AT506853B1

AT506853B1 - CALENDER

Info

Publication number: AT506853B1
Application number: AT0901908A
Authority: AT
Inventors: Juha Kuismin; Hannu Pullinen
Original assignee: Metso Paper Inc
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2008-01-08
Publication date: 2011-02-15
Also published as: FI119066B; FI20075010A0; AT506853A3; DE112008000058T5; AT506853A2; WO2008099053A1

Abstract

Ein Kalander weist wenigstens einen Walzenstapel auf, in welchem sich eine untere (25B) und eine obere Walze (21B) und wenigstens eine Zwischenwalze (22B-24B) befinden, deren Lagerschalen auf der Antriebs- und Bedienseite von einem Schwenkarm (32B-34B) gehalten sind, wobei der Schwenkarm (32B-34B) des weiteren an einem Entlastungszylinder (42B-44B) abgestützt ist. Es ist kennzeichnend für den Kalander, dass jeder Entlastungszylinder (42B-44B) mit einem pQ-Ventil (A) und einem Linearsensor (B) versehen ist.A calender has at least one stack of rolls in which are located a bottom (25B) and an upper roll (21B) and at least one intermediate roll (22B-24B), the bearing shells of which are provided on the drive and control side by a pivoting arm (32B-34B). The swing arm (32B-34B) is further supported on a relief cylinder (42B-44B). It is characteristic of the calender that each relief cylinder (42B-44B) is provided with a pQ valve (A) and a linear sensor (B).

Description

österreichisches Patentamt AT 506 853 B1 2011-02-15Austrian Patent Office AT 506 853 B1 2011-02-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.Description [0001] The invention relates to a method according to the preamble of claim 1.

[0002] Die Erfindung betrifft auch einen Kalander gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 2.The invention also relates to a calender according to the preamble of claim 2.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

[0003] Kalandrieren wird im Allgemeinen durchgeführt, um die Eigenschaften, wie zum Beispiel Glätte und Glanz, eines bahnartigen Materials, wie zum Beispiel einer Papier- oder Pappebahn, zu verbessern. Beim Kalandrieren wird die Bahn in einen Nip bzw. Walzenspalt, d. h. einen Kalandrierspalt, eingeführt, der zwischen gegeneinander gepressten Walzen gebildet ist, wobei in dem Walzenspalt die Bahn aufgrund der Einwirkung von Temperatur, Feuchtigkeit und Walzenspaltdruck deformiert wird. In einem Kalander sind Walzenspalte zwischen einer mit einer glatten Oberfläche versehenen Presswalze, wie zum Beispiel einer Metallwalze, und einer mit einer flexiblen Deckschicht versehenen Walze, wie zum Beispiel einer Polymerwalze, gebildet. Die Walze mit einer flexiblen Oberfläche passt sich den Formen der Bahnoberfläche an und presst die gegenüberliegende Seite der Bahn gegen die mit der glatten Oberfläche versehenen Presswalze gleichmäßig an. Im Folgenden bezieht sich Kalanderwalzen auf einen Kalandrierspalt bildende Walzen, eine obere Walze bezieht sich auf die oberste Walze eines Walzenstapels, eine untere Walze bezieht sich auf die unterste Walze eines Walzenstapels und eine Zwischenwalze bezieht sich auf eine oder mehrere Walzen zwischen der oberen Walze und der unteren Walze. Ein oberer Walzenspalt bezieht sich auf den obersten Kalandrierspalt, welcher zwischen der oberen Walze und der Kalandrierwalze unterhalb der oberen Walze gebildet ist, ein unterer Spalt bezieht sich auf den untersten Kalandrierspalt des Walzenstapels, welcher zwischen der unteren Walze und der Kalandrierwalze oberhalb der unteren Walze gebildet ist, und Zwischenspalte beziehen sich auf die Kalandrierspalte, die mittels der Zwischenwalzen zwischen dem oberen Walzenspalt und dem unteren Walzenspalt des Kalanders gebildet sind.Calendering is generally performed to improve the properties, such as smoothness and gloss, of a web-like material, such as a paper or paperboard web. In calendering, the web becomes nip or nip, i. H. a calendering nip formed between rollers pressed against each other, wherein in the nip the web is deformed due to the action of temperature, humidity and nip pressure. In a calender, nips are formed between a smooth-surfaced press roll, such as a metal roll, and a flexible top-coated roll, such as a polymer roll. The roll with a flexible surface conforms to the shapes of the web surface and uniformly presses the opposite side of the web against the smooth-surfaced press roll. Hereinafter, calender rolls refers to calender nip forming rolls, an upper roll refers to the top roll of a roll stack, a bottom roll refers to the bottom roll of a roll stack, and an intermediate roll refers to one or more rolls between the top roll and the top roll lower roller. An upper nip refers to the uppermost calendering nip formed between the upper roll and the calendering roll below the upper roll, a lower nip refers to the lowermost calendering nip of the roll stack formed between the lower roll and the calendering roll above the lower roll and intermediate gaps refer to the calendering nips formed by the intermediate rolls between the upper nip and the lower nip of the calender.

