DE102021119691A1

DE102021119691A1 - Staubabsaugung am Rollenschneider

Info

Publication number: DE102021119691A1
Application number: DE102021119691.4A
Authority: DE
Inventors: Daniel Gronych; Tobias Henle; Klaus Radtke; Stefan Hübner; Fabian Köberle; Marcus Britz
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2021-07-29
Filing date: 2021-07-29
Publication date: 2023-02-02
Also published as: WO2023006717A1; EP4377057A1

Abstract

Staubabsaugung (1) an einer Schneidevorrichtung (2) für das Schneiden einer Papierbahn (3) entlang einer Laufrichtung der Papiermaschine (MD), in einem Rollenschneider, umfassend zumindest eine Schneideklinge (4) sowie ein Ableitelement (6) für staubenthaltende Luft (7), wobei zwischen Schneideklinge (4) und Ableitelement (6) eine Abschirmung (8) angeordnet ist, wobei die Abschirmung einen Lufteinlass (10) aufweist und wobei die Abschirmung (8) einen Absaugzone (11) abschirmt und wobei die Abschirmung (8) mit dem Ableitelement (6) verbunden ist wobei die Absaugzone (11) entlang der Laufrichtung der Papiermaschine (MD) eine Länge von 50 mm bis 500 mm aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Staubabsaugung an einer Schneidevorrichtung für das Schneiden einer Papierbahn entlang einer Laufrichtung der Papiermaschine, in einem Rollenschneider, umfassend zumindest eine Schneideklinge sowie ein Ableitelement für staubenthaltende Luft.
Aus dem Stand der Technik ist in US 5 031 494 eine Staubabsaugung an einem Rollenschneider bekannt, das Austreten, insbesondere feiner, Schnittstäube ist aber in der Papierindustrie weiterhin ein bekanntes Problem. Feine Schnittstäube entstehen auch aufgrund von mineralischen Zusatzstoffen in der Papierbahn. Schnittstäube können sich in der Umgebungsluft verteilen, an Maschinenteilen absetzten und zu verstärktem Verschleiß führen. Zudem stellen feine Stäube auch ein Gesundheitliches Problem für Mitarbeiter in der Papierindustrie dar.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, Schnittstaub, der an einem Rollenschneider entsteht weitgehend aufzufangen und von der Papierbahn abzuführen. Der Staub kann dann in einer folgenden Filteranlage entfernt werden. Die Aufgabe der Erfindung ist damit die Belastung der Umwelt und Technik durch Schnittstäube zu reduzieren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend dem unabhängigen Anspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, wobei zwischen der Schneideklinge und Ableitelement eine Abschirmung angeordnet ist, wobei die Abschirmung einen Lufteinlass aufweist und wobei die Abschirmung einen Absaugzone abschirmt und wobei die Abschirmung mit dem Ableitelement verbunden ist wobei die Absaugzone entlang der Laufrichtung der Papiermaschine (MD) eine Länge von 50 mm bis 500 mm aufweist.
Besonders vorteilhaft ist dabei wenn die Absaugzone auch nach dem Schneidevorgang noch einen Bereich von einer Länge von zumindest 50 mm bis 250 mm aufweist, da in der Absaugzone der Schnittstaub durch eine geeignete Luftströmung von der Bahn gelöst werden kann und dem Ableitelement zugeführt werden kann. Da der Rollenschneider meist mit Geschwindigkeiten von 1000 m/min bis 2500 m/min betrieben wird, sind die Geometrie der Abschirmung und die Länge der Absaugzone für eine effektive Staubabsaugung wichtig. Eine definierte Luftströmung entlang der Laufrichtung der Papiermaschine (MD) wird auch durch einen Lufteinlass vor dem Schneidevorgang ermöglicht. Der Lufteinlass kann aber auch seitlich von dem Schneidevorgang erfolgen. Ein Lufteinlass kann auch durch Luftdüsen unterstützt werden, oder durch die von der Papierbahn mitgeführte Grenzluftschicht verstärkt werden. Der Entstehende Schnittstaub kann so der Luftströmung folgen bis er das Ableitelement erreicht. Der Schneidevorgang ist der Bereich in dem die Papierbahn mit der Schneideklinge in Kontakt ist. Besonders effektiv ist die Staubabsaugung wenn der Bereich der Absaugzone nach dem Schneidevorgang zwischen 80 mm und 150 mm umfasst. Die Effektivität der Staubabsaugung kann auch von der Geschwindigkeit der Papierbahn abhängig sein. Vorteilhaft ist daher eine optionale Möglichkeit zur Einstellung der Länge der Absaugzone. Die Abschirmung begrenzt die Absaugzone zumindest teilweise seitlich und parallel zum Schneidevorgang in Laufrichtung der Papiermaschine auf beiden Seiten der Schneideklinge sowie zumindest teilweise in Querrichtung der Papiermaschine nach dem Ableitelement, sowie zumindest teilweise oberhalb und parallel zur Papierbahn.
