AT414032B

AT414032B - Durchbiegungskompensierte walze einer papier-/pappemaschine oder endbearbeitungsmaschineund verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: AT414032B
Application number: AT0900603A
Authority: AT
Inventors: Pekka Korpelainen; Jorma Snellman
Original assignee: Metso Paper Inc
Priority date: 2002-02-04
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2006-08-15
Also published as: ATA90062003A

Description

2

AT 414 032 B

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Durchbiegungskompensierte Walze einer Papier-/Pappe-maschine oder Endbearbeitungsmaschine, wobei die Walze mit der Stützwalze einen Walzenspalt ausbildet. Anwendungen können z. B. die Feuchtwalzen des Pressbereiches und des Kalanders umfassen. Die Walze weist eine ortsfeste Walzenwelle auf, auf der mindestens ein 5 Belastungselement angeordnet ist, welches die Last auf die Innenfläche eines Mantels in Richtung des mit der Stützwalze ausgebildeten Walzenspaltes ausübt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer durchbiegungskompensierten Walze mit Verbundmantel.

Ein Problem bei durchbiegungskompensierten Walzen mit Verbundmantel besteht in der io Schwierigkeit, eine ausreichend lange Lebensdauer zu erzielen, was in der relativ schlechten Dauerhaftigkeit des Verbundmantels gegen den von dem Belastungselement verursachten Öldruck begründet liegt. Der auf die Innenfläche des Mantels ausgeübte hohe Öldruck kann das Öl zum Eindringen in den Mantel, oder bei der Struktur eine Schichtentrennung veranlassen. Der Verbundmantel ist auch nicht beständig gegen die mechanische Berührung der Belas-15 tungselemente, wenn der Schmierfilm reißt, da die Oberflächenhärte des Verbundmantels nicht sehr gut ist, weshalb die Innenfläche des Mantels sehr anfällig für Kratzer und Verschleiß ist.

Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer verbesserten durchbiegungskompensierten Walze mit Verbundmantel, welche die oben er-20 wähnten Probleme von Verbundmänteln nach dem Stand der Technik beseitigt oder minimiert.

Um diese Aufgabe zu lösen, ist die durchbiegungskompensierte Walze gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenfläche eines Mantels eine dünne Überzugsschicht aus Metall und/oder Keramik vorhanden ist, wobei sich die Überzugsschicht in der Axialrichtung 25 des Mantels mindestens über die von dem mindestens einen Belastungselement festgelegte Axiallänge erstreckt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren eine Matrize verwendet wird, um die herum ein dünner innerer Mantelteil aus Metall als Überzugs-30 Schicht angebracht wird, auf den eine dickere Außenschicht aus Verbundwerkstoff laminiert wird, wobei der Mantel danach von der Matrize entfernt wird.

Ein Verfahren gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung zur Herstellung einer durchbiegungskompensierten Walze mit Verbundmantel ist dadurch gekennzeichnet, dass bei dem 35 Verfahren der Verbundmantel auf einer Matrize ausgebildet wird, der Mantel von der Matrize entfernt wird, und die Innenfläche des Mantels mit einer Beschichtung beschichtet wird, die Metall oder Keramik aufweist.

Die Beschichtung kann elektrochemisch unter Verwendung einer Metallbeschichtung, z. B. 40 Chrom oder Kupfer, oder durch thermisches Sprühen einer Metall- oder Keramikbeschichtung wie z. B. einer Beschichtung erfolgen, die eine oder mehrere der folgenden Substanzen aufweist: Aluminium, Wolframkarbid, Kobalt, Chrom und Nickel.

Ein Verfahren gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei 45 dem Verfahren eine Schicht aus einer Keramik und/oder Metall enthaltenden Masse auf einer Matrize aufgetragen wird, eine Verstärkungsschicht auf der Masseschicht aufgetragen wird, und auf der Verstärkungsschicht eine Keramik und/oder Metall enthaltende, neue Masseschicht aufgetragen wird, wobei danach eine faserverstärkte Schicht mit gewünschter Dicke auf der verstärkten Masseschicht hergestellt wird, und wobei der Mantel von der Matrize entfernt wird, so sobald der so geformte Verbundmantel ausgehärtet ist. Die faserverstärkte Schicht wird vorzugsweise durch Wickeln hergestellt.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren in der dazugehörigen Zeichnung detaillierter beschrieben, wobei in: 55 3

AT 414 032 B

Fig. 1 eine durchbiegungskompensierte Feuchtwalze mit Verbundmantel gemäß dem Stand der Technik schematisch dargestellt ist,

Fig. 2 ein gemäß der Erfindung hergestellter Verbundmantel in Form eines schematischen Teilschnittes dargestellt ist, 5 Fig. 3 eine Teilschnittansicht der bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendeten Matrize dargestellt ist,

