-
Die
Erfindung betrifft einen Kalander mit einer beheizten Walze und
einem flexiblen Mantel, der unter der Wirkung einer Andruckanordnung über einen
vorbestimmten Umfangsbereich an der Walze anliegt, wobei zwischen
der Walze und dem Mantel ein Breitnip ausgebildet ist. Ferner betrifft
die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Kalanders mit einer
Walze und einem flexiblen Mantel, den man unter Ausbildung eines
Breitnips über
einen vorbestimmten Umfangsabschnitt an den Umfang der Walze anlegt.
-
Im
Gegensatz zu Kalandern, bei denen eine Materialbahn, beispielsweise
eine Papierbahn, in einem Nip behandelt wird, der durch zwei benachbarte Walzen
gebildet ist, wird die Material in einem Breitnip, der durch eine
Walze und einen flexiblen Mantel gebildet ist, volumenschonender
behandelt. Dies liegt daran, daß bei
anson sten gleichen Preßkräften die
zur Verfügung
stehende Pressenfläche
größer ist und
sich dementsprechend die Druckspannung verringert. Andererseits
benötigt
die Materialbahn bei ansonsten gleicher Geschwindigkeit eine größere Zeit,
um den Breitnip zu durchlaufen. Diese größere "Behandlungszeit" läßt sich
beispielsweise ausnutzen, um der Materialbahn eine größere Wärmemenge
mitzugeben und ihre Temperatur entsprechend zu erhöhen. Man
kann daher einen derartigen Kalander zum volumenschonenden Glätten einer
Materialbahn, beispielsweise einer Papier- oder Kartonbahn, verwenden.
-
Ein
derartiger Kalander ist aus
US
6 158 333 A (entsprechend
DE 299 02 436 U1 ) bekannt. Dort ist der Walzenmantel
an seinen axialen Stirnseiten auf Stützscheiben geführt, die
um eine Walzenachse drehbar sind. Um einen Kontakt mit der Walze,
die man auch als Gegenwalze bezeichnen kann, zu ermöglichen,
muß der
Mantel mit Hilfe eines Stützschuhs
in Richtung auf die Gegenwalze verlagert werden. Dies bedeutet,
daß der
Mantel an seinen axialen Enden verformt wird. Diese Verformung wiederholt
sich bei jedem Umlauf für
jeden Umfangsabschnitt des Mantels im Bereich der axialen Enden. Diese
permanente Umformung ist eine erhebliche Beanspruchung für den Mantel.
Sie führt
zu dem Risiko, daß der
Mantel auf Dauer beschädigt
wird.
-
Der
umlaufende Mantel wird gelegentlich auch als "Schuhwalze" bezeichnet.
-
Problematisch
bei einem derartigen Kalander ist die Tatsache, daß der Mantel
aufgrund seiner stetigen Verformung in einem erheblichen Maße belastet
ist. Der Mantel ist aus einem flexiblen Kunststoff gebildet, ggf.
verstärkt
durch Verstärkungseinlagen,
wie Fasern oder Faserbänder.
-
DE 44 01 580 A1 zeigt
eine Langspaltpresse zum Auspressen einer laufenden Bahn, insbesondere
einer Papierbahn. Die Papierbahn wird zusammen mit einem Filzband
durch die Langspaltpresse geführt,
die gebildet ist durch eine Walze mit einem weichen Belag einerseits
und einem umlaufenden Mantel, der mit Hilfe eines Stützschuhs
gegen die Walze gepreßt
wird, andererseits. Der Mantel weist einen Arbeitsbereich auf, der
zwischen zwei axialen Randbereichen angeordnet ist und eine größere Dicke
als in den Randbereichen aufweist. Er steht im Arbeitsbereich radial über die
Randbereiche vor. In den Randbereichen sind Schwächungszonen ausgebildet, die
beispielsweise durch Bohrungen oder Rillen gebildet sein können. Mit
Hilfe dieser Schwächungszonen
vermeidet man, daß die
Außenkanten
des Anpreßschuhs
eine Scherwirkung auf das Filzband ausüben. Die Ausgestaltung ist
also gewählt,
um eine Beschädigung
des Filzbandes zu vermeiden.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Belastung des Mantels
zu verringern.
-
Diese
Aufgabe wird bei einem Kalander der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
daß der Mantel
in einem Arbeitsbereich, der zwischen zwei axialen Randbereichen
angeordnet ist, eine größere Dicke
als in den Randbereichen aufweist und im Arbeitsbereich radial über die
Randbereiche vorsteht, der Mantel im Bereich seiner axialen Enden
auf Stützscheiben
geführt
ist, die gegenüber
der Walze radial verlagerbar sind.
