<Desc/Clms Page number 1>
Vorrichtung zur Behandlung von Bahnen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Bahnen mit einer drehbaren Walze und einem Tuch aus elastischem Material, von dem ein Trum über ein Segment der drehbaren Walze wandert und welches von einer drehbar gelagerten, mit einer glatten Oberfläche versehenen Andrückwalze geführt und fest gegen die drehbare Walze gedrückt ist, wobei Einrichtungen zur Zuführung der zu behandelnden
Bahn mit der Einzugsgeschwindigkeit des Tuches zu dem zwischen der drehbaren Walze und dem Tuch ausgebildeten Spalt vorgesehen sind. Derartige Vorrichtungen finden in Verbindung mit Papiermaschinen, Ge- webeschrumpfmaschinen und andern Maschinen Verwendung.
Die Erfindung hat zum Ziel, insbesondere die Ausübung eines hohen Belastungsdruckes, der über die ganze Breite des Tuches möglichst gleichmässig verteilt ist, auf die zu behandelnde Bahn zu ermöglichen.
Die Erfindung ist im Zusammenhang mit der Erzeugung von ungekrepptem dehnbarem Papier entstanden und wird im folgenden an Hand dieses Anwendungsbeispieles genau erläutert. Die Anwendung der Erfindung beschränkt sich aber nicht auf die Erzeugung von ungekrepptem dehnbarem Papier.
Eine ungekreppte dehnbare Papierbahn wird dadurch erzeugt, dass die Papierbahn durch parallel zu den Oberflächen der Bahn gerichtete Kräfte geschrumpft wird, während sich die Bahn in einem geeignet feuchten Zustand und unter einem so starken, normal zu ihrer Oberfläche gerichteten Druck befindet, dass ein Kreppen oder eine Faltenbildung verhindert wird. Ein bewährtes Verfahren zur Ausübung von zur Oberfläche der Bahn parallelen Kräften auf eine nicht freitragende Bahn zum Schrumpfen der Bahn besteht darin, die Bahn zwischen einer umlaufenden Trommel und einem elastischen Lauftuch vorzuschieben. Vor der Stelle des Bahnvorschubs wird die Oberfläche des Lauftuches auf irgend eine Weise beschleunigt und nach der Stelle des Bahnvorschubs wieder verlangsamt.
Die Verlangsamung der mit der Bahn in Berührung befindlichen Oberfläche des Lauftuches erzeugt die auf die Bahn wirkenden und sie zusammendrückenden oder scrumpfenden parallelen Kräfte.
Die Beschleunigung und anschliessende Verlangsamung der Oberfläche des elastischen Lauftuches kann dadurch bewirkt werden, dass das elastische Lauftuch durch einen Spalt geführt wird, der zwischen einer druckbelasteten Walze und einer umlaufenden glattflächigen Trommel gebildet wird. Um durch die durch den Spalt gegebene Verengung hindurchtreten zu können wird die Oberflächengeschwindigkeit des elastischen Lauftuches vor dem Spalt grösser und nach dem Durchgang durch denselben wieder kleiner. Die Papierbahn, die in den Spalt hineingeführt wird und nach der Beschleunigung des Lauftuches mit diesem in Berührung gelangt, wird durch die parallelen Kräfte geschrumpft, die während der Verlangsamung des Lauftuches auf die Bahn übertragen werden. Die Schrumpfung der Bahn kann durch Veränderung der Spaltweite beeinflusst werden.
Das Lauftuchmuss dabei auf die zu behandelnde Bahn einen normal zu den Bahnoberflächen gerichteten Druck ausüben, der genügend stark ist, um ein Kreppen der Bahn während des Zuzusammendrückens derselben zu verhindern, so dass die erhaltene Bahn streckbar, aber ungekreppt ist.
Nach der üblichen Praxis erstreckt sich die zur Ausübung dieses Druckes dienende Andrückwalze über die Breite des Lauftuches und ihre Oberfläche bewegt sich im wesentlichen in Übereinstimmung mit dem Lauftuch. Die Walze ist an ihien Enden in Lagern gelagert und diese sind so stark belastet, dass die Walze auf das Lauftuch einen zur entsprechenden Deformation ausreichenden Druck ausübt.
