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Die Erfindung betrifft einen Pressmantel für eine Presswalze einer Schuhpresse zur Entwässerung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffbahn, in einer Maschine zur Herstellung derselben, der an der der Faserstoffbahn zugewandten Mantelfläche Vertiefungen zur Aufnahme von in der Schuhpresse ausgepresstem Wasser aufweist.
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Bei einer solchen Schuhpresse läuft die Materialbahn zusammen mit mindestens einem wasserdurchlässigen Pressband, z. B. einem Pressfilz durch einen Nip, der von einer Presswalze und einer Gegenwalze gebildet wird. Die Presswalze besteht aus einem umlaufenden Pressmantel und einem stehenden Presselement, dem Schuh, der sich auf einem tragenden Joch abstützt und der über hydraulische Presselemente an den umlaufenden Pressmantel angedrückt wird. Der Pressmantel wird dadurch im Nip an die Gegenwalze gepresst. Die Faserstoffbahn kann auch zwischen zwei Pressfilzen oder zwischen einem Pressfilz und einem wasserundurchlässigen Transferband durch den Nip der Schuhpresse hindurch laufen.
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Beim Durchlaufen der Faserstoffbahn durch den Nip wird Wasser aus der Materialbahn ausgepresst. Das ausgepresste Wasser enthält auch gelöste Stoffe und Feststoffe, die von der Faserstoffbahn abgegeben werden, wie zum Beispiel Fasern, Teile von Fasern, mineralische Füllstoffe oder chemische Additive. Schuhpressen zeichnen sich dadurch aus, dass der Schuh durch eine konkave Form an die Gegenwalze angepasst werden kann und dass damit eine längere Presszone nachfolgend Nip genannt erzeugt wird. Die Länge des Nips ist bevorzugt mehr als 250 mm in Bahnlaufrichtung. Deshalb wird mit Schuhpressen deutlich mehr Wasser ausgepresst als mit normalen Walzenpressen. Das im Nip ausgepresste Wasser oder zumindest der in Richtung der Presswalze ausgepresste Anteil davon muss während des Nipdurchgangs vorübergehend im Pressfilz und im Pressmantel gespeichert werden. Nach Verlassen des Nips wird das Wasser vor dem erneuten Eintritt in den Nip vom Pressmantel in Wannen abgeschleudert beziehungsweise mit Hilfe von Saugelementen aus dem Filz entfernt. Um das nötige Speichervolumen für das Wasser während des Nipdurchgangs zu haben, werden die Pressmäntel mit Vertiefungen auf der der Faserstoffbahn zugewandten Mantelfläche versehen.
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Der Pressmantel muss ausreichend flexibel sein, damit er sich um den Schuh führen lässt, er muss ausreichend steif sein, damit er sich im Nip unter der Presslast von bis zu 8 MPa nicht zu stark verformt oder komprimiert, und er muss ausreichend verschleißfest sein. Pressmäntel bestehen deshalb aus einer ein- oder mehrlagigen Polymerschicht, bevorzugt aus Polyurethan, in die Verstärkungsfäden oder -gewebe eingebettet sind.
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Aus der
EP 1 087 056 A2 ist ein derartiger Pressmäntel bereits bekannt. Offenbart ist darin ein Pressmantel, der mit Blindbohrungen auf der Mantelfläche versehen ist, um das ausgepresste Wasser aufzunehmen.
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Zusätzlich ist aus der
EP 0 829 573 A1 ein Pressmantel bekannt mit sich in Bahnlaufrichtung erstreckenden, durchgehenden Rillen zur Wasseraufnahme. Aus der
DE 197 52 725 A1 und aus der
DE 10 2007 025 816 A1 ist ein Mantel mit unterbrochenen Rillen bekannt, wobei die Länge der einzelnen Rillen in Bahnlaufrichtung kürzer als die Pressspaltlänge sein soll. In der
DE 197 52 725 A1 sind sie bevorzugt 60–90% der Pressspaltlänge lang, um dadurch eine schonende und intensive Entwässerung durch langsamen Druckanstieg und schnellen Druckabfall zu ermöglichen. Aus der
DE 10 2007 025 816 A1 sind Rillen mit 20–60% der Pressspaltlänge bekannt, die sowohl in Laufrichtung als auch quer dazu am Rillengrund kreisbogenförmig ausgebildet sind und zueinander versetzt angeordnet sind, damit einerseits eine leichte Fertigung mit dem Scheibenfräser möglich ist und andererseits mögliche Markierungen in der Materialbahn durch den sanfteren Übergang vermindert werden. Die Fertigung mit dem Scheibenfräser führt dazu, dass eine gewisse Mindestlänge abhängig vom Durchmesser der Frässcheibe nicht unterschritten werden kann.