Eine Absaugung entgegen der Laufrichtung der Papierbahn oder in tangentialer Richtung zu der Schneideklinge, wie im Stand der Technik bekannt hat sich in den Versuchen für diese Erfindung als deutlich weniger effektiv gezeigt. So verblieb deutlich mehr Staub in unmittelbarer Nähe der Papierbahn und konnte anschließend in die Umwelt gelangen.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Staubabsaugung wobei der Bereich des Lufteinlasses größer ist als die Querschnittsfläche der Abschirmung im Bereich der Absaugzone, so dass die einströmende Luft im Bereich der Absaugzone beschleunigt wird.
Eine Verjüngung der Querschnittsfläche hat in der Abschirmung eine Beschleunigung der Luft zur Folge. Durch die Beschleunigung der Luft auf können Stabpartikel im Bereich des Schneidevorgang und der Absaugzone vorteilhaft zu dem Ableitelement geleitet werden.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Staubabsaugung wobei der Abstand zwischen der Abschirmung und der Papierbahn geringer als 25 mm ist vorzugsweise geringer als 15 mm und insbesondere geringer als 10 mm ist, wobei die Abschirmung die Absaugzone parallel zur Laufrichtung der Papiermaschine sowie quer zur Laufrichtung vor und hinter der Schneideklinge gegenüber der Umgebungsluft abschirmt.
Ein geringer Abstand zwischen Staubabsaugung und Papierbahn ist wichtig um das Austreten von staubenthaltender Luft in die Umgebung zu vermindern. In Versuchen hat sich ein Abstand zwischen 3 mm und 15 mm als besonders wirksam erwiesen und ein Bereich von 5 mm bis 12 mm als besonders wirksam. Vorteilhaft ist zudem wenn die Wandung der Abschirmung unmittelbar gegenüber der Papierbahn eine Stärke von 3 mm bis 20 mm und gegenüber der Papierbahn eine ebene Fläche aufweist. So kann ein Strömungswiederstand einen Luftaustausch gegenüber der Umgebung vermindern. Ein Berühren der Papierbahn an der Abschirmung kann jedoch zu Beschädigungen der Abschirmung und Papierbahn führen, der Bereich von 0 mm bis 2 mm
Weiterhin vorteilhaft ist eine Staubabsaugung wobei die Abschirmung eine Abstreifklinge umfasst, die geeignet ist die Strömung staubenthaltende Luft von der Papierbahn abzuleiten und dem Ableitelement zuzuführen, wobei die Abstreifklinge in der Position verstellbar ausgeführt werden kann.
Die Strömungsverhältnisse der Luft um den Schneidevorgang können sich mit verschiedenen Produktionsgeschwindigkeiten und Papiereigenschaften ändern. Bei den Papiereigenschaften hat sich gezeigt, dass beispielsweise das Flächengewicht und Rauigkeit einen Einfluss auf die mitgeführte Luftgrenzschicht und/oder das Flatterverhalten der Papierbahn haben können. Eine Einstellung der genauen Position der Abstreifklinge vorteilhaft um den optimalen Punkt für die Strömungsteilung der Staubenthaltenden Luft in Richtung zum Ableitelement einzustellen. Über die Einstellung der Abstreifklinge kann auch die Länge der Absaugzone definiert werden. Die Abstreifklinge selbst kann eine scharfe Klinge aufweisen, oder an der strömungstrennenden Kante einen Radius von kleiner 5 mm insbesondere kleiner 2 mm und besonders vorteilhaft zwischen 0,5 und 1,5 mm aufweisen. Der Radius und die daraus entstehende Rundung an der strömungsteilende Kante, können dabei helfen, dass einzelne Fasern nicht an der Abstreifklinge hängen bleiben.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Staubabsaugung wobei das Ableitelement einen Volumenstrom von 0,5 m³/min bis 5 m³/min von staubenthaltende Luft aus dem Bereich der Absaugzone und/oder der Abschirmung ableitet, wobei ein Teil des Luftstromes auch durch das Klingengehäuse geleitet werden kann.
Die Wirkung des experimentell ermittelten vorteilhaften Volumenstromes ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit hoch genug ist, dass Staub sich nicht an den Wandungen des Ableitelementes absetzt. Die Luft hat dabei üblicherweise eine Temperatur von 10° C bis ca. 50° C und in dem Ableitelement und Absaugzone wird üblicherweise ein absoluter Druck von 0,7 bar bis 1,3 bar eingestellt. Der Druck kann dabei aufgrund der Geometrie in einzelnen Abschnitten der Staubabsaugung unterschiedlich sein. Eine weitere sogenannte Bypass Leitung kann zudem eine Absaugende Wirkung in dem Klingengehäuse aufbauen, um auch dort das Ansammeln und/oder austreten von Staubpartikeln zu vermindern.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Staubabsaugung wobei das Ableitelement mit einer Gebläseeinheit in Verbindung steht und über einen Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck die staubenthaltende Luft absaugen kann, wobei der Unterdruck geregelt und/oder gesteuert werden kann.
