AT510085B1 - Aufwickler und wickeltrommel für eine faserbahn - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Aufwickler, der eineWickeltrommel (10) umfasst, die angeordnet ist, um einenWalzenspalt (N) zum Wickeln der Faserbahn (W) um eineWickelachse (5) herum zu einer Faserbahnrolle zu bilden. ImZusammenhang mit dem Aufwickler ist eineWasserschneidvorrichtung angeordnet, die mindestens eineWasserschneiddüse zum Durchtrennen der Faserbahn mit einemHochdruck-Wasserstrahl umfasst, damit das Wickeln von derfertigen Faserbahnrolle auf eine neue Wickelachseübertragen wird und um diese herum erfolgt. An derOberfläche der Wickeltrommel (10) am Aufwickler istmindestens eine Schneidezone (11; 13) gebildet, die sich imWesentlichen mindestens auf den Bereich der Anfangs- oderEndstelle des mit der Wasserschneidvorrichtungdurchzuführenden Wasserschneidens erstreckt. Gegenstand derErfindung ist auch eine Wickeltrommel für den Aufwicklereiner Faserbahn, wobei der Mantel der Wickeltrommelmindestens eine Schneidezone (11; 13) umfasst, wobei dieSchneidezone (11; 13) an der Wickeltrommel (10) einhärteres und/oder stärker zusammendrückbares Materialaufweist als die anderen Bereiche (14) an der Oberflächeder Wickeltrommel (10).

Description

österreichisches Patentamt AT510 085 B1 2014-08-15

Beschreibung

AUFWICKLER UND WICKELTROMMEL FÜR EINE FASERBAHN

[0001] Gegenstand der Erfindung ist ein Aufwickler für eine Faserbahn gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Wickeltrommel gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 6.

[0002] Nach dem Stand der Technik ist bekannt, dass in Faserbahnmaschinen Aufwickler zum Aufwickeln einer von der Maschine fertigzustellenden vollbreiten Bahn zu einer so genannten Maschinenrolle verwendet werden. Beim Aufwickeln wird die Bahn durch einen Wickelwalzenspalt zwischen der aufzuwickelnden Bahn und einer Wickeltrommel aufgewickelt. Ein Aufwickler ist also eine Vorrichtung, die ein als endlose Faserbahn produziertes Material in Rollenform als Maschinenrolle aufwickelt. Beim Produktionsablauf für eine Faserbahn ist das Aufwickeln allgemein ein erster Teilablauf, bei dem die Produktion sequentiell kontinuierlich unterbrochen wird. Die Maschinenrolle wird um eine als Wickelkern dienende Tambourwalze bzw. Wickelachse herum gebildet, das heißt, dass die auf der Maschinenrolle befindliche Faserbahn einen Anfang und ein Ende hat. Ständiger Trend in der Branche ist eine dauernde Zunahme der Größe von Maschinenrollen, was einen ständigen Entwicklungsbedarf für Aufwickler zur Folge hat. Da es sich jedoch um eine dynamische Umgebung handelt und die Faserbahn ein für verschiedene Fehler empfindliches aufzuwickelndes Material ist, kommt der von dem Aufwickler durchzuführenden Aufgabe zum Aufrechterhalten des Nutzungsgrades für eine Papier- oder Kartonmaschine eine erhebliche Bedeutung zu. Als ein Grund für die ständige Zunahme der Größe von Maschinenrollen steht der Wunsch, für die Produktion einer Faserbahn weniger denn je Anfänge und Enden zu erhalten, die eine Produktion beeinträchtigen oder stören und den Nutzungsgrad senken.

