DE102009001156A1 - Walze - Google Patents

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DE102009001156A1
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Michael Dr. Wokurek
Michael Weinzettl
Norbert Dr. Gamsjäger
Michel Dr. Beltzung
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Voith Patent GmbH
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    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21F3/083Pressure rolls perforated
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Abstract

Eine Walze (1) für eine Maschine zur Verarbeitung einer Materialbahn, insbesondere eine Papier-, Karton-, oder Tissuemaschine, umfasst einen zylindrischen Walzenmantel (2) und einen die Oberfläche des Walzenmantels (2) überdeckenden elastischen Walzenbezug (3) mit einer nach außen weisenden Arbeitskontaktfläche (4), wobei in dem elastischen Walzenbezug (3) mehrere Blindbohrungen (8) und/oder mehrere Durchgangsbohrungen (7) vorgesehen sind, welche letzteren sich durch den Walzenbezug (3) erstrecken und zur Bildung von Sauglöchern auf jeweilige Mantelperforationen ausgerichtet sind, und wobei weiterhin zumindest in Teilbereichen der Arbeitskontaktfläche (4) Nuten (9a) vorgesehen sind. Die Nuten (9a) sind in Form von mehreren über die Arbeitskontaktfläche (4) verteilten kreisringförmigen, die Durchgangs- und/oder Blindbohrungen (7; 8) anschneidenden Nuten (9a) ausgebildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Walze zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung oder Veredelung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder Anspruch 7.
  • Stand der Technik bei der Oberflächengestaltung von Press- und Saugpresswalzenbezügen sind Blind- oder Sackbohrungen, gegebenenfalls Durchgangsbohrungen, welche bei Saugpresswalzen als Saugbohrungen dienen, sowie Spiralrillen in Umfangsrichtung wie auch beliebige Kombinationen der genannten Elemente. Aufgabe dieser Oberflächengestaltung ist die Bereitstellung von offener Fläche, welche die Entwässerung der Faserstoffbahn ermöglicht bzw. verbessert.
  • Eine Walze mit einer derartigen Oberflächengestaltung geht beispielsweise aus der europäischen Patentschrift EP 1 103 654 B1 hervor. Diese zeigt eine Walze mit einem hohlen Walzenmantel mit Perforationen und einem Walzenbezug, wobei der Walzenbezug auf dem perforierten hohlen Walzenmantel vorgesehen ist und eine nach außen weisende Arbeitskontaktfläche umfasst, in der mehrere Durchgangsbohrungen vorgesehen sind, die sich durch den Walzenbezug erstrecken und auf jeweilige Mantelperforationen ausgerichtet sind, um Sauglöcher in der Walze bereitzustellen. Die Arbeitskontaktfläche umfasst weiterhin mehrere Sacklöcher oder Blindbohrungen, wobei die Querschnittsfläche jeder Durchgangsbohrung der jeder Blindbohrung entspricht. Zusätzlich umfasst die Arbeitsfläche eine kontinuierliche Umfangsnut, die die Durchgangsbohrungen verbindet.
  • Die bekannten Oberflächengestaltungen weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf, welche sich auf die Qualität des Endproduktes auswirken, die Stabilität des Walzenbezuges mindern oder eine nicht ausreichende Entwässerungsleistung aufweisen. Zu den Auswirkungen zählen beispielsweise Lochschattenmarkierungen in der Faserstoffbahn durch den hydraulischen Druck bei der Entwässerung oder verminderte Standzeiten der Walzenbezüge durch starke Verformung der Oberflächenstrukturen im Pressspalt.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, bekannte Oberflächengestaltungen so weiterzubilden, dass die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden und eine verbesserte Entwässerung der Faserstoffbahn ohne Lochschattenmarkierungen ermöglicht wird.
  • Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 oder 7 jeweils in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen gelöst.
  • Dabei ist einerseits vorgesehen, dass Nuten in Form von mehreren über die Arbeitskontaktfläche verteilten kreisringförmigen, die Durchgangs- und/oder Blindbohrungen anschneidenden Nuten ausgebildet sind.
  • Hierdurch kann vorteilhafterweise ein Druckausgleich zwischen Blind- und Durchgangsbohrungen hergestellt und somit eine Vergleichmäßigung des hydraulischen Drucks erzielt werden, was sich positiv auf die Qualität des Endprodukts auswirkt.