Die Steuerung und/oder Regelung des Luftdrucks in der Staubabsaugung ist für eine optimale Effizienz der Staubabsaugung wichtig. Wird zu wenig staubenthaltende Luft abgesaugt, entweicht Staub aus dem Schneidevorgang, wird zu viel staubenthaltende Luft abgesaugt, kann beispielsweise der Bahnlauf gestört werden. Eine Einstellung der Menge der abgesaugten staubenthaltenden Luft und des Drucks in der Staubabsaugung kann dabei manuell erfolgen. Für die Einstellung können der visuelle Eindruck der Absaugwirkung und des Bahnlaufs maßgebend sein. Eine automatische Regelung kann auch mittels Abstandsmessung des Abstands zwischen Papierbahn und Staubabsaugung erfolgen. Auch weitere Messgrößen, wie der Druck in dem Ableitelement, die Bahnspannung oder die Geschwindigkeit der Papiermaschine können für eine Druckregelung verwendet werden. Die Druckregelung kann auch indirekt über eine Regelung des Volumenstroms, der Ventilstellungen oder die Ventilator-Einstellungen erfolgen.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Staubabsaugung wobei das Klingengehäuse und/oder die Absaugzone mittels einer Klappvorrichtung zugänglich sind. Eine Klappvorrichtung zur Reinigung, für Wartungsarbeiten und zum Klingentausch ist bei der Staubabsaugung vorteilhaft.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Staubabsaugung wobei die Abschirmung und das Klingengehäuse separat aufgebaut sind, wobei die Klinge unabhängig von der Position der Abschirmung in Richtung der Papierbahn verstellbar ausgeführt ist.
Ein zweiteiliger Aufbau kann hier vorteilhaft sein, da die Staubabsaugung in ihrer Position nach anderen Kriterien eingestellt wird, wie die Schneideklinge. Die Schneideklinge wird je nach gewünschter Schnitttiefe und Größe der Schnittklinge positioniert. Die Größe der Schnittklinge kann auch aufgrund von Verschleiß und Anzahl der Schärf-Vorgänge variieren. Für die Staubabsaugung ist eine Positionierung möglichst gleichmäßig nach an der Papierbahn vorteilhaft, damit die Luftströmung eine effektive Staubabsaugung gewährleistet.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Staubabsaugung wobei in die Abschirmung Luftdüsen integriert sind, die geeignet sind, den Abstand zwischen Papierbahn und Abschirmung zu stabilisieren und insbesondere Berührungen der Papierbahn an der Abschirmung zu vermeiden.
Das integrieren von Druckluftdüsen direkt in die Abschirmung der Staubabsaugung hat zwei vorteilhafte Wirkungen: Die Papierbahn kann von einer Berührung der Abschirmung abgehalten werden und der Bahnlauf kann auch bei höherem Vakuum in der Absaugstrecke stabilisiert werden. Die Luftdüsen können zudem die Effektivität der Staubabsaugung verbessern. Die Luftdüsen können dabei direkt in die Abschirmung integriert werden, oder separat von außen an der Abschirmung angebracht werden. In der Praxis haben sich hier insbesondere Flachdüsen bewährt, die einen geschlossenen Luftvorhang ausbilden können. Aber auch mit einer Vielzahl kleinerer Düsen konnte der austretende Staub deutlich vermindert werden. Die Luftdüsen werden dabei von einer Luftverteilung mit Druckluft oder Instrumentenluft versorgt. Die Luftverteilung umfasst dabei Druckluftleitungen und/oder Schläuche sowie optional Anschlussvorrichtungen und/oder Ventile zur Verbindung mit einer Druckluftversorgung. Auch die Luftverteilung kann direkt zumindest teilweise in die Abschirmung integriert werden. Die Integration von Luftdüsen und/oder Luftverteilung in die Abschirmung kann vorteilhaft mittels additiven Fertigungsverfahren erfolgten, insbesondere im 3D-Druck verfahren. Besonders vorteilhaft ist zudem eine Integration einer Luftdüse im Bereich der Abschirmung und der Abstreifklinge in Querrichtung zur Laufrichtung der Papierbahn. Eine solche Luftdüse kann sicherstellen, dass die Staubenthaltende Luft effektiv dem Ableitelement zugeführt wird.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Schneidevorrichtung mit einer Staubabsaugung wobei auf der der Schneideklinge abgewandten Seite der Papierbahn Stützelemente angeordnet sind, die die Position der Papierbahn stabilisieren und Berührungen der Papierbahn an der Abschirmung vermindern, wobei die Stützelemente auch Luftdüsen umfassen können.
Bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten steigt auch die Strömungsgeschwindigkeit der staubenthaltenden Luft, und damit die notwendigen Drücke und Vakua in der Staubabsaugung. Damit die Papierbahn dennoch stabilisiert werden kann können vorteilhaft Stützelemente verwendet werden. Diese Stützelemente werden bereits an anderen Stellen in der Papiermaschine verwendet und auch Foilleisten genannt. Die Stützelemente können eine gezielte Luftführung unterstützen und Bahnflattern vermindern. Stützelemente können auch Belüftungselemente und Luftdüsen umfassen um gezielte Luftkissen oder Luftströmungen zur Bahnstabilisierung aufzubauen. Auch ein Verwenden von Bürsten kann einen Bahnlauf stabilisieren, wenn diese beispielsweise eine Grenzluftschicht unterbrechen.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Schneidevorrichtung mit einer Staubabsaugung wobei auf der der Schneideklinge abgewandten Seite der Papierbahn ein Topfmesser oder eine weitere Schneideklinge als Gegenklinge angeordnet ist. Um eine gute Schneidewirkung zu erzielen ist es üblich, die Schneideklinge mit einer Gegenklinge zu versehen, wobei in diesem Fall die Staubabsaugung zu berücksichtigen ist.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Schneidevorrichtung mit einer Staubabsaugung wobei auf der Seite der Papierbahn, die der ersten Schneideklinge abgewandten ist, eine weitere Staubabsaugung angeordnet ist, wobei die Abschirmung dieser weiteren Staubabsaugung eine erweiterte Öffnung für die Gegenklinge aufweist.
Der Einsatz einer Gegenklinge macht es erforderlich eine weitere Staubabsaugung auf der Unterseite der Papierbahn mit einer entsprechenden Öffnung zu versehen. Insbesondere bei Verwendung von einem Topfmesser ist diese Öffnung seitlich an der Abschirmung vorzusehen. Für die Abdichtung der Klingen können die gleichen Mechanismen genutzt werden wie bei dem Abstand zwischen Abschirmung und Papierbahn: Insbesondere ein geringer Abstand und/oder die Integration von Luftdüsen in die Abschirmung kann auch hier die Effektivität der Staubabsaugung steigern.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Schneidevorrichtung mit einer Staubabsaugung wobei die Schneideklinge und Staubabsaugung sowie wenn vorhanden die Gegenklinge und weitere Staubabsaugung, in ihrer Position in Querrichtung der Papiermaschine (CD) einstellbar ausgeführt sind, wobei die Einstellung auch automatisiert erfolgen kann.
Um verschiedene Rollenformate zu schneiden, ist bei Rollenschneidern meist eine Mehrzahl von Schneideklingen angeordnet, wobei diese verstellbar ausgeführt werden können. Die Verstellung kann dabei automatisch erfolgen oder manuell während Rüstzeiten. Wird die Position der Schneidevorrichtung mit einer Staubabsaugung verstellt, ist ein nachführen der Ableitelemente mittels flexiblen Leitungen vorzusehen. Dabei können auch zentrale Luftkanäle mit entsprechenden Kupplungselementen zur Verbindung mit den Ableitelementen zum Einsatz kommen. So kann die staubenthaltende Luft stets mittels Gebläseeinheit zu einer Filtervorrichtung transportiert werden, ohne dass Staub entweicht. Teil der automatischen Verstellung der Schneideklingen kann auch ein Öffnen bzw. Eintauchen der Klingen umfassen, um den Schneidevorgang zu unterbrechen oder wieder zu starten.
Weiterhin vorteilhaft ist ein Rollenschneider umfassend zumindest eine Staubabsaugung wobei die Staubabsaugung mit einer Gebläseeinheit und einer Filtriervorrichtung verbunden ist, die geeignet ist, die staubenthaltende Luft abzuleiten und den darin enthaltenden Staub zu separieren.
Die vorteilhafte Wirkung einer Filtrierung des Staubs aus der staubenthaltenden Luft ist zunächst einmal eine Reduzierung der Staubbelastung in der Umgebungsluft, mit den bereits beschriebenen Vorteilen. Zudem können in dem Schnittstaub enthaltene Faser und Feinstoff Materialien direkt dem Faserstoffkreislauf der Papierherstellung zugeführt werden. Eine solche stoffliche Verwertung bietet weitere Vorteile bei Betriebskosten und Umwelt.
Weiterhin vorteilhaft ist ein Rollenschneider umfassend zumindest zwei Staubabsaugungen wobei eine Mehrzahl von Schneidevorrichtung umfassend je zumindest eine Staubabsaugung über die Querrichtung der Papiermaschine (CD) angeordnet sind, wobei die Staubabsaugungen über einen gemeinsamen Abluftkanal verbunden sind.
Um eine kompakte Anordnung der Staubabsaugung in dem Rollenschneider zu erreichen, ist ein gemeinsamer Abluftkanal vorteilhaft. Der gemeinsame Abluftkanal kann zentral mittels einem Gebläse und Unterdruck die staubenthaltende Luft von den Schneidevorrichtungen abtransportieren. Vorteilhaft ist dabei wenn die Ableitelemente kompakt mit dem Abluftkanal verbunden sind. So kann der Bauraum günstig genutzt werden, und eine gute Absaugung erreicht werden. Der Verbindungsstelle zwischen Ableitelement und Abluftkanal ist dabei flexibel auszuführen um eine Verstellung der Position der Schneidevorrichtung zu ermöglichen. Die Verbindungsstelle kann dabei beispielsweise mittels einer automatisch lösbaren Kupplung und/oder Dichtung geschlossen werden.
