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Die
Erfindung betrifft eine Tragtrommel zum Führen einer Papier-
oder Kartonbahn mit einem Walzenmantel, der Durchgangsöffnungen
aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Wickelmaschine mit einer
derartigen Tragtrommel.
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Eine
Tragtrommel wird in der Regel in einer Wickelmaschine eingesetzt
und bildet einen Nip mit einem Tambour, auf den die Papier- oder
Kartonbahn, im Folgenden kurz ”Bahn” genannt,
aufgewickelt wird. Die Wickelmaschine ist dabei üblicherweise
am Ende der Papier- oder Kartonmaschine, beispielsweise im Anschluss
an ein Glättwerk mit mehreren Kalandern oder im Anschluss
an eine Trockenpartie, angeordnet.
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Während
des Wickelvorgangs wird durch den Nip zwischen Tragtrommel und Tambour
eine gewünschte Zugspannung in der Bahn aufrecht erhalten.
Dabei ist es während des Wickelvorgangs vorteilhaft, wenn
die Bahn nur sehr gering an der Tragtrommel haftet. Bei einer geringen
Haftung zwischen Tragtrommel und Bahn löst sich die Bahn leichter
von der Tragtrommel und ist so im Anschluss an den Nip besser auf
den Tambour aufwickelbar.
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Um
bei hohen Bahnlaufgeschwindigkeiten ein Flattern der Bahn auf der
Tragtrommel zu vermeiden, ist es bekannt, die Tragtrommel mit Durchgangsöffnungen
zu versehen. Diese Durchgangsöffnungen führen
zu einer geringen Affinität zwischen Bahn und Tragtrommel.
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Bei
einem Tambourwechsel wird in der Regel jedoch gewünscht,
dass über die Tragtrommel auch bei geöffnetem
Nip eine große Zugspannung auf die Bahn übertragbar
ist. Um dies zu erreichen, wird beispielsweise in der Druckschrift
DE 196 47 919 A1 vorgeschlagen,
einen Innenraum der Walze mit einem Unterdruck zu beaufschlagen,
wobei im Walzenmantel Durchgangsöffnungen vorgesehen sind,
so dass die Bahn aufgrund des Unterdrucks im Innenraum der Tragtrommel
angesaugt wird. Dadurch ist es möglich, eine große
Zugspannung von der Tragtrommel auf die Bahn zu übertragen.
Bei dieser Ausgestaltung wird der Unterdruck auch während
des Wickelbetriebs aufrecht erhalten.
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In
der Druckschrift
EP
1 621 496 A2 wird vorgeschlagen, die Tragtrommel mit einem
weichen Belag zu versehen, eine elektrostatische Aufladung zu erzeugen
oder einen Unterdruck wie in der Druckschrift
DE 196 47 919 A1 zu verwenden,
um eine hohe Zugspannung von der Tragtrommel auf die Bahn übertragen
zu können.
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Die
bekannten Ausbildungen der Tragtrommel sind relativ aufwendig und
daher kostenintensiv.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine weitere Lösung
zur Vermeidung von Zugspannungsunterschieden beim Tambourwechsel und/oder
beim Überführen der Bahn anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch eine Tragtrommel der eingangs genannten Art
dadurch gelöst, dass ein Öffnungsquerschnitt zumindest
einiger der Durchgangsöffnungen veränderbar ist.
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Durch
eine Veränderung des Öffnungsquerschnitts der
Durchgangsöffnungen wird die Affinität der Bahn
zur Tragtrommel beeinflusst. Bei kleinen Durchgangsöffnungen
wird die Haftung zwischen Bahn und Tragtrommel erhöht,
so dass eine höhere Zugspannung übertragbar ist.