Fig. 4 ein Herstellungsverfahren nach dem Stand der Technik schematisch dargestellt ist, welches bei dem Verfahren gemäß der Erfindung zur Ausbildung eines faserverstärkten Mantels angewandt wird. 10

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte, durchbiegungskompensierte Feuchtwalze 10 mit Verbundmantel 1 weist eine ortsfeste Walzenwelle 12 auf, die mit Belastungselementen 11 versehen ist, welche den Mantel 1 in Richtung des Walzenspaltes belasten. Mit Verbund ist eine Struktur gemeint, die Verstärkungsfasern, z. B. Kohlenstoff-, Bor- oder Glasfasern, oder daraus 15 bestehende Mischungen umfassen, die sich in der Längsrichtung des Mantels und/oder in der Umfangsrichtung erstrecken können, und einen Matrixwerkstoff, der polymerisch, keramisch oder metallisch sein kann. Keramikwerkstoff umfasst verschiedene Oxide und Karbide, z. B. AI-, B-, Cr-, Ti-, Si-, Sn-, W-, Zn-, Zr-Oxide und -Karbide und daraus bestehende Mischungen, und verschiedene Nitride, wie z. B. Bn und Si3N4. 20

In Fig. 2 ist eine vergrößerte Teilansicht eines in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellten Verbundmantels 1 dargestellt, wobei die Innenfläche des Mantels mit einer Metallbeschichtung 3 versehen ist, die z. B. aus einem Stahlband oder -blech bestehen kann, wobei das Band oder Blech um eine Matrize 6 (Fig. 3) herum positioniert und so geschweißt wird, dass es den 25 Stahlmantelteil ausbildet, um den herum durch Laminieren oder Wickeln eine dickere Außenschicht aus Verbundwerkstoff ausgebildet wird, wobei der Mantel danach von der Matrize 6 entfernt wird. In Fig. 2 bezieht sich das Bezugszeichen 4 auf ein Verbindungsstück, mittels welchem der Mantel 1 an dem Abschlussüberzug befestigt und mittels Lagern drehbar auf der Welle 12 montiert wurde. Die Dicke des Stahlbandes oder -bleches beträgt vorzugsweise etwa 30 1 bis 1,5 mm, am vorteilhaftesten etwa 1,1 bis 1,2 mm. Die Beschichtung kann auch z. B. eine elektrochemisch hergestellte Beschichtung sein, wobei in diesem Fall zuerst ein Mantel aus Verbundwerkstoff z. B. unter Verwendung einer Matrize hergestellt, und die Innenfläche des Mantels dann mit der gewünschten Metallbeschichtung beschichtet wird. In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 2 eine auf der Außenfläche des Verbundmantels 1 ausgebildete Polymer-35 überzugsschicht. Die Herstellung der Polymerüberzugsschicht kann in demselben Stadium wie die Herstellung des Verbundmantels, oder in einem späteren separaten Stadium erfolgen. Eine elektrochemische Beschichtung macht es erforderlich, dass die Matrix elektrisch leitend ausgestaltet, oder die Oberfläche mit einem elektrisch leitenden Anstrich behandelt wird. 40 Die Überzugsschicht 3 auf der Innenfläche des Verbundmantels 1 kann auch aus einer Keramik und/oder Metall enthaltenden Masse bestehen, die mehrere Masseschichten aufweisen kann, zwischen welchen eine Verstärkungsschicht vorhanden ist, bei der es sich z. B. um eine Glasfasermatte handeln kann. Diese aus Keramik und/oder Metall bestehende Art von Überzugsschicht 3 wird vorzugsweise durch das Aufträgen einer der ersten, Keramik und/oder Metall 45 enthaltenden Masseschicht auf der Matrize 6 hergestellt, wobei auf der Masseschicht eine Verstärkungsschicht aufgetragen wird, und wobei darauf eine weitere Keramik und/oder Metall enthaltende Masseschicht aufgetragen wird. Diese Schritte können mehrere Male wiederholt werden, um eine Keramik und/oder Metall enthaltende Masse gewünschter Dicke auf der Matrize herzustellen. Die Keramik und/oder Metall enthaltende Masseschicht kann durch Mischen so der Keramik- und Metallpartikel und von Harz (z. B. Epoxyharz) und/oder Trennmittel hergestellt werden. Als Trennmittel kann z. B. Aramid, Graphit oder Molybdänsulfid verwendet werden.