[0004] Die finnische Patentschrift 96334 beschreibt ein Verfahren zum Kalandrieren von Papier oder einem ähnlichen Bahnmaterial in einem Kalander. Bei dem Verfahren wird das zu ka-landrierende Bahnmaterial durch Walzenspalte geleitet, welche durch eine biegungskompensierte obere Walze und eine biegungskompensierte untere Walze und durch zwei oder mehr zwischen den oberen und unteren Walzen angeordneten Zwischenwalzen gebildet sind. Die Walzen sind als ein im Wesentlichen vertikaler Walzenstapel angeordnet. Solche Walzen, in welchen die Form der natürlichen, durch ihr Eigengewicht erzeugten Biegungslinie im Wesentlichen gleich ist, werden als Zwischenwalzen verwendet. Die durch die Massen der Zwischenwalzen und die mit denselben in Verbindung stehenden Hilfsvorrichtungen erzeugte Walzenspaltlast wird bei dem Verfahren im Wesentlichen vollständig entlastet und eine einstellbare Last wird mittels der biegungskompensierten oberen oder unteren Walze und/oder mittels einer auf die obere oder untere Walze aufgebrachten externen Last auf die Kalandrierspalte aufgebracht.Finnish Patent 96334 describes a method of calendering paper or similar sheet material in a calender. In the method, the ka-landing web material is passed through nips formed by a bend-compensated top roll and a bend-compensated bottom roll and by two or more intermediate rolls disposed between the top and bottom rolls. The rolls are arranged as a substantially vertical roll stack. Such rolls, in which the shape of the natural bending line created by their own weight is substantially the same, are used as intermediate rolls. The nip load generated by the masses of the intermediate rolls and auxiliary devices associated therewith is substantially completely relieved in the process and an adjustable load is provided by means of the deflection-compensated upper or lower roll and / or by means of an external load applied to the upper or lower roll applied to the calendering nips.

[0005] Typischerweise wird die Kompression in einem Mehrwalzenkalander durch Befestigen der oberen oder unteren Walze des Walzenstapels an ihrem Ort und durch Drücken des Walzenstapels gegen die an ihrem Ort befestigte Walze erzeugt. Alternativ ist es möglich, sowohl die oberen als auch die untere Walze zueinander zu drücken, entweder so, dass keine der Zwischenwalzen fest an ihrem Ort verriegelt ist, oder so, dass wenigstens eine der Zwischenwalzen fest an ihrem Ort verriegelt ist. Es ist möglich, die Biegungen der Walzen mittels in den oberen und unteren Walzen angeordneten biegungskompensierenden Vorrichtungen zu kompensieren, so dass die Walzenspalte eine lineare Form erfordern.Typically, the compression in a multi-roll calender is created by securing the top or bottom roll of the roll stack in place and by forcing the roll stack against the roll mounted in place. Alternatively, it is possible to press both the upper and lower rollers together, either so that none of the intermediate rollers is firmly locked in place, or so that at least one of the intermediate rollers is firmly locked in place. It is possible to compensate for the bends of the rolls by means of deflection compensating devices disposed in the upper and lower rolls, so that the nips require a linear shape.

