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Die Erfindung betrifft eine Bahnbehandlungsvorrichtung für eine Faserstoffbahn, insbesondere eine Papier- oder Kartonbahn, mit einem Behandlungsnip, der durch eine Heizwalze und ein über die rotierende Mantelfläche mindestens zweier Bandleitwalzen geführtes endloses Anlageband gebildet ist, wobei die Faserstoffbahn vom Anlageband bedeckt zur Erwärmung über einen Umfangsabschnitt an der Heizwalze anliegt.
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Eine derartige Bahnbehandlungsvorrichtung geht beispielsweise aus der
DE 10 2010 002 819 A1 hervor. Auch wenn mit einem Anlageband lediglich der Kontakt der Faserstoffbahn an der Heizwalze über einen Umfang von etwa 30 bis 180° hergestellt werden soll, d. h., dass der Anlagedruck tatsächlich nur minimal ist, so ist die Zugspannung in Laufrichtung im Band doch bereits relativ groß. Das bedeutet wiederum, dass auch die Bandleitwalzen einen sehr großen Durchmesser haben müssen, um sich nicht durchzubiegen. Zu berücksichtigen dabei ist, dass heutzutage Faserstoffbahnbreiten größer 10 m Breite satiniert werden müssen und ein zusätzlicher deutlicher Anteil an Eigendurchbiegung hinzukommt. Vielfach ist der Platzbedarf für Bandleitwalzen, deren Durchbiegung auf sehr geringes Maximalmaß begrenzt bleibt, wegen der sich aus den notwendigen Trägheitsmomenten ergebenden großen Durchmesser um die Heizwalze herum nicht vorhanden.
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Es ist demnach die Aufgabe der Erfindung, ein Mittel zu finden, das in den besagten Bahnbehandlungsvorrichtungen den Bauraum für die Bandleitwalzen verringert, ohne zu große Durchbiegungen zu erlauben.
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Die Aufgabe wird für eine Bahnbehandlungsvorrichtung dadurch gelöst, dass wenigstens eine Bandleitwalze eine auf die nicht von dem Anlageband bedeckte Mantelfläche wirkende Abstützung aufweist. Durch eine auf den Mantel wirkende Abstützung wird es ermöglich, die Durchbiegung der Bandleitwalze zu verhindern. Dabei wirkt die Abstützung auf der Mantelfläche der entgegengesetzten Bandwalzenseite wie der Seite, wo das Band anliegt. Dadurch wird den vom Band eingebrachten Kräften, die hauptsächlich zur Durchbiegung der Bandleitwalze führen, entgegengewirkt. Die Wirkstelle der Abstützung ist dabei in der Regel innerhalb des Bandumlaufs, so dass kein zusätzlicher Bauraum benötigt wird. Dabei reicht es auch vielfach aus, wenn die Abstützung lediglich in der axialen Mitte von außen auf die Mantelfläche der Bandleitwalze angreift.
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Es ist von Vorteil, wenn alle Bandleitwalzen eine Abstützung aufweisen. Dadurch wird ein Zugspannungsunterschied innerhalb des Querprofils des Bandes vermieden. Derartige Zugspannungsunterschiede würden zu ungleichmäßigen Anlagedrücken über die Breite der Faserstoffbahn an die Heizwalze führen.
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Vorzugsweise weist die Abstützung einer gegen die Mantelfläche der Bandleitwalze wirkenden Anlagefläche eine betragsmäßig gleiche Umfangsgeschwindigkeit auf wie die der Mantelfläche. Es wird also als Abstützung ebenfalls ein Rotationskörper eingesetzt, der unmittelbar Kontakt zur Mantelfläche der Bandleitwalze besitzt. Durch die gegenseitige Abrollung aufeinander werden Reibung und Verschleiß vermieden.
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Es ist von besonderem Vorteil, wenn alle Bandleitwalzen dieselbe Abstützung aufweisen. Es ist also lediglich eine Abstützung zu konstruieren, die alle Durchbiegungskräfte auffängt.
