mehrspalt- und Weichkalander einige nachfolgende Spalte, und die Bahndurchführungen zwischen diesen ergeben oft ein übermäßiges Trocknen der Bahn.
Verschiedene Möglichkeiten eine Behandlungsvorrichtung der Erfindung zu betreiben können ebenfalls bevorzugt das Kühlen eines Metallgurts oder einer Thermowalze auf eine Temperatur von ungefähr –70°C bis ungefähr 50°C zum Beispiel für Kondensation umfassen. Das Kühlen eines Metallgurts ist zum Beispiel mittels einer Wärmeübertragung zu einer Kühlflüssigkeit, einer Verdampfungsoberfläche, einem Kühlzylinder oder Gurt möglich.
Zum Beispiel erfordert die Herstellung von glänzendem Druckpapier mit verfügbaren Technologien die Verwendung eines teuren Mehrspaltkalanders. Eine glänzende Oberfläche ist ebenfalls durch das Kopieren gegen die Oberfläche eines Yankee-Zylinders mit niedrigen Geschwindigkeiten zu erhalten, wie auch durch das Verwenden von niedrigen Drücken und niedrigen Temperaturen. Jedoch weist der Yankee-Zylinder Begrenzungen in Bezug auf seine Geschwindigkeit und Breite auf.
In der erfinderischen Behandlungsvorrichtung, die als Gurtkalander implementiert ist, ist es möglich, bemerkenswerte Geschwindigkeiten einzusetzen, und durch das Verwenden von einer ebenfalls erhöhten Temperatur, zum Beispiel von ungefähr 250°C, und durch das Berücksichtigen einer langen Verweilzeit in der Behandlungszone wird der sich ergebende Glänzeffekt gleich sein wie bei der langsameren Lösung, die durch einen Yankee-Zylinder erhalten wird.
Ein anderer Vorteil, der durch die erfinderische Lösung erreicht wird, ist eine relativ niedrige Leistungsanforderung, da die Übertragung von Energie, Wärme und Kraft auf eine Bahn in einem einzelnen intensivierten Vorgang erfolgt. Die Wärme, die in eine Bahn oder eine Beschichtungsschicht geliefert wird, kann nicht aus der Bahn in die Umgebungsluft entkommen, sondern verbleibt, um an einem Anstieg der Bahntemperatur teilzunehmen, um die Signifikanz des Glänzens oder Polierens der Bahnoberfläche zu erleichtern.
8 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf einen Mechanismus zum Einstellen einer Verdichtungskraft, der durch eine Gurtspannung verursacht wurde, wobei in dem Mechanismus das Innere eines Pressgurts 2 mit zwei Stützdruckgurtschleifen 60, 70 bereitgestellt ist, die jeweils einen Stützgurt 62, 72 haben, die angepasst sind, sich um Führungselemente 63, 73 zu erstrecken, und die Stützgurte 62, 72 den Pressgurt 2 in dem Bereich einer Verachtungszone gegen ein Gegenelement drücken, das in der vorliegenden Ausführungsform eine Walze 5 umfasst. Somit wird eine Bahn W, die über die Behandlungszone voranschreitet, einem kumulativen Berührungsdruck von Verdichtungskräften ausgesetzt, die aus Spannungen der Stützgurte 62, 72 resultieren. Der Pressgurt 2 und die Stützgurte 62, 72 werden einzeln abhängig von der Spannung und deren Laufbahn gesteuert, um einen gewünschten Berührungsdruck herzustellen, der durch die Gurtspannungen verursacht ist. Die Einstellung für die Spannungen der Gurte 2, 62, 72 wird bevorzugt mittels deren entsprechenden Führungselementen 3, 63 und 73 bewirkt, wovon zumindest eines zu jeder Zeit in einer gewünschten Weise für die Einstellung einer Spannung beweglich ist, die auf den Gurt (2, 62, 72) angewendet wird.
Gemäß 9 können die Stützgurte 62, 72 durch benachbarte endlose Kabelschleifen 80 bestimmt sein, die sich um die Führungselemente 63, 73 erstrecken, und zu einer Kabelmatte gefügt sind, und die Kabelmatte ist bevorzugt auf zumindest einer Seite mit Kautschuk bedeckt. Der Stützgurt kann zum Beispiel ebenfalls als kettenartiger Gurt konstruiert sein. Die Verwendung von flexiblen Stützgurten 62, 72 schließt die Notwendigkeit aus, die Dicke des Gurts 2 unter Betrachtung der Verstärkung der Gurtfestigkeit zu erhöhen, um die Verwendung von erhöhten Spannungen zu ermöglichen. Eine derartige Erhöhung der Dicke würde Probleme in Bezug auf die Biegefestigkeit verursachen, und das Ergebnis wäre eine Gurtermüdung solange nicht die Walzendurchmesser entsprechend erhöht wären. Soweit die Biegefestigkeit betroffen ist, ist es eine allgemein akzeptierte Daumenregel, dass der kleinste Walzendurchmesser in einer Gurtschleife ungefähr 1000-mal die Gurtdicke betragen sollte.
