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Die Erfindung betrifft einen Pressmantel für eine Presswalze einer Schuhpresse mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Derzeit werden Pressmäntel in Schuhpressen eingesetzt, die beispielsweise eine gerillte, zur Faserstoffbahn zugewandte Mantelfläche aufweisen.
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In die Rillen der Mantelfläche können durch die Schuhpresse ausgepresste Fluide aufgenommen werden. Demzufolge weist ein Pressmantel mit einer gerillten Mantelfläche ein hohes Entwässerungsvermögen auf. Hauptsächlich werden gerillte Oberflächen in schnell laufenden Papiermaschinen eingesetzt. Nachteilig ist, dass die Fluide bei niedriger Geschwindigkeit der Papiermaschine gegen die Bahnlaufrichtung spritzen können und/oder dass es zu einem unerwünschten Zurücklaufen von Wasser in der Rille gegen die Bahnlaufrichtung kommen kann. Des Weiteren kann nachteilig beispielsweise bei empfindlichen Faserstoffbahnen die Rillenstruktur der Mantelfläche zu Markierungen in der fertigen Faserstoffbahn führen.
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Alternativ dazu können Pressmäntel eingesetzt werden, die eine blind gebohrte Mantelfläche aufweisen. Bei solchen blind gebohrten Mantelflächen tritt auch bei langsamer Geschwindigkeit der Papiermaschine kein Rücklaufen gegen die Bahnlaufrichtung ein. Demzufolge werden Pressmäntel mit blind gebohrten Oberflächen bevorzugt bei langsamen Papiermaschinen eingesetzt. Werden Pressmäntel mit blind gebohrten Mantelflächen beispielsweise in schnellen Maschinen eingesetzt, so stellt man eine unzureichende durch die Mantelfläche eintretende Entwässerung im Vergleich zu Pressmänteln mit gerillten Mantelflächen fest. Dieses geringe Fluidspeichervolumen der blind gebohrten Mäntel tritt dadurch auf, dass immer beim Eintreten der Blindbohrungen in den Pressspalt Luft mit eingeschlossen wird, die nicht entweichen kann, und dass sich die Löcher nach dem Pressspalt aufgrund von Kapillarkräften nicht vollständig entleeren, so dass immer etwas Wasser darin zurückbleibt und einen Teil des Volumens damit blockiert.
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Es sind auch Pressmäntel denkbar, die sowohl eine blind gebohrte als auch eine gerillte Mantelfläche aufweisen. Eine derartige Kombination wird bevorzugt bei langsamen Papiermaschinen und unempfindlichen Faserstoffbahnen eingesetzt. Nachteilig bei dieser kombinierten Mantelfläche ist die aufwendige Herstellung, da man die Oberflächenstrukturierung nicht in einem Arbeitsschritt fertigen kann.
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Zudem werden auch Pressmäntel eingesetzt, die eine unterbrochen gerillte Mantelfläche aufweisen. Derartige Pressmäntel werden bevorzugt in Papiermaschinen eingesetzt, die mit mittleren Geschwindigkeiten betrieben werden. Auch Pressmäntel mit unterbrochen gerillten Mantelflächen weisen bei geringen Geschwindigkeiten der Papiermaschine ein Rückspritzen in Bahnlaufrichtung auf. Zudem kann eine unterbrochen gerillte Mantelfläche bei empfindlichen Faserstoffbahnen ebenfalls zu Markierungen führen.
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Aus der
DE 10 2010 028 917 A1 ist ein Pressmantel bekannt, der eine derartige unterbrochen gerillte Mantelfläche aufweist. In der
DE 10 2007 025 816 A1 wird ein Pressmantel vorgeschlagen, der ebenfalls auf der Mantelfläche unterbrochene Rillen aufweist, wobei diese unterbrochen gerillte Mantelfläche ebenso mit Blindbohrungen versehen werden kann und alternativ oder zusätzlich dazu mit durchgehenden Rillen ausgestattet sein kann.
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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 vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Pressmantel einer Presswalze, einer Schuhpresse, eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch ein hohes Fluidspeichervolumen für in der Schuhpresse ausgepresste Fluide auszeichnet, wobei gleichzeitig die Ausbildung von Markierung in der fertig hergestellten Faserstoffbahn reduziert ist.