Danach wird diese Schicht aus Verstärkungsfaser mit gewünschter Dicke auf die verstärkte Masseschicht gewickelt, wobei man diese aushärten lässt. Sobald der Verbundmantel 1 ausge-55 härtet ist, wird der Mantel von der Matrize 6 entfernt. Während des zum Aushärten erfordern-

Claims

4 AT 414 032 B chen Erwärmens dehnt sich die Matrize mehr als der Verbundmantel aus, wodurch sich zwischen ihnen während des Abkühlens ein Spalt ausbildet. Der so ausgebildete Spalt kann zum Entfernen des Mantels von der Matrize unter Verwendung von Wasser verwendet werden, welches in den Spalt eingeleitet wird, um das Entfernen des Mantels zu erleichtern. 5 In Fig. 4 ist eine Anordnung nach dem Stand der Technik schematisch dargestellt, die bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur Ausbildung eines Verbundmantels verwendet wird. Der Faserfaden 41 wird von einer Rolle 40 durch ein Bad abgewickelt, welches die Verbundstruktur der Matrix in einem Behälter 44 zu einer Führungsvorrichtung 42 ausbildet, die so io angeordnet ist, dass sie sich entlang einer Führungsstange so hin- und herbewegt, dass der Faserfaden auf den Mantelteil 1 aufgewickelt wird. Das Bad in dem Behälter 44 kann z. B. aus Epoxyharz, Phenolharz oder Polyamid bestehen. Der Mantelteil kann z. B. aus einem um eine Matrize 6 herum ausgebildeten Metallmantelteil 3 (Fig. 3) oder aus einer auf der Matrize geformten, Keramik enthaltenden Masseschicht bestehen, wobei die Matrize und ihre Überzugs-15 Schicht so angeordnet sind, das sie sich während des Wickelns des Faserfadens drehen. Der Faserfaden kann in verschiedenen Schichten 41a, 41b in verschiedenen Winkelpositionen im Verhältnis zu der Drehachse 45 gewickelt werden, wodurch die gewünschte Stärke für den Mantelteil erhalten wird. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel beträgt der Aufwicklungswinkel etwa 45° im Verhältnis zu der Drehachse 45, wobei ihre Öffnungsrichtungen einander entge-20 gengesetzt sind, was bedeutet, dass der Winkel zwischen den Schichten 41a und 41b etwa 90° betragen wird. In Abhängigkeit von der Art des Lagers sollte die Breite der Überzugsschicht 3 etwas größer als die von dem Lastelement/den Lastelementen 11 festgelegte Axiallänge L, oder vorzugsweise 25 als die Länge des gesamten Mantels sein. Ein Verbundmantel ist vorzugsweise übermäßig lang ausgeführt und wird danach auf seine endgültige Länge abgeschnitten, wobei die Endstücke an demselben unter Verwendung eines Klebstoffes befestigt werden. 30 Patentansprüche: 1. Durchbiegungskompensierte Walze (10) einer Papier-/Pappemaschine oder Endbearbeitungsmaschine, mit einem Mantel (1, 3), wobei die Walze eine ortsfeste Walzenwelle (12) aufweist, auf der mindestens ein Belastungselement (11) angeordnet ist, welches eine Last 35 auf die Innenfläche des Mantels (1, 3) in Richtung des mit der Walzenwelle (12) ausgebildeten Walzenspaltes ausübt, wobei der Mantel (1, 3) Verstärkungsfasern und einen Matrixwerkstoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenfläche eines Verbundmantels (1) eine dünne Überzugsschicht (3) aus Metall 40 und/oder Keramik vorhanden ist, wobei sich die Überzugsschicht (3) in der Axialrichtung des Verbundmantels (1) mindestens über die von dem mindestens einen Belastungselement (11) festgelegte Axiallänge (L) erstreckt.
2. Durchbiegungskompensierte Walze nach Anspruch 1, 45 dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Überzugsschicht (3) etwa 0,1 bis 1,5 mm beträgt.
3. Durchbiegungskompensierte Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass so die Dicke der Überzugsschicht (3) etwa 1,1 bis 1,2 mm beträgt.
4. Durchbiegungskompensierte Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugsschicht ein Metallmantel (3) ist. 55 5 AT 414 032 B
5. Durchbiegungskompensierte Walze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenfläche des Metallmantels (3) eine Schutzschicht ausgebildet ist, die vorzugsweise aus demselben Verbundwerkstoff wie der Verbundmantel (1) besteht.
6. Durchbiegungskompensierte Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugsschicht (3) ein Material aufweist, das hauptsächlich Keramik enthält.
7. Durchbiegungskompensierte Walze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Harz und/oder Trennmittel in die aus der Keramik enthaltenden Masse bestehende Überzugsschicht (3) gemischt wird.
8. Durchbiegungskompensierte Walze nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der Keramik enthaltenden Masse bestehende Überzugsschicht (3) aus mindestens zwei Teilschichten besteht.
