DE10227847A1

DE10227847A1 - Walze einer Papiermaschine und Verfahren zu ihrer Herstellung

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Publication number: DE10227847A1
Application number: DE2002127847
Authority: DE
Inventors: Valentin Weiss; Joachim Dr. Grabscheid; Christoph Link; Volker Schmidt-Rohr; Harald Aufrecht; 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. Die Walzenoberfläche ist mit Vertiefungsrillen versehen, wobei die Vertiefungsrillen im Wesentlichen in Axialrichtung der Walze verlaufen, und wobei alle Vertiefungsrillen entlang der Walzenoberfläche dergestalt parallel zueinander verlaufen, dass jede Entwässerungsöffnung mit wenigstens einer benachbarten Entwässerungsöffnung über einen Verbindungskanal verbunden ist.

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 derartiger Bezug aufgrund seines Verschleißes einen häufigen regelmäßigen Walzenwechsel erforderlich. Ferner können unvorhergesehene Schä den 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 die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass die Walzenoberfläche mit Vertiefungsrillen versehen ist, wobei die Vertiefungsrillen im Wesentlichen in Axialrichtung der Walze verlaufen, und wobei alle Vertiefungsrillen entlang der Walzenoberfläche dergestalt parallel zueinander verlaufen, dass jede Entwässerungsöffnung mit wenigstens einer benachbarten Entwässerungsöffnung über einen Verbindungskanal verbunden ist.

Bei der erfindungsgemäßen Walze sind also Vertiefungsrillen vorgesehen, die die Oberfläche zerklüften und somit die offene Walzenoberfläche vergrößern. Dadurch wird der Wasserausfluss aus der behandelten Papierbahn vergleichmäßigt, so dass die Bildung unerwünschter Lochschattenmarkierungen verringert wird. Ein Schrumpfsiebbezug ist zu diesem Zweck nicht erforderlich.

Hierbei ist es wichtig, dass sämtliche Verbindungsrillen parallel zueinander verlaufen. Dadurch ist nämlich gewährleistet, dass die Entwässerungsöffnungen entlang der Erstreckungsrichtung der Vertiefungsrillen über Verbindungskanäle miteinander verbunden sind. Diese Verbindungskanäle verlaufen somit ebenfalls in Axialrichtung, also parallel zu der Rotationsachse der Walze, oder in einem spitzen Winkel hierzu, so dass es in dieser Richtung zu einer besonders wirksamen Vergleichmäßigung der Wasseraufnahme in die benachbarten Entwässerungsöffnungen kommt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Walze auf einfache und kostengünstige Weise gefertigt werden kann, da lediglich Vertiefungsrillen entlang einer einzigen Parallelrichtung angebracht werden müssen.

Gegenüber einer reinen Umfangsrillung der Walze, also gegenüber der Ausbildung von Vertiefungsrillen, die ausschließlich in Umfangsrichtung verlaufen, besteht ein Vorteil der Erfindung darin, dass bei üblicher Anordnung der Entwässerungsöffnungen und bei derselben Breite und demselben Abstand der Rillen kleinere zusammenhängende Landflächen verbleiben.

In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass der genannte "parallele" Verlauf der Vertiefungsrillen sich auf die Projektion der gekrümmten Walzenoberfläche auf eine ebene Fläche bezieht.

Ferner ist anzumerken, dass ein Winkel von bis zu 45°, insbesondere bis zu 30°, vorzugsweise von bis zu 15° oder 5° gemeint ist, sofern im Zusammenhang mit der Erfindung ein "spitzer Winkel" genannt ist.

Es ist bevorzugt, wenn sämtliche Vertiefungsrillen entlang der Walzenoberfläche dergestalt parallel zueinander verlaufen, dass jede Entwässerungsöffnung in einer Richtung quer zu der Verlaufsrichtung der Vertiefungsrillen von wenigstens einer anderen benachbarten Entwässerungsöffnung durch einen Trennsteg an der Walzenoberfläche getrennt ist. Mit anderen Worten besteht zwischen diesen benachbarten Entwässerungsöffnungen keine direkte Verbindung entlang der Walzenoberfläche, sondern allenfalls eine indirekte Verbindung beispielsweise über andere benachbarte Entwässerungsöffnungen.

