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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Pressen einer Papierbahn, wobei die Papierbahn durch einen zwischen
einem eine Endlosstruktur ausbildenden flexiblen, sich bewegenden
Element und einer Gegendruckwalze ausgebildeten Walzenspalt geführt wird,
wobei das sich bewegende Element ein flexibler Mantel oder eine
Bandschleife ist, wobei das sich bewegende Element in dem Bereich des
Walzenspaltes mittels eines die Form des Walzenspaltes festlegenden
Schuhelementes gegen die Gegendruckwalze abgestützt wird. Die Erfindung betrifft
auch eine Andrückvorrichtung
für eine
Papierbahn. In diesem Zusammenhang bezieht sich der Begriff Papier
auch auf Bahnen, die aus faserigem Zellstoff hergestellt sind, deren
Quadratmetergewicht innerhalb eines Bereiches liegt, in dem Produkte
normalerweise mit dem Begriff Karton bezeichnet werden.
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Die in dem Drahtbereich ausgebildete
Papierbahn wird an zwei Punkten in der Straße zur Fertigung von Papier
oder Karton gepresst: in dem Pressbereich, in dem Wasser durch Pressen
aus der nassen Papierbahn entfernt wird, und in dem Kalander, in
dem die Oberfläche
durch das Aufbringen von Druck auf die bereits relativ trockene
Papierbahn fertigbearbeitet wird. Obwohl das Pressen in dem Pressbereich
und in dem Kalander einen unterschiedlichen Zweck aufweist, weist
die Bahn einen sehr unterschiedlichen Trockensubstanzgehalt auf, wenn
sie in diese Bereiche eintritt, und die technische Entwicklung der
Bereiche wird durch die das Papier darin beeinflussenden Ereignisse
geführt,
wobei ein gemeinsames Merkmal beider Bereiche darin besteht, dass
sie beide einen Walzenspalt aufweisen, in dem ein bestimmter Druck
die Bahn beeinflusst, wobei der Druck von der Kraft abhängig ist,
mit der die zwei sich bewegenden Oberflächen, die den Walzenspalt ausbilden,
das heißt
normalerweise die Mantelflächen
von zwei sich drehenden Walzen, von beiden Seiten der Bahn gegeneinander
gepresst werden.
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So wird zum Beispiel in einem Schuhkalander
ein Walzenspalt durch die Kombination einer Walze mit einer weichen
Oberfläche
und einer harten Walze ausgebildet, wobei sich der Walzenspalt in Längsrichtung
der Maschine erstreckt, und daher die zu kalandrierende Papierbahn
eine lange Verweildauer in dem Kalanderwalzenspalt aufweist. Der Mantel
der eine weiche Oberfläche
aufweisenden Walze besteht aus einem elastischen flexiblen Band, und
die eine harte Oberfläche
aufweisende Walze ist eine Metallwalze, bei der es sich um eine
beheizte Walze handelt, die als eine Wärme auf die Bahn übertragende
Thermowalze wirkt. Der Mantel der weichen Walze wird von der Innenseite
der Walze durch einen Belastungsschuh gegen die harte Walze be lastet,
wobei die sich an der Oberfläche
der harten Walze entlangbewegende Papierbahn als Ergebnis dieses
Vorgangs mit einem bestimmten Druck zwischen den Oberflächen des
weichen Mantels und der harten Walze über eine lange Distanz in dem
Walzenspalt gepresst wird. Gleichzeitig kann der elastische Mantel
in Richtung seiner Dicke in dem Bereich des Walzenspaltes zusammengepresst
werden. Das den Mantel der weichen Walze ausbildende Band kann aus
einem geeigneten flexiblen Polymer, wie zum Beispiel Polyurethan,
bestehen, wobei innerhalb des Bandes ein Gewebe vorhanden ist, welches
dasselbe verstärkt.
Dank der Walzenspaltstruktur ist es möglich, ein gutes Raumgewicht
und Steifigkeit des Papiers oder Kartons, sowie eine gleichförmige Glätte der
Oberfläche
zu erreichen. Zusammengefasst ausgedrückt ist der Kalander insbesondere
gut für eine
Online-Kalandrierung von bedruckbaren Papier- oder Kartonqualitäten geeignet.
Die Kalanderart wird als Schuhkalander bezeichnet, und ist unter
dem Warenzeichen „OptiDwell" bekannt. Eine weitere
Ausführungsform
desselben ist in der Internationalen Veröffentlichung WO 99/28551 beschrieben.
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Die Oberflächentemperatur der Thermowalze
kann sogar 300°C überschreiten.
Folglich wird eine Wärmebeanspruchung
auf den Mantel der gegenüberliegenden
Walze in den Bereichen ausgeübt, in
welchen die Bahn nicht zwischen der Oberfläche der Thermowalze und der
eine weiche Oberfläche aufweisenden
Walze, das heißt
außerhalb
der Kanten der Bahn positioniert ist. Die Oberfläche des Mantels der Walze heizt
sich beträchtlich
auf, wenn sie unter Belastung gegen die Thermowalze gepresst wird,
ohne dass sich die Papierbahn dazwischen befindet, was im schlimmsten
Fall zu einer Beschädigung
des Bandes führt.
In der Praxis kann dies vermieden werden, indem eine überbreite
Bahn durch den Kalanderwalzenspalt hindurchgeführt wird, durch welche die
direkte druckbeaufschlagte Berührung
der Oberfläche
der Thermowalze und der Mantelfläche
der gegenüberliegenden
Walze auf den Kanten vermieden wird, wobei die Kalanderkantenstreifen
danach von der Bahn abgeschnitten werden. Als Vorsichtsmaßnahme ist
es auch möglich,
die Oberflächentemperatur
des Bandes ununterbrochen zu überwachen
und das Band bei Notwendigkeit abzukühlen.