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In einem Aspekt der Erfindung wird somit ein Pressmantel für eine Presswalze einer Schuhpresse zur Entwässerung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffbahn, vorgeschlagen, der an einer zur Faserstoffbahn zugewandten Mantelfläche Rillen zur Aufnahme von in der Schuhpresse auspressten Fluiden aufweist, wobei zumindest eine Rille unterbrochen und zumindest eine Rille durchgehend ausgebildet ist. Dabei kann zumindest eine durchgehende Rille zu zumindest einer unterbrochenen Rille in Rillenlängsrichtung zumindest teilweise überlappend angeordnet sein.
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Vorteilhaft kann mit einer derartigen überlappenden Rillenstruktur eine Mantelfläche erzeugt werden, die ein hohes Fluidspeichervolumen für in der Schuhpresse ausgepresste Fluide aufweist. Zudem können mittels einer derartig ausgebildeten Mantelfläche die Markierungen im Papier reduziert werden. Derartige Markierungen in der fertig hergestellten Faserstoffbahn können in der Schuhpresse durch zu hohen hydrostatischen Druck in den Aussparungen oder aufgrund des Auswaschens von Holzfasern bzw. Füllstoffen aus der Faserstoffbahn durch die in den Rillen bzw. Aussparungen fließenden Fluide verursacht werden. Dabei kommt ein derartiges Auswaschen von Holzfasern bzw. Füllstoffen aus der Faserstoffbahn in der Schuhpresse durch die mit hoher Geschwindigkeit in den Rillen bzw. Aussparungen fließenden Fluide zustande. Eine unterbrochen gerillte Mantelfläche führt demzufolge zu einem hohen hydrostatischen Druck und eine Rille zu Auswaschungen. Durch eine Kombination beider Verursacher für Markierungen kann überraschenderweise die Ausbildung von Markierungen durch eine derartig kombiniert ausgestaltete Mantelfläche reduziert werden. Da bei einer kombinierten Mantelfläche die durchgehenden Rillen die Rillensegmente der unterbrochenen Rillen miteinander verbinden, kann sich über diese Verbindungen zwischen den Rillensegmenten der hydrostatische Druck in denselben abbauen und die hohen Geschwindigkeiten des Wassers werden durch die kleiner dimensionierten Verbindungen zwischen den Rillensegmenten abgebremst, sodass nur wenig Holzfasern bzw. Füllstoffe aus der Faserstoffbahn in der Schuhpresse ausgewaschen werden. Eine kombinierte Mantelfläche lässt somit einen Ausgleich des hydrostatischen Drucks zwischen den Rillensegmenten zu, wobei gleichzeitig die Geschwindigkeiten der Fluide in den kombinierten Rillen reduziert wird. Somit kann durch eine Überlappung einer unterbrochenen Rille mit einer durchgehenden Rille die Neigung zur Ausbildung von Markierungen durch den Pressmantel verringert werden, wobei der Pressmantel ein hohes Fluidspeichervolumen aufweisen kann.
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Unter einer Schuhpresse versteht man eine Presse, bei der die Materialbahn zusammen mit mindestens einem wasserdurchlässigen Pressband, z. B. einem Pressfilz, durch einen Nip bzw. eine Presszone geführt wird, 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 bzw. Presszone 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 geführt werden.