Bei der Erzeugung von dehnbarem Papier hat es sich als notwendig erwiesen, auf das Lauftuch an dem Schrumpfspalt einen Druck in der Grössenordnung von 26 bis 36 kg/cm2 auszuUben, um das elastische Lauf-
<Desc/Clms Page number 2>
tuch genügend zu verformen und um entsprechende Schrumpfwerte der Papierbahn zu erhalten. Je nach der
Härte des Lauftuches sind Drücke bis zu 90 kg/cnr'verwendet worden. Wenn die Breite des Lauftuches ver- grössert wird, steigt auch der erforderliche Gesamtdruck proportional. Bei zunehmendem Abstand zwischen den Lagern der Walze nimmt ferner die Tendenz der druckbelasteten Walze zum Durchhängen oder Durch- biegen zu.
Beieinerüblichen Papiermaschine mit einer Breite von etwa 610 cm und einer Lineargeschwindigkeit von etwa 460 m/min stellen daher die erforderlichen Belastungsbedingungen starke Anforderungen an die Lager.
Wenn die Andrückwalze durchhängt oder sich durchbiegt, ergibt sich eine ungleichmässige Druckverteilung und Verengung, so dass die Bahn über ihre Breite ungleichmässig zusammengedrückt wird. Wenn verschiedene Zonen der Breite oder Segmente des Lauf tuches ungleichmässig zusammengedrückt werden, wandert die Oberfläche des Lauftuches an verschiedenen Stellen ihrer Breite mit verschiedenen Geschwindigkeiten und es kann die Bahn nicht allen Teilen des Spaltes mit der Geschwindigkeit des Tuches zugeführt werden.
Wenn ein Teil der gleichförmig zugeführten Bahn langsamer als das Lauftuch wandert, wird dieser Teil durch die höhere Geschwindigkeit des Lauftuches gestreckt, ehe er bei langsamer werdendem Lauftuch verdichtet wird, wobei seine Festigkeitseigenschaften je nach dem Grade der Uneinheitlichkeit der Druckverteilung mehr oder weniger beeinträchtigt werden. Auch die resultierende Verdichtung wird kleiner sein, als wenn keine vorherige Streckung eingetreten wäre. Wenn ein Teil der einheitlich zugeführten Bahn schneller wandert als das in den Spalt eintretende Lauftuch wird die Bahn vor dem Spalt gestaucht und erzeugt Falten und andere schädliche Wirkungen.
Auf jeden Fall werden verschiedene Längszonen der Bahn verschieden behandelt und es ist das Produkt in seiner Festigkeit und Dehnbarkeit uneinheitlich und hat ein weniger gutes Aussehen, eine geringere Oberflächenglätte und eine geringere Qualität.
Eine übliche Massnahme zur Bekämpfung des Durchbiegens der Andrückwalze besteht darin, die Steifigkeit der Rolle durch Vergrösserung ihres Durchmessers zu vergrössern. Wenn der Durchmesser vergrössert wird, wird auch die Berührungsfläche grösser und es muss daher auch der Gesamtdruck vergrössert werden, der zur Erzielung einer gegebenen Verformung des Lauftuches erforderlich ist. In manchen Fällen nimmt der erforderliche Druck rascher zu als die Steifigkeit der Walze zunimmt, so dass die gewünschte einheitliche Druckbelastung, nach diesem Verfahren unter Umständen selbst dann nicht erzielt werden kann, wenn der Walzendurchmesser sehr stark vergrössert wird. Die Anordnung vergrössert ferner den über die Endlager auszuübenden Druck und kompliziert damit die Instandhaltung der Lager und erhöht die Möglichkeit eine Ausfalles der Lager.
