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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Konditionierung der Beschichtung auf einer Walze in einer Papiermaschine.
Eine poröse Fläche einer Presswalze neigt dazu, das Rakelmaterial, wie Epoxy, anzusammeln und damit beschichtet zu werden. Wenn die Beschichtung übermässig wird, kann die Walzenfläche übermässig glatt werden, was dazu führt, da die Trennung der Papierbahn von der Zentralwalze der Presse und der Durchgang durch die Rakel erschwert sind, was zu einer Bahnabreissneigung führt. Ebenso führt ein übermässiges Aufrauhen der Fläche zu einer ähnlichen Beeinträchtigung der Arbeitsleistung der Fläche. Das Glätten und Aufrauhen der Walzenfläche sind insbesondere für eine Walze typisch, die ein keramisches Beschichtungsmaterial aufweist.
Um die Fläche auf ihrem Rauhigkeitswert (RA-Wert) halten zu können, der hinsichtlich des Betriebs optimal ist, muss die Walzenfläche geschliffen werden.
Somit ist in der vorliegenden Anmeldung vorgeschlagen, dass die Walzenfläche in regelmässigen Zeitabständen, vor Ort und ohne Ausbau der Walze konditioniert wird. In der Lösung gemäss der vorliegenden Erfindung ist die Rakel der zu konditionierenden Walze mit einem separaten Schleifelement versehen, welches an den Betätigungsgliedern der Rakel angebracht ist und mittels der
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Rakel in Kontakt mit der zu schleifenden Fläche gebracht wird.
Die Elemente umfassen ein Gegenstück, dessen Form mit der Kurvenform der Walzenfläche nahezu übereinstimmt, wobei an dem Gegenstück ein Schleifband und ein separates weiches Polsterteil angebracht sind, und wobei das Polsterteil ein elastisches Schleifergebnis und eine Berücksichtigung jedweder Formunterschiede zwischen den während des Schleifens gegeneinander gedrückten Flächen ermöglicht. Die Walze wird insbesondere an ihrem Betriebsort geschliffen.
Bei der erfindungsgemässen Lösung ist es wesentlich, dass ein Schleifelement gewählt ist, mit dem das Schleifergebnis stets richtig ist, unabhängig davon, ob die Fläche durch das Schleifen glatter gemacht werden soll oder ob eine übermässig glatte Fläche aufgerauht werden soll. Somit wurde erfindungsgemäss ein separates Schleifelement ausgewählt, in welchem die Grösse des Durchmessers der Schleifpartikel im Bereich von 15...200 Rm liegt. Vorzugsweise wird ein Diamantschleifband verwendet.
Während des Schleifens wird das Schleifelement in Axialrichtung der Walze oszilliert, wobei die Oszillationseinrichtung der Rakel für die Oszillation verwendet wird. Das Schleifelement wird mit einer Kraft von etwa 100...1200 N/m (Kraft je Längeneinheit) gegen die zu schleifende Fläche gepresst. Die Walze wird mit einer geringen Umfangsgeschwindigkeit von etwa 10...200 m/min gedreht. Vorzugsweise wird ein Wasserstrahl auf die Walzenfläche aufgebracht, so dass der Wasserfilm das abgeschliffene Material abführt und als ein Kühlmittel wirkt.
Wenn in der vorliegenden Anmeldung von einer Keramikwalze gesprochen wird, ist insbesondere eine Walze mit einer keramischen oder metallkeramischen Beschichtung gemeint. Das Beschichtungmaterial ist vorzugsweise eine Oxidkeramik, beispielsweise A1, Ca, Cr, Mg, Si, Ti, Zn oder Y-Oxid, eine Carbidkeramik, beispielsweise Cr, Ni, Ti oder W-Carbid, eine Boridkeramik, beispielsweise Ti-Borid, oder eine Mischung oder Verbindung daraus. Unter diese Keramiken können auch Metalle
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legiert sein, beispielsweise A1, Cr, Co, Fe, Mo, Ni, Si oder Legierungen davon.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der Erfindung sind durch das gekennzeichnet, was in den Schutzansprüchen ausgedrückt ist.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung, die in den Figuren der beigefügten Zeichnung gezeigt sind, erläutert, die Erfindung soll jedoch nicht nur auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt sein.
