DE10149816A1

DE10149816A1 - Presswalze

Info

Publication number: DE10149816A1
Application number: DE2001149816
Authority: DE
Inventors: Joachim Grabscheid; Andreas Schuette; Andreas Meschenmoser
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2001-10-09
Publication date: 2003-04-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Presswalze zur Bildung eines Pressspaltes mit einer Gegenwalze (8), bestehend aus einem rotierenden Walzenmantel (1) und einem feststehenden Anpresselement (2), welches von zumindest einer entlang der Walzenachse verlaufenden Reihe von Anpresskolben (3) gebildet wird, die über wenigstens eine axial verlaufende Pressschuhleiste (4) auf den Walzenmantel (1) wirken. DOLLAR A Davon ausgehend soll das Pressdruckprofil im Pressspalt in axialer Richtung dadurch vergleichmäßigt werden, dass die Pressschuhleiste (4) aus einem dem Anpresskolben (3) zugeordneten Schuhunterteil (5) und einem dem Walzenmantel (1) zugeordneten Schuhoberteil (6) besteht und zwischen Schuhunterteil (5) und Schuhoberteil (6) zumindest ein den Abstand zwischen Schuhunterteil (5) und Schuhoberteil (6) in diesem Bereich bestimmendes, elastisches und axial verlaufendes Pressdruck-Ausgleichselement (7) vorhanden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Presswalze zur Bildung eines Pressspaltes mit einer Gegenwalze bestehend aus einem rotierenden Walzenmantel und einem feststehenden Anpresselement, welches von zumindest einer entlang der Walzenachse verlaufenden Reihe von Anpresskolben gebildet wird, die über wenigstens eine axial verlaufende Pressschuhleiste auf den Walzenmantel wirken.
Dabei soll das Pressdruckprofil im Pressspalt insbesondere in axialer Richtung möglichst ausgeglichen verlaufen, da sich dies sonst negativ auf die zu pressende Materialbahn oder andere durch den Pressspalt geführte Bänder auswirkt.
Im Fall der Entwässerung einer Faserstoffbahn führen Druckgradienten quer zur Bahnlaufrichtung zu entsprechenden Schwankungen der Entwässerungsleistung quer zur Bahnlaufrichtung betrachtet. Außerdem werden die ebenfalls durch den Pressspalt geführten Pressfilze unterschiedlich stark beansprucht.
Pressdruckveränderungen ergeben sich auch durch die Anpressung der Pressschuhe über die Anpresskolben. Die Abstände zwischen den Anpresskolben führen insbesondere bei relativ flexiblen Pressschuhen zu einem ausgeprägten wellenförmigen Verlauf des Pressdrucks quer zur Bahnlaufrichtung.
Dem kann durch einen relativ steifen Pressschuh begegnet werden. Die Steifigkeit verhindert eine zu starke Ausprägung von Druckgradienten. Andererseits wirkt die Steifigkeit jedoch einer guten Anpassung des Pressschuhs an die Gegenwalze entgegen. Dies kann noch durch eine thermische Verformung des Pressschuhs verschärft werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Linienkraft im Pressspalt zu vergleichmäßigen ohne die Steifigkeit des Pressschuhs zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Pressschuhleiste aus einem dem Anpresskolben zugeordneten Schuhunterteil und einem, dem Walzenmantel zugeordneten Schuhoberteil besteht und zwischen Schuhunterteil und Schuhoberteil zumindest ein, den Abstand zwischen Schuhunterteil und Schuhoberteil in diesem Bereich bestimmendes, elastisches und axial verlaufendes Pressdruck-Ausgleichselement vorhanden ist. Das flexible Ausgleichselement gleicht dabei das von den Anpresskolben ausgehende Druckprofil quer zur Bahnlaufrichtung betrachtet aus. Dies ermöglicht es, das Schuhoberteil flexibel, insbesondere wesentlich flexibler als das Schuhunterteil zu gestalten, wodurch die Anpassung an die Gegenwalze im Pressspalt stark verbessert wird. Selbst thermisch bedingte Verformungen der Pressschuhleiste können dadurch ausgeglichen werden. Das relativ steife Schuhunterteil verbessert die Vergleichmäßigung des Druckprofils noch weiter.

Die Verbindung von Schuhunterteil und -oberteil sollte in einer, eine Abstandsänderung zwischen diesen Teilen im Bereich des Ausgleichselementes ermöglichenden Weise erfolgen.

Insbesondere dann, wenn der Pressspalt zur Entwässerung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn dient, wird neben der Faserstoffbahn zumindest ein Pressfilz zur Aufnahme des ausgepressten Wassers durch den Pressspalt geführt. Vor allem bei der Entwässerung oder Glättung von Faserstoffbahnen werden zunehmend verlängerte Pressspalte realisiert. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Gegenwalze zylindrisch ausgebildet, der Walzenmantel flexibel ist und die Pressschuhleiste eine konkave Anpressfläche besitzt oder dadurch, dass die Presswalze und die Gegenwalze einen flexiblen Walzenmantel und Anpresselemente mit ebener Anpressfläche besitzen.

Die Verbindung zwischen Schuhunterteil und Schuhoberteil sollte in einem Bereich erfolgen, indem in Bahnlaufrichtung betrachtet relativ geringe Presskräfte übertragen werden. Dies ist insbesondere bei langen Pressspalten zur Entwässerung einer Faserstoffbahn am Pressspalteinlauf bildenden Ende der Pressschuhleiste der Fall.

Die Ausgleichselemente sollten zumindest in Bereichen vorhanden sein, in denen große Presskräfte übertragen werden. Insbesondere bei Presswalzen zur Entwässerung von Faserstoffbahnen sollten die Ausgleichselemente daher im mittleren und/oder im, den Pressspaltauslauf bildenden Endbereich der Pressschuhleiste angeordnet werden.

Um eine ausreichende Vergleichmäßigung des Pressdrucks im Pressspalt gewährleisten zu können, sollte sich das Ausgleichselement axial über einen wesentlichen Teil der, vorzugsweise über die gesamte Pressschuhleiste erstrecken.

Wegen der meist sehr großen Presskräfte, insbesondere bei der Entwässerung oder Glättung von Faserstoffbahnen, sollte das Anpresselement als hydraulisches Anpresselement ausgeführt und mit einem Druckfluid versorgt werden.

In relativ einfacher Ausführung eignet sich als Ausgleichselement eine elastische Zwischenschicht. Diese kann gleichzeitig als thermische Isolierschicht zwischen Schuhunterteil und Schuhoberteil dienen und so wegen der Erwärmung des Schuhoberteils während der Rotation des Walzenmantels einen Wärmefluss zum Schuhunterteil vermindern. Infolgedessen behält das Schuhunterteil weitestgehend seine Form. Für die elastische Zwischenschicht eignen sich Materialien mit relativ niedrigem Elastizitätsmodul, wie Polyurethan oder Gummi, insbesondere als Schaum oder Wabenstruktur ausgebildet. Die Kompressionssteifigkeit der Zwischenschicht sollte zumindest in derselben Größenordnung wie, vorzugsweise kleiner als die Kompressionssteifigkeit von Faserstoffbahn und einem durch den Pressspalt geführten Pressfilz oder ähnlichem sein.

Das Ausgleichselement kann aber auch als Druckfluidkammer ausgeführt werden, dabei sollte die Druckfluidkammer vom Schuhunterteil gebildet und von einer auf das Schuhoberteil wirkenden, flexiblen Anpressleiste begrenzt werden. Der Druck des Druckfluids in der Druckfluidkammer sollte proportional zum Druck des Druckfluids des hydraulischen Anpresselementes und ausreichend groß sein, um einen Abstand zwischen Schuhunterteil und -oberteil aufrechterhalten zu können. Zur Vereinfachung sollte der Druck der Druckfluide der Druckfluidkammer und des Anpresselementes gleich groß sein und die Druckfluidkammer und das Anpresselement vorzugsweise von der gleichen Fluidquelle gespeist werden. Um dabei die Kippmomente zu minimieren sollte das Integral des Drucks im Pressspalt über eine bestimmte Länge in Bahnlaufrichtung gleich dem Produkt vom Druck der Druckfluidkammer des Ausgleichelementes und der Breite der Anpressleiste sein, wobei die Schwerpunkte der von diesem Produkt bzw. Integral gebildeten Flächen in Bahnlaufrichtung möglichst gering zueinander versetzt sind.

Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Teil der Presswalze mit Anpressleiste 11 sowie einen üblichen Pressdruckverlauf im Pressspalt und

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch eine Presswalze mit elastischer Zwischenschicht 9.

Die Presswalze bildet in beiden Fällen mit einer zylindrischen Gegenwalze 8 einen verlängerten Pressspalt zur Entwässerung einer Faserstoffbahn 12 in einer Maschine zur Herstellung derselben, wobei neben der Faserstoffbahn 12 beidseitig je ein endlos umlaufender Pressfilz 13 zur Aufnahme und zum Abtransport des im Pressspalt ausgepressten Wassers durch den Pressspalt läuft.