Weiterhin vorteilhaft ist ein Verfahren zum Schneiden einer Papierbahn, in einem Rollenschneider mittels zumindest einer Schneidevorrichtung umfassend zumindest eine Staubabsaugung, wobei die staubenthaltende Luft während und unmittelbar nach dem Schneidevorgang in einer Absaugzone beschleunigt wird, mittels einer Abschirmung von der Umgebung abgeschirmt wird und in einem Ableitelement von der Papierbahn abgeleitet wird.
In Versuchen zu dieser Erfindung hat sich gezeigt, dass eine Beschleunigung der staubenthaltenden Luft im Bereich der Absaugzone die Effektivität der Staubabsaugung maßgeblich verbessert. Staubpartikel können so beschleunigt werden und werden von der Papierbahn gelöst. Auch bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten ist die Betrachtung der Strömungsverhältnisse an der Absaugung wichtig. So kann die staubenthaltende Luft unter der Abschirmung in der Absaugzone sicher und weitgehend vollständig der Ableitung zugeführt werden. Auch die Abstreifklinge und die Position der Abstreifklinge können die Strömung hier vorteilhaft lenken und ein weitreichendes Einfangen des Schnittstaubs ermöglichen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1 Teilschnittdarstellung Staubabsaugung
2 Schneidevorrichtung mit Staubabsaugung
3 Schneidevorrichtung mit gerader Staubabsaugung
4 Schneidevorrichtung mit weiterer Staubabsaugung
5 Detailschnittdarstellung Schneidevorrichtung mit Abschirmung

1 zeigt eine nicht maßstäbliche Teilschnittdarstellung einer Schneidevorrichtung 2 mit Staubabsaugung 1 gemäß einem Aspekt dieser Erfindung. Die Papierbahn 3 wird der Schneidevorrichtung 2 in der Darstellung von links nach rechts in Laufrichtung der Papiermaschine MD zugeführt. Mit der Papierbahn 3 gelangt auch Luft über den Lufteinlass 10 in die Schneidevorrichtung 2 und Staubabsaugung 1. Die Papierbahn 3 wird von der Schneideklinge 4 während dem Schneidevorgang 9 geschnitten. Das Klingengehäuse 5 ist in dieser Ausführungsform optional mit der Abschirmung 8 in baulicher Einheit ausgeführt. Die Abschirmung 8 schirmt die Absaugzone 11 gegenüber Umgebung sowohl oberhalb der Papierbahn 3 als auch seitlich vor und hinter in Querrichtung der Papiermaschine CD der Schneideklinge 4 ab. So kann staubenthaltende Luft 7 dem Ableitelement 6 zugeführt werden und von einer nicht dargestellten Gebläseeinheit 18 aus der Papiermaschine gesaugt werden. Die staubenthaltende Luft 7 enthält dabei zumindest Umgebungsluft die über den Lufteinlass 10 der Schneidevorrichtung 1 zugeführt wurde und Staub der bei dem Schneidevorgang 9 entsteht. Das Ableitelement 6 und der folgende nicht bildlich dargestellte Abluftkanal sind dabei strömungstechnisch vorteilhaft geformt, insbesondere an Kanten und Vorsprünge, etwa durch Schrauben, sind zu vermeiden, da sich daran Staubpartikel festsetzen können. Im Bereich der Absaugzone 11 ist die Abschirmung 8 strömungstechnisch derart geformt, dass die staubenthaltende Luft 7 beschleunigt werden kann um dann mittels der Abstreifklinge 12 in Richtung des Ableitelementes 6 umgeleitet zu werden. Die Abstreifklinge 12 kann dabei beispielsweise eine scharfe Klinge aufweisen, oder an ihrer strömungsteilenden Kante einen Radius kleiner 3 mm aufweisen. Optional kann die Abstreifklinge aus einem harten Material gefertigt werden um dem Verschleiß durch den Papierstaub oder eventuelle Berührungen der Papierbahn länger standzuhalten. Die Abstreifklinge 12 kann dabei aus Metall, insbesondere gehärtetem Stahl oder aus einem Keramikwerkstoff hergestellt werden. Um zu verhindern dass Staub aus der Schneidevorrichtung austritt ist es vorteilhaft den Abstand A zwischen Abschirmung 8, und/oder Staubabsaugung einerseits und der Papierbahn andererseits möglichst gering zu halten. Vorteilhaft ist hier ein Abstand zwischen 2 mm und 30 mm, insbesondere zwischen 10 mm und 3 mm.