Fig. 1A ist eine schematische Darstellung des Glättens einer Walzenfläche.
Fig. 1B ist eine schematische Darstellung des Aufrauhens einer Walzenfläche.
Fig. 2A zeigt Graphen f1, f2, die die Rauhigkeit der Fläche wiedergeben. Die Kurve f1, gibt das Aufrauhen der Fläche wieder.
Die Kurve f2 gibt das Glätten der Fläche wieder.
Fig. 2B zeigt den Schleifvorgang, wobei die Kurve f1, das Glätten der Fläche während des Schleifens wiedergibt und die Kurve f2' das Aufrauhen einer glatten Fläche während des Schleifens wiedergibt.
Fig. 3A zeigt die Presse einer Papiermaschine im laufenden Zustand.
Fig. 3B zeigt das Schleifen der Zentralwalze der Presse gemäss der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 A ist eine genauere Seitenansicht einer Schleifvorrichtung gemäss der Erfindung. Die Darstellung
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entspricht einer Schnittansicht, die entlang der Linie I-I in Fig. 4B genommen ist.
Fig. 4B zeigt die Vorrichtung in Richtung des Pfeils K1 in Fig.
4A.
Fig. 5A zeigt den Kontakt zwischen dem Schleifelement und der zu schleifenden Fläche in einem vergrösserten Massstab.
Fig. 5B zeigt den Bereich X1 in Fig. 5A.
Fig. 6A zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei das Schleifband unmittelbar an der Rakel angebracht ist.
Fig. 6B zeigt den Bereich X2 in Fig. 6A.
Fig. 7 ist eine perspektivische Darstellung der Befestigung des Schleifbands an dem Gegenstück des Schleifelements, wobei die Konstruktion des Gegenstücks unter Bezugnahme auf die Figur beschrieben wird.
Fig. 1A zeigt die Querschnittsstruktur einer keramischen Walzenfläche in einem Glättungsvorgang der Fläche. Das in der Figur mittels diagonaler Schraffur dargestellte Material repräsentiert das Rakelmaterial 11. In dem Glättungsvorgang der Fläche, insbesondere in einer thermisch besprühten Fläche, verkratzen die scharfkantigen Ausnehmungen O1, 02..., die in Verbindung mit dem Schleifen erzeugt sind, das Rakelmaterial und dadurch neigen die Ausnehmungen O1, O2 dazu, gefüllt zu werden.
Dies zeigt sich als eine Glättung der Fläche.
Fig. 1B zeigt einen zweiten Fall, in welchem die Fläche rauh wird. In Fig. 1B ist das Rakelmaterial 11 durch die schraffierten Bereiche dargestellt. Wenn die Anzahl und Grösse der schleifenden Partikel, die zwischen die Rakel und die Walze eindringen, gross sind, beginnen die Partikel die gebildete
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Schicht aus Rakelmaterial schneller zu verkratzen als sie erneuert werden kann. Auf diese Weise wird zunächst die Schicht aus Rakelmaterial aufgebrochen und dann wird das Aufrauhen der keramischen Schicht möglich. Mittels einer Schleifbehandlung wird eine neue ebene Fläche auf der Fläche ausgebildet, was die Bildung einer Schicht aus Rakelmaterial fördert.
In Fig. 2A gibt die Kurve f1 das Aufrauhen der Fläche wieder, d. h. die Situation von Fig. 1A in einem Koordinatensystem von Oberflächenrauhigkeit/ Laufzeit. Während der Laufzeit nähert sich die Oberflächenrauhigkeit einem Maximalwert.