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Mit den bekannten und unterschiedlich gestalteten Vertiefungen wird versucht, den Pressmantel an die verschiedenen Anwendungsfälle anzupassen. Je nach Geschwindigkeit der Faserstoffbahn bei der Herstellung, anfallender Wassermenge und Art der Faserstoffbahn werden verschiedene Typen eingesetzt. Mäntel mit Blindbohrungen sind sehr stabil auch bei hohem Pressdruck und neigen wenig dazu, Markierungen in der Faserstoffbahn zu verursachen. Sie haben allerdings nur ein geringes Speichervolumen, da immer beim Füllen der Blindbohrungen im Nip Luft mit eingeschlossen wird, die nicht entweichen kann, und da sich die Löcher nach dem Nip aufgrund von Kapillarkräften nicht vollständig entleeren, so dass immer etwas Wasser darin zurück bleibt und einen Teil des Volumens damit blockiert. Somit eignen sie sich nicht so gut für Anwendungen bei hoher Entwässerungsmenge. Gerillte Mäntel bieten ein höheres Speichervolumen für hohe Entwässerungsleistung, neigen allerdings dazu Markierungen in der Materialbahn zu verursachen durch unterschiedlichen hydraulischen Druck in der Materialbahn über einer Rille oder über einem Steg. Bei niedriger Geschwindigkeit kann es auch zu unerwünschtem Zurücklaufen von Wasser in der Rille gegen die Bahnlaufrichtung kommen. Abhilfe gegen das Zurücklaufen schafft ein Mantel mit unterbrochenen Rillen, der aber weiterhin die erwähnte Markierungsneigung aufweist. Die Gefahr der Ausprägung von Markierungen ist bei niedriger Geschwindigkeit aufgrund der längeren Verweilzeit im Nip sogar noch höher. Um Markierungen zu vermeiden, werden die Rillen mit sanft ansteigenden Radien in Laufrichtung versehen. Weiterhin verwendet man ausreichend dicke und schwere Pressfilze mit hohem Trockengewicht, die zwischen der Materialbahn und dem Pressmantel durch den Nip laufen und für eine gleichmäßigere Entwässerung und somit reduzierte Markierungen sorgen.
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Die Entwicklung moderner Pressfilze und die Weiterentwicklung der Schuhpressentechnologie, z. B. auch durch längere Schuhe, haben dazu geführt, dass immer größere Wassermengen in einer Schuhpresse ausgepresst werden können. Bei manchen Maschinen zur Faserbahnherstellung besteht die gesamte Presse nur noch aus einer einzigen Schuhpresse zur Entwässerung.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Pressmantel für eine Schuhpresse zu schaffen, der bei geringer Geschwindigkeit der Faserstoffbahn eine stärkere Entwässerung ermöglicht, und das bei gleichzeitig geringer Markierung in der Faserstoffbahn.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vertiefungen auf der der Faserstoffbahn zugewandten Mantelfläche als Blindlanglöcher ausgebildet sind, deren Längsausdehnung mehr als 1,2 mal so lang wie Querausdehnung ist, und deren Grundfläche in Längs- und in Querrichtung eben ausgebildet ist. Dadurch wird deutlich mehr Speichervolumen und ein besseres Entlüften beim Aufnehmen des Wassers im Nip erreicht als bei Blindbohrungen. Um möglichst viel Speichervolumen dazuzugewinnen, ist der Grund eben ausgebildet. Gegenüber den unterbrochenen oder durchgehenden Rillen haben sie den Vorteil, dass eine unregelmäßigere Stegfläche entsteht, die weniger zur Verursachung von störenden Markierungen in der Faserstoffbahn neigt. Dadurch ist es möglich, dass der Übergang am Rand der Vertiefung im Gegensatz zur Lehre aus
DE 10 2007 025 816 A1 abrupt sein darf.