Die Presswalze besitzt einen rotierenden und flexiblen Walzenmantel 1 und ein feststehendes hydraulisch arbeitendes Anpresselement 2. Das Anpresselement 2 wird von einer entlang der Walzenachse verlaufenden Reihe von Anpresskolben 3 gebildet, die über eine axial verlaufende Pressschuhleiste 4 auf den Walzenmantel 1 wirken.

Die Pressschuhleiste 4 besteht aus einem mit dem Anpresskolben 3 in Kontakt stehenden Schuhunterteil 5 und einem gegen den Walzenmantel 1 gedrückten Schuhoberteil 6. Das Schuhoberteil 6 hat zur Bildung eines verlängerten Pressspaltes eine konkave Anpressfläche.

Während das Schuhunterteil 5 zur Vergleichmäßigung der von den Anpresskolben 3 ausgehenden Presskräfte relativ steif ausgebildet ist, erlaubt das relativ flexible Schuhoberteil 6 eine gute Anpassung an die Gegenwalze 8. Den Ausgleich zwischen Schuhunterteil 5 und -oberteil 6 übernimmt jeweils ein zwischen diesen Teilen 5, 6 vorhandenes, elastisches und axial verlaufendes Pressdruck-Ausgleichselement 7.

Schuhunterteil 5 und -oberteil 6 sind dabei am, den Pressspalteinlauf bildeten Ende der Pressschuhleiste 4 in einer, eine Abstandsänderung zwischen diesen Teilen 5, 6 im Bereich des Ausgleichselementes 7 ermöglichenden Weise miteinander verbunden. Dies erfolgt hier über eine Verschraubung beider Teile 5, 6. Im mittleren und im, den Pressspaltauslauf bildenden Endbereich der Pressschuhleiste 4 wird der Abstand zwischen Schuhunterteil 5 und -oberteil 6 von den Ausgleichselementen 7 bestimmt. Da in diesen Bereichen große Pressdrücke erzeugt werden, sind diese Bereiche auch für die Anpassung des Schuhoberteil 6 an die Gegenwalze 8 sehr wichtig. Zur Hubbegrenzung bildet das Schuhunterteil 5 am, den Pressspaltauslauf bildenden Ende einen in Pressrichtung wirkenden Anschlag 15 für das Schuhoberteil 6.

Als Ausgleichselement 7 kommt in Fig. 2 eine elastische Zwischenschicht 9 aus Gummi zum Einsatz, welche eine Wabenstruktur aufweist. Diese sich beinahe über die gesamte Kontaktfläche zwischen Schuhunterteil 5 und -oberteil 6 erstreckende Zwischenschicht 9 wirkt außerdem thermisch isolierend, so dass die reibungsbedingte Erwärmung des Schuhoberteils 6 zu keiner thermischen Verformung des Schuhunterteils 5 führt. Die elastische Zwischenschicht 9 gleicht das Druckprofil insbesondere quer zur Bahnlaufrichtung 14 wesentlich aus. Dabei ist die Zwischenschicht 9 im unbelasteten Zustand des Schuhs bereits vorgespannt, so dass das Schuhoberteil 6 am Anschlag 15 anliegt. Bei Pressdruck der Anpresskolben 3 kommt es dann wegen der elastischen Zwischenschicht 9 zum Abheben des Anschlags 15 vom Schuhoberteil 6.

Gemäß Fig. 1 ist als Ausgleichselement 7 eine Druckfluidkammer 10 im Bereich des maximalen Anpressdruckes p_max vorgesehen. Dieser Bereich liegt am, den Pressspaltauslauf bildenden Ende der Pressschuhleiste 4. Der große Pressdruck, der hier übertragen wird, sorgt für eine gute Anpassung des relativ flexiblen Schuhoberteil 6 an die Gegenwalze 8.

Die Druckfluidkammer 10 wird vom Schuhunterteil 5 gebildet und von einer auf das Schuhoberteil 6 wirkenden, flexiblen Anpressleiste 11 begrenzt. Zur Vereinfachung ist der Druck der Druckfluide der Druckfluidkammer 10 genauso groß wie der des Anpresselementes 2, so dass die Druckfluidkammer 10 und das Anpresselement 2 von der gleichen Fluidquelle gespeist werden können.

Auch hier bildet das Schuhunterteil einen in Pressrichtung wirkenden Anschlag für das Schuhoberteil 6. Die zwischen Schuhunterteil 5 und Schuhoberteil 6 vorhandene Zwischenschicht 9 ist allerdings nicht elastisch ausgeführt und dient lediglich als thermische Isolierung. Diese Zwischenschicht 9 kann jedoch auch entfallen, so dass die Anpressleiste 11 mit dem Schuhoberteil 6 in Kontakt ist und anstelle der Zwischenschicht 9 ein Luftspalt zwischen Schuhober- 6 und Schuhunterteil 5 vorhanden ist.

