AT392100B - Elastisch verformbarer pressmantel einer presse zur entwaesserung bahnfoermigen gutes, insbesondere einer entwaesserungspresse fuer papierherstellungs- maschinen od. dgl. - Google Patents

Description

AT 392100 B

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elastisch verformbaren Preßmantel einer Presse zur Entwässerung bahnförmigen Gutes, insbesondere einer Entwässerungspresse für Papierherstellungsmaschinen od. dgl., wobei der Preßmantel an seiner Außenseite Stege aufweist, zwischen denen nach außen offene Rillen verbleiben.

Derartige Preßmäntel und Entwässerungspressen sind bekannt und werden z. B. in der Pressenpartie von Papierherstellungsmaschinen dazu benutzt, aus der noch nassen Papierbahn Wasser auszupressen und abzuleiten. Die Papierbahn wird dabei gemeinsam mit einem Entwässerungsfilz, oder auch sandwichartig umhüllt von zwei Entwässerungsfilzen, durch eine Preßzone hindurchgefühlt. Die Preßzone kann durch zwei drehbare Preßwalzen gebildet sein, wobei wenigstens eine der Preßwalzen einen elastisch verformbaren und mit Rillen versehenen Preßmantel aufweist Die Preßzone kann aber auch durch nur eine drehbare Preßwalze und durch einen Druckschuh gebildet sein, der einen umlaufenden Preßmantel (unter Bildung einer in Laufrichtung verlängerten Preßzone) gegen die Preßwalze drückt. In jedem Fall wird in der Preßzone Wasser aus der Papierbahn ausgequetscht und unmittelbar an wenigstens einen Entwässerungsfilz abgegeben. Dabei gelangt ein Teil des Wassers durch die Poren des Filzes in die oben erwähnten Rillen des Preßmantels.

Daartige Rillen werden, insbesondere bei höheren Laufgeschwindigkeiten der Papierbahn, d. h. bei höheren Produktionsgeschwindigkeiten vorgesehen. Bekannt sind gerillte Preßwalzen, deren Rillen in einen metallischen Walzenmantel eingearbeitet sind. Bei diesen Walzen bleibt die Querschnittsform der Rillen in der Preßzone unverändert Jedoch ist hier die spezifische Pressung in der Preßzone relativ hoch. Dadurch besteht die Gefahr, daß die Papierbahn verdrückt wird. Dagegen bleibt bei Verwendung eines elastischen Preßmantels die spezifische Pressung (auch bei relativ hoher Linienkraft) in vertretbarer Größenordnung. Jedoch werden hiebei die Stege zwischen den Rillen in der Preßzone ballig verformt und gleichzeitig werden die Rillen verengt. Daraus resultiert u. a. der Nachteil, daß das Wasseraufnahmevermögen der Rillen vermindert und der Wasserabfluß durch die Rillen behindert ist

Die Erfindung beschäftigt sich ausschließlich mit dem elastischen Preßmantel. Ein derartiger Preßmantel kann entweder als fester Belag auf einem drehbaren Walzenkörper aufgebracht sein (vgl. US-PS 4,353,296 und DE-PS 28 14 682). Oder er ist als biegsames Band oder als Schlauch ausgebildet, wobei das Band oder der Schlauch mittels eines Druckschuhs oder mittels eines rotierenden Walzenkörpers gegen eine Gegenwalze gepreßt wird (vgl. DE-OS 35 01 635 = US-PS 4,625,376; US-PS 4,552,620; US-PS 4,238,287).

Bei bekannten elastischen Preßmänteln sind schon Maßnahmen vorgeschlagen worden mit dem Ziel, die Verengung der Rillen in der Preßzone zu vermeiden. In der Fig. 2a der US-PS 4,353,296 ist dargestellt, wie sich der Urheber dieser Schrift die Verformung der Stege vorstellt. Vorgeschlagen wird, diese Verformungen durch Materialien mit anisotropen Eigenschaften zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren. So soll der Elastizitätsmodul, gemessen quer zur Umlaufrichtung, größer sein als der Elastizitätsmodul, gemessen in der Umlaufrichtung. Es erscheint jedoch zweifelhaft, ob dieser Vorschlag zum Ziel führt und ob er mit vernünftigem Herstellungsaufwand realisierbar ist.