Eine weitere übliche Massnahme zur Herabsetzung des Durchhängen der Andrückwalze besteht darin, diese Rolle an zahlreichen Stellen mit leerlaufenden Rollen zu unterstützen, über welche druckausgleichend wirkende Kräfte ausgeübt werden. Derartige leerlaufende Rollen laufen mit derselben Oberflächengeschwindigkeit wie die Andrückwalze. Dies kompliziert das Problem der Schaffung von geeigneten Lagern für die leerlaufenden Rollen und bedingt, dass. der ganze Mechanismus mit herabgesetzter Drehzahl und sich daraus ergebenden Produktionsverlusten betrieben werden muss. Ausserdem ändern die leerlaufenden Rollen die Oberflächenglätte der Andrückwalze an ihren Berührungsstellen und bewirken damit eine nachteilige Abnutzung der Andrückwalze auf ein ungleichmässiges gestreiftes Profil.
Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemässe ausgebildete Vorrichtung vermieden. Gemäss der Erfindung ist zwischen der der Andrückwalze zugekehrten Fläche des Tuches und der Oberfläche der An- drückwalze ein hydrodynamischer Schmierfilm zur Beseitigung der Reibung gebildet, der die Mitnahme der Andrückwalze durch das laufende Tuch während des Betriebes der Maschine verhindert.
Die Reibung zwischen dem elastischen Lauftuch und der Walze wird dabei so niedrig, dass die zwar frei drehbare Walze von dem Lauftuch auch dann nicht in Drehung versetzt wird, wenn die Walze stark gegen das Lauftuch angedrückt wird. Da sich die Andrückwalze somit auch unter den Betriebsbedingungen nicht dreht, obwohl sie frei drehbar ist, werden die Lagerprobleme für derartig stark belastete Druckrollen wesentlich vereinfacht.
Gemäss einer speziellen Ausführung der Erfindung dreht sich die Andrückwalze beim Anlaufen der Maschine in Lagern, die über die Länge der Andrückwalze in Abständen verteilt sind und durch deren wählbaren Anpressdruck ein über die ganze Breite des Tuches im wesentlichen gleichförmiger Druck erzielbar ist. Durch den während des Betriebes der Maschine zwischen dem Lauftuch und der Walze vorhandenen hydrodynamischen Schmierfilm wird die Antriebsreibung so weit herabgesetzt, dass die Walze aufhört, sich zu drehen. Damit sind die Lagerprobleme auf jene beschränkt, die während des Anlaufens der Maschine existieren und bevor noch ein entsprechender Druck auf die Walze ausgeübt wird.
Um die Reibung zwischen dem elastischen Lauftuch und der Andrückwalze besonders niedrig zu halten, ist es vorteilhaft, die Andrückwalze mit einer hochglanzpolierten Oberfläche auszuführen.
<Desc/Clms Page number 3>
Bei zweckmässiger Schmierung erfolgt tatsächlich keine Berührung zwischen dem Gummituch und der Andrückwalze, sondern nur zwischen dem Gummituch und dem Schmierfilm und zwischen dem Schmierfilm und dem Andrückorgan. Der Schmierfilm gestattet die Bewegung des Lauftuches gegenüber der Oberfläche des Andrückorgans ohne schädliche Wirkung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen hervor.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 in Seitenansicht einen Teil einer erfindungsgemäss ausgebildeten Pa-
EMI3.1
dem Lauf tuch und der Trommel, Fig. 3 in einer ähnlichen Darstellung wie Fig. 2 eine andere Form der Wal- zenlagerung und Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1 in Pfeilrichtung gesehen.
Fig. 1 zeigt eine praktische und vorteilhafte Form einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Scrump- fen von Papier.
Die Schrumpfvorrichtung braucht nicht an einer Papiermaschine verwendet zu werden, sondern kann auch als Vorrichtung zum Schrumpfen einer erneut angefeuchteten fertigen Bahn, als zur Weiterverarbei- tung derselben, ausgebildet sein. Im vorliegenden Fall ist sie ein Teil einer Papiermaschine, in der sie in der Trockenpartie nach den Pressen angeordnet ist.