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Der Vorgang der Hindurchführung einer überbreiten
Bahn durch den Kalander ist als Prinzip in dem Finnischen Patent
83249 und in der entsprechenden Veröffentlichung GB-2218434 offenbart. Hier
ist die Bahn mindestens so breit wie die breiteste Walze mit weicher
Oberfläche
in dem Kalander, und die Kantenstreifen werden vor dem Aufroller
von dieser Bahn abgeschnitten.
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Die überbreite Bahn verursacht unnötigen Fertigungsausschuss
in dem Kalander. Auf ähnliche Weise
erfordert die ununterbrochene Überwachung und
Kontrolle der Oberflächentemperatur
des Bandes getrennte Messeinrichtungen und Kühleinrichtungen sowie ein entsprechendes
Kontrollsystem alleine für
das Band.
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Wenn andererseits ein mittels eines
Schuhkalanders erreichter langer Walzenspalt zur Kalandrierung von
Papier öder
Karton verwendet wird, erhält
man einen Verarbeitungsvorteil mittels des Walzenspaltes, der länger ist
als der mittels einer Walze mit einer weichen Oberfläche und
einer harten Walze ausgebildete herkömmliche Walzenspalt. Die optimale
Walzenspaltlänge
ist u. a. von der verarbeiteten Qualität, der Laufgeschwindigkeit,
der Temperatur der Thermowalze und dem über dem Schuhelement aufgebrachten
Werkstoff des Bandes und von der verwendeten Linearlast abhängig. Wenn
eine Veränderung
der Walzenspaltlänge
gewünscht
wird, zum Beispiel bei einem Wechsel der Qualität, muss das Schuhelement gewechselt
werden.
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Pressen mit langem Walzenspalt, die
ein Schuhelement mit einer konkaven Oberfläche in dem Pressbereich aufweisen,
sind wiederum in dem Finnischen Patent 98843 und in dem entsprechenden U.S.-Patent
5908536, in den U.S.-Patenten 5084137, 5262011, 5639351 und in der
Internationalen Veröffentlichung
WO 99/19562 beschrieben. In diesen Veröffentlichungen ist ein Schuhelement
innerhalb einer Schlauchwalze angeordnet, wobei das Schuhelement
mit einer bestimmten Kraft gegen die Innenfläche eines flexiblen Walzenmantels
belastet, und die Bahn gemeinsam mit einer oder zwei Pressfilzen
durch einen zwischen der Schlauchwalze und einer Gegendruckwalze
ausgebildeten Walzenspalt hindurchgeführt wird.
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In dem Finnischen Patent 65103 und
dem entsprechenden U.S.-Patent 4713147 ist eine Art und Weise offenbart,
in welcher die Lage des Schwerpunktes der Stützkraft des Schuhelementes in
Maschinenrichtung verändert
werden kann, wodurch die Verteilung des Entwässerungsdruckes in Längsrichtung
des zu verändernden
Walzenspaltes ermöglicht
wird. Ein entsprechender Gedanke ist in dem U.S.-Patent 4973384
offenbart, wobei sich die Lage des Schuhs bei einer konkaven Oberfläche auch
in Richtung des Umfanges der Presswalze verändert. Entsprechende Gedanken
sind in den Deutschen Anmeldungsveröffentlichungen DE-4344165 und
DE-3317457 präsentiert.
Alle zuvor erwähnten Veröffentlichungen
weisen gemeinsam das Merkmal auf, dass ihr Ziel in der Veränderung
der Druckkurve in Längsrichtung
des Walzenspaltes besteht, wenn die Länge des Walzenspaltes im Wesentlichen
gleich bleibt.
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In dem U.S.-Patent 4705602 ist ein
Schuh offenbart, der in dem Pressbereich in der zuvor erwähnten Position
verwendet wird, wobei der Belastungsteil des Schuhs in Maschinenrichtung
aus zwei getrennten Teilen besteht, wobei die Teile im Verhältnis zueinander
bewegbar sind. Zwischen den Teilen ist eine Drucktasche ausgebildet,
die dann mit einer Druckmediumkammer verbunden wird. Wenn die Teile
von Motoren in Maschinenrichtung verlagert werden, ist es möglich, die
Länge der
Drucktasche, und dadurch die Verweildauer in dem Walzenspalt zu
verlängern.
Der zur Veränderung
der Länge
des Walzenspaltes auf die zuvor erwähnte Art und Weise vorgesehene
Schuh wird bei dieser Konstruktion komplex.
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In der
DE 19607144 ist ein Schuh offenbart, bei
dem die Walzenspaltlänge
in Maschinenrichtung mittels bewegbarer Teile des Schuhs reguliert
werden kann, wobei hier dasselbe allgemeine Konzept wie in der US-4705602
dargestellt wird.
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Ein Ziel der Erfindung besteht in
der Beseitigung der zuvor erwähnten
Nachteile und in der Präsentation
eines Verfahrens und einer Vorrichtung, bei welchen die Verarbeitungsparameter
mittels einer einfachen Lösung
verändert
werden können.
Die Erfindung hat ein Kalandrierungsverfahren und einen Kalander
zum Ergebnis, mit welchen es möglich
ist, die schädlichen
Auswirkungen einer heißen
Thermowalze auf das Band zu vermeiden, ohne dass eine überbreite
Bahn verwendet werden muss. Weiterhin hat die Erfindung ein Kalandrierungsverfahren
und einen Kalander zum Ergebnis, bei welchen Kalandrierungsparameter
im Allgemeinen mit einfachen baulichen Lösungen vielseitiger verändert werden können. Auf ähnliche
Art und Weise besteht ein anderes Ergebnis in einem in dem Pressbereich
anzuwendenden Verfahren, wobei bei dem Verfahren die Wirkung des
Entwässerungsdruckes
vielseitiger reguliert werden kann, sowie in einer Presse, bei der die
Verarbeitungsparameter mittels einfacher Lösungen verändert werden können.
