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Die Erfindung betrifft eine Kalanderanordnung
mit einer Schuhwalze und einer Gegenwalze, die zwischen sich einen
Breitnip ausbilden, durch den eine Materialbahn geführt ist,
wobei die Schuhwalze einen umlaufenden Mantel aufweist, der mit
Hilfe eines Anpreßschuhs
in Richtung auf die Gegenwalze belastbar ist und die Position des
Anpreßschuhs
veränderbar
ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Behandeln einer
Materialbahn in einem Breitnip, der durch eine Schuhwalze mit einem
umlaufenden Mantel und einer Gegenwalze gebildet wird, wobei der
Mantel durch einen Anpreßschuh
in Richtung auf die Gegenwalze belastet wird.
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Die Erfindung wird im folgenden unter
Verwendung einer Papierbahn als Beispiel für die Materialbahn beschrieben,
ohne jedoch darauf beschränkt zu
sein. Auch bei anderen Materialbahnen, die auf ähnliche Weise behan delt werden
sollen, beispielsweise Kartonbahnen, treten die im folgenden geschilderten
Probleme auf.
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Eine Papierbahn wird im Verlauf ihrer
Produktion mindestens einmal durch einen Nip geleitet, der vielfach
durch zwei Walzen gebildet ist, die gegeneinander gepreßt werden.
In dem Nip wird die Papierbahn mit einem erhöhten Druck beaufschlagt. Dieser
Druck dient zum einen der Verdichtung der Papierbahn. Zum anderen
hat der Druck Auswirkungen auf die Gestaltung der Oberfläche der
Papierbahn. Wenn man zusätzlich
Wärme in
den Nip einträgt,
beispielsweise dadurch, daß eine
der Walzen beheizt ist, dann werden die Fasern der Papierbahn plastifiziert,
was zu einer verbesserten Oberfläche, insbesondere
im Hinblick auf Glanz- und/oder Glätteeigenschaften, beiträgt.
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Bei immer schneller laufenden Papierbahnen
steht in manchen Fällen
im Nip nicht mehr genügend
Zeit zur Verfügung,
um die benötigte
Energie in die Papierbahn einzutragen. Man ist daher in jüngerer Zeit
dazu übergegangen,
beim Satinieren einer Papierbahn sogenannte Breitnips zu verwenden,
in denen die Papierbahn mit Druck und gegebenenfalls Temperatur
beaufschlagt wird. Ein Breitnip wird gebildet durch einen umlaufenden
Mantel, der unter Wirkung eines Anpreßschuhs an der Gegenwalze anliegt,
wobei zwischen dem Mantel und der Gegenwalze die Papierbahn angeordnet
ist. Der Mantel liegt dabei an einem Teil des Umfangs der Gegenwalze an.
Dementsprechend muß der
Mantel in ausreichendem Maße
verformbar sein, so daß er
im Bereich des Anpreßschuhs
etwa konkav an die Gegenwalze angepaßt ist, während er im übrigen Bereich konvex
verläuft.
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Der Mantel kann unterschiedliche
Ausgestaltungen haben. Er kann zum einen relativ dick sein und nach
Art einer Walze umlaufen. Er kann aber auch als dünnes Band
ausgebildet sein, das über mehrere
Rollen geführt
ist.
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In praktisch allen Fällen ist
es üblich,
als Material für
den Mantel einen elastomeren Kunststoff zu verwenden. Ein derartiger
Kunststoff ist flexibel und nachgiebig genug, so daß er sich
der Form der Gegenwalze anpassen kann.
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In manchen Fällen ist es nicht erwünscht, daß der Mantel
direkten Kontakt mit der Gegenwalze bekommt. Dies soll an folgendem
Beispiel erläutert werden:
Derartige Kunststoffe sind im allgemeinen aber thermisch nur begrenzt
belastbar. Wenn man die Gegenwalze beheizt, dann muß sie durchaus Oberflächentemperaturen
in der Größenordnung
von 200 bis 300°C
annehmen. Derartige Temperaturen sind in vielen Fällen erforderlich,
um eine ausreichende Wärmemenge
in die Papierbahn eintragen zu können.
Eine derartig hohe Temperatur würde
aber den Mantel beschädigen,
wenn er direkt an der Gegenwalze anliegt. Unkritisch sind hingegen
Bereiche, in denen der Mantel durch die Materialbahn von der Gegenwalze
getrennt ist. In diesem Bereich wirkt die Materialbahn als ausreichender
Isolator.
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Man hat daher verschiedene Vorschläge gemacht,
um das Problem zu entschärfen.