Dies ist insbesondere bei einem Tambourwechsel und/oder bei einem Überführen
der Bahn günstig. Durch eine Vergrößerung
des Öffnungsquerschnitts wird die Affinität zwischen
der Bahn und der Tragtrommel verringert. Gleichzeitig kann ein Druckausgleich
zwischen der Bahn und der Tragtrommel erfolgen, was insbesondere
bei luftundurchlässigem Papier und hoher Bahnlaufgeschwindigkeit
vorteilhaft ist. Durch die Durchgangsöffnungen werden dann
das Bilden von Blasen und ein Flattern der Bahn vermieden. Dabei stellt
eine Veränderung des Öffnungsquerschnitts gegenüber
den bekannten Lösungen eine sehr einfache Lösung
dar. Es ist nicht erforderlich, einen zusätzlichen Unterdruck
zu erzeugen.
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Bevorzugterweise
ist der Öffnungsquerschnitt während des Betriebs
veränderbar. Es ist also nicht erforderlich, die Tragtrommel
anzuhalten, um den Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnungen zu
beeinflussen.
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Dabei
ist besonders bevorzugt, dass die Öffnungen vollständig
verschließbar sind. Durch ein vollständiges Verschließen
der Öffnungen wird eine maximale Affinität zwischen
Bahn und Tragtrommel hergestellt, so dass eine hohe Zugspannung übertragbar
ist. Die gewünschte Zugspannung kann dann in der Bahn auch
dann aufrecht erhalten werden, wenn während des Tambourwechsels
der Nip zwischen Tragtrommel und Tambour geöffnet ist.
Zusätzliche Mittel zum Aufrechterhalten der Zugspannung
sind dann nicht unbedingt erforderlich.
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Vorzugsweise
ist im Innern der Tragtrommel ein Innenzylinder angeordnet, der
gegenüber der Tragtrommel von einer ersten Position zu
einer zweiten Position bewegbar ist und dessen Außendurchmesser
einem Innendurchmesser der Tragtrommel entspricht, wobei der Innenzylinder Öffnungen
aufweist, die in der ersten Position mit den Durchgangsöffnungen übereinstimmen
und wobei in der zweiten Position die Durchgangsöffnungen
zumindest teilweise vom Innenzylinder verschlossen sind. Durch eine einfache
Bewegung des Innenzylinders im Verhältnis zur Tragtrommel
wird der Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnungen
also zuverlässig mechanisch beeinflusst. Der Innenzylinder
kann dabei eine radiale oder axiale Relativbewegung zur Tragtrommel ausführen.
Da der Innenzylinder im Innern der Tragtrommel angeordnet ist, ist
bei dieser Lösung kein zusätzlicher Bauraum erforderlich.
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Dabei
ist besonders bevorzugt, dass ein Stellweg mindestens einer Weite
des Öffnungsquerschnitts in Bewegungsrichtung entspricht.
Dadurch ist es möglich, dass die Durchgangsöffnungen
im Walzenmantel durch den Innenzylinder vollständig verschlossen
werden. Ein größerer Stellweg ist dann eigentlich
nicht erforderlich. Bewegungsrichtung meint in diesem Zusammenhang
die Richtung, in der der Innenzylinder im Verhältnis zur
Tragtrommel bewegt wird, also entweder in Umfangsrichtung oder in axialer
Richtung im Verhältnis zur Tragtrommel.
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Vorteilhafterweise
weist die Tragtrommel Stellantriebe zum Bewegen des Innenzylinders
auf. Die Stellantriebe können dabei z. B. zwischen Innenzylinder
und Walzenmantel angeordnet sein. Externe Stellantriebe sind also
nicht erforderlich, so dass der Platzbedarf gering gehalten wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist ein formveränderbarer
Schlauch innerhalb des Walzenmantels angeordnet, der in einer ersten
Gestalt zumindest im Bereich der Durchgangsöffnungen an
einer Innenfläche des Walzenmantels anliegt und in einer
zweiten Gestalt von den Durchgangsöffnungen beabstandet
ist. Durch die Formveränderung des Schlauchs werden also
die Durchgangsöffnungen geöffnet bzw. verschlossen.
Ein Schlauch kann dabei mit einer relativ geringen Masse hergestellt
werden, so dass sich die Gesamtmasse der Tragtrommel nur geringfügig
verändert. Gleichzeitig wird ein sicheres Verschließen
und Öffnen der Durchgangsöffnungen gewährleistet.