In der DE-PS 28 14 682 ist eine Preßwalze mit einem elastischen Mantel beschrieben, bei dem die Rillen in ihrem Grund verbreitert sind. Damit sind aber die Stege an ihrem "Fuß" erheblich geschwächt. Dadurch besteht die Gefahr, daß die Stege unter Last umkippen und daß hiedurch der Entwässerungsfilz beschädigt wird und/oder die Pressung der Papierbahn nicht mehr genügend gleichförmig über ihre Breite erfolgt

Ein weiterer Versuch zur Lösung des genannten Problems ist in WO 87/02080 beschrieben, am Beispiel eines elastischen Preßbandes für eine Druckschuh-Presse. Das Preßband besteht gemäß Fig. 2 aus einer elastomeren Materialschicht mit einem darin eingebetteten Verstärkungsgewebe. Die Fig. 3 zeigt, wie sich - nach der Vorstellung des Urhebers dieser Schrift - die Stege in der Preßzone verformen und die Rillen verengen. Um dies zu vermeiden, wird vorgeschlagen, die beiden Seiten der elastomeren Materialschicht aus unterschiedlichen Werkstoffen zu bilden. Mit anderen Worten: Das Verstärkungsgewebe soll auf seinen beiden Seiten mit unterschiedlichen Kunststoff-Sorten beschichtet werden. Das Ergebnis soll sein, daß die über den Druckschuh gleitende Seite des Preßbandes eine geringere Härte aufweist als die andere Seite, in welche die Rillen eingearbeitet sind. Ein derartiges Herstellungsverfahren ist jedoch sehr teuer, weil das Beschichten des Verstärkungsgewebes in zwei getrennten Arbeitsgängen stattfinden und dazwischen das Preßband gewendet werden muß. Außerdem besteht die Gefahr, daß sich die beiden unterschiedlichen elastomeren Schichten mit der Zeit voneinander lösen.

Wie weiter unten im einzelnen erläutert werden wird, hat man auch schon versucht, das Wasseraufnahmevermögen der Rillen in der Preßzone - trotz Verformung der Stege - dadurch zu erhöhen, daß man die Rillen breiter machte. Dies hatte aber zur Folge, daß die Rillen im fertigen Papier erkennbar wurden; d. h. im Papier ergab sich in unerwünschter Weise die sogenannte Rillenmarkierung (siehe US-PS 4,353/296 Spalte 1, Zeilen 32-37).

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen elastisch verformbaren und auf seiner Außenseite mit Rillen versehenen Preßmantel derart zu gestalten, daß die Rillen in der Preßzone ein hohes Wasseraufnahmevermögen haben und daß dennoch die Rillenmarkierung im fertigen Papier vermieden wird. Außerdem soll der Preßmantel mit möglichst geringem Aufwand herstellbar sein.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die "Kopffläche” der Stege, im Querschnitt betrachtet, konkav ausgebildet ist -2-

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Hiedurch wird folgendes erreicht: Wenn der erfindungsgemäße elastische Preßmantel zusammen mit dem ebenfalls elastischen Entwässerungsfilz (und zusammen mit der Papierbahn) dem Preßdruck ausgesetzt ist, dann verformen sich die Stege derart, daß ihre Kopffiächen - im Querschnitt gesehen - eben werden. Dies bedeutet, daß der Filz (weitgehend oder vollkommen) über die gesamte Breite jedes Steges gleichmäßig komprimiert wird. Hiedurch wird es dank der Erfindung möglich, daß man die Rillen etwas breiter macht als bisher (um trotz der Verformung ein hohes Wasseraufnahmevermögen zu erzielen) und daß trotzdem die Gefahr der Rillenmarkierung im fertigen Papier vermieden wird. Denn aus der gleichmäßigeren Komprimierung des Filzes resultiert eine wesentlich gleichmäßigere Komprimierung und Entwässerung der Papierbahn über deren Breite.

Bevorzugte Abmessungen der Rillen und Stege sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.

Der erfindungsgemäße Preßmantel kann (wie die eingangs erwähnten bekannten Preßmäntel) als fester Walzenbezug oder als Schlauch oder Band ausgebildet sein, das bzw. der lose umläuft Im letzteren Falle hat der erfindungsgemäße Preßmantel - verglichen mit WO 87/02080 - den Vorteil, daß auf unterschiedliche Werkstoffe und Härtegrade an den beiden Seiten (Außen- und Innenseite) der elastomeren Materialschicht verzichtet werden kann. Mit anderen Worten: Die Erfindung ermöglicht es, daß für beide Seiten ein einheitlicher Werkstoff verwendet wird (Anspruch 4). Bei der Herstellung eines derartigen Preßmantels kann man bevorzugt die in Patentanmeldung P 37 15 153.3 beschriebene Methode anwenden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 eine Presse zum Entwässern von Papierbahnen mit einem über einen Druckschuh geführten Preßmantel;