2 zeigt eine nicht maßstäbliche Teilschnittdarstellung einer Schneidevorrichtung 2 mit Staubabsaugung 1 gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung. Die Darstellung zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass die Staubabsaugung 1 und separat von dem Klingengehäuse 5 aufgebaut ist. Die Schneidevorrichtung 2 umfasst dabei wenigstens eine Schneideklinge 4 das Klingengehäuse 5 sowie die Staubabsaugung 1. Die Staubabsaugung 1 umfasst vor dem Schneidevorgang 9 einen Lufteinlass 10, und eine Abschirmung 8 die mit einem Ableitelement 6 verbunden ist. Die Abschirmung 8 ist dabei in Laufrichtung der Papiermaschine MD so lange ausgeführt dass Absaugzone 11 abgeschirmt werden kann. Die Abschirmung 8 verfügt über einen Schlitz, durch den die Schneideklinge 4 zu der Papierbahn 3 gelangt. Zudem ist in der Staubabsaugung 1 eine Abstreifklinge 12 integriert. Der Abstand A zwischen der Staubabsaugung 1 und der Papierbahn 3 ist dabei einstellbar. In dieser Anordnung ist dabei ein Abstand A in einem Bereich von 2 mm bis 20 mm vorteilhaft, insbesondere zwischen 2 mm und 10 mm, da so besonders wenig staubenthaltende Luft 7 aus der Staubabsaugung 1 und/oder Abschirmung 8 entweichen kann. Mit der Papierbahn 3 gelangt auch Luft über den Lufteinlass 10 in die Schneidevorrichtung 2 und Staubabsaugung 1. Die Papierbahn 3 wird von der Schneideklinge 4 während dem Schneidevorgang 9 geschnitten. Die Abschirmung 8 schirmt die Absaugzone 11 gegenüber Umgebung sowohl oberhalb der Papierbahn 3 als auch seitlich vor und hinter in Querrichtung der Papiermaschine CD der Schneideklinge 4 ab. So kann staubenthaltende Luft 7 dem Ableitelement 6 zugeführt werden und von einer nicht dargestellten Gebläseeinheit 18 aus der Papiermaschine gesaugt werden. Das Ableitelement 6 und der folgende nicht bildlich dargestellte Abluftkanal sind dabei strömungstechnisch vorteilhaft geformt, insbesondere an Kanten und Vorsprünge, etwa durch Schrauben, sind zu vermeiden, da sich daran Staubpartikel festsetzen können. Im Bereich der Absaugzone 11 ist die Abschirmung 8 strömungstechnisch derart geformt, dass die staubenthaltende Luft 7 beschleunigt werden kann um dann mittels der Abstreifklinge 12 in Richtung des Ableitelementes 6 umgeleitet zu werden. Die Beschleunigung der staubenthaltenden Luft 7 im Bereich der Absaugzone 11 erfolgt insbesondere durch eine Verkleinerung der Querschnittfläche der Abschirmung 8. Die Beschleunigung und Druckverhältnisse in der Absaugzone 11 können zudem durch eine Regelung des Luftdrucks im Bereich des Ableitelements 6 eingestellt werden. Sollte im hinteren Bereich der Absaugzone ein Unterdruck entstehen, kann die Abschirmung 8 vorteilhaft in dieser Figur nicht bildlich dargestellte Luftdüsen 21 umfassen, geeignet die Papierbahn in einem definierten Abstand von der Abschirmung 8 zu halten. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, auch unter der Papierbahn 3 weitere optionale Stützelemente 14 anzuordnen. Diese Stützelemente 14 können den Lauf der Papierbahn 3 ebenfalls stabilisieren. Diese Stabilisierung der Papierbahn kann durch eine direkte Berührung der Stützelemente 14 an der Papierbahn 3 erfolgen, oder berührungslos durch eine geeignete Luftführung auf der der Staubabsaugung 1 abgewandten Seite der Papierbahn 3. Derartige Stützelemente 14 sind in anderen Bereichen der Papiermaschine als Foils bekannt. Die Abstreifklinge 12 kann dabei beispielsweise eine scharfe Klinge aufweisen, oder an ihrer strömungsteilenden Kante einen Radius kleiner 3 mm aufweisen. Optional kann die Abstreifklinge aus einem harten Material gefertigt werden um dem Verschleiß durch den Papierstaub oder eventuelle Berührungen der Papierbahn länger standzuhalten.
3 zeigt eine nicht maßstäbliche Teilschnittdarstellung einer Schneidevorrichtung 2 mit Staubabsaugung 1 gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung. Die Darstellung zeichnet sich dadurch aus, dass die Staubabsaugung 1 und separat von dem Klingengehäuse 5 aufgebaut ist, wobei die Abschirmung 8 kostengünstig gerade und parallel zur Laufrichtung der Papiermaschine MD aufgebaut ist. Eine Beschleunigung der staubenthaltenden Luft 7 im Bereich der Absaugzone 11 kann hier über eine Druckregelung in dem Ableitelement 6 erfolgen. Über nicht bildlich dargestellte Luftverteilungen 20 und Luftdüsen 21 kann der Abstand A zwischen Papierbahn 3 und Abschirmung 8 bzw. Abstreifklinge 12 zudem konstant gehalten werden, ohne dass die Papierbahn 3 die Staubabsaugung 1 berührt. Mögliche Ausführungsformen für dieses Detail finden sich in 5 in einem Detailschnitt B-B. Vorteilhaft kann die Abstreifklinge 12 in ihrer Position einstellbar ausgeführt werden. Durch die Position der Abstreifklinge 12 und/oder der Schneideklinge 4 kann die auch die Länge der Absaugzone 11 eingestellt werden. Die Länge der Absaugzone hat dabei einen Einfluss auf die Effektivität der Staubabsaugung 1.