In der Figur repräsentiert die Kurve f2 die Tendenz zur Glättung der Fläche. In Abhängigkeit vom Einzelfall kann die Änderungsgeschwindigkeit der Rauhigkeit sogar bis zu einem merklichen Ausmass variieren. Es wurde festgestellt, dass der Maximalwert sich dem RA-Wert von 2 und der Minimalwert sich dem RA-Wert von 0,2 nähert. In dem Zustand t1 wird das Schleifen gemäss der Erfindung ausgeführt.
Wie in Fig. 2B gezeigt ist, wird im Zustand g1 die Fläche mittels des Schleifelements geschliffen, wobei die durchschnittliche Grösse des Durchmessers der Partikel, d. h. der Durchmesser des Granulats (Partikelgrösse), im Bereich von 15...200 m ist.
Unabhänging davon, ob der Ausgangspunkt eine übermässig rauhe Fläche oder eine übermässig glatte Fläche ist, wird die gewünschte Oberflächenrauhigkeit erreicht. Die Kurve f1, zeigt das Glätten der rauhen Fläche, das während des Schleifens stattfindet, und die Kurve f2' zeigt das Aufrauhen einer glatten Fläche, das während des Schleifens stattfindet. Das Endergebnis wird mit einer Schleifzeit von etwa ein bis zwei Stunden erreicht.
Fig. 3A ist eine Darstellung der Pressenpartie einer Papiermaschine in einem laufenden Zustand. Die in Fig. 3A gezeigte Pressenpartie hat eine Zentralwalze 10, die mit einer
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keramischen Beschichtung gemäss der Erfindung beschichtet ist.
Zwischen der Presswalze 12 und der Gegenwalze 13 befindet sich ein Spalt N1, zwischen der Zentralwalze 10 und der Presswalze 12 ein Spalt N2 und zwischen der Zentralwalze 10 und der Gegenwalze 14 ein Spalt N3. Der Filz H2 und die Bahn W sind durch die Spalte N1 und N2 geführt. Auf entsprechende Weise ist ist der Filz H1 durch den Spalt N1 und über die Filzleitwalzen 15a1, 15a2 geführt. Nach dem Spalt N2 ist die Bahn entlang der Fläche 10' der Zentralwalze 10, während sie an der Walzenfläche haftet, in den Spalt N3 geführt, in den zudem der Filz H3 geführt ist. Der Filz H3 ist über die Filzleitwalzen 16a,1 16a2 geführt. Nach dem Spalt N3 ist die Bahn eine bestimmte Distanz entlang der Walzenoberfläche 10' der Zentralwalze 10 geführt, wobei sie über die Walze 17 in Verbindung mit dem Filz H4 überführt wird. Der Filz H4 ist über die Filzleitwalze 18 geführt.
Unter diesen Umständen sind bei dem Presswalzenbetrieb gute und genaue Eigenschaften der Fläche erforderlich, damit, beispielsweise in Verbindung mit einem Aufführen und einem Laufzustand, die Bahn W leicht mit der Zentralwalze in Verbindung gebracht werden kann und die Bahn von der Zentralwalze weggeführt werden kann. Im Hinblick auf die Qualität des erzeugten Papiers sind die Eigenschaften der Walzenfläche ebenfalls wesentlich. Wenn Veränderungen der Oberflächenwerte an dem keramischen Material auftreten, ist der Laufzustand nicht mehr unter Kontrolle. Somit wird in der vorliegenden Anmeldung vorgeschlagen, dass das keramische Material perodisch geschliffen werden sollte, d. h. in bestimmten regelmässigen Zeitintervallen, beispielsweise in Verbindung mit passenden Stillstandszeiten für den Filzwechsel.
Fig. 3B zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen gemäss der Erfindung. Die Spalte N1, N2, N3 wurden geöffnet und die Zentralwalze 10 wird mittels ihres eigenen Antriebszahnrads im Kriechbetrieb angetrieben. Alternativ kann die Walze mittels des Antriebs einer Gegenwalze angetrieben werden, während der Spalt oder die Spalte geschlossen sind. Der Drehsinn der Walze ist durch den Pfeil D1 angezeigt. An dem Ende der Rakel 29 der
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Rakeleinrichtung 19 ist ein Schleifgegenstück 20 angebracht, in welchem das Schleifelement 21 vorzugsweise ein Diamantschleifband ist. Das Schleifband 21 berührt die zu schleifende Fläche 10' über die Umfangslänge L.
