DE10227846A1

DE10227846A1 - Walze einer Papiermaschine und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE10227846A1
Application number: DE2002127846
Authority: DE
Inventors: Valentin Weiss; Joachim Dr. Grabscheid; Christoph Link; Volker Schmidt-Rohr; Frank Schmidt
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2004-01-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Walze einer Papiermaschine mit einem Muster von Entwässerungsöffnungen an der Walzenoberfläche. Zumindest einige der Entwässerungsöffnungen sind zu mehreren Vertiefungen erweitert, die sich an der Walzenoberfläche, ausgehend von der jeweiligen Entwässerungsöffnung, nach außen erstrecken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Walze einer Papiermaschine, die an der Oberfläche mit einem Muster von Entwässerungsöffnungen versehen ist, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

So genannte "offene" Walzen wie z.B. Formierwalzen und Siebsaugwalzen dienen zum Entwässern einer Papierbahn, die gemeinsam mit einem Sieb, z.B. einem Formiersieb, entlang der Walze geführt oder von der Walze umgelenkt wird. Zu diesem Zweck ist die Oberfläche der Walze mit Entwässerungsöffnungen versehen, die bezüglich der Walzenachse üblicherweise in radialer Richtung verlaufen und in denen Flüssigkeit aus der Papierbahn aufgenommen werden kann. Die Entwässerungsöffnungen können als durchgehende Durchbrechungen ausgebildet sein, so dass die Flüssigkeit in das Walzeninnere abgesaugt werden kann. Bei den Entwässerungsöffnungen kann es sich auch um Blindbohrungen handeln, in denen die Flüssigkeit vorübergehend aufgenommen wird, um später wieder abgegeben, beispielsweise abgeschleudert zu werden.

Ein Problem bei dem Einsatz derartiger Walzen besteht darin, dass die Entwässerungsöffnungen in manchen Fällen Lochschattenmarkierungen an der Papierbahn hinterlassen.

Um derartige Markierungen zu vermeiden, ist es bekannt, einen Schrumpfsiebbezug auf die Walze aufzuziehen. Allerdings macht ein der artiger Bezug aufgrund seines Verschleißes einen häufigen regelmäßigen Walzenwechsel erforderlich. Ferner können unvorhergesehene Schäden an dem Schrumpfsiebbezug ein ungeplantes Auswechseln der Walze erforderlich machen. Dadurch ergeben sich unerwünscht hohe Stillstandszeiten der Walze und somit der Papiermaschine. Schließlich bestehen aufgrund der Materialeigenschaften des Schrumpfsiebbezugs auch Einschränkungen hinsichtlich der für die Walze verwendbaren Reinigungsmittel.

Um aufgrund dieser Nachteile auf einen Schrumpfsiebbezug verzichten zu können, ist außerdem versucht worden, die Struktur der Walzenoberfläche zu modifizieren, um die Landflächen zu verkleinern, also diejenigen Abschnitte der Walzenoberfläche, an denen die Papierbahn bzw. das Sieb anliegt. Allerdings sind diese bekannten Modifizierungen der Walzenoberfläche nicht in allen Anwendungsfällen geeignet, um die Bildung der erläuterten Lochschattenmarkierungen in dem erwünschten Ausmaß zu verringern.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, beim Einsatz einer Walze eine möglichst weitgehende Verringerung der Bildung von Lochschattenmarkierungen bei guten Entwässerungseigenschaften zu erzielen, ohne dass die Walze zu diesem Zweck mit einem Schrumpfsiebbezug ausgestattet sein muss.

Diese Aufgabe wird durch eine Walze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass zumindest einige der Entwässerungsöffnungen zu mehreren Vertiefungen erweitert sind, die sich an der Walzenoberfläche ausgehend von der jeweiligen Entwässerungsöffnung nach außen erstrecken.

Erfindungsgemäß sind also an dem jeweiligen Rand einiger Entwässerungsöffnungen nach außen gerichtete Vertiefungen vorgesehen. Somit münden die betreffenden Entwässerungsöffnungen an der Walzenoberfläche seitlich in kanalartige Vertiefungen.