4 zeigt eine nicht maßstäbliche Teilschnittdarstellung einer Schneidevorrichtung 2 mit Staubabsaugung 1 und einer weiteren Staubabsaugung 1' gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung. Vorteilhaft ist die Staubabsaugung 1 und die weitere Staubabsaugung 1' auf beiden Seiten der Papierbahn 3 angeordnet, so kann auf beiden Seiten entstehender Schneidestaub abgesaugt werden. Gegenüber der Schneideklinge 4 ist eine Gegenklinge 16 angeordnet die optional als Topfmesser 15 ausgeführt ist. Die Abschirmung 8 der weiteren Staubabsaugung 1' weist dafür eine Öffnung auf durch die das Topfmesser 15 positioniert werden kann. Dabei ist es sowohl möglich das Klingengehäuse 5 und die weitere Staubabsaugung 1' separat auszuführen, oder das Klingengehäuse 5 mit der weiteren Staubabsaugung 1' bildlich nicht dargestellt in einer baulichen Einheit auszuführen. Vorteilhaft ist die Ausführung wenn die Staubabsaugung 1 und die weitere Staubabsaugung 1' weitgehend spiegelsymmetrisch zur Fläche der Papierbahn 3 aufgebaut sind. Über einen weitgehend spiegelsymmetrischen Aufbau lassen sich die Druckverhältnisse in der Absaugzone 11 auf beiden Seiten der Papierbahn 3 gleichmäßig regeln, sodass die Papierbahn 3 stabilisiert wird. Auch hier ist es möglich die Beschleunigung der staubenthaltenden Luft 7 über eine Regelung der Abluftmenge und/oder des Drucks in den Ableitelementen 6 einzustellen.
5 zeigt zwei nicht maßstäbliche Detailschnittdarstellungen gemäß dem Bildschnitt B-B einer Schneidevorrichtung 2 mit Staubabsaugung 1 gemäß weiteren Aspekten dieser Erfindung. In der Darstellung auf der linken Seite der 5 ist die Abschirmung 8 um den Schneidevorgang 9 angeordnet. Die Abschirmung 8 ist dabei im Abstand A nahe der Oberfläche der Papierbahn 3 angeordnet. Vorteilhaft ist hier ein Abstand A der klein gewählt ist, insbesondere kleiner 15 mm, besonders vorteilhaft zwischen 5 mm und 10 mm, damit nur wenig Staubenthaltende Luft aus der Abschirmung entweichen kann. Um ein berühren der Abschirmung 8 an der Papierbahn 3 zu verhindern sind in die Abschirmung 8 Luftdüsen 21 integriert die über eine Luftverteilung 20 mit Druckluft oder Instrumentenluft versorgt werden. Über eine Regelung der Druckluft in der Luftverteilung 20 und Luftdüse 21 kann der Abstand A direkt eingestellt werden, und die Effektivität der Staubabsaugung 1 (bzw. der weiteren Staubabsaugung 1') verbessert werden. Die Abschirmung 8 kann vorteilhaft in einem additiven Verfahren wie beispielsweise eine 3D Druck hergestellt werden, wobei die Luftverteilung 20 und Luftdüsen 21 einfach in die Abschirmung 8 integriert werden können. Wie in der Darstellung auf der rechten Seite der 5 dargestellt, können die Luftdüsen 20 können aber auch separat neben der Abschirmung angeordnet werden, wobei die Luftverteilung 21 über handelsübliche Druckschläuche oder Druckleitungen erfolgen kann. Die Abschirmung 8 kann aus Kunststoff hergestellt werden, wobei es vorteilhaft sein kann auf der Unterseite ein härteres Material zu verwenden, um Verschleiß durch Reibung an der Papierbahn 3 zu vermindern. In diesem Fall kann an der Unterseite ein Metallwerkstoff oder Keramikwerkstoff verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Staubabsaugung
1': weitere Staubabsaugung
2: Schneidevorrichtung
3: Papierbahn
4: Schneideklinge
5: Klingengehäuse
6: Ableitelement
7: staubenthaltende Luft
8: Abschirmung
9: Schneidevorgang
10: Lufteinlass
11: Absaugzone
12: Abstreifklinge
13: Klappvorrichtung
14: Stützelemente
15: Topfmesser
16: Gegenklinge
17: Rollenschneider
18: Gebläseeinheit
19: Filtriervorrichtung
20: Luftverteilung
21: Luftdüse
A: Abstand
B: Bildschnitt
MD: Laufrichtung der Papiermaschine (Machine Direction)
CD: Querrichtung der Papiermaschine (Cross Direction)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5031494 [0002]

Claims

Staubabsaugung (1) an einer Schneidevorrichtung (2) für das Schneiden einer Papierbahn (3) entlang einer Laufrichtung der Papiermaschine (MD), in einem Rollenschneider (17), umfassend zumindest eine Schneideklinge (4) sowie ein Ableitelement (6) für staubenthaltende Luft (7), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schneideklinge (4) und Ableitelement (6) eine Abschirmung (8) angeordnet ist, wobei die Abschirmung einen Lufteinlass (10) aufweist und wobei die Abschirmung (8) einen Absaugzone (11) abschirmt und wobei die Abschirmung (8) mit dem Ableitelement (6) verbunden ist wobei die Absaugzone (11) entlang der Laufrichtung der Papiermaschine (MD) eine Länge von 50 mm bis 500 mm aufweist.
