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Die Erfindung betrifft eine Wickeleinrichtung für wenigstens eine Faserstoffbahn, insbesondere eine Papier- oder Kartonbahn, mit
- – einer Zuführstation, insbesondere einer Abwickelstation für eine Abwickelrolle und mindestens einer Aufwickelposition für eine Aufwickelrolle,
- – einem Bahnlaufpfad für die wenigstens eine Faserstoffbahn zwischen der Zuführstation und der Aufwickelposition,
- – wenigstens zwei Leitmitteln, durch die zumindest zeitweise der Bahnlaufpfad festlegt ist und
- – wenigstens einer Schneideinrichtung zum Längsschneiden der Bahnränder.
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Die Erfindung wird im Folgenden im Zusammenhang mit der Behandlung einer Papierbahn erläutert. Sie ist jedoch auch bei anderen Bahnen entsprechend anwendbar, die ähnlich zu handhaben sind. Dabei handelt es sich beispielsweise, jedoch nicht erschöpfend, um andere Faserstoffbahnen aus Karton oder Pappe.
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Papierbahnen werden in relativ großen Breiten von bis zu über 11 m in einer Papiermaschine produziert. Die Produktion erfolgt quasi endlos. Dabei definiert die Warenlaufrichtung der Papiermaschine für alle in der Papierfabrik befindlichen Maschinen und Einrichtungen die Längs- und in horizontaler Ebene senkrecht dazu die Querrichtung. Zur Vereinfachung der vorliegenden Schrift wird im Weiteren an geeigneten Stellen die Längsrichtung als MD (Main Direction), die Querrichtung als CD (Cross Direction) bezeichnet. Am Ende der Papiermaschine wird die erzeugte Papierbahn in voller Breite auf einen Wickelkern aufgewickelt. Dieser Wickelkern wird zyklisch, in aller Regel bei laufender Produktion, ersetzt. Die auf diese Weise entstehende, bahnbreite Wickelrolle wird üblicherweise als Mutterrolle oder Volltambour bezeichnet. Um für einen späteren Verwender, beispielsweise eine Druckerei, handhabbar zu sein, muss die auf einer Mutterrolle gewickelte Papierbahn in mehrere parallel verlaufende Teilbahnen geschnitten werden, deren Breiten für den jeweiligen späteren Verwender geeignet sind. Diese Breiten können fallweise stark variieren, so dass die Aufteilung der Papierbahn üblicherweise nach einem individuell definierbaren Schnittmuster vorgenommen wird. Die Teilbahnen werden dann zu Wickelrollen aufgewickelt, die man Teilbahn- oder Fertigrollen nennt und die gemeinsam als sogenannter Rollenwurf ausgegeben werden. Das Schnittmuster ist von Rollenwurf zu Rollenwurf änderbar. Das Längsschneiden und Aufwickeln erfolgt zweckmäßigerweise in einer einzigen Maschine, die dann häufig als Rollenschneidvorrichtung bezeichnet wird.
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Als Leitmittel für die Festlegung des Bahnlaufpfades der Papierbahn werden in der Regel bekannte Leitwalzen oder Breitstreckwalzen eingesetzt. Bei hochwertigen Papieren mit empfindlichen Oberflächen sind aber auch aufwändigere Leitmittel bekannt, beispielsweise Leitflächen, oberhalb denen ein Luftpolster erzeugt wird.
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Unter dem Begriff „Zuführstation“ sollen beispielsweise eine Abwickelvorrichtung für Mutterrollen und der direkte Zulauf aus der Papiermaschine zusammengefasst sein.