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Bevorzugt ist die Abstützung dabei eine Zentralwalze, deren Außenfläche Kontakt zu allen Bandleitwalzen hat. Eine solche Zentralwalze innerhalb des Bandumlaufes kann mit relativ großem Durchmesser gebaut werden, ohne den notwendigen Bauraum für die Leitwalzen zu vergrößern, weil die Abstand zwischen den Leitwalzen entsprechend groß sein muss. Diese Zentralwalze besitzt ein entsprechend großes Widerstandsmoment und demzufolge eine geringe Eigendurchbiegung. Werden beispielsweise drei Leitwalzen unter einem Winkelversatz von 120° durch das umlaufende Band gegen die Zentralwalze angedrückt, heben sich die Kräfte ausgehend von den Bandleitwalten auf die Zentralwalze auf, so dass diese Abstützung auch durch äußere Kräfte keine Durchbiegung erfährt.
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Mit Vorteil ist dafür gesorgt, dass wenigstens eine Bandleitwalze derart verschwenkbar ist, dass sie ihre Auflageposition an der Zentralwalze ändert. Durch einen solchen Schwenkvorgang kann die Anlagebandspannung eingestellt werden, ohne dass sich die Durchbiegung der Bandleitwalze verändert. Sind die Achsen von drei Bandleitwalzen beispielsweise so angeordnet, dass ihre Verbindungen in gleicher axialer Ebene ein gleichseitiges Dreieck bilden, so wird der Umfang des Dreiecks vergrößert wenn man einen Schenkel durch Verschwenken einer Leitwalze im Radius um die Mittelachse der Zentralwalze deutlicher vergrößert, als man einen zweiten in der Länge verringert. Diese Schwenkmöglichkeit ist auch zum Spannen des Anlagebandes geeignet, wenn es ausgewechselt wurde.
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Bevorzugt weisen entweder die Zentralwalze oder die Bandleitwalzen
elastische Beläge an ihrer Oberfläche auf. Durch die Nachgiebigkeit der Oberfläche kann dann ein besserer Kontakt ermöglicht werden. Durch die Wahl eines geeigneten Belages kann auch die Reibung zwischen Zentralwalze und Bandleitwalze erhöht werden. Dieser Reibfaktor kann sogar so hoch sein, dass lediglich eine Walze, insbesondere die Zentralwalze, angetrieben werden muss.
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Vorzugsweise ist innerhalb einer Bandleitwalze oder der Zentralwalze eine Anzahl von Stellorganen vorgesehen, die die Außenkontur des Mantels der jeweiligen Walze verformen können. Diese Stellorgane können beispielsweise hydrostatische Stützelemente sein, wie sie aus Biegeeinstellwalzen bekannt sind, die von der Anmelderin unter dem Namen „Nipco-Walze“ vertrieben werden. Unter einer sektionsweise wirkenden Einstellvorrichtung sind aber generell unterschiedliche Bauformen zusammengefasst. Es kommen beispielsweise auch nebeneinander angeordnete und unterschiedlich anstellbare Laufräder als Abstützung in Betracht. Diese können zweckdienliche gewölbte Oberflächenkonturen aufweisen. Über solche Stellorgane kann direkt Einfluss auf die Spannung des Bandes und somit auf den Anlagedruck zwischen Band und Handwalze genommen werden. Um solche sektionsweise wirkenden Stellorgane, die quasi als Bandspannungsvorrichtung wirken, zu erläutern, sei beispielhaft darauf hingewiesen, dass bei Erhöhung der sich durch den Bandzug ergebenden Anpressung einer Kartonbahn radial gegen die Heizwalze um nur 0,1 2N/mm der typischerweise häufig gemessene Glättewert PPS-S10 bereits um 0,25 µm abnimmt, was sehr signifikant ist. Das heißt, nur geringe Zugspannungsunterschiede des Anlagebandes über die Breite (also quer zur Laufrichtung) können bereits einen ungewünschten Glätteunterschied im Querprofil der Faserstoffbahn bewirken. Eine quer zur Laufrichtung sektional wirkende Abstützung kann diesen Fehler mit einer genügend großen Anzahl von Stellgliedern derart korrigieren, dass kein Unterschied mehr auftritt. Unter genügend Stellgliedern, die in der Regel mit der Anzahl der Sektionen einhergehen, ist hier wünschenswert wenigstens eines pro Meter Arbeitsbreite der Faserstoffbahn zu verstehen.