Staubabsaugung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich des Lufteinlasses (10) größer ist als die Querschnittsfläche der Abschirmung (8) im Bereich der Absaugzone (11), so dass die einströmende Luft im Bereich der Absaugzone (11) beschleunigt wird.
Staubabsaugung (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A) zwischen der Abschirmung (8) und der Papierbahn (3) geringer als 25 mm ist vorzugsweise geringer als 15 mm und insbesondere geringer als 10 mm ist, wobei die Abschirmung (8) die Absaugzone (11) parallel zur Laufrichtung der Papiermaschine (MD) sowie quer zur Laufrichtung (CD) hinter der Schneideklinge (4) gegenüber der Umgebungsluft zumindest teilweise abschirmt.
Staubabsaugung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (8) eine Abstreifklinge (12) umfasst, die geeignet ist die Strömung staubenthaltende Luft (7) von der Papierbahn abzuleiten und dem Ableitelement (6) zuzuführen, wobei die Abstreifklinge (12) in der Position verstellbar ausgeführt werden kann.
Staubabsaugung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitelement (6) einen Volumenstrom von 0,25 m³/min bis 5 m³/min von staubenthaltende Luft (7) aus dem Bereich der Absaugzone (11) und/oder der Abschirmung (8) ableitet, wobei ein Teil des Luftstromes auch durch das Klingengehäuse (5) geleitet werden kann.
Staubabsaugung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitelement (6) mit einer Gebläseeinheit (18) in Verbindung steht und über einen Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck die staubenthaltende Luft (7) absaugen kann, wobei der Unterdruck geregelt und/oder gesteuert werden kann.
Staubabsaugung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klingengehäuse (5) und/oder die Absaugzone (8) mittels einer Klappvorrichtung (13) zugänglich sind.
Staubabsaugung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Abschirmung (8) und das Klingengehäuse (5) separat aufgebaut sind, wobei die Klinge (4) unabhängig von der Position der Abschirmung (5) in Richtung der Papierbahn (3) verstellbar ausgeführt ist.
Staubabsaugung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Abschirmung (8) Luftdüsen integriert sind, die geeignet sind, den Abstand (A) zwischen Papierbahn (3) und Abschirmung (8) zu stabilisieren und insbesondere Berührungen der Papierbahn (3) an der Abschirmung zu vermeiden.
Schneidevorrichtung (2) mit einer Staubabsaugung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Schneideklinge (4) abgewandten Seite der Papierbahn (3) Stützelemente (14) angeordnet sind, die die Position der Papierbahn (3) stabilisieren und Berührungen der Papierbahn (3) an der Abschirmung (8) vermindern, wobei die Stützelemente auch Luftdüsen umfassen können.
Schneidevorrichtung (2) mit einer Staubabsaugung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Schneideklinge (4) abgewandten Seite der Papierbahn (3) ein Topfmesser (15) oder eine weitere Schneideklinge (4) als Gegenklinge (16) angeordnet ist.
Schneidevorrichtung (2) mit einer Staubabsaugung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der ersten Schneideklinge (4) abgewandten Seite der Papierbahn (3) eine weitere Staubabsaugung (1') nach einem der vorherigen Ansprüche (1) angeordnet ist, wobei die Abschirmung (8) dieser weiteren Staubabsaugung (1') eine erweiterte Öffnung für die Gegenklinge (16) aufweist.
Schneidevorrichtung (2) mit zumindest einer Staubabsaugung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideklinge (4) und Staubabsaugung (1) sowie gegebenenfalls die Gegenklinge (16) und weitere Staubabsaugung (1'), in ihrer Position in Querrichtung der Papiermaschine (CD) einstellbar ausgeführt sind, wobei die Einstellung auch automatisiert erfolgen kann.
Rollenschneider (17) umfassend zumindest eine Staubabsaugung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Staubabsaugung (1) mit einer Gebläseeinheit (18) und einer Filtriervorrichtung (19) verbunden ist, die den geeignet ist die staubenthaltende Luft (7) abzuleiten und den darin enthaltenden Staub zu separieren.
Rollenschneider (17) umfassend zumindest zwei Staubabsaugung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Schneidevorrichtung (2) umfassend je zumindest eine Staubabsaugung (1) über die Querrichtung der Papiermaschine (CD) angeordnet sind, wobei die Staubabsaugungen (1) über einen gemeinsamen Abluftkanal verbunden sind.
Verfahren zum Schneiden einer Papierbahn, in einem Rollenschneider mittels zumindest einer Schneidevorrichtung umfassend zumindest eine Staubabsaugung, dadurch gekennzeichnet, dass die staubenthaltende Luft (7) während und unmittelbar nach dem Schneidevorgang (9) in einer Absaugzone (11) beschleunigt wird, mittels einer Abschirmung (8) von der Umgebung abgeschirmt wird und in einem Ableitelement (4) von der Papierbahn abgeleitet wird.