  • Eine weitere positive Auswirkung der neuartigen Oberflächengestaltung ist die Vermeidung von hydraulischen Markierungen im Papier, da die Oberflächenstruktur des Bezuges ein für das menschliche Auge verschleierndes chaotisches Bild produziert, welches nicht als Markierung wahrgenommen wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind rillenförmige Vertiefungen in Form von zumindest zwei unterschiedlich tief in den Walzenbezug eingebrachten umlaufenden Spiralnuten und/oder rillenförmige Vertiefungen in Form von mehreren achsparallelen Nuten vorgesehen.
  • Vorteilhafterweise wird durch Verwendung dieser Oberflächenstrukturen zusätzliches Stauvolumen durch mehr offene Bezugsfläche bereitgestellt, was eine effizientere Entwässerung der Faserstoffbahn ermöglicht.
  • Vorteilhaft ist weiterhin, dass die Verformung der Stege zwischen den einzelnen Oberflächenformen im Pressspalt vermindert wird, wodurch auch bei hoher offener Fläche der Verschleiß des Bezugs reduziert werden kann.
  • Schließlich ist zu bemerken, dass die neuartige Gestaltung der Oberfläche zum vermehrten Abtransport des Wassers in Maschinenrichtung führt, die Neigung zur Bildung eines Wasserkeils vor dem Pressspalt somit vermindert wird.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Durch die mehreren kreisringförmigen Nuten können mehrere benachbarte Durchgangs- und/oder Blindbohrungen miteinander verbunden sein, wobei zumindest eine Durchgangsbohrung und zumindest eine Blindbohrung durch die gleiche kreisringförmige Nut angeschnitten ist. Dadurch kann der hydraulische Druck zwischen Durchgangs- und Blindbohrungen ausgeglichen werden.
  • Die Anzahl von durch eine kreisringförmige Nut angeschnittenen Durchgangs- und/oder Blindbohrungen kann bevorzugt drei bis vier, zumindest aber zwei betragen. Dadurch ist sichergestellt, dass ein effektiver Druckausgleich zwischen Blind- und Durchgangsbohrungen erfolgt.
  • Der Anteil von durch die kreisringförmigen Nuten miteinander verbundenen Bohrungen sollte dabei vorteilhafterweise 80% bis 100% betragen.
  • Vorteilhafte Dimensionierungen der kreisringförmigen Nuten können einen mittleren Durchmesser von 5 mm bis 15 mm, bevorzugt einen Innendurchmesser von 5 mm und einen Außendurchmesser von 6,4 mm, eine Nutbreite von 0,5 mm bis 1,5 mm und eine Nuttiefe von 0,5 mm bis 3 mm, bevorzugt von 2 mm aufweisen.
  • Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung können die Blindbohrungen und/oder die Durchgangsbohrungen regelmäßig über die Arbeitskontaktfläche verteilt angeordnet sein, wodurch bei Einbringung der zusätzlichen Oberflächenmerkmale sichergestellt ist, dass alle Bohrungen einbezogen werden.
  • Des weiteren ist eine für die alternative Ausformung der erfindungsgemäß ausgestalteten Oberflächenformen vorteilhafte Variante so ausgestaltet, dass die zumindest zwei unterschiedlich tief in den Walzenbezug eingebrachten Spiralnuten gleiche Steigungen aufweisen, da dadurch gleichstarke Stege bestehen bleiben, die den Drücken im Pressspalt ohne übermäßige Deformation oder Beschädigung standhalten.
  • Vorteilhafterweise kann ein Abstand zwischen zwei Spiralnuten zwischen 0,5 mm und 4 mm, bevorzugt 2,7 mm, betragen.
  • Eine Rillenbreite zwischen 0,5 mm und 2 mm, bevorzugt ca. 0,7 mm, und eine Rillentiefe zwischen 1,5 mm und 4 mm, bevorzugt 3 mm, kann für die zumindest eine tiefe Spiralnut vorteilhaft vorgesehen sein.
  • Weiterhin kann zumindest eine seichte Spiralnut vorgesehen sein, deren Rillenbreite zwischen 0,5 mm und 2 mm, bevorzugt ca. 0,7 mm, und deren Rillentiefe zwischen 0,5 mm und 3 mm, bevorzugt 1 mm, betragen kann.
  • Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung können die tiefe und die seichte Spiralnut so überlagert sein, dass je eine seichte Spiralnut einen Steg zwischen zwei tiefen Spiralnuten mittig teilt. Dadurch werden Inhomogenitäten durch unterschiedlich breite und soit unterschiedlich belastbare Stege vermieden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Spiralnuten mehrgängig mit einem entsprechend gestalteten Werkzeug mit einer entsprechenden Anzahl von Schneiden in die Arbeitskontaktfläche eingebracht werden. Dadurch ist eine effektive und kostengünstige Herstellung der Oberflächenformen möglich.
  • Insbesondere ist von Vorteil, wenn die mehreren achsparallelen Nuten äquidistant zueinander ausgebildet sind, da hierdurch ebenfalls Inhomogenitäten im Walzenbezug vermieden werden können.
  • Vorteilhafterweise können die mehreren achsparallelen Nuten einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Dies fördert den Auswurf von Wasser aus den Nuten durch die im Betrieb herrschende Fliehkraft, so dass eine sehr effektive Entwässerung der Faserstoffbahn möglich ist.
  • Der sich nach radial außen erweiternde trapezförmige Querschnitt der mehreren achsparallelen Nuten unterstützt dies naturgemäß auf einfache Weise.
  • Die Rillenbreite der mehreren achsparallelen Nuten kann am Rillengrund zwischen 0,5 mm und 2 mm, bevorzugt 0,5 mm, die Rillenbreite an der Arbeitskontaktfläche 0,5 mm bis 2 mm, bevorzugt 1 mm, die Rillentiefe zwischen 0,4 mm und 3 mm, bevorzugt 1 mm, und die Breite eines Stegs zwischen zwei achsparallelen Nuten 1 mm bis 5 mm, bevorzugt 2,5 mm, betragen.
  • Die Erfindung ist insbesondere für Walzenbezüge aus einem Hochleistungspolyurethan geeignet, der eine Härte von ca. 5 P&J bis ca. 30 P&J aufweist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Figuren zeigen:
  • 1 eine stark schematisierte Schnittansicht einer Saugpresswalze, welche zur Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen geeignet ist,
  • 2 eine ausschnittsweise Vergrößerung des Bezugs einer Walze gemäß dem Stand der Technik, und
  • 3A–C stark schematisierte Ansichten von Strukturen zur Oberflächengestaltung erfindungsgemäßer Walzen.
  • In 1 ist stark schematisiert eine Walze 1, welche insbesondere als Saugpresswalze in einer bahnverarbeitenden Maschine wie einer Papier-, Karton- oder Tissuemaschine Verwendung finden kann, dargestellt. Die Walze 1 weist einen Walzenmantel 2 auf, welcher beispielsweise aus Metall oder aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial bestehen kann. Auf dem Walzenmantel 2 ist ein Walzenbezug 3 ausgebildet, welcher in üblicher Weise eine Haftvermittlungsschicht, eine oder mehrere Zwischenschichten sowie eine Funktionsschicht umfassen kann. Der Walzenbezug 3 weist eine nach außen weisende Arbeitskontaktfläche 4 auf, welche in Kontakt mit einem Pressfilz oder einem Sieb stehen kann.
  • Die Walze 1 kann weiterhin endseitig mit Walzenböden 5 abgeschlossen sein und an den Walzenböden 5 Lager- und/oder Antriebszapfen 6 aufweisen, welche der Lagerung der Walze 1 in einer nicht weiter dargestellten Maschinenstuhlung und der Einleitung einer Antriebskraft in die Walze 1 dienen.
  • Üblicherweise wirkt die Saugpresswalze 1 mit einer entsprechenden Gegenwalze zu einem Nip oder Pressspalt zusammen, wo Druck auf die noch nasse Faserstoffbahn ausgeübt und das Wasser aus der Faserstoffbahn herausgepresst und/oder gesaugt wird. Die Gestaltung der Arbeitskontaktfläche 4 ist dabei wesentlich dafür verantwortlich, in welchem Maße die durch eine Presse laufende Faserstoffbahn entwässert werden kann.