Diese Vertiefungen bewirken eine Verminderung der größten Landflächen und somit eine besonders effiziente Vergrößerung der offenen Walzenoberfläche. Dies führt zu einer wirkungsvollen Vergleichmäßigung des Wasserausflusses und somit zu einer deutlichen Verringerung der Bildung von Lochschattenmarkierungen. Ein Schrumpfsiebbezug ist zu diesem Zweck nicht erforderlich.

Die nach außen gerichtete Ausrichtung der Vertiefungen bewirkt eine Verstärkung der Saugwirkung in Richtung der jeweiligen Entwässerungsöffnung.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Vertiefungen in einer regelmäßigen Anordnung bezüglich der jeweiligen Entwässerungsöffnung und bezüglich des Musters von Entwässerungsöffnungen vorgesehen sein können, so dass entlang der Walzenoberfläche eine gleichmäßige Verringerung der Markierungsbildung bewirkt werden kann.

Es ist bevorzugt, wenn die Vertiefungen sich ausgehend von der jeweiligen Entwässerungsöffnung in radialer Richtung nach außen erstrecken. Dadurch wird die erläuterte Saugwirkung in Richtung der jeweiligen Entwässerungsöffnung besonders wirkungsvoll verstärkt. Es ist jedoch auch möglich, dass die Vertiefungen – ausgehend von der jeweiligen Entwässe rungsöffnung – bezüglich einer radialen Ausrichtung geneigt verlaufen, und zwar geradlinig oder gekrümmt. Auf diese Weise kann eine Anpassung an die jeweilige Umgebung erfolgen und somit die Landfläche noch weiter reduziert werden.

Es ist möglich, an den betreffenden Entwässerungsöffnungen jeweils drei, vier, fünf, sieben, acht oder mehr Vertiefungen vorzusehen. Vorzugsweise sind die betreffenden Entwässerungsöffnungen mit sechs Vertiefungen versehen, da diese Anzahl eine besonders effiziente Vergleichmäßigung des Wasserausflusses bewirkt.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Vertiefungen sich in einer regelmäßigen Anordnung von der Entwässerungsöffnung nach außen erstrecken. Insbesondere ist eine sternförmige radiale Anordnung der Vertiefungen möglich, um eine gleichmäßige Verringerung der Bildung von Blockschattenmarkierungen zu bewirken.

Eine wirkungsvolle und gleichmäßige Vergrößerung der offenen Walzenoberfläche kann auch durch eine solche Anordnung der Entwässerungsöffnungen und Vertiefungen erzielt werden, bei der die Entwässerungsöffnungen einer ersten oder einer zweiten Gruppe zugeordnet sind, wobei die Entwässerungsöffnungen der ersten Gruppe zu mehreren nach außen gerichteten Vertiefungen erweitert sind und in unmittelbarer Nachbarschaft lediglich von Entwässerungsöffnungen der zweiten Gruppe umgeben sind.

Dabei entspricht die Anzahl der Vertiefungen einer Entwässerungsöffnung der ersten Gruppe der Anzahl derjenigen Entwässerungsöffnungen der zweiten Gruppe, welche die Entwässerungsöffnung der ersten Gruppe unmittelbar umgeben, wobei jeweils eine Vertiefung einer Entwässerungsöffnung der ersten Gruppe nach außen in den Zwischenraum zwischen zwei benachbarte Entwässerungsöffnungen der zweiten Gruppe hineingreift. Mit anderen Worten ist eine erste Gruppe von Entwässerungsöffnungen mit Vertiefungen einer zweiten Gruppe von Entwässerungsöffnungen derart überlagert, dass die Vertiefungen die verbleibenden Landflächen zwischen den Entwässerungsöffnungen zerteilen.

Um die verstärkte Saugwirkung der Vertiefungen zu erhalten, hat es sich bei dieser Ausführungsform als vorteilhaft erwiesen, wenn die Entwässerungsöffnungen und Vertiefungen dergestalt angeordnet sind, dass die Vertiefungen der Entwässerungsöffnungen der ersten Gruppe nicht mit benachbarten Entwässerungsöffnungen oder mit Vertiefungen von benachbarten Entwässerungsöffnungen verbunden sind. Somit erfolgt kein Anschneiden benachbarter Entwässerungsöffnungen.