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Um den Zweck der Erfindung zu erreichen, ist
das Verfahren in erster Linie dadurch gekennzeichnet, dass die Walzenspaltlänge durch
die Positionierung des Schuhelementes als eine Einheit zumindest
in dem Teil reguliert wird, der von der das sich bewegende Element
führenden
Trägerfläche begrenzt
wird. Die Trägerfläche des
Schuhelementes, welches das Element in einen Presskontakt mit einer Gegendruckwalze
führt,
ist so ausgestaltet, dass wenn die Positionen der Führungsfläche und
der Gegendruckwalze im Verhältnis
zueinander reguliert werden, die Abmessungen des Walzenspaltes verändert werden.
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Somit ist es gemäß einer Alternative der Erfindung
möglich,
die Breite der Walzenspaltlinie zu regulieren, das heißt die Breite
des Bereiches, in dem das Schuhelement mit seiner Trägerfläche auf
den flexiblen Walzenmantel oder das Band einer Bandschleife drückt, und
die Bahn durch das Element gegen die eine harte Oberfläche aufweisende
Walze geführt
wird. Die Regulierung wird durch eine Veränderung der Positionen des
Schuhelementes und des Walzenspaltes im Verhältnis zueinander durchgeführt, und
die Breite der Walzenspaltlinie verändert sich, da die Breite der
druckerzeugenden Oberfläche des
Schuhelementes in Maschinenrichtung variiert. Deshalb kann die Wirkung
des Schuhelementes genau auf die Breite der Bahn gerichtet werden.
Insbesondere wird in dem Kalander der gewünschte Einflussbereich des
Schuhelementes ohne das Pressen der freigelegten Bahn gegen die
heiße
Walze erreicht. Jedoch ist die richtige Walzenspaltbreite auch in
dem Press walzenspalt vorteilhaft. Die regulierbare Walzenspaltbreite
ist unabhängig
von der Verarbeitungsstufe vorteilhaft, wenn die die Papierbahn
befördernde
Maschine für
eine bestimmte Breite konzipiert, die darin verarbeitete Bahn jedoch
schmäler
ist. Das Schuhelement kann so angeordnet sein, dass es in vielerlei
Hinsicht in Maschinenrichtung bewegbar ist, so dass die Walzenspaltlinie
an einen anderen Standort in dem Schuhelement verlagert wird, und sich
die Breite der Walzenspaltlinie verändert.
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Als Alternative zu der Veränderung
der Walzenspaltlinie kann die Walzenspaltlänge durch die Verlagerung der
Walzenspaltlinie an andere Stellen auf der variabel ausgestalteten
Trägerfläche verändert werden.
Die Trägerfläche weist
ein in Maschinenrichtung variables Oberflächenprofil auf, was bedeutet,
dass die Trägerfläche in einem
vertikalen Querschnitt des Schuhelementes in Maschinenrichtung eine
unregelmäßige Form
aufweist.
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Die Trägerfläche des Schuhelementes kann ebenfalls
so ausgestaltet sein, dass beide Alternativen bei demselben Schuhelement
möglich
sind, das heißt
durch die Positionierung des Schuhelementes ist es möglich, sowohl
die Walzenspaltbreite als auch die Walzenspaltlänge zu regulieren.
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Bei der Erfindung wird das Schuhelement
als eine Einheit zumindest in den Teil verlagert, der von der Trägerfläche begrenzt
wird. Daher muss das Schuhelement nicht aus zwei verschiedenen Teilen ausgebildet
werden, um die Walzenspaltlänge
zu verändern.
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Die Andruck- bzw. Pressvorrichtung
für eine Papierbahn
ist wiederum dadurch gekennzeichnet, dass die Breite und/oder das
Oberflächenprofil
der Trägerfläche des
Schuhelementes, welches das sich bewegende Element in die Walzenspaltberührung führt, in
Maschinenrichtung variiert, und dass das Schuhelement in Maschinenrichtung
als eine Einheit zumindest in dem Teil positionierbar ist, der von
der das sich bewegende Element führenden
Trägerfläche begrenzt
wird, um die Walzenspaltbreite und/oder -länge zu regulieren.
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Die Lösungen sind sowohl in Presswalzenspalten
des Pressbereiches, als auch in den Kalanderwalzenspalten des Kalanders
anwendbar, obwohl es in den zuvor erwähnten Bereichen des Papierherstellungsverfahrens
Unterschiede gibt. In dem Pressbereich in den Walzenspalten nach
dem Drahtbereich erfolgt eine beträchtliche Erhöhung des
Trockensubstanzgehaltes typischerweise von dem Niveau von 16 auf
25% auf das Niveau von 42 bis 55%. In einem Kalander, in dem sich
der Trockensubstanzgehalt von Papier nicht mehr bedeutend erhöht, beträgt der Trockensubstanzgehalt
des Einlaufpapiers typischerweise mindestens 85%.
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Das flexible, sich bewegende Element,
bei dem es sich um einen sogenannten Mantel einer „Schlauchwalze" oder um ein eine
Endlosschleife ausbildendes Band handeln kann, ist in der Lage,
die Form der führenden
Träger fläche des
Schuhelementes anzupassen, wenn es sich über die Oberfläche bewegt:
Das Konzept eines elastischen, sich bewegenden Elementes bezieht
sich dagegen auf einen Mantel oder ein eine Schleife ausbildendes
Band, welches in der Lage ist, sich unter der Einwirkung des in
den Walzenspalt wirksamen Belastungsdruckes zu verformen, und so
einen sich in die Bewegungsrichtung der Bahn erstreckenden Walzenspalt
zu erzeugen.