  • Gemäß derzeitigem Stand der Technik werden Oberflächenformen zur Vergrößerung der offenen Fläche in den Walzenbezug eingebracht, um dem Wasser ein Ausweichvolumen zur Verfügung zu stellen, in welches es aus der Faserstoffbahn aufgenommen werden kann. Die Oberflächenformen, welche beispielsweise in Form von Blindbohrungen oder Sacklöchern sowie als längliche Vertiefungen wie Nuten oder Rillen ausgebildet sein können, sorgen dann dafür, dass das Wasser abgeleitet wird, indem es beispielsweise seitlich aus dem Ausweichvolumen abgeleitet oder in Bahnlaufrichtung in Auffangschalen abgegeben wird. Je größer die offene Fläche, desto mehr Wasser kann aufgenommen werden.
  • Andererseits führt eine große offene Fläche zu unerwünschten Lochschattenmarkierungen in der Faserstoffbahn, welche im Endprodukt als sichtbare Inhomogenität auffällt. Zudem sind bestimmte Oberflächenformen nicht geeignet, da sie den hydraulischen Druck nicht vergleichmäßigen, sondern im Gegenteil noch bereichsweise verstärken.
  • Eine bekannte Kombination von Oberflächenformen geht beispielhaft aus 2 hervor. Diese zeigt einen vergrößerten Ausschnitt z. B. im Bereich II in 1, wobei der Walzenbezug 3 geschnitten dargestellt ist. Die dargestellte Walze 1 ist hierbei als Saugpresswalze 1 ausgebildet, welche im Walzenmantel 2 und im Walzenbezug 3 einerseits als Saugöffnungen dienende Durchgangsbohrungen 7 sowie andererseits im Walzenbezug 3 ausgebildete Blindbohrungen 8 aufweist. Die Walze 1 kann in ihrem Innenraum nicht weiter dargestellte Saugvorrichtungen wie beispielsweise Unterdrucksaugkästen aufweisen, um Wasser aus der Faserstoffbahn zu saugen. Die Durchgangsbohrungen 7 sind naturgemäß so ausgeführt, dass die jeweiligen im Walzenbezug 3 liegenden Durchgangsbohrungen 7 auf ihre entsprechenden Gegenstücke im Walzenmantel 2 ausgerichtet sind. Die Durchgangsbohrungen 7 und die Blindbohrungen 8 werden gewöhnlich beispielsweise durch Bohren in einem gleichmäßigen Muster in den Walzenmantel 2 bzw. in den Walzenbezug 3 eingebracht. Ein Durchmesser der Durchgangs- und Blindbohrungen 7, 8 kann dabei je nach Anforderungen gleich groß oder unterschiedlich groß gestaltet sein. Die Wahl des Durchmessers hängt dabei u. a. von der im Nip wirkenden Linienlast und von der Härte des Walzenbezuges 3 ab, welche wiederum von der Materialwahl abhängt. Hier werden vorzugsweise Walzenbezüge 3 aus Hochleistungspolyurethan in einem Härtebereich von ca. 5 bis ca. 30 P&J beschrieben.
  • Zusätzlich zu den Bohrungen 7, 8 ist in 2 eine Rillung 9 in der Arbeitskontaktfläche 4 erkennbar, welche den offenen Anteil derselben erhöht. Je nach Durchmesser der Bohrungen 7, 8 und der Ausführung der Rillung 9 beträgt der offene Anteil der Arbeitskontaktfläche ca. 25%. Die Rillung 9 ist dabei zumeist als Spiralnut ausgeführt.
  • Da die bekannten Bohr- und Rillungsmuster, wie weiter oben bereits erwähnt, teilweise nur unbefriedigende oder zumindest verbesserungsbedürftige Entwässerungsleistungen erbringen und zudem Lochschattenmarkierungen hinterlassen, werden erfindungsgemäß Vorschläge gemacht, die Oberflächenstrukturen so zu verbessern, dass die Entwässerungsleistung erhöht, die Wasserabfuhr verbessert und die Tendenz zu Lochschattenmarkierungen abgeschwächt wird. Derartige verbesserte Oberflächenformen sind den 3A bis 3C zu entnehmen.