Mit Bezug auf 10 ist eine Vorrichtung der Erfindung dargestellt, die als Gurtkalander 1 implementiert ist, die einen aus Metall konstruierten Kalandergurt 2 umfasst, der sich um Führungsrollen 3 erstreckt, und zumindest einige der Führungsrollen zum Einstellen des Gurts 2 auf eine gewünschte Spannung (Kraft F1) verschiebbar sind, wie auch um die Länge einer Berührungsfläche oder Behandlungszone zwischen dem Gurt 2 und einem Gegenelement 5 möglich einzustellen, zum Beispiel durch das Ändern eines Überlappungswinkels zwischen der Walze 5 und dem Gurt 2. Der Kalandergurt 2 läuft um die Walze 5, die an dessen Außenseite angeordnet ist, und eine Kalandrierzone entwickelt sich zwischen dem Gurt 2 und der Walze 5. Ein Materialgurt W, der zu Behandeln ist, schreitet durch die Kalandrierzone voran, und wird somit einem Pressimpuls und einer Wärmewirkung als Funktion der Zeit ausgesetzt. 10 weist eine Strich-Punkt-Linie 9 auf, die das Muster der Druckverteilung darstellt, wenn der Kalandergurt 2 an seiner Innenseite mit einer Spaltwalze 4 bereitgestellt ist, die als Presselement funktioniert und den Gurt gegen die Walze 5 quetscht (Kraft F2), und somit einen höheren Druck innerhalb einer Kalandrierzone des Spaltbereichs herstellt. Andererseits stellt eine Strich-Punkt-Linie 8 das Muster der Druckverteilung dar, wenn der Berührungsdruck, der in der Kalanderzone vorhanden ist, lediglich mittels einer Spannung des Gurts 2 (Kraft F1) hergestellt wird, und die Spaltwalze 4 sich außerhalb einer Verdichtungsberührung mit dem Gurt 2 befindet (oder ohne dass eine Spaltwalze 4 innerhalb des Gurts 2 eingepasst ist).
Die Walze 5 kann wie auch die Spaltwalze 4 eine Durchbiegungsausgleichswalze sein oder nicht und aus einer Gruppe gewählt werden, die umfasst: eine Walze mit elastischer Oberfläche, wie zum Beispiel eine mit einem Polymer beschichtete Walze, eine mit Kautschuk beschichtete Walze oder eine Walze mit einer Elastomeroberfläche, eine Schuhwalze, eine Thermowalze, eine gefüllte Walze und eine Verbundwalze. In der Ausführungsform, die in 10 gezeigt ist, umfasst die Spaltwalze eine Schuhwalze.
11 zeigt eine andere Variante für eine Vorrichtung der Erfindung, die zwei Gurtschleifen, Gurte 2 und 5b einsetzt. In der Ausführungsform, die in 11 wie auch in 12 gezeigt ist, bestimmt der Gurt 5b somit zusammen mit einer Presswalze 5a ein Gegenelement.
In der Ausführungsform der 12 beträgt die Anzahl der Spaltwalzen 4 zwei und in der Ausführungsform der 13 beträgt die Anzahl drei. In der Ausführungsform der 12 ist es weiter möglich, die Spaltwalze 4 ebenfalls zu verschieben und zu belasten, wie in der Figur gezeigt ist. Dies ermöglicht das Einstellen von sowohl der Länge wie auch dem Druck einer Behandlungszone.
Gemäß der Erfindung wird die Temperatureinstellung einer Bahn W im Wesentlichen durch das Einstellen der Temperatur des Gurts 2 bewirkt (10, 14–16). Bezugszeichen 6a stellt Heizelemente mit einer direkten Wirkung auf den Gurt 2 dar, wie zum Beispiel beispielsweise einen Induktionsheizer, einen Infrarotstrahler, einen Gasbrenner oder einen kapazitiven Heizer. Heizelemente 6a, 6b können ebenfalls an beiden Seiten der Bahn W angeordnet sein. Die direkte Wirkung auf den Gurt 2 ergibt eine Temperatureinstellung so schnell wie möglich, und erleichtert somit ebenfalls ein schnelles Überwechseln von einem Papiersorte auf eine andere. Zusätzlich sind die Heizelemente 6a, 6b bevorzugt direkt stromaufwärts von dem Punkt positioniert, an dem die Bahn W auf den Gurt 2 mittels eines Gurtführungselements 3 eingebracht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Heizelement 6b ebenfalls mit einer Kühlung zum Beschleunigen der Temperatureinstellung bereitgestellt sein. Der Gurt 2 kann eine zum Beispiel mittels Wasserdüsen durchgeführte Kühlung aufweisen, und sogar auf eine solche Weise, dass die einzige Oberfläche des Gurts 2, die dem Wasser ausgesetzt ist, diejenige gegenüber der Oberfläche ist, die zur Berührung mit der Bahn W gezwungen ist.
In einer Lösung der Erfindung weist der Gurt 2 eine konduktiv bewirkte Heizung auf, wie in 14 ersichtlich ist, und der Gurt 2 wird zum Beispiel mittels Leitern 51, 52 durch Führungselemente 3 mit einem hohen elektrischen Strom zugeführt, der sich als Ergebnis des inneren Widerstands des Gurts 2 in Wärme umwandelt.
Gemäß der Erfindung kann der Gurt 2 durch zumindest eine Walze 3a (10) ebenfalls eine indirekt bewirkte Heizung haben. Die Walze 3a kann durch ein bekanntes Heizverfahren bevorzugt von innen mit Wasser, Dampf, Öl oder interner Verbrennung geheizt werden. Mit Bezug auf die Bahn W ist die Walze 3a angeordnet, um es zu ermöglichen, diese in Berührung mit der Bahn zu bringen, indem die Walze 3a in die Richtung relativ zu der Bahn bewegt wird, die durch einen Pfeil bezeichnet ist, und durch die Verwendung von Hilfswalzen 50, um dieselbe so zu führen, dass sie in Berührung damit um die Walze 3a bewegt wird.
Der Gurt 2 kann ebenfalls eine durch die gleichzeitige Verwendung von einer oder mehreren der voranstehend erwähnten Vorrichtungen bewirkte Heizung aufweisen.
