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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Belastungseinrichtung für eine Schuhpresse,
vorzugsweise für
den Einsatz in einer Entwässerungseinrichtung,
insbesondere in einer Papiermaschine und die Verwendung einer solchen
Belastungseinrichtung zur Herstellung von Papier, Pappen und/oder
Karton.
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Belastungseinrichtungen
für Schuhpressen sind
im Stand der Technik bekannt.
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So
werden beispielsweise die im Stand der Technik bekannten Schuhpresseinrichtungen
für die mechanische
Entwässerung
von feuchten Faserstoffbahnen verwendet, um insbesondere den Trockengehalt
der Faserstoffbahn vor der thermischen Trocknung mit beispielsweise
Trockenzylindern, zu erhöhen.
Neben dem Einsatz von Schuhpresseinrichtungen werden hierzu im Stand
der Technik Walzenpaare verwendet, zwischen welchen eine Papierbahn
ebenfalls mechanisch entwässert
wird, wobei sich die Entwässerung
im Wesentlichen auf einen linienförmigen Kontaktbereich zwischen
den beiden Walzen beschränkt.
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Wie
im Stand der Technik bekannt, ist jedoch die Entwässerungsleistung
einer Presseinrichtung in erster Linie eine Funktion des so genannten
Pressimpulses, der sich als Produkt aus der Presskraft und der Presszeit
ergibt. Da die Presszeit ihrerseits eine Funktion der Bahngeschwindigkeit
ist, erhöht
sich der Pressimpuls mit Verlängerung
des Nips, wodurch die Entwässerungsleistung
nachhaltig verbessert wird.
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Weiterentwicklungen
in der Presstechnologie führten
zu der Verwendung von Schuhpresseinrichtungen, die im Vergleich
zu dem Einsatz von Walzenpaaren, den Einsatz eines Pressschuhs in
Kombination mit einer Gegenwalze vorschlagen, um hierdurch die Entwässerung
nicht auf einen im Wesentlichen linearen Pressspalt zu begrenzen,
sondern die Entwässerung über eine
definierte Fläche
bereit zu stellen.
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Schuhpresseinrichtungen
weisen üblicherweise
einen Pressschuh auf, der vorzugsweise mittels einer hydraulische
Anpresseinheit gegen eine Walze pressbar ist, wobei vorzugsweise
der Pressschuh von einem Mantel abgedeckt ist, der direkt oder indirekt
mit der Faserstoffbahn in Kontakt steht. Der Mantel wird im Produktionsbetrieb
beispielsweise zur Entwässerung
einer Faserbahn über
den Pressschuh geführt
und ist auf dem Pressschuh so gelagert, dass ein Verschleiß möglichst
reduziert wird.
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Da
sich der Pressschuh über
die gesamte Papierbahnbreite einer Papiermaschine erstreckt, sind üblicherweise
eine Vielzahl von Anpressabschnitte vorgesehen, um die Presskraft
zwischen dem Pressschuh und der Gegenwalze über die Papiermaschinenbreite
möglichst
weitgehend steuern bzw. regeln zu können. Als Anpresseinheiten
werden hydraulische Anpresskolben verwendet, die auf einem Tragkörper angeordnet
sind und die Presskraft auf den Pressschuh übertragen. Um insbesondere auch über die
Papiermaschinenbreite eine höhere Flexibilität in Bezug
auf die Anpresskraft zu erreichen, werden auch mehrgliedrige Pressschuhe
verwendet, womit auch unterschiedliche Anpresskräfte zwischen den verschiedenen
Segmenten der Papierbahnbreite bereitgestellt werden können. Ziel
sollte es hierbei auch sein, dass sehr große Sprünge im Druckverkauf, insbesondere
in Maschinenquerrichtung vermieden werden, da hierdurch die Qualität und Verarbeitbarkeit
des zu entwässernden
Gutes, wie beispielsweise einer Papierbahn, verschlechtert wird.
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Die
Belastungseinheit selbst umfasst gemäß dem Stand der Technik meist
Hydraulikkolben, die in zylindrischen Ausnehmungen des Tragekörpers aufgenommen
und axial verschieblich angeordnet sind. Da sich während des Betriebs
jedoch die Lage des Pressschuhs z. B. infolge von wärmebedingten
Längenänderungen
oder Laständerungen
gegenüber dem
Tragkörper
verändern
kann, ist es notwendig, dass der Hydraulikkolben beispielsweise
gegen den Pressschuh derart vorgespannt wird, dass er auch bei ungünstigen
Betriebsbedingungen an die Unterseite des Pressschuhs zurückgeführt bzw.
an dieser gehalten wird. Grund hierfür ist, dass beispielsweise bei
einem Verkippen der Hydraulikkolben, sich der hydraulische Druck
zwischen dem Pressschuh und den Hydraulikkolben reduziert und im
ungünstigsten Fall
der Hydraulikzylinder, aufgrund des abgefallenen Hydraulikdrucks,
nicht mehr an die Unterseite des Pressschuhs herangeführt werden
kann.
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Im
Stand der Technik wird zur Lösung
dieses Problems beispielsweise der Einsatz einer Spiralfeder vorgeschlagen,
welche den Hydraulikzylinder vorspannt und somit eine dauerhafte
Trennung des Hydraulikzylinders von der Unterseite des Pressschuhs
möglichst
weitgehend verhindert.