So zeigen
DE 299 02
451 U1 und
DE
299 02 436 U1 eine Vorgehensweise, bei der die Materialbahn
breiter gewählt
wird als die Anlagebreite des Mantels an der Gegenwalze. Diese Vorgehensweise
hat allerdings den Nachteil, daß die
Materialbahn unkalandrierte Bereiche aufweist, die entweder vorher
oder nachher weiterbehandelt werden müssen, damit die Materialbahn überhaupt
aufwickelbar ist.
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WO 01/51705 A1 beschreibt eine andere Ausgestaltung.
Hier ist der Anpreßschuh
an seinen beiden Stirnseiten abgeschrägt. Durch Veränderung der
Position des Anpreßschuhs
gegenüber
der Gegenwalze in die Richtung, in der auch die Materialbahn durch
den Breitnip läuft,
läßt sich
in gewissen Grenzen die Breite verändern, über die der Mantel an die Gegenwalze
angedrückt
wird. Allerdings sind hier die Möglichkeiten
zur Veränderung
relativ klein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Anlage des Mantels an der Gegenwalze zu verhindern.
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Diese Aufgabe wird bei einer Kalanderanordnung
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Anpreßschuh parallel zur Achse der
Gegenwalze in eine Position verlagerbar ist, in der er nur noch
teilweise in Überdekkung
mit der Gegenwalze steht.
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Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Bereite
der Zone, in der der Mantel an der Gegenwalze anliegt, in relativ
weiten Bereichen zu verändern. Wenn
der Anpreßschuh über die
Gegenwalze hinaus verfahren wird, dann kann er den Mantel nur noch
in dem Bereich gegen die Gegenwalze drücken, in dem er in Überdeckung
mit der Gegenwalze steht. Die Länge
des Breitnips bezogen auf die Axialrichtung der Gegenwalze richtet
sich also nach der Länge
der Überdeckung.
Außerhalb
des Anpreßschuhs
erfolgt dann kein Kontakt mehr zwischen dem Man tel und der Gegenwalze.
Ab dem Ende des Anpreßschuhs, das
sich der Gegenwalze gegenüber
befindet, kann sich der Mantel zunehmend von der Gegenwalze entfernen.
Dieser Spalt genügt,
um eine negative thermische Beeinflussung des Mantels durch die
Gegenwalze in ausreichendem Maße
zu vermindern. Am anderen Ende wird der Mantel zwar von dem Anpreßschuh unterstützt. Dort
ist aber keine Gegenwalze mehr vorhanden, die negativ auf den Mantel
einwirken könnte.
Der Begriff der "Gegenwalze" ist hier allgemein
zu verstehen. In den meisten Fällen
wird die Gegenwalze tatsächlich
durch einen zylinderförmigen
Körper
gebildet. Die "Gegenwalze" kann jedoch auch
auf andere Weise als Widerlager für den Mantel ausgebildet sein,
beispielsweise als Band oder Mantel.
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Bevorzugterweise ist die Gegenwalze
beheizt. Wenn man über
die Gegenwalze Wärme
in den Breitnip einführt,
dann kann man die Materialbahn erhitzen, was sich ebenfalls positiv
auf die Behandlung der Materialbahn, insbesondere die Oberflächeneigenschaften
einer Papier- oder
Kartonbahn, auswirkt.
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Vorzugsweise ist der Anpreßschuh innerhalb des
Mantels verlagerbar. Man kann dann den Mantel geschlossen ausbilden,
d.h. auch an seiner Stirnseite mit Begrenzungswänden versehen. Dementsprechend
ist es möglich,
im Innern des Mantels eine Schmierung zwischen dem Anpreßschuh und
dem Mantel durch eine Schmierflüssigkeit,
beispielsweise Öl,
zu bewirken.
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Vorzugsweise sind der Mantel und
die Gegenwalze ortsfest relativ zueinander angeordnet. Dies vereinfacht den
Aufbau. Man muß also
nicht die Gegenwalze gegenüber
dem Mantel oder den Mantel gegenüber
der Gegenwalze verschieben. Es reicht aus, wenn der Anpreßschuh verschoben
wird, um die wirksame axiale Länge
des Breitnips einzustellen.
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Bevorzugterweise ist dem Breitnip
eine Bahnleiteinrichtung vorgeschaltet, mit der ein Versatz der
Materialbahn parallel zur Achse der Gegenwalze einstellbar ist.
Mit dieser Bahnleiteinrichtung ist es nun möglich, die Bahn genau dorthin
zu führen,
wo der Breitnip arbeiten kann, also in den Überdeckungsbereich zwischen
der Gegenwalze und dem Anpreßschuh.