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Wegen seiner relativ hohen Elastizität bzw. Flexibilität ist bevorzugt, dass das Anlageband im Wesentlichen aus einem Kunststoff besteht. Die Einwirkmöglichkeit der sektionsweise wirkenden Bandspannungsvorrichtung auf ein Anlageband aus Kunststoff ist deutlich größer, als wenn dies beispielsweise aus Metall ist. Zudem können Kunststoffe gewählt werden, deren Ausdehnungsverhalten unter Temperatureinfluss den Verhältnissen angepasst ist.
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Wenn der Kunststoff ein größeres Ausdehnungsverhalten unter Temperatureinfluss besitzt, so ist das Anlageband durch eine vorzugsweise zonensteuerbare Heizanordnung direkt erwärmbar. Wird beispielsweise quer zur Laufrichtung des Anlagebandes eine Anzahl von Kalt- oder Heißluftdüsen installiert, deren Luftaustrittsöffnungen in Richtung des Anlagebandes weisen, so ist der Bandzug und somit der Anlagedruck in der Behandlungszone über das Ausdehnungsverhalten des Anlagebandes aufgrund der Temperaturunterschiede sehr einfach über die Bandbreite einstellbar und zu vergleichmäßigen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die Figur zeigt eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Bahnbehandlungsvorrichtung 1. Sie umfasst eine Heizwalze 2, die auf herkömmliche, hier nicht dargestellte Weise mit Öl, mit Gas oder induktiv beheizt ist. Der Fachmann kennt derartige Heizwalzen aus jedem Kalander. Die Kalanderwalzen werden in der Regel mit einem konstanten Oberflächen-Temperaturprofil betrieben, es sei denn, sie werden über eine induktive Außenheizung erwärmt.
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Die Heizwalze bildet mit einem umlaufenden Anlageband 10 einen Behandlungsnip 9, in dem die Faserstoffbahn 6 (gestrichelt dargestellt) über einen Teilumfang an der heißen Oberfläche der Heizwalze 2 anliegt und erwärmt wird. Die Heizwalze 2 sollte dabei über 140°C Oberflächentemperatur haben, um die Erweichungstemperatur der Fasern zu überschreiten und auf diese Weise eine glatte Oberfläche der Faserstoffbahn 6 zu erzeugen. Der Pfeil 8 deutet die Einlaufrichtung der Faserstoffbahn 6 an. In dem Behandlungsnip wirkt das Anlageband 10 von außen gegen die Faserstoffbahn 6, um den Kontakt der Faserstoffbahn 6 mit der Oberfläche der Heizwalze 2 zu halten. Dieses endlose Anlageband 10 wird über Bandleitwalzen 11 geführt und kann in nicht dargestellter Weise bei einem Faserbahnriss oder einem Wechsel abgeschwenkt werden. Im Betrieb ist der Anpressdruck des Anlagebandes 10 an die Heizwalze 2 kleiner als 0,5 MPa, bevorzugt sogar kleiner als 0,3 MPa.
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Da die Bandleitwalzen 11a, 11b und 11c bei den heutigen Längen bis 10 m eine relativ große Eigendurchbiegung aufweisen, die zudem durch die Zugspannung im Anlageband 10 noch verstärkt werden können, ist in dieser Erfindung dafür gesorgt worden, dass eine Abstützung 3 vorgesehene ist, die auf die nicht von dem Anlageband 10 bedeckte Mantelfläche 16 wenigstens einer Bandleitwalze 11 wirkt.
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Dadurch, dass die Abstützung 3 durch eine Zentralwalze 4 gebildet ist, kann die Abstützung 3 auf alle Bandleitwalzen eine stützende Wirkung entfalten und deren Durchbiegung minimieren. Die Zentralwalze 4 hat an
ihrer Umfangsfläche, also der abstützenden Anlagefläche 17, die Kontakt zu den Bandleitwalzen hat, eine betragsmäßig gleiche Umfangsgeschwindigkeit wie die Mantelfläche 16 der Bandleitwalzen, damit möglichst wenig Schlupf entsteht. Ein elastischer Belag auf einer Walze, insbesondere der Zentralwalze, kann die Kontaktsicherheit noch vergrößern.