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Probleme
ergeben sich hierbei jedoch daraus, dass bei der Montage der entsprechende
Hydraulikzylinder bereits vorgespannt werden muss und somit die
Montage relativ aufwendig ist und darüber hinaus über die Laufzeit der Presseinrichtung eine
Ermüdung
der Feder auftreten kann.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schuhpresseinrichtung bereitzustellen,
bei welcher die im Stand der Technik bekannten Nachteile wenigstens
teilweise verbessert werden und der Aufbau und die Montage der Belastungseinheit
vereinfacht wird, wodurch auch die entsprechenden Kosten einer solchen
Belastungseinrichtung reduziert werden können.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Belastungseinrichtung
gemäß Anspruch
1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Belastungseinrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
erfindungsgemäße Belastungseinrichtung
für eine
Schuhpresse umfasst wenigstens eine Schuhpresswalze und eine Gegenwalze
zur Bildung eines Pressspaltes, wobei die Schuhpresse in einer Entwässerungseinrichtung, insbesondere
in einer Papiermaschine verwendet wird, um wenigstens eine Papierbahn
bzw. eine Faserstoffbahn oder dergleichen zu entwässern.
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Als
Papierbahn bzw. Faserstoffbahn wird insbesondere eine Mischung aus
festen und flüssigen Bestandteilen
bezeichnet, die beispielsweise bei der Papier-, Karton- oder Pappenherstellung
vorzugsweise Faserstoffe, Füllstoffe
und chemische Additive und andererseits Wasser, als Verdünnungsmedium aufweist.
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Die
Schuhpresswalze umfasst wenigstens einen Pressschuh und wenigstens
eine Abstützeinrichtung,
wobei der Pressschuh und die Abstützeinrichtung über vorzugsweise
eine Vielzahl von Hydraulikeinrichtungen verbunden sind, welche
zur Belastung des Pressschuhs insbesondere gegen die Gegenwalze
dienen. Die Belastungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass
die Hydraulikeinrichtung wenigstens ein erstes Führungselement aufweist, das
zur im Wesentlichen linearen Führung
einer Zylinderhülse,
als Bauteil der Hydraulikeinrichtung, dient und ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Zylinderhülse
wenigstens abschnittsweise in wenigstens ein zweites Führungselement
eingreift. Ferner ist das zweite Führungselement vorzugsweise
im Wesentlichen ortsfest mit dem Pressschuh verbunden.
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Als
Pressspalt wird gemäß der vorliegenden Erfindung
der Kontaktbereich zwischen dem Pressschuh und der Gegenwalze verstanden,
wobei der Pressschuh von einem Mantel abgedeckt und die Papierbahn
direkt oder aber auch unter Verwendung von Filzen oder Trageeinrichtungen
wie beispielsweise Belts, durch den Pressspalt geführt wird.
Ferner ist der Pressspalt dadurch gekennzeichnet, dass dieser insbesondere
auch über
die Papiermaschinenbreite mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt
werden kann und sich in Maschinenlaufrichtung über einen vorgegebenen Umfangsweg
u. a. um die Gegenwalze herum erstreckt. Dabei ergibt sich der Umfangsweg
durch die Form und Gestalt des Pressschuhs, der in Abhängigkeit
von seiner Form und Lage in Bezug auf die Gegenwalze ein vorgegebenes
Druckprofil zur Entwässerung
der Papierbahn bereitstellt.
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Als
Abstützeinrichtung
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Einrichtung der Schuhpresswalze verstanden, welche
vorzugsweise im Wesentlichen durchbiegungsfest ausgebildet ist. Solch
eine Abstützvorrichtung
kann beispielsweise ein Walzenjoch sein, auf welchem insbesondere
die Hydraulikeinrichtungen mit vorgegebenen Abständen über die Länge des Walzenjochs angeordnet sind
und somit die Verbindung zwischen der Abstützeinrichtung und dem Pressschuh
bzw. den Pressschuhabschnitten bereitstellen.
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Die
Hydraulikeinrichtung weist gemäß der vorliegenden
Erfindung zwei Führungselemente
und wenigstens eine Zylinderhülse
auf, wobei darauf hingewiesen wird, dass die vorgeschlagenen geometrischen
Formen nur grobe Annäherungen
an die mathematische Form darstellen können und die tatsächlichen
Ausführungsformen
der einzelnen Elemente insbesondere auch auf Wechselwirkungen in
Form und Funktion zwischen den Einzelbauteilen abgestimmt werden
können
und werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist im Eingriffsbereich zwischen der Zylinderhülse und
dem zweiten Führungselement,
d. h. dem Führungselement,
welches im Wesentlichen ortsfest mit dem Pressschuh verbunden ist,
wenigstens eine Fluidverbindung vorgesehen, welche einen ersten
und zweiten Fluidbereich der Hydraulikeinrichtung miteinander verbindet.
Als Verbindung wird hierbei ein Raum verstanden, der den Austausch
eines Fluids im Sinne einer Fluidverbindung bereitstellt. Als Fluid
werden hier u. a. Hydrauliköle
und dergleichen verstanden, wie sie im Stand der Technik bekannt
sind.