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Allen oben beschriebenen Wickeleinrichtungen, also denen zur Erzeugung von Mutterrollen wie auch denen zur Erzeugung von Teilbahn- oder Fertigrollen, ist gemeinsam, dass die zur Ausbildung einer Wickelrolle aufzuwickelnde Bahn einen Wickelspalt mit mindestens einer Wickelwalze bildet, an der sie sich abstützt oder an der sie an- oder aufliegt und die dementsprechend als Stütz- oder Tragwalze bezeichnet wird. Diese, unmittelbar mit den sich bildenden Wickelrollen in Kontakt stehenden Wickelwalzen, stellen somit auch die unmittelbar wirkenden Werkzeuge dar, mittels derer die Wickelgüte beeinflussbar ist. Das Verständnis von Wickelgüte wird dabei aus dem Blickwinkel des Kunden bestimmt und heute durch zahlreiche objektive und subjektive Parameter definiert. Einfach gesprochen, sollen die von den Fertigrollen abgewickelten Papierbahnen störungsfrei bearbeitbar und gute Druckergebnisse erzielbar sein.
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Dazu ist insbesondere ein störungsfreier Lauf von der Zuführstation bis zur Aufwickelposition notwendig. Besonders störend ist dabei das Flattern der Bahnränder bei den heutzutage sehr hohen Geschwindigkeiten bis etwa 3000 m/min. Auch dies gilt sowohl für die Ränder der mutterrollenbreiten Bahn wie der bereits längsgeschnittenen Teilbahnen.
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Allen oben beschriebenen Wickeleinrichtungen, also denen zur Erzeugung von Mutterrollen wie auch denen zur Erzeugung von Teilbahn- oder Fertigrollen, ist außerdem gemeinsam, dass oft die Ränder der Bahn geschnitten und dem Ausschuss, das heißt einem Pulper, zugeführt werden. Diese Ränder sind schmaler als die schmalste Teilbahn. Es ist üblich, den sogenannten Randbeschnitt über einen Trichter in den Pulper zur Wiederverwertung zu leiten.
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Zum Schneiden des Randstreifens sind verschiedene Verfahren bekannt. In der Regel verwendet man zwei gegeneinander arbeitende rotierende Messer. Es wird aber auch durch Wasserstrahl, Gasstrahl und stehende Messer geschnitten. Gleichgültig mit welchem Mittel man die Ränder in MD-Richtung schneidet, wird durch die Ablenkung des Randstreifens in Richtung Pulper ein zusätzliches Bahnflattern erzeugt, das verständlicherweise nicht erwünscht ist. Man erklärt sich das so, dass es bei der Ablenkung des Randstreifens zu Reibung zwischen dem Rand des Randstreifens und dem Rand einer Teilbahn oder der breiten Bahn kommen kann.
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Zudem hat es sich als durchaus schwierig erwiesen, den geschnittenen Randstreifen bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten, Feuchtigkeiten und unterschiedlichen Papiergewichten sicher und kontrolliert in die Öffnung (Trichter) des Pulpers zu lenken. Aufgrund der üblichen Anordnung der Messerpaare läuft der Randstreifen immer in einem gewissen Winkel zur Senkrechten in den Randstreifentrichter oder wird abgesaugt. Dies hat den Nachteil, dass der Lauf des Randstreifens über den gesamten Betriebsbereich nicht konstant ist. Bei langsamer Betriebsgeschwindigkeit fällt der Randstreifen aufgrund der Schwerkraft nach unten. Bei hoher Betriebsgeschwindigkeit folgt der Randstreifen, aufgrund der kinetischen Energie, der ursprünglichen Bewegungsrichtung, stößt an den Trichter und wird dort abgebremst. Die am Auftreffpunkt eingeleitete Energie setzt sich in den Schnittpunkt fort und kann zu Abrissen führen. Außerdem herrscht im mittleren Geschwindigkeitsbereich eine Instabilität, welche ebenfalls zu Abrissen führen kann. Die Nachteile versucht man durch eine geeignete Gestaltung von Führungsblechen, Blasdüsen oder Kombinationen daraus in den Griff zu bekommen.
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Beispielhaft für eine Wickeleinrichtung des Oberbegriffs sei die
DE 10 2010 044 203 A1 genannt. Die dort dargestellte Einrichtung weist in der Zeichnung allerdings keine in der Regel notwendigen Leitmittel auf. Die Funktion der in der
DE 10 2010 044 203 A1 beschriebenen Abtransporteinheit, dort beispielsweise eine Absaugung in den Pulper, ist auch wieder von der Geschwindigkeit bzw. dem Gewicht der Bahn abhängig.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wickeleinrichtung derart weiterzuentwickeln, dass der Randbeschnitt sich weniger störend auf die Produktion auswirkt.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Bahnlaufpfad im Bereich der Schneideinrichtung im Wesentlichen senkrecht verläuft.
