DE102012209291A1

DE102012209291A1 - Kalander und Verfahren zum Wechsel/Warten eines unbeheizten Kalandrierbauteils

Info

Publication number: DE102012209291A1
Application number: DE201210209291
Authority: DE
Inventors: Hannu Pullinen; Ville Tiistola; Tommi Vanhala; Ari Lehtonen; Reijo Pietikäinen; Iiro Pulska; Erkki Mikkola
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2013-12-05

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kalander 10 mit zumindest einem beheizten Kalandrierbauteil 12, zumindest einem unbeheizten Kalandrierbauteil 14, und einem Schutzvorhang 20, der in einen durch das beheizte Kalandrierbauteil 12 und das unbeheizte Kalandrierbauteil 14 ausgebildeten Nip N führbar ist, um zum Wechsel/Warten des unbeheizten Kalandrierbauteils 14 das unbeheizte Kalandrierbauteil 14 gegen die von dem beheizten Kalandrierbauteil 12 abgegebene Wärme abzuschirmen. Zudem ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Wechsel/Warten eines unbeheizten Kalandrierbauteils in dem Kalander 10 bereitgestellt. Das Verfahren weist die Schritte Bereitstellen des Schutzvorhangs 20, Führen des Schutzvorhangs 20 durch den Nip N, und Wechsel/Warten des unbeheizten Kalandrierbauteils 14 während der Schutzvorhang 20 das unbeheizte Kalandrierbauteil 14 gegen die von dem beheizten Kalandrierbauteil 12 abgegebene Wärme abschirmt auf.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kalander mit zumindest einem beheizten Kalandrierbauteil und zumindest einem unbeheizten Kalandrierbauteil, in dem das unbeheizte Kalandrierbauteil wechselbar/wartbar ist, und ein Verfahren zum Wechsel/Warten des unbeheizten Kalandrierbauteils in dem Kalander.
Es sind z.B. Kalander mit beheizten Kalandrierbauteilen (Walzen, Thermowalzen, Metallbänder, Bänder mit beheizter elastischer Oberfläche, etc.) und unbeheizten Kalandrierbauteilen (Walzen, Gegenwalzen, Metallbänder, Durchbiegungswalzen, etc.) bekannt, die zur Oberflächenbearbeitung von beispielsweise Papier, Karton oder ähnlichem Material (Faserstoff), insbesondere zum Verbessern/Ändern der Qualität einer aus Papier bestehenden Bahn, verwendet werden. Im Normalbetrieb wird den beheizten Kalandrierbauteilen Wärme bzw. thermische Leistung kontinuierlich zugeführt, um zumindest die Oberfläche des Kalandrierbauteils, die mit der Bahn in einem zwischen einem der beheizten Kalandrierbauteile und einem der unbeheizten Kalandrierbauteile ausgebildeten Nip (Kniff, Spalt, Walzenspalt) in Kontakt ist, zu erwärmen und bevorzugt auf einer konstanten Temperatur zu halten. Über diese erwärmte Oberfläche wird die für eine bestimmte Qualität der Materialbahn erforderliche thermische Leistung in dem Nip auf die Papierbahn übertragen. Die thermische Leistung korreliert mit der Temperatur der Oberfläche.
Üblicherweise sind z.B. in einem Multinip-Kalander (z.B. Superkalander, Soft-Kalander, Janus-Kalander, OptiLoad-Kalander, etc.) eine Vielzahl von (beheizten und unbeheizten) Kalanderwalzen übereinander angeordnet, die in einem Kalanderständer geführt werden und die Nips bilden, in denen eine Papierbahn mechanischen und thermischen Kräften ausgesetzt wird. Diese Kräfte bewirken eine Verdichtung, Einebnung und Glättung des Papiers und vermitteln der Papierbahn die geforderten Gebrauchseigenschaften bzw. Qualität (z.B. eine gewünschte Glätte, Glanz, Satinage, etc.).
Üblicherweise werden zum Beheizen der beheizten Walzen eine interne Heizung, bei der ein Heizmedium wie Wasser, Dampf oder Öl durch die Walze geführt wird, und/oder eine externe Heizung mit externen Heizmitteln (z.B. Induktionsheizelemente, Blaselemente oder Infrarot-Heizelemente) verwendet. Nachteilig sind bei der Verwendung derartiger Walzen die langen Heiz- und Abkühlzeiten aufgrund der großen Masse der Walzen. Die beheizten Walzen können üblicherweise mit bis zu 3°C pro Minute abgekühlt bzw. geheizt werden. D.h. deren Oberflächen kühlen sich um 3°C pro Minute (Abkühlrate) ab, wenn deren interne und/oder externe Heizung abgeschaltet wird.
Während des Betriebs des Kalanders wird üblicherweise die Oberfläche der beheizten Walzen auf eine Temperatur von z.B. 120°C bis 300°C erwärmt, um die geforderten Gebrauchseigenschaften bzw. Qualitäten der Papierbahn zu erreichen. Ein Wechsel der Walzen bzw. Wartungsarbeiten an den Walzen darf/dürfen aufgrund von Arbeitssicherheitsvorschriften nur bei einer maximalen Temperatur von 40°C bis 65°C erfolgen. Somit beträgt in einem solchen Fall die Dauer von dem Abschalten der Heizung (Ende des normalen Kalandrierbetriebs) bis zu dem Beginn der Wartungsarbeiten in dem Kalander bei einer Abkühlrate von 3°C pro Minute ca. 30 bis 80 Minuten, in der der Kalander weder normal betrieben noch die Walzen gewechselt werden können.
Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, einen Kalander und ein Verfahren zum Wechsel/Warten eines unbeheizten Kalandrierbauteils bereitzustellen, bei dem die Zeit, die für einen Wechsel von unbeheizten Kalandrierbauteilen erforderlich ist, verringert wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Kalander und ein Verfahren zum Wechsel/Warten eines unbeheizten Kalandrierbauteils mit den jeweiligen Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Kalander bereitgestellt, der mit zumindest einem beheizten Kalandrierbauteil, zumindest einem unbeheizten Kalandrierbauteil, und einem Schutzvorhang versehen ist, der in einen durch das beheizte Kalandrierbauteil und das unbeheizte Kalandrierbauteil ausgebildeten Nip führbar ist, um zum Wechsel/Warten des unbeheizten Kalandrierbauteils das unbeheizte Kalandrierbauteil gegen die von dem beheizten Kalandrierbauteil abgegebene Wärme abzuschirmen.
Erfindungsgemäß ist somit ein Kalander vorgesehen, der das zumindest eine beheizte Kalandrierbauteil (z.B. beheizte Walze, Thermowalze, Metallband, Band mit beheizter elastischer Oberfläche, etc.) und das zumindest eine unbeheizte Kalandrierbauteil (Walze, Gegenwalze, Metallband, Durchbiegungswalze, etc.) aufweist. Zwischen diesen beiden Bauteilen ist der Nip (Spalt, Kniff) ausgebildet, durch den eine zu kalandrierende Papier- oder Kartonbahn in einem normalen Kalanderbetrieb (Kalandrierbetrieb, Normalbetrieb) geführt wird, um deren Qualität zu verbessern oder zu ändern. Da, wie vorstehend beschrieben, die Wartungsarbeiten an dem Kalander bzw. die Arbeiten zum Wechsel der Kalandrierbauteile in dem Kalander bei einer Temperatur von maximal 40°C bis 65°C erfolgen dürfen, wird zum Wechsel/Warten der Kalandrierbauteile der Schutzvorhang in den durch das beheizte Kalandrierbauteil und das unbeheizte Kalandrierbauteil ausgebildeten Nip geführt (d.h. statt dem Hindurchführen der Papier- oder Kartonbahn während des Normalbetriebs), um das unbeheizte Kalandrierbauteil gegen die von dem beheizten Kalandrierbauteil abgegebene Wärme abzuschirmen. Es ist hierfür ausreichend, dass der Schutzvorhang derart zwischen dem beheizten Kalandrierbauteil und dem unbeheizten Kalandrierbauteil angeordnet wird, dass die von dem beheizten Kalandrierbauteil abgestrahlte Wärme von dem Schutzvorhang absorbiert und/oder reflektiert werden kann und somit nicht zu dem zu wechselnden/wartenden Kalandrierbauteil gelangt.
Durch eine derartige erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kalanders wird sichergestellt, dass unmittelbar nachdem der Schutzvorhang durch den Nip hindurchgeführt worden ist, die Strahlungswärme von der Oberfläche, die das beheizte Kalandrierbauteil abstrahlt, durch den Schutzvorhang abgeschirmt wird. Somit kann, wenn der Schutzvorhang statt der Papier- oder Kartonahn in den Nip des Kalanders geführt worden ist, bereits unmittelbar nach diesem Hindurchführen des Schutzvorhangs durch den Nip mit dem Wechsel und/oder Warten des unbeheizten Kalandrierbauteils begonnen werden. Es muss daher nicht mehr abgewartet werden, bis sich das beheizte Kalandrierbauteil (insbesondere dessen Oberfläche) auf weniger als 40°C bis 65°C abgekühlt hat, um die Wartungs- und/oder Wechselarbeiten ausführen zu können. In anderen Worten kann gemäß dem Gesichtspunkt der Erfindung das unbeheizte Kalandrierbauteil gewartet/gewechselt werden, obwohl das beheizte Kalandrierbauteil auf seiner normalen Betriebstemperatur (Temperatur, die für das Kalandrieren erforderlich ist) gehalten wird bzw. noch weit über der zulässigen Wartungstemperatur (von z.B. 65°C) liegt. Dies verkürzt die gesamte Zeit, die erforderlich ist, um das unbeheizte Kalandrierbauteil in dem Kalander zu wechseln bzw. warten zu können, erheblich, da die Dauer von dem Ende des normalen Kalandrierbetriebs bis zu dem Beginn der Wartungsarbeiten nicht mehr abgewartet werden muss und umgehend mit den Wechsel- und/oder Wartungsarbeiten an dem unbeheizten Kalandrierbauteil begonnen werden kann.
Ferner ist es auch möglich unmittelbar nach dem Abschluss der Wechsel- und/oder Wartungsarbeiten wieder mit dem eigentlichen Kalandrierbetrieb zu beginnen, da das beheizte Kalandrierbauteil während den Wechsel- und/oder Wartungsarbeiten auf seiner normalen Betriebstemperatur gehalten werden kann. Insbesondere kann wieder die zu kalandrierende Papier- oder Kartonbahn statt dem Schutzvorhang in den Nip geführt werden, so dass umgehend wieder mit dem Kalandrieren begonnen werden kann.
Bevorzugt ist das beheizte Kalandrierbauteil eine beheizte Walze und ist das unbeheizte Kalandrierbauteil eine Gegenwalze. Bevorzugt ist das beheizte Kalandrierbauteil eine Thermowalze, deren Mantel mit durch ein Heizmedium beaufschlagbaren Kanälen und/oder elektrischen Heizelementen versehen ist. Bevorzugt ist das unbeheizte Kalandrierbauteil eine Durchbiegungsausgleichswalze. Die beheizten Walzen können beispielsweise Walzen mit einer harten Oberfläche sein, z.B. geschmiedete Thermowalzen, die aus Stahl hergestellt sind, oder Gusseisenwalzen, und die unbeheizten Walzen können beispielsweise Walzen mit einer weichen Oberfläche sein, z.B. mit einer Polymeroberfläche versehene Kalandrierwalzen. Alternativ können das beheizte Kalandrierbauteil und/oder das unbeheizte Kalandrierbauteil als umlaufende(s) Metallband(-bänder) ausgeführt sein, zwischen denen der Nip ausgebildet ist.
Bevorzugt ist der Nip ein Walzennip zum Kalandrieren einer durch den Walzennip laufenden Papier- oder Kartonbahn.