Dadurch steht aufgrund dieser Trennstege eine ausreichende Landfläche zum Kontakt der Walze mit der Papierbahn bzw. dem Sieb zur Verfügung. Dagegen ist das Erfordernis einer zusätzlichen Vergleichmäßigung des Wasserausflusses entlang der genannten Querrichtungen, die im Wesentlichen der Umfangsrichtung oder der Rotationsrichtung der Walze entsprechen, in manchen Anwendungsfällen weniger kritisch.

Außerdem tragen die sich in Axialrichtung der Walze letztlich längsförmig erstreckenden Trennstege zu einer Verringerung der Geräuschbildung beim Einsatz der Walze bei.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Vertiefungsrillen dergestalt bemessen und an der Walzenoberfläche angeordnet, dass jede Entwässerungsöffnung von wenigstens einer Vertiefungsrille durchschnitten wird. Mit anderen Worten durchzieht diese Vertiefungsrille einen Innenbereich der Entwässerungsöffnung mit ganzer Breite, so dass der zwischen dieser Entwässerungsöffnung und einer benachbarten Entwässerungsöffnung gebildete Verbindungskanal mit seiner vollen Breite an die Entwässerungsöffnung anschließt. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist die zwischen den beiden genannten Entwässerungsöffnungen angeordnete Landfläche besonders wirkungsvoll zerteilt, um einen gleichmäßigen Wasserausfluss zu ermöglichen.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Vertiefungsrillen dergestalt bemessen und entlang der Walzenoberfläche angeordnet sind, dass jede Entwässerungsöffnung von wenigstens zwei, vorzugsweise von wenigstens drei Vertiefungsrillen durchschnitten oder zumindest angeschnitten, d.h. zumindest entlang eines Randbereichs tangential von einer Vertiefungsrille erfasst wird. Dadurch ist die betreffende Entwässerungsöffnung über mehrere parallele Verbindungskanäle mit einer benachbarten Entwässerungsöffnung verbunden, so dass der Wasserausfluss aus der bearbeiteten Papierbahn in die Entwässerungsöffnungen besonders gleichmäßig verteilt wird, wobei dennoch eine hinreichende Landfläche zum Abstützen der Papierbahn bzw. des Siebs verbleibt.

Um ein Durchschneiden oder Anschneiden einer Entwässerungsöffnung durch mehrere parallele Verbindungsrillen zu ermöglichen, ist es ferner bevorzugt, wenn die Breite der Vertiefungsrillen geringer ist als die Hälfte des Durchmessers einer Entwässerungsöffnung, insbesondere als ein Viertel des Durchmessers.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Entwässerungsöffnungen an der Walzenoberfläche entlang einer Reihe angeordnet sind, die in einem spitzen Winkel zu der Umfangsrichtung der Walze verläuft. Dadurch kann die Geräuschbildung beim Einsatz der Walze verringert werden.

Die erfindungsgemäßen Vertiefungsrillen werden beispielsweise durch Eindrücken oder Prägen mittels mindestens eines Stempels hergestellt.

Nach Einbringen der Entwässerungsöffnungen oder Erzeugen der Vertiefungsrillen 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 ein Muster von Entwässerungsöffnungen und Vertiefungsrillen an der Oberfläche einer erfindungsgemäßen Formierwalze, und
3 ein bekanntes Muster von Entwässerungsöffnungen.