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Als
erster Fluidbereich wird insbesondere ein Raum innerhalb der Hydraulikeinrichtung
verstanden, der im Wesentlichen durch wenigstens einen Abschnitt
des ersten Führungselementes,
wenigstens einen innenliegenden Abschnitt der Zylinderhülse und
wenigstens einen Abschnitt des zweiten Führungselementes gebildet wird.
Solch ein Fluidbereich steht gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einem Zulauf für
wenigstens ein entsprechendes Fluid in Verbindung und es ist wenigstens
eine Fluidverbindung vorgesehen, welche diesen ersten Fluidbereich mit
dem zweiten Fluidbereich zum Austausch des Fluids verbindet.
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Dabei
wird der zweite Fluidbereich im Wesentlichen durch wenigstens einen
Abschnitt der Zylinderhülse,
wenigstens einen Abschnitt des zweiten Führungselements und wenigstens
einen Abschnitt des Pressschuhs gebildet, wobei deutlich wird, dass ein
entsprechender hydraulischer Druck, der beispielsweise über eine
Zuleitung in den ersten Fluidbereich eingebracht wird, über die
Verbindung zum zweiten Fluidbereich auf die Unterseite des Pressschuhs übertragen
werden kann.
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Die
Fluidverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidbereich
ist gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
beispielsweise ein Schlitz, eine Nut, eine Bohrung, eine Vertiefung,
Kombinationen hieraus oder dergleichen, wobei durch die Art der
gewählten
Verbindung ein ausreichender Fluidaustausch zwischen den beiden
Bereich bereitgestellt wird. Insbesondere können auch eine Vielzahl von
Fluidverbindungen vorgesehen sein.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist das erste Führungselement
derart ausgestaltet, dass es im Wesentlichen dem Innendurchmesser
der Zylinderhülse
entspricht und beispielsweise als Zylinderstumpf ausgebildet ist.
Dabei ist zu berücksichtigen, dass
ein so ausgeführtes
Führungselement
insbesondere wenigstens eine Dichtung aufweist, die wenigstens den
Innenumfang der Zylinderhülse
ausreichend abdichtet und gleichzeitig die Beweglichkeit der Zylinderhülse in axialer
und in gewissem Rahmen auch in vertikaler Richtung z. B. für Kippbewegungen ermöglicht.
Dabei kann das erste Führungselement insbesondere
einen Kontaktbereich aufweisen, der in Längsrichtung des Zylinders nur
einen bestimmten Bereich umfasst, der mit der Innenfläche der
Zylinderhülse
in Kontakt tritt und somit eine entsprechende Bewegungsfreiheit
der Zylinderhülse
bereitstellt.
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Gemäß einer
weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform, ist das erste Führungselement eine
Ausnehmung in der Abstützeinrichtung,
die insbesondere als sog. Sackbohrung ausgestaltet ist. Dabei ist
die Sackbohrung derart ausgeformt, dass die Zylinderhülse wenigstens
Abschnittsweise hierin aufgenommen wird. Um den ersten Fluidbereich
ausreichend gegenüber
der Umgebung abzudichten, ist gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform eine
Dichtung am Außenumfang
der Zylinderhülse vorgesehen,
die insbesondere auch in einem Wulst aufgenommen wird, um eine vorgegebene
Kippbeweglichkeit der Zylinderhülse
in der Sackbohrung bereit zu stellen. Ferner weist die Zylinderhülse vorzugsweise
im Bereich der unteren Stirnseite eine außen umlaufende Phase auf, die
insbesondere eine verbesserte Beweglichkeit der Zylinderhülse bietet und
ein Beschädigen
der inneren Oberflächen
der Sackbohrung möglichst
weitgehend verhindert.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das erste Führungselement mehrteilig aufgebaut,
wobei insbesondere der Zylinderstumpf mit einem umlaufenden Flansch
mit der Abstützvorrichtung
verbunden ist und der Zylinderstumpf innerhalb der Zylinderhülse verschieblich
angeordnet ist. Darüber
hinaus weist der Zylinderstumpf eine weitere, vorzugsweise zentrierte Bohrung
auf, innerhalb welcher ein Fixierzylinder längsverschieblich angeordnet
ist.
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Solch
ein Fixierzylinder kann vorzugsweise einen mehrstufigen Umfangsquerschnitt
aufweisen, wobei er vorzugsweise wenigstens eine, vorzugsweise eine
Vielzahl von umlaufenden Dichtungen aufweist, welche insbesondere
auf unterschiedlichen Stufen der äußeren Umfangsquerschnitte angeordnet
sind. Der Fixierzylinder weist ferner gemäß einer weiteren besonders
bevorzugten Ausführungsform eine
Längsverbindung
zum zweiten Führungselement
auf und dient beispielsweise als Sicherung des Hydrauliksystems
gegen ein ungewolltes Herausfallen bzw. Herausziehen der Zylinderhülse von
dem ersten Führungselement.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der mehrstufig ausgeführte Fixierzylinder
auch als sog. Rückzugzylinder
für den
Pressschuh eingesetzt, wobei hierzu der Zwischenraum zwischen dem
Zylinderstumpf und dem Fixierzylinder als separate Hydraulikeinrichtung
dient, mit welcher der Pressschuh über die Längsverbindung und das zweite
Führungselement
von der Gegenwalze abgehoben bzw. entlastet werden kann.
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Gemäß einer
weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Führungselement
eine am Pressschuh angeordnete Scheibe, welche wenigstens eine radial
umlaufende Nut aufweist, in welche die Zylinderhülse, welche beispielsweise
eine entsprechende Kröpfung
bzw. Stirnseite aufweist, eingreift. Dabei ist die Kröpfung bzw.
Stirnseite in der Art ausgebildet, dass diese vom Umfang der Zylinderhülse aus
gesehen sich nach innen oder außen
erstreckt, wobei insbesondere wenigstens ein vorgegebener Abschnitt
der Stirnseite der Zylinderhülse
offen bleibt, so dass das Fluid in direkten Kontakt mit der Oberfläche des
Pressschuhs kommt.
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Das
zweite Führungselement
ist gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung als Stufenring ausgebildet, welcher eine
nach innen gerichtete Nut zusammen mit der Unterseite des Pressschuhs
bildet, in welche beispielsweise ein umlaufender Flansch im Sinne
einer Kröpfung
bzw. Stirnseite der Zylinderhülse
eingreift. Somit kann eine nach Außen gerichtete Führung bereitgestellt
werden, die entsprechend der zuvor dargestellten Ausführungsform
auch die Möglichkeit
der Bewegungsfreiheit u. a. in Querrichtung bietet. Ferner bietet
der umlaufende Flansch auf der zur Unterseite des Pressschuhs gerichteten
Oberfläche
die Möglichkeit
der Anordnung von Dichtungen und Führungsflächen.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Kröpfung bzw.
Stirnseite der Zylinderhülse,
die in Bezug auf die Unterseite des Pressschuhs im normalen Betrieb
im Wesentlichen parallel ausgerichtet ist, wenigstens einen Abschnitt
auf, welcher eine Dichtfläche
mit dem Pressschuh bildet.
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Neben
einer entsprechenden Dichtfläche können ferner
in diesem Bereich der Kröpfung
bzw. Stirnseite der Zylinderhülse
auch Führungsflächen bzw.
Führungsringe
vorgesehen sein, welche die Ausrichtung der Zylinderhülsen in
Bezug auf die Unterseite des Pressschuhs unterstützen. Ferner kann vorgesehen
sein, dass insbesondere der äußere Umfang
der Stirnseite der Zylinderhülse
beispielsweise eine Phase bzw. eine Abrundung aufweist, um insbesondere
eine Markierung der Schuhunterseite durch die Zylinderhülse im Betrieb
möglichst
zu vermeiden.
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Gemäß einer
weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist der Dichtungsdurchmesser der Dichtung auf der Stirnseite
der Zylinderhülse
kleiner oder im Wesentlichen gleich dem Durchmesser der Zylinderhülse bzw.
insbesondere kleiner oder im Wesentlichen gleich wie der Innendurchmesser
der Zylinderhülse. Dies
hat insbesondere den Vorteil, dass somit die Zylinderhülse im Betrieb
vorzugsweise gegen die Unterseite des Pressschuhs gedrängt wird,
da die Kraft pro Flächeneinheit
in der Zylinderhülse
in Richtung zur Schuhunterseite größer oder gleich ist der Gegenkraft
pro Flächeneinheit,
welche die Zylinderhülse
vom Pressschuh wegdrängt.
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Gemäß einer
weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform greift der stirnseitige
Abschnitt bzw. die Kröpfung
der Zylinderhülse
in den Eingriffsbereich des zweiten Führungselementes in der Art ein,
dass dieser mit einem vorgegebenen Spiel innerhalb der radial umlaufenden
Nut des zweiten Führungselements
geführt
wird. Dabei ist das Spiel derart ausgewählt sein, dass es kleiner ist
als der maximale funktionsfähige
Dichtungsabstand der Dichtflächen
bzw. Dichtung zwischen dem Abschnitt der Stirnseite der Zylinderhülse und
dem Pressschuh, wodurch sichergestellt wird, dass der hydraulische Druck
im zweiten Fluidbereich auch bei ungünstigen Betriebsbedingungen
im Wesentlichen aufrecht erhalten wird.
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Gemäß einer
weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist das erste Führungselement
kraft-, form- und/oder stoffschlüssig
mit der Abstützeinrichtung
verbunden. Solch eine Verbindungsform ist beispielsweise eine Schraubverbindung,
wobei die Ausrichtung des ersten Führungselementes derart gewählt ist,
dass insbesondere eine einfache Zuführung des Fluids über eine
Hydraulikzuleitung bereitgestellt wird.
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Gemäß einer
weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist die Zylinderhülse
im Wesentlichen axial zum ersten Führungselement bewegbar und
ist vorzugsweise um einen vorgegebenen Winkel α in Bezug auf die Hauptachse
des ersten Führungselements
kippbeweglich. So eine Kippbeweglichkeit ist dem Grunde nach vorteilhaft,
um insbesondere betriebsbedingte Verlagerungen des Pressschuhs ausgleichen
zu können.
Ferner ist das zweite Führungselement
in Bezug auf die Stirnseiten bzw. Kröpfungen der Zylinderhülse so ausgeführt, dass
eine vertikale Verschieblichkeit des Pressschuhs bereitgestellt
wird.