Es ist wesentlich, dass die Länge L im Bereich von 7...200 mm, vorzugsweise 10...100 mm ist, in welchem Fall eine angemessene Menge von Schleifpartikeln mit der zu schleifenden Fläche an jeder Stelle des Umfangs in Kontakt ist, und dass, während des Schleifens, das zu schleifende Material das Schleifelement 21 nicht erschöpft, so dass ein Wechsel des Schleifelements 21 während jedes Schleifzyklus vermieden werden kann. Das Schleifen dauert etwa 1...2 Stunden und es sind keine Zeitunterbrechungen während des Schleifens erforderlich.
Die Umfangsgeschwindigkeit der Walze 10, die bei dem Schleifvorgang verwendet wird, liegt vorzugsweise in dem Bereich von 10...200 m/mim.
Fig. 4A ist eine Seitenansicht der Schleifanordnung in einem vergrösserten Massstab. Die Darstellung ist eine Schnittansicht längs der Linie I-I in Fig. 4B. Gemäss der Darstellung in Fig. 4A hat die Rakeleinrichtung 19 einen Rakelbalken 23, der mit einem Schwenkarm 24 verbunden ist. Zwischen dem Schwenkarm 24 und dem Rahmen F befindet sich ein Betätigungselement 240, beispielsweise eine Zylinderanordnung oder ein Gewindestift.
Durch das Betätigungselement 240 ist der Rakelbalken 23 in der Drehrichtung in der Arbeitsstellung verriegelt. Ferner umfasst die Vorrichtungslösung einen Schwenkrahmen 26, der mit dem Vorsprungsabschnitt 23' des Rakelbalkens 23 verbunden und an einer Gelenkverbindung 28 schwenkbar befestigt ist. Zwischen dem Schwenkrahmen 26 und dem Vorsprungsabschnitt 23' sind Belastungsschläuche 27a und 27b an beiden Seiten des Schwenkgelenks 28 angeordnet. Mittels der Belastungsschläuche 27a, 27b kann der Schwenkrahmen 26 an dem Schwenkgelenk 28 verschwenkt werden (Pfeil L1). Auf diese Weise kann die Rakel 29
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zusammen mit dem daran angebrachten Schleifelement 21 mit einer Kraft in Anlage mit der zu schleifenden Fläche 10' gepresst werden. Die Rakel 29 ist in den Hohlraum 26' in dem Ende des Schwenkrahmens 26 eingesetzt.
Gemäss der Erfindung ist das Schleifgegenstück 20 durch den Gelenkpunkt 30 an dem Ende der Rakel 29 angebracht. Das Schleifgegenstück 20 umfasst ein Schleifelement 21, vorteilhafterweise genau ein Schleifband, vorzugsweise ein Diamantschleifband. Die durchschnittliche Partikelgrösse der Schleifpartikel in dem Schleifelement 21 ist in dem Bereich von 15...200 m/. In der Figur erzeugt das Strahlrohr 22 einen Wasserstrahl S, der auf die zu schleifende Fläche gespritzt wird, wodurch das Schleifmaterial zusammen mit dem Wasser von der Walzenfläche 10' abgeführt werden kann.
Fig. 4B zeigt die Vorrichtung von Fig. 4A in der Richtung des Pfeils K1 in Fig. 4A gesehen. Das Oszillationsbetätigungselement 31 ist angeordnet, um die Welle E1 der Rakeleinrichtung 19 zu verlagern, wobei die Welle E1 in dem Lagergehäuse E2 gehalten ist. Die Oszillationsbewegung ist durch die Pfeile L2, L3 dargestellt.