Dies ist unabhängig
davon möglich, ob
die Materialbahn der Kalanderanordnung in der richtigen Lage zuläuft. Falls
die Materialbahn noch nicht die richtige Position erreichen würde, wird
durch die Bahnleiteinrichtung Abhilfe geschaffen.
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Vorzugsweise weist der Anpreßschuh einen Antrieb
relativ zu einem Träger
auf, der mit einem Bahnkantensensor gekoppelt ist. Durch den Antrieb ist
es zunächst
möglich,
die Verlagerung des Anpreßschuhs
gegenüber
der Gegenwalze von außen
zu steuern, d.h. es ist kein Eingriff eines Monteurs erforderlich.
Zum anderen läßt sich
mit Hilfe des Antriebs und des damit verbundenen Bahnkantensensors eine
gewisse Automatisierung bewirken. Der Antrieb kann den Anpreßschuh so
verschieben, daß das
eine Ende des Anpreßschuhs
mit der einen Bahnkante in Überdeckung
steht und die andere Bahnkante mit dem Ende der Gegenwalze abschließt. Natürlich wird man
hier gewisse Zu- oder Abschläge
machen müssen,
weil die Druckwirkung des Mantels auf die Materialbahn unter Um ständen auch
etwas über
die axiale Länge
des Anpreßschuhs
hinaus reichen kann.
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Vorzugsweise ist der Mantel an seinen
Enden mit Niederhaltern versehen. Diese Niederhalter ziehen den
Mantel dann, wenn er nicht vom Anpreßschuh unterstützt ist,
von der Gegenwalze weg. Dies erlaubt es, schnell einen ausreichenden
Abstand zwischen der Gegenwalze und dem Mantel zu erzeugen, so daß eine negative
thermische Beeinflussung des Mantels durch die Gegenwalze, beispielsweise
eine Überhitzung,
nicht stattfinden kann. Im Grunde ist ein derartiger Niederhalter
nur für
das Ende des Mantels erforderlich, das bei einer entsprechenden
Verlagerung des Anpreßschuhs
von der Gegenwalze weg gezogen werden soll. Am anderen Ende ist
ohnehin keine Gegenwalze mehr vorhanden, vor der der Mantel geschützt werden
soll. Es ist jedoch in vielen Fällen
zweckmäßig und
vorteilhaft, wenn man die Schuhwalze bezogen auf ihre axiale Mitte
im wesentlichen symmetrisch ausbildet.
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Vorzugsweise sind die Niederhalter
durch umlaufende Stirnscheiben gebildet. Die Stirnscheiben schließen den
vom Mantel umschlossenen Innenraum zum einen ab. Zum anderen sind
sie in der Lage, falls das erforderlich ist, eine Antriebsleistung für die Rotation
des Mantels zu übertragen.
Durch eine entsprechende Positionierung der Stirnscheiben gegenüber der
Gegenwalze läßt sich
darüber
hinaus die Funktion erfüllen,
daß die
Stirnscheiben den Mantel außerhalb
des Anpreßschuhs
von der Gegenwalze weg ziehen.
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Die Aufgabe wird bei einem Verfahren
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Anpreßschuh parallel zur Achse der
Gegenwalze in eine Position verlagert wird, in der er nur noch teilweise
in Überdeckung
mit der Gegenwalze steht.
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Wie oben im Zusammenhang mit der
Kalanderanordnung ausgeführt,
ist es auf diese Weise möglich,
die axiale Länge
zu verändern,
in der die Materialbahn im Breitnip behandelt wird. Dies ist gleichbedeutend
mit der Breite, in der der Mantel gegen die Gegenwalze gedrückt wird.
Wenn eine entsprechend schmalere Materialbahn behandelt werden soll,
dann wird der Anpreßschuh
weiter aus der Überdeckung
mit der Gegenwalze herausgefahren, so daß der Mantel auch nur über eine
kleinere axiale Länge
gegen die Gegenwalze gedrückt
wird. Man kann nun die Überdeckung
so einstellen, daß tatsächlich eine
Berührung
nur in dem Bereich stattfinden könnte,
der durch die Breite der Materialbahn definiert ist. Da in diesem
Bereich aber die Materialbahn durch den Breitnip geführt wird,
ist eine Berührung zwischen
der Gegenwalze und dem Mantel der Schuhwalze nicht möglich.
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Hierbei ist bevorzugt, daß man den
Mantel und die Gegenwalze relativ zueinander ortsfest hält. Dadurch
wird das Verfahren relativ einfach. Man muß lediglich ein einzelnes Element
bewegen, nämlich den
Anpreßschuh
der Gegenwalze.