Die feuchte Papierbahn P wird von dem vorhergehenden Teil der Papiermaschine, beispielsweise einem Einzugswalzenpaar 12 über eine leerlaufende Führungsrolle 14 der Schrumpfeinrichtung 10 mit einer Geschwindigkeit zugeführt, die der Einzugsgeschwindigkeit der Schrumpfeinrichtung entspricht.
Die Schrumpfeinrichtung weist ein starres Spaltbegrenzungsorgan auf, das hier aus einer dampfge- heizten Trommel 16 von beträchtlichem Durchmesser von z. B. 122 cm besteht. Diese Trommel ist zweck- mässig verchromt und poliert, kann jedoch auch andere geeignete Oberflächen haben. Die Antriebswelle 17 ist an beiden Enden der Trommel in kräftigen Rollenlagern gelagert. Zur steifen, unnachgiebigen Ausbil- dung der Trommel und ihrer Lagerung können beliebige Mittel dienen.
Auf vier Führungsrollen 20, 21, 22 und 24 ist ein elastisches Lauftuch 18 gelagert, das zweckmässig etwa 25 mm stark ist und von den Führungrollen gespannt wird. Ein Trum dieses Tuches wandert über ein
Segment der Trommel 16. Je nach dem Verwendungszweck kann das Lauftuch 18 eine Shorehärte von 35 bis 90 haben und gewünschtenfalls mit einer nicht dehnbaren Verstärkung aus Cordgewebe versehen sein.
Das Lauftuch wird durch die Trommel 16 angetrieben. Die vorstehend beschriebenen drehbaren Teile sind alle in starren Gestellseitenteilen 26 und 28 (Fig. 4) gelagert, die ausserhalb der seitlichen Begrenzungen der Papierbahn und des Tuches 18 angeordnet sind.
Quer durch die Vorrichtung erstreckt sich eine an ihren Enden gelagerte steife Andrückleiste 30 im wesentlichen über die ganze Länge der Trommel 16. Die Andrückleiste 30 besteht aus einem Zylinder 34 und einem steifen Balken 36, Fig. l. Der Zylinder 34 und der Balken 36 bestehen zweckmässig aus Stahl bzw. einer Stahllegierung und haben eine hohe Festigkeit und Steifheit. Der Zylinder hat nur einen kleinen Durchmesser, beispielsweise von etwa 152 mm, doch ist die Gesamttiefe der ganzen aus dem Zylinder 34 und dem Balken 36 bestehenden Andrückleiste 30 ein Vielfaches des Zylinderdurchmessers. In sehr grossen Maschinen kann die Länge mehr als 610 cm betragen.
Der Zylinder 34 ist so angeordnet, dass er an der Rückseite des Tuches 18 angreift und die Vorderseite des Tuches fest gegen die Trommel 16 drückt, so dass ein Spalt von durchgehend gleicher Breite für die Papierbahn P gebildet wird. Dies ist der Schrumpfspalt, in dem die Verdichtung der Bahn erfolgt.
Gemäss Fig. 1 und 4 ist der Balken 36 mit seinen Enden an den ihn tragenden Gestellseitenteilen 26 und 28 befestigt. Der Balken 36 ist nicht einstückig mit dem Zylinder 34 ausgebildet, sondern dient als Träger desselben, wobei Mittel zur Regelung der Druckverteilung längs des Zylinders sowie zur Regelung des von ihm ausgeübten Gesamtdruckes zwischengeschaltet sind, so dass auf das Tuch 18 ein Druck ausge- übt wird, der gleichmässig von einem Rand desselben zum andern verteilt ist.
An dem Balken 36 ist eine Reine von in geeigneten Abständen angeordneten, zweckmässig gleichartigen Hebeln 90 schwenkbar gelagert, die in geeigneter Weise beispielsweise durch Schweissung an dem Traglager 124 für den Zylinder 34 befestigt sind. An ihren freien unteren Enden sind die Hebel 90 gelenkig mit Lenkern 94 verbunden. Jeder Lenker erstreckt sich in ein Gehäuse 96 und ist mit einer in dem Gehäuse angeordneten Druckmembran 98 starr verbunden. Jedes Gehäuse 96 wird von dem Balken 36 mit Hilfe einer Konsole 100 starr und unbeweglich getragen. und wird durch seine Membran 98 in eine Druckkammer 102 und eine Kammer 103 geteilt, die zur Atmosphäre hin offen sein kann.