Bevorzugt ist der Schutzvorhang aus einer Wärmeisolierschutzfolie, einer Wärmeisolierschutzmatte, einem Wärmeisolierschutzstoff und/oder einem Wärmeisolierschutzgewebe gebildet. Das Schutzvorhangmaterial soll somit gewährleisten, dass die von dem beheizten Kalandrierbauteil abgegebene Wärme von dem Schutzvorhang absorbiert und/oder reflektiert wird, und nicht zu dem nicht beheizten Kalandrierbauteil geleitet wird. Es ist auch möglich, dass der Schutzvorhang aus mehreren gleichen und/oder verschiedenen Materialien z.B. schichtweise gebildet wird.
Bevorzugt ist der Schutzvorhang mit durch ein Kühlmedium beaufschlagbaren Kanälen versehen. Um die Effizienz zur Abschirmung des unbeheizten Kalandrierbauteils gegenüber der Wärme des beheizten Kalandrierbauteils weiter zu erhöhen, sind in dem Schutzvorhang Kanäle vorgesehen, durch die ein Kühlmedium (z.B. Luft, CO₂, Wasser, Frigen, etc.) strömen kann, wodurch einerseits verhindert wird, dass Wärme zu dem unbeheizten Kalandrierbauteil abgegeben wird, und andererseits bewirkt wird, dass mehr Wärme über den Schutzvorhang abgeführt werden kann und der Schutzvorhang geringen Temperaturunterschieden ausgesetzt ist.
Bevorzugt weist der Kalander des Weiteren einen Schutzvorhangwickler auf, auf den der Schutzvorhang wickelbar (z.B. auf- und abwickelbar) ist.
Bevorzugt weist der Kalander des Weiteren einen Schutzvorhangwickler auf, der zwei Schutzvorhangkerne aufweist, auf die der Schutzvorhang wickelbar ist, wobei der Kalander derart eingerichtet ist, dass zum Wechsel/Warten des unbeheizten Kalandrierbauteils der Schutzvorhang von einem der Schutzvorhangkerne abwickelbar, durch den Nip führbar und auf den anderen der Schutzvorhangkerne aufwickelbar ist, und der Schutzvorhang durch die Schutzvorhangkerne derart spannbar ist, um den Schutzvorhang in dem Nip halten zu können. Insbesondere kann durch eine Änderung des Abstandes der Schutzvorhangkerne voneinander die Spannung des Schutzvorhangs geändert werden.
Bevorzugt ist der Kalander ein Multinip-Kalander mit mehreren beheizten Kalandrierbauteilen und mehreren unbeheizten Kalandrierbauteilen, die Kalandriernips ausbilden, in denen eine durch die Kalandriernips laufende Papier- oder Kartonbahn kalandrierbar ist. Bevorzugt sind die Kalandriernips durch eine obere Gegenwalze oder Durchbiegungsausgleichswalze, eine untere Gegenwalze oder Durchbiegungsausgleichswalze, zwei oder mehr beheizte Walzen und eine oder mehr Gegenwalzen oder Durchbiegungsausgleichswalzen ausgebildet, wobei die zwei oder mehr beheizten Walzen und die eine oder mehr Gegenwalze(n) oder Durchbiegungsausgleichswalze(n) zwischen der oberen und unteren Walze angeordnet sind und die Walzen in einem Walzenstapel angeordnet sind.
Dieser sogenannte Multinip-Kalander kann mit einer Vielzahl von übereinander angeordneten Kalanderwalzen (der oberen Gegenwalze bzw. Oberwalze, der unteren Gegenwalze bzw. Unterwalze, zwei oder mehreren beheizten Walzen und einer oder mehreren Gegenwalze(n) oder Durchbiegungswalze(n) (Zwischenwalzen)) ausgebildet sein, die einen oder mehrere Kalanderstapel bilden und die in einem bekannten Kalanderständer geführt werden und zwischen denen die Nips gebildet sind, in denen die Papierbahn den mechanischen und thermischen Kräften ausgesetzt wird und durch die auch der Schutzvorhang geführt werden kann.
Ferner ist es bevorzugt, dass in senkrechter Richtung des Walzenstapels eine Walzenwechselvorrichtung vorgesehen ist, mit der die Kalanderwalzen ausgehoben und manipuliert werden können. Die Vorrichtung ist derart ausgelegt, dass sie alle im Kalander befindlichen Zwischenwalzen sicher tragen kann. Die Ober- und Unterwalzen des Kalanders können z.B. mit geeigneten Hallenkränen oder speziellen Ausbauvorrichtungen bewegt werden.
Bevorzugt weist der Kalander Führungswalzen zum Führen des Schutzvorhangs in den/die Nip/Nips und aus diesem/diesen heraus auf.
Bevorzugt werden die Führungswalzen während des Wechsel/Wartens des unbeheizten Kalandrierbauteils derart betrieben, dass sie sich drehen, um die von dem Schutzvorhang aufgenommene Wärme zumindest teilweise aufzunehmen, so dass die Temperatur der Führungswalzen in Maschinenquerrichtung vergleichmäßigt wird und der Schutzvorhang im nachfolgenden Nip wieder ausreichend Wärme aufnehmen kann und thermisch nicht übermäßig beansprucht wird.
Bevorzugt weist der Kalander Stellglieder zum Ändern eines Abstandes der Führungswalze(n) zu dem/den in Vorhanglaufrichtung benachbarten Nip/Nips derart auf, dass die Spannung des Schutzvorhangs durch Ändern der Position(en) der Führungswalze(n) einstellbar ist.
Bevorzugt ist der Schutzvorhang in Maschinenbreitenrichtung zumindest gleich breit wie oder breiter als eine durch den Kalander laufende Papier- oder Kartonbahn. Der Schutzvorhang ist so breit eingerichtet, dass die von dem beheizten Kalandrierbauteil abgegebene Wärme vollständig von dem Schutzvorhang absorbierbar und/oder reflektierbar ist und nicht zu dem benachbarten unbeheizten Kalandrierbauteil geleitet oder abgegeben wird.