[0003] Wenn die Maschinenrolle fertig ist, wird ein Wechsel der Maschinenrolle durchgeführt, wobei das Wickeln der Bahn um eine neue leere Wickelachse bzw. Tambourwalze herum erfolgt und die fertige Maschinenrolle vom Aufwickeln abtransportiert wird. In Aufwicklern können Anordnungen verwendet werden, in denen das Wickeln in einem primären Walzenspalt begonnen wird, und wenn die Rolle den gewünschten Durchmesser erreicht, erfolgt das Wickeln durch Übertragung auf einen sekundären Walzenspalt. Beim Wechseln der Maschinenrolle wird die Bahn durchtrennt und der Anfang der Bahn zum Aufwickeln zu einer neuen Wickelachse geführt. Eine Wasserschneidvorrichtung ist eine der Wechselvorrichtungstypen für einen Aufwickler, mit der man unter geeigneten Bedingungen die Bildung einer gut begonnenen Maschinenrolle, d.h. einen glatten Maschinenrollenboden, zustande bringen kann. Im Allgemeinen erfolgt Wasserschneiden mit zwei Wasserschneiddüsen von der Mitte der Faserbahn in Querrichtung zu den Rändern hin, wobei beim Vorlaufen der Faserbahn im Laufe des Schneidens ein spitzer Keil gebildet wird, der zum Aufwickeln um eine neue Tambourwalze herum gelangt oder gelenkt wird. Schwänze bzw. Enden, die sich entsprechend an der Randseite des wassergeschnittenen Keils bilden, verbleiben an der Oberfläche der Maschinenrolle.

[0004] In der Patentveröffentlichung EP 1022381 ist ein nach dem Stand der Technik, auf Wasserstrahlschneiden beruhendes Wechselverfahren dargestellt, bei dem das Wasserstrahlschneiden beim Wechseln der Maschinenrolle am Wickler für eine Faserbahnmaschine mit einer besonderen Wasserwechselvorrichtung zum Durchtrennen der Faserbahn verwendet wird. Die Vorrichtung umfasst mindestens einen oder bevorzugt zwei Schlitten, die über Führungen bewegt werden und die mit dem Schlitten mitlaufende Düsen zum Richten von Wasserstrahlen auf die sich bewegende Papierbahn umfasst, um diese durchzutrennen.

[0005] Im Hinblick auf den Stand der Technik kann auch auf die Patentveröffentlichungen EP 765832 und EP 907600 verwiesen werden, in denen einige Anwendungen zum Durchtrennen einer sich bewegenden Faserbahn unter Nutzung von Wasserschneiden in einem Aufwickler für eine Papiermaschine dargestellt sind.

[0006] Die EP 1659080 A1 und die US 3365141 A offenbaren jeweils eine Wickeltrommel für einen Aufwickler, wobei der Mantel der Wickeltrommel mindestens eine Schneidezone umfasst. 1 /8 österreichisches Patentamt AT 510 085 B1 2014-08-15 [0007] In letzter Zeit ist ein Wasserschneidwechsel üblich geworden, da beim Verwenden des Wasserschneidwechsels der Wechsel der Maschinenrolle sauberer als früher durchgeführt werden kann. Beim Durchtrennen der Bahn entsteht weniger loses Papier, da der Boden der Maschinenrolle sich von der Struktur her gleichmäßiger bildet. Außerdem ist der Wasserschneidwechsel typischerweise zuverlässig, wodurch eine gute Wechselsicherheit erreicht wird. Der Wasserschneidwechsel eignet sich auch gut für sehr große Geschwindigkeiten und selbst für schwere Papiersorten.

[0008] Beim Wickeln mit hohen Geschwindigkeiten und von dichten und glatten Faserbahnsorten ist ein Durchtrennen der Bahn, insbesondere der Beginn des Durchtrennens, bevorzugt möglichst nahe an der Wickeltrommel und am primären Wickelwalzenspalt durchzuführen, wodurch anstelle eines Streifens ein Keil zum Einziehen des Bahnanfangs auf die neue Wickelachse geschnitten werden kann, wobei einerseits der Streifen nicht durchgetrennt werden muss und andererseits das Haften des Keils an der Wickelachse sicherer ist.