Ferner ist es möglich, dass lediglich die Entwässerungsöffnungen der genannten ersten Gruppe zu nach außen gerichteten Vertiefungen erweitert sind. Alternativ hierzu können jedoch auch die Entwässerungsöffnungen der zweiten Gruppe über radiale Verbindungskanäle mit den jeweils unmittelbar benachbarten Entwässerungsöffnungen der zweiten Gruppe verbunden sein.

Selbstverständlich kann auch eine Zuordnung der Entwässerungsöffnungen zu mehr als zwei Gruppen unterschiedlicher Arten von Entwässerungsöffnungen vorgesehen sein.

Alternativ zu der erläuterten Zuordnung der Entwässerungsöffnungen entweder zu einer ersten oder einer zweiten Gruppe ist es auch möglich, dass alle Entwässerungsöffnungen jeweils mit mehreren Vertiefungen versehen sind.

Hinsichtlich der Form der Vertiefungen ist es beispielsweise möglich, dass diese entlang der Walzenoberfläche einen rechteckigen, einen dreieckigen oder einen trapezförmigen Umriss besitzen. Die Ecken dieser Umrissformen können spitz oder abgerundet ausgebildet sein. Ferner können die Umrisskanten dieser möglichen Formen gewölbt ausgebildet sein. Dadurch kann der Umriss einer Vertiefung komplementär zu dem Umriss einer unmittelbar benachbarten Entwässerungsöffnung verlaufen, um eine besonders wirkungsvolle Verringerung der verbleibenden Landfläche herbeizuführen.

Die erfindungsgemäßen Vertiefungen werden bevorzugt durch Eindrücken oder Prägen mittels mindestens eines Stempels hergestellt.