  • Dabei sind in 3A in einer Aufsicht auf einen Teil der Arbeitskontaktfläche 4 eines Walzenbezuges 3 zu den bereits vorhandenen Durchgangs- und/oder Blindbohrungen 7, 8 kreisringförmige Nuten 9a – im Folgenden als Kreisringnuten 9a bezeichnet – ausgebildet, welche so angeordnet sind, dass sie mehrere der Durchgangs- und/oder Blindbohrungen 7, 8 anschneiden, sich jedoch gegenseitig nicht berühren oder anschneiden. Die bevorzugte Anzahl der durch eine Kreisringnut 9a angeschnittenen Bohrungen 7, 8 liegt bei drei bis vier, wobei zumindest eine Durchgangsbohrung 7 angeschnitten sein muss. Bedingt durch geringfügige Abweichungen im Bohrmuster können in wenigen Fällen auch nur ein oder zwei Bohrungen 7, 8 angeschnitten oder einzelne Bohrungen 7, 8 isoliert sein. Insgesamt betrachtet sollte ein Anteil von 80% bis nahe 100% der Bohrungen 7, 8 durch Kreisringnuten 9a angeschnitten sein.
  • Die Dimensionierung der Kreisringnuten 9a liegt dabei bei Durchmessern von ca. 5 bis 15 mm, wobei der Innendurchmesser bevorzugt ca. 5 mm und der Außendurchmesser ca. 6,4 mm beträgt. Die Breite der Kreisringnuten 9a liegt bei 0,5 bis 1,5 mm, während die Tiefe zwischen 0,5 und 3 mm, vorzugsweise ca. 2 mm beträgt. Bevorzugt sind die Durchmesser aller Kreisringnuten 9a eines Walzenbezuges 3 gleich groß, es ist jedoch auch denkbar, die Größe abhängig von der Lage der Kreisringnuten 9a zu variieren, beispielsweise in der Walzenmitte und am Walzenrand unterschiedlich große Kreisringnuten 9a anzubringen. Auch ein regelmäßiges Muster aus größeren und kleineren Kreisringnuten 9a ist möglich.
  • Einerseits kann der durch derartige Kreisringnuten 9a erzielbare offene Anteil der Arbeitskontaktfläche 4 so bis auf ca. 40% erhöht werden, andererseits ist ein sehr effektiver Ausgleich des Drucks zwischen den Durchgangsbohrungen 7 und den Blindbohrungen 8 möglich, so dass insgesamt eine Vergleichmäßigung des hydraulischen Drucks zu beobachten ist. Weiterhin erzeugt die aus Kreisringnuten 9a und Durchgangs- und/oder Blindbohrungen 7, 8 bestehende Oberflächenstruktur kein regelmäßiges, sondern ein chaotisches Abdrucksmuster in der Faserstoffbahn, was im Endprodukt nicht mehr als Lochschattenmarkierung erkennbar ist.
  • In den 3B und 3C sind Elemente der Oberflächengestaltung dargestellt, welche die gleiche Aufgabe wie die in 3A dargestellten Kreisringnuten 9a haben, jedoch für Bezüge von Presswalzen anwendbar sind, welche keine Durchgangsbohrungen 7 aufweisen und somit nicht durch Saugkästen o. ä. besaugt werden können. Auch Blindbohrungen sind bei dieser Art von Presswalzenbezügen nicht vorgesehen, vielmehr werden gewöhnlich ausschließlich Oberflächenformen in Form von Rillen angebracht, welche vorzugsweise als umlaufende Spiralnuten ausgebildet sind. Auch hier sind ähnliche Probleme wie unzureichende Entwässerungsleistung, Auflauf eines Wasserkeils vor der Walze 1 und Markierungen in der Faserstoffbahn zu beobachten.
  • Abhilfe schaffen hier, wie in 3B in einer stark schematisierten Schnittansicht eines erfindungsgemäß ausgestalteten Presswalzenbezuges 3 dargestellt, Spiralnuten 9b, welche unterschiedlich tief in die Arbeitskontaktfläche 4 des Presswalzenbezuges 3 eingebracht werden. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass zwei Spiralnuten 9b' und 9b'' so in die Arbeitskontaktfläche eingebracht werden, dass sich tiefe Spiralnuten 9b' und seichte Spiralnuten 9b'' abwechseln. Insbesondere sind die Spiralnuten 9b' und 9b'' so angeordnet, dass eine seichte Spiralnut 9b'' einen Steg 10 zwischen zwei tiefen Spiralnuten 9b' mittig teilt.
