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Gegenstand
der Erfindung ist eine zum Schneiden der Faserbahn in einer Faserbahnmaschine
bestimmte Vorrichtung, die wenigstens eine in Querrichtung der Faserbahnmaschine
bewegliche Düseneinheit zum Schneiden bzw. Durchtrennen
der Bahn mit einem unter Druck stehenden fluidförmigen Medium
umfasst. Weiter betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren.
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In
kontinuierlich arbeitenden Faserbahnmaschinen, wie zum Beispiel
Papier- und Kartonmaschinen, deren Streichmaschinen wie auch Zellstoffmaschinen,
ergibt sich von Zeit zu Zeit der Bedarf, einen Bahnschnitt oder
eine Bahndurchtrennung durchzuführen. Dieser Be darf ist
nicht auf eine bestimmte Position beschränkt, sondern kann
in mehreren verschiedenen Positionen in Maschinenrichtung auftreten.
Als Beispielsituation sei das nach einem Bahnabriss erforderliche
Durchtrennen der Bahn genannt. Bei einem Bahnabriss sollte die Bahn
möglichst schnell und kontrolliert über ihre gesamte
in Maschinenquerrichtung gemessene Breite durchtrennt werden, damit
ihr Weiterlauf in Maschinenrichtung unterbrochen und sie möglichst
nahe bei der Abrissstelle dem Ausschuss zugeführt werden
kann.
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Schnelles
und unter Kontrolle erfolgendes Durchtrennen der Bahn ist zum Beispiel
insofern eine kritische Maßnahme, als eine in ihrer Querrichtung nur
teilweise abgerissene Bahn an Maschinenkomponenten, wie zum Beispiel
Runnability-Komponenten und/oder Geweben der Trockenpartie, unter
Umständen ernste Schäden verursachen kann. Gelangt die
gerissene Bahn in übereinander gefaltetem Zustand zwischen
Zylinder und Trockengewebe, so können die Folgen eine Beschädigung
des Gewebes und, muss dieses ausgewechselt werden, eine mehrstündige
Produktionsunterbrechung sein. Außerdem verursacht ein
Bahnabriss bei schnellen Maschinen im Handumdrehen eine große
Menge Ausschuss. Der Ausschuss sollte möglichst schnell
einer sachgemäßen Ausschussbehandlung zugeführt
werden, damit das Bahnaufführen oder die Runnability durch
die Ausschussmenge nicht erschwert bzw. beeinträchtigt wird.
Außerdem kann sich in der Maschinenhalle ansammelnder Ausschuss
Feuerge fahr bedeuten. Alle vorgenannten Umstände machen
eine sichere, zuverlässige Bahndurchtrennung notwendig.
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Aus
dem Stand der Technik kennt man mehrere Lösungen zum Schneiden
der Bahn auf der Basis des Wasserstrahlschneidens, bei dem aus einer Düse
ein die Bahn durchtrennender Hochdruckmediumstrahl auf die Bahn
gelenkt und die Düseneinheit dabei in Maschinenquerrichtung
bewegt wird. Es sei zum Beispiel auf das
FI-Patent 113258 , die
EP-Patentanmeldung 1022381 , die
US-Patentschrift 5,360,179 ,
die
EP-Patentanmeldung 0067051 ,
die
WO-Offenlegungsschrift 92/06913 und
die
US-Patentschrift 6,508,429 verwiesen.
Alle diese Lösungen sind mit zahlreichen Problemen vor
allem bezüglich ihrer Funktionstüchtigkeit und
Dauerhaftigkeit, die ihre Ursache in der Bewegung und dem relativ
hohen Schneiddruck haben, verbunden.
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Befindet
sich die Bahndurchtrennungsstelle in Maschinenrichtung zum Beispiel
innerhalb der Trockenhaube, so ergeben sich außerdem aus
der Hitze (Temperatur zum Beispiel ständig +120 bis +180°C) Anforderungen
an die Dauerhaftigkeit und Betriebszuverlässigkeit der
Komponenten der Schneidvorrichtung.
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Aufgabe
dieser Erfindung ist es, eine zum Schneiden der Bahn in einer Faserbahnmaschine dienende
Vorrichtung zu schaffen, die in ihrer Konstruktion und Funktionsweise
einfach ausgebildet ist und mit der sich die Bahn zum Beispiel schnell
und zuverlässig durchtrennen lässt. Die kennzeichnenden
Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind
im Patentanspruch 1 angegeben. Die Erfindung betrifft außerdem
ein zum Schneiden der Bahn dienendes Verfahren, dessen kennzeichnende
Merkmale im Patentanspruch 14 zusammengestellt sind.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die in
Maschinenquerrichtung bewegliche Düseneinheit einen auffüllbaren
Behälter für ein unter Druck stehendes fluidförmiges
Medium, mit dem die Bahn zum Beispiel durchtrennt werden kann, auf. Das
die Bahn schneidende bzw. durchtrennende Medium kann also im Voraus
fertig in die Düseneinheit eingefüllt werden,
so dass die Düseneinheit beim Durchtrennen der Bahn nicht
in Verbindung zu einer außerhalb der sich in Maschinenquerrichtung
bewegenden Düseneinheit befindlichen Mediumquelle zu stehen
braucht, da ja das die Bahn durchtrennende Medium von der Düseneinheit
mitgeführt wird.
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Infolge
dieser Lösung vereinfacht sich die Konstruktion der Vorrichtung
wesentlich, und auch ihre Betriebszuverlässigkeit nimmt
zu, weil ja beim Schneiden bzw. Durchtrennen der Bahn der Düse das
Medium nun schlauchlos zugeführt werden kann. Somit erübrigt
sich an der Vorrichtung und/oder an der Führer- oder der
Antriebsseite der Maschine das Ab- bzw. Aufwickeln von Mediumzuführschlauchmitteln
während sich die Düsenein heit in Maschinenquerrichtung
bewegt. Die Vorrichtung ist auch unempfindlich gegen hohe Temperaturen,
da ja dank dem Behälter der Einsatz zum Beispiel flexibler
Mediumzuführschläuche, die bei den Lösungen
nach dem Stand der Technik in regelmäßigen Zeitabständen
ausgewechselt werden mussten, vermieden wird.