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Dabei
ist besonders bevorzugt, dass der Schlauch elastisch verformbar
ist. Der Schlauch kann sich dann beispielsweise beim Übergang
von seiner ersten Gestalt zur zweiten Gestalt einfach radial ausdehnen.
Dabei kann er sich aufgrund seiner Elastizität großflächig
an eine Innenseite des Walzenmantels anlegen, so dass ein sehr dichter
Abschluss der Durchgangsöffnungen sichergestellt ist.
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In
einer anderen bevorzugten Ausbildung weist der Schlauch Gelenke
auf und ist zwischen diesen Gelenken unelastisch. Der Schlauch wird
dann durch Falten von seiner ersten Gestalt in seine zweite Gestalt
verwandelt. In seiner zweiten Gestalt, in der er von den Durchgangsöffnungen
beabstandet ist, ist er beispielsweise in Falten gelegt und im Drehzentrum
der Tragtrommel angeordnet. Durch Auffalten nimmt der Schlauch nun
seine erste Gestalt an und legt sich an die Innenseite des Walzenmantels
an. Dadurch werden die Durchgangsöffnungen sicher verschlossen.
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Dabei
ist besonders bevorzugt, dass die Gelenke stoffschlüssig
ausgebildet sind. Dies hat den Vorteil, dass der Schlauch auch im
Bereich seiner Gelenke undurchlässig ist, so dass auch
in diesem Bereich ein Verschließen der Durchgangsöffnungen möglich
ist. Dabei haben stoffschlüssige Gelenke zusätzlich
den Vorteil, dass sie nahezu reibungs- und verschleißfrei
arbeiten und eine relativ geringe Masse aufweisen.
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Vorzugsweise
ist der Schlauch mit einem Gas, insbesondere mit Luft befüllbar.
Dadurch kann im Innern des Schlauchs ein Überdruck erzeugt
werden, der dazu führt, dass der Schlauch von seiner zweiten
Gestalt zu seiner ersten Gestalt umgeformt wird. Durch ein Ablassen
des Gases wird der Überdruck entfernt und gegebenenfalls
ein Unterdruck erzeugt, so dass der Schlauch wieder seine zweite
Gestalt annimmt und die Durchgangsöffnungen geöffnet werden.
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Vorzugsweise
weist die Tragtrommel Drehdurchführungen zur Gaszuführung
auf. Das Befüllen des Schlauches kann dann mit Hilfe eines
externen Druckspeichers durchgeführt werden. Die bewegte Masse
innerhalb der Tragtrommel wird dadurch gering gehalten.
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Vorzugsweise
weist die Tragtrommel einen Druckspeicher auf. Dieser Druckspeicher
kann beispielsweise telemetrisch gesteuert werden und kann so während
des Betriebs die Gestalt des Schlauchs beeinflussen. Zusätzliche
Drehdurchführungen zur Gaszuführung sind dann
nicht unbedingt erforderlich. Dies ist insbesondere bei beengten
Platzverhältnissen günstig und erhöht
auch die Zuverlässigkeit, da Drehdurchführungen
in der Regel relativ defektanfällig sind.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Durchgangsöffnungen
jeweils eine Schließeinrichtung auf. Mit Hilfe dieser Schließeinrichtungen,
die beispielsweise telemetrisch steuerbar sind, ist es also möglich,
den Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnungen
zu verändern. Dabei ist es nicht unbedingt erforderlich,
dass alle Durchgangsöffnungen mit einer Schließeinrichtung
versehen sind. So kann es ausreichend sein, beispielsweise nur in
Randbereichen der Tragtrommel die Durchgangsöffnungen mit
einer Schließeinrichtung zu versehen. Dies ist allerdings
auch davon abhängig, wie hoch die Zugspannungen sind, die
von der Tragtrommel auf die Bahn übertragen werden sollen.
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Vorteilhafterweise
weist die Schließeinrichtung steuerbare Ventile auf. Mit
Hilfe von Ventilen lassen sich die Durchgangsöffnungen
sicher öffnen und verschließen.