-
Mit
dieser Ausgestaltung wird erreicht, daß die Randbereiche von der
beheizten Walze ferngehalten werden können, ohne daß eine entsprechende
Verformung des Mantels erforderlich ist. In den Randbereichen liegt
der Mantel also nicht an der heißen Gegenwalze an, sondern
die Randbereiche haben einen Abstand zu der heißen Walze. Dieser Abstand ist
definiert durch die Größe, mit
der der Mantel im Arbeitsbereich über die Randbereiche übersteht. Da
es lediglich im Arbeitsbereich erforderlich ist, mit Hilfe des Walzenmantels
einen Druck auf die Materialbahn zwischen der Walze und dem Mantel
auszuüben,
reicht die verstärkte
Dicke hier aus. Durch den radialen Überstand des Mantels im Arbeitsbereich läßt sich
darüber
hinaus, wie weiter unten zu sehen sein wird, die bei einem Umlauf
notwendige Verformung sogar verringern. Durch die radiale Verlagerung
der Stützscheiben
läßt sich
der Breitnip öffnen, ohne
daß es
erforderlich ist, die Form des Mantels zu ändern, wenn man davon absieht,
daß sich
beim Öffnen
des Breitnips möglicherweise
eine Änderung
der Form des Mantels in dem Bereich ergibt, der den Breitnip bildet.
Hier hängt
es von der Flexibilität
des Mantels ab, ob der Mantel auf der Andruckanordnung liegen bleibt
oder sich geringfügig
strafft. Die "Kulissenführung" hat den Vorteil,
daß man
bei der Öffnung des
Breitnips etwas flexibler ist und vor allem etwas größere Öffnungsweiten
erzielen kann.
-
Hierbei
ist bevorzugt, daß zwischen
dem Arbeitsbereich und den Randbereichen jeweils ein Übergangsbereich
vor gesehen ist, in dem die Dicke des Mantels stetig zunimmt. Man
sieht also keine sprungartige Stufe zwischen den Randbereichen und dem
Arbeitsbereich vor, sondern der Übergang
zwischen den Randbereichen und dem Arbeitsbereich erfolgt im Querschnitt
nach einer Rampen- oder
Kurvenlinie. Damit vermeidet man, daß im Bereich des Übergangs
Störstellen
entstehen, die zu einer vorzeitigen Materialermüdung führen könnten.
-
Vorzugsweise
bildet der Mantel zumindest im Bereich der Andruckanordnung auf
seiner Innenseite in Axialrichtung eine Gerade. Der Mantel wird
in Axialrichtung also nicht verformt, wenn er an die Walze angelegt
wird. Dies bedeutet, daß eine
Verformung und damit eine Belastung für den Mantel wegfällt. Die
Verformung in radialer Richtung bleibt natürlich erhalten, weil sich der
Mantel in dem Bereich, in dem er an der Walze anliegt, in Radialrichtung
etwas nach innen verformen muß,
also eine Abweichung im Querschnitt von einer Kreislinie erfolgt.
Das bisher notwendige Verspannen des Mantels nach außen, bei
dem sich in den Randbereichen eine konusartige Erweiterung ergibt,
entfällt
jedoch.
-
Hierbei
ist besonders bevorzugt, daß der Mantel
auf seiner Innenseite über
den gesamten Umfang in Axialrichtung unverformt ist. Der Mantel
behält
also bei einem Umlauf seine Form bei. Die einzige Verformung, die
sich ergibt, ist die radiale Einstülpung in dem Bereich, in dem
er an der Walze anliegt. Ansonsten kann er seine Form, die im Querschnitt
einer Kreisform entsprechen kann, beibehalten.
-
Vorzugsweise
durchsetzt ein Träger
den Mantel in Axialrichtung und die Stützscheiben sind in Pressenrichtung
auf dem Träger
verlagerbar. Der Träger
stützt
damit die Scheiben einerseits ab und führt sie andererseits. Dies
läßt sich
beispielsweise dadurch erreichen, daß der Träger im Bereich der Stützscheiben
seitliche Abflachungen aufweist, die parallel zur Pressenrichtung
verlaufen. Dies ist eine relativ einfache konstruktive Lösung, um
den Mantel insgesamt beim Öffnen
des Breitnips zu verlagern.