Bevorzugt weist der Kalander des Weiteren eine Seilführungsvorrichtung zum Aufführen des Schutzvorhangs in den Kalander auf. Bei der Seilführungsvorrichtung wird bevorzugt mit Hilfe eines Seilspaares eine Spitze des Schutzvorhangs durch den Kalander gefädelt, um dann den Schutzvorhang in voller Breite aufführen zu können. Die Seilführungsvorrichtung hat bevorzugt zwei über weite Strecken parallel zueinander geführte gemeinsam umlaufende Seile. Diese werden über alle Kalanderbauteile (sämtliche Kalandrierbauteile und/oder Walzen) sowie durch alle Nips in dem Kalander und über entsprechende Seilrollen geführt. Zwischen diesen beiden Seilen wird die Spitze des Schutzvorhangs eingeklemmt und mitgeführt. Als die Seilführungsvorrichtung wird bevorzugt die Seilführungsvorrichtung verwendet, mit der auch ein Papier- oder Kartonbändel der Papier- oder Kartonbahn in den Kalander aufgeführt werden kann.
Bevorzugt ist der eine der Schutzvorhangkerne in Laufrichtung des Schutzvorhangs bahnaufwärtig des ersten Nips in dem Kalander angeordnet und ist der andere der Schutzvorhangkerne in Laufrichtung des Schutzvorhangs bahnabwärtig des letzten Nips in dem Kalander angeordnet.
Bevorzugt kann das beheizte Kalandrierbauteil (insbesondere dessen Oberfläche) auch mittels eines Laserstrahls beheizt werden, der so nahe wie möglich in Laufrichtung vor dem Nip angeordnet ist, um eine durch den Laser erzeugte Wärmestrahlung auf die Oberfläche des beheizten Kalandrierbauteils unmittelbar vor dem Eintritt in den Nip aufzubringen. Bevorzugt wird der Laserstrahl mittels Spiegeln gesteuert, um den Winkel des eingehenden Laserstrahls und die Breite der (zu erwärmenden) Heizfläche zu steuern. Wenn diese Laserstrahlvorrichtung nahe dem Nip angeordnet ist, wird ein Wärmeverlust gering gehalten, da das Erwärmen des Kalandrierbauteils unmittelbar an der Stelle erfolgt, an der die Wärme in dem Nip verwendet wird (d.h. an die Bahn abgegeben wird). Ferner kann mittels Spiegeln der Laserstrahl oszillierend (intermittierend) ausgeführt sein. Zudem können ein oder mehrere Laserstrahl(en) verwendet werden, um den Erwärmungswirkungsgrad zu erhöhen. Der Laserstrahl kann sowohl auf die äußere Oberfläche des Kalandrierbauteils, die zu kalandrierende Oberfläche der Papier- oder Kartonbahn oder auch auf beide zur selben Zeit aufgebracht werden.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Wechsel/Warten eines unbeheizten Kalandrierbauteils in einem Kalander mit zumindest einem beheizten Kalandrierbauteil und zumindest einem unbeheizten Kalandrierbauteil, die einen Nip ausbilden, vorgesehen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen eines Schutzvorhangs; Führen des Schutzvorhangs durch den Nip, Wechsel/Warten des unbeheizten Kalandrierbauteils während der Schutzvorhang das unbeheizte Kalandrierbauteil gegen die von dem beheizten Kalandrierbauteil abgegebene Wärme abschirmt.
Bevorzugt weist das Verfahren des Weiteren den Schritt Bereitstellen eines Schutzvorhangwicklers zum Ab- und Aufwickeln des Schutzvorhangs auf.
Bevorzugt weist das Verfahren des Weiteren die folgenden Schritte auf: Bereitstellen eines Schutzvorhangwicklers zum Ab- und Aufwickeln des Schutzvorhangs mit zwei Schutzvorhangkernen, Abwickeln des Schutzvorhangs von einem der Schutzvorhangkerne und anschließendes Führen des Schutzvorhangs durch den Nip, Aufwickeln des Schutzvorhangs auf den anderen der Schutzvorhangkerne, nachdem der Schutzvorhang durch den Nip geführt worden ist, und Spannen des Schutzvorhangs zum Halten des Schutzvorhangs in dem Nip.
Bevorzugt weist das Verfahren des Weiteren den Schritt Bereitstellen von Führungswalzen zum Führen des Schutzvorhangs in den/die Nip/Nips und aus diesem/diesen heraus auf.
Bevorzugt weist das Verfahren des Weiteren den Schritt Ändern eines Abstandes der Führungswalze(n) zu dem/den in Vorhanglaufrichtung benachbarten Nip/Nips auf, um die Spannung des Schutzvorhangs durch Ändern der Position(en) der Führungswalze(n) einzustellen.
Bevorzugt weist das Verfahren des Weiteren den Schritt Bereitstellen einer Seilführungsvorrichtung zum Aufführen des Schutzvorhangs in den Kalander auf.
Der erfindungsgemäße Kalander und das erfindungsgemäße Verfahren sowie deren bevorzugten Ausgestaltungen können auch bei einem Bahnreißen (sog. Bahnreißer) verwendet werden, um zu verhindern, dass sich die unbeheizten und beheizten Kalandrierbauteile übermäßig erwärmen, und um zu gewährleisten, dass die zu kalandrierende Bahn rasch wieder in den Kalander aufgeführt werden kann. Bahnreißer sind Risse in der Papier- oder Kartonbahn über deren volle Breite. Sie können in einer Papiermaschine, insbesondere in dem Kalander, auftreten. Daraus resultieren Produktionsausfälle, die bis zu etwa 20 Minuten je Bahnriss dauern können und somit zu Maschinenstillständen führen. Um diese Stillstandszeit sowie ein übermäßiges Erwärmen der Kalandrierbauteile in dem Kalander zu verhindern, sind in dem Kalanderständer eine oder mehrere Fluidströmungsvorrichtung(en) angeordnet. Die Fluidströmungsvorrichtungen erzeugen eine Luftströmung (Luftfilm) in dem Kalanderständer unmittelbar nachdem der Bahnreißer z.B. durch eine optische Bahnreißüberwachungseinrichtung erfasst worden ist. Diese Luftströmung verhindert zuverlässig, dass die gerissenen Stücke der Papier- oder Kartonbahn an Teilen (z.B. insbesondere in Ecken) der Abstützungen des Kalanderständers, an den Bauteilen des Kalanders, insbesondere an den heißen Kalandrierbauteilen, etc. anhaften (ablagern) und kleben bleiben, und somit den Kalander verschmutzen. Für einen derartigen Luftfilm können verschiedene bekannte Ausstoßvorrichtung oder Blasvorrichtungen verwendet werden. Es ist bevorzugt, dass eine oder mehrere Blasvorrichtung(en) in dem Kalanderständer derart angebracht werden, dass eine Strömung bevorzugt von oben nach unten und zu der Seite in dem Kalander erzeugt wird, um die gerissenen Stücke der Papier- oder Kartonbahn aus dem Kalander herausblasen zu können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kalanders gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, der als ein Multinip-Kalander ausgeführt ist.
