BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Walzvorrichtung mit einer Durchbiegungseinstellwalze mit einem drehfesten Träger und einem um diesen Träger rotierbaren und mit einer Reihe über die Breite der Walze verteilter Stützelemente mit steuerbarer Presskraft abgestützten Walzenmantel und wenigstens einer mit der Durchbiegungseinstellwalze zusammenwirkenden und auf eine zwischen zwei Walzen durchlaufende Warenbahn in einer Pressebene eine Presskraft ausübenden Gegenwalze, sowie deren Verwendung.
Solche Walzvorrichtungen sind beispielsweise aus US A-3 921 514 oder US-A-3 884 141 bekannt und dienen beispielsweise zum Pressen oder Glätten einer zwischen den Walzen durchlaufenden Papierbahn oder zum Walzen einer anderen Warenbahn. Dabei kann die Walzvorrichtung aus nur zwei Walzen bestehen, wobei eine der Walzen als Durchbiegungseinstellwalze beispielsweise nach US-A-3 885 283 oder nach US-A-3 802 044 ausgebildet und mit hydrostatischen Stützelementen ausgeführt sein kann, oder in anderer bekannter Weise mit analog wirkenden individuell steuerbaren Stützelementen, Mit solchen Durchbiegungseinstellwalzen lässt sich mittels der individuellen Regelung der Presskraft der über die Walzenbreite verteilten Stützelemente auf die Warenbahn eine Presskraft mit einem gewünschten Breitenprofil ausüben und auf diese Weise kann mittels geeigneter Sensoren eine Eigenschaft der Warenbahn,
beispielsweise die Feuchte, Dicke oder Glätte einer durchlaufenden Papierbahn über die Bahnbreite durch individuelle Ansteuerung der einzelnen Stützelemente auf ein bestimmtes Profil geregelt werden. Die Durchbiegungseinstellwalze und die Gegenwalze können jedoch auch die äusseren Stützwalzen eines Kalanders sein, wobei zwischen den beiden Walzen die eigentlichen Arbeitswalzen und gegebenenfalls weitere Stützwalzen vorgesehen sind.
Eine Durchbiegungseinstellwalze hat die Eigenschaft, dass sich bei Ausübung einer bestimmten Presskraft oder mittleren Linienkraft der Träger der Walze durchbiegt, der durch die in Pressrichtung, also in radialer Richtung beweglichen Stützelemente abgestützte Walzenmantel sich jedoch der Gegenwalze anpasst. Die Durchbiegung des Trägers ist dabei von der Presskraft abhängig, so dass der Einsatzbereich einer solchen Walzvorrichtung bezüglich der Presskraft durch die möglichen Trägerdurchbiegungen und den hydraulischen Druck in den Stützelementen begrenzt ist. Ausserdem biegt sich die Gegenwalze durch, so dass sich die Biegung des Pressspaltes in Abhängigkeit von der Presskraft ändert. Um einen ebenen Pressspalt zu erhalten, ist daher eine bestimmte Vorbombierung der Gegenwalze erforderlich.
Wenn in der Praxis ein grösserer Einsatzbereich gewünscht wurde, so war es bisher notwendig, Gegenwalzen mit grösserer Biegefestigkeit, d.h. grösserem Durchmesser, zu verwenden, oder für die verschiedenen Presskraftbereiche Gegenwalzen mit unterschiedlicher und abgestufter Bombierung oder Balligkeit einzusetzen. Dies bedingt jedoch bei Umstellung der Walzvorrichtung auf einen anderen Presskraftbereich einen Umbau der Walzvorrichtung und einen Austausch einer Gegenwalze gegen eine solche mit anderer Bombierung oder Balligkeit. Dies führt zu einem vielfach nicht tragbaren längeren Stillstand der Walzvorrichtung und zu einem erhöhten Arbeitsaufwand.