Fig. 2 einen achsparallelen Querschnitt an der Außenseite eines Preßmantels mit Entwässerungs-Rillen gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 3 den Querschnitt gemäß Fig. 2 unter Belastung durch den Preßdruck;

Fig. 4 einen Querschnitt gemäß Fig. 2 mit gegenüber dieser Darstellung verbreiterten Entwässerungsrillen, ebenfalls gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 5 den Querschnitt gemäß Fig. 4 unter Belastung durch den Preßdruck;

Fig. 6 einen achsparallelen Querschnitt an der Außenseite eines Preßmantels mit erfindungsgemäß ausgebildeten Stegen;

Fig. 7 einen Querschnitt gemäß Fig. 6 unter Belastung durch den Preßdruck;

Fig. 8 einen quer über die Breite einer Papierherstellungsmaschine verlaufenden Schnitt durch einen Preßmantel der erfindungsgemäßen Art;

Fig. 9 einen Teilschnitt gemäß Fig. 6, jedoch mit Maßpfeilen.

In Fig. 1 ist schematisch - ohne Stuhlung - eine Presse (1) zur Entwässerung einer laufenden Papierbahn (2) dargestellt. Diese Presse (1) besteht im wesentlichen aus einer Oberwalze (3) und einer Unterwalze (4), die ihrerseits einen feststehenden Kern (5) aufweist, in dem ein hydraulisch gegen die Oberwalze (3) gepreßter Druckschuh (6) geführt ist. Der feststehende Kern (5) und der hydraulisch gelagerte Druckschuh (6) der Unterwalze (4) sind von einem endlosen, schlauchförmigen, elastischen Preßmantel (7) umhüllt, der aus einem elastomeren Material mit eingebetteten Verstärkungsfäden besteht

Dieser Preßmantel (7) läuft mit seiner glatten Innenfläche gleitend über den Druckschuh (6), der zusammen mit der Oberwalze (3) eine verlängerte Preßzone (8) (Langspaltpresse) bildet. Die konkave Außenseite des Druckschuhs (6) ist an den Durchmesser der Oberwalze (3) angepaßt.

Zur Verminderung der Reibung zwischen dem Druckschuh (6) und dem Preßmantel (7) ist eine - nicht dargestellte - Einrichtung zum Benetzen der inneren Seite des Preßmantels (7) mit Schmiermittel vorgesehen.

Die Papierbahn (2) wird zwischen zwei Entwässerungsfilzen (9,10) der genannten Preßzone (8) zugeführt (Pfeil (d)). Aufgrund der Reibung zwischen dem unteren Entwässerungsfilz (10) und dem Preßmantel (7) wird der letztere über den Druckschuh (6) bewegt (Pfeil (p)). Die gemäß den Fig. 2 bis 9 mit Rillen versehene Außenseite des Preßmantels (7) nimmt in der Preßzone (8) vom unteren Entwässerungsfilz (10) Wasser auf, das der Papierbahn (2) entzogen wurde. Das Wasser wird in den Rillen vorübergehend gespeichert und außerhalb der Preßzone (8) aus diesen wieder entfernt

Diese Rillen sind dabei in äquidistanten Durchmesserebenen des Preßmantels (7) quer über die gesamte Breite der Presse (1) vorgesehen; die Rillen können auch schraubenlinienförmig quer über die gesamte Breite des Preßmantels (7) verlaufen.

Der Querschnitt der Rillen ist im allgemeinen rechteckig, und die Abmessungen dieses Rechtecks sind so, daß das Verhältnis zwischen Rillentiefe und Rillenbreite vorzugsweise im Bereich zwischen 4:1 und 5:1 liegt

In Fig. 2 ist ein Ausschnitt eines achsparallelen Querschnitts durch die Außenseite eines herkömmlichen Preßmantels (7) dargestellt im Zustand ohne Belastung durch den Preßdruck. Diese Außenseite besteht aus einer homogenen Folge von Stegen (11) und Rillen (12). Die Kopffiächen der Stege (11) bilden die zylindrische Form des Preßmantels (7); d. h. die Kopfflächen sind, im Querschnitt gesehen, eben. Die Rillen (12) bilden in der Preßzone ((8), Fig. 1) ein Speichervolumen für einen Teil des aus der Papierbahn ausgepreßten Wassers, das über den Entwässerungsfilz (10) in die Rillen gelangt

Fig. 3 zeigt den Ausschnitt von Fig. 2 mit dem in der Preßzone (8) an der Außenseite des Preßmantels (7), d. h. an den Stegen (11) aufliegenden Entwässerungsfilz (10). Preßmantel (7) und Filz (10) sind nun dem Preßdruck ausgesetzt; dabei verformt sich das elastische Material des Preßmantels (7) so, daß hauptsächlich die -3-