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Beim Durchlaufen der Faserstoffbahn durch den Nip werden Fluide aus der Materialbahn ausgepresst. Die ausgepressten Fluide enthalten 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 mittels seiner konkaven Form an die Gegenwalze angepasst werden kann und dass damit eine längere Presszone, auch Nip genannt, erzeugt wird. Die Länge des Nips ist bevorzugt mehr als 90mm, insbesondere mehr als 250 mm in Bahnlaufrichtung. Deshalb werden mit Schuhpressen deutlich mehr Fluide ausgepresst als mit normalen Walzenpressen, die einen kleineren Pressspalt aufweisen. Die im Nip ausgepressten Fluide oder zumindest der in Richtung der Presswalze ausgepresste Anteil davon, müssen während des Durchgangs durch den Nip vorübergehend im Pressfilz und im Pressmantel gespeichert werden. Nach Verlassen des Nips werden die Fluide vor dem erneuten Eintritt in den Nip vom Pressmantel in Wannen abgeschleudert, beziehungsweise mit Hilfe von Saugelementen aus dem Filz entfernt. Um das nötige Fluidspeichervolumen für die Fluide während des Durchgangs durch den Nip bereitzustellen, werden die Pressmäntel mit beispielsweise vorhergenannten 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. Zudem muss er ausreichend steif sein, damit er sich im Nip unterder Presslast von bis zu 8 M Pa nicht zu stark verformt oder komprimiert. Außerdem muss er 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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Unter einer Rille ist dabei eine an der Mantelfläche umlaufende Nut zu verstehen. Die Rillenlängsrichtung ist dabei diejenige Richtung, in der die Rille in ihrer Längserstreckung verläuft. Dabei kann die Rillenlängsrichtung unter einem Winkel von maximal 30° zur Umfangsrichtung der Mantelfläche angeordnet sein. Dabei ist auch ein Winkel von 20°, insbesondere 15°, ggf. 10° und bspw. 5° denkbar. Bevorzugt entspricht die Rillenlängsrichtung der Umfangsrichtung oder weicht nur geringfügig davon ab.
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Unter einer unterbrochenen Rille ist eine Rille zu verstehen, die mehrere in Rillenlängsrichtung abfolgende Rillensegmente bzw. Kavitäten aufweist, die durch Stege unterbrochen sind. Dabei sind die Rillen sowie die Rillensegmente blind ausgebildet, sodass die Mantelfläche durch die Rillen bzw. Rillensegmente nicht durchbrochen wird.
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Des Weiteren kann die Überlappung der zumindest einer durchgehenden Rille mit der zumindest einer unterbrochenen Rille zentriert ausgebildet sein. Vorteilhaft kann durch eine zentrierte Ausbildung der Überlappung eine symmetrische Kontur ausgebildet werden, die zu geringen Strömungsturbulenzen innerhalb der Rillenstruktur führt. Dadurch ist die Tendenz zur Ausbildung von Markierungen mit einer derartigen Mantelfläche verringert.
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Dabei versteht man unter einer zentrierten Überlappung, dass die Rillenmittellinien der durchgehenden Rille und der unterbrochenen Rille im Wesentlichen übereinander liegend angeordnet sind. Dabei ist die jeweilige Rillenmittellinie in der Mitte zwischen den beiden, die Rille begrenzenden Rillenrändern angeordnet.
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Weiterhin kann die Überlappung der zumindest einer durchgehenden Rille mit der zumindest einer unterbrochenen Rille randseitig ausgebildet sein. Vorteilhaft kann dadurch eine unregelmäßige Rillenstruktur der Mantelfläche ausgebildet werden, sodass die Herstellungskosten für eine derartige Rillenstruktur verringert werden können.
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Dabei versteht man unter einer randseitigen Überlappung eine Überlappung, bei der die Rillenmittellinien der zumindest einen durchgehenden Rille und der zumindest einen unterbrochenen Rille nicht zur Deckung kommen. Dabei kann eine vollständige Überlappung der einen Rille zur anderen Rille vorliegen, sodass die jeweilig Rille vollständig im Rillenbereich der anderen Rille angeordnet ist, oder die Rillen weisen einen überlappenden Bereich und voneinander disjunkte Bereiche auf.
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Weiterhin kann die durchgehende Rille eine Rillenbreite aufweisen, die maximal 90 % der Rillenbreite der unterbrochenen Rille beträgt. Es ist auch denkbar, dass die durchgehende Rille eine Rillenbreite aufweist, die maximal 80 %, insbesondere maximal 70 %, bspw. maximal 60 % und ggf. maximal 50 % der Rillenbreite der unterbrochenen Rille beträgt.
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Vorteilhaft kann durch eine derartige ausgebildete Rillenstruktur ein hohes Fluidspeichervolumen der Mantelfläche erzeugt werden, und der hydrostatische Druck in den Rillensegmenten der unterbrochenen Rille signifikant verringert werden.