[0006] Die Entlastung von sich bewegenden Zwischenwalzen wird bei aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen mittels sogenannter UNIX-Datenverarbeitung bzw. Berechnung durchgeführt. Eine UNIX-Datenverarbeitung basiert auf einer Mechanik, bei welcher die Walze und mit derselben verbundene Teile, wie zum Beispiel Lagerschalen, Tragarme und 1/7 österreichisches Patentamt AT 506 853 B1 2011-02-15The relief of moving intermediate rolls is performed in known from the prior art arrangements by means of so-called UNIX data processing or calculation. UNIX data processing is based on a mechanism in which the roller and associated parts, such as bearing shells, support arms and 1/7 Austrian Patent Office AT 506 853 B1 2011-02-15

Entlastungszylinder, in ein System beweglicher Massen modelliert sind. Es handelt sich um sehr komplizierte Berechnungen, die ihre eigene HP-Arbeitsstation und eine in hohem Maße in der Berechnung von Zwischenwalzen spezialisierte Person erfordern.Relief cylinders, modeled in a system of moving masses. These are very complicated calculations that require their own HP workstation and a person highly specialized in calculating intermediate rolls.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

[0007] Bei der Anordnung gemäß der Erfindung wird die UNIX-Datenverarbeitung durch automatisches Wiegen ersetzt. Das automatische Wiegen wird dadurch erreicht, dass die Entlastungszylinder von jeder Zwischenwalze sowohl auf der Antriebs- als auch auf der Bedienseite mit einem pQ-Ventil und einem Linearsensor versehen werden. Jede Zwischenwalze wird beginnend von der obersten Zwischenwalze mit dem Q-Befehl des Ventils und durch Überwachen des Messwerts des Linearsensors zu der normalen Betriebsposition langsam angehoben. In der Nähe der Betriebsposition werden Druckwerte während der nach oben und nach unten gerichteten Bewegung gelesen und der Durchschnitt der Messwerte wird als der Entlastungsdruck verwendet, zu welchem mögliche Über- und Unterentlastungen hinzuaddiert werden.In the arrangement according to the invention, the UNIX data processing is replaced by automatic weighing. Automatic weighing is achieved by providing the unloading cylinders of each intermediate roll with a pQ valve and a linear sensor on both the drive and operator side. Each intermediate roll is slowly raised from the uppermost intermediate roll to the Q command of the valve and by monitoring the reading of the linear sensor to the normal operating position. Near the operating position, pressure values are read during the upward and downward movement and the average of the measured values is used as the relief pressure, to which possible over- and underloads are added.

[0008] Die prinzipiellen kennzeichnenden Merkmale des Verfahrens gemäß der Erfindung sind in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben.The principal characteristic features of the method according to the invention are specified in the characterizing part of claim 1.

[0009] Die prinzipiellen kennzeichnenden Merkmale des Kalanders gemäß der Erfindung sind in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 2 angegeben.The principal characteristic features of the calender according to the invention are specified in the characterizing part of claim 2.

[0010] Beim automatischen Wiegen werden Veränderungen der Massen der Zwischenwalzen in Betracht gezogen, welche nach der Inbetriebnahme auftreten können und welche z.B. durch die Tatsache verursacht werden können, dass der Kunde eine mit einer Zwischenwalze verbundene Schaberklinge nach vielen Jahren stilllegt.In automatic weighing, variations of the masses of the intermediate rolls are considered, which may occur after start-up and which e.g. can be caused by the fact that the customer shuts down a scraper blade connected to an intermediate roller after many years.

[0011] Beim automatischen Wiegen ist es möglich, das Schleichen der Entlastungsdrucksensoren in Betracht zu ziehen. Des Weiteren kann die Massendifferenz der Antriebs- und Bedienseite automatisch kompensiert werden, was in Anordnungen gemäß dem Stand der Technik eine manuelle Einstellung erforderte.In automatic weighing, it is possible to consider the creeping of the relief pressure sensors. Furthermore, the mass difference of the drive and operator side can be automatically compensated for, which required manual adjustment in prior art arrangements.

