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Die
Erfindung betrifft ein Überführband zum Überführen
einer Papier- oder Kartonbahn, das elektrostatisch aufladbar ist.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Überführen
einer Papier- oder Kartonbahn.
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Nach
dem Wiederanfahren einer Papiermaschine oder nach einem Abriss der
Papier- oder Kartonbahn, im Folgenden kurz ”Bahn” genannt,
ist ein Überführen eines neuen Bahnanfangs erforderlich.
In der Regel wird dafür ein schmalerer Bahnstreifen erzeugt.
Dieser Bahnstreifen wird dann mit Hilfe eines Überführbandes
zum Beispiel von einer Trockenpartie zu einer Wickelstation überführt.
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Es
ist nun bekannt, zum Überführen eines Papierstreifens
Seilsysteme zu verwenden. Eine andere bekannte Möglichkeit
besteht darin, luftdurchlässige Überführbänder
zu verwenden, die auf einer von der Bahn abgewandten Seite zum Beispiel
durch einen Saugkasten besaugt werden, so dass die Bahn angesaugt
wird und an dem Überführband haftet.
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Seilsysteme
unterliegen einem deutlichen Verschleiß und weisen nur
eine relativ geringe Arbeitsgeschwindigkeit auf. Systeme, bei denen
die Bahn angesaugt wird, haben den Nachteil, dass für das
Erzeugen eines Vakuums relativ viel Platz benötigt wird
und dieser Vorgang relativ lärmintensiv ist. Dabei hat
sich gezeigt, dass auch bei angesaugter Bahn der Überführvorgang
nicht immer erfolgreich ist.
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In
DE 103 05 606 A1 wird
als weitere Alternative vorgeschlagen, das Überführband
elektrostatisch aufzuladen. Allerdings bleibt völlig offen,
wie ein elektrostatisch aufladbares Überführband
verwirklicht werden soll.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Überführband
bereitzustellen, das elektrostatisch aufladbar ist.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Überführband
Ladungsträgerflächen aufweist, die in einer Matrix
aus nicht leitfähigem Material angeordnet sind.
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Die
Ladungsträgerflächen können dann abwechselnd
negativ und positiv geladen werden. Dadurch entsteht ein elektrisches
Feld, das elektrostatische Anziehungskräfte zwischen dem Überführband und
einer daraufliegenden Bahn bewirkt. Durch das nicht leitfähige
Material zwischen den Ladungsträgerflächen wird
ein direkter Potentialausgleich zwischen den Ladungsträgerflächen
verhindert. Dabei können die Ladungsträgerflächen
relativ dünn ausgebildet sein, so dass das Überführband
ausreichend flexibel bleibt. Eine elektrostatische Aufladung kann relativ
schnell aufgebaut und wieder abgebaut werden. Es ist dadurch möglich,
das Überführband zum Beispiel nur im Überführbereich
elektrostatisch aufzuladen, so dass ein einfaches Abheben der Bahn am
Ende des Überführbereichs möglich ist.
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Bevorzugterweise
sind die Ladungsträgerflächen gegenüber
einer Auflageseite für die Papier- oder Kartonbahn isoliert.
Dadurch ist es möglich, auch eine relativ feuchte Bahn
mit dem Überführband zu transportieren, ohne dass
durch die Bahn ein Kurzschluss zwischen den Ladungsträgerflächen
erfolgt, der zu einem Abbau des elektrischen Feldes zwischen den
Ladungsträgerflächen führen würde, so
dass dann die Adhäsion zwischen Überführband und
Bahn aufgehoben würde. Dabei könnte es zudem auch
zu einer Beschädigung der Bahn kommen.
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Vorzugsweise
weist das Überführband ein Polymermaterial auf.
Ein Polymermaterial ist ausreichend flexibel und leicht verarbeitbar.
Dabei weist es eine hohe Lebensdauer auf und ist relativ kostengünstig.
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Bevorzugterweise
ist in Bahnlaufrichtung und in Querrichtung eine Vielzahl von Ladungsträgerflächen
nebeneinander angeordnet. Dadurch kann über das gesamte Überführband
ein elektrostatisches Feld erzeugt werden, so dass eine gute Adhäsion
zwischen der Bahn und dem Überführband erreicht
wird. Dabei ist es auch möglich, gezielt nur einen Teil
der Ladungsträgerflächen zu polarisieren, wodurch
die Adhäsionskraft zwischen Überführband und
Bahn einstellbar ist. Prinzipiell sind Adhäsionskräfte
von ca. 0,5 bis 1 N/cm2 möglich.