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Das Schuhelement kann Belastungsvorrichtungen
aufweisen, wobei die Last den Schuh gegen die auf der anderen Seite
des Walzenspaltes positionierte Gegendruckwalze drückt. Die
Belastungsvorrichtungen können
regulierbar sein, wobei die Belastung und dadurch auch der Walzenspaltdruck
regulierbar sind.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter
Bezugnahme auf die dazugehörigen
Zeichnungen detaillierter beschrieben, wobei in:
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1 eine
Seitenansicht eines Kalanders dargestellt ist, in dem die Erfindung
verwendbar ist,
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2 eine
Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform zur Regulierung
der Position des Walzenspaltes in dem Kalander von 1 dargestellt ist;
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2a das
Prinzip der Ausführungsform
von 2 in einem größeren Maßstab dargestellt
ist;
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3 eine
Seitenansicht der Ausführungsform
von 2 dargestellt ist;
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4 eine
Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform
dargestellt ist;
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5 eine
Seitenansicht einer dritten Ausführungsform
insbesondere zur Regulierung der Walzenspaltlänge dargestellt ist;
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6 eine
Seitenansicht der Ausführungsform
von 5 in einer anderen
Position dargestellt ist, und
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7 die
Anwendung der Erfindung in einer Presse dargestellt ist.
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Alle in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsformen
weisen gemeinsam das Merkmal auf, dass die Trägerfläche des Schuhelementes und der
Walzenspalt in der Lage sind, sich im Verhältnis zueinander in Maschinenrichtung
zu bewegen, das heißt
dass sich der Walzenspalt an verschiedene Stellen der Trägerfläche in Maschinenrichtung
bewegt, und dass sich als Ergebnis die Breite und/oder Länge des
Walzenspaltes verändert.
In diesem Zusammenhang bezieht sich der Begriff Maschine auf die
Bewegungsrichtung der Bahn.
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In 1 ist
ein Kalander dargestellt, bei dem die Erfindung verwendbar ist.
Die Papierbahn W wird durch einen zwischen zwei Walzen ausgebildeten Kalanderwalzenspalt
N geführt.
Die untere erste Walze 1 weist einen aus einem elastischen
flexiblen Werkstoff hergestellten Mantel 1a auf, der sich
um die Drehachse der Kalanderwalze dreht. Bei der oberen zweiten
Walze 2 handelt es sich um eine beheizte Kalanderwalze
mit einer harten Oberfläche,
zum Beispiel um eine mit einem Metallmantel ausgestattete Walze,
deren Oberfläche
härter
als der elastische flexible Werkstoff des Mantels ist. Der in Richtung
seiner Dicke elastische Mantel (in Richtung des Radius der Kalanderwalze
1) wird in die von Schuhelement 3, welches den Mantel von
der Innenseite her führt, und
von der Oberfläche
der zweiten Walze 2 festgelegte Form gepresst, wodurch
ein langer Walzenspalt N ausgebildet wird, in dem sich die Bahn
W zwischen der Oberfläche
der zweiten Walze 2 und der Oberfläche des komprimierten Mantels 1a der
ersten Walze 1 bewegt. Die Oberfläche des den Mantel führenden Schuhelementes 3 ist
konvex, und bildet einen Teil eines sich in Richtung der Drehachse
der Walze erstreckenden Zylinders, wobei der Krümmungsradius des Zylinders
und der entsprechende Krümmungsmittelpunkt
auf der Seite der ersten Walze 1 von dem Walzenspalt N
liegen. In 2 ist der
Krümmungsradius R
gleich dem Innenradius der ersten Walze, das heißt der Krümmungsmittelpunkt und die Drehachse
des Zylinders fallen zusammen.
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Das Schuhelement 3 wird
mittels der Belastungsvorrichtungen 4 gegen die Innenfläche des Mantels 1a belastet,
die eine regulierbare Belastungskraft bewirken. Es sind mehrere
Belastungsvorrichtungen 4 in Querrichtung des Schuhs (in
Maschinenrichtung) vorhanden, und wie aus 1 ersichtlich, sind auch zwei davon aufeinanderfolgend
in Maschinenrichtung an mehreren Stellen entlang der Maschinenbreite
angeordnet. Die Belastungsvorrichtungen 4 werden von dem
axialen Trägerelement
innerhalb der Walze 1 getragen, welches in der Zeichnung mit
einer Schraffur gekennzeichnet ist. Bei den Belastungsvorrichtungen
kann es sich zum Beispiel um druckmediumbetätigte Zylinder oder lange, schlauchähnliche
Belastungselemente handeln. Die Verbindung der Belastungsvorrichtungen 4 und
des Schuhelementes und/oder der Belastungsvorrichtungen 4 und
des Trägerelementes
ist vorteilhafter so beschaffen, dass das Schuhelement 3 in
der Lage ist, sich im Verhältnis
zu der Walze 1 zu bewegen.
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In 2 und 2a ist dargestellt, wie es
möglich
ist, eine übermäßige Aufheizung
des komprimierbaren Mantels der ersten Walze 1 in dem Schuhkalander
gemäß 1 zu verhindern. Die zweite
obere Walze 2 ist eine beheizte Thermowalze, deren Oberflächentemperatur
200°C, sogar
300°C überschreiten
kann. Das den Mantel der ersten Walze 1 ausbildende Band
wird daher in den Kantenbereichen sehr eng gegen die Oberfläche der
heißen
Walze 2 gepresst, in welchen es außerhalb der Kanten der Bahn W
positioniert ist. Daher können
hohe Temperaturen das Band beschädigen.