  • Aus dieser Forderung ergibt sich, dass die tiefen und seichten Spiralnuten 9b', 9b'' mit gleicher Steigung in die Arbeitskontaktfläche 4 eingebracht werden und sich somit nicht schneiden. Um eine effektive Oberflächenbearbeitung zu ermöglichen, können die Spiralnuten 9b', 9b'' mehrgängig, beispielsweise 12-gängig, mit einem geeigneten Werkzeug wie einer Fräse mit einer entsprechenden Anzahl von Schneiden in die Arbeitskontaktfläche 4 eingebracht werden.
  • Die Dimensionierung der Spiralnuten 9b', 9b'' kann je nach den in der Presse wirkenden Kräften und den Abmessungen der Walze 1 erfolgen, beispielhaft kann die tiefe Spiralnut 9b' eine Tiefe von 1,5 mm bis 4 mm bei einer bevorzugten Tiefe von 3 mm und die seichte Spiralnut 9b'' eine Tiefe von 0,5 mm bis 3 mm bei einer bevorzugten Tiefe von 1 mm aufweisen. Die Breite der Spiralnuten 9b', 9b'' kann für beide Spiralnuten 9b' und 9b'' gleich gewählt sein und zwischen 0,5 mm und 2 mm, bevorzugt 0,7 mm, betragen. Die Breite der zwischen zwei tiefen Spiralnuten 9b' oder zwei seichten Spiralnuten 9b'' stehenden Stege 10 liegt vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 4 mm, vorzugsweise bei 2,7 mm.
  • Es ist jedoch auch denkbar, dass die unterschiedlich tiefen Spiralnuten 9b', 9b'' auch unterschiedlich breit sind, so dass beispielsweise tiefe, schmale Spiralnuten 9b' mit seichten, aber breiteren Spiralnuten 9b'' oder umgekehrt kombiniert werden. So kann die notwendige Stabilität des Walzenbezugs bei weiterer offener Fläche erhalten werden. Auch Kombinationen aus mehr als zwei Tiefen sind denkbar, ebenso wie unterschiedlich breite Stege zwischen gleich- oder unterschiedlich breiten Spiralnuten 9b.
  • In 3C ist in einer stark schematisierten Aufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Walzenbezuges mit einer weiteren Oberflächengestaltung zur Vergrößerung der offenen Fläche und Verbesserung der Entwässerung dargestellt.
  • Der Walzenbezug 3 weist in der Arbeitskontaktfläche 4 eine Kombination aus umlaufenden Spiralnuten 9b und parallel zu einer Achsrichtung der Walze 1 verlaufenden Axialnuten 9c auf, welche sich miteinander schneiden.
  • Die Spiralnuten 9b können, wie bereits im vorigen Ausführungsbeispiel ausgeführt, mehrgängig wie beispielsweise 12-gängig in den Walzenbezug 3 eingebracht sein. Bevorzugt ist dabei ein rechteckiger Querschnitt, welcher am Nutengrund und an der Ausmündung in die Arbeitskontaktfläche 4 im Wesentlichen eine gleichbleibende Breite aufweist. Wie im vorigen Ausführungsbeispiel können die Spiralnuten 9b unterschiedliche Tiefen aufweisen, z. B. abwechselnd eine tiefe und eine seichte Spiralnut 9b.
  • Die Axialnuten 9c werden vor Einbringung der Spiralnuten 9b achsparallel in den Walzenbezug 3 eingebracht und weisen einen trapezförmigen Querschnitt auf. Die Axialnuten 9c weiten sich dabei vom Nutengrund zur Ausmündung in die Arbeitskontaktfläche 4 auf, sind somit trapezförmig ausgebildet.
  • Bevorzugt sind die Axialnuten 9c äquidistant zueinander ausgebildet, die Breite der Stege 10 zwischen zwei Axialnuten 9c ist somit jeweils gleich. Selbiges gilt für die Spiralnuten 9b, welche aufgrund konstanter Steigung ebenfalls gleichbreite Stege 10 zeigen.