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Vorzugsweise versetzt man die Materialbahn vor
dem Eintreten in den Breitnip parallel zur Achse der Gegenwalze.
Auch wenn die Materialbahn beispielsweise mittig zur Gegenwalze
zuläuft,
ist es dann möglich,
die Ma terialbahn so zu führen,
daß sie in
den Überdeckungsbereich
zwischen dem Anpreßschuh
und der Gegenwalze gelangt. Dieser Überdeckungsbereich ergibt sich
am axialen Ende der Gegenwalze.
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Hierbei ist besonders bevorzugt,
daß man die
Materialbahn so versetzt, daß die
eine Kante mit einer Kante eines Arbeitsbereichs der Gegenwalze und
die andere Kante mit dem Anpreßschuh
abschließt.
Dies erleichtert die Steuerung. Man bekommt definierte Bedingungen
zum Leiten der Materialbahn. Darüber
hinaus wird auf diese Weise auch definiert, wie weit der Anpreßschuh gegenüber der Gegenwalze
herausgefahren werden muß.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
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- 1 eine
schematische Seitenansicht einer Kalanderanordnung,
- 2 eine schematische
Vorderansicht der Kalanderanordnung, teilweise im Schnitt, und
- 3 eine Bahnleiteinrichtung.
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1 zeigt
eine Kalanderanordnung 1 mit einer Schuhwalze 2,
die mit einer Gegenwalze 3 einen Breitnip 4 bildet,
durch den eine Materialbahn 5, beispielsweise eine Papierbahn,
geführt
wird. Die Gegenwalze 3 ist beheizt. Die Beheizung kann
beispielsweise dadurch erfolgen, daß eine Heizflüssigkeit
oder ein Dampf durch achsparallel geführte Kanäle 6 geführt wird,
wie dies an sich bekannt ist. Es ist aber auch möglich, die Gegenwalze 3 von
außen zu
beheizen, wie dies schematisch durch eine äußere Heizeinrichtung 7 dargestellt
ist.
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Die Schuhwalze 2 weist einen
Mantel 8 aus einem Material auf, das so nachgiebig ist,
daß es durch
einen Anpreßschuh 9 im
Bereich des Breitnips 4 gegen die Gegenwalze gedrückt werden
kann und dort die Form der Gegenwalze 3 annimmt. In diesem Bereich
wird also der Mantel konkav ausgeformt, während er im übrigen Umlauf
konvex ist.
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Der Mantel 8 kann relativ
steif sein und nach Art einer Walze umlaufen. Dieser Fall ist in 1 dargestellt. Es ist aber
auch möglich,
den Mantel 8 einfach als Band auszubilden, das mit Hilfe
von Stützrollen
geführt
ist und ebenfalls im Umlauf geführt
wird.
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Der Anpreßschuh 9 weist eine
Stützfläche 10 auf,
die in nicht näher
dargestellter Weise geschmiert sein kann, so daß der Mantel 8 reibungsarm über die Stützfläche 10 gleiten
kann. Die Stützfläche ist
im vorliegenden Fall so ausgeformt, daß sie der Krümmung der
Gegenwalze 3 angepaßt
ist. Dies ist jedoch nicht zwingend.
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Der Anpreßschuh 9 ist auf einem
Träger 11 gelagert,
der im Innern des Mantels 8 angeordnet ist und den Mantel 8 über die
volle Länge
durchsetzt. Dieser Träger 11 ist
auch in 2 zu erkennen.
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Auf dem Träger 11 ist ein Antrieb 12 angeordnet,
der sich an einer trägerfesten
Basis 13 abstützt.
Mit Hilfe des Antriebs 12 ist es möglich, den Anpreßschuh 9 in Richtung
eines Doppelpfeiles 14 parallel zur Achse 15 der
Gegenwalze 3 zu verschieben und zwar so, wie dies in 2 dargestellt ist, daß der Anpreßschuh 9 nur
noch teilweise in Überdeckung
mit einem Arbeitsbereich 16 der Gegenwalze 3 steht.
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Der Mantel 8 ist an seinen
beiden axialen Enden mit Stirnscheiben 17, 18 versehen,
die drehbar auf dem Träger 11 gelagert
sind. Die beiden Stirnscheiben 17, 18 sind dabei
so angeordnet, daß ihr Außenumfang
einen vorbestimmten Abstand zur Gegenwalze 3 aufweist.