Ein weiteres Problem, speziell beim Glätten von Papier in Superkalandern ist die Erzielung einer guten Oberflächenglätte. Speziell bei Papierarten hoher Voluminosität, welche keinen hohen Pressdruck vertragen, musste zum Glätten der Oberfläche im Kalander eine Temperaturbehandlung vorgenommen werden, was eine komplizierte zusätzliche Temperaturregelung bedingt.
Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, die vorstehend angegebenen Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und eine Walzvorrichtung mit vergrössertem Einstellbereich der Presskraft ohne die Notwendigkeit einer Walzenauswechslung zu schaffen. Weiterhin wird angestrebt, eine solche Walzvorrichtung so zu gestalten, dass gleichzeitig ein Glättungseffekt auf der Oberfläche der Warenbahn erzielt wird.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Winkel zwischen der Achse der Durchbiegungseinstellwalze und der Achse wenigstens einer Gegenwalze in einer Ebene senkrecht zur Pressebene verstellbar ist.
Die Winkelverstellung, d.h. der Grad der Achsenkreuzung kann dabei stufenweise vorgesehen sein, wobei sich eine entsprechende Anzahl von Presskraftbereichen einstellen lässt, oder aber auch kontinuierlich, d.h. mit kontinuierlicher Anpassung an die Presskraft.
Die variable Achsenkreuzung zwischen der Durchbiegungseinstellwalze und der Gegenwalze ersetzt dabei eine unterschiedliche Bombierung oder Balligkeit der Gegenwalze, ohne dass die Gegenwalze ausgewechselt und ausgetauscht werden muss.
Bei Walzvorrichtungen mit zwei Walzen genügt es hierbei eine Walze als Durchbiegungseinstellwalze auszuführen und die andere konventionell ausgeführte Gegenwalze relativ zur Durchbiegungseinstellwalze bezüglich ihrer Achsenkreuzung zu verstellen. Dabei weist die Gegenwalze zweckmässigerweise bereits eine bestimmte Bombierung auf, welche in ihrer Wirkung durch die Achsenkreuzung sukzessive vermindert oder aufgehoben wird. Bei Walzvorrichtungen mit Arbeitswalzen kleinen Durchmessers und auf diese einwirkenden Stützwalzen grösseren Durchmessers in der Art eines Superkalanders sind die äusseren Walzen entsprechend auszuführen, d.h. eine dieser Walzen als Durchbiegungseinstellwalzen und die entgegengesetzte Walze als konventionelle Walze, wobei wiederum die Achsen dieser beiden Walzen in einer Ebene senkrecht zur Pressebene im Sinne einer Achsenkreuzung verstellbar sind.
Zusätzlich kann bei Bedarf bei einer solchen erfindungsgemässen Anordnung der Effekt ausgenutzt werden, dass bei zwei zusammenwirkenden Walzen, deren Achsen um einen bestimmten Winkel gekreuzt sind, im Betrieb im Walzspalt ein Mikroschlupf quer zur Bahnrichtung, d.h. in Achsenrichtung der Walzen auftritt. Dieser Effekt hat auf der Oberfläche der Warenbahn, beispielsweise einer durchlaufenden Papierbahn, einen Poliereffekt, d.h. die Oberfläche der Papierbahn wird geglättet, ohne dass eine Temperaturbehandlung erforderlich wäre. Die erfindungsgemässe Walzvorrichtung eignet sich daher insbesondere als Glättwerk für Papierbahnen, insbesondere zum Glätten bestimmter empfindlicher Papierarten bei niedrigerer Presskraft oder mittlerer Linienkraft.
Die Bombierung der Gegenwalze ist hierbei zweck- mässigerweise so vorgegeben, dass für die gewünschte niedrige Presskraft ein solcher Achsenwinkel eingestellt werden muss, dass der Mikroschlupf und die Polierwirkung die gewünschte Oberflächengüte der Papierbahn erzeugt.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Walzvorrichtung in schematischer Darstellung in Perspektive,
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Walzvorrichtung und Fig. 3 eine Aufsicht auf eine schematisch dargestellte Walzvorrichtung.