9. Verfahren zur Herstellung eines Mantels (1, 3) einer durchbiegungskompensierten Walze nach Anspruch 4 oder 5 mit Verbundmantel (1), wobei die Walze eine ortsfeste Walzenwelle (12) aufweist, auf der mindestens ein Belastungselement (11) angeordnet ist, welches die Last auf die Innenfläche des Verbundmantels (1) in Richtung des mit der Walzenwelle (12) ausgebildeten Walzenspaltes ausübt, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren eine Matrize (6) verwendet wird, um die herum ein dünner innerer Mantelteil (3) aus Metall als Überzugsschicht angebracht wird, auf den eine dickere Außenschicht aus Verbundwerkstoff laminiert wird, wobei der Mantel (1, 3) danach von der Matrize entfernt wird.
10. Verfahren zur Herstellung eines Mantels (1, 3) einer durchbiegungskompensierten Walze nach Anspruch 4 oder 5 mit Verbundmantel (1), wobei die Walze eine ortsfeste Walzenwelle (12) aufweist, auf der mindestens ein Belastungselement (11) angeordnet ist, welches die Last auf die Innenfläche des Verbundmantels (1) in Richtung des mit der Walzenwelle (12) ausgebildeten Walzenspaltes ausübt, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren eine Matrize (6) verwendet wird, um die herum ein dünnerer innerer Mantelteil (3) aus Metall als Überzugsschicht angebracht wird, auf dem durch Wickeln eine Außenschicht aus Verbundwerkstoff ausgebildet wird, wobei der Mantel (1, 3) danach von der Matrize entfernt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenfläche des Metallmantelteils (3) eine Schutzschicht hergestellt wird, die vorzugsweise aus einem dem äußeren Verbundmantel (1) entsprechenden Verbundwerkstoff besteht.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das bei dem Verfahren verwendete Metallband (3) eine Dicke von etwa 1 bis 1,5 mm, vorzugsweise etwa 1,1-1,2 mm aufweist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (3) durch Wickeln von dünnem Metallband auf die Matrize (6) und durch 6 AT 414 032 B Verbinden des Bandes durch Schweißen hergestellt wird.
14. Verfahren zur Herstellung eines Mantels (1, 3) einer durchbiegungskompensierten Walze nach Anspruch 7 oder 8 mit Verbundmantel (1), wobei die Walze eine ortsfeste Walzenwelle (12) aufweist, auf der mindestens ein Belastungselement (11) angeordnet ist, welches die Last auf die Innenfläche des Verbundmantels (1) in Richtung des mit der Walzenwelle (12) ausgebildeten Walzenspaltes ausübt, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugsschicht (3) aus einer hauptsächlich Keramik enthaltenden Masse ausgebildet wird, die zuerst auf der Oberfläche einer Matrize (6) aufgetragen wird, wobei auf der Masse durch Wickeln eine Schicht (1) mit gewünschter Dicke aus Verbundwerkstoff ausgebildet wird.
15. Verfahren zur Herstellung eines Mantels (1,3) einer durchbiegungskompensierten Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit Verbundmantel (1), wobei die Walze eine ortsfeste Walzenwelle (12) aufweist, auf der Belastungselemente (11) angeordnet sind, die eine Last auf die Innenfläche des Verbundmantels (1) in Richtung des mit der Walzenwelle ausgebildeten Walzenspaltes ausüben, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren der Verbundmantel (1) auf einer Matrize (6) geformt wird, wobei der Verbundmantel von der Matrize (6) entfernt wird und die Innenfläche des Verbundmantels (1) mit einer Metall und/oder Keramik enthaltenden Überzugsschicht (3) beschichtet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzugsschicht (3) elektrochemisch als Metallbeschichtung hergestellt wird.
17. Verfahren zur Herstellung eines Mantels (1, 3) einer durchbiegungskompensierten Walze nach Anspruch 8 mit Verbundmantel (1), wobei die Walze eine ortsfeste Walzenwelle (12) aufweist, auf der mindestens ein Belastungselement (11) angeordnet ist, welches die Last auf die Innenfläche des Verbundmantels (1) in Richtung des mit der Walzenwelle ausgebildeten Walzenspaltes ausübt, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren eine Schicht aus einer Keramik und/oder Metall enthaltenden Masse auf einer Matrize (6) aufgetragen wird, eine Verstärkungsschicht auf der Masseschicht aufgetragen wird, und auf der Verstärkungsschicht eine Keramik und/oder Metall enthaltende, neue Masseschicht aufgetragen wird, wobei danach eine faserverstärkte Schicht (1) mit gewünschter Dicke auf der verstärkten Masseschicht (3) hergestellt wird, und wobei der Mantel (1,3) von der Matrize (6) entfernt wird, sobald der so geformte Mantel (1, 3) ausgehärtet ist.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Glasfasermatte als Verstärkungsschicht verwendet wird. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen