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Die
Erfindung betrifft eine Schuhpresse zum Auspressen einer laufenden
feuchten Bahn. Sie betrifft insbesondere eine solche Presse zum
Auspressen einer Faserstoffbahn, zum Beispiel einer Papierbahn oder
Kartonbahn.
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Schuhpressen
werden hauptsächlich
in Papier- oder Kartonmaschinen verwendet, als Alternative zu Walzenpressen.
Während
bei Walzenpressen zwei oder mehrere Presswalzen miteinander zusammenarbeiten,
um einen annähernd
linienförmigen Pressspalt
zu bilden, wird bei einer Schuhpresse ein Pressspalt aus einem sogenannten
Pressschuh und einer mit diesem zusammenwirkenden Gegenwalze gebildet.
Der Pressschuh ist ein Anpresskörper,
dessen eine Erstreckung wenigstens annähernd gleich der Breite der
auszupressenden Bahn ist, und dessen andere Erstreckung in Umfangsrichtung
der Gegenwalze verläuft
und hierbei einen relativ langen Pressspalt zusammen mit der Gegenwalze
bildet. Der Pressschuh ist dabei während des Betriebes von einem
Gleitband umschlungen. Das Gleitband gleitet in seiner einen Fläche über die
Arbeitsfläche
des Pressschuhs, während
es mit seiner anderen Fläche zusammen
mit der Gegenwalze, beziehungsweise einem diese umschlingenden Pressfilz
einen Pressspalt bildet. Zur Überwindung
der Reibung zwischen Pressschuh und Gleitband werden Gleitmittel
eingesetzt.
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Die
Gegenwalze ist im allgemeinen eine Vollmantelwalze oder eine Saugpresswalze.
Saugpresswalzen sind Walzen, die einen perforierten Mantel aufweisen,
der von innen her besaugt ist. Wegen der hohen Presskräfte, die
mit dem Pressschuh ausgeübt
werden, müssen
Saugpresswalzen zum Erzielen der notwendigen Stabilität von schwerer
Konstruktion sein, das heißt
sehr dickwandig. Sie sind somit teuer in der Herstellung und erfordern
hohe Antriebskräfte.
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Saugwalzen
bekannter Bauarten sind von innen her über die Lagerzapfen besaugt.
Dabei treten erhebliche Leckverluste auf. Die Saugleistung ist begrenzt
durch die Querschnitte, die an den axialen Sauganschlüssen zur
Verfügung
stehen, so dass hohe Saugleistungen vielfach nicht erzielbar sind.
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Der
Vorteil von Schuhpressen oder Langspaltpressen besteht darin, dass
der auf die Bahn wirkende Pressdruck nicht kurzfristig wirkt, so
wie bei einer Walzenpresse, sondern über eine verhältnismäßig große Zeitspanne
hinweg, entsprechend der in Umfangsrichtung gemessenen Länge des
Pressspaltes. Eine Besonderheit der Schuhpresse besteht darin, dass
die aus der Bahn auszutreibende Flüssigkeit nicht in einer einzigen
Richtung, sondern nach oben und nach unten strömt. Dabei lassen sich die Teilströme nicht
genau ermitteln oder gar steuern. Ein Problem liegt somit in der
Steuerung der Entwässerung nach
oben bzw. nach unten, um eine gewünschte Zweiseitigkeit zu erzielen.
Die Zweiseitigkeit sollte gering sein. Dies betrifft z. B. die Füll- und
Feinstoffverteilung in Z-Richtung, d. h. in einem Querschnitt durch
das Blatt gesehen. Diese Verteilung wird auch durch den Former beeinflusst.
Bei einer doppelt befilzten Presse wird nach oben und nach unten
entwässert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Langspaltpresse sowie
einen Anwendungsfall hierfür
anzugeben, womit die genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere
soll es ermöglicht werden,
die Gegenwalze bei gleich guter Entwässerungsleistung weniger aufwendig
und konstruktiv leichter zu gestalten. Auch soll dem Entstehen der Zweiseitigkeit
der Papierbahn entgegengewirkt werden.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der selbständigen Ansprüche gelöst.
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Bezüglich der
Gestaltung der Schuhpresse, insbesondere der Gegenwalze, gibt es
zwei erfindungsgemäße Versionen:
In
beiden Fällen
wird die Gegenwalze mit einer Vielzahl von Bohrungen oder Schlitzen
versehen, die sich wenigstens annähernd in deren Achsrichtung
erstrecken, über
den Umfang des Mantels der Gegenwalze verteilt und gegen die Mantelfläche hin
offen sind. Bei der einen Version werden die genannten Bohrungen dadurch
besaugt, dass die Mantelfläche der
Gegenwalze auf einem Teil ihres Umfanges besaugt wird. Bei der anderen
Version werden wenigstens einige der Bohrungen von der Stirnseite
der Gegenwalze her besaugt.
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Wenn
hier von „Bohrungen" die Rede ist, die gegen
die Mantelfläche
hin offen sind, sind hierunter auch Rillen oder Nuten zu verstehen,
die sich in Längsrichtung
der Gegenwalze erstrecken, und die gegen die Mantelfläche der
Gegenwalze hin offen sind. Wesentlich ist in jedem Fall, dass die
Mantelfläche „offen" ist, und dass die
Mantelfläche
der Gegenwalze – im
Gegensatz zu konventionellen Saugwalzen – keine Durchgangsbohrungen
aufweist. Dem gemäß braucht
die Gegenwalze nicht sehr dickwandig zu sein, so dass die Herstellungskosten
verhältnismäßig gering
gehalten werden können.
Weiterhin ist es sehr vorteilhaft, dass sich die Intensität der Entwässerung
gezielt einstellen lässt.
Bei der ersten Version mit der Umfangsbesaugung der Mantelfläche der
Gegenwalze lässt
sich dies durch Sektionierung vornehmen, und bei der stirnseitigen
Besaugung durch einen stirnseitigen Steuerkopf, mit welchem der
Saugbereich einstellbar ist.
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Die
erfindungsgemäße Schuhpresse
lässt sich
besonders vorteilhaft bei der folgenden Konfiguration einer Nasspartie
einer Papiermaschine anwenden: Sie umfasst einen Doppelsiebformer,
das heißt einen
Formierteil mit zwei umlaufenden Sieben, die miteinander einen keilförmigen Einlaufspalt
für den aus
einer Stoffauflaufdüse
kommenden Stoffstrahl bilden – auch „Gapformer" genannt. An den
Einlaufbereich des Stoffstrahles schließt sich ein Saugkasten an,
der in der Schlaufe des oberen Siebes angeordnet ist, ferner eine
Anzahl von Formierleisten, die quer zur Bahnlaufrichtung innerhalb
des unteren Siebes angeordnet sind. Die Bahn wird sodann vom unteren
Sieb mittels einer Pickup-Walze abgenommen und durch eine erfindungsgemäße Schuhpresse
hindurchgeführt.
Die Leisten liegen vorzugsweise gegenüber dem Saugkasten.
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Der
besondere Effekt liegt in folgendem: Der genannte Saugkasten entwässert die
gerade eben gebildete Papierbahn relativ stark. Hierdurch werden die
Fein- und Füllstoffe
innerhalb des Blattes in Richtung Oberseite gezogen und dorthin
verlagert. Die Formierleisten, die zwecks Formationseinstellung einzeln
anpressbar sind, erzeugen Impulse, die wiederum der Unterseite des
Blattes Füllstoffe
und Feinstoffe entziehen. Das Ergebnis ist eine füll- und
feinstoffreiche Oberseite, und eine füll- und feinstoffarme Unterseite.
Es besteht somit zunächst
eine Zweiseitigkeit der Papierbahn, anders gesagt, der Schichtaufbau
in einem Querschnitt gesehen ist ungleichförmig.
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Dieser
ungewollte Schichtaufbau wird durch die nachgeschaltete Schuhpresse
wieder rückgängig bzw.
gezielt einstellbar gemacht, und zwar bei einer solchen Konfiguration
der Schuhpresse, bei welcher sich der Schuh oberhalb der Papierbahn,
und die Gegenwalze unterhalb befindet. Hier findet nämlich, wie oben
ausgeführt,
eine relativ starke Abfuhr von Flüssigkeit aus der Papierbahn
von oben nach unten statt. Damit lässt sich die zuvor durch den
Saugkasten herbeigeführte
Ungleichheit des Feinstoffgehaltes verringern oder völlig aufheben.
Anders gesagt lässt
sich ein gleichförmiger
Schichtaufbau erzielen, in einem Querschnitt durch die Bahn gesehen.
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Die
beiden genannten Versionen – Besaugen
der Gegenwalze auf der Mantelfläche
gegenüber Besaugen
der Bohrungen beziehungsweise der Nuten von der Stirnseite her – lassen
sich miteinander kombinieren. Damit erhält man noch mehr Möglichkeiten
zum Beeinflussen des Betriebes der Schuhpresse und deren Entwässerungsparameter.
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Die
Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen
folgendes dargestellt:
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1 zeigt
schematisch in einer Seitenansicht eine Schuhpresse.
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2 zeigt
die Gegenwalze der Schuhpresse in einer perspektivischen Darstellung.
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3 zeigt
die wesentlichen Teile einer Nasspartie einer Papiermaschine mit
dem Formierteil und dem Beginn der Pressenpartie.
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Die
in 1 gezeigte Schuhpresse 1 ist für eine Papiermaschine
bestimmt. Sie dient somit zum Auspressen einer laufenden Papierbahn.
Sie weist als wichtigste Bestandteile einen Pressschuh 2 auf, eine
Gegenwalze 3, ein Gleitband 4, einen Oberfilz 5 sowie
einen Unterfilz 6.
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In 1 sieht
man ferner eine Pickup-Walze 7, die vom Oberfilz 5 umschlungen
ist, und die dazu dient, von einem Sieb 8, nämlich dem
Untersieb einer hier nicht dargestellten Formiereinheit, die Papierbahn 9 (gestrichelt
dargestellt) abzunehmen.
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Der
Pressschuh 2 der Schuhpresse erstreckt sich im wesentlichen über die
Breite der auszupressenden Papierbahn 9. In Umfangsrichtung
erstreckt er sich über
einen gewissen Winkelbereich der Gegenwalze 3.
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Dem
Schuh ist eine pneumatische oder hydraulische Anpresseinrichtung
zugeordnet, die innerhalb des Gleitbandes 4 liegt, hier
aber nicht dargestellt ist.
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Wichtig
ist der Aufbau der Gegenwalze 3. Siehe auch 2.
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Die
Gegenwalze 3 weist einen Mantel 10 auf. Dieser
kann aus jeglichem Material bestehen, beispielsweise aus Stahl,
Bronze oder Kunststoff. Im vorliegenden Falle ist als eine Art Korsett
ein Stahlhülse 11 in
ihn eingesetzt.
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Der
Mantel
10 ist mit einer Mehrzahl von Bohrungen
12 versehen.
Die Bohrungen verlaufen im vorliegenden Falle parallel zur Achse
der Gegenwalze
3. Sie könnten
auch einen gewissen Winkel mit der Achse bilden, beispielsweise
1, 2, 3, 5 Grad. Sie erstrecken sich im wesentlichen oder völlig über die gesamte
Länge der
Gegenwalze
3, wenigstens jedoch über die Breite der Papierbahn
9.