[0012] Das automatische Wiegen zieht Reibungen in Betracht, welche mit den Tragsystemen der Zwischenwalze in Verbindung stehen und automatisches Wiegen kann als Hil-fe/Unterstützung bei Fehlerdiagnosen verwendet werden.The automatic weighing contemplates friction associated with the intermediate roll support systems and automatic weighing can be used to aid in troubleshooting.

[0013] Automatisches Wiegen zieht auch die Veränderung des Mittelpunkts der Massen in Betracht, welcher durch eine Offset-Vorrichtung bewirkt wird. Heutzutage wird dies bei aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen nicht in Betracht gezogen.Automatic weighing also takes into account the change in the center of the masses caused by an offset device. Nowadays, this is not considered in arrangements known from the prior art.

[0014] Die Anordnung gemäß der Erfindung kann in sämtlichen Mehrwalzenkalandern verwendet werden, welche wenigstens eine Zwischenwalze beinhalten. Der Mehrwalzenkalander kann aus einem Walzensatz oder vielen Walzensätzen bestehen, bei welchem die Walzen einen Walzenstapel bilden. Der Walzenstapel kann vertikal sein oder er kann einen Winkel mit der Vertikalebene bilden.The arrangement according to the invention can be used in all Mehrwalzenkalandern, which include at least one intermediate roll. The multi-roll calender may consist of a set of rolls or many sets of rolls in which the rolls form a roll stack. The roll stack may be vertical or it may form an angle with the vertical plane.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

[0015] Fig. 1 zeigt einen aus zwei Walzensätzen gebildeten Mehrwalzenkalander, bei welchem die Anordnung gemäß der Erfindung verwendet werden kann.Fig. 1 shows a Mehrwalzenkalander formed from two sets of rollers, in which the arrangement according to the invention can be used.

[0016] Fig. 2 zeigt den zweiten Walzensatz des in Fig. 1 dargestellten Mehrwalzenkalanders und mit den Walzen verbundene Haltesysteme.FIG. 2 shows the second set of rolls of the multi-roll calender shown in FIG. 1 and holding systems connected to the rolls.

[0017] Fig. 3 zeigt einen Abschnitt einer Befestigungsanordnung einer Zwischenwalze.Fig. 3 shows a portion of a mounting arrangement of an intermediate roller.

BESCHREIBUNG VON VORTEILHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF ADVANTAGEOUS EMBODIMENTS

[0018] Fig. 1 zeigt einen Mehrwalzenkalander, in welchem die Anordnung gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Der Mehrwalzenkalander weist zwei Walzensätze 20A, 20B auf, wobei in den Walzenspalten bzw. Nips zwischen den Kalanderwalzen des Walzensatzes eine Faser- 2/7 österreichisches Patentamt AT 506 853 B1 2011-02-15 bahn W kalandriert wird. Die Walzen eines ersten Walzensatzes 20A sind von oben betrachtet mit den Bezugszeichen 21A-25A und die Walzen eines zweiten Walzensatzes 20B mit den Bezugszeichen 21B-25B bezeichnet. Eine oberste und eine unterste Walze 21A, 25A; 21B, 25B von beiden Walzensätzen 20A, 20B sind mit einer Polymeroberfläche versehene biegungskompensierte Sym-Walzen. Eine oberste und eine unterste Zwischenwalze 22A, 24A; 22B, 24B von beiden Walzensätzen 20A, 20B sind wiederum Stahlwalzen, entweder heizbare und/oder kühlbare Walzen, und mittlere Walzen 23A, 23B sind mit einer Polymeroberfläche versehene Walzen.Fig. 1 shows a Mehrwalzenkalander in which the arrangement according to the invention can be used. The Mehrwalzenkalander has two sets of rollers 20A, 20B, wherein in the nips or nips between the calender rolls of the set of rollers a fiber web W is calendered. The rollers of a first set of rollers 20A are designated by the reference numerals 21A-25A when viewed from above and the rollers of a second set of rollers 20B by the reference numerals 21B-25B. Top and bottom rollers 21A, 25A; 21B, 25B of both sets of rollers 20A, 20B are polymer-surfaced flex compensated Sym rollers. Uppermost and lowermost intermediate rolls 22A, 24A; 22B, 24B of both sets of rolls 20A, 20B are again steel rolls, either heatable and / or coolable rolls, and middle rolls 23A, 23B are rolls provided with a polymer surface.