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Nach
einer Ausführungsform kann der Behälter aus einem
sich zusammen mit der Düseneinheit bewegenden Druckakkumulator
bestehen, in den das fluidförmige Medium vor dem Schneiden bzw.
Durchtrennen eingefüllt worden ist. Der Düseneinheit
ist an der Vorrichtung eine Andockstation, im Folgenden „Heimatstation” genannt,
zugeordnet, in der der Behälter bei angedockter Düseneinheit über Anschlussmittel
aufgefüllt werden kann. In angedocktem Zustand kann trotz
der anzuwendenden relativ hohen Drücke und der mit dem
Auffüllen des Behälters verbundenen relativ großen
Kräfte ein sicheres Auffüllen des Behälters
durchgeführt werden. Der Andockmechanismus ist sowohl konstruktions-
wie auch funktionsmäßig sehr einfach und betriebssicher.
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Nach
einer Ausführungsform kann die Düseneinheit, nachdem
der Behälter in der Heimatstation aufgefüllt worden
ist, durch Lösen der Schnellkupplung aus dem Andockzustand
in Bereitschaftsstellung gebracht werden. Dabei kann die Schnellkupplungshälfte,
d. h. der Auffüllstutzen der Düseneinheit weiter
mit der Schnellkupplungshälfte, d. h. dem Auffüllstutzen
der Heimatstation im Eingriff bleiben, wodurch die Schnellkupplung
zum Beispiel vor Verschmutzung geschützt wird. Verschmutzung
der Auffüllstutzen kann zu einem Problem werden, da die Vorrichtung
ja doch nur relativ selten eingesetzt werden muss und sich an den
Kupplungen, stehen sie lange Zeit an der gleichen Stelle, unter
Umständen Schmutz ansammeln kann. Saubere Kupplungen gewährleisten
bei Auffüllbedarf einen sicheren Anschluss des Behälters
an den Auffüllstutzen der Heimatstation und verbessern
so die Wartungsfreiheit der Vorrichtung.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform kann das Bewegen der Düseneinheit
in Maschinenquerrichtung ohne ständige Verbindung zu den
Enden der Bewegungsbahn, d. h. ohne die aus dem Stand der Technik
bekannten Seile und Ketten erfolgen. Dabei können sich
die Bewegungsmittel der Düseneinheit zum Beispiel lediglich
an den Enden der Bewegungsbahn befinden. Mit diesen Bewegungsmitteln
kann die Düseneinheit an dem einen, d. h. ersten Ende der Bewegungsbahn
in Bewegung versetzt, am anderen Ende der Bahn in Empfang genommen
und vom anderen Ende aus eventuell zum ersten Ende zurückgeschickt
werden. Dadurch wird die Konstruktion der Vorrichtung weiter vereinfacht.
Die sonstigen mit der Erfindung erzielbaren zusätzlichen
Vorteile gehen aus dem Beschreibungsteil, die charakteristischen Merkmale
aus den Patentansprüchen hervor.
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Die
Erfindung, die nicht auf die folgend beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt ist, wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 als
Beispiel den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in der Trockenpartie einer Faserbahnmaschine;
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2 ein
Ausführungsbeispiel des Rahmens der Vorrichtung in abstrahierter
Form;
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3 ein
Ausführungsbeispiel der Düseneinheit der Vorrichtung;
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4 ein
Ausführungsbeispiel der Heimatstation der Düseneinheit;
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5 ein
Ausführungsbeispiel des Schaltschemas der Vorrichtung;
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6 ein
Ausführungsbeispiel der Vorrichtung von unten betrachtet;
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7 ein
Ausführungsbeispiel der in ihren Führungen befindlichen
Düseneinheit seitlich betrachtet, Rahmen im Schnitt;
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8 u. 9 ein
Ausführungsbeispiel der Verwirklichung des Bewegungsmechanismus
an den beiden Enden des Rahmens der Vorrichtung;
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10 ein
Ausführungsbeispiel des Andockens der Düseneinheit
an die Heimatstation;
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11 ein
Ausführungsbeispiel des Sequenzschemas (Ablaufschemas)
der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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12 eine
andere Art der Verwirklichung des Bewegungsmechanismus der Düseneinheit.
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1 zeigt
als Prinzipzeichnung ein Beispiel der Trockenpartie 50 einer
Faserbahnmaschine seitlich betrachtet. Bei der Faserbahnmaschine
kann es sich zum Beispiel um eine Papier- oder Kartonmaschine, eine
Zellstoffmaschine oder eine Tissuemaschine oder eine zu einer solchen
Maschine gehörende beziehungsweise für die mit
solchen Maschinen hergestellten Produkte erforderliche Ausrüstungseinheit
handeln. Als besondere Anwendungsobjekte der Erfindung können
zum Beispiel die Kartonmaschinen und deren Trockenpartie(n) 50 genannt
werden, bei denen die herzustellende Bahn W zum Beispiel im Vergleich
zu den Druckpapiersorten eine relativ große flächenbezogene
Masse (zum Beispiel 120–300 g/m2)
haben kann. Es sei jedoch betont, dass die Erfindung ebenso gut
auch auf andere Bahnsorten herstellende Faserbahnmaschinen wie auch
auf andere Teilgesamtheiten bzw. Sektionen der Maschine als die
in vorliegender Anmeldung als Anwendungsbeispiel angeführte
Trockenpartie 50 angewendet werden kann. Als weitere Anwendungsobjekte
der Vorrichtung 10 seien die Presse und der Aufroller genannt.
