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Die Erfindung betrifft eine Anpresseinheit für eine Presswalze, die einen axial verlaufenden Anpressschuh aufweist, der an einem Träger gelagert ist, wobei der Anpressschuh gegenüber dem Träger in einer Pressrichtung linear verschiebbar und zwischen dem Anpressschuh und dem Träger zumindest eine aktive Druckeinheit angeordnet ist.
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Die Erfindung betrifft auch eine Presswalze mit einer erfindungsgemäßen Anpresseinheit.
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Dabei erstreckt sich der Anpressschuh im Allgemeinen über den gesamten Pressspalt zwischen der Presswalze und einer Gegenwalze, zumindest aber über die zwischen dem Anpressschuh und einer Gegenwalze zu behandelnden Faserstoffbahnbreite. Temperaturunterschiede, der Dampfinnendruck von Walzen, eine ungleichmäßige Steifigkeit der Gegenwalze sowie der gewichtsbedingte Durchhang der Walzen führen zu einem ungleichmäßigen Linienkraftquerprofil im Pressspalt. Die zu behandelnde Faserstoffbahn weist dann schon mal ein für eine Weiterbehandlung unzureichendes sogenanntes Querprofil auf.
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Daher wurden Lösungen entwickelt, bei denen der Anpressdruck in den beiden Randbereichen der Presswalze separat steuerbar ist, was jedoch nicht immer befriedigt und mit relativ viel Aufwand verbunden ist.
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Darüber hinaus gibt es Lösungen den Anpressschuh flexibel zu gestalten und über mehrere Druckelemente anzupressen. Damit lässt sich zwar das Druckprofil im Pressspalt besser beeinflussen, jedoch sind bei den Übergängen zwischen den Druckelementen Drucksprünge zu beobachten.
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Entsprechend wurde, wie in der
EP 2085513 A1 offenbart, eine verbesserte Anpresseinheit entwickelt. Jedoch gibt es noch einen Nachteil bei dieser Entwicklung. Der liegt darin, dass sich die korrekte Ausrichtung der Walzen als schwierig und ungenau einzustellen gestaltet. Das liegt an der Zugänglichkeit, den Fertigungstoleranzen und den äußeren Einflüssen. Ein weiterer Ungenauigkeitstaktor ist die Formstabilität der Gegenwalze im Betrieb. Einflüsse wie Temperatur, vor allem bei innenbeheizten Zylindern (Krepp-/Yankeezylinder) als Gegenwalze, und die auf den Walzenkörper wirkenden Kräfte ergeben relativ große Abweichungen. Das sogenannte CD-Profil (cross-directional), das sich quer zur Bahnlaufrichtung in der Faserstoffbahn einstellt, ist in Hinblick auf die Dicke, die Dichte und/oder die Feuchtigkeit der Bahn nur sehr schwer zu vergleichmäßigen.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, das mit einer derartigen Anpresseinheit erzeugbare Druckprofil mit möglichst geringem Aufwand zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen dem Träger und dem Anpressschuh wenigstens ein Wegaufnehmer vorhanden ist. Bevorzugt sind mehrere axial nebeneinander angeordnete Wegaufnehmer in der Presswalze angeordnet. Der radiale Verfahrweg der Anpresseinheit und damit die Ausdehnung der Druckeinheit wird direkt gemessen. Durch den Wegaufnehmer ist der Abstand zwischen Träger und Druckschuh stets messbar und bekannt. Über den bekannten Druck und den belkannten Weg ist eine unmittelbare Aussage über die erzeugte Kraft möglich, da diese zum Druck und der aktiven Fläche proportional ist. Sind mehrere Wegaufnehmer installiert, kann eine Aussage über die Qualität der Achsabstandausrichtung getroffen werden. Oft auftretende Feuchtequerprofilprobleme, insbesondere im Randbereich, können so besser analysiert werden. Erste Erfahrungen bei Presswalzen mit der erfindungsgemäßen integrierten Wegmessung haben gezeigt, dass der Kraftverlauf an einem Yankeezylinder sich deutlich von einer vorangegangenen Berechnung unterscheidet. Das Querprofil der Bahn konnte deutlich verbessert werden.