  • Die Dimensionierung der Spiralnuten 9b und der Axialnuten 9c ist ebenfalls an die Bedingungen im Pressspalt und die Dimension der Walze 1 anpassbar, beispielhafte Dimensionsbereiche für die Spiralnuten 9b liegen bei einer Nutenbreite von 0,7 mm, einer Nutentiefe von 3 mm und einer Stegbreite von 2,5 mm. Die Axialnuten 9c können am Nutengrund eine Breite von 0,5 mm bis 2 mm, bevorzugt von 0,5 mm aufweisen, während die Nutbreite an der Ausmündung zur Arbeitskontaktfläche 4 zwischen 0,5 mm und 2 mm, bevorzugt 1 mm betragen kann. Die Tiefe der Axialnuten 9c kann dabei 0,4 mm bis 3 mm mit einem bevorzugten Wert von 1 mm betragen. Die Stegbreite zwischen den Axialnuten 9c ist zwischen 1 mm und 5 mm mit einer bevorzugten Breite von 2,5 mm angelegt.
  • Betrachtet man das aus den Axialnuten 9c und den Spiralnuten 9b gebildete Muster in 3C sowie die vorstehenden Dimensionsangaben, so ist ersichtlich, dass die Spiralnuten 9b und die Axialnuten 9c ähnliche Abstände bzw. Stegbreiten aufweisen, die Axialnuten 9c jedoch flacher als die Spiralnuten 9b ausgebildet sind. Zur Entwässerung der Faserstoffbahn können derartige Oberflächenstrukturen in zweifacher Weise beitragen: während die Spiralnuten 9b in bekannter Weise für die Aufnahme des Wassers aus der Faserstoffbahn und den Abtransport des Wassers sorgen, erfüllen die Axialnuten 9c durch ihren trapezförmigen Querschnitt zudem den Zweck, das Wasser leichter aus der offenen Fläche abzugeben, da durch die Drehung der Walze und die dadurch wirkenden Fliehkräfte das Wasser aus den Oberflächenstrukturen herausgeschleudert wird. Diese Art der Wasserabgabe wird durch die axial verlaufenden und zudem trichterartig angeschrägten Strukturen naturgemäß unterstützt, da durch die einander kreuzenden Spiralnuten 9b und Axialnuten 9c ein Rautenmuster auf der Arbeitskontaktfläche erzeugt wird. Die rautenförmigen Stege 10 zwischen den Spiral- und Axialnuten 9b, 9c üben auf das in den Spiral- und Axialnuten 9b, 9c vorhandene Wasser einen Impuls aus, der das Abschleudern des Wassers gegenüber herkömmlichen Spiralnuten signifikant verstärkt. Somit sorgen die Spiralnuten 9b dafür, dass sich kein auflaufender Flüssigkeitskeil bildet, während die Axialnuten 9c eine leichtere Wasserabgabe begünstigen.
  • Auch diese Oberflächengestaltung erzeugt ein chaotisches Muster in der Faserstoffbahn, welches nicht als Markierung wahrgenommen werden kann.
  • Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern auch auf Kombinationen der beschriebenen Merkmale anwendbar.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1103654 B1 [0003]

Claims (19)

  1. Walze (1) für eine Maschine zur Verarbeitung einer Materialbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, mit einem zylindrischen Walzenmantel (2) und mit einem die Oberfläche des Walzenmantels (2) überdeckenden elastischen Walzenbezug (3) mit einer nach außen weisenden Arbeitskontaktfläche (4), wobei in dem elastischen Walzenbezug (3) mehrere Blindbohrungen (8) und/oder mehrere Durchgangsbohrungen (7) vorgesehen sind, welche letzteren sich durch den Walzenbezug (3) erstrecken und zur Bildung von Sauglöchern auf jeweilige Mantelperforationen ausgerichtet sind, und wobei weiterhin zumindest in Teilbereichen der Arbeitskontaktfläche (4) Nuten (9a) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (9a) in Form von mehreren über die Arbeitskontaktfläche (4) verteilten kreisringförmigen, die Durchgangs- und/oder Blindbohrungen (7; 8) anschneidenden Nuten (9a) ausgebildet sind.
  2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die mehreren kreisringförmigen Nuten (9a) mehrere benachbarte Durchgangs- und/oder Blindbohrungen (7; 8) miteinander verbunden sind, wobei zumindest eine Durchgangsbohrung (7) und zumindest eine Blindbohrung (8) durch die gleiche kreisringförmige Nut (9a) angeschnitten ist.