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In 1 ist
ein Beispiel der Anordnung der Vorrichtung 10 in der Trockenpartie 50 einer
Kartonmaschine gezeigt. Die Trockenpartie besteht hier aus hintereinander
angeordneten Trockengruppen 51, 52.1, 52,
in denen in verschiedenen Ebenen rotierende zylindrische Körper 53, 54, 53', 54', über
die die Bahn W geführt wird, abwechselnd angeordnet sind. Bei
Einsiebführung 51, mit der eine oder mehrere Gruppen
hinter der der Trockenpartie vorangehenden (nicht dargestellten)
Pressenpartie ausgestattet sein können, sind in der oberen
Reihe der Gruppen beheizte Trockenzylinder 54 und in der
unteren Reihe Umlenkwalzen 53 angeordnet. Bei Zweisiebführung 52.1, 52 sind
in der oberen und unteren Reihe beheizte Trockenzylinder 54 angeordnet.
Die Trockengruppe 51, 52.1, 52 ist durch
den Trockengewebe-Kreislauf definiert. Die Trockenpartie 50 ist
unter der Trockenhaube 55 angeordnet.
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Wie
in dem Nebenbild in 1 dargestellt, ist die Vorrichtung 10 so
am Ende der Einsiebführung 51 angeordnet, dass
das Durchtrennen der Bahn W im Bereich der Einsiebführung
der Trockenpartie 50 zum Beispiel gegen eine hinter der
Bahn laufende Stütze erfolgen kann. Diese Stützfläche
kann für das fluidförmige Medium entweder undurchlässig
oder aber teilweise durchlässig sein. Die Stützfläche
kann aus einer Walze 53' oder einem Trockengewebe oder,
wie bei dieser Ausführungsform, aus beiden bestehen. Allerdings
ist eine Stützfläche keineswegs erforderlich.
Die Schneidstelle kann sich zum Beispiel an einem aufsteigenden-Abschnitt
der Bahn befinden. Im dargestellten Fall ist die Vorrichtung 10 vor dem
letzten Trockenzylinder 54' der Einsiebführung 51 angeordnet
und dieser Zylinder 54' hat zum Beispiel einen Schaber 33,
der den Ausschuss der Ausschussbehandlung 56 zuführt.
Die Ausschussbehandlung 56 kann zum Beispiel aus einem
Ausschussförderer oder, wie zum Beispiel in Verbindung mit
einem Aufroller, auch aus einem Pulper bestehen. Bei Anordnung am
Ende der Einsiebführung besteht die Möglichkeit,
mit der Vorrichtung 10 größere Schäden,
die die in der Trockenpartie abgerissene Bahn 57 in der
nachfolgenden Doppelsiebführung 52.1, 52 verursachen
könnte, zu verhindern.
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2 zeigt
in abstrahierter Form ein Ausführungsbeispiel der Rahmenkonstruktion 11 der
Vorrichtung 10. Der Rahmen 11 der Vorrichtung 10 kann aus
einem langgestreckten, in Querrichtung der Trockenpartie 50 verlaufenden
Kastenprofil bestehen, an dem wenigstens eine in Querrichtung der
Trockenpartie 50 bewegliche Dü seneinheit 13 angeordnet
ist, und dieser Rahmen 11 ist in der Trockenpartie 50 in
einer Bahndurchtrennungsposition nach Wahl angeordnet. Unter Querrichtung
ist hier die zur Laufrichtung der Bahn rechtwinklige Richtung zu
verstehen. Der Rahmen 11 kann zum Beispiel an beiden Enden
etwa an der Stuhlung der Trockenpartie 50 abgestützt
sein.
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Der
Rahmen 11 kann sich von einem Seitenrand der Trockenpartie 50 bis
zum entgegengesetzten Rand erstrecken. Auch wenn in 2 nur
eine Düseneinheit 13 dargestellt ist, so kann
die Vorrichtung 10 dennoch auch zwei solche Einheiten 13 haben.
Die Vorrichtung kann allerdings auch mit nur einer Düseneinheit 13 ausgestattet
sein, wenngleich mit zwei Einheiten 13, 27 (7–9 und 11) ein
sichereres Funktionieren erreicht wird. Dabei kann dann an beiden
Enden 41, 42 des Rahmens 11 je eine Antriebsvorrichtung 14 zum
Bewegen der Düseneinheit 13 in Längsrichtung
des Rahmens 11 angeordnet sein. Der Bewegungsmechanismus
der Düseneinheit 13 als solcher wird weiter unten
in dieser Beschreibung behandelt. Weiter kann an beiden Enden 41, 42 des
Rahmens 11 je eine Heimatstation für die Düseneinheiten
angeordnet sein.
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3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel der Düseneinheit 13 der
Vorrichtung 10 schräg von rechts hinten betrachtet.
Die zum Schneiden der Bahn bestimmte Vorrichtung 10 hat
wenigstens eine am Rahmen 11 angeord nete, in Querrichtung
der Trockenpartie 50 bewegliche Düseneinheit 13.
Die Düseneinheit 13 hat einen wagenartigen Rumpf 31,
an dem wenigstens eine Düse 29 angeordnet ist.
Mit der Düse 29 kann die Bahn mit Hilfe eines
unter Druck stehenden fluidförmigen Mediums so geschnitten bzw.
durchtrennt werden, dass über die Düse 29 Medium
aus kurzer Entfernung zum Beispiel am Ende der Einsiebführung 51 der
Trockenpartie 50 gegen die vom Trockengewebe abgestützte
Bahn geleitet wird. Befindet sich das Trockengewebe an der Schneidstelle
nicht mehr im Kontakt zur Walze 53' so ist der die Bahn
stützende Hintergrund an der Schneidstelle halbdurchlässig.