3 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 3 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 Querschnitt senkrecht zu 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 sind Vertiefungsrillen 21 angebracht, die die Landflächen 17 zerteilen und dadurch die offene Walzenoberfläche 13 vergrößern. Diese Vertiefungsrillen 21 besitzen bezüglich der Tiefe der Entwässerungsöffnungen 11 bzw. der Senkungen 19 eine vergleichsweise geringe Tiefe. Die Vertiefungsrillen 21 verbessern die Wasseraufnahme aus der behandelten Papierbahn und bewirken eine Vergleichmäßigung des Wasserausflusses. Die Gefahr der Bildung von Lochschattenmarkierungen in der Papierbahn ist dadurch erheblich reduziert.
2 zeigt in einer der Darstellung gemäß 3 entsprechenden Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines Musters von Entwässerungsöffnungen 11 mit derartigen Vertiefungsrillen 21. Der übersichtlicheren Darstellung halber sind die Umfangskanten der Entwässerungsöffnungen 11, die aufgrund der Ausbildung der Vertiefungsrillen 21 unterhalb der Walzenoberfläche 13 gebildet sind, in 2 nicht eingezeichnet.
Ferner gezeigt sind die Axialrichtung 23 der Walze 15, die der Rotationsachse entspricht, sowie die Umfangsrichtung 25 der Walze 15, die der Rotationsrichtung des gezeigten Ausschnitts der Walzenoberfläche 13 entspricht. Ferner ist die Anordnungsrichtung 27 gezeigt, entlang derer die Entwässerungsöffnungen 11 in einer Reihe entlang der Walzenoberfläche 13 angeordnet sind. In der Projektionsdarstellung gemäß 2 steht die Anordnungsrichtung 27 in einem Winkel α von etwa 10° zu der Umfangsrichtung 25.
Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die Vertiefungsrillen 21 parallel und äquidistant zueinander genau entlang der Axialrichtung 23, so dass die Vertiefungsrillen 21 senkrecht zu der Rotationsrichtung 25 der Walze 15 stehen und bezüglich einer rein orthogonalen Ausrichtung zu der Anordnungsrichtung 27 der Entwässerungsöffnungen 11 um einen Winkel α versetzt verlaufen.
Diese Anordnung bewirkt, dass jede Entwässerungsöffnung 11 in Axialrichtung 23 mit zwei benachbarten Entwässerungsöffnungen 11 über jeweils zwei oder drei Vertiefungsrillen 21 verbunden ist, wobei diese Verbindungsrillen 21 Verbindungskanäle 29 zwischen den betreffenden Entwässerungsöffnungen 11 bilden. Die Landfläche 17 zwischen den betreffenden Entwässerungsöffnungen 11 ist somit mehrfach unterteilt.
Quer zu der Axialrichtung 23 und somit im Wesentlichen in Umfangsrichtung 25 ist jede Entwässerungsöffnung 11 von einer oder mehreren benachbarten Entwässerungsöffnungen 11 durch einen Trennsteg 31 ge trennt, der durch die verbleibende Landfläche 17 an der Walzenoberfläche 13 gebildet ist.
Aufgrund der Ausbildung von Verbindungskanälen 29 in Axialrichtung 23 wird in dieser Richtung eine besonders gute Vergleichmäßigung des Wasserausflusses erreicht, während in Querrichtung 25 hierzu eine hinreichend große Landfläche 17 an der Walzenoberfläche 13 verbleibt, um das erforderliche Abstützen der behandelten Papierbahn bzw. des Formiersiebs durch die Formierwalze 15 zu gewährleisten.
Zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist noch anzumerken, dass die Breite und der Abstand der Vertiefungsrillen 21 dergestalt bemessen sind, dass jede Entwässerungsöffnung 11, wie erwähnt, von wenigstens zwei Vertiefungsrillen 21 durchschnitten oder zumindest tangential angeschnitten wird.