-
Bevorzugterweise
wirkt eine Gegenschuhanordnung auf den Mantel, deren Wirkrichtung
der Wirkrichtung der Andruckanordnung entgegengesetzt ist. Die Gegenschuhanordnung
kann beispielsweise verwendet werden, um den Mantel zu verlagern. Durch
die Gegenschuhanordnung läßt sich
beim Öffnen
des Breitnips eine Geschwindigkeit erreichen, die über die
Geschwindigkeit hinausgeht, die einfach durch die Schwerkraft erzielbar
wäre. Darüber hinaus läßt sich
der Mantel dann auch an Positionen einsetzen, bei denen eine Öffnung des
Breitnips mit Schwerkraft alleine nicht möglich wäre, beispielsweise in einer Überkopf-Position.
-
Vorzugsweise
sind hierbei die Andruckanordnung und die Gegenschuhanordnung miteinander synchronisiert.
Wenn die Gegenschuhanordnung ausfährt, fährt die Andruckanordnung ein.
Unzulässige
Spannungen auf den Mantel werden also vermieden.
-
Die
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
daß man den
Mantel im Bereich der Andruckanordnung von einer durch die Stützscheiben
vorgegebenen Kreisform radial nach innen verformt.
-
Wie
oben ausgeführt,
spart man dadurch einen wesentlichen Anteil der Verformung ein,
nämlich die
bisher zu beobachtende konische Verformung des Mantels im Bereich
seiner axialen Enden. Damit wird eine Biegebeanspruchung des Mantels
an den axialen Enden der Andruckanordnung einerseits und der Befestigung
des Mantels an seinen axialen Enden andererseits vermieden oder
zumindest kleingehalten, so daß sich
hier weniger Ermüdungserscheinungen
zeigen. Insgesamt bleibt die Form des Mantels im wesentlichen erhalten,
d.h. sie bleibt, abgesehen von der Zone des Breitnips, im Querschnitt
im wesentlichen kreislinienförmig.
-
Bevorzugterweise öffnet man
den Breitnip durch eine radiale Verlagerung der Stützscheibe
und des Stützschuhs.
Dadurch läßt sich
die Form des Mantels auch bei geöffnetem
Breitnip im wesentlichen beibehalten.
-
Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
-
1 einen
schematischen Längsschnitt durch
eine Schuhwalze eines Kalanders,
-
2 einen
schematischen Querschnitt durch die Schuhwalze und
-
3 eine
Stirnseitenansicht der Schuhwalze.
-
Ein
Kalander 1 weist eine Walze 2 auf, die mit nicht
näher dargestellten,
aber allgemein bekannten Mitteln beheizt ist.
-
Die
Walze 2 bildet zusammen mit einem flexiblen Mantel 3 einer
Schuhwalze 4 einen Breitnip 5. Hierzu wird der
Mantel 3 unter der Wirkung einer Andruckanordnung 6 an
die Walze 2 angedrückt
oder angepreßt.
Die Andruckanordnung weist einen Andruckschuh 7 auf, der
gegenüber
einem die Schuhwalze 4 durchsetzenden Träger 8 durch
hydraulische Zylinder 9 abgestützt ist, mit deren Hilfe der
erforderliche Anpreßdruck über den
Schuh 7 auf den Mantel 3 ausgeübt werden kann. Im Betrieb
wird im Breitnip 5 eine Materialbahn, beispielsweise eine
Papier- oder Kartonbahn, satiniert, wobei die an der Walze 2 anliegende
Seite geglättet
wird. Die Materialbahn ist hier nicht dargestellt. Um die Erläuterung
zu vereinfachen, schließt
der Begriff des Anlegens des Mantels 3 an die Walze 2 auch
die Zwischenlage einer Materialbahn zwischen der Walze 2 und
dem Mantel 3 ein.
-
Der
Andruckschuh 7 weist eine Druckfläche 10 auf, deren
Krümmung
der Krümmung
der Walze 2 angepaßt
ist. In der Druckfläche 10 sind
nicht näher dargestellte
Schmiereinrichtungen vorgesehen, beispielsweise in Gestalt einer
hydrostatischen Schmierung, so daß der Mantel 3 reibungsarm über den
Andruckschuh 7 geführt
werden kann.
-
Der
Mantel 3 weist einen Arbeitsbereich A auf, der mit der
Walze 2 zusammenwirkt, und im Bereich seiner axialen Enden
zwei Randbereiche R, wobei zwischen dem Arbeitsbereich A und den
Randbereichen R Übergangsbereiche
U angeordnet sind. Der Mantel 3 weist im Arbeitsbereich
A eine größere Dicke
auf als in den Randbereichen R. Die Randbereiche R sind hier zur
Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt.