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Gemäß einer
weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem
ersten Führungselement
und der Zylinderhülse
wenigstens eine Dichtung wie beispielsweise eine Ringdichtung, eine O-Dichtung
oder dergleichen angeordnet.
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Gemäß einer
weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Führungselement
mit wenigstens einem Abschnitt des Pressschuhs kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden,
wobei die Verwendung einer Schraubverbindung eine mögliche Form
der Befestigung darstellt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Zylinderhülse
vorzugsweise in Bezug auf den Pressschuh und der Hydraulikeinrichtung
im Wesentlichen schwimmend angeordnet, d. h. die Zylinderhülse besitzt
sowohl in Längsrichtung,
als auch in Querrichtung eine vorgegebene Beweglichkeit, um insbesondere
den hydraulischen Druck, der während
des Betriebs im Hydraulikelement aufgebaut wird, an die Unterseite
des Pressschuhs zu übertragen.
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Gemäß einer
weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Fluidverbindung
zwischen dem ersten und zweiten Fluidbereich dadurch bereitgestellt,
dass die Überlagerungsflächen zwischen
dem zweiten Führungselement
und der Stirnseite bzw. Kröpfung
der Zylinderhülse
derart gestaltet sind, dass eine kontinuierliche Fluidverbindung
zwischen den beiden Fluidbereichen bereitgestellt wird. Dies kann
beispielsweise dadurch erfolgen, dass die entsprechend gegenüberliegenden
Oberflächen
der Stirnseite der Zylinderhülse
und der Scheibe des zweiten Führungselementes
eine vorgegebene Struktur aufweisen, welche eine Fluidverbindung durch
beispielsweise die Überlagerung
der entsprechenden Strukturen bildet. Dabei kann die Struktur der
Oberfläche
beispielsweise eine Nut, eine Riffelung, eine Körnung, eine Vielzahl von Abschnittshaltern,
eine vorgegebene Rauhigkeit der Oberflächen, Kombinationen hiervon
oder dergleichen sein. Selbstverständlich ist es unter Umständen auch
ausreichend, eine einzelne Oberfläche entsprechend zu gestalten,
um die Fluidverbindung bereitzustellen.
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Gemäß einer
weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform ist insbesondere
die Zylinderhülse
und/oder die Führungseinrichtung
bzw. wenigstens Teile der Belastungseinrichtung aus wenigstens einem
Material hergestellt, das aus einer Gruppe ausgewählt wird,
welche beispielsweise Stahl, Bronze, Messing, rostfreien Stahl,
Verbundwerkstoffe, Kombinationen hiervon und dergleichen umfasst.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst auch die Verwendung einer Belastungseinrichtung,
wie sie zuvor beschrieben wurde, in einer Papier-, Pappen- und/oder Kartonmaschine
zur Belastung wenigstens einer Entwässerungseinrichtung wie beispielsweise einer
Schuhwalze bzw. eines Pressschuhs in einer Schuhpresswalze oder
einer entsprechenden Entwässerungseinrichtung
wie beispielsweise eines Entwässerungsfoils
oder einer Entwässerungsleiste. Ferner
umfasst die vorliegende Erfindung auch die Verwendung einer Belastungseinrichtung
für die
Herstellung von Papier, Pappen und/oder Karton.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
erläutert, wobei
ausdrücklich
darauf hingewiesen wird, dass die vorliegende Erfindung nicht auf
solche Ausführungsformen
beschränkt
ist und es im Sinn der vorliegenden Erfindung ist, dass Abwandlungen
oder Anpassungen an die entsprechende Ausführungsformen vorgenommen werden
können
und auch diese im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegen.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
geschnittene Seiteneinsicht einer Belastungseinrichtung für eine Schuhpresse
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
geschnittene Seitenansicht einer weiteren Belastungseinrichtung
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
geschnittene Seitenansicht der Belastungseinrichtung aus 2,
bei welcher der Pressschuh in Bezug auf die erste Führungseinrichtung
vertikal versetzt ist;
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4 eine
geschnittene Seitenansicht der Belastungseinrichtung aus 1 in
einem gekippten Betriebszustand des Pressschuhs;
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5 eine
geschnittene Seitenansicht der Belastungseinrichtung aus 2 in
einem weiteren gekippten Betriebszustand des Pressschuhs;
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6 eine
geschnittene Seitenansicht der Belastungseinrichtung mit einer alternativen
Ausführungsform
der zweiten Führungseinrichtung;
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7 eine
geschnittene Seitenansicht der Belastungseinrichtung mit einem zusätzlichen
Rückzugzylinder
für den
Pressschuh;
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8 eine
geschnittene Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform
der ersten Führungseinrichtung;
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9 eine
geschnittene Seitenansicht der Ausführungsform gemäß 8 mit
einer alternativen zweiten Führungseinrichtung.
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1 zeigt
eine schematisierte Seitenansicht der erfindungsgemäßen Belastungseinrichtung für eine Schuhpresse,
bei der die Schuhwalze 1 gegen eine Gegenwalze 2 pressbar
ist, wobei der Kontaktbereich 17 durch den Pressschuh 4 mit
dem Pressmantel 10 und der Gegenwalze 2 gebildet
wird.
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Durch
den Pressspalt kann beispielsweise eine Papierbahn zur Entwässerung
geführt
werden, die im Betrieb entlang des Kontaktbereichs 17 zwischen
dem Pressschuh 4 mit dem Pressmantel 10 und der
Gegenwalze 2 entwässert
wird. Dabei ergibt sich aus dem Verständnis des Aufbaus, dass der Pressschuh 4 im
Wesentlichen ortsfest angeordnet ist und die Gegenwalze 2 bei
ihrer Drehung den Pressmantel 10 mitführt.
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Das
Profil des Pressschuhs 4 ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform
im Wesentlichen als Umfangsabschnitt der Gegenwalze ausgebildet,
wobei darauf hingewiesen wird, dass von dieser Struktur in Abhängigkeit
des gewünschten
Druckverlaufes innerhalb des Kontaktbereichs 17 abgewichen
werden kann. Der Pressschuh 4 ist über die Hydraulikeinrichtung 6 mit
der Abstützeinrichtung 5 verbunden,
wobei die Abstützeinrichtung 5 gemäß der hier
dargestellten Ausführungsform,
eine Ausnehmung 21 aufweist, innerhalb welcher das erste
Führungselement 7 mittels
Schrauben 15 befestigt ist.
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An
der ersten Führungseinrichtung 7 ist
eine Zylinderhülse 8 angeordnet,
welche in Bezug auf die Unterseite des Pressschuhs 4 eine
Stirnfläche 16 aufweist,
welche in das zweite Führungselement 9 und
der hierin angeordneten umlaufenden Nut 19 (siehe 5)
eingreift. Die Stirnseite 16 der Zylinderhülse 8 weist
eine Dichtung 18 auf, die auf die Unterseite des Pressschuhs 4 gerichtet
ist und den zweiten Fluidbereich 12 in Bezug auf die Umgebung
abdichtet.
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Dabei
wird der zweite Fluidbereich 12 insbesondere durch wenigstens
einen Teil des Oberfläche der
Zylinderhülse 8 mit
der Stirnfläche 16,
einen Teil des zweiten Führungselements 9 und
einen Teil der Unterseite der Pressschuhs 4 gebildet.
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Die
umlaufende Nut 19 des zweiten Führungselementes 9 ist
in ihrer Größe derart
gewählt, dass
das Spiel zwischen der Stirnfläche 16,
der Zylinderhülse 8 und
der Nut 19 zwischen dem zweiten Führungselement 9 und
der Unterseite des Pressschuhs 4 so gewählt ist, dass einerseits eine
ausreichende Abdichtung für
das im Fluidbereich 12 befindliche Fluid bereitgestellt
wird und andererseits eine ausreichende Beweglichkeit bereitgestellt
wird.
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Ziel
sollte es hierbei sein, das Hydraulikfluid, welches über die
Zuleitung 22 in den ersten Fluidbereich 11 geführt wird, über eine
Fluidverbindung 14 in den zweiten Fluidbereich 12 zu
führen
und somit eine entsprechende Druckbeaufschlagung des Pressschuhes 4 bewirken
zu können.
Dabei stützt
sich die Hydraulikeinrichtung 6 auf der Abstützeinrichtung 5 ab
und drängt
die Zylinderhülse 8 zusammen
mit dem Pressschuh 4 in Richtung der Gegenwalze 2.
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In 1 ist
die Zuführung
des Hydraulikfluids zu der Zuleitung 22 und die Fluidverbindungen zwischen
dem ersten Fluidbereich 12 und dem zweiten Fluidbereich 12 nicht
dargestellt, wobei die Anordnung der Fluidverbindung der 2 zu
entnehmen sind.
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2 ist
eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Belastungseinrichtung
in einer geschnittenen Seitenansicht, bei der neben den beiden Fluidbereichen 11 und 12 auch
zwei Nuten 14 zu erkennen sind, welche die Fluidverbindung
zwischen den beiden Fluidbereichen 11 und 12 bilden.
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3 ist
eine weitere Darstellung der erfindungsgemäßen Belastungseinrichtung aus 2, bei
der jedoch der Pressschuh 4 vertikal um den Abstand a versetzt
zu der Achse 30 der ersten Führungseinrichtung 7 angeordnet
ist. Solche Betriebszustände
können
beispielsweise infolge Längenänderung
oder Temperaturschwankungen bzw. durch Unregelmäßigkeiten im Produktionsprozess
auftreten, wobei die Darstellung 3 zeigt, in welchem Rahmen
die erfindungsgemäße Belastungseinrichtung Abweichungen
von der Nulllage (die Überlagerung bzw.
die Abweichung der Überlagerung
der beiden Achsen 30, 31) kompensieren kann. Deutlich
wird hierbei auch, dass die Stirnseite 16 der Zylinderhülse 8 entsprechend
tiefer in die umlaufende Nut 19 der zweiten Führungseinrichtung 9 eingreift
und somit einen vertikalen Bewegungsspielraum für den Pressschuh 4 bietet.
Dabei ist der maximale Verschiebeweg derart ausgelegt, dass sichergestellt
ist, dass der stirnseitige Bereich 16 der Zylinderhülse 8 nicht aus
der Nut 19 selbst heraustritt und eine entsprechende Verkantung
der Belastungseinrichtung möglichst
weitgehend vermieden wird. Ferner ist die Einrichtung so ausgelegt,
dass auch bei einem extremen vertikalen Versatz des Pressschuhs 4 zur
ersten Führungseinrichtung 7,
eine ausreichende Abdichtung der beiden Fluidbereiche 11 und 12 sichergestellt
ist und somit ein dichtender Kontakt der Stirnseite 16 auf der
Unterseite des Pressschuhs 4 bereitgestellt wird.