Die in den Figuren dargestellten Walzvorrichtungen unterscheiden sich im wesentlichen dadurch, dass die Vorrichtung nach Fig. 1 aus nur zwei Walzen besteht, nämlich einer Durchbiegungseinstellwalze 1 und einer Gegenwalze 2, welche auf eine in einer Bewegungsrichtung r zwischen den Walzen 1, 2 durchgeführte Warenbahn 3, z.B. eine Papierbahn in einer Pressrichtung p einen Pressdruck ausüben. Dagegen zeigt Fig. 2 eine Walzvorrichtung, die aus vier Walzen besteht, wobei die äusseren Walzen 1, 2 als Stützwalzen dienen, die wiederum als Durchbiegungseinstellwalze 1 und als Gegenwalze 2 ausgeführt sind, zwischen denen zwei dünnere Arbeitswalzen 4, 5 vorgesehen sind, zwischen denen wiederum die Warenbahn 3 hindurchläuft. Die übrigen Details der Walzvorrichtungen sind identisch. Daher sind analoge Bauteile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
Die Durchbiegungseinstellwalze 1 besteht aus einem drehfest gelagerten Träger 6, um welchen ein rohförmiger Walzenmantel 7 rotieren kann. Der Walzenmantel 7 ist mit einer Reihe von über die Walzenbreite verteilten Stützelementen 8 gegenüber dem Träger 7 abgestützt. Die Stützelemente 8 können beispielsweise wie in US-A-3 802 044 beschrieben als hydrostatische Stützelemente ausgebildet sein, welche auf einem mit hydraulischem Druckmittel versorgten Druckraum 9 abgestützt sind und in Radialrichtung zum Träger 6 beweglich geführt sind. Die Lagerfläche der Stützelemente 8 kann an ihrer der Walzenmantel-Innenseite zugekehrten Lagerfläche Drucktaschen aufweisen, welche vom zugehörigen Druckraum mit hydraulischem Druckmittel versorgt werden und somit eine hydrostatische Lagerung darstellen.
Die Druckräume 9 sind über individuelle Druckleitungen 10 mit einem hydraulischen Druckmittel mit einstellbarem Druck versorgbar, so dass die einzelnen Stützelemente 8 unabhängig voneinander oder gruppenweise mit einer wählbaren und variablen Stützkraft in der Pressrichtung p auf die Gegenwalze 2 und die zwischen den Walzen 1, 2 hindurchlaufende Warenbahn 3 ausüben können.
Die Gegenwalze 2 kann als Massivwalze oder als hinreichend steife Hohlwalze ausgebildet sein und ist in einem nicht dargestellten Gerüst drehbar gelagert. Die Oberfläche der Gegenwalze 2 kann zylindrisch ausgeführt sein oder mit Vorteil eine gewisse Balligkeit oder Bombierung aufweisen.
Beim Betrieb der Walzvorrichtung wird infolge der ausgeübten Presskraft die Gegenwalze 2 durchgebogen, wobei im Bereiche des Pressspaltes zwischen den Walzen 1 und 2 die Biegelinie flacher wird oder ganz verschwindet, so dass ein ebener Walzspalt entsteht. Der Grad der Rückbiegung hängt dabei von der in Pressrichtung p wirkenden Presskraft ab. Der Mantel 7 der Durchbiegungseinstellwalze 1 folgt infolge der radialen Beweglichkeit der Stützelemente 8 der Gegenwalze 2 und passt sich deren Form an, wobei der Träger 6 sich in Gegenrichtung durchbiegt, wobei der Grad dieser Durchbiegung ebenfalls von der Presskraft abhängt.