[0009] In den aus dem Stand der Technik bekannten Aufwicklern werden typischerweise weichflächige Wickeltrommeln verwendet, da eine weichflächige Wickeltrommel ein genaueres Wickeln ermöglicht, möglicherweise auftretende Schwingungen besser dämpft und zudem mittels dieser eine bessere Kontrolle der Luft beim Wickeln erlangt wird und diese keine Markierung an der Faserbahn verursacht, aber das Wasserstrahlschneiden kann nicht gegen eine weichflächige Wickeltrommel durchgeführt werden, da der Belag beschädigt und mit der Zeit zerstört wird.

[0010] Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Aufwickler und eine verbesserte Wickeltrommel zu erhalten, bei deren Verwendung die Missstände der vom Stand der Technik bekannten Lösungen bei der Verwendung von Wasserschneidwechsel im Wickler für eine Faserbahnmaschine eliminiert oder zumindest minimiert werden.

[0011] Zum Erreichen der vorstehend dargestellten und später angeführten Zwecke ist für einen Aufwickler nach der Erfindung hauptsächlich das charakteristisch, was im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben ist.

[0012] Ein Aufwickler nach der Erfindung umfasst eine Wickeltrommel, die angeordnet ist, um einen Walzenspalt zum Wickeln der Faserbahn um eine Wickelachse herum zu einer Faserbahnrolle zu bilden. Im Zusammenhang mit dem Aufwickler ist eine Wasserschneidvorrichtung angeordnet, die mindestens eine Wasserschneiddüse zum Durchtrennen der Faserbahn mit einem Hochdruck-Wasserstrahl umfasst, damit das Wickeln von der fertigen Faserbahnrolle auf eine neue Wickelachse übertragen wird und um diese herum erfolgt. An der Oberfläche der Wickeltrommel am Aufwickler ist mindestens eine Schneidezone gebildet, die sich im Wesentlichen mindestens auf den Bereich der Anfangs- oder Endstelle des mit der Wasserschneidvorrichtung durchzuführenden Wasserschneidens erstreckt.

[0013] Für die Wickeltrommel nach der Erfindung ist wiederum hauptsächlich das charakteristisch, was im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 6 angegeben ist.

[0014] Die Wickeltrommel nach der Erfindung umfasst ein Hochdruckschneiden, d.h. mindestens eine Schneiderille, die die beim Wasserschneidwechsel zu verwendeten Wasserstrahlen aushält, und die bevorzugt an der Anfangsstelle des Schneidens positioniert ist. Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst die Wickeltrommel mindestens zwei Rillen, die bevorzugt an den Anfangs- und Endstellen des Schneidens positioniert sind.

[0015] Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst die Wickeltrommel mindestens eine Schneiderille, die mindestens aus einem härteren Material als das andere Material an der Oberfläche der Wickeltrommel besteht. Das die Rille zum Teil füllende Material besteht zum Beispiel aus hartem Gummi, Polyurethan oder aus einem entsprechenden Material, zum Beispiel aus dem Material des Mantels, dessen Härte unter 50 P&J liegt, bevorzugt unter 20 P&J, wodurch die Schneiderille den Beginn und/oder das Beenden des gegen diese gerichteten Wasserschneidens aushält. Der übrige Teil der Oberfläche der Wickeltrommel besteht aus einem Material, das kein statisches Schneiden aushalten muss, zum Beispiel aus weichem Gummi, Polyurethan oder einem anderen entsprechenden weichflächigen Belagmaterial für die 2/8 österreichisches Patentamt AT510 085 B1 2014-08-15

Wickeltrommel.

[0016] Nach einem bevorzugten zusätzlichen Merkmal der Erfindung besteht die Schneiderille aus einem harten, aber den Belag weniger zusammendrückenden Material.

[0017] Nach einem bevorzugten zusätzlichen Merkmal der Erfindung ist die Dicke des Schnei-derillenmaterials an der Oberfläche der Wickeltrommel geringer als die Dicke des Belags an der Wickeltrommel in anderen Bereichen. Hierdurch verursacht die Schneiderille/-zone keine Markierung und auch keine Probleme beim Schließen des Wickelwalzenspalts.