In Allgemeinen sind in Multinip-Kalander Kalandriernips zwischen benachbart positionierten Kalandrierbauteilen ausgebildet, wobei die Kalandrierbauteile zumindest einen Kalanderstapel in einer vertikalen Richtung oder in einer schrägen Richtung in Bezug auf die vertikale Richtung oder in einer waagrechten Richtung bilden. Eine zu kalandrierende Bahn W läuft in Windungen und Drehungen und durch die vorstehend erwähnten Nips, sodass sie durch den Kalanderstapel geführt wird, wie beispielweise in 1 dargestellt ist.
1 zeigt in schematischer Weise einen solchen Multinip-Kalander 10 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Multinip-Kalander 10 ist als ein Beispiel eines Kalander gemäß der Erfindung beschrieben.
In dem Multinip-Kalander 10 sind eine obere Gegenwalze oder Durchbiegungsausgleichswalze (Oberwalze) 14 (11), eine untere Gegenwalze oder Durchbiegungsausgleichswalze (Unterwalze) 14 (19), zwei beheizte Walzen (beheizte Zwischenwalzen) 12 sowie eine (mittlere) Gegenwalze oder Durchbiegungsausgleichswalze (unbeheizte Zwischenwalze) 14 in einem in senkrechter Richtung verlaufenden Walzenstapel angeordnet. Ferner sind zwischen den in dem Walzenstapel angeordneten Walzen 11, 12, 14, 19 entsprechend vier Nips N (erster bis vierter Nip), wie in 1 gezeigt ist, ausgebildet. Der Walzenstapel kann auch in beliebig schrägen Richtungen in Bezug auf die vertikale Richtung oder auch in einer waagrechten Richtung angeordnet sein.
Die obere Gegenwalze oder Durchbiegungsausgleichswalze (Oberwalze) 14 (11), die untere Gegenwalze oder Durchbiegungsausgleichswalze (Unterwalze) 14 (19) und die mittlere Gegenwalze oder Durchbiegungsausgleichswalze (Zwischenwalze) 14 bilden in diesem Ausführungsbeispiel unbeheizte Kalandrierbauteile. Ferner bilden die beheizten Walzen 12 beheizte Kalandrierbauteile in diesem Ausführungsbeispiel.
Somit weist in 1 der Walzenstapel des Multinip-Kalanders 10 die Oberwalze 11, die erste beheizte Walze (Thermowalze) 12, die mittlere Gegenwalze 14, die zweite beheizte Walze (Thermowalze) 12 und die Unterwalze 19 von oben nach unten in der Zeichnung auf.
Ferner sind drei Führungswalzen 22, wie in der 1 gezeigt ist, zu den in Laufrichtung der Papierbahn W benachbarten Nips N angeordnet. D.h. es sind zwei Führungswalzen 22 auf der linken Seite in 1 angeordnet und es ist eine Führungswalze 22 auf der rechten Seite in 1 angeordnet. In Laufrichtung der Papierbahn W liegt eine obere Führungswalze 22 bahnabwärtig des ersten Nips N, der zwischen der Oberwalze 11 und der ersten beheizten Walze 12 ausgebildet ist, und bahnaufwärtig des zweiten Nips N, der zwischen der beheizten Walze 12 und der mittleren Gegenwalze 14 ausgebildet ist, liegt eine mittlere Führungswalze 22 bahnabwärtig des zweiten Nips N und bahnaufwärtig des dritten Nips N, der zwischen der mittleren Gegenwalze 14 und der zweiten beheizten Walze 12 ausgebildet ist, und liegt eine untere Führungswalze 22 bahnabwärtig des dritten Nips N und bahnaufwärtig des vierten Nips N, der zwischen der zweiten beheizten Walze 12 und der Unterwalze 19 ausgebildet ist.
Zum Beheizen der beheizten Walzen 12 kann/können eine interne Heizung, bei der ein Heizmedium wie Wasser, Dampf oder Öl durch die Walze geführt wird, und/oder eine externe Heizung mit externen Heizmitteln (z.B. Induktionsheizelemente, Blaselemente oder Infrarot-Heizelemente) verwendet werden.
Zudem weist der Kalander 10 einen Schutzvorhangwickler auf, der aus zwei Schutzvorhangkernen 16, 18 gebildet ist, auf die ein Schutzvorgang 20 wickelbar ist.
Wie in 1 gezeigt ist, ist einer der Schutzvorhangkerne 16 bahnaufwärtig des ersten Nips N in dem Kalander 10 angeordnet und ist der andere der Schutzvorhangkerne 18 bahnabwärtig des letzten (hier: vierten) Nips N in dem Kalander 10 angeordnet.
In einem Kalandrierbetrieb (Normalbetrieb) läuft die Papier- oder Kartonbahn W, die durch eine gestrichelte Linie in 1 dargestellt ist, in Bahnrichtung (siehe Pfeil in 1) durch die vier Nips des Walzenstapels und um die äußeren Oberflächen der Führungswalzen 22, um eine gewünschte Oberflächenbearbeitung insbesondere zum Verbessern/Ändern der Qualität der Bahn W in dem Kalander 10 zu bewirken. Anschließend wird die Bahn W über eine vierte (letzte) Führungswalze 22 (24) aus dem Kalander 10 herausgeführt.