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Des Weiteren kann die unterbrochene Rille eine Rillenbreite von 0,9 bis 1,3 mm aufweisen. Es ist auch denkbar, dass die unterbrochene Rille eine Rillenbreite von 1,0 bis 1,3 mm, insbesondere von 1,0 bis 1,2 mm, ggf. von 1,05 bis 1,2 mm und bspw. von 1,05 bis 1,25 mm aufweist. Bei einer derartigen Rillenbreite ist vorteilhaft das Fluidspeichervolumen der Mantelfläche signifikant erhöht.
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Bei einer derartigen Rillenbreite der unterbrochenen Rille kann die Rillenbreite der durchgehenden Rille eine Rillenbreite von 0,5 bis 0,9 mm aufweisen. Es ist auch denkbar, dass die Rillenbreite der durchgehenden Rille 0,6 bis 0,9 mm, insbesondere 0,6 bis 0,8 mm, ggf. 0,65 bis 0,8 mm und bspw. 0,65 bis 0,75 mm beträgt. Bei einer derartigen Rillenbreite ist vorteilhaft das Fluidspeichervolumen der Mantelfläche signifikant erhöht.
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Weiterhin kann die durchgehende Rille eine Rillentiefe aufweisen, die maximal 90 % der Rillentiefe der unterbrochenen Rille beträgt. Es ist auch denkbar, dass die durchgehende Rille eine Rillentiefe aufweist, die maximal 80 %, insbesondere maximal 70 %, bspw. maximal 60 % und ggf. maximal 50 % der Rillenbreite der unterbrochenen Rille beträgt.
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Vorteilhaft kann durch eine derartige ausgebildete Rillenstruktur ein hohes Fluidspeichervolumen der Mantelfläche erzeugt werden.
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Weiterhin kann die unterbrochene Rille eine Rillentiefe von 1,3 bis 1,7 mm aufweisen. Es ist auch denkbar, dass die Rillentiefe 1,4 bis 1,7 mm, insbesondere 1,4 bis 1,6 mm, ggf. 1,45 bis 1,6 mm und bspw. 1,45 bis 1,55 mm beträgt. Mittels einer derartigen Rillentiefe ist das Fluidspeichervolumen der Rillenstruktur vorteilhaft erhöht.
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Bei einer derartigen Rillentiefe der unterbrochenen Rille kann die Rillentiefe der durchgehenden Rille 0,8 bis 1,2 mm betragen. Es ist auch denkbar, dass die Rillentiefe 0,9 bis 1,2 mm, bspw. 0,9 bis 1,1 mm, insbesondere 0,95 bis 1,1 mm und ggf. 0,95 bis 1,05 mm beträgt. Mit einer derartigen Rillentiefe kann vorteilhaft ein hohes Fluidspeichervolumen der Mantelfläche erreicht werden.
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Weiterhin kann die unterbrochene Rille eine Steglänge von 1,6–2,6 mm aufweisen. Dabei ist auch denkbar, dass die Steglänge 1,7–2,5 mm, insbesondere 1,8–2,4 mm, ggf. 1,9–2,3 mm und bspw. 2,0–2,2 mm beträgt. Vorteilhaft kann durch eine derartige Steglänge die Geschwindigkeit der Fluide mittels derartig ausgebildeter Stegkanäle signifikant verringert werden.
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Des Weiteren kann die unterbrochene Rille eine Rillensegmentlänge aufweisen, die mindestens 120 % der Steglänge beträgt. Dabei ist auch denkbar, dass die Rillensegmentlänge mindestens 130 %, insbesondere mindestens 140 %, ggf. mindestens 150 % und bspw. 170 % der Steglänge beträgt. Vorteilhaft kann mit einer derartig langen Steglänge das Fluidspeichervolumen der Mantelfläche dementsprechend groß ausgebildet werden, da die Rillensegmente üblicherweise tiefer ausgebildet sind, als die durchgehende Rille.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für einen Pressmantel einer Presswalze einer Schuhpresse zur Entwässerung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffbahn vorgeschlagen, der an einer zur Faserstoffbahn zugewandten Mantelfläche Rillen zur Aufnahme von in der Schuhpresse ausgepressten Fluiden aufweist, wobei zumindest eine Rille unterbrochen und zumindest eine Rille durchgehend ausgebildet ist. Dabei kann in einem Arbeitsschritt zumindest eine unterbrochene Rille überlappend zu zumindest einer durchgehenden Rille ausgebildet werden.