[0019] Fig. 2 zeigt den zweiten Walzensatz 20B des in Fig. 1 dargestellten Mehrwalzenkalan-ders und mit den Walzen in Verbindung stehende Haltesysteme. Die untere Walze 25B des Walzensatzes 20B ist an ihren Lagerschalen sowohl auf der Antriebs- als auch auf der Bedienseite mit einer Zylindervorrichtung 50 gehalten und die obere Walze 21B ist fest an dem Kalanderrahmen gelagert. Die Zwischenwalzen 22B-24B sind mittels Schwenkarmen 32B, 33B, 34B an dem Kalanderrahmen gehalten und die Schwenkarme werden mittels Entlastungszylindereinrichtungen 42B, 43B, 44B um Schwenkpunkte bewegt.Fig. 2 shows the second set of rolls 20B of the multi-roll calender shown in Fig. 1 and roll-related retention systems. The lower roller 25B of the roller set 20B is held on its bearing shells on both the driving and operating sides with a cylinder device 50, and the upper roller 21B is fixedly mounted on the calender frame. The intermediate rolls 22B-24B are held on the calender frame by means of pivot arms 32B, 33B, 34B and the pivot arms are moved about pivot points by means of relief cylinder means 42B, 43B, 44B.

[0020] Jede Entlastungszylindereinrichtung 42B, 43B, 44B ist mit einem pQ-Ventil A und einem Linearsensor B versehen, welche mit einer Steuereinheit 100 verbunden sind. Die Zwischenwalzen werden, beginnend von der obersten Zwischenwalze 22B mit dem Q-Befehl des pQ-Ventils A und mittels Überwachen des Messwerts des Linearsensors B zu der normalen Betriebsposition langsam angehoben. In der Nähe der Betriebsposition werden während der nach oben und unten gerichteten Bewegung Druckwerte gelesen und der Durchschnitt der Messwerte wird als Entlastungsdruck verwendet, zu welchem mögliche Über- und Unterentlastungen hinzuaddiert werden.Each relief cylinder device 42B, 43B, 44B is provided with a pQ valve A and a linear sensor B, which are connected to a control unit 100. The intermediate rolls are slowly raised from the uppermost intermediate roll 22B to the Q command of the pQ valve A and by monitoring the measurement value of the linear sensor B to the normal operating position. Near the operating position, pressure values are read during the upward and downward movement and the average of the measured values is used as the relief pressure to which possible over- and under-discharges are added.

[0021] Als die obere 21B und die untere Walze 25B des Walzensatzes 20B können Walzen mit einem beweglichen Mantel verwendet werden, wodurch die Zwischenwalzen 22B-24B zwischen der oberen 21B und der unteren Walze 25B schwimmend angeordnet sein können. Die Walzenspalte des Walzensatzes 20B werden durch Anheben der unteren Walze 25B durch die Zylindereinrichtung 50 nach oben geschlossen, wonach die Walzenspalte durch die Mäntel der oberen 21B und unteren Walze 25B belastet werden.As the upper 21B and the lower roller 25B of the roller set 20B, rollers having a movable shell may be used, whereby the intermediate rollers 22B-24B may be floating between the upper 21B and the lower roller 25B. The nips of the set of rolls 20B are closed by lifting the lower roll 25B upwardly by the cylinder means 50, after which the nips are loaded by the shells of the upper 21B and lower roll 25B.