Nach Einbringen der Entwässerungsöffnungen und Erzeugen der Vertiefungen wird die Walze außerdem bevorzugt nachbehandelt, insbesondere durch Brechen scharfer Kanten, Entgraten und Sandstrahlen sowie Beschichten mit verschleißfestem Material.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; in diesen zeigen:
1 einen Querschnitt eines Teils einer Formierwalze,
2 bis 4 Muster von Entwässerungsöffnungen und Vertiefungen an der Oberfläche einer erfindungsgemäßen Formierwalze, und
5 ein bekanntes Muster von Entwässerungsöffnungen.
5 zeigt ein bekanntes Muster von Entwässerungsöffnungen 11 an der Oberfläche 13 einer Formierwalze 15, wobei die an sich gekrümmte Walzenoberfläche zum Zwecke der besseren Erkennbarkeit als Ebene dargestellt ist. Der Zwischenraum zwischen den Entwässerungsöffnungen 11 erscheint an der Oberfläche 13 der Walze 15 als Landfläche 17 (in 5 schraffiert dargestellt). Das gezeigte Muster von Entwässerungsöffnungen 11 und dazwischen verlaufenden Landflächen 17 kann in manchen Anwendungsfällen zu der Bildung unerwünschter Lochschattenmarkierungen an der behandelten Papierbahn führen, da dieses Muster einen ungleichmäßigen Wasserausfluss aus der behandelten Papierbahn verursacht.
1 zeigt einen Teil einer erfindungsgemäßen Formierwalze 11 im radialen Querschnitt entlang der Rotationsachse dieser Walze (in 1 nicht gezeigt). Dargestellt ist eine Entwässerungsöffnung 11 in Form einer Bohrung, die sich ausgehend von der Walzenoberfläche 13 durchgehend in Richtung der Rotationsachse im Zentrum der Walze 15 erstreckt. Im Bereich der Walzenoberfläche 13 ist die Bohrung 11 zu einer Senkung 19 erweitert.
An der Walzenoberfläche 13 ist die Entwässerungsöffnung 11 mit Vertiefungen 21 versehen, die ausgehend von dem Rand der Entwässerungsöffnung 11 radial nach außen verlaufen. Die Vertiefungen 21 besitzen bezüglich der Bohrung 11 und der Senkung 19 eine vergleichsweise geringe Tiefe. Die Vertiefungen 21 bewirken eine Vergrößerung der offenen Walzenoberfläche 13 und eine Vergleichmäßigung der Wasseraufnahme aus der behandelten Papierbahn in die Entwässerungsöffnung 11. Die Gefahr der Bildung von Lochschattenmarkierungen in der Papierbahn ist dadurch erheblich reduziert.
2 zeigt in einer der Darstellung gemäß 5 entsprechenden Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines Musters von Entwässerungsöffnungen mit derartigen Vertiefungen 21.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Entwässerungsöffnungen 11 mit Vertiefungen 21 einer ersten Gruppe zugeordnet, während Entwässerungsöffnungen 11' ohne Vertiefungen einer zweiten Gruppe zugeordnet sind. Dabei ist genau jede dritte Entwässerungsöffnung 11 einer in der Darstellung gemäß 2 horizontalen oder diagonalen Reihe entlang der Walzenoberfläche 13 mit Vertiefungen 21 versehen bzw. der genannten ersten Gruppe zugeordnet. Die Entwässerungsöffnungen 11, 11' der ersten und zweiten Gruppe sind somit dergestalt relativ zueinander angeordnet, dass die Entwässerungsöffnungen 11 der ersten Gruppe in unmittelbarer Nachbarschaft von sechs Entwässerungsöffnungen 11' der zweiten Gruppe in einer gleichmäßigen Teilung umgeben sind.
Die Vertiefungen 21 der Entwässerungsöffnungen 11 der genannten ersten Gruppe erstrecken sich ausgehend von der jeweiligen Entwässerungsöffnung 11 in einer gleichmäßigen Teilung in den Zwischenraum zwischen zwei benachbarte Entwässerungsöffnungen 11' der zweiten Gruppe, so dass die dort befindliche Landfläche 17 zerteilt wird.
Aufgrund dieser Anordnung von Entwässerungsöffnungen 11, 11' und Vertiefungen 21 ist die gesamte Landfläche 17 in einer besonders gleichmäßigen Anordnung deutlich verringert, so dass der Wasserausfluss aus der behandelten Papierbahn entlang der Walzenoberfläche 13 in effizienter Weise vergleichmäßigt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 besitzen die radial ausgerichteten Vertiefungen 21 in der Draufsicht einen im wesentlichen rechteckigen Umriss. Alternativ hierzu kann für die Vertiefungen 21 auch ein Umriss vorgesehen sein, der dem Umriss der benachbarten Entwässerungsöffnungen 11' der genannten zweiten Gruppe angepasst ist, so dass die Landflächen 17 in den Zwischenräumen zwischen den Entwässerungsöffnungen 11 der ersten Gruppe und den Entwässerungsöffnungen 11' der zweiten Gruppe noch weiter verringert werden.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Musters von Entwässerungsöffnungen 11, 11' und Vertiefungen 21 in einer gleichmäßigen Anordnung, wobei die Vertiefungen 21 jeweils einen dreieckigen Umriss mit einer abgerundeten Spitze besitzen.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Musters von Entwässerungsöffnungen 11, 11' und Vertiefungen 21, das im wesentlichen jenem gemäß
3 entspricht. Allerdings sind hier die Entwässerungsöffnungen 11' der genannten zweiten Gruppe über radiale Verbindungskanäle 23 mit den jeweils benachbarten Entwässerungsöffnungen 11' der zweiten Gruppe verbunden, so dass jede Entwässerungsöffnung 11 der genannten ersten Gruppe von einem verbundenen Ring von Entwässerungsöffnungen 11' der zweiten Gruppe umgeben ist. Aufgrund dieser Maßnahme ist die gesamte Landfläche 17 der Walzenoberfläche 13 noch weiter verringert.
Alternativ zu der Ausführungsform gemäß 4 ist es auch möglich, lediglich Untergruppen von beispielsweise jeweils zwei Entwässerungsöffnungen 11' der genannten zweiten Gruppe durch Verbindungskanäle 23 miteinander zu verbinden.