11: Entwässerungsöffnung
13: Walzenoberfläche
15: Formierwalze
17: Landfläche
19: Senkung
21: Vertiefungsrille
23: Axialrichtung
25: Umfangsrichtung
27: Anordnungsrichtung
29: Verbindungskanal
31: Trennsteg

Claims

Walze (15) einer Papiermaschine, insbesondere Formierwalze oder Siebsaugwalze, mit einem Muster von Entwässerungsöffnungen (11) an der Walzenoberfläche (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Walzenoberfläche (13) mit Vertiefungsrillen (21) versehen ist, wobei die Vertiefungsrillen (21) in Axialrichtung (23) der Walze (15) oder in einem spitzen Winkel (α) hierzu verlaufen, und wobei alle Vertiefungsrillen (21) entlang der Walzenoberfläche (13) dergestalt parallel zueinander verlaufen, dass jede Entwässerungsöffnung (11) mit wenigstens einer benachbarten Entwässerungsöffnung (11) über einen Verbindungskanal (29) verbunden ist.
Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Entwässerungsöffnung (11) mit wenigstens einer in Axialrichtung (23) benachbarten Entwässerungsöffnung (11) über einen Verbindungskanal (29) verbunden ist, und/oder dass der Verbindungskanal (29) in Axialrichtung (23) oder in einem spitzen Winkel (α) hierzu verläuft.
Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Vertiefungsrillen (21) entlang der Walzenoberfläche (13) dergestalt parallel zueinander verlaufen, dass jede Entwässerungsöffnung (11) von wenigstens einer anderen benachbarten Entwässerungsöffnung (11) durch einen Trennsteg (31) an der Walzenoberfläche (13) getrennt ist.
Walze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Entwässerungsöffnung (11) von wenigstens einer anderen, in Umfangsrichtung (25) benachbarten Entwässerungsöffnung (11) durch einen Trennsteg (31) an der Walzenoberfläche (13) getrennt ist, und/oder dass der Trennsteg (31) in Axialrichtung (23) oder in einem spitzen Winkel (α) hierzu verläuft.
Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungsrillen (21) dergestalt bemessen und angeordnet sind, dass jede Entwässerungsöffnung (11) von wenigstens einer Vertiefungsrille (21) durchschnitten wird.
Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungsrillen (21) dergestalt bemessen und angeordnet sind, dass jede Entwässerungsöffnung (11) von wenigstens zwei, vorzugsweise von wenigstens drei Vertiefungsrillen (21) durchschnitten oder angeschnitten wird.
Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Vertiefungsrillen (21) geringer ist als der Durchmesser einer Entwässerungsöffnung (11), insbesondere geringer als die Hälfte des Durchmessers einer Entwässerungsöffnung (11), vorzugsweise geringer als ein Viertel des Durchmessers einer Entwässerungsöffnung (11).
Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entwässerungsöffnungen (11) entlang der Walzenoberfläche (13) entlang einer Reihe angeordnet sind, die in einem spitzen Winkel (α) zu der Umfangsrichtung (25) der Walze verläuft.
Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungsrillen (21) entlang der Walzenoberfläche (13) äquidistant beabstandet zueinander verlaufen.
Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Vertiefungsrillen (21) geringer ist als die Tiefe der Entwässerungsöffnungen (11).
Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entwässerungsöffnungen (11) entlang der Walzenoberfläche (13) in einer regelmäßigen Anordnung vorgesehen sind, und/oder dass die Entwässerungsöffnungen (11) entlang der Walzenoberfläche (13) voneinander beabstandet angeordnet sind, und/oder dass die Entwässerungsöffnungen (11) eine zylindrische Grundform besitzen, und/oder dass die Entwässerungsöffnungen (11) mit Senkungen (19) versehen sind.
Verfahren zur Herstellung einer Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungsrillen (21) durch Eindrücken oder Prägen mit mindestens einem Stempel erzeugt werden.
Verfahren zur Herstellung einer Walze nach Anspruch 1, insbesondere nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze nach Einbringen der Öffnungen (11, 11') oder der Vertiefungsrillen (21) nachbehandelt wird, insbesondere durch Brechen scharfer Kanten und/oder Entgraten und/oder Sandstrahlen und/oder Beschichten mit verschleissfestem Material.