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Vorzugsweise sind in axialer Richtung zumindest geringfügig verschiebbar gelagerte Übertragungselemente zwischen dem Anpressschuh und der Druckeinheit angeordnet. Dabei geben die Übertragungselemente dem Anpressschuh in Umfangsrichtung die erforderliche stabile Abstützung, während sie in axialer Richtung die Anpassbarkeit des Anpressschuhs an eine Gegenfläche kaum beeinträchtigen. Hierzu sollten die Übertragungselemente insbesondere in Pressrichtung formstabil sein und vorzugsweise aus Stahl, Aluminium oder einem Kunststoff bestehen. Um die relative Bewegbarkeit der Übertragungselemente zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn die Übertragungselemente in axialer Richtung zumindest geringfügig verschiebbar gelagert sind und ein geringes Spiel zueinander haben.
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Im Interesse einer möglichst guten Anpassung des Anpressschuhs an eine Gegenfläche, insbesondere eine Gegenwalze, und damit eines verbesserten Druckprofils in einem Pressspalt ist es vorteilhaft, wenn der Anpressschuh gegenüber dem Träger relativ biegeweich ist.
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Hierfür ist es vorteilhaft, wenn der Anpressschuh in Pressrichtung eine durchschnittliche Dicke zwischen 5 und 30, vorzugsweise zwischen 15 und 20 mm hat und/oder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.
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Um einen Pressspalt schnell und einfach wieder öffnen zu können, sollte der Anpressschuh über ein Rückholelement mit dem Träger gekoppelt sein, was mit Federelementen auf bekannte Weise leicht realisierbar ist.
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Im Interesse einer Steuerung des Druckprofils axial entlang der Presswalze sollte die Druckeinheit von mehreren, axial nebeneinander angeordneten und vorzugsweise separat steuerbaren Druckelementen gebildet werden.
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Um dabei die Übergänge zwischen den Druckelementen möglichst allmählich zu gestalten, ist es von Vorteil, wenn die Anzahl der axial nebeneinander angeordneten Übertragungselemente größer ist als die Anzahl der axial nebeneinander angeordneten Druckelemente.
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Für die Einstellung des Druckprofils in Umfangsrichtung der Presswalze ist es vorteilhaft, wenn die Druckeinheit von mehreren, in Umfangsrichtung der Presswalze nebeneinander angeordneten und vorzugsweise separat steuerbaren Druckelementen gebildet wird.
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Vor allem von den erforderlichen Druckkräften im Pressspalt hängt die Gestaltung der Druckelemente ab. Überwiegend wurden die Druckelemente bisher jeweils von einer, mit einem Druckfluid beaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Anordnung gebildet.
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Insbesondere bei geringen Druckkräften, wie diese beispielsweise bei der Behandlung von Tissuebahnen erforderlich sind, kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn die Druckelemente jeweils von einem flexiblen Druckkörper gebildet werden, der wenigstens einen Hohlraum aufweist, welcher zur Erzeugung der Presskraft über eine Volumenvergrößerung des Druckkörpers mit einem Druckfluid beaufschlagbar ist.
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Es ist von Vorteil, wenn der mindestens eine Wegaufnehmer auf induktiver, potentiometrischer oder magnetischer Basis arbeitet. Diese Art der funktionellen Umsetzung ist vielfach erprobt. Diese Wegaufnehmer lassen sich platzsparend und störungsunanfällig in der Presswalze unterbringen. Sind mehrere Wegaufnehmer installiert liefern sie ein genaues Abbild der Durchbiegung der Walze und die die einzelnen Drücke der Anpresseinheiten sind entsprechend ansteuerbar.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der mindestens eine Wegaufnehmer signaltechnisch mit der Steuereinrichtung zur Einstellung des Anpressdrucks der Anpresseinheit verbunden ist. Der Abstand zwischen Träger und Anpressschuh kann dann direkt ausgewertet werden.