  3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von durch eine kreisringförmige Nut (9a) angeschnittenen Durchgangs- und/oder Blindbohrungen (7; 8) drei bis vier, zumindest aber zwei beträgt.
  4. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von durch die kreisringförmigen Nuten (9a) miteinander verbundenen Bohrungen (7; 8) 80% bis 100% beträgt.
  5. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisringförmigen Nuten (9a) einen mittleren Durchmesser von 5 mm bis 15 mm, bevorzugt einen Innendurchmesser von 5 mm und einen Außendurchmesser von 6,4 mm, eine Nutbreite von 0,5 mm bis 1,5 mm und eine Nuttiefe von 0,5 mm bis 3 mm, bevorzugt von 2 mm aufweisen.
  6. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blindbohrungen (8) und/oder die Durchgangsbohrungen (7) regelmäßig über die Arbeitskontaktfläche (4) verteilt angeordnet sind.
  7. Walze (1) für eine Maschine zur Verarbeitung einer Materialbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, mit einem zylindrischen Walzenmantel (2) und mit einem die Oberfläche des Walzenmantels (2) überdeckenden elastischen Walzenbezug (3) mit einer nach außen weisenden Arbeitskontaktfläche (4), wobei in dem elastischen Walzenbezug (3) rillenförmige Vertiefungen (9b; 9c) vorgesehen sind, die sich zumindest teilweise über die Arbeitskontaktfläche (4) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die rillenförmigen Vertiefungen (9b; 9c) in Form von zumindest zwei unterschiedlich tief in den Walzenbezug (3) eingebrachten umfänglichen Spiralnuten (9b) ausgebildet sind und/oder dass die rillenförmigen Vertiefungen (9b; 9c) in Form von mehreren achsparallelen Nuten (9c) ausgebildet sind.
  8. Walze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei unterschiedlich tief in den Walzenbezug (3) eingebrachten Spiralnuten (9b'; 9b'') gleiche Steigungen aufweisen.
  9. Walze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen zwei Spiralnuten (9b'; 9b'') zwischen 0,5 mm und 4 mm, bevorzugt 2,7 mm, beträgt.
  10. Walze nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine tiefe Spiralnut (9b') vorgesehen ist, deren Rillenbreite zwischen 0,5 mm und 2 mm, bevorzugt ca. 0,7 mm, und deren Rillentiefe zwischen 1,5 mm und 4 mm, bevorzugt 3 mm, beträgt.
  11. Walze nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine seichte Spiralnut (9b'') vorgesehen ist, deren Rillenbreite zwischen 0,5 mm und 2 mm, bevorzugt ca. 0,7 mm, und deren Rillentiefe zwischen 0,5 mm und 3 mm, bevorzugt 1 mm, beträgt.
  12. Walze nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die tiefe und die seichte Spiralnut (9b'; 9b'') so überlagert sind, dass je eine seichte Spiralnut (9b'') einen Steg (10) zwischen zwei tiefen Spiralnuten (9b') mittig teilt.
  13. Walze nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralnuten (9b', 9b'') mehrgängig mit einem entsprechend gestalteten Werkzeug mit einer entsprechenden Anzahl von Schneiden in die Arbeitskontaktfläche (4) eingebracht sind.
  14. Walze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren achsparallelen Nuten (9c) äquidistant zueinander ausgebildet sind.
  15. Walze nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren achsparallelen Nuten (9c) einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
  16. Walze nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich der trapezförmige Querschnitt der mehreren achsparallelen Nuten (9c) nach radial außen erweitert.
  17. Walze nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillenbreite der mehreren achsparallelen Nuten (9c) am Rillengrund zwischen 0,5 mm und 2 mm, bevorzugt 0,5 mm, die Rillenbreite an der Arbeitskontaktfläche (4) 0,5 mm bis 2 mm, bevorzugt 1 mm, die Rillentiefe zwischen 0,4 mm und 3 mm, bevorzugt 1 mm, und die Breite eines Stegs (10) zwischen zwei achsparallelen Nuten (9c) 1 mm bis 5 mm, bevorzugt 2,5 mm, beträgt.
  18. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenbezug (3) aus einem Hochleistungspolyurethan besteht.
  19. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenbezug (3) eine Härte von ca. 5 P&J bis ca. 30 P&J aufweist.
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