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Dabei
ist besonders bevorzugt, dass die Schließeinrichtung Piezoelemente
aufweist. Durch das Anlegen einer Spannung ist es dann möglich,
die Durchgangsöffnungen zu verschließen. Dabei
ist eine relativ genaue Steuerung der Piezoelemente und damit der
Größe des Öffnungsquerschnitts möglich.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Walzenmantel
eine Beschichtung auf, die durch Beaufschlagung mit einer physikalischen Größe
formveränderbar ist. Eine physikalische Größe
ist beispielsweise Temperatur oder Spannung. Die Beschichtung verändert
sich dabei derart, dass die Durchgangsöffnungen im Walzenmantel
geöffnet oder geschlossen werden. Zusätzliche Einrichtungen sind
dann nicht weiter erforderlich, so dass der Aufbau der Tragtrommel
stark vereinfacht ist. Gleichzeitig wird die bewegte Masse gering
gehalten.
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Vorteilhafterweise
sind die Durchgangsöffnungen während eines Wickelbetriebs
geöffnet und zumindest während eines Tambourwechsels,
vorzugsweise auch während eines Überführens
der Bahn geschlossen. Während eines Wickelbetriebs verhindern
die geöffneten Durchgangsöffnungen das Entstehen
von Blasen oder Falten, die durch eingeschlossene Luft zwischen
Tragtrommel und Bahn hervorgerufen werden können. Durch
ein Schließen der Durchgangsöffnungen während
eines Tambourwechsels wird die Affinität zwischen Bahn
und Tragtrommel erhöht, so dass eine höhere Zugspannung von
der Tragtrommel auf die Bahn übertragen werden kann. Dadurch
ist es möglich, auch bei geöffnetem Nip zwischen
Tambour und Tragtrommel die gewünschte Zugspannung in der
Bahn aufrecht zu erhalten. Die Bahn kann dann während des
Tambourwechsels beispielsweise bahnbreit in einen Pulper geführt
werden („BiPf”). Durch ein Öffnen der
Durchgangsöffnungen bei geschlossenem Nip, also während
des Wickelbetriebs, löst sich dann die Bahn leichter von
der Tragtrommel, so dass sich ein gutes Wickelergebnis erzielen
lässt. Dies ist insbesondere während eines Einführvorgangs
eines neuen Bahnendes vorteilhaft.
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Die
eingangs genannte Aufgabe wird auch durch eine Wickelmaschine mit
einer derartigen Tragtrommel gelöst.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.
Darin zeigen in schematischer Ansicht:
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1 eine
Wickelmaschine mit Tragtrommel und Tambour, wobei ein Walzenmantel
Durchgangsöffnungen aufweist;
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2 eine
Wickelmaschine mit Tragtrommel und Tambour, wobei der Walzenmantel
geschlossen ist;
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3 eine
Ausbildung der Tragtrommel mit Innenzylinder und geöffneten
Durchgangsöffnungen;
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4 eine
Ausbildung der Tragtrommel mit Innenzylinder und geschlossenen Durchgangsöffnungen;
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5 eine
mögliche Anordnung der Durchgangsöffnungen;
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6 eine
Tragtrommel mit Schlauch und geöffneten Durchgangsöffnungen;
und
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7 eine
Tragtrommel mit Schlauch und geschlossenen Durchgangsöffnungen.
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In 1 ist
eine Wickelmaschine 1 mit einer Tragtrommel 2 dargestellt,
die zusammen mit einem Tambour 3 einen Nip 4 bildet. Über
die Tragtrommel 2 wird eine Papier- oder Kartonbahn (Bahn,
Materialbahn) 5 in den Nip 4 geführt
und anschließend auf dem Tambour 3 aufgewickelt.
Die Papier- oder Kartonbahn 5 kommt beispielsweise aus
einer Trockenpartie oder einem Glättwerk einer Papier-
oder Kartonmaschine.
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In
einem Walzenmantel 6 der Tragtrommel 2 sind Durchgangsöffnungen 7 vorgesehen,
die vom Inneren 8 der Tragtrommel 2 radial nach
außen gehen. Der Einfachheit halber sind nur auf einem
Teil eines Umfangs der Tragtrommel 2 Durchgangsöffnungen 7 dargestellt.