Dadurch wird das Gewebe durch den Schnitt weniger belastet.
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Die
Düseneinheit 13 hat einen auffüllbaren Behälter 15 für
das unter Druck stehende fluidförmige Medium, der mit der
zur Düseneinheit 13 gehörenden Düse 29 in
Verbindung steht. Somit ist also die Düseneinheit 13 selbst
mit einer Reserve an druckbeaufschlagtem Medium versehen. Nach einer
Ausführungsform kann der Behälter zum Beispiel
aus einem am beweglichen Wagenrumpf 31 befestigten Druckakkumulator 15 bestehen.
In diesem auffüllbaren Behälter 15 bewegt
sich somit das fluidförmige Medium, mit dem die Bahn durchtrennt
wird, ständig mit der Düseneinheit 13,
so dass diese Einheit 13 also, während sie sich
in Querrichtung der Trockenpartie 50 bewegt und die Bahn
durchtrennt, im Wesentlichen abgekoppelt von der externen Druckmediumquelle 18 (5)
ist, d. h. nicht an diese angeschlossen ist. Dadurch wird die Vorrichtung 10 in
ihrer technischen Verwirklichung wesentlich vereinfacht und damit auch
betriebszuverlässiger. Zwischen dem Druckakkumulator 15 und
der Düse 29 ist ein Ventil 23 angeordnet.
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Der
Druckakku 15, die Düse 29 und das Ventil 23 können
von herkömmlicher, zum Beispiel aus dem Stand der Technik
bekannter Art sein. Das Fassungsvermögen des Druckakkus 15 kann
zum Beispiel 0,3–2 Liter, bevorzugter 0,5–0,99
Liter, jedenfalls unter 1 Liter betragen. Ein solcher Akku 15 hat ein überraschend
niedriges Gewicht von zum Beispiel 10–20 kg. Die Düse 29 kann
zum Beispiel eine Weite von 0,6 mm haben, mit der auf kurze Entfernung
sogar bei einer Bahn von Kartondicke eine saubere und zuverlässige
Durchtrennung erzielt wird. Der Abstand der Düse 29 von
der Bahn kann etwa 10–30 mm, zum Beispiel 15 mm betragen.
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4 zeigt
ein Ausführungsbeispiel der Heimatstation 16 der
Düseneinheit 13 und 5 zeigt
in Form eines Schaltschemas ein Beispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 10, insbesondere der Düseneinheit 13 und
der Heimatstation 16. Die Heimatstation 16 kann
sich zum Beispiel außerhalb der Trockenhaube 55 oder
auch innerhalb dieser Haube 55 befinden, wobei sie im letztgenannten
Fall unter Umständen einen gekühlten Raum erfordert.
In der Heimatstation 16 kann die Düseneinheit 13,
speziell ihr Druckakku 15, mit fluidförmigem Medium,
mit dem die Bahn durchtrennt werden soll, gefüllt werden.
Die Heimatstation 16 der Düseneinheit 13 befindet
sich an dem einen Ende 41 des Rahmens 11 der Vorrichtung 10 und
kann so angeordnet sein, dass sie außerhalb des Randes
der Faserstoffbahn zu liegen kommt. Das Auffüllen des Druckakkus 15 erfolgt dann
also außerhalb des Bahnbereichs und der Lauf der Bahn wird
zum Beispiel bei laufender Produktion nicht behindert.
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Die
stationär am Ende des Rahmens 11 angeordnete Heimatstation 16 weist
Mittel zum Einfüllen eines unter Druck stehenden fluidförmigen
Mediums in die an die Heimatstation 16 angedockte Düseneinheit 13 auf.
Genauer gesagt, an der Heimatstation 16, wo die Düseneinheit 13 aufgefüllt
werden kann, und an der Düseneinheit 13 (3)
sind zueinander passende Verbindungsmittel 17.1, 17.2 zum Auffüllen
des Druckakkus 15 der Düseneinheit 13 mit fluidförmigem
Medium vorhanden. Diese Verbindungsmittel umfassen zueinander passende
Schellkupplungsteile 17.1, 17.2 zum Anschließen
des Druckakkus 15 an die getrennt von der Düseneinheit 13 angeordnete
Mediumquelle 18.
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Weiter
gehört zu der Düseneinheit 13 ein zwischen
dem Druckakku 15 und der Düse 29 befindliches
Absperrventil 23. Mit diesem Ventil 23 wird der Austritt
des im Druckakku 15 gespeicherten fluidförmigen
Mediums 37 aus der Düse unter Kontrolle gehalten.
An das Absperr ventil 23 ist eine Düsenleitung 47 mit
einer Düse 29 an ihrem Ende angeschlossen. Die
Düsenleitung 47 ist, von einem am Wagenrumpf 31 der
Einheit 13 angeordneten Halter 36 gestützt, bis
zur Düse 29 geführt (3).
Auf diese Weise wird das unter hohem Druck aus der Düse 29 austretende fluidförmige
Medium 37 kontrolliert gegen die Bahn geführt.
Das Absperrventil 23 kann zum Beispiel einen Tastschalter 21 haben,
dem am Rahmen 11 der Vorrichtung ein Rampenanschlag 38 zugeordnet
sein kann (10). Der mechanische Schalter 21 ist
in seiner Verwirklichung einfach und betriebszuverlässig.
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Außerdem
können in der Auffülleinheit der Heimatstation 16 nach
dem Gegenstück 17.1 der Schnellkupplung 17.2 der
Düseneinheit 13 ein Richtungsventil 30 und
weiter Mittel 18 zur Druckbeaufschlagung und zum Einfüllen
des fluidförmigen Mediums über die Heimatstation 16 in
den Druckakku 15 folgen. Das Hochdruckwasser (Druck zum
Beispiel 600 bar) kann zum Beispiel über die mit dem Wasserstrahlspitzenschneider 35 gemeinsame
Pumpe 18 entnommen werden. Die Mediumleitung 39 des
Wasserstrahlspitzenschneiders 35 hat hierzu eine Abzweigung 40 zum
Wasserstrahlspitzenschneider 35 und zum Richtungsventil 30 der
Auffüllstation 16, 22 der Vorrichtung 10.