[0022] Fig. 3 zeigt einen Schnitt einer Befestigungsanordnung einer Zwischenwalze. Eine Welle 22C der Zwischenwalze 22B befindet sich in einer Lagerschale 22D, welche von einem Schwenkarm 32B gehalten ist. Der Schwenkarm 32B ist an dem Rahmen R mittels eines Bolzens 32C an dem Schwenkpunkt angebracht. Der Entlastungszylinder ist an dem Schwenkarm 32B an einem Punkt 32D angebracht. Die Bewegung des Entlastungszylinders ist senkrecht gegen die Ebene der Figur. Das Lager des Schwenkarms 32B in dem an dem Rahmen R angebrachten Bolzen 32B wird üblicherweise durch Bronzelager ausgeführt, bei welchen es schwierig ist, eine unter sämtlichen Bedingungen arbeitende, effektive Schmierung vorzusehen. Die Bewegungen des Walzensatzes sind klein und die Bewegungszyklen sind periodisch. Aufgrund des Schmierproblems erhöhen sich die Reibungskräfte und dies macht wiederum das Steuern der Walzenspaltkräfte schwierig. Ein separates Schmiersystem führt ebenfalls zu zusätzlichen Kosten und einem Serviceerfordernis. Die Bronzebuchsen der Zwischenwalzen und die Gleitführungen der unteren Walze können durch selbstschmierendes Bronzematerial, welches üblicherweise Graphit beinhaltet, ersetzt werden. Auch Lagerbüchsen aus Kompo-sitmaterial können als Lagerelemente dienen. Mit einer solchen Anordnung werden konstante Reibungsbedingungen erreicht und weil sie wartungsfrei ist, sind keine separaten Schmiersysteme erforderlich.Fig. 3 shows a section of a mounting arrangement of an intermediate roller. A shaft 22C of the intermediate roller 22B is located in a bearing shell 22D held by a pivot arm 32B. The swing arm 32B is attached to the frame R by a bolt 32C at the pivot point. The relief cylinder is attached to the pivot arm 32B at a point 32D. The movement of the relief cylinder is perpendicular to the plane of the figure. The bearing of the pivot arm 32B in the bolt 32B mounted on the frame R is usually performed by bronze bearings in which it is difficult to provide effective lubrication under all conditions. The movements of the set of rollers are small and the movement cycles are periodic. Due to the lubrication problem, the frictional forces increase and this in turn makes controlling the nip forces difficult. A separate lubrication system also adds cost and a service requirement. The bronze bushes of the intermediate rolls and the slideways of the lower roll may be replaced by self-lubricating bronze material, which usually includes graphite. Also bearing bushes made of composite material can serve as bearing elements. With such an arrangement, constant friction conditions are achieved and, because it is maintenance-free, no separate lubrication systems are required.

[0023] In den in den Figuren dargestellten Ausführungsformen sind die Walzenstapel 20A, 20B im Wesentlichen vertikal, aber die Walzenstapel 20A ,20B können vom Gesichtspunkt der Erfindung aus selbstverständlich auch einen Winkel mit der vertikalen Ebene bilden. Eine über die Mittelpunkte der Walzen gezogene Linie kann eine gerade oder eine gestrichelte Linie bilden.In the embodiments shown in the figures, the roll stacks 20A, 20B are substantially vertical, but the roll stacks 20A, 20B can of course also form an angle with the vertical plane from the point of view of the invention. A line drawn over the centers of the rolls may form a straight or a dashed line.

[0024] Oben wurden nur einige vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und 3/7Above, only some advantageous embodiments of the invention have been described and 3/7

Claims

Austrian Patent Office AT 506 853 B1 2011-02-15 It is clear to the person skilled in the art that various changes can be made thereto within the scope of the appended claims. Claims 1. A method for relieving intermediate rolls of a calender, characterized in that the method comprises the steps of: - each intermediate roll (22B-24B) starting from an uppermost intermediate roll (22B) with the Q command of a pQ valve (22B-24B); A), which is connected to a relief cylinder (42B-44B) of the intermediate roll, and raised to the normal operating position of the intermediate roll (22B-24B) by monitoring the measurement value of a linear sensor (B), the pressure values of the pQ valve are raised during the Up and down movement of the intermediate roll (22B-24B) is read and the average of the measured values is used as the relief pressure of the respective intermediate roll (22B-24B), to which possible over- and under-reliefs are added.

2. calender having at least one roll stack (20B) in which a lower (25B) and an upper roll (21B) and at least one intermediate roll (22B-24B) are located, the bearing shells on the drive and operating side of a pivot arm (32B-34B), wherein the pivot arm (32B-34B) is further supported on a relief cylinder (42B-44B), characterized in that each relief cylinder (42B-44B) is provided with a pQ valve (A) and a Linear sensor (B) is provided. For this

3 sheets drawings 4/7