Wenn man nun versucht mit einer anderen Presskraft, z.B. mit einer kleineren Presskraft zu arbeiten, so wäre die Durchbiegung der Gegenwalze 2 geringer, so dass der Walzspalt gekrümmt bleibt. Um jedoch trotzdem einen ebenen Walzspalt zu bekommen, ist die Achse der Gegenwalze 2 in einer Ebene c senkrecht zur Pressrichtung p schwenkbar ausgebildet, beispielsweise wie in US-A-4 348 952 beschrieben oder in anderer an sich bekannter Weise. Durch diese Schwenkung der Achsen beider Walzen gegeneinander, auch Achsenkreuzung genannt, um einen bestimmten Winkel ändert sich der Abstand der Walzen 1 und 2 im Pressspalt über die Walzenbreite, so dass bei richtiger Wahl der Achsenkreuzung ein ebener Pressspalt entstehen kann, wobei wiederum der Mantel 7 der Durchbiegungseinstellwalze 1 an die Gegenwalze 2 automatisch heranfährt.
Auf diese Weise lässt sich mit einer einzigen Gegenwalze 2 mit fester Bombierung auch bei verschiedenen Presskräften stets ein ebener Pressspalt erzielen, so dass das bisher übliche Auswechseln der Gegenwalze mit einer Walze anderer Bombierung bei Umstellung der Presskraft entfällt.
Dabei kann der Winkel a der Achsenkreuzung kontinuierlich verstellbar sein, so dass eine Anpassung der Walzvorrichtung an die jeweilige Presskraft kontinuierlich erfolgen kann, oder es kann eine stufenweise Winkelverstellung vorgesehen sein, so dass eine entsprechende Anzahl von Presskraftbereichen eingestellt werden kann.
Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Walzvorrichtung ist es, wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, dass die Walzrichtungen der beiden Walzen 1 und 2 bei einer bestimmten Achsenkreuzung a eine leicht verschiedene Richtung r0 und r1 aufweisen. Beide Seiten der zwischen den Walzen 1, 2 durchlaufenden Papierbahn 3 erhalten dadurch eine Scherbeanspruchung s entsprechend der Vektordifferenz. Dadurch wird an der Papieroberfläche durch den Mikroschlupf ein Poliereffekt erzeugt, der zur Glättung der Oberfläche führt, ohne dass weitere Massnahmen, wie beispielsweise eine Temperaturbehandlung erforderlich wäre. Der Grad des Schlupfes s lässt sich dabei über den Winkel a der Achsenkreuzung einstellen.
Bei entsprechender Abstimmung der Presskraft, der Vorbombierung der Gegenwalze 2 und der Achsenkreuzung a aufeinander lässt sich mit der beschriebenen Vorrichtung insbesondere voluminöses, druckempfindliches und temperaturempfindliches Papier behandeln, wobei auf einfache Weise eine Glättung der Oberfläche erzielbar ist.
DESCRIPTION
The invention relates to a rolling device with a deflection adjustment roller with a non-rotatable support and a roller jacket rotatable about this support and supported with a row of support elements distributed over the width of the roller with controllable pressing force, and at least one interacting with the deflection adjustment roller and on a web running through between two rollers a pressing roller exerting a pressing force, and their use.
Such rolling devices are known for example from US-A-3 921 514 or US-A-3 884 141 and are used, for example, for pressing or smoothing a paper web passing between the rollers or for rolling another web of material. The rolling device can consist of only two rollers, one of the rollers being designed as a deflection adjusting roller, for example according to US-A-3 885 283 or according to US-A-3 802 044, and can be designed with hydrostatic support elements, or in another known manner with analog acting individually controllable support elements, with such deflection adjusting rollers, by means of the individual regulation of the pressing force of the support elements distributed over the roller width, a pressing force with a desired width profile can be exerted on the material web and in this way a property of the material web can be used by means of suitable sensors,
For example, the moisture, thickness or smoothness of a continuous paper web can be regulated across the web width by individually controlling the individual support elements to a specific profile. The deflection adjustment roller and the counter roller can, however, also be the outer backup rollers of a calender, the actual work rollers and possibly additional backup rollers being provided between the two rollers.