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Die Erfinder haben erkannt, dass sich Laufruhe wesentlich steigern lässt, wenn man den Randbeschnitt ohne Weglenkung von der eigentlichen Bahnlaufrichtung, d. h. ohne dass man den Randbeschnitt in einer Krümmung zur Pulperöffnung laufen lässt, senkrecht nach unten abführt. Zum einen hat dadurch die Reibung eines losen Randstreifens keinen Einfluss auf die verbleibende Bahn und zum anderen führt der Weg des Randstreifens ohne zusätzliche Hilfsmittel geschwindigkeits- und gewichtsunabhängig direkt in den Pulper. Aus einer schrägen oder sogar waagrechten Bahnführung ist es deutlich komplizierter den abgetrennten Randstreifen in den Pulper zu führen.
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Bevorzugt ist dabei, dass sich die Schneideinrichtung zwischen zwei übereinander angeordneten Leitmitteln befindet.
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Der Bahnlaufpfad ist in seinem senkrechten Verlauf im Bereich der Schneideinrichtung damit auf einfache Weise vorgebbar. Hinzu kommt, dass die ganze Schneidpartie deutlich kürzer und platzsparender gebaut werden kann.
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Es ist von Vorteil, wenn die Leitmittel vor und nach der Schneideinrichtung durch Leitwalzen gebildet sind, deren Drehachsen im Wesentlichen senkrecht übereinander liegen.
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Insbesondere wenn die Durchmesser der Leitwalzen gleich sind, ist dadurch der Ablösepunkt der Bahn von der Leitwalze vor der Schneideinrichtung automatisch senkrecht über dem Auflaufpunkt der Bahn an der Leitwalze hinter der Schneideinrichtung.
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Mit Vorteil ist dafür gesorgt, dass eine Trichteröffnung eines Pulpers sich unterhalb des Leitmittels vor und des Leitmittels nach der Schneideinrichtung angeordnet ist. Bei zwei Leitwalzen kann man die Rotationsachsen in einer Ebene verbinden in der sich auch der Einlass in den Trichter fortsetzt.
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Damit läuft der abgeschnittene Randstreifen in nahezu senkrechter Richtung, unterstützt durch die kinetische Energie und die Gravitation besonders ruhig direkt in den Pulper.
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Es ist von Vorteil, wenn eine zur Aufwickelposition weitergeführte Bahn an dem Leitmittel in Bahnlaufrichtung unmittelbar nach der Schneideinrichtung um einen Winkel größer 60°, bevorzugt größer 90° abgelenkt wird.
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Dadurch wird die Bahn von dem Randstreifen weggeleitet und eine gegenseitige Beeinflussung kann nicht mehr stattfinden.
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Besonders bevorzugt sind die Schneideinrichtung für einen Randstreifen und die Schneideinrichtung für die Erzeugung von Teilbahnen in CD-Richtung nebeneinander, vorzugsweise an einem gemeinsamen Träger, angeordnet.
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Der Randstreifen und die Teilbahnen werden dadurch im gleichen Augenblick geschnitten. Eine zusätzliche Schneidpartie entfällt. Durch den senkrechten Bahnlauf im Bereich dieser Schneidvorgänge wird der Vorgang wesentlich beruhigt und Bahnflattern wird vermieden.
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Im Folgenden sind sowohl mutterrollenbreite Faserstoffbahnen wie auch geschnittene Teilbahnen unter dem Begriff „Bahn“ subsummiert.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Leitmittel hinter der Schneideinrichtung als Bahnaufführhilfe in Richtung Aufwickelposition einsetzbar ist.
