AT500527B1

AT500527B1 - Düseneinheit zum schneiden mittels flüssigkeit

Info

Publication number: AT500527B1
Application number: AT0902502A
Authority: AT
Original assignee: Metso Paper Inc
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2007-01-15
Also published as: AT500527A1; FI20010243A; FI20010243A0; FI113258B; US20040045420A1; WO2002064469A8; US7013777B2; CA2435489C; WO2002064469A1; CA2435489A1; DE10296227T5

Description

2 AT 500 527 B1

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düseneinheit in einer Papiermaschine oder Fertigbearbeitungsmaschine für Papier. Die Düseneinheit ist angeordnet, um die Papierbahn in Verbindung mit einem Wickelwechsel zu Schneiden, wenn der Wechsel im wesentlichen bei der normalen Laufgeschwindigkeit der Maschine stattfindet, wie zum Beispiel in sogenannten Pope-Typ-Wicklern und in von Pope-Typ-Wicklern abgeleiteten Aufwicklern. Die Düseneinheit gemäß der Erfindung kann auch in Zwei-Walzenwicklern und in Verbindung mit Einfädlung in allen Aufwickler-Typen genutet werden.

Die Veröffentlichung EP 0543788 offenbart eine Wasserstrahlschneidevorrichtung, in welcher ein Druck von 400 bis 600 bar verwendet wird. Figur 1 in der Veröffentlichung zeigt eine Stützstruktur, in welcher die Düsen angeordnet sind, um sich in der Querrichtung der Bahn zu bewegen. Die Düsen sind mit einer Steuer- und Einstelleinheit verbunden, die auch einen Wassercontainer beinhalten kann.

Patentschrift US 4,695,004 offenbart eine Wasserstrahlschneidevorrichtung, bei welcher die Schneidedüsen mittels eines flexiblen Schlauchs mit einer stationären Hochdruckpumpe verbunden sind.

Patentschrift Fl 99 283 und das entsprechende US Patent 5,842,664 offenbaren ein Verfahren, um, ein keilförmiges Ende eines bahnähnlichen Materials während des Einfädelns in eine Wickelvorrichtung, wie zum Beispiel einer Rollenschneidevorrichtung, zu schneiden.

Das Dokument CA 2 031 802 offenbart einen Apparat zum Schneiden einer sich bewegenden Bahn aus dünnem Material, welcher einen Flüssigkeitsdruckverstärker und eine Düseneinheit befestigt auf einem beweglichen Schlitten beinhaltet. Der Motor und die Pumpe sind nicht Teil des Schlittens, sondern fest montiert. Bei dem Druckverstärker handelt es sich um einen rotierenden hydraulischen Verstärker ähnlich jenem, der in der Patentschrift US 3,877,334 offenbart ist.

Patentschrift US 3,877,334 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden von bahnförmigem Material mit einem Fluid-Strahl. Die Vorrichtung umfasst einen Druckverstärker, welcher kleine und große Kolbenflächen hat und ein Fluid-Reservoir für ein Schneidefluid enthält. Ein druckbeaufschlagtes Fluid, welches durch eine zylindrische Leitung geführt wird, speist das Schneidfluid.

Das Dokument Fl 88 417 offenbart einen Apparat zum Abschneiden eines Einzugsstreifens einer Papierbahn mittels einer Düse. Auf dem Schneideapparat befindet sich keine bewegbare Hochdruckpumpe.

In einer Papiermaschine muss der Wechsel der Wickelspule erfolgreich zur selben Zeit durchgeführt werden, wenn die Papierbahn bei einer Geschwindigkeit betrieben wird, welche mindestens 1500 m/min beträgt. Der Wechsel bezieht sich auf den Zeitpunkt, an welchem die auf einen beinahe vollen Papierwickel geführte Papierbahn gewechselt wird, um um eine neue, leere Wickelspule gewickelt zu werden. Da der Wechsel bei hohen Geschwindigkeiten stattfindet, im Wesentlichen bei der normalen Laufgeschwindigkeit, stellt dies hohe Anforderungen an den Schnitt der Papierbahn in Verbindung mit dem Wechsel der Wickelspule. Die Papierbahn muss schnell geschnitten werden, da die Länge des während des Schneidens produzierten Abfallpapier von dem Verhältnis der Laufgeschwindigkeit und der Schneidgeschwindigkeit bestimmt ist. Wenn die Papierbahn geschnitten wird während die Bahn mit der Laufgeschwindigkeit läuft und das Schneideteil in der Querrichtung der Papierbahn bewegt wird, wird ein Keil beim Schneiden produziert, welcher Keil einen Winkel von nicht größer als 45° mit der Querrichtung der Papierbahn bilden soll, weil ansonsten eine zu große Menge an Abfallpapier produziert wird und sich der neue Papierwickel während des Aufwickelns derart zu biegen beginnt, dass ein klarer Vorsprung in dem auf dem Wickelkern aufgewickelten Papierwickel auftritt. Es muss möglich sein, das Schneidende schnell zu beschleunigen. 3 AT 500 527 B1 Üblicherweise wird Schneiden mittels einer Flüssigkeit, typischerweise Wasserstrahlschneiden, bei einem Druck von 300 bis 1000 bar durchgeführt. Probleme werden durch die soliden Strukturen verursacht, welche von dem Hochdruckschneiden benötigt werden, welche schwierig zu bewegen sind. Bewegung ist schwierig, weil die Hochdruckschläuche steif sind und große 5 Biegeradien benötigen. Wenn leichtere Strukturen genutzt werden besteht eine Gefahr, dass die Anschlußteile lecken können und die Schläuche platzen können. Beim Wasserstrahlschneiden können Probleme auch durch die Erosionseffekte von Wasser verursacht werden, wobei sowohl die Düse als auch die Druckpumpe schnell abnutzen. io Bei der Düseneinheit gemäß der Erfindung wurden die zuvor erwähnten Probleme reduziert. Das Gerät gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Düseneinheit eine Hochdruckpumpe umfasst.