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Zur Bildung eines verlängerten Pressspaltes mit einer zylindrischen Gegenwalze sollte der Anpressschuh in Umfangrichtung der Presswalze betrachtet eine konkave Pressfläche und die Presswalze einen rotierbaren und vorzugsweise flexiblen Walzenmantel besitzen. Verlängerte Pressspalte sind auch mit einer längeren Verweilzeit der Materialbahn im Pressspalt verbunden, was insbesondere bei der Glättung oder Entwässerung derselben von Vorteil sein kann. Dabei drückt die Anpresseinheit den Walzenmantel zur Bildung eines Pressspaltes in Richtung einer Gegenwalze.
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Vorzugsweise ist ein Anschlag für den Anpressschuh oder einem mit dem Anpressschuh verbundenen Bauteil zur Eichung des Wegaufnehmers vorgesehen. An einem Anschlag oder mehreren Anschlägen lässt sich der Verfahrweg des Weggebers definieren. Der definierte Hub ermöglicht dann auf einfache Weise die genaue Ermittlung kürzerer Abstandsveränderungen zwischen Pressschuh und Träger.
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Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Presswalze in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn eingesetzt.
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Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den beigefügten Zeichnungen zeigt die 1 einen schematischen Teilquerschnitt durch eine erfindungsgemäße Pressanordnung zur Entwässerung einer Faserstoffbahn 10, insbesondere einer Tissuebahn.
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Zuvor wird mit
2 der Stand der Technik, wie er in der
EP 2085513 A1 dargestellt ist, als Grundlage für die Erfindung erläutert.
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Hier wird der Pressspalt von einer Presswalze in Form einer Schuhpresswalze und einer zylindrischen Gegenwalze 3 gebildet.
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In und durch den Pressspalt läuft die Faserstoffbahn 10 hier beispielhaft mit einem unteren, wasseraufnehmenden Pressfilz 14. Für Satinagezwecke einer Faserstoffbahn würde der Pressfilz 14 entfallen. Nach dem Pressspalt bleibt die Faserstoffbahn 10 an der glatten Mantelfläche der Gegenwalze 3 haften und kann von dieser mit einem Kreppschaber wieder entfernt werden.
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Bei der Entwässerung von Tissuebahnen und ebenso bei der Satinage anderer Faserstoffbahnen kommt es auf eine volumenschonende Behandlung an, weshalb der Pressspalt verlängert ausgeführt ist.
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Hierzu wird die Presswalze von einem flexiblen Walzenmantel 2 gebildet, der von einer Anpresseinheit mit einem Anpressschuh 1 in Pressrichtung 9 zur Gegenwalze 3 gedrückt wird. Dabei besitzt der Anpressschuh 1 eine konkave Pressfläche 12.
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Die Anpresseinheit ist dabei an einem axial durch den rotierbaren Walzenmantel 2 verlaufenden, feststehenden Träger 7 gelagert.
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Die Anpressung des Anpressschuhs 1 erfolgt hier über zwei in Umfangrichtung der Presswalze nebeneinander angeordnete und hinsichtlich des Anpressdrucks separat steuerbare Druckelemente 5, 6.
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Diese Druckelemente 5, 6 werden hier jeweils von einem flexiblen Druckkörper in Form eines axial verlaufenden Druckschlauches gebildet.
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Dabei ist der Hohlraum 13 jedes Druckschlauches mit einer Druckfluidquelle verbunden, so dass dieser zur Erzeugung der Presskraft über eine Volumenvergrößerung des Druckschlauches mit einem Druckfluid, insbesondere Drucköl, beaufschlagbar ist.
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Beschrieben sind derartige Druckelemente beispielsweise in der
WO 2005/042834 . Das Druckelement kann zur Ermöglichung einer Volumenveränderung aber zum Beispiel statt der elastischen Wandungen auch faltbare, steife Wandungen besitzen.
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Der Anpressschuh 1 ist biegeweich ausgeführt, aus Aluminium und hat eine Dicke in Pressrichtung 9 zwischen 15 und 20 mm. Diese Flexibilität erlaubt eine umfassende Anpassung an die Kontur der Gegenwalze 3.