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Kopfflächen der Stege (11) sich ballig verformen und die Rillen (12) sich gleichzeitig an ihrer offenen Seite verengen. Die "ballige Verformung" der Kopfflächen der Stege (11) bedeutet, daß diese Kopfflächen, im Querschnitt betrachtet, eine konvexe Form bekommen. Auf dieser konvex geformten Kopffläche liegt der ebenfalls komprimierte Entwässerungsfilz (10) formschlüssig auf; d. h. der Filz wird in der Mitte jedes Steges stärker komprimiert als an den beiden Rändern. Die Rillen (12) sind, wie erwähnt, nach außen hin verengt und erhalten näherungsweise die Querschnittsform eines gleichschenkligen Trapezes. Diese Verengung der Rillen (12) ist meistens so stark, daß die Rillen nur eine relativ geringe Wassermenge aufnehmen können.

In den Fig. 4 und 5 ist eine ebenfalls herkömmliche Abwandlung des Preßmantels (7) gegenüber den Fig. 2 und 3 gezeigt. Hier sind die Rillen (12') breiter als in Fig. 2 ausgeführt. Somit ist die Verengung der Rillen (infolge des Preßdruckes) relativ zur Rillenbreite in Fig. 5 geringer als in Fig. 3, so daß das Wasseraufnahmevermögen der Rillen (12') und der Abflußquerschnitt für das Wasser ausreichend sind. (Eine weitere Verbreiterung der Rillen (12) bei gleichbleibendem Rillenabstand, ist im Hinblick auf den hiedurch kleiner werdenden Widerstand der Stege gegen Kippen nicht sinnvoll.) Die Stege (11') sind, entsprechend der Verbreiterung der Rillen (12*), schmaler als die Stege (11).

Gemäß Fig. 5 verformen sich die Stege (11') im Prinzip genauso wie die Stege (11) in Fig. 3. Ein Nachteil der größeren Rillenbreite ist, daß sich nun der Entwässerungsfilz (10) nicht nur an die konvex geformten Kopfflächen anlegt, sondern auch noch - viel mehr als in Fig. 3 - partiell in die Rillen (12') hinein gedrückt wird. Außerdem sieht man, daß der elastische Filz (10) - noch mehr als in Fig. 3 - in der Mitte des Steges stärker komprimiert wird als an den Rändern. Es wurde erkannt, daß dies die Ursache ist für die unerwünschte und oben schon erwähnte Rillenmarkierung im fertigen Papier. Auch sieht man, daß die bisherigen Vorstellungen über die Art der Verformung der Stege wohl nicht zutreffend sind; denn sie berücksichtigen nicht, daß der in der Preßzone an die Kopfflächen der Stege angepreßte Filz ebenfalls elastisch verformbar ist. Jedenfalls ist in Fig. 5 die Gleichförmigkeit der Pressung (und somit der Entwässerung der Papierbahn) über die Maschinenbreite so stark vermindert, daß die Papierqualität den gestellten Anforderungen nicht mehr gerecht wird.

In Fig. 6 ist ein Ausschnitt eines Preßmantels (7) gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar ungefähr mit der gleichen Rillenbreite und dem gleichen Rillenabstand wie in den Fig. 4 und 5. Die Stege (11") sind nun an ihrer Kopffläche (13), im Querschnitt gesehen, konkav ausgebildet.

Wenn nun - wie in Fig. 7 dargestellt - der Entwässerungsfilz (10) (zusammen mit der Papierbahn) und der Preßmantel (7) durch die Preßzone (8) (Fig. 1) laufen, so werden die höherstehenden Randbereiche der konkaven Kopfflächen (13) der Stege (11") flachgedrückt; die Seiten der Rillen (12") werden gleichzeitig nach innen gedrückt, so daß diese Rillen (12") wiederum im wesentlichen die Querschnittsform eines gleichschenkligen Trapezes haben.

Aus der Darstellung nach Fig. 7 ist zu ersehen, daß die Grenze zwischen dem Entwässerungsfilz (10) und den Stegen (11") nunmehr geradlinig quer über die Breite des Preßmantels (7) verläuft. Sicher wird der Entwässerungsfilz (10) auch in Fig. 7 partiell in die Rillen (12") hineingedrückt. Im Vergleich der Darstellungen nach den Fig. 3, 5 und 7 läßt sich jedoch leicht erkennen, daß die Verformungen des Entwässerungsfilzes (10), d. h. die maximalen Abweichungen zwischen den geometrischen Punkten Mitte Steg und Mitte Rille - vgl. (x) in Fig. 3, (y) in Fig. 5 und (z) in Fig. 7 - beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel in Fig. 7 am geringsten sind. Dies bedeutet aber auch, daß es gelungen ist, eine weitgehend gleichmäßige Pressung der Papierbahn über ihre Breite und gleichzeitig ein relativ großes Wasseraufnahmevermögen der Rillen zu erzielen. Letztlich ist auch ein geringerer Verschleiß des Entwässerungsfilzes (10) zu erwarten.