Durchgangsöffnungen 7 sind aber eigentlich gleichmäßig über
den gesamten Walzenmantel 6 verteilt.
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In 2 ist
eine Tragtrommel 2 dargestellt, wobei der Walzenmantel 6 keine
Durchgangsöffnungen aufweist, sondern mit einer glatten
Oberfläche versehen ist. Zwischen der Tragtrommel 2 und
der Papier- oder Kartonbahn 5 entsteht dadurch eine relativ
große Affinität, wodurch eine relativ große
Zugspannung von der Tragtrommel 2 auf die Papier- oder Kartonbahn 5 übertragen
werden kann. Allerdings löst sich die Papier- oder Kartonbahn 5 dadurch
nur schlecht von der Tragtrommel 2, was insbesondere beim
Beginn eines Wickelvorgangs auf einen leeren Tambour 3 Schwierigkeiten
bereitet. Zum Ablösen der Papier- oder Kartonbahn 5 von
der Tragtrommel 2 ist eine Abführeinrichtung 9 vorgesehen,
die beispielsweise einen Luftstrom entgegen der Bewegungsrichtung
der Papier- oder Kartonbahn 5 erzeugt und die Papier- oder
Kartonbahn 5 so von der Tragtrommel 2 ablöst.
Damit beim Einführen eines neuen Bahnendes das Bahnende
vom Tambour 3 aufgenommen und so die Papier- oder Kartonbahn 5 auf
dem Tambour 3 aufgewickelt werden kann, ist bei einer derartigen
Ausbildung der Tragtrommel 2 eine relativ große
Kraft notwendig, um die Papier- oder Kartonbahn 5 von der
Tragtrommel 2 im Anschluss an den Nip 4 zu lösen.
Diese Kraft kann zwar durch die Abführeinrichtung 9 aufgebracht
werden, führt aber gleichzeitig zu einer Stauchung der
Papier- oder Kartonbahn 5 und bewirkt Zugspannungsunterschiede,
die zu Fehlern oder im schlimmsten Fall zu Abrissen führen
können.
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Erfindungsgemäß wird
nun die Oberfläche der Tragtrommel 2 und insbesondere
der Walzenmantel 6 an verschiedene Betriebszustände
angepasst. Während eines Wickelbetriebs sind die Durchgangsöffnungen 7 geöffnet
und ermöglichen so ein einfaches Aufwickeln der Papier-
oder Kartonbahn 5 auf dem Tambour 3. Während
eines Tambourwechsels, wobei der Nip 4 geöffnet
wird, werden nun die Durchgangsöffnungen 7 geschlossen,
so dass eine hohe Zugspannung von der Tragtrommel 2 auf
die Papier- oder Kartonbahn 5 übertragen werden
kann. Die Papier- oder Kartonbahn 5 wird dann bahnbreit
in einen nicht dargestellten Pulper geführt. Wenn nun ein
neuer Tambour 3 bereitgestellt ist und ein Nip zwischen
der Tragtrommel 2 und dem Tambour 3 ausgebildet
ist, werden die Durchgangsöffnungen 7 wieder geöffnet,
so dass sich ein neues Papier- oder Kartonbahnende leicht von der
Tragtrommel 2 löst und so auf den Tambour 3 aufgewickelt
werden kann.
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In 3 ist
nun eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
wobei im Inneren 8 der Tragtrommel 2 ein Innenzylinder 10 angeordnet
ist. Der Innenzylinder 10 weist Öffnungen 11 auf,
die den Durchgangsöffnungen 7 im Walzenmantel 6 entsprechen.
Die Öffnungen 11 fluchten also mit den Durchgangsöffnungen 7.
Der Innenzylinder 10 kann gegenüber der Tragtrommel 2 verstellt
werden, wodurch die Öffnungen 11 nicht mehr mit
den Durchgangsöffnungen 7 fluchten, so dass die
Durchgangsöffnungen 7 durch den Innenzylinder 10 geschlossen werden.