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Es hat sich herausgestellt, dass das Satinageergebnis sehr stark von einer gleichmäßigen Zugspannung im Anlageband quer zur Laufrichtung des Anlagebandes abhängt. Die Spannung des Anlagebandes kann durch Verschwenken einer Bandleitwalze 11a, 11b oder 11c im Radius um die Zentralwalze 4 verändert werden. Zusätzlich ist zu diesem Zweck erfindungsgemäß eine sektionsweise wirkende Bandspannungsvorrichtung 12 installiert. In dem Ausführungsbeispiel ist alternativ eine Reihe von inneren hydrostatisch individuell angesteuerten Stützelementen 5 entweder in der Zentralwalze 4 oder in einer Bandleitwalze 11a vorgesehen. Diese stützen sich auf einer feststehenden Achse 14 ab und wirken gegen den Mantel 15. In Abhängigkeit der Drücke der einzelnen Stützelemente 5 lässt sich eine Profilierung des Mantels 15 der Bandleitwalzen bewirken, die das Zugspannungsprofil im Anlageband 10 einstellbar macht.
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Weitere Möglichkeiten, das Zugspannungsquerprofil im Anlageband 10 zu beeinflussen ergeben sich beispielsweise mit der angedeuteten, auf mindestens eine Bandleitwalze 11a oder – wie hier dargestellt – das Anlageband 10 selbst wirkende Induktionsheizung 13 mit mehreren in die Blatttiefe der Figur angeordneten einzeln ansteuerbaren Induktionsspulen. Auf diese Weise kann sektionsweise die Länge des Anlagebandes 10 bzw. der Durchmesser der Bandleitwalze 11a verändert werden und das
Zugspannungsprofil im Anlageband 10 eingestellt werden. Das Satinageergebnis wird im Querprofil deutlich vergleichmäßigt. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass in nicht dargestellter Weise, beispielsweise über die Verschiebbarkeit einer Bandleitwalze, neben der sektionsweise wirkenden Bandspannungsvorrichtung 12 zusätzlich eine auf der ganzen Breite des Bandes wirkende Bandspannungsvorrichtung einsetzbar ist.
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Besonders gut funktioniert die Bahnbehandlungsvorrichtung 1 mit den Stützelementen in einer Bandleitwalze, wenn in das Anlageband Verstärkungsfasern, insbesondere aus Aramid oder Kohle, eingebettet sind, die kaum Längenänderungen bei Temperaturbeaufschlagung zeigen, und das gesamte Anlageband im Wesentlichen aus Kunststoff besteht.
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Für die Methode der Temperaturbeaufschlagung sind verständlicherweise eingebettete Fasern mit einem größeren Temperaturausdehnungskoeffizienten sinnvoll.
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Die Bahnbehandlungsvorrichtung ist mit mehreren Sensoren bestückt, die der Einfachheit halber nur als Kästchen angedeutet sind. Ein Satinagequalitätssensor 7 befindet sich am Ausgang der Bahnbehandlungsvorrichtung und überwacht beispielsweise den Glanz, die Glätte oder das Volumen der satinierten Faserstoffbahn 6.
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In einer nicht dargestellten elektronischen Steuerung werden die Messdaten der Sensoren ausgewertet. Kommt es beispielsweise zu Ungleichmäßigkeiten im Satinagequerprofil der Faserstoffbahn 6, werden als Stellglieder die Bandspannungsvorrichtung 12 und/oder die Stützelemente 5 der Zentralwalze 3 korrigierend betätigt.
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Die Vorrichtung schließt selbstverständlich nicht weitere Anlagewalzen oder Anlagebänder an der Heizwalze 2 aus.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bahnbehandlungsvorrichtung
- 2
- Heizwalze
- 3
- Abstützung
- 4
- Zentralwalze
- 5
- Stellorgan, Stützelement
- 6
- Faserstoffbahn
- 7
- Satinagequalitätssensor
- 8
- Einlaufrichtung
- 9
- Behandlungsnip
- 10
- Anlageband
- 11a, 11b, 11c
- Bandleitwalze
- 12
- Bandspannungsvorrichtung
- 13
- Heizanordnung
- 14
- Feststehende Achse
- 15
- Mantel
- 16
- Mantelfläche
- 17
- Anlagefläche Abstützung
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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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- DE 102010002819 A1 [0002]