A deflection adjusting roller has the property that when a certain pressing force or average line force is exerted, the carrier of the roller bends, but the roller jacket, which is supported by the supporting elements movable in the pressing direction, that is to say in the radial direction, adapts to the counter-roller. The deflection of the beam is dependent on the pressing force, so that the area of use of such a rolling device with regard to the pressing force is limited by the possible beam deflections and the hydraulic pressure in the support elements. In addition, the counter roll bends so that the bending of the press nip changes depending on the press force. In order to obtain a flat press nip, a certain amount of prebombing of the counter roll is necessary.
If a larger area of application was desired in practice, it was previously necessary to use counter-rollers with greater bending strength, i.e. larger diameter, to use, or to use counter rolls with different and graduated crowning or crowning for the different press force ranges. However, when the rolling device is changed to a different pressing force range, this necessitates a conversion of the rolling device and an exchange of a counter roll for one with a different crowning or crowning. This leads to an often unacceptable long standstill of the rolling device and to an increased workload.
Another problem, especially when smoothing paper in supercalenders, is to achieve good surface smoothness. Especially in the case of high-volume paper types that do not tolerate high press pressure, a temperature treatment had to be carried out in order to smooth the surface in the calender, which requires complicated additional temperature control.
The object of the invention is to eliminate the above-mentioned disadvantages of the prior art and to provide a rolling device with an enlarged adjustment range of the pressing force without the need to change the rollers. Another aim is to design such a rolling device in such a way that a smoothing effect is simultaneously achieved on the surface of the web.
According to the invention, this object is achieved in that the angle between the axis of the deflection adjustment roller and the axis of at least one counter roller is adjustable in a plane perpendicular to the press plane.
The angle adjustment, i.e. the degree of the axis crossing can be provided in stages, whereby a corresponding number of pressing force ranges can be set, or else continuously, i.e. with continuous adjustment to the pressing force.
The variable axis crossing between the deflection adjustment roller and the counter roller replaces a different crowning or crowning of the counter roller without the counter roller having to be exchanged and exchanged.
In the case of rolling devices with two rollers, it is sufficient to design one roller as a deflection adjustment roller and to adjust the other conventionally designed counter roller relative to the deflection adjustment roller with respect to its axis crossing. The counter-roller expediently already has a specific crowning, the effect of which is successively reduced or eliminated by the axis crossing. In the case of rolling devices with work rolls of small diameter and supporting rolls of larger diameter acting on them in the manner of a supercalender, the outer rolls must be designed accordingly, i.e. one of these rollers as a deflection adjustment roller and the opposite roller as a conventional roller, the axes of these two rollers being adjustable in a plane perpendicular to the press plane in the sense of an axis crossing.
In addition, the effect can be exploited, if necessary, in such an arrangement according to the invention that when two co-operating rollers, the axes of which are crossed by a certain angle, a micro slip transversely to the web direction during operation in the roller gap, i.e. occurs in the axial direction of the rollers. This effect has a polishing effect on the surface of the web, for example a continuous paper web, i.e. the surface of the paper web is smoothed without the need for heat treatment. The rolling device according to the invention is therefore particularly suitable as a smoothing unit for paper webs, in particular for smoothing certain sensitive types of paper with a lower pressing force or medium line force.
The crowning of the counter roll is expediently predetermined such that an axis angle must be set for the desired low pressing force in such a way that the microslip and the polishing effect produce the desired surface quality of the paper web.
The invention is explained with reference to the accompanying figures. Show it:
1 shows a rolling device in a schematic representation in perspective,
Fig. 2 shows a cross section through a rolling device and Fig. 3 is a plan view of a schematically illustrated rolling device.