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Vorteilhafterweise
weisen in Bahnlaufrichtung nebeneinander liegende Ladungsträgerflächen eine
gleiche Polung und in Querrichtung nebeneinander liegende Ladungsträgerflächen
eine unterschiedliche Polung auf. Dadurch ist eine Steuerung der
Ladung der Ladungsträgerflächen sowohl über
die Zeit, also in Bahnlaufrichtung, als auch quer zur Bahnlaufrichtung
möglich.
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Bevorzugterweise
sind die Ladungsträgerflächen aufgedampft. Dadurch
können die Ladungsträgerflächen relativ
dünn ausgebildet sein. Die Ladungsträgerflächen
können beispielsweise Kohle oder Graphit oder auch ein
leitfähiges Metall wie zum Beispiel Silber oder Kupfer
aufweisen.
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Bevorzugterweise
sind die Ladungsträgerflächen als Metallfilm ausgebildet.
Ein Metallfilm ermöglicht eine relativ schnelle Umpolung.
Dadurch kann die Anziehung des Überführbands relativ
schnell aufgehoben werden.
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Die
Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung zum Überführen
einer Papier- oder Kartonbahn mit einem Überführband
nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gelöst.
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Dabei
ist besonders bevorzugt, dass die Vorrichtung eine Ladewalze aufweist.
Die Übertragung der Polung erfolgt also mit Hilfe der Ladewalze.
Dabei kann die Übertragung der Ladung auf die Walze beispielsweise
mit Schleifkontakten erfolgen. Als Schleifkontakte können
zum Beispiel Kohlebürsten verwendet werden. Dadurch kann
die Ladungsübertragung in Abhängigkeit von der
Zeit und der Breite der Ladewalze erfolgen. Die Ladungsübertragung kann
dabei von einer Rückseite des Überführbands erfolgen,
so dass kaum Verschleiß an der Auflageseite für
die Papier- oder Kartonbahn auftritt.
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Vorzugsweise
weist die Vorrichtung eine Entladewalze auf. Die Entladewalze kann
prinzipiell genau wie die Ladewalze ausgebildet sein. Dabei erfolgt
durch die Entladewalze entweder eine Umpolung oder ein Abbau der
Ladungen der Bahn. Im Anschluss an die Entladewalze lässt
sich die Bahn relativ leicht vom Überführband
abheben.
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Vorteilhafterweise
weist die Vorrichtung eine Antriebswalze und eine Spannwalze auf.
Mit Hilfe der Antriebswalze lässt sich die Geschwindigkeit
des Überführbandes genau auf die gewünschte
Geschwindigkeit der Papier- oder Kartonbahn einstellen. Dabei ist
es mit Hilfe der Spannwalze möglich, die Spannung des Überführbandes
einzustellen. Dadurch ist es beispielsweise möglich, einstellbare
Leitwalzen zu verwenden, mit deren Hilfe ein Abzugswinkel, in dem
die Papier- oder Kartonbahn von dem Überführband
wieder entfernt wird, eingestellt werden kann. Auch eine Längung
des Überführbandes kann durch eine Spannwalze
ausgeglichen werden. Gegebenenfalls können auch mehrere
Spannwalzen verwendet werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung schwenkbar.
Die Vorrichtung kann dann für den Überführvorgang
in den Weg der Bahn eingeschwenkt werden und nach Abschluss des Überführvorgangs
wieder herausgeschwenkt werden. Ein Betrieb der Vorrichtung erfolgt
dann nur während des Überführens. Ein
Leerlauf der Vorrichtung ist dabei nicht erforderlich, so dass Energie
eingespart wird. Gleichzeitig wird verhindert, dass eine ungewünschte Beeinflussung
der Papier- oder Kartonbahn durch das Überführband
erfolgt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist das Überführband
maschinenbreit ausgebildet. Dadurch kann die Papier- oder Kartonbahn
maschinenbreit überführt werden. Es ist dann nicht
unbedingt erforderlich, zunächst einen Streifen aus der
Bahn herauszubilden. Dabei kann die Bahn auch während des
Betriebs durch das Überführband vor Umwelteinflüssen
geschützt werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin
zeigen in schematischer Darstellung:
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1 einen
Aufbau eines Überführbandes,
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2 eine
Draufsicht auf das Überführband,
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3 eine
Ladewalze,
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4 eine
Entladewalze,
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5 eine
Vorrichtung zum Überführen und
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6 ein
Beispiel zur Verwendung einer Vorrichtung zum Überführen.