Die Bohrungen
12 stehen mit der äußeren Umgebung der Gegenwalze
3 in
leitender Verbindung – hier
nicht erkennbar. Dies könnte
beispielsweise so gestaltet sein, wie in
EP 1 445 375 A1 gezeigt,
siehe dort zum Beispiel
2.
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Bei
der in 1 gezeigten Schuhpresse ist die erste der genannten
Versionen der Erfindung in Kombination mit einem Saugkasten verwirklicht.
Zum einen ist die Mantelfläche
der Gegenwalze 3 besaugbar. Siehe den schematisch angedeuteten,
externen Saugkasten 13. Mittels dieses Saugkastens lässt sich
Wasser aus den Bohrungen 12 heraussaugen.
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Außerdem ist
die zweite Version der Erfindung verwirklicht. Es sind nämlich einige
der Bohrungen 12 von der Stirnseite her besaugbar. Dabei
handelt es sich um Bohrungen im Bereich des Pressschuhs 2.
Siehe die Saugzone 14. Diese umfasst im vorliegenden Falle
einen Winkel von 90 Grad. Die Saugzone kann auch einen kleineren
oder größeren Winkel
umschließen.
Sie wird sich mindestens über einen
Teilbereich des Pressschuhes 2 erstrecken.
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Der
externe Saugkasten 13 ist gegen den Unterfilz 6 abgedichtet.
Siehe die beiden Dichtungen 15, 16.
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Die
hier dargestellte Vorrichtung mit Pickup-Walze und Schuhpresse arbeitet
wie folgt:
Die Papierbahn 9 wird mittels der Pickup-Walze 7 vom
Untersieb 8 abgenommen und auf den Oberfilz 5 überführt. Sie
hängt sodann
am Oberfilz 5 und wandert zusammen mit diesem durch die
Presszone der Schuhpresse 1, gebildet aus dem Gleitband 4 und dem
Unterfilz 6. Das Gleitband gleitet über die nach unten gewandte
Arbeitsfläche
des Pressschuhes 2. Der Oberfilz 5 und der Unterfilz 6 hüllen beim
Pressvorgang die Papierbahn 9 ein.
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Zufolge
des vom Pressschuh 2 ausgeübten Pressdrucks wird Wasser
aus der feuchten Papierbahn ausgepresst und gelangt dabei in die
Bohrungen 12 des Mantels 10 der Gegenwalze 3.
Die leitende Verbindung zwischen der Mantelfläche des Mantels 10 und
den Bohrungen 12 könnte
auch durch eine Vielzahl von Radialbohrungen hergestellt sein, die
sich von der Mantelfläche
des Mantels 10 bis zu den Bohrungen 12 erstrecken.
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Das
in die Bohrungen 12 gelangte Wasser wird im vorliegenden
Falle auf zwei Wegen entfernt: Zum einen wird es in Längsrichtung
abgeführt
und gelangt zu einer hier nicht dargestellten Saugeinrichtung an
der Stirnseite der Gegenwalze 3, zum anderen wird es beim
Umlauf der Gegenwalze 3 durch den externen Saugkasten 13 abgeführt.
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Der
Saugkasten kann sektioniert sein in Sektionen, die im Drehsinn der
Gegenwalze 3 aufeinander folgen, und die einzelne Kammern
bilden. So könnte
beispielsweise eine erste Kammer gleich nach der Saugzone besonders
stark besaugt werden, und nachfolgende Kammern weniger stark.
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Wie
man sieht, ist der Unterfilz 6 um eine Anzahl von Leitwalzen 17 herumgeschlungen.
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In 2 erkennt
man in perspektivischer Darstellung die Gegenwalze 3 mit
ihren Längsbohrungen 12.