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Unter
Hinweis auf 6–9 wird
nun ein Ausführungsbeispiel zum Bewegen zweier Düseneinheiten 13, 37 längs
der für sie am Rahmen 11 ausgebildeten, in Quer richtung
der Trockenpartie 50 verlaufenden Bahnen/Führungen
beschrieben. Es sei angemerkt, dass in 6–9 aus Übersichtlichkeitsgründen
zum Beispiel der Rahmen 11 der Vorrichtung 10 weggelassen
wurde und auch von den Düseneinheiten 13, 27 lediglich
der Wagen 31 und der Druckakku 15 dargestellt
sind. Der Rahmen 11 der Vorrichtung 10 kann mit
Führungen 12.1, 12.2, wie zum Beispiel
Nutführungen, versehen sein. Die Führungen 12.1, 12.2 sind
nun so am Rahmen 11 angeordnet, dass sie zum Beispiel an
der Unterseite des Rahmens 11 oder aber im Inneren des
den Rahmen bildenden Kastenbalkens 11 verlaufen. Die Düseneinheiten 13, 27 hängen
dann sozusagen in ihren Führungen 12.1, 12.2,
wobei am Rahmen für jede der beiden Düseneinheiten 13, 27 eigene
Führungen vorhanden sind. Eine solche Gestaltung der Laufbahn
für die Düseneinheiten 13, 27 gestaltet
sich sehr vorteilhaft, weil sich die Düseneinheiten 13, 27, wenn
sie frei hängen, glatt und gleichförmig längs
ihrer eigenen Führungsbahn 12.1, 12.2 bewegen
und die Führungskonstruktion auch ansonsten sehr einfach
ist. Die Führungen 12.1, 12.2 erstrecken
sich in Maschinenquerrichtung über die gesamte Breite der Bahn.
Pro Düseneinheit 13, 27 können
zwei Führungen vorhanden sein und diese verlaufen dann
parallel nebeneinander längs des Rahmens 11. In
den Zeichnungen sind die zu der Vorrichtung 10 gehörenden
Komponenten aus Anschaulichkeitsgründen an der Außenseite
des Kastenträgers 11 angeordnet, sie können
aber gleichwohl geschützt im Inneren dieses Trägers/Rahmens 11 angeordnet
werden.
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Die
Wagen 31 der Düseneinheiten 13, 27 wiederum
haben an ihrem Oberteil waagrechte zylindrische Rollen 34,
die zum Beispiel passend paarweise angeordnet sind. Diese Rollen 34 ermöglichen
einen glatten und relativ reibungslosen Lauf der Düseneinheiten 13, 27 in
den nach unten offenen C-Nutenführungen 12.1, 12.2 am
Rahmen 11.
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Zu
dem Rahmen 11 gehört ein Mechanismus zum Bewegen
der Düseneinheiten 13, 27 in den Führungen 12.1, 12.2.
Dieser Mechanismus kann zum Bewegen der Wagen 31 eingerichtete
Gleichstrom-Servomotoren 14 umfassen, die zum Beispiel an
beiden Stirnseiten 41, 42 des Rahmens 11 angeordnet
sein können. Mit den Servomotoren 14 erreicht
man eine gute Beschleunigung und eine hohe Geschwindigkeit – bis
zu 11 m/s – der Düseneinheiten 13, 27.
Dadurch wird die von dem Mediumstrahl verursachte Beanspruchung
des Gewebes, d. h. der Bespannung, minimiert. Die Servomotoren 14 haben Zahnrollen 25,
und über diese und damit über die Servomotoren 14 läuft
eine endlose Rollenkette 24. Die Rollenkette kann an zwei
Stellen unterbrochen sein, wobei dann die vier Enden der Kette 24 an
die Wagen 31 gekoppelt sind. Mit dem Kettenzug 24 wird ein
kontrolliertes Abbremsen der Wagen 31 und außerdem
ihre Rückführung in die Heimatstationen 16, 22 bewerkstelligt.
Weiter können an dem Rahmen 11 Mittel 26 zum
Stützen der Rollenkette 24 angeordnet sein, die
zum Beispiel aus langgestreckten Gleitführungsflächen
bestehen können. Die Kette 24 hat zum Beispiel
bei breiten Maschinen eine beachtliche Masse.
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Der
Antrieb 14, 24, 25 ist so bemessen, dass sich
die Wagen 31 relativ schnell bewegen und somit sogar die
vollbreite Bahn selbst bei breitesten Maschinen innerhalb einiger
Sekunden durchtrennt wird. Beide Wagen 31 sind an der gleichen
Kette 24 an der Ober- und Unterseite des gleichen Kettengliedes
befestigt. Auf diese Weise können sie sich kreuzend, d.
h. begegnend, in ihren Führungen 12.1, 12.2 zum
Beispiel vom einen zum anderen Ende des Rahmens 11 bewegt
werden. Die beiden Seiten (Ober- und Unterseite) der Kette 24 ruhen
auf Gleitschienen 26 aus Kunststoff. Das Spannen der Kette 24 kann durch
Verstellen des Achsabstands zum Beispiel am führerseitigen
Ende 42 des Rahmens 11 erfolgen. Der Servomotor 14 ist
am antriebsseitigen Ende 41 des Rahmens 11 außerhalb
der Trockenhaube 55 angeordnet, wo für den Motor 14 passende
Temperaturverhältnisse herrschen. Der Rahmenträger 11 der Vorrichtung
kann sich somit auf der Antriebsseite der Maschine durch die Seitenwand
der Trockenhaube 55 hindurch erstrecken.