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In 1 ist
ein Aufbau eines Überführbandes 1 vereinfacht
dargestellt, wobei auf einer Auflageseite 2 des Überführbandes 1 eine
Papier- oder Kartonbahn 3 angeordnet ist. Das Überführband 1 weist
eine Matrix 4 auf, die aus einem nicht leitfähigen
Material, in diesem Fall ein Polymermaterial, gebildet ist. In der
Matrix 4 sind Ladungsträgerflächen 5, 6 angeordnet,
wobei die eine Ladungsträgerfläche 5 positiv
und die andere Ladungsträgerfläche 6 negativ geladen
ist. Die Ladungsträgerflächen 5, 6 sind
mit Hilfe einer Isolierschicht 7 gegen die Bahn 3 isoliert.
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Durch
die in 1 dargestellte Polarität der Ladungsträgerflächen 5, 6 bildet
sich ein elektrisches Feld zwischen den Ladungsträgerflächen 5, 6 aus. Dadurch
werden elektrostatische Anziehungskräfte zwischen dem Überführband 1 und
der Bahn 3 erzeugt. Die Bahn 3 haftet dann aufgrund
elektrischer Adhäsion am Überführband 1.
Dabei liegen die Adhäsionskräfte zum Beispiel
im Bereich zwischen 0,5 und 1 N/cm2.
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In 2 ist
die Anordnung der Ladungsträgerflächen 5, 6 auf
dem Überführband 1 vereinfacht dargestellt.
Die Ladungsträgerflächen 5, 6 sind
in Form von Leiterbahnen in die Matrix 4 eingebracht. Dabei
sind die Ladungsträgerflächen 5, 6 in
einer Bahnlaufrichtung 8 unterbrochen. In Bahnlaufrichtung 8 nebeneinander
liegende Ladungsträgerflächen 5, 6 weisen
dabei jeweils die gleiche Polarität auf. In Querrichtung 9 liegen
dabei jeweils Ladungsträgerflächen 5, 6 mit
unterschiedlicher Polarität nebeneinander. Dabei sind die
Ladungsträgerflächen 5, 6 gegeneinander
jeweils auf Lücke angeordnet. Dadurch ist es möglich,
alle in Querrichtung 9 auf einer Höhe liegenden
positiven Ladungsträgerflächen 5 mit
einer durchgehenden, elektrisch leitfähigen Verbindung 10 zu
verbinden und alle negativ geladenen Ladungsträgerflächen 6 mit
einer durchgehenden, elektrisch leitfähigen Verbindung 11.
Die Ladungsträgerflächen 5, 6 und
die elektrisch leitfähigen Verbindungen 10, 11 sind
dabei in Bahnlaufrichtung 8 in einem sich wiederholenden
Muster angeordnet.
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Die
jeweils gleich gepolten Ladungsträgerflächen 5, 6 sind
also in Bahnlaufrichtung 8 nicht durchgehend, jedoch durch
elektrisch leitfähige Verbindungen 10, 11 in
Querrichtung leitfähig verbunden. Dadurch ist eine durchgängige
Ladung möglich. Somit kann ein sehr gleichmäßiges
elektrisches Feld über dem Überführband 1 erzeugt
werden, so dass eine hohe Adhäsion zwischen Überführband 1 und
Bahn 3 erzeugbar ist. Da die Ladungsträgerflächen 5, 6 in Bahnlaufrichtung 8 nicht
durchgehen, ist eine Steuerung der Ladung bzw. Entladung in Bahnlaufrichtung 8 und
damit in Abhängigkeit von der Zeit möglich. Bei der
Ausbildung gemäß 2 ist eine
Ladungsverteilung in Querrichtung 9 aufgrund der elektrisch
leitfähigen Verbindungen 10, 11 immer
gleich. Es ist auch denkbar, jede Ladungsträgerfläche 5, 6 mit
einer eigenen Verbindungsleitung zu versehen, um so die Ausbildung
des elektrischen Feldes auch in Querrichtung 9 steuern
zu können. Durch die relativ große Fläche
der Ladungsträgerflächen 5, 6 kann
eine etwaige Trägheit der Ladungskontrolle bei der Steuerung
ausgeglichen werden.
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Zur Übertragung
der Polung, also von Ladungen auf die Ladungsträgerflächen 5, 6 wird
eine Ladewalze 12 verwendet, wie sie schematisch in 3 dargestellt
ist. Die Ladewalze 12 weist mehrere voneinander isolierte
Bereiche a bis f auf. Die Bereiche a bis f werden abwechselnd positiv
und negativ geladen. Dabei kann die Übertragung der Ladung auf
die Ladewalze 12 zum Beispiel mit Schleifkontakten erfolgen.
Die Ladungsübertragung ist dabei über die Zeit
und die Breite der Ladewalze 12 kontrolliert steuerbar.