Wie oben erwähnt,
war es bisher allgemein üblich,
das Band gegen die heiße Walze
zu „isolieren", indem eine überbreite
Bahn durch den Kalanderwalzenspalt N hindurchgeführt wurde, wobei die Kantenstreifen
von der Bahn abgeschnitten werden können. In 2 ist eine Konstruktion dargestellt,
mit der es möglich
ist, die Berührung zwischen
der weichen Oberfläche
der ersten Walze 1 und der eine heiße Oberfläche aufweisenden zweiten Walze 2 genau
zu regulieren. Das Schuhelement 3 erstreckt sich als ein
gleichförmiges
Element in Querrichtung der Maschine, wobei sich die Außenkanten desselben,
die in der Nähe
der Außenkante
der zu kalandrierenden Bahn W angeordnet sind, schräg im Verhältnis zur
Maschinenrichtung erstrecken, die auf ihren beiden jeweiligen Seiten
mit der Maschinenrichtung einen sich in dieselbe Richtung öffnenden Winkel
a ausbilden (2a). Die
Kanten sind vorteilhafterweise symmetrisch im Verhältnis zu
der Mittellinie der Maschine angeordnet. Daher kann die Breite des
in Querrichtung angeordneten Walzenspaltes (in der Zeichnung mit
einer gestrichelten Linie markiert), das heißt die Breite des Bereiches,
in dem das Schuhelement 3 den komprimierbaren Mantel gegen die
zweite Walze presst, durch die Veränderung der Position des Schuhelementes 3 so
reguliert werden, dass sich die Walzenspaltlinie von einer Kante
des Schuhelementes 3 zu der anderen an einen anderen Punkt
als zuvor bewegt. In der Praxis erfolgt dies durch die Verlagerung
des Schuhelementes 3 in Maschinenrichtung im Verhältnis zu
der zweiten Walze 2. Daher kann die Breite des Walzenspaltes
in Querrichtung so reguliert werden, dass sie genau der Bahnbreite
entspricht. In
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2a ist
dargestellt, wie sich während
der Verlagerung des Schuhelementes 3 die Kante der Trägerfläche des
Schuhelementes an eine andere Stelle entlang der Walzenspaltlinie
bewegt, wenn sich die Lage der Außenkante der Papierbahn W verändert (gestrichelte
Linien in 2a). Der Kontakt des
außerhalb
des Walzenspaltes in Querrichtung positionierten Mantels mit der
heißen
Walze zerstört den
Mantel nicht, da die Wirkung der Temperatur bei einer unbelasteten
Berührung
nicht so stark ist.
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Wie in der Beschreibung oben erwähnt, ist die
Walzenspaltberührung
als Ergebnis der Wirkung der Walzen 1 und 2 nicht
linear, weist jedoch in Bewegungsrichtung der Bahn eine bestimmte
Ausdehnungslänge
auf. In dieser Beschreibung wird der Begriff Walzenspaltlinie für den Mittelpunkt
des Walzenspaltes verwendet.
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In 3 ist
dargestellt, wie die Position des Schuhelementes 3 durch
die Verlagerung des Schuhelementes 3 linear in Maschinenrichtung
verändert
werden kann. Das Schuhelement 3 kann auf diese Weise innerhalb
der ersten Walze 1 verlagert werden, wenn die Walze ortsfest
bleibt, wobei das Schuhelement auf diese Weise im Verhältnis zu
dem innerhalb der Walze axial positionierten, ortsfest bleibenden
Trägerelement
verlagert wird. Die Position kann auch so verändert werden, dass die gesamte Walze
1 gemeinsam ihrem Trägerelement
und dem Schuhelement 3 in Maschinenrichtung verlagert wird, dass
die Position des Schuhelementes 3 im Verhältnis zu
der Walze 2 verändert
wird. Somit kann es zur Auf rechterhaltung der Walzenspaltberührung und
eines ausreichenden Walzenspaltdruckes notwendig sein, die Position
des Schuhelementes 3 in Radialrichtung der Walze 1 gleichzeitig
zum Beispiel mittels der Belastungsvorrichtungen 4 zu regulieren,
oder die gegenseitige Position der Walzen 1 und 2 in
Radialrichtung anzupassen. Es ist auch möglich, dass das Schuhelement 3 nicht
innerhalb der Walze 1 verlagert wird, sondern die Gegendruckwalze 2 so
verlagert wird, dass der Walzenspalt an einem anderen Punkt der
Trägerfläche des
Schuhelementes 3 in Maschinenrichtung positioniert wird.
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In 4 ist
eine zweite Ausführungsform dargestellt,
in der die Verlagerung durch Kippen des Schuhelementes 3 im
Verhältnis
zu einer parallel zu der Drehachse verlaufenden Achse erfolgt, wobei sich
die Position des Schuhelementes auch in Maschinenrichtung verändert. Auch
in diesem Fall kann das Schuhelement 3 selbst innerhalb
der Walze 1 gekippt werden. Dies kann zum Beispiel so ausgeführt werden,
dass es durch die nacheinander in Maschinenrichtung angeordneten
Belastungsvorrichtungen 4 möglich ist, das Element zum
Bewegen in eine passend gekippte Position zu veranlassen, oder die
gesamte Walze 1 und das Trägerelement können gemeinsam
mit der Bewegung des Schuhelementes 3 verlagert werden.
Auf ähnliche
Weise kann der Standort der Walzenspaltlinie durch eine alleinige Verlagerung
der Gegendruckwalze 2 verändert werden.
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Es kann vorteilhaft sein, dass es
nicht notwendig ist, die Walzen 1 und 2 zu bewegen,
wenn die Breite des Walzenspaltes verändert wird, wobei nur ein Teil,
das Schuhelement 3, verlagert werden muss, und die Walzen
in derselben Position in dem Rahmen der Maschine verbleiben können. Auf
den Bewegungsbahnen des Schuhelementes 3 ist es daher möglich, die
Form der Trägerfläche so zu
berücksichtigen,
dass die Lage der Walzenspaltlinie (der Mittelpunkt des Walzenspaltes)
immer gleich bleibt. Die Bewegungsbahn des Schuhelementes kann so
angeordnet werden, dass seine Belastungs-Trägerfläche immer
demselben Punkt des Umfanges der zweiten Walze 2 gegenüberliegt.
Bei einem Schuhelement mit einer konvexen Oberfläche kann das Schuhelement zum
Beispiel so gekippt werden, dass sich die Kippachse in dem Mittelpunkt
der Krümmung der
Trägerfläche befindet.