Damit der Mantel 8 zur Anlage an der Gegenwalze 3 bzw.
an der an der Gegenwalze 3 anliegenden Materialbahn 5 kommen
kann, ist es notwendig, daß der
Anpreßschuh 9 den
Mantel 8 in diesem Bereich entsprechend anhebt. Axial außerhalb
des Anpreßschuhs 9 wird
der Mantel 8 durch die Stirnscheiben 17, 18 von
der Gegenwalze 3 weg gezogen. Die Stirnscheiben 17, 18 bilden
also Niederhalter.
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In Laufrichtung der Materialbahn 5 vor
dem Breitnip 4 sind Bahnkantensensoren 19, 20 angeordnet,
die die Lage der Kanten der Materialbahn 5 ermitteln. Die
Bahnkantensensoren 19, 20 sind mit dem Antrieb 12 gekoppelt.
Ferner sind die Bahnkantensensoren 19, 20 mit
einer Bahnleiteinrichtung 21 gekoppelt, die ebenfalls vor
dem Breitnip 4 angeordnet ist. Mit Hilfe der Bahnleiteinrichtung 21 ist
es möglich, der
Materialbahn 5 einen seitlichen Versatz A zu vermitteln.
Die Materialbahn 5 sollte dabei so gesteuert werden, daß ihre eine
Kante 22 mit dem axialen Ende des Arbeitsbereichs 16 der
Gegenwalze 3 abschließt.
Der Antrieb 12 steuert unter der Vorgabe des Bahnkantensensors 20 für die andere
Bahnkante 23 die Lage des Anpreßschuhs 9 so, daß diese
andere Bahnkante 23 mit der axialen Wirkgrenze des Anpreßschuhs 9 abschließt. Auf
diese Weise stellt man sicher, daß der Mantel 8 nur
in einem Bereich an die Gegenwalze 3 angenähert wird,
wo sich die Materialbahn 5 zwischen der Gegenwalze 3 und
dem Mantel 8 befindet. Die übrigen Bereiche des Mantels 8 werden
zuverlässig
durch die Stirnscheiben 17, 18 in einem Abstand
zur Gegenwalze 3 gehalten.
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Im Bereich der in 2 linken Bahnkante 22 hält der Anpreßschuh 9 den
Mantel 8 zwar in einer Höhe, die auch der Höhe im Überlappungsbereich zwischen
dem Mantel 8 und der Gegenwalze 3 entspricht.
Dies ist jedoch ohne weitere thermische Folgen, weil axial außerhalb
dieser Bahnkante 22 (in 2 links)
die Gegenwalze 3 aufhört,
genauer gesagt sich verjüngt,
so daß eine
direkte thermische Beeinflussung des Mantels 8 durch die
heiße
Gegenwalze 3 hier ebenfalls nicht stattfinden kann.
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Die Gegenwalze 3 und der
Mantel 8 der Schuhwalze 2 sind relativ zueinander
ortsfest angeordnet. Bei einer Verstellung des Anpreßschuhs 9 verändert sich
also die gegenseitige örtliche
Zuordnung von Gegenwalze 3 und Mantel 8 nicht.
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Die Bahnleiteinrichtung weist zwei
Leitrollen 24, 25 auf, die an einem gemeinsamen
Rahmen 26 angeordnet sind. Dieser Rahmen ist um einen Drehpunkt 27 in
Richtung der Doppelpfeile 28 verdrehbar, wie dies in 3 dargestellt ist, so daß der Versatz
A in relativ weiten Bereichen eingestellt werden kann.
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Hierbei sollte der Zulauf der Materialbahn 5 so
eingestellt werden, daß die
eine Kante 22 mit der Kante des Arbeitsbereichs 16 der
Gegenwalze 3 abschließt,
während
im übrigen
der Anpreßschuh 9 durch
den Antrieb 12 so eingestellt wird, daß die Wirkung des Anpreßschuhs 9 über den
Mantel 8 auf die Materialbahn 5 an deren anderer
Kante 23 aufhört. Dies
muß nicht
unbedingt bedeuten, daß der
Anpreßschuh 9 exakt
an der Bahnkante 23 enden muß. In vielen Fällen wird
er bereits eine kleine Strecke vorher enden, weil aufgrund der Eigensteifigkeit
des Mantels 8 noch ein gewisser Druck auf die Materialbahn 5 auch
im Bereich ihrer Kante 23 aufgebracht werden wird.
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Der Mantel 8 weist eine
größere axiale
Erstreckung auf als der Arbeitsbereich 16 der Gegenwalze 3.
Dies ist erforderlich, damit der Anpreßschuh 9 innerhalb
des Mantels 8 so weit unter der Gegenwalze 3 herausgefahren
werden kann, daß er
mit der Gegenwalze 3 nur noch teilweise in Überdeckung steht.