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Der Raum um eine Aufwickelposition ist in der Regel sehr begrenzt. Führungshilfen für den Anfang der Bahn, um ihn zur Wickelposition zu bewegen, sind in der Regel notwendig, da manuelles Eingreifen entweder aus räumlichen Gründen unmöglich oder aber auch zu zeitaufwändig ist. In diesem Fall wird das Leitmittel hinter der Schneideinrichtung gleichzeitig als Aufführmittel genutzt. Auch das Leitmittel als Führungshilfe in Richtung Aufwickelposition zu verwenden, führt zu einer wesentlichen Beruhigung des Bahnlaufs.
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Bevorzugt arbeitet ein Leitmittel zumindest zeitweise im Betrieb der Wickeleinrichtung kontaktlos zur Bahn. Das heißt, dass der Kontakt zwischen Leitmittel und Bahn nicht nur nur teilweise auf der Oberfläche aufgehoben ist, sondern auch über einen bestimmten Zeitabschnitt. So können beispielsweise Aufführvorgänge, Wickelabschnitte an Wickelbeginn oder am Wickelende und beim Fertigstellen einer Rolle unterschiedlich behandelt werden. Auch kann beispielsweise in manchen Wickelabschnitten ein Flattern der Bahn unbedeutend sein, dafür in diesem Abschnitt aber darauf geachtet wird, dass die Bahn keinen schleifenden Einwirkungen am Leitmittel ausgesetzt wird. Und umgekehrt ist es bei zeitweisen Aufwickelabschnitten unabdingbar, dass die Bahn völlig flatterfrei geführt wird, um den Wickelaufbau zu verbessern.
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Um die Kontaktreibung zu vermindern kann bevorzugt auch vorgesehen sein, dass das Leitmittel eine hydrodynamisch wirkende, die Bahn tragende Oberflächengestaltung aufweist. In diesem Fall baut sich beispielsweise ein stabilisierendes Luftpolster zwischen Bahn und Leitmittel auf.
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Zusätzlich oder allein kann auch vorgesehen sein, dass das Leitmittel eine Oberflächenrauigkeit Ra unter 1 µm aufweist. Eine Rauigkeit in dieser Größenordnung oder darunter verhindert wirkungsvoll, dass die Bahn durch Reibung beeinträchtigt wird.
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Bevorzugt ist die Schneideinrichtung durch rotierende und gegeneinander anstellbare Ober- und Untermesser gebildet.
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Diese Art von Schneideinrichtungen hat sich bewährt und ist gut zwischen zwei Leitmitteln installierbar.
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Alternativ ist es bevorzugt, dass die Schneideinrichtung durch einen Wasserstrahlschneider gebildet ist.
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Diese Art von Schneideinrichtungen arbeitet präzise und diese können die Leitmittel vorher und nachher als Stabilisierungsmittel für die Bahn verwenden. Der waagrechte Wasserstrahl, der die Bahn geschnitten hat, kann zwischen den Leitmitteln in einem Trichter aufgefangen werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In dieser zeigt
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wickeleinrichtung,
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2 eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wickeleinrichtung
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Die Wickeleinrichtungen 1 in 1 und 2 umfassen eine Zuführstation 3 für eine Bahn 4. Unter der Zuführstation sind beispielsweise eine allgemein bekannte Abwickelvorrichtung oder die direkte Zuführung aus einer Produktionsmaschine zu verstehen. Deshalb ist die Zuführstation 3 nur symbolisch als Kasten dargestellt. Die Bahn 4 durchläuft weiter eine Schneideinrichtung 6, in der zumindest ein Randstreifen, geschnitten in MD-Richtung, abgetrennt wird. Es ist aber auch möglich, dass die Bahn durch weitere (nicht sichtbare) Schneideinrichtungen, die sich in CD-Richtung hinter der angedeuteten Schneideinrichtung 6 befinden, zusätzlich in zwei oder mehrere Teilbahnen geschnitten wird. Die Bahnen durchlaufen in beiden Ausführungsbeispielen den Spalt zwischen zwei Tragwalzen 13 auf denen sie in Aufwickelpositionen 2 um Wickelkerne oder Hülsen 12 zu Aufwickelrollen 11 aufgewickelt werden. Dabei bilden die Aufwickelrollen 11 mit den Tragwalzen 13 jeweils einen Auflagenip. Um die Aufwickelrollen 11 sicher im Wickelbett zu halten, drücken eine oder mehrere Auflagewalzen 14 die im Durchmesser wachsenden Aufwickelrollen 9 in das Wickelbett der beiden Tragwalzen 13.