Erfindungsgemäß wird zum Zwecke des Wechsels/Wartens der unbeheizten Durchbiegungsausgleichswalzen 14 (unbeheizten Kalandrierbauteile) statt der Papierbahn W der Schutzvorhang 20 von dem einen Schutzvorhangkern 16, der vor dem ersten Nip N vorgesehen ist, abgewickelt und durch den ersten Nip N in den Kalander 10 hindurchgeführt, um die erste Führungswalze 22 herumgeführt, durch den zweiten Nip N hindurchgeführt, um die zweite Führungswalze 22 herumgeführt, durch den dritten Nip N hindurchgeführt, um die dritte Führungswalze 22 herumgeführt und letztlich durch den vierten Spalt N hindurchgeführt und abschließend auf den anderen Schutzvorhangkern 18 der beiden Schutzvorhangkerne des Schutzvorhangwicklers bahnabwärtig des letzten Nips N (hier: vierter Nip) wieder aufgewickelt. Somit wird sichergestellt, dass die durch die beheizten Walzen 12 abgestrahlte Wärme nicht auf die unbeheizten Durchbiegungsausgleichswalzen 14 strahlen kann sonder durch den Schutzvorhang 20 absorbiert und/oder reflektiert wird, und dass ein Wechsel bzw. eine Wartung der unbeheizten Walzen 14 unmittelbar nach dem Aufführen des Schutzvorhangs 20, in dem Kalander wie vorstehend aufgezeigt, durchgeführt werden kann.
Zum Wechsel der unbeheizten Walzen 14 kann in senkrechter Richtung neben dem Walzenstapel eine Walzenwechselvorrichtung (nicht gezeigt in 1) vorgesehen sein, mit der die Walzen in dem Walzenstapel ausgehoben und manipuliert werden können. Die Vorrichtung ist derart ausgelegt, dass sie alle im Kalander 10 befindlichen Zwischenwalzen sicher tragen kann. Die Ober- und Unterwalzen 11, 19 des Kalanders können z.B. mit geeigneten Hallenkränen oder speziellen Ausbauvorrichtungen beim Wechsel bewegt werden.
Der Kalander 10 kann eine Seilführungsvorrichtung (nicht gezeigt in 1) zum Aufführen des Schutzvorhangs 20 in den Kalander 10 aufweisen. Bei der Seilführungsvorrichtung wird bevorzugt mit Hilfe eines Seilspaares eine Spitze des Schutzvorhangs 20, der von der dem Schutzvorhangkern 16 abgewickelt wird, durch den Kalander 10, wie in 1 dargestellt, gefädelt, um dann den Schutzvorhang 20 in voller Breite aufführen zu können. Die Seilführungsvorrichtung hat bevorzugt zwei über weite Strecken parallel zueinander geführte gemeinsam umlaufende Seile. Diese werden über alle Kalanderbauteile (sämtliche Kalandrierbauteile und ggf. Führungswalzen) sowie durch alle Nips in dem Kalander und über entsprechende Seilrollen geführt. Zwischen diesen beiden Seilen wird die Spitze des Schutzvorhangs eingeklemmt und mitgeführt.
Als die Seilführungsvorrichtung kann die Seilführungsvorrichtung verwendet werden, mit der auch ein Papier- oder Kartonbändel der Papier- oder Kartonbahn W in den Kalander 10 aufgeführt werden kann.
Es können beliebig viele Walzen in dem Walzenstapel, Nips und Führungswalzen in dem Kalander derart ausgebildet sein, dass zwischen zumindest einem beheizten Kalandrierbauteil und zumindest einem unbeheizten Kalandrierbauteil ein Nip ausgebildet ist.
Die Führungswalzen können auch weggelassen sein und der Schutzvorhang kann direkt über die Oberflächen der Walzen mäanderartig in dem Walzenstapel und durch die Nips hindurch geführt werden.
Das beheizte Kalandrierbauteil und/oder das unbeheizte Kalandrierbauteil kann/können alternativ als umlaufende(s) Metallband(-bänder) in einem sogenannten Metallbandkalander derart ausgeführt sein, dass zwischen ihnen ein Nip ausgebildet ist.
Das beheizte Kalandrierbauteil (insbesondere dessen Oberfläche) kann auch mittels eines Laserstrahls beheizt werden, der so nahe wie möglich in Laufrichtung vor dem Nip angeordnet ist, um eine durch den Laser erzeugte Wärmestrahlung auf die Oberfläche des beheizten Kalandrierbauteils unmittelbar vor dem Eintritt in den Nip aufzubringen.
Ferner können die beheizten Kalandrierbauteile (Kalanderwalzen) durch ein Heizmedium (z.B. Wasser oder Öl) erwärmt werden, das in Kanälen der beheizten Walzen strömt. Thermische Energie wird somit in der Walze über Kanäle hinzugeführt und es findet eine Wärmeübertragung an die Außenfläche (Mantelfläche) der Walze statt. Somit gibt es eine Temperaturdifferenz zwischen den inneren Teilen der Walze und der Mantelfläche, wodurch ein hoher Temperaturgradient vorliegt. Bei einem Bahnreißer wird die Energieübertragung an die äußere Mantelfläche plötzlich beendet und die Oberfläche der Walze erhitzt sich stark. Die Oberflächentemperatur steigt schnell um mehrere 10°C an, da wegen dem Heizmedium Wärme in der Walze gespeichert ist. Wenn nach dem Bahnreißen die Bahn wieder kalandriert werden soll, ist dies problematisch, da überhitzte Walzenflächen vorliegen können. D.h. die Prozesstemperatur (Betriebstemperatur) ist höher als normal und in Folge dessen muss der Kalander in einer anderen Art und Weise als in dem Normalbetrieb betrieben werden. Somit dauert es eine Weile bis die gewünschte Papierqualität wieder erzielt werden kann, nachdem ein Bahnreißer aufgetreten ist.