[0018] Nach einem bevorzugten zusätzlichen Merkmal der Erfindung kann an der Stelle der Schneiderille eine Ansaugung angeordnet werden, um den Durchlauf des Keils durch den Walzenspalt sicherzustellen, um insbesondere bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten typischerweise ein zunehmendes Gegenblasen zu bewirken.

[0019] Die Breite der Schneidezone ist größer als 0 mm, bevorzugt etwa 2 bis 5 mm.

[0020] Die Erfindung ermöglicht ein Positionieren des Wasserstrahlschneidens in der Nähe des Wickelwalzenspalts, wodurch für den Wechsel kein Streifen geschnitten werden muss, was ein Durchtrennen des Streifens voraussetzt, sondern man kann direkt einen Keil zum Aufnehmen des Bahnanfangs im Walzenspalt schneiden, wodurch sich die Betriebszuverlässigkeit des Aufwicklers verbessert und ein gleichmäßiger Rollenboden erzielt wird.

[0021] Außerdem verbessert sich bei der Verwendung des Wasserschneidwechsels in dem Aufwickler nach der Erfindung bzw. bei der Verwendung der Wickeltrommel nach der Erfindung im Zusammenhang mit dem Wasserschneidwechsel die Lebensdauer des weichen Belags der Wickeltrommel, da dieser infolge des Hochdruckschneidens nicht beschädigt wird und der Wasserschneidwechsel zudem mit allen Faserbahnsorten und Belägen funktioniert.

[0022] Eine Schneiderille nach der Erfindung bleibt dank des Wasserstrahls sauber.

[0023] Bei der Verwendung einer Wickeltrommel nach der Erfindung kann, falls erwünscht, in der Nähe der Wickeltrommel ein Erkennungssystem am Aufwickler zum Erkennen der Bahn angeordnet werden. Das Erkennungssystem kann zum Beispiel auf Maschinensicht, Entfernung oder einem anderen an sich bekannten Erkennungsverfahren beruhen. Außerdem kann dieses Erkennungssystem sicherstellen, dass die Wickelachse bei Beginn des Wickelns leer ist oder hierfür kann ein getrenntes Erkennungssystem angeordnet werden.

[0024] Im Zusammenhang mit der Beschreibung dieser Erfindung werden zum Erleichtern der Erklärung folgende Bezeichnungen verwendet: Für Maschinenrichtung (machine direction, MD) wird die Bezeichnung X-Richtung, für Querrichtung (cross direction, CD) die Bezeichnung Y-Richtung und für Höhenrichtung (elevation) die Bezeichnung Z-Richtung verwendet. Für die Einlaufrichtung der Faserbahn wird die Bezeichnung obere Fließrichtung und für die Ablaufrichtung der Faserbahn die Bezeichnung untere Fließrichtung verwendet. Für den Wickelkern wird in diesem Zusammenhang die Bezeichnung Tambourwalze oder Wickelachse verwendet.

[0025] Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, wobei [0026] in Fig. 1 ein Aufwickler im Allgemeinen dargestellt ist, [0027] in Fig. 2 ein Beispiel einer Wickeltrommel dargestellt ist, und [0028] in Fig. 3 eine Faserbahn im Verlauf des Wasserschneidens dargestellt ist.

[0029] In Fig. 1 ist eine Übersicht eines Aufwicklers 1 zu Beginn des Wickelns dargestellt. Der Aufwickler 1 ist zum kontinuierlichen Aufwickeln der Faserbahn W als Maschinenrolle um eine Tambourwalze 5 herum angeordnet bzw. vorgesehen, wobei die Wickeltrommel 10 des Aufwicklers 1 und die zu wickelnde Maschinenrolle 6 sich zum Bilden eines Walzenspaltkontakts im Walzenspalt N gegeneinander pressen lassen. Hierbei wird die Faserbahn W während des Produktionsbetriebs kontinuierlich um die Tambourwalze 5 herum als Maschinenrolle aufgewickelt, wobei die Wickeltrommel 10 des Aufwicklers 1 und die zu wickelnde Maschinenrolle zum 3/8 österreichisches Patentamt AT510 085B1 2014-08-15

Bilden eines Walzenspaltkontakts gegeneinander gepresst werden.