Gemäß der Erfindung ist es ebenfalls möglich, den Gurt 2 innerhalb der Begrenzung in einer Behandlungszone mit einer erhöhten Spannung bereitzustellen. Dies wird dadurch erreicht, dass zum Beispiel Zug und/oder Bremselemente wie zum Beispiel Spannungs- und/oder Zugwalzen an jeder Seite einer Walze 5 derart angeordnet werden, dass die Walze 5 einer zusätzlichen Dehnungskraft ausgesetzt ist, die in der Figur direkt nach oben gerichtet ist, und der Gurt 2 seine maximale Spannung zwischen den Führungselementen 3 aufweist, die stromaufwärts und stromabwärts der Behandlungszone angeordnet sind. Der Gurt 2 weist eine entsprechend geringere Spannung in anderen Abschnitten der Gurtschleife auf. Dies erleichtert zum Beispiel das Einstellen der Walze 3a in Berührung mit der Bahn W. Ein anderer Vorteil ist, dass die Gurtschleifenspannung außerhalb der Behandlungszone zu einem solchen Ausmaß gesenkt werden kann, dass die Gurtbelastung sich nicht innerhalb eines Ermüdungsbereichs befindet. Die Lebensdauer eines Gurts, der für Ermüdungslast konstruiert ist, wird vervielfacht werden falls der Gurt sich nur an einer einzelnen Walze innerhalb der Ermüdungslast befindet. Solch eine lokale Einstellung einer Spannung kann außerdem verwendet werden, um eine Schwingungsbetriebsart eines Gurts innerhalb eines gewünschten Bereichs einzustellen, und um zu der Verteilung einer Spaltkraft beizutragen.
Allgemein gesprochen kann die Gurtspannung in verschiedenen Gurtschleifen einer Papier-/Kartonmaschine oder Finishingmaschine insbesondere in der Gurtschleife eines Metallgurtkalanders gemäß der vorliegenden Erfindung lokal eingestellt werden, in dem das Moment der Walzen eingestellt wird, die aktuell in Berührung mit dem Gurt sind, um eine gewünschte lokale Spannung zu erreichen. Das Moment der Walzen, die sich mit einem Gurt in Berührung befinden, kann mittels Antrieben, Bremsen, die auf die Walzen wirken, oder Wirbelströmen, die ein Moment für die Walze und/oder den Gurt erzeugen, eingestellt werden.
15 zeigt eine Vorrichtung der Erfindung, die als Gurtkalander implementiert ist und einen aus Metall konstruierten Kalandergurt 2 umfasst, der um Führungsrollen 3 geführt ist, und zumindest einige der Führungsrollen sind zum Einstellen des Gurts 2 auf eine bestimmte Spannung verschiebbar. Die Vorrichtung der 15 stimmt im Wesentlichen mit der der 1 überein, und weist nur Bezugszeichen 6 auf, um eine Vielzahl von Heiz- und/oder Kühlelementen zu bezeichnen. Das Heizelement umfasst zum Beispiel eine Induktionsheizung, einen Infrarotstrahler, einen Gasbrenner, ein Heißluftgebläse oder einen kapazitiven Heizer. Die Kühlelemente umfassen zum Beispiel ein Kühlluftgebläse oder eine mittels Flüssigkeit gekühlte Anlage. In der in 15 dargestellten Losung sind die Heiz- und/oder Kühlelemente bevorzugt Profilierungen, wodurch die Temperaturprofilierung eines Gurts ebenfalls verwendet werden kann, um eine seitliche Verteilung der Maschinen gerichteten Spannung des Gurts zu beeinflussen. Die seitliche Profilierung der Gurttemperatur und/oder Spannung weist eine Wirkung auf die Profilierung der Eigenschaften einer aktuell bearbeiteten Bahn auf und, darüber hinaus kann die Profilierung der Temperatur und/oder Spannung zum Führen und/oder Steuern des Gurts verwendet werden.
16 stellt eine beispielhafte Ausführungsform dar, in der die Walze durch einen zweiten Kalandergurt als Gegenelement 5 ersetzt ist, und eine Kalanderzone zwischen zwei Kalandergurten 2 entwickelt ist.
17 bis 21 zeigen die Betätigungen einer seitlichen Temperaturprofilierung an einem Gurt in einem Beispiel, in dem die Gurtheizung mittels einer Profilierungsinduktionsheizeinheit bewirkt wird.
Die Heizwirkung einer Induktion mit hoher Frequenz (20 kHz) weist eine vorbestimmte Eindringung in ein Eisen- oder Stahlmaterial in der Größenordnung von 0,05 mm auf. Dies ist allerdings ein Anteil der Metallgurtdicke, da die letzte sich in der Größenordnung von 0,5 bis 1 mm befindet. Dies bedeutet, dass die Heizwirkung auf der Oberfläche eines Gurts lokal angewendet wird (17 und 18). Einseitiges Beheizen baut ein Gurtablenkungsmoment auf, da die geheizte Oberfläche dazu tendiert, sich lokal auszudehnen. Andererseits gleicht die Temperatur eines dünnen Gurts sich an dem geheizten Punkt sehr schnell in rechtwinklige Richtungen aus, und der geheizte Punkt tendiert dazu sich energischer als der Rest der Fläche ebenfalls in Längs- und Seitenrichtungen auszubreiten.
Die einseitige Temperaturverteilung eines Gurts entwickelt ein Biegemoment, als Ergebnis dessen der Gurt dazu tendiert, „Buckel” auszubilden (19 und 20). Dies kann durch das Anwenden einer Heizung symmetrisch auf beiden Oberflächen des Gurts ausgeschlossen werden (21).
Unter der Annahme, dass der Stahlgurt einen Elastizitätsmodul von E = 200.000 MPa aufweist, und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 1·10^–5, bei einer Zugspannung von 100 MPa (ein typischer Wert) wird die sich ergebende Gurtverlängerung 5·10^–4 betragen, was andererseits mit einer Verlängerung konsistent ist, die durch eine Temperaturänderung von 50°C erreicht wird. Falls die Temperaturprofilierung darunter liegt, sollen die heißesten Punkte ebenfalls innerhalb des Bereichs der Zugspannung bleiben. Dies ist insofern von Bedeutung, dass es dafür sorgt, dass der Gurt sich weniger wahrscheinlich wölbt (kollabiert). Falls die durchschnittliche Zugfestigkeit eines Gurts sogar höher ist, wird die Temperaturprofilierung ebenfalls mehr Puffer aufweisen.