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Ein weiterer Vorteil des ebenen Grundes der Vertiefungen ist, dass sich diese dann mit einem Fingerfräser fertigen lassen, was auch kürzere Längsausdehnungen der Vertiefungen erlaubt, als es bei der Herstellung mit Scheibenfräsern möglich ist.
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Für die Entwässerung vorteilhaft ist es, wenn die Längsausdehnung der Vertiefungen maximal um einen Winkel von 15° von der Bahnlaufrichtung abweicht, vorzugsweise in Bahnlaufrichtung zeigt.
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Dass eine geringere Gefahr von störenden Markierungen besteht, trifft umso mehr zu, wenn die Längsausdehnung der Blindlanglöcher quer zur Bahnlaufrichtung oder in einem Winkel von mindestens 75° zur Bahnlaufrichtung ausgerichtet ist. Es kann auch vorteilhaft sein, wenn die Längsausdehnung kürzer als 90 mm, bevorzugt kürzer als 50 mm, insbesondere kürzer als 40 mm ist.
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Um ein noch größeres Speichervolumen und eine noch bessere Entlüftung der Vertiefungen zu erzielen, kann die lange Seite vorteilhafterweise mehr als 3 mal, bevorzugt mehr als 5 mal so lange wie die kurze Seite sein. Darüber hinaus kann es von Vorteil sein, wenn die kurze Seite der Vertiefungen zwischen 0,8 und 3 mm, bevorzugt zwischen 1,5 und 2,5 mm lang ist. Ebenso kann es vorteilhaft sein, wenn die offene Fläche mindestens 30%, bevorzugt mindestens 35% der gesamten Manteloberfläche im Bereich der Presszone ausmacht.
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Von Vorteil ist es auch, wenn ein erfindungsgemäßer Pressmantel in einer Schuhpresse zur Entwässerung einer Faserstoffbahn eingesetzt wird bei der die Geschwindigkeit der Faserstoffbahn kleiner als 1000 m/min, bevorzugt kleiner als 700 m/min ist.
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Dabei können die Vorteile des erfindungsgemäßen Pressmantels besonders zum Tragen kommen, wenn die in der Schuhpresse entwässerte Wassermenge größer ist als 100 g/m2, bevorzugt größer als 200 g/m2 bezogen auf einen Quadratmeter durchlaufende Bahn.
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Dickere und schwerere Filze mit einem hohen Trockengewicht beispielsweise größer als 1600 g/m2, wie sie zur Unterdrückung von Markierungen verwendet werden, können zu unerwünschter Rückfeuchtung führen. Der dickere und schwerere Filz nimmt im Nip selbst mehr Wasser auf, welches nach dem Verlassen des Nips beim Expandieren von der auf dem Filz weitertransportierten Faserstoffbahn durch Kapillarkräfte wieder aufgesaugt wird. So wird die effektive Entwässerungsleistung der Pressvorrichtung nach dem Nip wieder verringert. Besonders kritisch ist das bei Faserstoffbahnen mit niedrigem Flächengewicht. Mit dem erfindungsgemäßen Pressmantel, der eine geringere Markierungsneigung und trotzdem hohes Speichervolumen habt, kann die Schuhpressvorrichtung mit leichteren Filzen betrieben werden, was zu einer höherer, effektiven Entwässerungsleistung beiträgt. Daher kann es vorteilhaft sein, im Nip einen oder beide Filze mit einem Trockengewicht von weniger als 1600 g/m2, bevorzugt weniger als 1500 g/m2 einzusetzen.