In ähnlicher
Weise kann das Schuhelement 3 so angeordnet sein, dass
es im Verhältnis
zu den Belastungsvorrichtung 4 so verlagert wird, dass
sich ihre Wirkungsrichtung nicht verändert.
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Vorteilhafterweise weist das Schuhelement 3 eine
ununterbrochene Trägerfläche auf,
wobei keine statische Öltasche
oder Drucktasche auf der Außenfläche des
Schuhelementes vorhanden ist. Das Schmieröl kann zwischen der Trägerfläche des Schuhelementes 3 und
dem Mantel 1a über
die Vorderkante des Schuhelementes zugeführt werden, wie durch Pfeil
L in 3 und 4 dargestellt.
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Es sollte darauf hingewiesen werden,
dass der flexible Mantel 1a außerhalb der Kanten der Papierbahn
W gegen die Oberfläche
der Thermowalze positioniert werden kann, wobei das Schuhelement 3 jedoch
so positioniert wird, dass die den Druckkontakt in der Walzenspaltlinie
bewirkende Trägerfläche höchstens
die Kante der Bahn erreicht. Es ist auch möglich, dass das Schuhelement 3 so
positioniert wird, dass die druckbeaufschlagte Walzenspaltlinie so
innerhalb der Kanten der Bahn positioniert ist, dass ein sehr kleiner
unbelasteter Bereich an den Kanten der Bahn verbleibt. Daher besteht
der Vorteil der Erfindung darin, dass es je nach Wunsch auch möglich ist,
die Breite des Bereiches der Bahn zu regulieren, der außerhalb
der Druckwirkung in dem Walzenspalt der Kanten verbleibt, und der
durch Abschneiden entfernt werden kann. Wenn zum Beispiel mit der
Produktion einer schmäleren
Bahn begonnen wird, kann die Walzenspaltbreite so reguliert werden, dass
sie mit dieser Breite übereinstimmt,
wobei jedoch die durch den Walzenspalt geführte Bahn geringfügig breiter
als die Produktionsbreite sein kann.
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Das Schuhelement 3 kann
so angeordnet sein, dass es innerhalb der Walze durch an sich bekannte
Stellvorrichtungslösungen
verlagert werden kann. Somit ist es bei dem statischen axialen Trägerelement
innerhalb der Walze 1, an dem sich die Belastungsvorrichtungen 4 abstützen, auch
möglich, das
Schuhelement 3 in Maschinenrichtung verlagernde Stelleinrichtungen
anzuordnen. Auf ähnliche Weise
können
die Walze 1 und das Schuhelement 3 so angeordnet
werden, dass sie durch die Walze 1 verlagernde Stelleinrichtungslösungen gemeinsam verlagert
werden. Es ist auch möglich,
innerhalb der Walze 1 Führungen
anzuordnen um sicherzustellen, dass das Schuhelement 3 auf
einer bestimmten Bewegungsbahn in Maschinenrichtung entlang gleitet. Wenn
die Walze 1 und das Schuhelement 3 ortsfest sind,
muss die Gegendruckwalze 2 bewegbar angeordnet sein, damit
die Walzenspaltlinie an verschiedenen Stellen positionierbar ist.
Daher ist es nicht notwendig, Stelleinrichtungen zur Verlagerung
des Schuhelementes in Maschinenrichtung innerhalb der Walze 1 anzuordnen.
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Die Verlagerungsbewegungen des Schuhelementes
in die gewünschte
Position können
mittels der Positionierungsvorrichtungen durchgeführt werden,
deren Prinzipien bekannt sind, wobei die notwendige Kraft mittels
eines mechanischen Getriebes hydraulisch, elektrisch oder magnetisch
erreicht werden kann.
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Es ist auch möglich, dass das Schuhelement 3 in
die Richtung der Walzenspaltlinie, das heißt in Querrichtung der Maschine
bewegbar ist, so dass es im Verhältnis
zu den Kanten der Bahn W besser positioniert werden kann. Diese
Möglichkeit
ist mit Querpfeilen in 2 veranschaulicht.
Auch hier ist möglich,
eine geeignete Positionierungsvorrichtung zu verwenden.
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Obwohl die den Mantel 1a führende Oberfläche des
Schuhelementes 3 dieselbe Krümmung wie der Innenradius des
Mantels aufweist, kann sie auch eine andere Krümmung aufweisen oder gerade
sein. Es ist auch möglich, dass
das Schuhelement 3 eine konkave Oberfläche aufweist. Daher sind die
Ausführungsformen
von 1 bis 4 nicht auf eine bestimmte
Form der Führungsfläche des
Schuhelementes 3 begrenzt, sondern der wesentliche Aspekt
besteht darin, dass die Fläche
zum Zwecke der Regulierung der Breite der Walzenspaltlinie eine
variable Breite aufweist.
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Auf ähnliche Weise genügt es, dass
nur eine der Kanten der Trägerfläche des
Schuhelementes 3 von der Maschinenrichtung abweicht und
die andere Kante gerade ist. Wenn daher die Position des Schuhelementes 3 in
Maschinenrichtung verändert wird,
kann die Breite der Walzenspaltlinie so verändert werden, dass sie mit
der Verlagerung der Kante der Bahn mittels dieser schrägen Kante übereinstimmt.
Somit ist es durch die Verlagerung des Schuhelementes 3 in
Richtung der Breite immer möglich,
die gerade Kante an der zweiten Kante der Bahn W auszurichten.
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Mindestens eine Kante des Schuhelementes 3 kann
auch so schräg
verlaufen, dass sie aufeinanderfolgende gerade und schräge Bereiche
aufweist, wobei sich die Breite des Elementes schrittweise verändert.