Idealerweise ist der Gurt in einem Material hergestellt, das nahezu keine Wärmeausdehnung aufweist (zum Beispiel Invar). Dies würde mehr Möglichkeiten für die Temperaturprofilierung ermöglichen.
In dem Fall von anderen Heizverfahren, wie zum Beispiel das Profilieren von Heißlufteinspritzern und Profilieren von Kühlvorrichtungen, muss der Gurt nicht aus einer Metalllegierung bestehen, die für Induktion geeignet ist, sondern er kann zum Beispiel aus einem Verbundmaterial hergestellt sein.
Anstelle einer direkten Profilierung der Heizung, die auf den Gurt angewendet wird, kann die Profilierung der Heizung ebenfalls auf eine derartige Weise bewirkt werden, dass die Gurtschleife zumindest eine Walze einschließt, die ein seitliches Temperaturprofil aufweist, das einstellbar ist. Das Beheizen der Walze kann im Inneren zum Beispiel durch die Anwendung von Induktionsheizung, einem Infrarotstrahler, einem Gasbrenner, einem Heißluftventilator, einer kapazitiven Heizung oder einer Heizung basierend auf der Zirkulation einer heißen Flüssigkeit wie zum Beispiel Wasser oder Öl stattfinden.
Zusätzlich zu oder anstelle der Spannungseinstellung ausgehend von dem Profilieren der Temperaturregulierung kann die Einstellung eines Spannungsprofils in einem Gurt ebenfalls durch andere Mittel bewirkt werden. Solche Mittel schließen zum Beispiel Elemente zum Abweichen von zumindest einer Führungsrolle ein, die in einer Gurtschleife vorhanden ist, in der radialen Richtung der Walze und/oder in ihrer axialen Richtung (Änderung der Ausrichtung). Anstelle einer Walze kann das Führungselement ebenfalls ein nicht drehendes stangenförmiges Führungselement umfassen. Die Spannungsprofileinstellelemente können ebenfalls eine Walze einschließen, die in einer Gurtschleife vorhanden ist, deren Krönung oder Krümmung variabel ist. Die Einstellelemente können ebenfalls eine Ablenkung kompensierende Walze einschließen, die in einer Gurtschleife vorhanden ist, die zonenweise mittels Kräften zwischen den Walzen profilierbar ist.
22 und 23 zeigen schematische Abschnitte einer Prototypmaschine, die gemäß der Erfindung konstruiert ist, in Seiten- und Endansichten, und die entsprechenden Bauteile sind durch Bezugszeichen bezeichnet, die mit denen der vorangehenden Figuren übereinstimmen. Bezugszeichen 20 stellt einen ersten aufrechten Rahmen für die Prototypmaschine dar, an der erste Führungs- oder Führungsrollen 3 für einen Gurt 2 mittels für sich bekannten Lagerbaugruppen montiert sind. Der aufrechte Rahmen 20 ist außerdem mittels für sich bekannten Lagerbaugruppen mit einer Führungswalze 22 für eine Bahn W zusammengepasst. Das Bezugszeichen 21 stellt einen zweiten aufrechten Rahmen für die Prototypmaschine 1 dar, an der zweite Führungs- oder Führungsrollen 3 für den Gurt 2 montiert sind, wie auch eine Gegenwalze 5 und eine Presswalze 4. Eine Behandlungszone entwickelt sich zwischen dem Gurt 2 und der Gegenwalze 5, und die Bahn W wird durch die Behandlungszone getragen. Die Presswalze 4 ist innerhalb der Gurtschleife 2 vorhanden und kann durch Lastelemente 23 in Berührung mit der Innenfläche des Gurts 2 gebracht werden, um zusammen mit der Gegenwalze 5 einen höheren Druckspaltbereich innerhalb der Behandlungszone herzustellen.
24 ist eine diagrammatische Darstellung betreffend die Einstellung eines Gurts in einem Gurtkalander. Eine besondere Aufgabe betreffend die Einstellung eines Gurts ist die Variation von Steueringenieurmerkmalen in dem System: das Verhalten des Gurts variiert gemäß in Richtung quer zur Maschine (CD) und der Maschine (MD) gerichteten Gurtspannung und Gurtgeschwindigkeit, und diese Variablen müssen als dynamische Variablen im Bezug auf die Einstellung betrachtet werden. In dem Vorgang, die Einsteller oder Steuerung zu konstruieren, ist es außerdem notwendig, statische Systemparameter wie zum Beispiel die Gurtbreite, die Gurtdicke, die Verteilung und Oberflächenkontur der Führungsrollen, die Abstände zwischen Führungselement und Messelement zu berücksichtigen.
Bezugszeichen 100 in 24 bezeichnet eine Messung der Gurtposition, die vor und/oder nach einem Führungselement stattfinden kann. Die Messgrundlage kann eine optische oder induktive oder kapazitive Identifikation der Position einer Gurtkante sein. Das Bezugszeichen 101 stellt eine Einstelleinrichtung dar, der auf einer bekannten PID-Steuerung basiert, und die Werte seiner Parameter derart angepasst hat, dass sie zur tatsächlichen Gurtgeschwindigkeit und den Spannungswerten passen. In den meisten abhängigen Anwendungen kann die Steuerung modellbasierend (zum Beispiel MPC = mehrfach voraussagende Steuerung) sein, die dynamische Prozessvariationen berücksichtigt. Das Bezugszeichen 102 bezeichnet ein Führungselement, das einen Einfallwinkel aufweist, der relativ zu der Gurtbewegungsrichtung variabel ist. Eine Änderung des Einfallswinkels des Führungselements wird mittels einer getrennten Abweicheinrichtung erreicht, die mit der Führungswalze verbunden ist, und hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch sein kann. Das Bezugszeichen 104 betrifft eine Ablenkungsmessung und das Bezugszeichen 103 betrifft einen tatsächlichen Vorgang, wie zum Beispiel das Behandeln. Die Gurtposition kann in einer Querrichtung eingestellt werden, um gemäß einer gewünschten festen oder einer tempolabilen Position eingestellten Wert voranzuschreiten.