The rolling devices shown in the figures differ essentially in that the device according to FIG. 1 consists of only two rollers, namely a deflection adjusting roller 1 and a counter roller 2, which on a web 3 carried out in a direction of movement r between the rollers 1, 2 , e.g. a paper web in a pressing direction p exert a pressing pressure. In contrast, Fig. 2 shows a rolling device which consists of four rollers, the outer rollers 1, 2 serving as backup rollers, which in turn are designed as a deflection adjustment roller 1 and as a counter roller 2, between which two thinner work rollers 4, 5 are provided, between which again the web 3 runs through. The other details of the rolling devices are identical. Analog components are therefore provided with the same reference numbers.
The deflection adjustment roller 1 consists of a non-rotatably mounted carrier 6, around which a raw roller shell 7 can rotate. The roll shell 7 is supported with a series of support elements 8 distributed over the roll width relative to the carrier 7. The support elements 8 can be designed, for example, as described in US Pat. No. 3,802,044 as hydrostatic support elements, which are supported on a pressure chamber 9 supplied with hydraulic pressure medium and are movably guided to the carrier 6 in the radial direction. The bearing surface of the support elements 8 can have pressure pockets on their bearing surface facing the inside of the roll shell, which are supplied with hydraulic pressure medium from the associated pressure chamber and thus represent a hydrostatic bearing.
The pressure chambers 9 can be supplied with a hydraulic pressure medium with adjustable pressure via individual pressure lines 10, so that the individual support elements 8, independently of one another or in groups, with a selectable and variable support force in the pressing direction p on the counter-roller 2 and the one running between the rollers 1, 2 Goods web 3 can exercise.
The counter roll 2 can be designed as a solid roll or as a sufficiently rigid hollow roll and is rotatably mounted in a stand, not shown. The surface of the counter roller 2 can be cylindrical or advantageously have a certain crowning or crowning.
During operation of the rolling device, the counter-roller 2 is bent as a result of the pressing force exerted, the bending line becoming flatter or completely disappearing in the region of the press nip between the rollers 1 and 2, so that a flat roller gap is formed. The degree of bending back depends on the pressing force acting in the pressing direction p. The jacket 7 of the deflection adjustment roller 1 follows the radial movement of the support elements 8 of the counter-roller 2 and adapts to their shape, the carrier 6 bending in the opposite direction, the degree of this deflection also being dependent on the pressing force.
If you now try with a different pressing force, e.g. to work with a smaller pressing force, the deflection of the counter roll 2 would be less, so that the roll gap remains curved. However, in order nevertheless to obtain a flat roll gap, the axis of the counter roll 2 is designed to be pivotable in a plane c perpendicular to the pressing direction p, for example as described in US Pat. No. 4,348,952 or in another manner known per se. This pivoting of the axes of the two rollers relative to one another, also called axis crossing, by a certain angle changes the distance between the rollers 1 and 2 in the press nip over the width of the roller, so that if the axis crossing is selected correctly, a flat press nip can arise, again the jacket 7 the deflection adjustment roller 1 automatically approaches the counter roller 2.
In this way, a flat press nip can always be achieved with a single counter-roller 2 with a fixed crown, even with different pressing forces, so that the hitherto customary replacement of the counter-roller with a roller with a different crowning is eliminated when the pressing force is changed.
The angle a of the axis crossing can be continuously adjustable so that the rolling device can be continuously adapted to the respective pressing force, or a stepwise angle adjustment can be provided so that a corresponding number of pressing force ranges can be set.
Another advantage of the described rolling device, as can be seen in particular from FIG. 3, is that the rolling directions of the two rolls 1 and 2 have a slightly different direction r0 and r1 at a specific axis crossing a. Both sides of the paper web 3 passing between the rollers 1, 2 thereby receive a shear stress s corresponding to the vector difference. This creates a polishing effect on the paper surface due to the micro-slip, which leads to the smoothing of the surface without the need for further measures, such as temperature treatment. The degree of slip s can be adjusted via the angle a of the axis crossing.
With appropriate coordination of the pressing force, the prebombing of the counter-roller 2 and the axis crossing a with one another, the described device can be used to treat, in particular, voluminous, pressure-sensitive and temperature-sensitive paper, it being possible to smooth the surface in a simple manner.