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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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Eine
derartige Kalanderanordnung und ein derartiges Verfahren sind aus
DE 43 44 165 A1 bekannt.
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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 unka landrierte 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 Überdeckung
mit der Gegenwalze steht, wobei dem Breitnip eine Bahnleiteinrichtung vorgeschaltet
ist, mit der ein Versatz der Materialbahn parallel zur Achse der
Gegenwalze einstellbar ist.
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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 Mantel 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. Mit der 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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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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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.
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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, wobei man die Materialbahn vor dem Eintreten
in den Breitnip parallel zur Achse der Gegenwalze versetzt.
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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. Auch
wenn die Materialbahn beispielsweise mittig zur Gegenwalze zuläuft, ist
es dann möglich,
die Materialbahn 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 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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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,
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2 eine
schematische Vorderansicht der Kalanderanordnung, teilweise im Schnitt,
und
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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
an dere 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.