Die spezielle konkave Geometrie der Kopfflächen (13) der Stege (11") ist als bogenförmige, V-förmige oder auch polygon-ähnliche Ausnehmung oder Auskerbung denkbar. Die günstigste Form, sowie die günstigsten Abmessungen hängen ab von dem jeweils verwendeten Preßmantel-Werkstoff und von dem jeweiligen Typ des Entwässerungsfilzes.

Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt eines schlauchförmigen Preßmantels (7) mit einer Mehrzahl homogen aufeinanderfolgender Stege (11") und Rillen (12"). Diese Stege (11") und Rillen (12") verlaufen in Umfangsrichtung oder wendelförmig quer über den gesamten Preßmantel. Die Kopfflächen (13) der Stege (11") sind wiederum, im Querschnitt gesehen, konkav ausgebildet.

Der in Fig. 8 gezeigte Preßmantel (7) weist im Bereich zwischen der (mit den Rillen (12") versehenen) Außenseite und der glatten, über den Druckschuh ((6) in Fig. 1) gleitenden Innenseite Verstärkungsfaden (Längsfäden (15) und Umfangsfäden (14)) hoher Festigkeit auf, deren Elastizität geringer ist als die des elastomeren Preßmantelmaterials (16). Die elastomere Materialschicht (16) (zumindest der die Verstärkungsfäden (14,15) allseitig umhüllende Teil dieser Materialschicht (16)) wird vorzugsweise aus einem einzigen Guß (d. h. in einem einzigen Gieß-Arbeitsgang) hergestellt, wobei die Umfangsfäden (14) während des Gieß-Arbeitsganges in das noch flüssige Mantelmaterial (16) eingewickelt werden.

Anhand von Fig. 9 sollen im folgenden noch bevorzugte Abmessungen bezüglich der Rillen bzw. der Stege angegeben werden.

Der Abstand der Rillen zueinander (Maß (a)) beträgt vorzugsweise 2,5 bis 3,5 mm. Die Breite der Rillen im unbelasteten Zustand (Maß (b)) beträgt dabei dann vorzugsweise 0,7 bis 1,2 mm, und dies bei einer Tiefe (Maß (t)) von vorzugsweise dem (0,8 bis l,0)-fachen des Rillenabstandes (a). -4-

Claims (3)

1. AT 392100 B Die Tiefe der erfmdungsgemäß an den Kopfflächen der Stege vorgesehenen konkaven Mulden (Maß (m)) beträgt vorzugsweise 0,02 bis 0,4 mm, wobei diese Muldentiefe (m) auf das Material des Preßmantels und die Preßkraft im Preßspalt abzustimmen ist. Unter Umständen ist es auch denkbar, die sich mit der Zeit (aufgrund von Verschleiß an den Muldenrändem) ergebende Verkleinerung der Muldentiefe (m) während des Betriebes dadurch zu kompensieren, daß die Linienkraft im Preßspalt mit zunehmender Betriebsdauer, d. h. zunehmendem Verschleiß, reduziert wird. Dadurch ist es möglich, die Muldentiefe (m) eines neuen Preßmantels zunächst relativ groß, d. h. im Bereich der genannten 0,4 mm zu wählen. PATENTANSPRÜCHE 1. Elastisch verformbarer Preßmantel einer Presse zur Entwässerung bahnförmigen Gutes, insbesondere einer Entwässerungspresse für Papierherstellungsmaschinen od. dgl., wobei der Preßmantel an seiner Außenseite Stege aufweist, die nach Art von Kreisringen in vorzugsweise äquidistanten Durchmesserebenen liegen oder die schraubenlinienförmig umlaufen, wobei zwischen den Stegen nach außen offene Rillen verbleiben, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steg (11"), im Querschnitt gesehen, eine konkave Kopffläche (13) aufweist.
2. 2. Preßmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (b) der Rillen ca. 0,7 bis 1,2 mm beträgt.
3. 3. Preßmantel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopffläche (13) - im Querschnitt gesehen - in der Mitte um das Maß m = 0,02 bis 0,4 mm tiefer ist als an den beiden Rändern. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen