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Die
Erfindung betrifft einen Breitnip-Kalander mit einem umlaufenden
Mantel, der zusammen mit einem Gegendruckelement einen Breitnip
bildet, wobei der Mantel durch einen Anpreßschuh in Richtung auf das
Gegendruckelement belastbar ist und einen vom Ende des Anpreßschuhs
zum axialen Ende des Mantels hin abnehmenden Durchmesser aufweist. Ferner
betrifft die Erfindung einen Mantel für einen Breitnip-Kalander mit
einem Pressenabschnitt, der eine geringere axiale Länge als
der Walzenmantel aufweist, wobei der Walzenmantel einen vom Ende des
Pressenabschnitts zum axialen Ende hin abnehmenden Durchmesser aufweist.
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US 5 711 854 A zeigt
eine Walzenpresse mit einem derartigen Breitnip. Ein zwischen einem
Anpreßschuh
und einer Gegenwalze befindlicher Mantel weist einen über seine
axiale Länge
veränderbaren
Durchmesser auf. Der Mantel ist an einem axialen Randbereich dünner als
in einem axialen Mittelbereich. Er steht geringfügig außen über den Anpreßschuh vor.
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Ein
Breitnip-Kalander, wie er beispielsweise aus
DE 299 02 451 U1 bekannt
ist, wird hauptsächlich
verwendet, um eine Papier- oder Kartonbahn zu satinieren, d.h. mit
erhöhtem
Druck und in der Regel auch mit einer erhöhten Temperatur zu beaufschlagen.
Der Breitnip hat gegenüber
dem Nip, der zwischen zwei Walzen ausgebildet ist, eine vergleichsweise
größere Bearbeitungslänge, d.h.
die Papier- oder Kartonbahn wird in einem längeren Zeitraum mit den für die Satinage
not wendigen Parametern beaufschlagt. Damit ist es beispielsweise
möglich,
die Druckspannungen kleiner zu halten als in einem Nip, der zwischen
zwei Walzen ausgebildet ist. Dies ermöglicht es, bei vergleichsweise ähnlichen
Oberflächeneigenschaften
eine volumenschonende Satinage durchzuführen.
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Um
die erforderliche Bearbeitungslänge
im Breitnip sicherstellen zu können,
ist es erforderlich, den Mantel über
einen vorbestimmten Winkelbereich am Umfang des Gegendruckelements
anliegen zu lassen, wenn das Gegendruckelement als Walze ausgebildet
ist. Wenn das Gegendruckelement als umlaufendes Band ausgebildet
ist, das an einem Andruckelement anordnet, ist es ebenfalls erforderlich, den
Mantel aus seiner kreisrunden Querschnittsform herauszubiegen. Die
hierzu erforderliche Verformungsenergie beansprucht den Mantel.
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Das
Gegendruckelement ist in der Regel beheizt, es weist also eine höhere Temperatur
auf. Die höhere
Temperatur des Gegendruckelements ist vielfach für den Mantel schädlich, d.h.
man muß verhindern,
daß der
Mantel und das heiße
Gegendruckelement miteinander in Berührung kommen. Über die Behandlungsbreite
wird dies durch die Zwischenlage der Papier- oder Kartonbahn erreicht.
Außerhalb
der Behandlungsbreite muß man
den Mantel vom Gegendruckelement abheben.
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Dies
wird normalerweise dadurch erreicht, daß man den Anpreßschuh,
mit dem der Mantel unter Zwischenlage der Papier- oder Kartonbahn
am Gegendruckelement zur Anlage gebracht wird, radial so gegenüber dem
Mantel verfährt,
daß sich
der Mantel entsprechend einseitig verformen muß. An den axialen Enden wird
der Mantel festgehalten, so daß außerhalb
des Anpreßschuhs
ein zunehmender Abstand zwischen dem Mantel und dem Gegendruckelement
entsteht. Allerdings erhöht
dieser Zustand die mechanische Belastung des Mantels. Es läßt sich
ein relativ starker Verschleiß am
Mantel beobachten.