Durch die elektrisch leitfähigen Verbindungen 10, 11 in
dem Überführband 1 erfolgt dabei ein Ladungsaustausch
zwischen Ladungsträgerflächen 5, 6 gleicher
Polarität, so dass eine homogene Ausbildung des elektrischen
Feldes in Querrichtung 9 gewährleistet ist.
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In 4 ist
eine Entladewalze 13 dargestellt, wobei alle Bereiche a
bis f die gleiche Polarität aufweisen. In diesem Beispiel
weist die Entladewalze 13 eine positive Ladung auf. Sobald
das Überführband 1 mit den Ladungsträgerflächen 5, 6 in
Kontakt mit der Entladewalze 3 kommt, erfolgt ein Abbau
der negativen Ladung in den Ladungsträgerflächen 6,
so dass das elektrische Feld zwischen den Ladungsträgerflächen 5 und 6 verschwindet.
Dadurch wirken keine elektrostatischen Anziehungskräfte
mehr zwischen dem Überführband 1 und
der Bahn 3. Die Bahn 3 kann dann leicht von dem Überführband 1 abgehoben
werden.
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In 5 ist
nun vereinfacht eine Vorrichtung 14 zum Überführen
einer Papier- oder Kartonbahn 3 dargestellt, wobei ein
erfindungsgemäßes Überführband 1 verwendet
wird. Das Überführband 1 ist über eine
Antriebswalze 15, Leitwalzen 16, 17 und
eine Spannwalze 18 geführt. Im Bereich der Leitwalze 16 kommt
eine Papier- oder Kartonbahn 3 in Kontakt mit dem Überführband 1.
Im Anschluss an die Leitwalze 17 wird die Bahn 3 von
dem Überführband 1 abgehoben. Durch eine
Verstellung der Leitwalze 17 ist dabei ein Abführwinkel α einstellbar.
Vor der Leitwalze 16 ist die Ladewalze 12 angeordnet,
wie sie in 3 dargestellt ist. Die Ladewalze 12 sorgt
für die erforderliche elektrostatische Aufladung des Überführbandes 1.
Dadurch wird die Bahn 3 mittels elektrostatischer Adhäsion
am Überführband 1 gehalten. Die Entladewalze 13,
wie sie in 4 dargestellt ist, ist vor der
Leitwalze 17 angeordnet und sorgt für eine Entladung
des Überführbandes 1 und damit für
einen Abbau des elektrostatischen Feldes. Dadurch haftet die Bahn 3 nicht
weiter am Überführband 1 und kann leicht
abgehoben werden.
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In 6 ist
eine mögliche Anordnung der Vorrichtung 14 zum Überführen
einer Papier- oder Kartonbahn dargestellt, wobei zwei Vorrichtungen 14a, 14b verwendet
werden. Die Vorrichtungen 14a, 14b dienen bei
diesem Beispiel dazu, eine Bahn 3 von einer Trockenpartie 19 einer
Papiermaschine zu einem Glättkalander 20 zu führen.
Dabei ist eine Auflageseite 2a der Vorrichtung 14a in
Schwerkraftrichtung nach oben gerichtet, so dass die Bahn 3 auf dem Überführband 1 aufliegt.
Bei der Vorrichtung 14b ist die Auflageseite 2a in
Schwerkraftrichtung nach unten gerichtet. Die Bahn 3 hängt
dabei aufgrund der elektrostatischen Adhäsion am Überführband 1.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Überführband und
der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Überführen
einer Papier- oder Kartonbahn können verschiedene Überführsituationen
im Bereich der Trockenpartie und am Kalander abgedeckt werden. Dabei
ist ein energiesparender Betrieb möglich, da bei einer
elektrostatischen Aufladung nur sehr wenig Strom verbraucht wird.
Insbesondere im Vergleich zu Ansaugsystemen wird daher viel Energie
eingespart, wobei zusätzlich auch nur sehr geringe Lärmemissionen
anfallen. Dabei ist die Vorrichtung wenig schmutzanfällig,
wobei das Überführband leicht zu reinigen ist.
Eine Verschmutzung der Papierbahn durch das Überführband
kann nahezu ausgeschlossen werden. Vorteilhaft ist dabei auch, dass
sich die Adhäsion ein- und ausschalten lässt,
so dass beispielsweise ein leichtes Abheben der Bahn vom Überführband
möglich ist, obwohl die Bahn während des Transports
sicher auf dem Überführband gehalten wird. Dabei
lässt sich eine derartige Änderung schnell durch
eine einfache Umpolung einer Ladungsträgerfläche
erreichen. Änderungen sind dabei in weniger als 50 ms möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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