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In 12 ist
eine andere Art der Verwirklichung des Bewegungsmechanismus 31 des
Düseneinheits-Wagens 31 gezeigt, die auf einer
mit wenigstens einem Zylinder 60 arbeitenden Anordnung
basiert, wobei sich dann zum Beispiel auf Seil- oder Kettentrieb
basierte Bewegungsmechanismen, die ja bekanntlich eine im Wesentlichen
ständige mechanische Verbindung zu den Enden der Schienenbahn 12 haben,
erübrigen. Bei dieser Lösung wurden an den Enden 41, 42 der
Führungen 12 Mittel zum Losschicken und Zurückschicken
der Düseneinheit 13, allgemeiner gesagt zum Bewegen
der Düseneinheit 13 längs der Führungen 12,
ohne ständige Verbindung zu der längs der Führungen 12 hin-
und her bewegbaren Düseneinheit 13 während
deren Bewegung, angeordnet.
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Der
Zylinder 60 kann zum Beispiel aus einem Pneumatik- oder
einem Hydraulikzylinder bestehen und am Ende 41 der für
den Wagen 31 vorhandenen Schienenbahn 12 angeordnet
sein. Mit dem an (nur) einem Ende 41 angeordneten Zylinder 60 kann
der Düsenwagen 31 längs der Schiene 12 in
Bewegung versetzt werden, wobei sich der Wagen 31 vom einen Ende 41 der
Bahn 12 zum entgegengesetzten Ende 42 der Bahn 12 bewegt,
wo er in Empfang genommen wird. Die Rückführung
des Düsenwagens 31 vom letztgenannten Ende 42 zum
vorderen Ende 41 kann mit geringerer Geschwindigkeit zum
Beispiel längs einer geneigten Bahn, zu der die Schiene 12 dann
ausgestaltet ist, erfolgen. Die Rückführung kann
durch eine am zweiten Ende 42 angeordnete Rückführfeder 66 unterstützt
werden. Diese Feder nimmt beim Zusammendrücken den Wagen 31 „weich” in
Empfang und versetzt ihm dann, indem sie sich wieder streckt, beim
Zurückkehren zum vorderen Ende 41 einen Stoß.
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Nach
einer Ausführungsform kann am Wagenempfangs-/rückführende 42 ein
zweiter Zylinder 61 angeordnet sein, der den Wagen 31 in
Empfang nimmt und ihn zum vorderen Ende 41 zurückschickt. Es
kann entweder nur die Rückführfeder 66 oder
nur der Rückführzylinder 61 oder aber
beide, die dann einander ergänzen, eingesetzt werden.
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An
beiden Enden der Schienenbahn 12 können an die
Zylinder 60, 61 Druckakkus 62, 63 angeschlossen
sein, die zum Beispiel zum Abbremsen und/oder Abschicken des Wagens 31 durch
die Zylinder 60, 61 benutzt werden können.
Am Auffüllende 41 kann der Wagen 31 mit
dem Zylinder 60 auch in Auffüllstellung gezogen
werden, in der der Druckakku der Düseneinheit 13 mit
Hochdruckflüssigkeit gefüllt wird. Ist der Wagen 31 gefüllt,
wird er aus der Auffüllstellung in der Heimatstation und
der Verriegelung 65 des Kolbenendes 64 des Zylinders 60 gelöst.
Ist auch am Empfangsende 42 ein Zylinder 61 vorhanden,
so wird mit diesem während der Abbremsphase der an den
Zylinder 61 angeschlossene Druckakku 63, mit dessen
Hilfe der Wagen 31 zum Auffüllende 41 zurückgeschickt
werden kann, aufgeladen. Der Ladedruck des Druckakkus 63 ist
ausreichend, wenn die Anfangsgeschwindigkeit des Wagens 31 beim
Rücklauf kleiner ist als die Geschwindigkeit des Wagens 31 beim Aufprallen
auf das Kolbenende des Zylinders 61. Wie oben bereits erwähnt,
kann am Empfangsende 42 zusätzlich zum Zylinder 61 oder
statt diesem auch eine Feder 66 angeordnet sein, die den
Wagen 31 auffängt und stoppt und auch an der Rückführung des
Wagens ans Auffüllende 41 mitwirkt. Natürlich wird
die Geschwindigkeit des Wagens 31 auch durch die Steigung
reduziert, falls die Rückführung des Wagens 31 durch
Gefälle unterstützt erfolgt.
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4 und 10 zeigen
den zur Vorrichtung 10, insbesondere zur Düseneinheit 13, 27 und zu
den Heimatstationen 16, 22 gehörenden
Mechanismus 19, 20, mit dem die Düseneinheit 13, 27 an die
Schnellkupplungsverbindung 17.1, 17.2, allgemeiner
gesagt an die Verbindungsmittel angedockt und so gesichert werden
kann. Nach einer Ausführungsform umfasst der Mechanismus
eine die Düseneinheit 13 an der Heimatstation 16 verriegelnde Sperrklinke 19 und
deren durch ein Medium angetriebene Betätigungseinrichtung 20.
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Die
Sperrklinke 19 kann schwenkbar sein. Sie kann über
ihren Gelenkpunkt 32 an die Heimatstation 16 angelenkt
sein. Die Sperrklinke 19 hat an ihrem Ende hakenförmige
Greifpratzen 45, denen ein schwellenartiges Gegenelement 43 an
der Düseneinheit 13 zum Beispiel hinter dem Schnellkupplungsträger 44 (10)
zugeordnet sein kann. Die Greifpratzen 45 und das Gegenelement 43 sind
so geformt, dass sich die Pratzen 45 hinter dem Gegenelement 43 einkeilen
und die Düseneinheit 13 sogar ein wenig zur Heimatstation 16 hinziehen.