[0030] Zu Beginn des Wickelns einer neuen Maschinenrolle wird das Wickeln auf eine neue Wickelachse bzw. Tambourwalze 5 übertragen und erfolgt um diese herum, wobei die Bahn W mit einer Wasserschneidvorrichtung 20 durchtrennt wird, die Wasserschneiddüsen 21 zum Richten eines Hochdruck-Wasserstrahls auf die Bahn W umfasst, um diese durchzutrennen. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, wird das Wasserschneiden C am häufigsten mit zwei Wasserschneiddüsen 21 von der Mitte der Faserbahn in Querrichtung zu den Rändern We der Faserbahn hin durchgeführt. Hierdurch bildet sich beim Vorlaufen der Faserbahn W im Laufe des Schneidens in Pfeilrichtung A ein spitzer Keil, der zum Aufwickeln um eine neue Tambourwalze 5 herum gelangt oder gelenkt wird. Die Schneidstrecke 11 bildet sich typischerweise etwas gewölbt, da die Faserbahn W mit einer Standardgeschwindigkeit vorläuft und die Beschleunigung der Wasserschneiddüsen 21 von der Nullgeschwindigkeit bis zur maximalen Geschwindigkeit einige Zeit erfordert. An der Randseite des wassergeschnittenen Keils sich bildende Schwänze an der Faserbahn W verbleiben an der Oberfläche der fertig werdenden Maschinenrolle.

[0031] Die in Fig. 2 dargestellte Wickeltrommel 10 umfasst ein Hochdruckschneiden, d.h. mindestens eine Schneidezone 11, die die beim Wasserschneidwechsel zu verwendenden Wasserstrahlen aushält und die bevorzugt an der Anfangsstelle des Schneidens positioniert ist. Die Wickeltrommel 10 in der in Fig. 2 dargestellten Anwendung umfasst auch an den Endstellen des Schneidens positionierte Schneidezonen 13. Die Schneidezone bzw. -zonen 11,13 bestehen aus einem härteren Material als das übrige Material an der Oberfläche (Bereiche 14) der Wickeltrommel 10. Die Schneidezone 11, 13 ist bevorzugt als Rille angeordnet, die mindestens zu einem Teil mit einem härteren Material gefüllt ist, zum Beispiel mit hartem Gummi, Polyurethan oder einem entsprechenden Material, dessen Härte unter 50 P&J liegt, bevorzugt unter 20 P&J, wodurch die Schneidezone 11,13 den Beginn und/oder das Beenden des gegen diese gerichteten Wasserschneidens aushält. Der übrige Teil 14 des Mantels der Wickeltrommel 10 besteht aus einem Material, das kein Schneiden aushalten muss, zum Beispiel aus weichem Gummi, Polyurethan oder einem anderen entsprechenden weichflächigen Belagmaterial für die Wickeltrommel. Das Material der Schneidezone 11, 13 ist bevorzugt auch weniger zusammendrückbar bzw. komprimierbar als der übrige Belag an den Mantelteilen 14 der Wickeltrommel 10. Außerdem ist die Dicke des Materials an der Oberfläche der Wickeltrommel 10 in der Schneidezone geringer als die Dicke des Belags am Mantel der Wickeltrommel 10 in den anderen Bereichen 14. Der Dickenunterschied ist bevorzugt geringer oder genauso groß wie die Dicke des Belags. An der Stelle der Schneidezone 11,13 kann eine Ansaugung 30 angeordnet werden, um den Durchlauf des Keils durch den Walzenspalt N insbesondere bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten sicherzustellen. Die Breite der Schneidezone 11, 13 ist größer als 0 mm, bevorzugt etwa 2 bis 5 mm.