25 stellt eine Ausführungsform für eine LWC-Papiererzeugungslinie dar, die verschiedene Abschnitte der Linie von einem Pressabschnitt 1 weiter darstellt. Auf den Pressabschnitt folgt ein Trocknungsabschnitt 2, dessen Endabschnitt mit dem Bezugszeichen III bezeichnet ist. Auf den Trocknungsabschnitt folgt ein Vorkalandrierabschnitt IV, und dann ein Beschichtungsvorgang V, der für eine Beschichtungsstation Va und einem Trocknungsabschnitt Vb geteilt ist. Auf die Beschichtungsstation folgt ein Endkalandriervorgang VI, und zuletzt ein Finishingvorgang VII, der zum Beispiel Zerschneidungs- und Aufwickelvorgänge hat. Gewünschte Positionen für eine Behandlungsvorrichtung der Erfindung sind zum Beispiel die durch die Bezugszeichen a, b, c und/oder d an einer Online-LWC-Papierproduktionslinie. Zusätzlich zu oder anstelle dieser Positionen ist es wünschenswert, dass eine Behandlungsvorrichtung der Erfindung zum Beispiel verwendet wird, um den Endabschnitt III des Trocknungsabschnitts und/oder des Drehkalanders 4 und/oder des Endkalanders 6 zu ersetzen.
Allgemein kann gesagt werden, dass eine Behandlungsvorrichtung der Erfindung einen sehr hohen Wirkungsgrad zum Behandeln und/oder anderen Arbeiten in einem einzelnen Vorgang bereitstellt. Dies kann ebenfalls derart dargestellt werden, dass eine Behandlungsvorrichtung der Erfindung mit einem anderen Kalander zum Erhöhen der Kalandrierkapazität kombiniert ist. Solch ein anderer Kalander kann zum Beispiel einen Superkalander oder einen Mehrwalzenkalander umfassen, zum Beispiel einen Mehrwalzenkalander, der von dem Anmelder unter dem Namen OptiLoad hergestellt wird, oder zum Beispiel einen Weichkalander oder einen Kalander mit langem Spalt. Die Produktion von zum Beispiel SC und LWC-Papier schließt typischerweise die Verwendung von Super- oder Mehrwalzenkalandern mit 10–12 Walzen ein. Moderne Papiermaschinen, mit einer Betriebsgeschwindigkeit von 1800–2000 m/min verlangen bis zu vier Superkalander oder Mehrwalzenkalander pro Papiermaschine. Typischerweise können zwei oder drei Offlinekalander die Produktion von einer Papiermaschine handhaben. Die Kalandriergeschwindigkeit variiert innerhalb des Bereichs von 500–700 m/min. Spaltdrücke betragen typischerweise 300–400 kN/m und die Thermowalzenoberflächentemperatur liegt innerhalb des Bereichs von 80–120°C. Die Zweiseitigkeit des Papiers kann durch die Umkehrpositionen der oberen und unteren Spalten eines Kalanders gesteuert werden, durch unterschiedliche Temperaturen oder Dampfniveaus. SC-C und SC-B Sorten, die zwischen Zeitungspapier und glatten SC-Papieren liegen, können ebenfalls mittels weichen Kalandern mit zwei Spalten erzeugt werden. Oberflächentemperaturen bei dem Lauf sind 160–200°C und Spaltdrücke sind bis zu 350 kN/m. Das Aussetzen mit Dampf ist ebenfalls ein wesentlicher Teil des Behandelns dieser Sorten.
Wenn ein Metallgurtkalander der Erfindung zum Beispiel mit einem OptiLoad-Kalander kombiniert wird, ist der Metallgurtkalander bevorzugt direkt stromaufwärts des ersten Spalts oder stromabwärts des letzten Spalts des OptiLoad-Kalanders positioniert. Es ist ebenfalls wünschenswert, dass der Metallgurtkalander zwischen den Stapeln eines Zweistapel-Kalanders positioniert ist. Der Metallgurtkalander kann ebenfalls stromaufwärts oder stromabwärts von einem Weichkalander mit einzelnen oder doppelten Spalt positioniert sein, um die Leistungsfähigkeit des Weichkalanders zu erhöhen. MetallgurtBehandeln ist zum Verdichten einer vorliegend behandelten fasrigen Bahn stromaufwärts eines Kalanders mit mehreren Walzen oder eines weichen Kalanders oder stromabwärts davon beabsichtigt oder möglicherweise in einer Zwischenstufe (zum Beispiel zwischen den Stapeln eines Kalanders mit zwei Stapeln). Der verbesserte Kalandriervorgang ist eine Möglichkeit, eine schnellere Laufgeschwindigkeit als die zu erhalten, die derzeit verfügbar sind.
Die erfinderische Vorrichtung ermöglicht sehr ausgedehnte Druck-Temperatur und Verweilzeitfenster, und offenbart eine Variation von Kombinationen abhängig von einer bestimmten Anwendung. Zum Beispiel kann das Druckfenster innerhalb des Bereichs von 0,01 MPa bis ungefähr 70 MPa liegen oder sogar so hoch wie 200 MPa, die Temperatur kann innerhalb des Bereichs von ungefähr –70°C bis ungefähr 400°C liegen und die Verweil- oder Aufenthaltszeit in einer Behandlungszone kann zum Beispiel innerhalb des Bereichs von 0,01 ms bis ungefähr 2 s oder sogar in der Größe von 10 s liegen. Zusätzlich können verschiedene Maschinengeschwindigkeiten zum Herstellen von verschiedenen Sorten verwendet werden. Die erfinderische Vorrichtung kann eine Online- oder eine Offlinevorrichtung sein.