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DE 32 39 954 A1 zeigt
eine Walzenpresse, insbesondere für Papierbahnen. Diese Walzenpresse
weist ein umlaufendes Gleitband auf, das an seinen axialen Enden
an drehbar gelagerten Scheiben befestigt ist. Das Band ist um einen
Tragkörper
herumgeführt
und liegt auf dem Tragkörper
auf. An seiner der Gegenwalze zugewandten Seite weist der Tragkörper einen
Preßschuh
auf, mit dem das Gleitband gegen die Gegenwalze gedrückt werden
kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Mantel weniger stark zu
beanspruchen.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Breitnip-Kalander der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, daß der Mantel
zwischen an seinen Enden angeordneten Seiten scheiben und dem Anpreßschuh einen Übergangsbereich
aufweist, in dem er eine geringere Stärke als im Bereich des Anpreßschuhs
aufweist.
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Mit
dieser Ausgestaltung vermindert man die mechanische Beanspruchung
des Mantels. Der Mantel hat von sich aus bereits eine Form, die
eine Anlage an das heiße
Gegendruckelement axial außerhalb des
Anpreßschuhs
verhindert. Er wird im Bereich des Anpreßschuhs nur noch so verformt,
daß er
der Form des Gegendruckelements folgt. Ein radiales Herausziehen
des Mantels im Bereich des Anpreßschuhs ist hingegen nicht
mehr erforderlich. Gleichwohl ist es mit dieser Lösung möglich, einen
Kontakt zwischen dem Mantel und dem heißen Gegendruckelement zu verhindern.
Der vom Ende des Anpreßschuhs
zum axialen Ende des Mantels hin abnehmende Durchmesser erleichtert
die Herstellung. Der Mantel muß im
Bereich des Anpreßschuhs
keine größere Stufe aufweisen,
die die Durchmesservergrößerung bewirkt.
Aufgrund des abnehmenden Durchmessers wird aber unmittelbar neben
der Arbeitsbreite des Mantels, d.h. axial außerhalb des Anpreßschuhs,
bereits ein ausreichender Abstand zwischen dem Mantel und dem Gegendruckelement
bewirkt, so daß eine thermische Überbeanspruchung
des Mantels mit hoher Zuverlässigkeit
vermieden werden kann. Wenn der Mantel im Übergangsbereich eine geringere
Stärke
als im Bereich des Anpreßschuhs
aufweist, läßt sich
die notwendige Verformung im Übergangsbereich
mit einer geringeren Belastung des Walzenmantels verbinden.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß der Übergangsbereich
konisch ausgebildet ist. Die konische Ausbildung läßt sich
relativ einfach herstellen. Sie hat darüber hinaus den Vorteil, daß die durch
den Anpreßschuh
notwendige Verformung des Mantels leichter bewirkt werden kann.
Es müssen
keine Bereiche verformt werden, die senkrecht zur Verformungsrichtung verlaufen.
Eine Verformung von Bereichen, die geneigt zur Verformungsrichtung
verlaufen, ist wesentlich einfacher möglich.
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Auch
ist von Vorteil, daß die
Seitenscheiben mitrotierend ausgebildet sind. In diesem Fall ist
es ohne größere Schwierigkeiten
möglich,
zwischen dem Mantel und dem Anpreßschuh eine Schmierung mit
einer Schmierflüssigkeit
vorzunehmen. Die Seitenscheiben verhindern dann, daß die Schmierflüssigkeit
an den axialen Enden aus dem Hohlraum herausfließt, der vom Mantel umgrenzt
ist. Durch geeignete Fördermittel
läßt sich
die Schmierflüssigkeit dann
gezielt aus dem Hohlraum herausfördern.
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Die
Aufgabe wird bei einem Mantel für
einen Breitnip-Kalander
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Mantel zwischen an seinen
Enden angeordneten Seitenscheiben und dem Anpreßschuh einen Übergangsbereich
aufweist, in dem er eine geringere Stärke als im Bereich des Anpreßschuhs
aufweist.
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Der
Walzenmantel ist also bereits so vorgeformt, daß er sich der gewünschten
Betriebsform weitgehend annähert.