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Allerdings ist es für die Erfindung nicht wesentlich, dass die Bahnen 4 geschnitten werden und zu mehreren Aufwickelrollen 11 aufgewickelt werden. Auch eine einzige Aufwickelrolle 11 kann durch die Erfindung betroffen sein. Ebenso müssen die Tragwalzen 13, von denen wenigstens eine einen Antrieb aufweist, nicht unbedingt unterhalb der Aufwickelrolle 11 angeordnet sein. Vielmehr kann es sich beispielsweise auch um eine seitlich angeordnete Kontaktwalze handeln, wobei die Wickelkerne bzw. Hülsen 12 der Aufwickelrolle 11 dann zentral gestützt und angetrieben werden.
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Insgesamt beschreibt die Bahn 4 einen Bahnlaufpfad, der über verschiedene Leitmittel 5, beispielsweise die Umlenkwalzen 5a, 5b der 1 definiert ist.
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Ein Randstreifen 4b, der nicht mit aufgewickelt werden soll, wird in der Schneideinrichtung 6 abgetrennt. Zu den Schneideinrichtungen zeigen die 1 und die 2 zwei unterschiedliche Ausführungen.
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In der 1 schneiden zwei rotierende, gegeneinander anstellbare Messer, ein sogenanntes Untermesser 7a und ein sogenanntes Obermesser 7b, den Randstreifen 4b ab.
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Dagegen erfolgt der MD-Schnitt in 2 über ein Wasserstrahlschneidgerät 8, das einen scharfen und gebündelten, unter Hochdruck stehenden Strahl aus einer Wasserstrahldüse austreten lässt und damit die Bahn 4 durchtrennt. Das Wasser wird in einem nicht näher dargestellten Trichter 9 aufgefangen.
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Erfindungsgemäß läuft der Bahnlaufpfad im Bereich der Schneideinrichtung 6 im Wesentlichen senkrecht. Während die aufzuwickelnde Bahn 4a an dem Leitmittel 5b zur Aufwickelposition umgelenkt wird, kann der Randstreifen 4b senkrecht in den Pulpertrichter 10 zur Wiederverwertung weiterlaufen. Damit wird die Randstreifenabfuhr unabhängig vom Gewicht, der Feuchte und der Geschwindigkeit der Bahn 4 durchgeführt.
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Die aufzuwickelnde Bahn 4a wird an dem Leitmittel 5b in Bahnlaufrichtung nach der Schneideinrichtung 6 um mindestens 60°, vorzugsweise mindestens 90° umgelenkt, damit sich Randstreifen 4b und aufzuwickelnde Bahn 4a nicht gegenseitig beeinflussen können.
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Das Leitmittel 5b ist in 1 als Leitwalze dargestellt. In 2 ist es gleichzeitig eine Führungseinrichtung, die die Bahn 4 auf einem Luftkissen bis zur Aufwickelposition 2 führt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wickeleinrichtung
- 2
- Aufwickelposition
- 3
- Zuführstation, Abwickelstation
- 4
- Faserstoffbahn, kurz Bahn
- 4a
- aufzuwickelnde Bahn
- 4b
- Randstreifen
- 5
- Leitmittel
- 5a
- Leitmittel vor Schneideinrichtung
- 5b
- Leitmittel nach Schneideinrichtung
- 6
- Schneideinrichtung
- 7a
- Untermesser
- 7b
- Obermesser
- 8
- Wasserstrahlschneidgerät
- 9
- Auffangtrichter
- 10
- Pulpertrichter; Trichteröffnung
- 11
- Aufwickelrolle(n)
- 12
- Wickelkern
- 13
- Tragwalze
- 14
- Auflagewalze
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010044203 A1 [0011, 0011]