Um dies zu vermeiden, können sogenannte Luftblasvorrichtungen oder Wassersprühnebelvorrichtungen bereitgestellt sein, die auf die äußere Mantelfläche der Walze Kühlluft oder Kühlwasser (Kühlmittelmedium) in dem Fall sprühen, in dem ein Bahnreißen (sog. Bahnreißer) auftritt, um einen entsprechenden Kühleffekt in dem Kalander während der Dauer des Bahnreißers vorzusehen.
Durch diesen Kühlungseffekt kann die Wärme im Fall eines Bahnreißers abgeführt werden, die im Normalbetrieb durch das Erwärmen und Kalandrieren der Papierbahn in dem Nip zum Kalandrieren der Bahn verwendet wird.
Dieses sogenannte „momentane Kühlen“ ist derart ausgelegt, um die Wärme, die im Normalbetrieb zum Kalandrieren der Bahn erforderlich ist, abzuführen. Das Anblasen mit dem Kühlmittelmedium wird bewirkt, unmittelbar nachdem ein Bahnreißer erfasst worden ist, wodurch die momentane Erhöhung der Temperatur der Walzenoberfläche (Kalandrierbauteiloberfläche) während des Bahnreißers verhindert wird. Das Anblasen beeinflusst den Nipbereich in der Längsrichtung der Maschine ähnlich wie die Papierbahn, die in Kontakt mit der Walzenoberfläche ist. Das Anblasen wird gestoppt, wenn die Bahn wieder in den Kalander aufgeführt wird. Somit wird dann die Wärmeübertragung in üblicher Weise innerhalb des Nips von der Walze an die Bahn übertragen und das Kalandrieren kann wieder fortgesetzt werden.
Die Oberflächentemperatur der Walze kann während der gesamten Dauer des Bahnreißers konstant gehalten werden.
Dies kann bei einer Thermowalze, einem Metallband, einem Trocknungszylinder oder anderen heizbaren Vorrichtungen angewandt werden, die mit der Bahn in Kontakt sind.
Das Anblasen kann auch eine Maschinenquerrichtungsprofilsteuerung aufweisen.
Die Walzen können mit Normalgeschwindigkeit (d.h. wie im Kalandrierbetrieb) oder langsamer gedreht werden, wodurch das Anblasen mit dem Kühlmedium eine gleichmäßige Temperaturverteilung entlang dem Umfang und in Längsrichtung der Walzen bewirkt.
Diese Gestaltung kann unmittelbar angewandt werden nachdem das Bahnreißen z.B. durch eine optische Bahnreißüberwachungseinrichtung erfasst worden ist. Es ist nicht erforderlich, eine gewisse Anlaufzeit für die Bahn vorzusehen, in der die Bahnqualität nicht zufriedenstellend ist, da die gewünschte Qualität der Papierbahn unmittelbar nach dem erneuten Aufführen in den Kalander nach dem Bahnreißer erhalten wird. Es entsteht somit kein Ausschusspapier und somit kann der Produktionswirkungsgrad erhöht werden.
Ferner treten keine Temperaturänderungen oder Dimensionsschwankungen aufgrund einer thermischen Expansion in der Walze auf. Die Walze ändert ihre Form nicht, und die Steuerung der Profile ist einfacher und kleine Profilkorrekturen können mit der SymRoll-Hydraulik ausgeglichen werden.
Durch diese Anordnung kann verhindert werden, dass sich die Walzentemperatur (Oberflächentemperatur der Kalandrierbauteile) während eines Bahnreißers außerordentlich erhöht. Z.B. kann es zuverlässig verhindert werden, dass sich die Oberflächentemperatur um 60°C oder mehr über einen normalen Sollwert während des Normalbetriebs zum Kalandrieren der Papierbahn erhöht. Ein derart großer Temperaturunterschied bewirkt üblicherweise eine beträchtliche Qualitätsminderung wie z. B. eine unerwünschte Glanzerhöhung von über 10% (SC Papier, Glanzpapier), eine unerwünschte Übertrocknung der Bahn, eine übermäßige Verdichtung der Bahn, eine übermäßige Glättung der Bahn, die außerhalb der gewünschten Spezifikation liegt, usw..
Es ist daher bevorzugt bei dieser Kalanderanordnung, durch entsprechendes Steuern der Temperatur und der Strömungsgeschwindigkeiten zum Anblasen und Aufsprühen des Kühlmediums während des Bahnreißers, die Prozessbedingungen (d.h. die Oberflächentemperatur) während des Bahnreißers unverändert (konstant) zu halten.

Claims

Kalander (10) mit zumindest einem beheizten Kalandrierbauteil (12), zumindest einem unbeheizten Kalandrierbauteil (14), und einem Schutzvorhang (20), der in einen durch das beheizte Kalandrierbauteil (12) und das unbeheizte Kalandrierbauteil (14) ausgebildeten Nip (N) führbar ist, um zum Wechsel/Warten des unbeheizten Kalandrierbauteils (14) das unbeheizte Kalandrierbauteil (14) gegen die von dem beheizten Kalandrierbauteil (12) abgegebene Wärme abzuschirmen.
Kalander (10) nach Anspruch 1, wobei das beheizte Kalandrierbauteil (12) eine beheizte Walze (12) ist und das unbeheizte Kalandrierbauteil (14) eine Gegenwalze (14) ist.
Kalander (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das beheizte Kalandrierbauteil (12) eine Thermowalze (12) ist, deren Mantel mit durch ein Heizmedium beaufschlagbaren Kanälen und/oder elektrischen Heizelementen versehen ist.
Kalander (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das unbeheizte Kalandrierbauteil (14) eine Durchbiegungsausgleichswalze (14) ist.
Kalander (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Nip (N) ein Walzennip (N) zum Kalandrieren einer durch den Walzennip (N) laufenden Papier- oder Kartonbahn (W) ist.