Es ist lediglich eine Verformung in Umfangsrichtung erforderlich,
wenn der Mantel zwischen dem Anpreßschuh und dem Gegendruckelement
hindurch bewegt wird. Diese Verformung in Umfangsrichtung hat natürlich eine
ent sprechende Verformung an den Bereichen zur Folge, die außerhalb
des Pressenabschnitts liegen. Die Verformung in diesen Bereichen
hält sich
aber in weitaus engeren Grenzen als eine Verformung eines an sich zylinderförmigen Mantels,
der im Bereich des Anpreßschuhs
nicht nur aus seiner Zylinderform heraus verformt wird, sondern
zusätzlich
auch noch in radialer Richtung aus der Zylindermantelfläche herausgezogen
wird. Durch den vom Ende des Anpreßschuhs zum axialen Ende des
Mantels hin abnehmenden Durchmesser wird bereits im unverformten
Zustand erreicht, daß der
Mantel außerhalb
des Pressenabschnitts, in dem die Papier- oder Kartonbahn zwischen
dem Mantel und dem Gegendruckelement angeordnet ist, nicht in Berührung mit
dem heißen
Gegendruckelement kommt. Dies erleichtert u.a. das Bereithalten
des Mantels in einem Leerlaufzustand, in dem über den Anpreßschuh noch
kein Druck aufgebracht wird und der Mantel vom Gegendruckelement
abgehoben ist. Wenn der Mantel im Übergangsbereich eine geringere
Stärke
hat, dann läßt er sich
dort leichter verformen. Dementsprechend ist eine geringere Verformungsenergie
notwendig. Dies hält
einerseits den Energieaufwand zum Betreiben des Breitnip-Kalanders
klein und beschränkt
andererseits die Belastung des Mantels.
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Vorzugsweise
ist der Übergangsbereich
konisch ausgebildet. Der Übergangsbereich
stellt also sicher, daß der
Mantel außerhalb
des Pressenabschnitts den notwendigen Abstand zum heißen Gegendruckelement
einnehmen kann.
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Vorzugsweise
rotieren die Seitenscheiben mit. Wie oben erwähnt, ist es bei dieser Ausgestaltung
möglich,
zwischen dem Anpreßschuh
und dem Mantel eine Schmierung mit einer Schmierflüssigkeit vorzunehmen.
Diese Schmierflüssigkeit
wird durch die Seitenscheiben in dem Hohlraum gehalten, der vom
Mantel umgrenzt wird. Der kleinere Durchmesser an den axialen Enden
hat darüber
hinaus den zusätzlichen
Vorteil, daß die
Flüssigkeit
im Inneren des Mantels höher
anstehen kann als dies bislang der Fall war, ohne daß man die
Seitenscheiben übermäßig vergrößern muß.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigt
die
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einzige
Figur eine schematische Ansicht eines Breitnip-Kalanders.
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Ein
Breitnip-Kalander 1 weist einen umlaufenden Mantel 2 und
eine Gegenwalze 3 auf, die mit dem Mantel 2 einen
Breitnip 4 bildet. Durch den Breitnip 4 können Materialbahnen,
insbesondere Papier- oder Kartonbahnen, geführt werden, um dort mit erhöhtem Druck
und erhöhter
Temperatur beaufschlagt zu werden.
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Der
Druck im Breitnip 4 wird mit Hilfe eines Anpreßschuhs 5 erzeugt,
der in nur schematisch dargestellter Weise auf einem den Mantel 2 durchsetzenden,
nicht rotierenden Träger 6 abgestützt ist.
Die erhöhte
Temperatur im Breitnip 4 wird dadurch erreicht, daß die Gegenwalze 3 beheizt
ist. Hierzu ist die Gegenwalze 3 mit einer ebenfalls nur
schematisch dargestellten Heizeinrichtung 7 versehen. Die Heizeinrichtung 7 kann
beispielsweise durch periphere Bohrungen gebildet sein, durch die
ein Wärmeträgermedium,
beispielsweise heißes
Wasser, heißes Öl oder Dampf,
geleitet werden kann. Die Heizeinrichtung 7 kann auch als
induktive Erregeranordnung ausgebildet sein, die die Gegenwalze 3 mit
Hilfe von Wirbelströmen
beheizt.
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Der
Mantel 2 weist an seinen beiden axialen Enden Seitenscheiben 8 auf,
die mit Hilfe von Wälzlagern 9 rotierend
auf dem Träger 6 gelagert
sind. Die Seitenscheiben 8 schließen ein Hohlraum 10,
der vom Mantel 2 umgeben ist, in axialer Richtung ab, gegebenenfalls
zusammen mit den Lagern 9.
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Der
Mantel 2 darf nur in einem Preßbereich 11, in dem
auch die nicht näher
dargestellte Materialbahn angeordnet ist, gegen die Gegenwalze 3 gedrückt werden.
Außerhalb
dieses Preßbereichs 11 ist ein
Kontakt des Mantels 2 mit der Gegenwalze 3 zu vermeiden.
Ein derartiger Kontakt würde
den Mantel 2 thermisch beschädigen. Im Preßbereich 11 hingegen
wirkt die Materialbahn als thermischer "Isolator", der einen Wärmeübergang von der Gegenwalze 3 zum
Mantel 2 zwar nicht verhindert, den Wärmeübergang aber so beschränkt, daß eine thermische Überbeanspruchung
des Mantels 2 nicht erfolgt.
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Der
Mantel 2 weist im Bereich seiner axialen Enden einen Durchmesser
d auf, der kleiner ist als ein Durchmesser D im Preßbereich 11,
d.h. im Bereich des Anpreßschuhs 5.
Zwischen den axialen Enden 12 und dem Preßbereich 11 ist
ein Übergangsbereich 13 angeordnet,
in dem der Durchmesser des Mantels 2 vom Anpreßschuh 5,
d.h. vom Preßbereich 11,
d.h. vom großen
Durchmesser D zum kleinen Durchmesser d an den axialen Enden 12 hin
stetig abnimmt. Im Übergangsbereich 13 ist
der Mantel 2 also konisch ausgebildet. Im Übergangsbereich 13 weist
der Mantel 2 auch eine etwas geringere Materialstärke auf
als im Preßbereich 11.
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Dadurch,
daß der
Mantel 2 bereits im unbelasteten Zustand eine Form aufweist,
in der der Übergangsbereich 13 konisch
ausgebildet ist, werden die Verformungskräfte auf den Mantel 2 im
Bereich des Breitnips 4 klein gehalten. Es ist zwar erforderlich, daß der Mantel 2 in Umfangsrichtung über einen
vorbestimmten Winkelbereich an die Gegenwalze 3 zur Anlage
gebracht wird. Hierzu ist es erforderlich, daß der Mantel 2 im
Preßbereich 11 etwas
aus der Form eines Zylindermantels heraus verformt wird. Es ist aber
nicht notwendig, daß der
Mantel 2 hierbei zu seinen axialen Enden 12 hin
nennenswert verformt wird. Der Mantel 2 muß also im
Bereich des Anpreßschuhs 5 nicht
mehr so stark verformt werden, wie ein Mantel, der von sich aus
die Form einer Zylindermantelfläche über die
gesamte axiale Länge
aufweist.
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Anstelle
des konischen Übergangsbereichs 13 kann
man auch einen Übergangsbereich
verwenden, in dem der Mantel kleinere Stufen aufweist. Ein konischer Übergangsbereich
ist jedoch bevorzugt, weil er sich an den axialen Enden des Anpreßschuhs 5 leichter
verformen läßt.
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Als
Material des Mantels 2 wird bevorzugterweise ein Kunststoff
verwendet, insbesondere ein Kunststoff, wie er auch für "NipcoFlex"-Mäntel der Voith
Paper GmbH, Krefeld, verwendet wird.
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Durch
die Form des Mantels 2 hat der Mantel 2 auch im
unbeaufschlagten Zustand keinen Kontakt mit der heißen Gegenwalze 3.
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Dargestellt
ist, daß der
Mantel 2 mit einer Gegenwalze 3 als Gegendruckelement
zusammenwirkt. Es ist aber genauso gut möglich, daß der Mantel 2 mit
einem anderen Gegendruckelement zusammenwirkt, beispielsweise einem
umlaufenden Band aus Metall oder einem vergleichbaren Werkstoff,
der von einem Stützschuh
unterstützt
wird.