Die Greifpratzen 45 befinden sich beiderseits der Schnellkupplungshälfte 17.1 des
Auffüllstutzens, so dass sich die Verriegelungskraft auf
einen breiten Bereich verteilt. An dem zu den Greifpratzen 45 entgegengesetzten
Ende der Sperrklinke 19 sind Ansätze 46 vorhanden,
an die die Betätigungseinrichtung 20 gekoppelt
ist.
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Die
Betätigungseinrichtung kann gemäß einer
Ausführungsform zum Beispiel aus einem Pneumatikzylinder 20 bestehen.
Das mit der Betätigungseinrichtung 20 und namentlich
mit dem durch ein Medium angetriebenen Zylinder 20 durchzuführende Andocken
der Düseneinheit 13, 27 an ihre Heimatstation 16, 22 schont
die Rollenkette 24, besonders wenn die Verriegelungskraft
der Schnellkupplungen 17.1, 17.2 im Verhältnis
zur Bruchgrenze der Rollenkette 24 relativ groß ist.
Beim Einfahren der Kolbenstange des Zylinders 20 wird die
Sperrklinke 19 so um ihren Gelenkpunkt 32 geschwenkt,
dass sich die Greifpratzen 45 hinter dem Schnellkupplungsträger 44 verkeilen.
Entsprechend wird beim Ausfahren der Kolbenstange des Zylinders 20 die
Sperrklinke 19 so um ihren Gelenkpunkt 32 geschwenkt,
dass sich die Greifpratzen 45 aus ihrer Position hinter
dem Schnellkupplungsträger 44 herausbewegen.
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Wenigstens
in der einen Heimatstationen 16 kann in Querrichtung der
Trockenpartie 50 zum Beispiel eine am Rahmen 11 der
Vorrichtung 10 abgestützte Belastungsfeder 28 vorhanden
sein. Diese Federbelastungsvorrichtung 28 ermöglicht
ein gleichzeitiges spielfreies Andocken der Düseneinheiten 13, 27 an
die Heimatstationen 16, 22 mit Hilfe ein und desselben
Kettentriebs 24. An der Heimatstation 16, 22 können
Rollen 34' (4) angeordnet sein, wobei dann,
wird die Düseneinheit 13, 27 an die Heimatstation 16, 22 herangeführt,
sie in Richtung der Führungen 12.1, 12.2 einen
kleinen elastischen Spielraum hat. Der Spielraum kann, bedingt durch
die relativ großen Maschinenbreiten (8–12 m),
beträchtlich sein. Neben oder statt der Belastungsfeder
kann die Flexibilität auch durch eine von einem Medium
angetriebene Vorrichtung oder durch elastischen Werkstoff bewirkt
werden.
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Im
Folgenden wird das Arbeitsprinzip der Vorrichtung 10 unter
Hinweis auf das Sequenzschema in 11 beschrieben.
In der Phase 1, die in 11 oben
dargestellt ist, werden die Druckakkus 15 der Einheiten 13, 27 in
ihren Heimatstationen 16, 22 aufgefüllt.
Vor dem Auffüllen der Akkus 15 mit fluidförmigem
Medium werden die Hälften der Schnellkupplung 17.1, 17.2 mit
Hilfe des Kettenantriebs 14, 24, 25 nahe
aneinander herangebracht. Befinden sich die Düseneinheiten 13, 27 im
Aktionsbereich des an der Heimatstation 16, 22 angeordneten
Verriegelungsmechanismus 19, was zum Beispiel durch einen
(nicht dargestellten) induktiven Sensor festgestellt werden kann,
werden die Düseneinheiten 13, 27 mit
dem die Verriegelung bewirkenden Klinkenmechanismus 19, 20 an
die Heimatstation 16, 22 angedockt.
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Nach
erfolgtem Auffüllen der Druckakkus 15 werden die
Sicherungssperrklinken 19 beider Heimatstationen 16, 22 gelöst.
Dadurch werden die Düseneinheiten 13, 27 von
ihren Heimatstationen 16, 22 abgedockt, und ihre
Wagen 31 können mit der Rollenkette 24 etwas
von der Heimatstation 16, 22 weggezogen werden.
Allgemeiner ausgedrückt: die Düseneinheiten 13, 27 können
aus ihrer Auffüllstellung in Bereitschaftsstellung gebracht
werden und sind dann bereit, sich in Bewegung zu setzen. In Bereitschaftsstellung,
die in 11 in der Mitte gezeigt ist, können
die Düseneinheiten 13, 27 zum Beispiel
nur wenige Millimeter Abstand, zum Beispiel 5 Millimeter, von der
Heimatstation haben. Durch dieses Arrangement erzielt man den wichtigen
Vorteil, dass die Schnellkupplungs-Kupplungshälften 17.1, 17.2 der Heimatstation 16, 22 und
der Düseneinheit 13, 27 noch ineinander
stecken und sich so gleichzeitig gegenseitig vor Verschmutzung schützen.
In Bereitschaftsstellung kann der Druck der Akkus 15 zum Beispiel
drahtlos überwacht werden. Zuweilen kann ja die Produktion
auch lange Zeit störungsfrei laufen und der Druck im Akku 15 infolge
Lecks eventuell nachlassen. Der Akku kann denn auch von Zeit zu Zeit
nachgefüllt werden, selbst wenn keine Durchtrennungen durchgeführt
worden sind.