26 bis 28 stellen verschiedene optionale Ausführungsformen zum Minimieren von Wärmeverlusten von einem geheizten Metallgurt in einer Behandlungsvorrichtung dar.
26 zeigt eine Lösung, in der die Gurtschleife 2 durch „eine Haube” 261 umgeben ist, innerhalb von der die Lufttemperatur höher sein kann als sonst wo in der Umgebung (zum Beispiel 50–150°C). Die Haube teilt interne und externe Räume hauptsächlich indem sie verhindert, dass sich Luftmassen dazwischen vermischen.
27 zeigt eine Lösung, in der der Gurt 2 mit einer Haube 271 von außen und zuzüglich von innen mit Wärmestrahlung blockierenden Paneelen 272 geschützt ist.
28 zeigt eine Lösung, in der eine Bahn W „eine Haube” außerhalb des Gurts 2 bildet. In dieser Lösung ist die Bahn W angepasst, über einen wesentlichen Teil der externen Oberfläche der Gurtschleife 2 eine Berührung herzustellen. Die Berührung verbessert die Übertragung der Wärme von dem Gurt zu der Bahn, ist aber in dieser Zeit in den Vorgang wieder eingebunden anstelle zu Abfall zu werden. Bevorzugt weist die Papierbahn einen Kontakt so lang wie möglich vor der tatsächlichen Behandlungszone zwischen dem Gurt 2 und der Gegenwalze 5 auf.
29 zeigt eine Lösung, die mit der von 28 zusammenfällt, wobei die relativen Positionen einer Gurtschleife 2 und einer Gegenwalze 5 umgekehrt sind. Zumindest einige der Walzen können in einer Position unter ihrem eigenen Gewicht gesichert werden.
Es ist ebenfalls erwünscht, eine Lösung bereitzustellen, in der lediglich das Luftvolumen innerhalb einer Gurtschleife abgedichtet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

FE 95061 [0002]
FE 971343 [0002]
FE 20001025 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Papermaking Science and Technology, Abschnitt Papermaking Teil 3, herausgegeben von Jokio, M., veröffentlicht durch Fapet Oy, Jyväskylä 1999, 361 Seiten [0004]
ISO 2470: 1999 [0006]
ISO 2470: 1998 [0006]
ISO/DIS 8254/1 [0007]
ISO 2470: 1999 [0007]
ISO 2470: 1998 [0007]

Claims

Behandlungsvorrichtung zum Behandeln einer gestrichenen oder ungestrichenen fasrigen Bahn, wobei die Vorrichtung einen Gurt (2) umfasst, der angepasst ist, sich um zumindest ein Führungselement (3) zu erstrecken, zumindest ein Gegenelement (5), das außerhalb der Gurtschleife angeordnet ist, um derart einen Berührungsbereich mit dem Gurt bereitzustellen, dass der Gurt (2) und das Gegenelement (5) zwischen sich eine Bahnbehandlungszone herstellen, um eine zu behandelnde Bahn durch diese hindurch zu führen, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungszonenlänge mittels der Anordnung/Einstellung des Führungselements (3) des Gurts (2) und/oder mittels der Konstruktion des Gegenelements (5) definiert ist, und dass der Berührungsdruck, der innerhalb der Behandlungszone auf eine Bahn aufgebracht wird, innerhalb des Bereichs von ungefähr 0,01 MPa bis ungefähr 200 MPa liegt.
Behandlungsvorrichtung zum Behandeln einer gestrichenen oder ungestrichenen fasrigen Bahn, wobei die Vorrichtung einen Gurt (2) umfasst, der angepasst ist, sich um zumindest ein Führungselement (3) zu erstrecken, zumindest ein Gegenelement (5), das außerhalb der Gurtschleife angeordnet ist, um derart einen Berührungsbereich mit dem Gurt bereitzustellen, dass der Gurt (2) und das Gegenelement (5) zwischen sich eine Bahnbehandlungszone herstellen, um eine zu behandelnde Bahn durch diese hindurch zu führen, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungszonenlänge mittels der Anordnung/Einstellung des Führungselements (3) des Gurts (2) und/oder mittels der Konstruktion des Gegenelements (5) definiert ist, und dass der Berührungsdruck, der innerhalb der Behandlungszone auf eine Bahn aufgebracht wird, innerhalb des Bereichs von ungefähr 0,01 MPa bis ungefähr 200 MPa liegt, dass der Gurt (2) ein Metallgurt ist, und dass die Vorrichtung mit Heizelementen zum Steuern der Betriebstemperatur des Gurts (2) innerhalb des Bereichs von ungefähr 50°C bis ungefähr 400°C versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsvorrichtung einen Kalander, eine Streicheinrichtung, eine Leimeinrichtung, einen Drucker, einen Trockner und/oder eine Presse hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenelement eine Walze (5) umfasst, die eine Durchbiegungsausgleichswalze sein kann oder nicht, und wobei die Walze aus einer Gruppe ausgewählt ist mit: einer Walze mit elastischer Oberfläche, wie zum Beispiel einer mit einem Polymer beschichteten Walze, einer mit einem Kautschuk beschichteten Walze oder einer Walze mit einer Elastomeroberfläche, einer Schuhwalze, einer Thermowalze, einer Metallwalze, einer gefüllten Walze und einer Verbundwalze.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (5) eine Thermowalze umfasst, dass der Gurt (2) einen Metallgurt mit gespannter Oberfläche umfasst, und dass die Thermowalze (5) und/oder der Metallgurt eine Betriebstemperatur innerhalb des Bereichs von ungefähr –70°C bis ungefähr 400°C aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebstemperatur höher als ungefähr 200°C ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebstemperatur sich innerhalb des Bereichs von ungefähr 250°C bis ungefähr 300°C befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurt einen Metallgurt hat, der eine Dicke innerhalb des Bereichs von ungefähr 0,1 bis 3 mm und eine Zugfestigkeit innerhalb des Bereichs von ungefähr 10 MPa bis ungefähr 500 MPa aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gurtdicke innerhalb des Bereichs von 0,3 bis ungefähr 1,5 