Dies ist in 4 dargestellt. Dabei wurde der
Innenzylinder 10 gegenüber der Tragtrommel 2 radial
bewegt. Genauso gut ist es möglich, den Innenzylinder 10 gegenüber
der Tragtrommel 2 axial zu verschieben.
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In 5 ist
eine mögliche Anordnung der Durchgangsöffnungen 7 auf
dem Walzenmantel 6 dargestellt. Eine derartige Anordnung
der Durchgangsöffnungen 7 ermöglicht
ein sicheres Verschließen der Durchgangsöffnungen 7 sowohl
durch eine radiale als auch durch eine axiale Verstellung des Innenzylinders 10.
Dabei können relativ viele Durchgangsöffnungen 7 im
Walzenmantel 6 angeordnet werden, ohne dass eine Oberfläche
des Walzenmantels 6 zu klein wird.
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In 6 ist
nun eine weitere bevorzugte Ausführungsform dargestellt,
wobei die Durchgangsöffnungen 7 mit Hilfe eines
Schlauches 12 verschlossen werden können. Der
Schlauch 12 ist im Innern 8 der Tragtrommel 2 angeordnet
und mit einem Gas, bei diesem Ausführungsbeispiel mit Luft,
befüllbar. In 6 ist der Schlauch 12 in
seiner zweiten Gestalt dargestellt, wobei er von den Durchgangsöffnungen 7 und
einer Innenfläche 13 des Walzenmantels 6 beabstandet
ist. Die Durchgangsöffnungen 7 sind also geöffnet.
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7 zeigt
nun den Schlauch 12 in seiner ersten Gestalt, wobei der
Schlauch 12 im Bereich der Durchgangsöffnungen 7 an
der Innenfläche 13 des Walzenmantels anliegt.
Bei dieser Ausgestaltung liegt der Schlauch 12 sogar an
der gesamten Innenfläche 13 an, so dass ein sicherer
Verschluss der Durchgangsöffnungen 7 gewährleistet
ist. Der Schlauch 12 wird von seiner zweiten Gestalt, die
in 6 dargestellt ist, in seine erste Gestalt, die
in 7 dargestellt ist, verformt, indem in seinem Innern
ein Überdruck erzeugt wird. Der Überdruck im Innern
führt zu einer radialen Aufweitung des Schlauchs 12.
Zur Erzeugung des Überdrucks kann die Tragtrommel 2 z.
B. mit Drehdurchführungen ausgestattet sein. Es ist aber
auch möglich, die Tragtrommel 2 mit einem mitrotierenden
Druckspeicher auszustatten, der beispielsweise telemetrisch angesteuert
wird.
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In
den 6 und 7 ist der Schlauch aus einem
elastischen Material ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, den
Schlauch teilweise aus nicht elastischem Material zu bilden, so
dass dieser durch Falten von seiner ersten Gestalt zur zweiten Gestalt
verformt wird.
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Durch
die erfindungsgemäße Lösung, einen Öffnungsquerschnitt
der Durchgangsbohrungen während des Betriebs der Tragtrommel
zu verändern, kann die Tragtrommeloberfläche für
verschiedene Betriebszustände optimiert werden. Es erfolgt also
eine gezielte Anpassung der Tragtrommeloberfläche an die
verschiedenen Betriebszustände. So kann während
eines Tambourwechsels eine relativ hohe Zugspannung von der Tragtrommel
auf die Papier- oder Kartonbahn übertragen werden. Bei
geschlossenem Nip und während des Wickelvorgangs wird die
Affinität der Tragtrommel zur Papier- oder Kartonbahn jedoch
stark verringert, so dass sich die Papier- oder Kartonbahn zum einen
leicht nach dem Nip löst und gut aufgewickelt werden kann,
und zum anderen das Entstehen von Blasen und Falten vermieden wird.
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Dabei
sind auch weitere Ausführungen zum Öffnen und
Schließen der Durchgangsöffnungen denkbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19647919
A1 [0005, 0006]
- - EP 1621496 A2 [0006]