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4 ist
eine weitere Darstellung der erfindungsgemäßen Belastungseinrichtung wie
sie in 1 in der Nulllage dargestellt ist, wobei in diesem Fall
der Pressschuh 4 um einen vorgegebenen Winkel α gekippt
wurde. Auch dieser Zustand kann durch unerwartete Betriebszustände eintreten,
wobei deutlich wird, dass die Einrichtung ein Kippen bzw. eine Drehbewegung
des Pressschuhs durch einen entsprechenden Winkelversatz des ersten
und zweiten Führungselements 7, 9 kompensieren
kann. Dabei bietet die vorliegende Ausführungsform die Möglichkeit,
dass die Zylinderhülse 8 im
Wesentlichen um den Bereich der Dichtung 20 kippen kann,
wobei hierzu die Dichtung 20 in einen umlaufenden Wulst 31 eingearbeitet
ist. Dieser bietet einen zusätzlichen Freiraum,
so dass die Zylinderhülse 8 um
den Bereich der Dichtung 20 kippbar ist, ohne dass eine
unbeabsichtigte Leckage des Fluids auftritt. Ferner bietet die Ausnehmung 21 der
Abstützeinrichtung 5 den notwendigen
Freiraum, so dass die Zylinderhülse 8 in vorgegebenen
Betriebspositionen nicht mit der Abstützungseinrichtung 5 in
Berührung
kommt. Auch in dieser Position der Belastungseinrichtung 6 ist
sichergestellt, dass der hydraulische Druck in dem ersten und zweiten
Fluidbereich 4, 12 im Wesentlichen bestehen bleibt
und somit ein entsprechender Anpressdruck auf den Pressschuh übertragen
werden kann.
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5 ist
eine weitere schematisierte Darstellung der erfindungsgemäßen Belastungseinrichtung
wie sie in 2 dargestellt ist. Hierbei ist
jedoch nicht unmittelbar die gesamte Hydraulikeinrichtung 1 gekippt,
sondern lediglich der Pressschuh 4 mit der zweiten Führungseinrichtung 9 in
Bezug auf die Zylinderhülse 8,
wobei sich der entsprechende Freiraum durch das Spiel der umlaufenden
Nut 19 des zweiten Führungselements 9 mit
der Stirnseite der Zylinderhülse 8 ergibt.
Im in 5 dargestellten Fall kann der Pressschuh um einen
Winkel β kippen,
wobei das entsprechende Spiel in der umlaufenden Nut 19 so
ausgelegt ist, dass bei einem maximalen Kippwinkel β eine ausreichende
Abdichtung des Fluids zwischen der Stirnseite 16 der Zylinderhülse 8 und der
Unterseite des Pressschuhs 4 aufrecht erhalten wird.
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Obwohl
in den 3 bis 5 unterschiedliche Positionen
und Versatzmöglichkeiten
des Pressschuhs 4 einzeln dargestellt sind, liegt es selbstverständlich auch
im Sinn der vorliegenden Erfindung, dass die erfindungsgemäße Einrichtung auch
Kombinationen solcher Verschiebungen, Kippungen bzw. Bewegungen
gleichzeitig kompensieren kann und somit eine Einrichtung bereitgestellt
wird, die insbesondere auch bei schwierigen bzw. unerwarteten Betriebsbedingungen
eine ausreichende Stabilität
des Pressschuhs 4 in Bezug auf die Gegenwalze 2 bereitstellt.
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In 6 ist
eine weitere bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt, in welcher die Zylinderhülse 8 am
oberen Umfang einen nach innen und außen ragenden Flansch 40 aufweist.
In diesem Flansch ist u. a. ein Dichtring 41 angeordnet,
welcher mit der Unterseite des Pressschuhs zusammen die Dichtfläche für das Hydraulikfluid
gegenüber
der Umgebung bildet. Entsprechend der in 6 dargestellten
Ausführungsform
ist der Flansch im Außenbereich
in einer Nut 43 eines Stufenrings 42 aufgenommen,
welcher mit der Unterseite des Pressschuhs 4 ortsfest verbunden
ist und mit diesem zusammen die Nut 43 bildet. Dabei ist
die Nut derart ausgebildet, dass der Außenflansch 40 vertikal verschieblich
angeordnet ist, um entsprechend dem zuvor dargestellten Ausführungsbeispiel
eine entsprechende Bewegungsfreiheit für den Pressschuh 4 in
Bezug auf die Hydraulikeinrichtung 6 bereit zu stellen.
Ferner ist es auch durch die Wahl eines entsprechenden Spiels des
Flansches 40 in der Nut 43 möglich, dass die Zylinderhülse 8 eine
gewisse Kippbeweglichkeit aufweist, wodurch eine weitere Bewegungsfreiheit
bereitgestellt wird.
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Der
Stufenring 42 ist gemäß der hier
dargestellten Ausführungsform
mittels Schrauben an der Unterseite des Pressschuhs 4 befestigt,
wobei es auch im Sinn der vorliegenden Erfindung liegt, alternative
Befestigungsverfahren zu verwenden.