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Bei Tissuemaschinen wird als Gegenwalze 3 meist ein relativ leicht verformbarer Kreppzylinder eingesetzt. Auf Grund der Verformung des Kreppzylinders bleibt der Pressspalt besonders im Randbereich nicht gerade, so dass hier unerwünschte Linienkraftabweichungen auftreten können.
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Der biegeweiche Anpressschuh 1 erlaubt über die Anprssung mit den beiden flexiblen Druckelementen 5, 6 eine optimale Anpassung an die Form der Gegenwalze 3. Um im Bereich des Übergangs zwischen den beiden Druckelementen 5, 6 nur geringe Druckabweichungen im Pressspalt zu erzeugen, befindet sich zwischen den Druckelementen 5, 6 und dem Anpressschuh 1 eine Reihe von axial nebeneinander angeordneten Übertragungselementen 4.
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Diese Übertragungselemente 4 sind im Vergleich zum Druckschuh steif und aus Kunststoff oder Metall hergestellt.
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Durch die Formstabilität der Übertragungselemente 4 wird der Druckverlauf in Umfangsrichtung, insbesondere im Übergangsbereich zwischen den beiden Druckelementen 5, 6 vergleichmäßigt.
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Darüber hinaus sind die Übertragungselemente 4 in axialer Richtung in einer Führung geringfügig verschiebbar. Ein Spiel von ca. 0,2 mm zwischen den Übertragungselementen 4 erlaubt die unabhängige Bewegung der Übertragungselemente 4 in Pressrichtung 9.
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Um bei Stillstand oder Havarie den Pressspalt schnell öffnen zu können, ist der Anpressschuh 1 über ein Rückholelement 8 in Form einer bekannten Rückholfeder mit dem Träger 7 verbunden.
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Zur Schonung der Druckschläuche befindet sich zwischen den Übertragungselementen 4 und den Druckelementen 5, 6 eine Ausgleichsplatte 11, die sich über den gesamten Anpressschuh 1 erstreckt.
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1 zeigt eine solche Anpresseinheit des Standes der Technik mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung in einer ebenfalls erfindungsgemäßen Presswalze.
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In einer axialen Position der Presswalze ist zwischen den Druckelementen 5, 6 der Druckeinheit 21 ein Wegaufnehmer 15 angeordnet. Die beispielhaft gezeigte Ausführung arbeitet induktiv. Einsetzbar sind aber auch andere physikalische Prinzipien zur Wegmessung. Dabei ist die obere Aufhängung 17 des Wegaufnehmers 15 an einem in eine Spule 19 einfahrbaren Kern 20 derart realisiert, dass er an dem Pressschuh 1 oder einem mit diesem verbundenen Bauteil 4 befestigt ist. Die Spule bzw. deren Gehäuse besitzt eine weitere untere Aufhängung 18 des Wegaufnehmers 15 direkt am Träger 7.
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In nicht dargestellter Weise werden Signale aus der Walze herausgeführt und mittels Demulator-Modulen in ein 4 bis 20 mA-Signal gewandelt, das in einer Steuerung, aus der heraus auch für die Druckeinstellung des Pressschuhs 1 gegen die Gegenwalze 3 gesorgt wird, in eine Weganzeige umgewandelt wird. Der maximale Hub beträgt ca. 30 mm. Die Eichung des Wegaufnehmers erfolgt durch das Ausfahren der Druckelemente 5, 6 in Pressrichtung 9 gegen einen internen Anschlag 16.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anpressschuh
- 2
- (flexibler) Walzenmantel
- 3
- Gegenwalze
- 4
- Übertragungselement, Bauteil
- 5
- Druckelement
- 6
- Druckelement
- 7
- Träger
- 8
- Rückholelement
- 9
- Pressrichtung
- 10
- Faserstoffbahn
- 11
- Ausgleichsplatte
- 12
- (konkave) Pressfläche
- 13
- Hohlraum
- 14
- Pressfilz
- 15
- Wegaufnehmer
- 16
- Anschlag
- 17
- obere Aufhängung Wegaufnehmer
- 18
- untere Aufhängung Wegaufnehmer
- 19
- Spule
- 20
- Kern
- 21
- Druckeinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2085513 A1 [0006, 0024]
- WO 2005/042834 [0033]