Der Vorteil des Geräts gemäß der Erfindung ist, dass es möglich ist, den gesamten Weg zu der 15 Düseneinheit eine Niedrigdruck-Flüssigkeit zu nutzen, wodurch die Haltbarkeit von Schläuchen als auch der Anschlüsse einfacher gesteuert werden kann. Die Düseneinheit kann außerdem schnell in der Quermaschinenrichtung bewegt werden.

Die Düseneinheit gemäß der Erfindung umfasst eine Düse, welche hohen Druck aushält und 20 eine Hochdruckpumpe, die Schneidflüssigkeit unter hohem Druck zu der Düse führt. Die Düse und die Hochdruckpumpe sind vorteilhaft nahe aneinander angeordnet, auf solche Weise, dass die Hochdruckzuführleitungen für die Schneidflüssigkeit so kurz wie möglich sind.

Die Hochdruckpumpe erzeugt einen positiven Druck von über 1000 bar im Vergleich zu norma-25 lern Luftdruck, typischerweise einen positiven Druck von über 1500 bar. Die Hochdruckpumpe kann zum Beispiel eine radiale Drelzylinder-Kolbenpumpe sein.

Das Loch in der Düse hat eine solche Form, dass das davon versprühte Wasser zu einer Oberfläche gerichtet ist, die in einer relativ punktförmigen Weise geschnitten wird. Somit kann die 30 innere Seite der Düse zum Beispiel in einer trichterförmigen Form ausgebildet sein, wodurch die Düse in der einkommenden Richtung der Flüssigkeit einen zylindrischen und einen konischen Bereich hat, gefolgt von einem Zylinder, der zu dem Loch in der Düse führt, welcher Zylinder eng und relativ lang im Vergleich zu den vorhergehenden Bereichen ist. 35 Die Schneidflüssigkeit kann von einem Container mittels einer Niedrigdruckpumpe gefördert werden, oder die Flüssigkeit kann zum Beispiel direkt von einem Wasserverteilsystem genommen werden. Vor der Hochdruckpumpe können notwendige Zusatzgeräte sein, wie zum Beispiel eine Niedrigdruckpumpe, eine Filtereinheit für Flüssigkeit oder ein Ventil, dass die Zuführung von Flüssigkeit abstellt. Der Filter der Filtereinheit und die Zusatzgeräte derselben können 40 entweder in einem bewegten Teil oder in einem stationären Teil angeordnet sein, vorteilhafterweise jedoch in einem stationären Teil. Zwischen der Hochdruckpumpe und der Düse kann zum Beispiel ein Drucksensor und ein Druckeinstellventil sein. Die Hochdruckpumpe wird durch die Steuereinheit in einer synchronisierten Weise bezüglich der anderen Funktionen der Papiermaschinen gesteuert, so dass der Start und die Beendung vom Versprühen von Flüssigkeit den 45 Schneideanforderungen entspricht. Für die Schneidflüssigkeit ist es möglich eine fürs Schneiden geeignete Flüssigkeit zu verwenden, wie zum Beispiel Wasser, Paraffin Öl, oder eine aus diesen hergestellte Emulsion, wodurch die notwendige Schmierung für die Düse erreicht wird. 50

In dem Folgenden wird die Erfindung mittels Zeichnungen beschrieben, bei denen

Figur 1 einen Teil einer Lösung für die Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer

Draufsicht zeigt, 55 Figuren 2 bis 4 verschiedene Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung

Claims

4 AT 500 527 B1 von oben (Figuren a) und von der Seite (Figuren b) zeigen, und Figuren 5 bis 7 das Schnittende der Bahn zeigen, wenn es mittels der Vorrichtung gemäß der Erfindung geschnitten wurde. 5 Figur 1 zeigt eine Lösung für die Vorrichtung gemäß der Erfindung. Die Düseneinheit 2 läuft mittels Rollen oder Ähnlichem an der Peripherie einer endlosen Führungslinie 1, welche die Form eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken hat. Die Führungslinie 1 kann derart zwei Teile haben, dass die Führungen, welche die Düseneinheit 2 führen, sowohl oberhalb als auch unterhalb der Düseneinheit 2 positioniert sind (gezeigt in Figuren 2b bis 4b). Figur 1 zeigt nur die io Führungslinie unterhalb der Düseneinheit 2. Die Düseneinheit 2 umfasst eine Düse 3 und eine in der Düseneinheit 2 integrierte Hochdruckpumpe 4. Die Schneidflüssigkeit wird zu der Hochdruckpumpe 4 über einen Schlauch 5 geleitet Das andere Ende des Schlauche ist mit einer Quelle des Schneidmediums verbunden, wie zum Beispiel einem Wasserverteilungssystem oder einem Flüssigkeitscontainer. Die Schneidflüssigkeit in dem Schlauch 5 ist in einem Nied-15 rigdruckzustand, so dass es allerdings möglich ist, die notwendige Menge an Flüssigkeit der Düse 3 zuzuführen. Figuren 2 bis 4 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung, und Figuren 5 bis 7 zeigen das Schnittende der Bahn, wenn die Bahn mit der Vorrichtung ge-20 maß der Erfindung geschnitten wurde. Figur 2a zeigt die Führungslinie 1 von oben. Figur 2b zeigt dieselbe Führungslinie 1 in einer Seitenansicht. Die Führungslinie 1 umfasst Führungen oberhalb und unterhalb der Düseneinheit 2, und die Düseneinheit 2 bewegt sich unter der Führung dieser Führungen. In der Anordnung 25 gemäß Figuren 2a und 2b findet das Schneiden mittels einer Düseneinheit statt, wodurch ein Ende der in Figur 5 gezeigten Bahn W produziert wird. Figur 5 zeigt den bei dem Abschneiden erzeugten Keil, wobei der durch den Keil mit der Querrichtung der Papierbahn gebildete Winkel α vorteilhaft nicht größer als 45° sein sollte. 30 Figuren 3a bis 4b zeigen Ausführungsformen die Figuren 2a und 2b in anderen Beziehungen entsprechen, aber allerdings verschiedene Führungslinien 1 und Düseneinheiten 2 anstelle einer Führungslinie 1 enthalten. Die Düseneinheiten 2 sind in Paaren angeordnet, so dass die Paare sich entlang der Führungslinien 1 in der Querrichtung der Bahn W zueinander bewegen. Die Führungslinien 1 sind Vertikal in Relation zueinander auf verschiedenen Niveaus positio-35 niert, da es für die Düseneinheiten 2 möglich sein muss frei und unabhängig auf der Führungslinie 1 zu laufen. Mittels der Anordnung gemäß Figuren 3a und 3b wird ein Ende der Bahn W gemäß Figur 6 erzeugt. Mittels der Anordnung gemäß Figuren 4a und 4b wird ein wie in Figur 7 gezeigtes Ende der Bahn W erzeugt. 40 Die Erfindung ist nicht auf die obige Beschreibung beschränkt, sondern sie kann innerhalb des Rahmens der Ansprüche variieren. Der Hauptaspekt in dieser Erfindung ist, dass die Düseneinheit, welche bewegbar angeordnet ist, eine Düse und eine Hochdruckpumpe umfasst, wobei Hochdruckpumpen nicht bewegt werden müssen, sondern sich die gesamte Düseneinheit bewegt. 45 Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Schneiden einer Papierbahn oder Ähnlichem, welche Vorrichtung einge- 50 richtet ist, um derart zu schneiden, dass ein flüssiges Medium mittels einer Düse (3) einer bewegbaren Düseneinheit (2) versprüht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Düseneinheit (2) eine Hochdruckpumpe (4) umfasst.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (4) 55 einen positiven Druck von über 1000 bar erzeugt, vorteilhaft über 1500 bar, im Vergleich zu 5 AT 500 527 B1 dem normalen Luftdruck.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidflüssigkeit der Düseneinheit (2) bei niedrigem Druck zugeführt wird. 5
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidflüssigkeit Wasser, Paraffin Öl oder eine aus diesen hergestellte Emulsion ist.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Düseneinheit (2) ange- io ordnet ist, um sich an der Peripherie einer Führungslinie (1) zu bewegen, welche die Form eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken hat.
6. Verwendung der Vorrichtung gemäß der Ansprüche 1 bis 5 beim Schneiden einer Papierbahn oder Ähnlichem. 15 Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 20 25 30 35 40 45 50 55