Das Druckmedium wird von einer geeigneten Quelle unter geregeltem Druck einer Hauptleitung 46 zugeführt und über je eine Zweigleitung 104 auf die verschiedenen Kammern 102 verteilt, die je mit einem von Hand einstellbaren Regelventil 106 versehen sind, mit dessen Hilfe in der zugeordneten Kammer 102 ein gewünschter Druck aufrechter-
<Desc/Clms Page number 4>
halten werden kann, der den Druckerfordernissen des von dieser Kammer gesteuerten Teils des Zylinders 34 entspricht.
Mit einer Anordnung dieser Art kann eine gleichmässigere Wirkung auf die Papierbahn von einem Rand zum andern derselben erzielt werden, als es sonst möglich wäre. Es ist nicht nur möglich, über den Zylin- der einem von einen zum ändern Ende desselben gleichförmigen Druck auszuüben, sondern der Druck kann je nach den Erfordernissen örtlich verändert werden. Auf diese Weise können entlang des Zylinders 34 auf- tretende Unterschiede in der Tendenz zum Durchbiegen des Zylinders, Unterschiede in der Wirkung des
Tuches 18 in verschiedenen Abständen von seinen Rändern und andere veränderliche Einflüsse, einschliesslich von auf die Erzeugung zurückzuführenden Unterschieden ausgeglichen werden.
Gemäss Fig. 2 stehen die Lager 124 zur drehbaren Lagerung des Zylinders 34 unter der Wirkung eines strömungsfähigenMediums, das diesen Lagern 124 in bekannter Weise über einen Kanal 125 zugeführt wird.
Gemäss Fig. 3 werden zur drehbaren Lagerung des Zylinders 34 mit Weissmetall versehene Lager 128 verwendet.
Den einander zugekehrten Flächen des Zylinders 34 und des Tuches 18 wird ein Schmiermittel zugeführt. Während der Bewegung des Tuches wird zwischen dem Zylinder 34und dem Tuch 18 ein Film gebildet, der ausreicht, um zu bewirken, dass der Zylinder 34 von dem Lauftuch nicht auf Drehung angetrieben wird, selbst wenn der Zylinder in seinen Lagern frei drehbar ist und selbst wenn der Zylinder 34 stark gegen das Tuch 18 angedrückt wird.
Zur Zuführung des Schmiermittels zu den einander zugekehrten Flächen des Zylinders 34und des Lauftuches 18 kann eine Sprüheinrichtung 70 verwendet werden, die über einen Kanal 82 mit einem Schmiermedium geschickt wird. Die Schmierflüssigkeit kann Wasser sein und von einem Behälter 76 oder einer andern zuverlässigen Quelle geliefert werden. Die Flüssigkeit wird von dem Behälter 76 über eine Leitung 78 mittels einer Pumpe 80 angezogen und von dieser unter Druck an eine Leitung 82 abgegeben. Der Leitung 82 ist ein übliches, von Hand einstellbares Regelventil 84 zugeordnet, das den Schmiermitteldruck in der Leitung 82 einstellbar steuert.
Das Ventil 84 ist in einer Rückleitung 82'angeordnet, die von der Leitung 82 zu dem Behälter 76 zurückführt. Die Leitung 82 ist an die Sprüheinrichtung 70, die sich über die Breite des Zylinders 34 erstreckt, angeschlossen und gibt an sie Schmiermittel unter geregeltem Druck und in genügender Menge ab.
Das Schrumpfen der Bahn ist an Hand der Fig. 2 leicht verständlich. Wenn das Tuch gleichförmig ist und die Breite des Zwischenraumes zwischen dem Zylinder 34 und der Trommel 16 drei Viertel der Normaldicke des unverformten Tuches beträgt, muss das Tuch mit vier Dritteln der Normalgeschwindigkeit seiner an der Bahn angreifenden Fläche durch die Verengung wandern. Die höhere Geschwindigkeit ist die Einzugsgeschwindigkeit der Bahn bzw. die Geschwindigkeit, mit der die Bahn von den Einzugswalzen 12 zwecks Schrumpfung zugeführt wird. Die niedrigere Geschwindigkeitist im wesentlichen die Geschwindigkeit, mit der die Bahn nach ihrer Verdichtung wandert.
In diesem angenommenen Fall würde die Bahn um 25% geschrumpft werden und bei Verhinderung einer unbeabsichtigten oder absichtlichen Nachstreckung der feuchten Bahn eine elastische Dehnbarkeit von 33 1/3% haben. Diese Dehnbarkeit ist grösser als in den meisten Fällen tatsächlich erforderlich ist. Sie stellt jedoch nicht die Grenze dessen dar, was praktisch in einem einzigen Durchgang erzielt werden kann, wenn eine grössere Verdichtung und eine höhere Dehnbarkeit erwünscht sind. Da der Druck von der Andrückleiste 30 ganz gleichmässig ausgeübt wird, erfolgt eine gleichmässige Schrumpfung der Bahn über ihre ganze Breite. Infolge der Konzentration des Druckes auf eine kleine Fläche kann gegebenenfalls in einem einzigen Durchgang ein hohes Schrumpfmass erzielt werden.
Bei der Bewegung des Tuches 18 nimmt dieses das von der Sprüheinrichtung 70 zugeführte Schmiermittel in solchen Mengen mit, dass zwischen den einander zugekehrten Flächen des Tuches 18 und des An- drückzylinders34ein im wesentlichen gleichförmiger. hydrodynamischer Film gebildet wird. Daher kann der Zylinder 34 vielleicht beim Anlaufen umlaufen, während sich nach Beginn der Drehung ein hydrody- namischer Schmierfilm ausbildet, der die Antriebsreibung zwischen den einander zugekehrten Flächen so sehr herabsetzt, dass der Zylinder 34 sich selbst unter Belastung nicht dreht. Die Belastung kann nach Bildung des hydrodynamischen Films aufgelegt werden.
Die Bildung eines Schmierfilms, der genügt, um die Antriebsreibúng so weit herabzusetzen, dass der Zylinder aufhört, sich zu drehen, wird dadurch unterstützt, dass die Umschlingung des Zylinders 34 durch das Tuch 18 auf einem Minimum gehalten wird.
Vorstehend sind verschiedene bevorzugte Ausführungsformender Erfindung dargestellt und ausführlich beschrieben worden, doch versteht es sich, dass diese abgeändert werden können und die Erfindung in andern Konstruktionen Anwendung finden kann. Der Patentschutz soll daher nicht auf die dargestellte Kon-
<Desc/Clms Page number 5>
struktion beschränkt sein, sondern die Erfindung in jeder Form umfassen, in der ihre Grundsätze angewendet werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Behandlung von Bahnen mit einer drehbaren Walze und einem Tuch aus elastischem Material, von dem ein Trum über ein Segment der drehbaren Walze wandert und welches von einer drehbar gelagerten, mit einer glatten Oberfläche versehenen Andrückwalze geführt und fest gegen die drehbare Walze gedrückt ist, wobei Einrichtungen zur Zuführung der zu behandelnden Bahn mit der Einzugsgegeschwindigkeit des Tuches zu dem zwischen der drehbaren Walze und dem Tuch ausgebildeten Spalt vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der der Andrückwalze (34) zugekehrten Fläche des Tuches (18) und der Oberfläche der Andrückwalze (34) ein hydrodynamischer Schmierfilm zur Beseitigung der Reibung gebildet ist, der die Mitnahme der Andrückwalze (34) durch das laufende Tuch (18) während des Betriebes der Maschine verhindert.