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In 5 ist
ein Schuhelement 3 dargestellt, dessen den Walzenmantel 1a führende Trägerfläche Bereiche
mit unterschiedlichen Formen aufweist, wobei dann, wenn das Schuhelement
in Maschinenrichtung verlagert wird, verschiedene Bereiche den Mantel 1a so
führen,
dass er sich in dem Walzenspalt bewegt. Im Querschnitt des Schuhelementes
in Maschinenrichtung, welcher in einer senkrecht zu den Drehachsen
der Walzen 1, 2 verlaufenden Ebene abgenommen
wurde, weist die Trägerfläche ein
bestimmtes Profil auf, dessen Form von einer regelmäßigen Form
so abweicht, dass nacheinander Bereiche mit verschiedenen Formen
in dem Schuhelement erzeugt werden, wobei die Bereiche unterschiedliche Walzenspaltlängen festlegen.
Das Profil kann einen geraden und einen gekrümmten Bereich, oder Bereiche
mit unterschiedlichen Krümmungen
aufweisen. Insbesondere die Krümmung
der Trägerfläche des Schuhelementes
variiert, und wie in 5 dargestellt,
variiert die Krümmung
so, dass die Krümmungsradien
auf den entgegengesetzten Seiten des Walzenspaltes N liegen, wobei
darin ein Bereich 3a, der in Richtung der Gegendruckwalze 2 konkav
ist und der Form des Umfanges der Gegendruckwalze folgt, sowie ein
Bereich 3b erzeugt wird, der in Richtung der Oberfläche der
Gegendruckwalze 2 konvex ist. Bei der Gegendruckwalze 2 kann
es sich um eine beheizte Walze mit einer harten Oberfläche handeln, wie
oben beschrieben. Die Krümmungsradien
der aufeinanderfolgenden Bereiche 3a, 3b der Trägerfläche sind
jeweils durch die Symbole R1 und R2 dargestellt. In 5 ist eine Situation dargestellt, in
welcher der konkave Bereich, dessen Krümmungsradius annähernd dem
Radius der Gegendruckwalze 2 plus der Dicke des Mantels 1a entspricht,
mit der Innenfläche
des Mantels in Berührung
steht, wobei der Mantel 1a zu dem Walzenspalt gepresst
wird, und in 6 eine
Situation dargestellt ist, in welcher der konvexe Bereich 3b durch
Bewegen des Schuhelementes 3, und die Gegendruckwalze 2
im Ver hältnis zueinander
in Maschinenrichtung in eine entsprechende Berührung positioniert werden,
wobei die Walzenspaltlänge
verkürzt
wird. In der Praxis wird dies so realisiert, dass die Gegendruckwalze 2 an
die Stelle des konvexen Bereiches 3b verlagert wird.
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Die Dimensionierung der unterschiedlichen Bereiche
der Trägerfläche ist
nicht notwendigerweise der in 5 und 6 dargestellten ähnlich.
Es ist möglich,
dass die Trägerfläche vollständig konkav
ist, das heißt
dass der Krümmungsmittelpunkt
auf der Seite der Gegendruckwalze 2 liegt, sich die Krümmung jedoch
von dem Krümmungsradius
der Gegendruckwalze 2 in einen größeren verändert, wobei es durch das Bewegen
des Schuhelementes 3 und der Gegendruckwalze 2 im Verhältnis zueinander
in Maschinenrichtung möglich
ist, den Bereich annähernd
so zu verändern,
dass er dem Umfang der Gegendruckwalze 2 zu einem „geraderen", weniger gekrümmten Bereich
folgt, wobei die Walzenspaltlänge
verkürzt wird.
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Dementsprechend ist es möglich, dass
in der Trägerfläche des
Schuhs nur konvexe Bereiche vorhanden sind, wobei sich der Krümmungsradius
auch in Maschinenrichtung so verändern
kann, dass die Walzenspaltlänge
durch Bewegen der Walzenspaltposition an verschiedene Punkte des
Schuhelementes 3 in Maschinenrichtung verändert werden
kann, wenn die unterschiedlichen Krümmungen entsprechenden Bereiche
einander berühren,
wobei der Mantel 1a zu dem Walzenspalt N geführt wird.
In dem konvexen Schuhelement 3 kann sich der Krüm mungsradius
innerhalb einer großen
Bandbreite verändern.
Es ist zum Beispiel möglich,
dass der Krümmungsradius
der Führungsfläche des
konvexen Schuhs dem Krümmungsradius
der Walze 1 in einem Teil entspricht, während der andere Teil einen
größeren und/oder
kleineren Krümmungsradius
aufweisen kann.
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Die unterschiedliche Formen aufweisenden Bereiche
des Schuhelementes können
auch durch die Positionierung des Schuhs innerhalb der Walze, oder
durch die Verlagerung der gesamten Walze 1 gemeinsam mit dem Schuhelement 3 an
die Position des Walzenspaltes an der Position des Walzenspaltes
positioniert werden.
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Bei allen oben erwähnten Formalternativen weisen
die Vorder- und Hinterkanten des Schuhelementes eine abgeschrägte oder
abgerundete Form auf, wobei die abgeschrägten oder abgerundeten Bereiche
nicht als Trägerflächen für die Walzenspaltberührung, sondern
zur Sicherstellung eines problemlosen Gleitens des Mantels 1a oben
auf der Trägerfläche des
Schuhelementes, und von der Trägerfläche hinunter,
vorgesehen sind. Auf ähnliche
Weise wie oben beschrieben, kann das Schmiermittel in Bewegungsrichtung
des Mantels (Pfeil L) gesehen zwischen der Führungsfläche und dem Mantel 1a über die
vorderste Kante der Führungsfläche zugeführt werden,
wobei eine statische Öltasche
nicht notwendig ist.