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Nachfolgend werden anhand von Ausführungsbeispielen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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Die Zeichnungen zeigen
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in 1 einen blindgebohrten Mantel nach Stand der Technik mit Darstellung des Einlaufes in den Nip in Schnittansicht von der Seite,
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in 2a und 2b einen Mantel mit Vertiefungen in Form von unterbrochenen Rillen nach Stand der Technik in Draufsicht und Schnittansicht,
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in 3a und 3b einen erfindungsgemäßen Mantel mit Blindlanglöchern in Draufsicht und Schnittansicht,
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in 4 einen weiteren erfindungsgemäßen Mantel mit Blindlanglöchern mit Darstellung des Einlaufes in den Nip in Schnittansicht von der Seite,
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in 5 noch einen weiteren erfindungsgemäßen Mantel mit Blindlanglöchern und Radius am Ende mit Darstellung des Einlaufes in den Nip.
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1 zeigt einen Pressmantel (1) nach dem Stand der Technik, der Vertiefungen (2) aufweist, die als Blindbohrungen, die nur teilweise in den Pressmantel hineinreichen, ausgeführt sind. Der Pressfilz (3) läuft auf die Oberfläche des Pressmantels und dann mit ihm zusammen in den Nip. Ausgepresstes Wasser (4) wird in die Blindbohrungen gedrückt und schließt dabei Luft (5) ein, die nicht entweichen kann. Nach dem Umlauf und dem Abschleudern von Wasser verbleibt noch ein Rest von Wasser (6) in den Blindbohrungen und läuft in den Nip mit ein. Sowohl durch das verbleibende Wasser als auch durch die eingeschlossene Luft wird die Entwässerungsleistung der Schuhpresse reduziert.
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2a und 2b zeigen weitere Vertiefungen (2) nach dem Stand der Technik und zwar in Form von unterbrochenen Rillen, welche mit einem Scheibenfräser hergestellt wurden und dementsprechende Radien aufweisen. 2a zeigt einen seitliche Schnittdarstellung, 2b eine Draufsicht.
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In 3a und 3b ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Pressmantels (1) dargestellt, bei der die Vertiefungen (2) die Form von Langlöchern mit ebener Grundfläche (G) haben. 3a zeigt eine seitliche Schnittdarstellung mit der Tiefe (t) der Vertiefungen. In 3b ist die Längsausdehnung (L) und die Querausdehnung (B) der Blindlanglöcher zu sehen.
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In 4 ist eine weitere vorteilhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Pressmantels (1) im seitlichen Schnitt zu sehen, bei dem die Längsausdehnung der Vertiefungen (2) in Laufrichtung zeigt. Es ist auch dargestellt, dass ein deutlich geringerer Anteil der Vertiefungen (2) durch eingeschlossene Luft (5) blockiert wird, da ein großer Teil der Luft beim Einlaufen in den Nip entweichen kann (7).
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5a und 5b zeigen noch eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform. Die Vertiefungen (2) im Pressmantel (1) zeigen mit ihrer Längsausdehung in Laufrichtung und weisen hier an genau einem Ende der ebenen Grundfläche (G) einen Radius (R) auf, der nicht größer als 30 mm ist. In der Vertiefung ist ausgepresstes Wasser (4) dargestellt. Bevorzugt ist der Radius (R) an dem Ende der Vertiefung, das in Laufrichtung zeigt. Somit wird der Abwurf des Wassers (8) aus den Blindlanglöchern, wenn der Pressmantel den Nip verlässt, erleichtert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pressmantel einer Schuhpresse
- 2
- Vertiefungen in der Mantelfläche zur Aufnahme von ausgepresstem Wasser
- 3
- Pressfilz
- 4
- Wasser, das in die Vertiefungen gepresst wurde
- 5
- Lufteinschluss
- 6
- Wasser, das im umlaufenden Mantel verbleibt
- 7
- entweichende Luft
- 8
- abgeschleudertes Wasser
- L
- Längsausdehnung der Vertiefung
- B
- Querausdehnung der Vertiefung
- R
- Radius am Ende der Vertiefung
- G
- Grundfläche der Vertiefung
- t
- Tiefe der Vertiefung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1087056 A2 [0005]
- EP 0829573 A1 [0006]
- DE 19752725 A1 [0006, 0006]
- DE 102007025816 A1 [0006, 0006, 0010]