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7 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei welcher das erste Führungselement 7 als
Zylinderstumpf ausgebildet ist und an der unteren Seite in Bezug
auf die Abstützeinrichtung 5 einen
Befestigungsflansch 50 aufweist, mit welchem der Zylinderstumpf 7 an
der Abstützeinrichtung 5 angeschraubt
ist. Die Abstützeinrichtung
weist hierzu eine größere Ausnehmung 21 auf,
innerhalb welcher der Zylinderstumpf 7 in der Art befestigt
ist, dass insbesondere auch bei einem geringen Hub eine Ausreichende
Beweglichkeit der Hydraulikeinrichtung 6 im zuvor genannten
Sinn gewährleistet
ist.
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Der
Zylinderstumpf 7 ist in der zuvor beschriebenen weise in
der Zylinderhülse 8 aufgenommen,
wobei der Zylinderstumpf 7 gemäß der in 7 gezeigten
Ausführungsform
einen weitere axiale Ausnehmung 51 aufweist, die insbesondere
in Bezug auf die Längsachse
des Zylinderstumpfes 7 wenigstens zwei unterschiedliche
Durchmesser aufweist, wobei bevorzugt auf der zum Pressschuh 4 zugewandten
Seite die kleinere Öffnung
vorgesehen ist. In dieser Ausnehmung 51 ist gemäß des hier
dargestellten Ausführungsbeispiels
ein Fixierzylinder 52 eingebracht, welcher auf der nach
unter Seite einen Fixierflansch 53 aufweist, der insbesondere
ein herausgleiten des Fixierzylinders 52 aus der Ausnehmung 51 verhindert. Über Dichtungen 54 und 55 ist
der Fixierzylinder 52 gegenüber der Innenwandung des Zylinderstumpfes
abgedichtet. Im Raum zwischen den Dichtungen und der Innenseite
des Zylinderstumpfes und der Außenseite
des Fixierzylinders kann gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
Hydraulikflüssigkeit
eingeleitete werden, wodurch der Fixierzylinder 52 nach
unter führbar
bzw. beweglich und belastbar ist.
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Der
Fixierzylinder 52 ist ferner über eine Längsverbindung 56 mit
der zweiten Führungseinrichtung 9 verbunden,
wobei hierzu die Scheibe des zweiten Führungselements 9 und
der Fixierzylinder 52 entsprechende Ausnehmungen aufweisen,
in welche entsprechende Gegenstücke 57 und 58 angeordnet
sind und mit welchen die Längsverbindung 56 beispielsweise
verschraubt ist.
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Mittels
dieser Längsverbindung 56 und
dem verschiebbaren Fixierzylinder 52 ist es somit möglich, eine
Zugkraft auf die Unterseite des Pressschuhs 4 zu übertragen,
welche insbesondere in der Lage ist, den Pressschuh 4 in
einem vorgegebenen Bereich von der Gegenwalze 2 abzuheben
bzw. abzusenken.
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Es
liegt selbstverständlich
auch im Sinn der vorliegenden Erfindung Abwandlungen der vorliegenden
Verbindung zwischen dem Pressschuh 4 und dem Fixierzylinder 52 vorzunehmen,
wobei es insbesondere Vorteilhaft ist, wenn die Verbindung 56 zwischen
den unterschiedlichen Bauteilen die Bewegungsfreiheit der Hydraulikeinrichtung 6 nicht
begrenzt, wozu insbesondere entsprechende Öffnungen bzw. bewegliche Verbindungsglieder
wie beispielsweise Halbschalen als Gegenstücke 57 und 58 mit
entsprechenden Schraubverbindungen verwendet werden können.
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8 zeigt
eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, bei welcher das erste Führungselement in Abstützvorrichtung 5 integriert
wurde. Hierzu weist die Abstützvorrichtung 5 eine
Ausnehmung 60 auf, in welcher die Zylinderhülse 8 im
Wesentlichen längsverschieblich
angeordnet ist. Um eine ausreichende Abdichtung des Hydrauliksystems
zu gewährleisten,
ist eine Dichtung 61 auf der Außenseite der Zylinderhülse 8 angeordnet,
die gemäß dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
in einer umlaufenden Wulst 68 integriert ist. Entsprechend
dieser Ausführungsform ist
auch hier gewährleistet,
dass die Zylinderhülse 8 um
einen vorgegebenen Betrag kippbar ist. Darüber hinaus weist die Zylinderhülse 8 am
unteren äußeren Umfang
auch eine Phase 67 auf, durch welche ferner gewährleistet
ist, das Markierungen an der Innenseite der Ausnehmung 60 möglichst
weitgehend vermieden werden.
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Gemäß der Ausführungsform
aus 8 ist die Zylinderhülse 8 mit einer innen
liegende Scheibe 9 an der Unterseite des Pressschuhs befestigt,
wobei in 9 ein weitres Ausführungsbeispiel
dargestellt ist, bei welchem die Zylinderhülse 8 einen Außenflansch 63 mit
Dichtung aufweist, welcher mittels einem Stufenring 64 an
der Unterseite des Pressschuhs 4 befestigt ist.
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Entsprechend
Bauteile einzelner Darstellungen sind mit gleichen Bezugszeichen
gekennzeichnet.