[0032] Nach dem in Fig. 2 Dargestellten kann, falls erwünscht, in der Nähe der Wickeltrommel 10 ein Erkennungssystem 25 am Aufwickler 1 zum Erkennen der Lage der Schneidezonen 11, 13 angeordnet werden. Das Erkennungssystem kann zum Beispiel auf Maschinensicht oder einem anderen an sich bekannten Erkennungsverfahren beruhen. Außerdem kann dieses Erkennungssystem sicherstellen, dass die Wickelachse zu Beginn des Wickelns leer ist oder hierfür kann ein getrenntes Erkennungssystem angeordnet werden.

[0033] Die Erfindung wurde vorstehend nur auf einige vorteilhafte Anwendungen verweisend erläutert; es liegt nicht in der Absicht, die Erfindung in irgendeiner Weise durch die Details einzuschränken. 4/8 österreichisches Patentamt AT 510 085 B1 2014-08-15 IN DEN FIGUREN VERWENDETE BEZUGSZEICHEN: 1 Aufwickler 5 T ambourwalze/Wickelachse 10 Wickeltrommel 11 Schneidezone 13 Schneidezone 14 Mantelbelag 20 Wasserschneidvorrichtung 21 Wasserschneiddüse 25 Erkennungssystem 30 Ansaugung W Faserbahn We Faserbahnrand N Walzenspalt C Wasserschneiden 5/8

Claims (9)

1. österreichisches Patentamt AT510 085B1 2014-08-15 Patentansprüche 1. Aufwickler für eine Faserbahn, wobei der Aufwickler (1) eine Wickeltrommel (10) umfasst, die angeordnet ist, um einen Walzenspalt (N) zum Wickeln der Faserbahn (W) um eine Wickelachse (5) herum zu einer Faserbahnrolle zu bilden, wobei im Zusammenhang mit dem Aufwickler (1) eine Wasserschneidvorrichtung (20) angeordnet ist, die mindestens eine Wasserschneiddüse (21) zum Durchtrennen der Faserbahn (W) mit einem Hochdruck-Wasserstrahl umfasst, damit das Wickeln von der fertigen Faserbahnrolle auf eine neue Wickelachse übertragen wird und um diese herum erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass an der Oberfläche der Wickeltrommel (10) am Aufwickler (1) mindestens eine Schneidezone (11; 13) gebildet ist, die sich im Wesentlichen mindestens auf den Bereich der Anfangsoder Endstelle des mit der Wasserschneidvorrichtung (20) durchzuführenden Wasserschneidens (C) erstreckt.
2. 2. Aufwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidezone (11; 13) an der Wickeltrommel (10) des Aufwicklers (1) ein härteres und/oder weniger zusammen-drückbares Material aufweist als die anderen Bereiche (14) an der Oberfläche der Wickeltrommel (10).
3. 3. Aufwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickeltrommel (10) des Aufwicklers (1) mindestens zwei Schneidezonen (11, 13) umfasst, die in dem Bereich der Anfangs- und/oder der Endstelle des Wasserschneidens (C) positioniert sind.
4. 4. Aufwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidezone (11, 13) als Rille ausgebildet ist.
5. 5. Aufwickler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufwickler (1) eine Ansaugung (30) als Hilfestellung für das Einziehen der Anfangsstelle der Faserbahn (W) um eine neue Wickelachse (5) herum umfasst.
6. 6. Wickeltrommel für einen Aufwickler einer Faserbahn, wobei der Mantel der Wickeltrommel (10) mindestens eine Schneidezone (11; 13) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidezone (11; 13) an der Wickeltrommel (10) ein härteres und/oder stärker zusam-mendrückbares Material aufweist als die anderen Bereiche (14) an der Oberfläche der Wickeltrommel (10).
7. 7. Wickeltrommel (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialdicke der Schneidezone (11; 13) geringer ist als die Belagsdicke der übrigen Bereiche am Mantel der Wickeltrommel.
8. 8. Wickeltrommel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidezone (11, 13) an der Wickeltrommel als Rille ausgebildet ist.
9. 9. Wickeltrommel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rille der Schneidezone (11; 13) zum Teil ein härteres und/oder stärker zusammendrückbares Material aufweist als die anderen Bereiche (14) am Mantel der Wickeltrommel (10). Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 6/8