11: Entwässerungsöffnung
11': Entwässerungsöffnung
13: Walzenoberfläche
15: Formierwalze
16: Landfläche
19: Senkung
21: Vertiefung
23: Verbindungskanal

Claims

Walze (15) einer Papiermaschine, insbesondere Formierwalze oder Siebsaugwalze, mit einem Muster von Entwässerungsöffnungen (11, 11') an der Walzenoberfläche (13), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Entwässerungsöffnungen (11, 11') zu mehreren Vertiefungen (21) erweitert sind, die sich an der Walzenoberfläche (13) ausgehend von der jeweiligen Entwässerungsöffnung (11, 11') nach außen erstrecken.
Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (21) sich ausgehend von der jeweiligen Entwässerungsöffnung (11, 11') radial nach außen erstrecken.
Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entwässerungsöffnungen (11, 11') zu jeweils zu drei, vier, fünf, sieben, acht oder mehr, vorzugsweise zu sechs nach außen gerichteten Vertiefungen (21) erweitert sind.
Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (21) sich in einer regelmäßigen Anordnung, insbesondere in einer sternförmigen Anordnung nach außen erstrecken.
Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genau jede dritte Entwässerungsöffnung (11) einer Reihe von Entwässerungsöffnungen an der Walzenoberfläche (13) zu jeweils mehreren Vertiefungen (21) erweitert ist.
Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entwässerungsöffnungen (11, 11') wenigstens einer ersten oder einer zweiten Gruppe zugeordnet sind, wobei die Entwässerungsöffnungen (11) der ersten Gruppe zu nach außen gerichteten Vertiefungen (21) erweitert sind und in unmittelbarer Nachbarschaft nur von Entwässerungsöffnungen (11') der zweiten Gruppe umgeben sind, wobei ferner die Anzahl der Vertiefungen (21) einer Entwässerungsöffnung (11) der ersten Gruppe der Anzahl der Entwässerungsöffnungen (11') der zweiten Gruppe entspricht, die die Entwässerungsöffnung (11) der ersten Gruppe in unmittelbarer Nachbarschaft umgeben, und wobei jeweils eine Vertiefung (21) einer Entwässerungsöffnung (11) der ersten Gruppe in den Zwischenraum zwischen zwei unmittelbar benachbarte Entwässerungsöffnungen (11') der zweiten Gruppe hineinragt.
Walze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entwässerungsöffnungen (11) der ersten Gruppe zu sechs nach außengerichteten Vertiefungen (21) erweitert sind, und dass jeweils sechs Entwässerungsöffnungen (11') der zweiten Gruppe eine Entwässerungsöffnung (11) der ersten Gruppe in einer regelmäßigen Anordnung umgeben.
Walze nach einem der Anspruche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Entwässerungsöffnungen (11, 11') und die Vertiefungen (21) dergestalt angeordnet sind, dass eine Vertiefung (21) einer Entwässerungsöffnung (11) der ersten Gruppe nicht mit einer benachbarten Entwässerungsöffnung (11, 11') oder mit einer Vertiefung (21) einer benachbarten Entwässerungsöffnung (11) verbunden ist.
Walze nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nur die Entwässerungsöffnungen (11) der ersten Gruppe zu nach außen gerichteten Vertiefungen (21) erweitert sind.
Walze nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar benachbarte Entwässerungsöffnungen (11') der zweiten Gruppe über Verbindungskanäle (23) miteinander verbunden sind.
Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass alle Entwässerungsöffnungen zu jeweils mehreren Vertiefungen erweitert sind.
Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (21) an der Walzenoberfläche (13) einen rechteckigen, dreieckigen oder trapezförmigen Umriss aufweisen, insbesondere mit abgerundeten Ecken und/oder mit gewölbten Umrisskanten.
Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Vertiefungen (21) geringer ist als Tiefe der Entwässerungsöffnung (11, 11').
Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entwässerungsöffnungen (11, 11') entlang der Walzenoberfläche (13) in einer regelmäßigen Anordnung vorgesehen sind, und/oder dass die Entwässerungsöffnungen (11, 11') entlang der Walzenoberfläche (13) voneinander beabstandet angeordnet sind, und/oder dass die Entwässerungsöffnungen (11, 11') eine zylindrische Grundform besitzen, und/oder dass die Entwässerungsöffnungen (11, 11') mit Senkungen (19) versehen sind.
Verfahren zur Herstellung einer Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (21) durch Eindrücken oder Prägen mit mindestens einem Stempel erzeugt werden.
Verfahren zur Herstellung einer Walze nach Anspruch 1, insbesondere nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze nach Einbringen der Öffnungen (11, 11') und der Vertiefungen (21) nachbehandelt wird, insbesondere durch Brechen scharfer Kanten und/oder Entgraten und/oder Sandstrahlen und/oder Beschichten mit verschleißfestem Material.