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Die Trägerfläche des Schuhelementes 3 ist in
dem Sinne ein Teil einer Endlosstruktur, dass sie in Maschinen richtung
nicht aus getrennten Blöcken
besteht, die näher
zueinander und voneinander weg verlagert werden könnten. Auf ähnliche
Weise wird die Struktur der Trägerfläche durch
das Nichtvorhandensein einer statischen Öltasche zumindest über den
Abschnitt endlos, in dem zu der führenden Berührung zu bewegende Bereiche
positioniert sind.
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Die Erfindung ist nicht auf die in 1 bis 6 dargestellte Reihenfolge der Walzen
beschränkt.
Es ist zum Beispiel möglich,
dass sich die mit einem Schuhelement ausgestattete Walze 1 oder
dergleichen in der oberen Position, und die Thermowalze 2 in
der unteren Position befindet. Das Schuhelement 3 kann
gleichzeitig auch zum Zwecke der Veränderung sowohl der Walzenspaltbreite
als auch der Walzenspaltlänge
ausgestaltet sein, wobei die Trägerfläche in einer
senkrecht zu der Trägerfläche verlaufenden
Richtung betrachtet eine variierende Breite, und in Maschinenrichtung
eine variierende Oberflächenform
aufweist.
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Wie zuvor in diesem Dokument erwähnt, handelt
es sich bei dem flexiblen elastischen Element 1a um einen rohrförmigen oder
schlauchähnlichen Walzenmantel,
der an seinen einander gegenüberliegenden
Enden an den auf Zapfen drehbar gelagerten Enden der Walze zum Beispiel
gemäß einer
in dem U.S.-Patent 5098523 beschrieben Lösung befestigt ist, welches
in diesem Dokument per Bezugnahme integriert ist. Der Walzenmantel
kann ganz klar breiter als das mittels Belastungsvorrichtungen auf
einem statischen Element innerhalb des Mantels ab gestützte Schuhelement
sein, so dass es an seinem Befestigungspunkt an den Enden eine kreisförmige Form
aufweisen, und sich über
die Breite der Walzenspaltlinie entlang einer von der Trägerfläche des Schuhelementes
festgelegten Bahn bewegen kann. Es ist jedoch möglich, dass es sich bei dem
flexiblen elastischen Element um ein Band anstatt um einen Walzenmantel
handelt, wobei das Band eine Endlosbandschleife bildet, wobei das
Band über
das Schuhelement 3 geführt
wird.
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Zusätzlich zu einem Kalander kann
die Erfindung auch in dem Pressbereich verwendet werden, wobei sie
dessen spezielle Anforderungen berücksichtigt. In 7 ist die Verwendung der Erfindung in dem
Pressbereich dargestellt, wobei ein Presswalzenspalt N mittels eines
drehbar angeordneten flexiblen, schlauchähnlichen Mantels 1a und
eines denselben auf eine Art führenden
Schuhelementes 3, die von sogenannten langen oder breiten
Walzenspaltkonstruktionen bekannt ist, ausgebildet wird. Der flexible
Mantel 1a ist an der Walzenkonstruktion auf eine Art und
Weise befestigt, die der oben in Verbindung mit den Kalanderwalzen
beschriebenen ähnlich ist.
Die Trägerfläche des
Schuhelementes 3 weist eine veränderbare Fläche in Maschinenrichtung ähnlich wie
in 5 und 6 auf. Die Walzenspaltlänge kann
durch die Verlagerung verschiedener Punkte der Trägerfläche auf
der Walzenspaltlinie erfolgen, wodurch es möglich ist, die Länge des
Pressbereiches zu regulieren. Wenn der Pressdruck mittels der Belastungsvorrichtungen 4 auf
eine an sich bekannte Art und Weise reguliert werden kann, kann
die Lösung
gemäß
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7 sowohl
durch die Regulierung der Länge
des Be reiches, in dem die Bahn dem Druck ausgesetzt ist, der Wasser
aus der Bahn presst, als auch durch die Regulierung des Niveaus
des Pressdruckes zur Beeinflussung der Entwässerung in dem Presswalzenspalt
N verwendet werden. Zwei Presselemente 5, 6 werden
ebenfalls durch den Walzenspalt N geführt, wobei die Presselemente
die Form eines Endlosfilzes oder -bandes aufweisen, welches in Form
einer Schleife um die entsprechende Presswalze 1, 2 herumgeführt ist.
Auf der mit dem Schuhelement 3 versehenen Seite der Presswalze 1 ist
das Element 5 ein wasseraufnehmender Pressfilz, und auf
der als Gegendruckwalze funktionierenden Seite der Presswalze 2 ist
ebenfalls ein wasseraufnehmender Pressfilz als Element 6 vorhanden.
Das in 7 dargestellte
untere Element 5 kann auch ein Band mit einer geschlossenen
Fläche
sein, welches im Wesentlichen nicht wasseraufnehmend ist, und im
Gegensatz zu dem porösen
Pressfilz in der Lage ist, höchstens
eine Wassermenge aufzunehmen, die ihrer Oberflächenrauheit entspricht. Das
Element 5 kann als ein an sich bekanntes Transportband
zum Transportieren der Papierbahn, die sich zwischen den Elementen 5, 6 durch
den Presswalzenspalt N bewegt hat, zu dem Trockenabschnitt sein,
wobei es sich bei dem in der Figur dargestellten Presswalzenspalt
N um den letzen Walzenspalt in dem Pressabschnitt handelt. In 7 ist die mit dem Schuhelement 3 ausgestattete
Walze 1 in der unteren Position angeordnet. Sie kann jedoch
auch in der oberen Position, und die Gegendruckwalze 2 in
der unteren Position angeordnet sein.
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Weiterhin ist es möglich, dass
die Trägerfläche des
Schuhelementes 3 in Maschinenrichtung eine variable Breite
aufweist, um die Walzenspaltbreite nach demselben Prinzip wie in
dem Kalander zu regulieren. Das Schuhelement der Presse kann auch
eine solche Form aufweisen, dass es nur eine Möglichkeit zur Regulierung der
Walzenspaltbreite aufweist.