Fig. 5A ist eine vergrösserte Darstellung der Verbindung des Gegenstücks 20 und des daran angebrachten Schleifelements 21 mit der zu schleifenden Fläche 10'. Das Gegenstück hat eine Form R1, die nahezu mit dem Radius R2 der Walze 10 übereinstimmt. Die Rakel 29 der Rakeleinrichtung ist in der Nut 20a in dem Gegenstück 20 angebracht. Die Nut 20a verläuft in dem Gegenstück 20 an seiner Aussenfläche 20" über die gesamte Breite der zu schleifenden Walze 10.
Fig. 5B zeigt den Bereich X1 in Fig. 5A. Das Schleifband 21 berührt die Walzenfläche 10' vorzugsweise über die Umfangslänge L. Die Länge des Bereichs L liegt vorteilhafterweise im Bereich von 7...200mm, vorzugsweise 10...100mm.
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Das Polstermaterial 25 ist zwischen dem Schleifband 21 und dem Schleifgegenstück 20 angeordnet.
Fig. 6A zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, in welchem eine übermässig breite Rakel 29a an der Rakeleinrichtung 19 angebracht ist, wobei die Rakel 29a flexibel ist. Das Schleifband 21 ist an der Fläche 29a' der Rakel 29a befestigt und das Polstermaterial 25 ist zwischen dem Schleifband 21 und der Rakelfläche 29a' der Rakel 29a eingesetzt.
Fig. 6B ist eine vergrösserte Darstellung des Bereichs X2 in Fig.
6A.
Fig. 7 zeigt die Form des Schleifgegenstücks 20 gemäss der Erfindung und die Befestigung des Schleifbands 21 und des Polstermaterials 25 an der gekrümmten Fläche 20' des Schleifgegenstücks 20. Die Form R1 der Fläche 20' entspricht nahezu dem Radius R2 der Walze 10. Bei der Anordnung kann sich das Schleifelement 21 selbst der zu schleifenden Fläche 10' anpassen, so dass jedwede Änderungen des Flächendrucks, die sich aus Ungenauigkeiten in dem Kontakt zwischen der zu schleifenden Fläche 10' und dem Schleifelement 21 ergeben, in dem Schleifvorgang ausgeglichen werden. Das Schleifgegenstück 20 hat eine Nut 20a an seiner Aussenfläche 20", in die das Ende der Rakel 29 der Rakeleinrichtung 19 eingesetzt ist, wobei eine Gelenkverbindung 30 zwischen der Rakel 29 und dem Schleifgegenstück 20 ausgebildet ist.
In einem solchen Fall ist das Schleifgegenstück 20 so sanft wie möglich in Übereinstimmung mit den Oberflächenformen der Walze in dem Schleifvorgang geführt. Die Zeit für das Schleifen beträgt vorzugsweise eine bis zwei Stunden. Das Schleifband 21 oder jedes andere Schleifelement wird mit einer Kraft von 100...1200 N/m gegen die zu schleifende Walzenoberfläche 10' gedrückt und die Walze wird mit einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa 10...200 m/min gedreht.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Konditionieren der Beschichtung (10') auf einer Walze (10) in einer Papiermaschine, wobei die Beschichtung eine Keramik oder Metallkeramik ist. Die Walze (10) wird periodisch mittels eines Schleifelements (21) geschliffen, wobei das Schleifelement (21) an der Rakeleinrichtung (19) der Walze (10) angebracht ist.
Die Korngrösse der Schleifpartikel in dem Schleifelement (21), d.h. der durchschnittliche Durchmesser der Partikel liegt im Bereich von 15...200 )im. In dem Schleifvorgang wird die Walze (10) an ihrem Betriebsort gedreht und das Schleifelement (21) wird mit einer Kraft in Anlage mit der zu schleifenden Fläche gedrückt, wodurch, wenn die zu schleifende Fläche übermässig rauh ist, diese auf den gewünschten Oberflächenrauhigkeitswert geglättet wird, und, auf entsprechende Weise, eine übermässig glatte Fläche auf den gewünschten Oberflächenrauhigkeitswert aufgerauht wird, der durch das Schleifelement (21) bestimmt ist.