mm liegt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gurts (2) zumindest ein Presselement (4) zum Quetschen des Gurts (2) gegen das Gegenelement (5) montiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Presselement (4) zum Ändern der Länge der Behandlungszone und/oder der Gurtspannung verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass Presselement profilierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Presselement zumindest eine Walze (4) umfasst, die gegen Durchbiegungen ausgeglichen sein kann oder nicht und die Walze aus einer Gruppe ausgewählt ist mit: einer Walze mit elastischer Oberfläche, wie zum Beispiel einer mit einem Polymer beschichteten Walze, einer mit einem Kautschuk beschichteten Walze oder einer Walze mit einer Elastomeroberfläche, einer Schuhwalze, einer Thermowalze, einer Metallwalze, einer gefüllten Walze und einer Verbundwalze.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenelement (5) eine zweite Gurtschleife (5a, 2a; 5a, 5b) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurt einen Stahlgurt, einen durch Stahl verstärkten Kautschukgurt oder einen abgedeckten Gurt umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurt eine geprägte Oberfläche zum Erzeugen einer gewünschten Prägung an einer zurzeit bearbeiteten Bahn aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurt (2) seine Heizung mittels einem Flüssiggas, Erdgas oder elektrisch betätigten Infrarot-Strahler oder einer Induktionsheizvorrichtung bereitgestellt aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurt (2) seine Heizung durch das Bereitstellen der Gurtschleife mit der zumindest einen heizbaren Walze (3a) implementiert aufweist, wodurch der Gurt durch eine berührende Wärmeübertragung geheizt wird, wodurch die Rolle (3a) durch ein beliebiges, zuvor bekanntes Heizverfahren geheizt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung der Walze (3a) von innen mit Wasser, Dampf, Öl oder interner Verbrennung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung des Gurts (2) durch Leitfähigkeit vorgesehen ist, wobei der Gurt (2) mit einem starken elektrischen Strom versorgt wird.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 als Vorkalander stromaufwärts einer Streichbehandlung.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 als Endkalander stromabwärts einer Papiermaschine oder stromabwärts einer Streichbehandlung.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 als Zwischenkalander.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 als Trockner.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 als Streicheinrichtung.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 als Drucker.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 als Presse.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 als Heizeinrichtung für eine Oberflächen-/Stapelleimung.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck der Behandlungszone durch das Variieren der Spannung des Gurts (2) einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (3) zum Variieren der Spannung des Gurts (2) verschiebbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Behandlungszone durch das neu Positionieren der Führungselemente (3) einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Behandlungszone und/oder der Druck durch das Bewegen und Belasten des Presselements (4) einstellbar sind.
Mechanismus für die Einstellung einer durch eine Gurtspannung auferlegte Verdichtungskraft in einer Vorrichtung zum Behandeln einer gestrichenen oder ungestrichenen fasrigen Bahn, wobei die Behandlungsvorrichtung zumindest einen Druckgurt (2) hat, der angepasst ist, sich um zumindest ein Führungselement (3) zu erstrecken, zumindest ein Gegenelement (5), das außerhalb des Druckgurts angeordnet ist, um eine Berührungsfläche mit dem Druckgurt derart bereitzustellen, dass der Druckgurt (2) und das Gegenelement (5) zwischen sich eine Bahnbehandlungszone zum Durchführen einer zu behandelnden Bahn dadurch hindurch herstellen, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichtungskrafteinstellmechanismus zumindest eine Stützgurtschleife (60, 70) umfasst, die innerhalb des Druckgurts (2) der Behandlungsvorrichtung eingepasst ist, und einen Stützgurt (62, 72) hat, der angepasst ist, sich um Führungselemente (63, 73) zu erstrecken, und der Stützgurt (62, 72) den Druckgurt (2) in dem Bereich der Behandlungszone gegen das Gegenelement (5) quetscht, wodurch eine Bahn (W) an ihrem Weg durch die Behandlungszone einem kumulativen Berührungsdruck aus Verdichtungskräften ausgesetzt ist, die durch die Spannungen des Druckgurts (2) und zumindest einen Stützgurt (62, 72) verursacht werden.
Mechanismus nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsvorrichtung einen Kalander, eine Stricheinrichtung, eine Leimeinrichtung, einen Drucker, einen Trockner und/oder eine Presse umfasst.
Mechanismus nach einem der Ansprüche 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Stützgurtschleifen (60, 70) innerhalb des Druckgurts (2) zwei oder mehr beträgt.
Mechanismus nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Stützgurt aus angrenzenden endlosen Kabelschleifen (80) zusammengesetzt ist, die sich um die Führungselemente (63, 73) erstrecken und als Kabelmatte angrenzen.
Mechanismus nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelmatte mit Kautschuk beschichtet ist.
Mechanismus nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Stützgurt als raupenartiger Gurt konstruiert ist.
On- oder Offlinevorrichtung zum Einstellen und Profilieren der Last und/oder der Temperatur einer Behandlungsvorrichtung, die zum Behandeln einer gestrichenen oder ungestrichenen fasrigen Bahn vorgesehen ist, wobei die Behandlungsvorrichtung einen Gurt (2) umfasst, der angepasst ist, sich um zumindest ein Führungselement (3) zu erstrecken, zumindest ein Gegenelement (5), das außerhalb des Gurts angeordnet ist, um eine Berührungsfläche mit dem Gurt derart bereitzustellen, dass der Gurt (2) und das Gegenelement (5) zwischen sich eine Bahnbehandlungszone zum Durchführen einer zu behandelnden Bahn durch diese hindurch herstellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zum Einstellen einer seitlichen Spannungsverteilung des Gurts (2) hat.
On- oder Offlinevorrichtung zum Einstellen und Profilieren der Last und/oder Temperatur einer Behandlungsvorrichtung, die zum Behandeln einer gestrichenen oder ungestrichenen fasrigen Bahn vorgesehen ist, wobei die Behandlungsvorrichtung einen Gurt (2) umfasst, der angepasst ist, sich um zumindest ein Führungselement (3) zu erstrecken, zumindest ein Gegenelement (5), das außerhalb des Gurts angeordnet ist, um eine Berührungsfläche mit dem Gurt derart bereitzustellen, dass der Gurt (2) und das Gegenelement (5) zwischen sich eine Bahnbehandlungszone zum Durchführen einer zu behandelnden Bahn durch diese hindurch herstellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zum Einstellen eines Temperaturprofils des Gurts (2) in seitlicher Richtung hat.
Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Einstellen einer seitlichen Spannungsverteilung des Gurts (2) ein Mittel zum seitlichen Profilieren der Gurttemperatur umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturprofilierungsmittel ein Profilierungsheizgerät und/oder ein Profilierungskühlgerät umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturprofilierungsgerät einen Induktionsheizer, einen Infrarotstrahler, ein Heißluftgebläse, ein Kaltluftgebläse, einen Berührungsheizer und/oder einen Heizer basierend auf Reibungsheizung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Gurtschleife zumindest eine Walze (3) umfasst, und dass das Mittel für die seitliche Temperaturprofilierung des Gurts (2) ein Mittel zum Einstellen eines seitlichen Temperaturprofils der Walze (3) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Einstellen einer seitlichen Spannungsverteilung des Gurts (2) ein Mittel zum Abweichen des zumindest einen Führungselements (3) umfasst, das in der Gurtschleife enthalten ist, in einer Richtung rechtwinklig zu der Bewegungsrichtung des Gurts und/oder von der axialen Richtung des Führungselements.
Vorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement eine Walze (3) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Einstellen einer seitlichen Spannungsverteilung des Gurts (2) eine Walze (3) umfasst, die in der Gurtschleife enthalten ist, und eine variable Krönung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Einstellen einer seitlichen Spannungsverteilung des Gurts (2) eine Walze (3) umfasst, die in der Gurtschleife enthalten ist und eine variable Krümmung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Einstellen einer seitlichen Spannungsverteilung des Gurts (2) eine gegen Durchbiegung ausgeglichene Walze (3) umfasst, die in der Gurtschleife enthalten ist, und die in einer zonengesteuerten Weise durch Zwischenwalzenkräfte profilierbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 39 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurt (2) einen Metallgurt oder einen Verbundgurt umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 39 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenelement (5) eine zweite Gurtschleife umfasst, und eine Behandlungszone sich zwischen den zwei Gurten (2) entwickelt.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 39 bis 51 zum Führen und/oder Steuern des Gurts (2).
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 39 bis 51 zum Profilieren einer Bahn in Hinsicht auf Steuern der Temperatur, Feuchtigkeit, Dichte, Glanz, Rauheit und Porosität.
Behandlungsvorrichtung zum Behandeln einer gestrichenen oder ungestrichenen fasrigen Bahn, wobei die Vorrichtung einen heizbaren Metallgurt (2) umfasst, der angepasst ist, sich um zumindest ein Führungselement (3) zu erstrecken, zumindest ein Gegenelement (5), das außerhalb des Gurts angeordnet ist, um eine Berührungsfläche mit dem Gurt derart bereitzustellen, dass der Gurt und das Gegenelement zwischen sich eine Bahnbehandlungszone zum Durchführen einer zu behandelnden Bahn durch diese hindurch herstellen, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallgurt (2) seine Gurtschleife angepasst aufweist, in einem eingeschlossenen oder isolierten Raum zum Minimieren von Wärmeverlusten zu laufen.
Vorrichtung nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Gurtschleife entweder teilweise oder vollständig innerhalb einer Haube (261, 271) platziert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, dass die Gurtschleife ihr inneres außerdem mit Wärmestrahlung blockierenden Elementen (272) gepasst aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 55 oder 56, dadurch gekennzeichnet, dass die Haube (261, 271) gleichzeitig eine Schutzstruktur für mögliche Beschädigungssituationen bereitstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bahn (W) die zu behandeln ist, angepasst ist in Berührung mit dem Gurt (2) über im Wesentlichen die gesamte Länge des Gurts zu reisen, und somit ein Element bestimmt, das eine Übertragung von Wärme zur Umgebungsluft unterbindet.
On- oder Offlinevorrichtung zum Bearbeiten einer gestrichenen oder ungestrichenen fasrigen Bahn, wobei die Behandlungsvorrichtung einen Gurt (2) umfasst, der angepasst ist, sich um zumindest ein Führungselement (3) zu erstrecken, zumindest ein Gegenelement (5), das außerhalb des Gurts angeordnet ist, um eine Berührungsfläche mit dem Gurt derart bereitzustellen, dass der Gurt (2) und das Gegenelement (5) zwischen sich eine Bahnbehandlungszone zum Durchführen einer zu behandelnden Bahn durch diese hindurch herstellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel (102) zum Einstellen einer Position des Gurts (2) in seitlicher Richtung umfasst, um gemäß einem gewünschten festen oder geschwindigkeitslabilen eingestellten Positionswert zu bewegen.