Wie man sieht, ist der Mantel 10 der Gegenwalze 3 mit
zahlreichen Umfangsrillen 18 versehen. Diese weisen vorzugsweise
einen gleichen gegenseitigen axialen Abstand auf. Sie reichen in
radialer Richtung bis zu den Längsbohrungen 12 und
stehen somit mit diesem in leitender Verbindung. Dies ist eine notwendige
Voraussetzung, um von außen
her Druck auf die Längsbohrungen
aufzubringen – gemäß der ersten
Version der Erfindung -beziehungsweise um Unterdruck von den Längsbohrungen 12 her
auf den Unterfilz 6 und die Papierbahn aufzubringen – gemäß der zweiten
Version der Erfindung.
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Aus 3 erkennt
man im Einzelnen folgendes:
Die dort gezeigte Formiereinheit 19 ist
ein Doppelsiebformer vom Typus „Gapformer". Er umfasst eine maschinenbreite Einlaufdüse 20 zum
Zuführen
eines Strahles einer Papierstoffsuspension. Der Strahl gelangt in
den keilförmigen
Einlaufspalt, gebildet aus einer Formierwalze 21 und einer
glatten Walze 22, das heißt einer Walze mit geschlossener
Mantelfläche.
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Man
erkennt zwei Siebbänder, 23, 24.
Diese sind durch die beiden Walzen 21, 22 zusammengeführt, um
eine gewisse Wegstrecke parallel zueinander und mit derselben Geschwindigkeit
weiterzulaufen. Siebband 23 ist das Obersieb, und Siebband 24 das
Untersieb – entsprechend
dem Untersieb 8 gemäß 1.
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Die
beiden Siebbänder
umschlingen eine Reihe von Leitwalzen 25.
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In
der Schlaufe des Obersiebes befindet sich ein Saugkasten 26,
und in der Schlaufe des Untersiebes sind mehrere Formierleisten 27 angeordnet.
Wie erwähnt, übt der Saugkasten 26 eine
starke Entwässerungswirkung
aus, die Formierleisten 27 hingegen haben nur eine verhältnismäßig schwache
Entwässerungswirkung.
Hierdurch wird zunächst
eine gewisse Zweiseitigkeit der Papierbahn erzielt, so wie oben
erwähnt.
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Der
Formiereinheit 19 ist eine Presspartie 28 nachgeschaltet.
Man erkennt eine Pickup-Walze 29 und eine Schuhpresse 30.
Die Schuhpresse ist gleich wie die Schuhpresse 1 gemäß 1 aufgebaut
und braucht daher nicht weiter erläutert zu werden.
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Die
Schuhpresse 30 führt
zu einer relativ starken Entwässerung
in einer Richtung entgegen der verstärkten Entwässerung, die durch den Saugkasten 26 bewirkt
wird. Damit wird die genannte Zweiseitigkeit der Papierbahn weitgehend
aufgehoben.
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Es
ist generell zweckmäßig, die
Schuhpresse 30 derart aufzubauen, dass sich Pressschuh 2 mit zugehörendem Gleitband 4 oberhalb
der Gegenwalze 3 befinden. Die durchlaufende, auszupressende Bahn
befindet sich somit in einer Horizontalebene oder wenigstens annähernd in
einer solchen Ebene. Die Bah kann auch geneigt sein, z. B. in Laufrichtung.
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- 1
- Schuhpresse
- 2
- Pressschuh
- 3
- Gegenwalze
- 4
- Gleitband
- 5
- Oberfilz
- 6
- Unterfilz
- 7
- Pickup-Walze
- 8
- Untersieb
- 9
- Papierbahn
- 10
- Mantel
- 11
- Stahlhülse
- 12
- Bohrungen
- 13
- externer
Saugkasten
- 14
- Saugzone
- 15
- Dichtung
- 16
- Dichtung
- 17
- Leitwalze
- 18
- Umfangsrillen
- 19
- Formiereinheit
- 20
- Düse
- 21
- Saugwalze
- 22
- glatte
Walze
- 23
- Obersieb
- 24
- Untersieb
- 25
- Leitwalzen
- 26
- Saugkasten
- 27
- Formierleisten
- 28
- Presspartie
- 29
- Pickup-Walze
- 30
- Schuhpresse