Zur Minimierung der Kippmomente sollte beim Pressdruckverlauf folgende Bedingung eingehalten werden: Ausgehend von der, vom Druck p₂ der Anpressleiste 11 und deren Breite b gebildeten Fläche A₂ und der Fläche A₁ deren Flächenintegral 41 _o∫^I1 p(I) dI bezüglich des Pressdruckes p im Pressspalt gleich dem Produkt von Druck p₂ und Breite b der Anpressfläche 11 ist, sind die Schwerpunkte S₁, S₂ beider Flächen A₁, A₂ in Bahnlaufrichtung 14 nicht versetzt.

Claims

1. Presswalze zur Bildung eines Pressspaltes mit einer Gegenwalze (8) bestehend aus einem rotierenden Walzenmantel (1) und einem feststehenden Anpresselement (2), welches von zumindest einer entlang der Walzenachse verlaufenden Reihe von Anpresskolben (3) gebildet wird, die über wenigstens eine axial verlaufende Pressschuhleiste (4) auf den Walzenmantel (1) wirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressschuhleiste (4) aus einem dem Anpresskolben (3) zugeordneten Schuhunterteil (5) und einem, dem Walzenmantel (1) zugeordneten Schuhoberteil (6) besteht und zwischen Schuhunterteil (5) und Schuhoberteil (6) zumindest ein, den Abstand zwischen Schuhunterteil (5) und Schuhoberteil (6) in diesem Bereich bestimmendes und axial verlaufendes Pressdruck- Ausgleichselement (7) vorhanden ist.

2. Presswalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schuhunterteil (5) und -oberteil (6) in einer, eine Abstandsänderung zwischen diesen Teilen im Bereich des Ausgleichselementes (7) ermöglichenden Weise miteinander verbunden sind.

3. Presswalze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Schuhunterteil (5) und -oberteil (6) am, den Pressspalteinlauf bildenden Ende der Pressschuhleiste (4) miteinander verbunden sind und vorzugsweise das Schuhunterteil (5) am Pressspaltauslauf bildenden Ende einen in Pressrichtung wirkenden Anschlag 15 für das Schuhoberteil (6) besitzt.

4. Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressspalt verlängert ausgeführt ist.

5. Presswalze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenwalze (8) zylindrisch ausgebildet, der Walzenmantel (1) flexibel ist und die Pressschuhleiste (4) eine konkave Anpressfläche besitzt.

6. Presswalze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Presswalze und die Gegenwalze (8) einen flexiblen Walzenmantel (1) und Anpresselemente (2) mit ebener Anpressfläche besitzen.

7. Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpresselement (2) als hydraulisches Anpresselement (2) ausgeführt ist und mit einem Druckfluid versorgt wird.

8. Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (7) im mittleren Bereich der Pressschuhleiste (4) angeordnet ist.

9. Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (7) im, den Pressspaltauslauf bildenden Endbereich der Pressschuhleiste (4) angeordnet ist.

10. Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Ausgleichselement (7) axial über einen wesentlichen Teil des, vorzugsweise über die gesamte Pressschuhleiste (4) erstreckt.

11. Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (7) als elastische Zwischenschicht (9) ausgebildet ist.

12. Presswalze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (9) als thermische Isolierschicht ausgeführt ist.

13. Presswalze nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht aus einem Material mit geringem Elastizitätsmodul, insbesondere Polyurethan oder Gummi besteht und vorzugsweise als Schaum oder als Wabenstruktur ausgebildet ist.

14. Presswalze nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet dass das Ausgleichselement (7) als Druckfluidkammer (10) ausgebildet ist.

15. Presswalze nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfluidkammer (10) vom Schuhunterteil (5) gebildet wird und von einer auf das Schuhoberteil (6) wirkenden, flexiblen Anpressleiste (11) begrenzt wird.

16. Presswalze nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfluidkammer (10) mit einem Druckfluid versorgt wird, wobei der Druck des Druckfluids proportional zum Druck des Druckfluids des hydraulischen Anpresselementes (2) ist.

17. Presswalze nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Druckfluids der Druckfluidkammer (10) und des Anpresselementes (2) gleich groß sind und die Druckfluidkammer (10) und das Anpresselement (2) vorzugsweise von der gleichen Fluidquelle gespeist werden.

18. Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schuhoberteil (6) flexibel, vorzugsweise wesentlich flexibler als das Schuhunterteil (5) ausgeführt ist.

19. Presswalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressspalt zur Entwässerung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn (12) dient und neben der Faserstoffbahn (12) zumindest ein Pressfilz (13) zur Aufnahme des ausgepressten Wassers durch den Pressspalt geführt wird.