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In
der mittleren Phase in 11 warten an den einander entgegengesetzten
Ende des Rahmens 11 beiderseits der Bahn auf der Führer-
und der Antriebsseite die an in Maschinenquerrichtung verlaufenden
Führungen 12.1, 12.2 gestützten
Düseneinheiten 13, 27, bis Bedarf an
Bahndurchtrennung auftritt. Optische Bahnabrissmelder (nicht dargestellt)
an anderen Stellen der Maschine geben bei Bedarf den Befehl zum
Durchtrennen der Bahn, und die Wagen 31 werden nun mit
voller Kraft quer über die Bahn geführt. Das am
Wagen 31 befindliche, mit einem mechanischen Schalter,
zum Beispiel einem Tastschalter 21 versehene mechanische
Absperrventil 23 öffnet sich sobald der Wagen 31 eine
bestimmt Strecke zurückgelegt hat, und das in den Druckakku 15 gefüllte
Druckwasser oder sonstige einen entsprechenden Durchtrennungseffekt
bewirkende fluidförmige Medium wird, während sich
die Düseneinheit 13 in den Führungen 12.1, 12.2 in
Maschinenquerrichtung bewegt, aus der Düse 29 gegen die
Bahn gespritzt und durchtrennt dabei die in der Maschine befindliche
Bahn. Mit dem Wasserspritzen wird bereits vor Erreichen der Bahn
begonnen, so dass eine vollständige Durchtrennung schon
von den Bahnrändern ab erfolgt. Die vor dem Durchtrennen der
Bahn in die Druckakkus 15 der Düseneinheiten 13, 27 gefüllte
Wassermenge reicht aus, um die Bahn über ihre gesamte Breite
zu durchtrennen.
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Das
Durchtrennen erfolgt bei dieser Ausführungsform durch zwei
an sich gegenläufig zueinander bewegenden Düseneinheiten 13, 27 angeordnete
Wasserspritzdüsen 29, die sich von den Bahnrändern
zur Bahnmitte hin bewegen, sich im Mittelbereich der Bahn kreuzen,
d. h. begegnen, und beide in ihren eigenen Führungen 12.1, 12.2 zu
den zu ihren Heimatstationen entgegengesetzten Enden des Rahmens 11 oder
wenigstens in die Nähe dieser Enden gelangen. Unten in 11 ist
die Phase gezeigt, in der sich die Einheiten 13, 27 in
ihren Endstationen befinden und die Rückkehr zur Phase
eins beginnt.
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Der
Druckakku 15 konnte so bemessen werden, dass zwei Sekunden
nach Entladen des Akkus 15 noch ein Druck von 300–400
bar vorhanden ist, der sich in Tests der Pilotstufe als ausreichend
zum Beispiel zum Schneiden von trockenem Karton einer flächenbezogenen
Masse von 150 g/m2 erwiesen hat. Statt Wasser
können auch Flüssigkeiten mit Feststoffzusatz
eingesetzt werden. Auch der Einsatz sehr kalter Flüssigkeit
ist möglich, die beim Austreten aus dem Druckakku 15 zum
Beispiel Eiskristalle bilden kann. Und natürlich ist auch
die Nutzung anderer entsprechender Phasenänderungen möglich.
Auch Kohlensäureeis kann eingesetzt werden.
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Nachdem
sich die Wagen 31 in Bahnmitte gekreuzt haben, d. h. begegnet
sind, wird mit der Verringerung ihrer Geschwindigkeit begonnen.
Die Bahn ist nun vollständig durchtrennt und seit der Alarmgabe
durch die Bahnabriss-Sensoren ist höchstens eine Sekunde
vergangen. Das Schneiden kann bis zum entgegengesetzten Bahnrand
fortgesetzt werden, wobei die Wagen 31 ihr Schneidergebnis
gegenseitig sichern für den Fall, dass an einem der Wagen 31 ein
Defekt (zum Beispiel Düsenverstopfung oder Akkuschaden)
eingetreten ist. Auch in einer solchen Störungssituation
wird also die Bahn durchtrennt, es dauert nur ein bisschen länger.
Die abgerissene Bahn 57 kann vom folgenden Zylinder 54 zum
Beispiel durch Blasluft nach unten auf den Ausschussförderer 56 befördert
werden (1). Statt in den Ausschussförderer 56 kann
die abgerissene Bahn 57 natürlich auch auf den
Fußboden der Maschinenhalle geleitet werden.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung 10 ist nicht
beschränkt auf sich gegeneinander bewegende und dabei kreuzende
Düseneinheiten 13, 27 oder auf Düseneinheiten,
die sich vom einen Bahnrand zum entgegengesetzten Bahnrand bewegen.
Das Durchtrennen der Bahn kann auch von der Bahnmitte zu den Rändern
hin erfolgen. Auch kann das Durchtrennen der Bahn in weitem Sinne
aufgefasst werden. Es kann sich dabei um das Schneiden der vollbreiten Bahn
oder aber des Bahnaufführungsstreifens zum Beispiel zwecks
Durchtrennens derselben oder um das in Verbindung mit dem Bahnaufführen
erforderliche mannigfaltige Schneiden mit dem jeweils passenden
Druck und den jeweils passenden Bewegungen handeln. Eine weitere
Anwendung der Erfindung ist beim Tambour wechsel unter Einsatz von
Wasserstrahlschneiden möglich. Dabei wird mit Fertigstellung
der vorangehenden Maschinenrolle die Bahn bei voller Produktionsgeschwindigkeit
unmittelbar vor dem Aufroller durchtrennt und auf den neuen, leeren Tambour
geleitet.
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Es
versteht sich, dass die obige Beschreibung einschließlich
der zugehörigen Zeichnungen lediglich der Veranschaulichung
der vorliegenden Erfindung dient. Die Erfindung ist somit nicht
auf die beschriebenen bzw. in den Patentansprüchen definierten
Ausführungsformen beschränkt, sondern für
den Fachmann sind im Rahmen des in den Patentansprüchen
definierten Erfindungsgedankens zahlreiche verschiedene Varianten
und Modifikationen der Erfindung denkbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - FI 113258 [0004]
- - EP 1022381 [0004]
- - US 5360179 [0004]
- - EP 0067051 [0004]
- - WO 92/06913 [0004]
- - US 6508429 [0004]