Kalander (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Schutzvorhang (20) aus einer Wärmeisolierschutzfolie, einer Wärmeisolierschutzmatte, einem Wärmeisolierschutzstoff und/oder einem Wärmeisolierschutzgewebe gebildet ist.
Kalander (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Schutzvorhang (20) mit durch ein Kühlmedium beaufschlagbaren Kanälen versehen ist.
Kalander (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, der des Weiteren einen Schutzvorhangwickler (16, 18) aufweist, auf den der Schutzvorhang (20) wickelbar ist.
Kalander (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, der des Weiteren einen Schutzvorhangwickler (16, 18) aufweist, der zwei Schutzvorhangkerne (16, 18) aufweist, auf die der Schutzvorhang (20) wickelbar ist und der Kalander (10) derart eingerichtet ist, dass zum Wechsel/Warten des unbeheizten Kalandrierbauteils (14) der Schutzvorhang (20) von einem (16) der Schutzvorhangkerne (16, 18) abwickelbar, durch den Nip (N) führbar und auf den anderen (18) der Schutzvorhangkerne (16, 18) aufwickelbar ist, und der Schutzvorhang (20) durch die Schutzvorhangkerne (16, 18) derart spannbar ist, um den Schutzvorhang (20) in dem Nip (N) halten zu können.
Kalander (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Kalander (10) ein Multinip-Kalander (10) mit mehreren beheizten Kalandrierbauteilen (12) und mehreren unbeheizten Kalandrierbauteilen (14) ist, die Kalandriernips (N) ausbilden, in denen eine durch die Kalandriernips (N) laufende Papier- oder Kartonbahn (W) kalandrierbar ist.
Kalander (10) nach Anspruch 10, wobei die Kalandriernips (N) durch eine obere Gegenwalze (11) oder Durchbiegungsausgleichswalze (11), eine untere Gegenwalze (19) oder Durchbiegungsausgleichswalze (19), zwei oder mehr beheizte Walzen (12) und eine oder mehr Gegenwalzen (14) oder Durchbiegungsausgleichswalzen (14) ausgebildet sind, wobei die zwei oder mehr beheizten Walzen (12) und die eine oder mehr Gegenwalzen (14) oder Durchbiegungsausgleichswalzen (14) zwischen der oberen und unteren Walze (11, 19) angeordnet sind und die Walzen (11, 12, 14, 19) in einem Walzenstapel angeordnet sind.
Kalander (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Kalander (10) Führungswalzen (22) zum Führen des Schutzvorhangs (20) in den/die Nip/Nips (N) und aus diesem/diesen heraus aufweist.
Kalander (10) nach Anspruch 12, wobei der Kalander (10) Stellglieder zum Ändern eines Abstandes der Führungswalze(n) (F) zu dem/den in Vorhanglaufrichtung benachbarten Nip/Nips (N) derart aufweist, dass die Spannung des Schutzvorhangs (20) durch Ändern der Position(en) der Führungswalze(n) (F) einstellbar ist.
Kalander (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Schutzvorhang (20) in Maschinenbreitenrichtung zumindest gleich breit wie oder breiter als eine durch den Kalander (10) laufende Papier- oder Kartonbahn (W) ist.
Kalander (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Kalander (10) des Weiteren eine Seilführungsvorrichtung zum Aufführen des Schutzvorhangs (20) in den Kalander (10) aufweist.
Kalander (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei in Vorhanglaufrichtung der eine (16) der Schutzvorhangkerne (16, 18) bahnaufwärtig des ersten Nip (N) in dem Kalander (10) angeordnet ist und der andere (18) der Schutzvorhangkerne (16, 18) bahnabwärtig des letzten Nips (N) in dem Kalander (10) angeordnet ist.
Verfahren zum Wechsel/Warten eines unbeheizten Kalandrierbauteils (14) in einem Kalander (10) mit zumindest einem beheizten Kalandrierbauteil (12) und zumindest dem unbeheizten Kalandrierbauteil (14), die einen Nip (N) ausbilden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen eines Schutzvorhangs (20), Führen des Schutzvorhangs (20) durch den Nip (N), Wechsel/Warten des unbeheizten Kalandrierbauteils (14) während der Schutzvorhang (20) das unbeheizte Kalandrierbauteil (14) gegen die von dem beheizten Kalandrierbauteil (12) abgegebene Wärme abschirmt.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Verfahren des Weiteren den folgenden Schritt aufweist: Bereitstellen eines Schutzvorhangwicklers (16, 18) zum Ab- und Aufwickeln des Schutzvorhangs (20).
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Verfahren des Weiteren die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen eines Schutzvorhangwicklers (16, 18) zum Ab- und Aufwickeln des Schutzvorhangs (20) mit zwei Schutzvorhangkernen (16, 18), Abwickeln des Schutzvorhangs (20) von einem (16) der Schutzvorhangkerne (16, 18) und anschließendes Führen des Schutzvorhangs (20) durch den Nip (N), Aufwickeln des Schutzvorhangs (20) auf den anderen (17) der Schutzvorhangkerne (16, 18), nachdem der Schutzvorhang (20) durch den Nip (N) geführt worden ist, und Spannen des Schutzvorhangs (20) zum Halten des Schutzvorhangs (20) in dem Nip (N).
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei das Verfahren des Weiteren den folgenden Schritt aufweist: Bereitstellen von Führungswalzen (22) zum Führen des Schutzvorhangs (20) in den/die Nip/Nips (N) und aus diesem/diesen heraus.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Verfahren des Weiteren den folgenden Schritt aufweist: Ändern eines Abstandes der Führungswalze(n) (F) zu dem/den in Vorhanglaufrichtung benachbarten Nip/Nips (N), um die Spannung des Schutzvorhangs (20) durch Ändern der Position(en) der Führungswalze(n) (F) einzustellen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei das Verfahren des Weiteren den folgenden Schritt aufweist: Bereitstellen einer Seilführungsvorrichtung zum Aufführen des Schutzvorhangs (20) in den Kalander (10).