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Vorteilhaft können mit einer derartig ausgebildeten Mantelfläche die vorhergehend genannten Vorteile erreicht werden. Zudem sind aufgrund der Herstellung der Rillenstruktur in einem Arbeitsschritt die Herstellungskosten signifikant reduziert.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen und dem Beispiel. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch:
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1 eine Schuhpresse,
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2 einen Ausschnitt aus einer Mantelfläche eines Pressmantels in Aufsicht,
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3 einen Ausschnitt aus einer Mantelfläche eines Pressmantels im Querschnitt.
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Eine Schuhpresse 100, wie in 1 gezeigt, weist eine Gegenwalze 110 und eine Presswalze 120 auf. Zwischen den beiden Walzen 110, 120 wird zur Gegenwalze 110 orientiert ein Pressfilz 130 und zur Presswalze 120 orientiert eine Faserstoffbahn 140 hindurchgeführt. Üblicherweise ist die Gegenwalze 110 starr ausgeführt und kann zumindest ein Stützelement 150 aufweisen. Die Presswalze 120 weist einen Pressmantel 160 auf, der in Art eines flexiblen Tuches mittels eines konkaven Schuhes gegen die Gegenwalze 110 gepresst wird. Eine Drehrichtung 180 der Gegenwalze 110 und eine Drehrichtung 180’ der Presswalze 120 ist dabei gleichsinnig und in einer Transportrichtung 190 der Faserstoffbahn 140 orientiert. Eine zur Faserstoffbahn 140 hin orientierte Mantelfläche 200 kommt dabei in einem zwischen der Gegenwalze 110 und der Presswalze 120 ausgebildeten Nip- bzw. Press-Nip bzw. einer Presszone mit der Faserstoffbahn 140 in Kontakt und kann bei dementsprechend gestalteter Oberflächenstruktur der Mantelfläche 200 eine zusätzlich zu dem Pressfilz 130 eintretende Entwässerung bewirken.
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Die Mantelfläche 200, wie in 2 dargestellt, weist unterbrochene Rillen 210 und durchgehende Rillen 220 auf. Dabei sind die Rillen 210, 220 in Rillenlängsrichtung 230 zumindest teilweise überlappend angeordnet. Eine Überlappung 240, 240‘ der jeweiligen Rillen 210, 220 kann dabei zentriert oder randseitig ausgebildet sein. Bei einer zentrierten Ausbildung der Überlappung 240 ist eine Rillenmittellinie 250 der unterbrochenen Rille 210 in Deckung mit einer Rillenmittellinie 260 der durchgehenden Rille 220. Ist die Überlappung 240‘ randseitig ausgebildet, so ist die Rillenmittellinie 250 der unterbrochenen Rille 210 nicht in Deckung mit der Rillenmittellinie 260 der durchgehenden Rille 220. Bei einer randseitigen Ausbildung können beide Rillen 210, 220 voneinander disjunkte Bereiche 270 aufweisen. Es ist jedoch auch denkbar, dass bspw. die durchgehende Rille 220 innerhalb der unterbrochenen Rille 210 bei randseitiger Überlappung angeordnet ist. Bevorzugt ist eine Rillenbreite 280 der unterbrochenen Rille 210 größer ausgebildet, als eine Rillenbreite 290 der durchgehenden Rille 220.
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Eine Rillentiefe 300, wie in 3 gezeigt, der unterbrochenen Rille 210 kann tiefer ausgebildet sein als eine Rillentiefe 310 der durchgehenden Rille 220. Dabei wird die Rillentiefe 300, 310 von der Mantelfläche 200 bis zum jeweiligen Rillenboden 320, 320’ gemessen. Eine Steglänge 330 eines Steges 340, der jeweils zwischen Rillensegmenten 350 der unterbrochenen Rille 210 angeordnet ist, ist bevorzugt kleiner ausgebildet als eine Rillensegmentlänge 360 der Rillensegmente 350. Des Weiteren sind üblicherweise die Rillen 210, 220 als Blindrillen ausgebildet, sodass sie den Pressmantel 160 nicht durchdringend ausgebildet sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010028917 A1 [0007]
- DE 102007025816 A1 [0007]