Im Arbeitsbereich A steht der Mantel in Radialrichtung über die
Randbereiche R über.
Dies ermöglicht
es, daß man
auch im Bereich des Breitnips 5 die Innenseite des Mantels 3 auf
einer geraden Linie in Axialrichtung halten kann. Man kann sogar den
Mantel 3 über
den gesamten Umlauf in praktisch unveränderter Form belassen, d.h.
es ist nicht notwendig, den Mantel 3 im Bereich des Breitnips 5 im Bereich
seiner axialen Enden konisch aufzuweiten, wie dies aus dem Stand
der Technik bekannt ist.
-
In
den Übergangsbereichen
U vergrößert sich
die Dicke des Mantels 3 stetig, so daß Ecken und Kanten vermieden
werden, an denen sich erhöhte
Spannungen im Mantel 3 ausbilden könnten.
-
Dadurch,
daß der
Mantel 3 im Bereich des Breitnips 5 in Axialrichtung
gestreckt gehalten werden kann, vermindert sich die notwendige Verformung.
Die Verformung des elastischen Mantels beschränkt sich darauf, daß er sich
im Bereich des Breitnips 5 konkav verformt, um sich der
konvexen Gegenkrümmung
der Walze 2 anzupassen.
-
Der
Mantel 3 ist im Bereich seiner axialen Enden auf Stützscheiben 11 gelagert. 3 zeigt eine
Stirnseitenansicht einer derartigen Stützscheibe 11. Die
Stütz scheibe 11 weist
eine längliche Öffnung 12 mit
parallelen Führungswänden 13 auf,
die auf einer entsprechenden Abflachung 14 am Träger 8 geführt sind.
Dementsprechend ist es möglich,
die Stützscheiben 11 in
Richtung des Doppelpfeiles 15 zu bewegen. Bei einer derartigen
Bewegung wird der Mantel 3 insgesamt von der Walze 2 entfernt
oder an sie angenähert,
d.h. alle Bereiche des Mantels 3 werden um die gleiche
Entfernung in Bezug auf die Walze 2 verlagert. Auch bei
einer Öffnung
des Breitnips 5 ist also eine Formänderung des Mantels 3 nicht
erforderlich. Es ist in Abhängigkeit
von der Flexibilität des
Mantels 3 zwar möglich,
daß sich
der Mantel 3 beim Öffnen
des Breitnips 5 etwas von der Druckfläche 10 abhebt. Im übrigen bleibt
seine Form aber unverändert.
-
Um
das Öffnen
des Breitnips 5 zu beschleunigen, ist auf der der Andruckanordnung 6 gegenüberliegenden
Seite des Trägers 8 eine
Gegenschuhanordnung 16 vorgesehen, die ebenfalls hydraulische
Zylinder 17 aufweist, mit denen ein Gegenschuh 18 gegen
den Mantel 3 gedrückt
werden kann, d.h. radial nach außen.
-
Die
Zylinder 9 der Andruckanordnung 6 und die Zylinder 17 der
Gegenschuhanordnung 16 sind synchronisiert miteinander,
d.h. wenn die Zylinder 9 einfahren, fahren die Zylinder 17 aus
und umgekehrt. Dadurch werden unzulässige Spannungen auf den Mantel 3 vermieden.
-
Die
Gegenschuhanordnung 16 kommt mit weniger Zylindern 17 aus
als die Andruckanordnung 6. Die Gegenschuhanordnung ist
nicht in erster Linie dazu gedacht, höhere Drücke auszuüben, sondern sie dient hauptsächlich dazu, eine
Verlagerungsbewegung des Mantels 3 zu unterstützen.
-
Bei
einer Verlagerungsbewegung des Mantels 3 zum Öffnen oder
Schließen
des Breitnips 5 verlagert sich nicht nur der Mantel 3,
sondern es verlagern sich auch die Stützscheiben 11. Man
kann daher vorsehen, daß die
Stützschuhe 7, 18 über Halterungen 19 zwischen
dem Andruckschuh 7 bzw. dem Gegenschuh 18 und
den Stützscheiben 11 angeordnet sind.
Diese Halterungen 19 können
die Bewegung des Andruckschuhs 7 bzw. des Gegenschuhs 18 auf die
Stützscheiben 11 übertragen
und gleichzeitig dazu beitragen, die Bewegung des Andruckschuhs 7 und
die Bewegung des Gegenschuhs 16 zu koppeln.