DE10259442A1

DE10259442A1 - Extended nip calender

Info

Publication number: DE10259442A1
Application number: DE10259442A
Authority: DE
Inventors: Josef Schneid
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: DE10259442C5; EP1431453A1; DE50308315D1; ATE374863T1; EP1431453B1; DE10259442B4

Abstract

A papermaking machine has a wide-nip calander (1) with a drum (4) rotating against a lower mantle (8). The mantle moves over a shoe (3) located within an essentially cylindrical support (6). When the mantle (8) is under pressure from the top (4) and lower (6) cylinder, the mantle is partly deforms radially outwards and partly radially inwards. The maximum outwards radial deformation is equal to the maximum inwards deformation. The bottom cylinder peripheral radius is at least as large as that of the deformed drum mantle (2) at the point of maximum deformation (13).

Description

Die Erfindung betrifft einen Breitnip-Kalander mit einem im unbelasteten Zustand zumindest abschnittsweise eine Zylinderform aufweisenden, umlaufenden Mantel, einer Gegenwalze und einem Anpreßschuh, der den Mantel an die Gegenwalze drückt und dabei aus der Zylinderform heraus verformt.The invention relates to a wide nip calender a cylindrical shape at least in sections in the unloaded state having circumferential jacket, a counter roller and a pressure shoe, who presses the jacket against the counter roller and thereby from the cylindrical shape deformed out.

Ein derartiger Breitnip-Kalander ist beispielsweise aus DE 299 02 451 U1 bekannt.Such a wide nip calender is, for example, from DE 299 02 451 U1 known.

Breitnip-Kalander dienen dazu, eine Faserstoffbahn, beispielsweise eine Papier- oder Kartonbahn, zu satinieren, also mit erhöhtem Druck und in der Regel auch mit einer erhöhten Temperatur zu beaufschlagen. Im Gegensatz zu Kalandern, die mit zwei gegeneinander wirkenden Walzen arbeiten, hat der Breitnip-Kalander eine größere Behandlungslänge. Diese Behandlungslänge wird dadurch gebildet, daß der Mantel über einen Teil der Umfangsfläche der Gegenwalze an der Gegenwalze anliegt. Dieses Anliegen wird durch den Anpreßschuh bewirkt, der den Mantel an die Gegenwalze drückt. Der Mantel hat im "Ruhezustand", also dann, wenn er unbelastet ist, über den größten Teil seiner axialen Länge eine zylindrische Form. Von außen gesehen ist er also über den gesamten Umfang konvex gekrümmt. In dem Bereich, wo der Mantel durch den Anpreßschuh gegen die Gegenwalze gedrückt wird, wird der Mantel konkav verformt. Hinzu kommt, daß der Mantel durch den Anpreßschuh vielfach auch radial nach außen verformt wird. Damit erzeugt man an den axialen Enden des Mantels konisch verlaufende Abschnitte, in denen man vermeidet, daß der Mantel mit der heißen Gegenwalze in Kontakt kommt. Eine derartige Berührung würde den Mantel, der in der Regel aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist, thermisch überbeanspruchen und damit schädigen.Breitnip calenders serve one Fibrous web, for example a paper or cardboard web satin, that is with an elevated Pressure and usually also with an elevated temperature. In contrast to calenders with two counteracting Working rolls, the Breitnip calender has a longer treatment length. This treatment length is formed in that the Coat over part of the peripheral surface of the Counter roller abuts the counter roller. This concern is addressed by the pressure shoe causes that presses the jacket against the counter roller. The coat has "at rest", so when he is unencumbered about the biggest part its axial length a cylindrical shape. From the outside seen it is over the entire circumference is convexly curved. In the area where the jacket is pressed against the counter roller by the pressure shoe depressed the jacket is deformed concavely. Add to that the coat through the pressure shoe often also radially outwards is deformed. This creates at the axial ends of the jacket tapered sections in which one avoids the mantle with the hot Counter roll comes into contact. Such a touch would affect the coat that is in the Usually formed from a plastic material, thermally overstress and damage it.

Die geschilderte Verformung führt allerdings zu einer teilweise erheblichen Beanspruchung des Mantels. Diese Beanspruchung, die durch eine permanente Umformung des Mantels im Betrieb hervorgerufen wird, führt dazu, daß die Lebensdauer eines derartigen Mantels begrenzt ist. Der Breitnip-Kalander muß also von Zeit zu Zeit stillgesetzt werden, um den Mantel zu erneuern. Dies erhöht den Anteil der Stillstandszeiten an der Betriebszeit.The described deformation leads to a sometimes considerable stress on the jacket. This strain, caused by permanent reshaping of the jacket during operation is leads that the Life of such a jacket is limited. The Breitnip calender So must be stopped from time to time to renew the coat. This increases the share of downtime in operating time.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Breitnip-Kalander anzugeben, bei dem der Mantel möglichst wenig belastet wird.The invention is based on the object to specify a wide nip calender in which the jacket if possible is little burdened.

Diese Aufgabe wird bei einem Breitnip-Kalander der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Mantel im an die Gegenwalze gedrückten Zustand von der Zylinderform ausgehend teilweise radial nach außen und teilweise radial nach innen verformt ist.This task is done with a wide nip calender of the type mentioned in that the jacket in the counter-roller depressed state partially radially outward from the cylindrical shape and is partially deformed radially inwards.

Mit dieser Ausgestaltung wird der Mantel zwar nach wie vor verformt. Man hält aber die Verformung in Grenzen, bei denen die Gesamtbelastung des Mantels möglichst klein ist. Der Mantel wird nur über einen Teil seines Umfangs radial über die Zylinderform, die er im unbelasteten Zustand einnimmt, hinaus nach außen verformt. In einem anderen Teil wird er sogar radial nach innen verformt gegenüber der Zylinderform im unbelasteten Zustand. Man kann insgesamt davon ausgehen, daß die Druck- und Zugbelastungen dann so gleichmäßig verteilt sind, daß die Belastung insgesamt relativ gering bleibt. Die Belastung läßt sich allerdings nicht vollkommen beseitigen. Wenn davon die Rede ist, daß der Mantel an der Gegenwalze anliegt, dann ist dies im Betrieb natürlich so zu verstehen, daß er unter Zwischenlage einer Bahn an der Gegenwalze anliegt. Ein direkter Kontakt zwischen dem Mantel und der Gegenwalze soll nach wie vor möglichst vermieden werden.With this configuration, the The jacket is still deformed. But you keep the deformation within limits, where the total load on the jacket is as small as possible. The coat is just about part of its circumference radially over the cylindrical shape it in the unloaded state, deformed outwards. In another It is even deformed radially inward compared to the part Cylinder shape in the unloaded state. Overall, you can assume that the Pressure and tensile loads are then distributed so evenly that the load remains relatively low overall. However, the burden cannot be completely remove. If there is talk that the jacket on the counter roller is present, then this is of course to be understood in operation that Intermediate layer of a web lies against the counter roller. A direct one Contact between the jacket and the backing roll should still be preferably be avoided.

Vorzugsweise entspricht eine Maximalverformung radial nach außen einer Maximalverformung radial nach innen. Die Maximalverformung ist der größte Abstand, den der Mantel von der Zylinderform hat. Dieser größte Abstand ist radial nach außen genauso groß, wie radial nach innen. Damit erreicht man ein Verformungsgleichgewicht, bei dem die Belastung des umlaufenden Mantels relativ gering ist.A maximum deformation preferably corresponds radially outwards a maximum deformation radially inwards. The maximum deformation is the greatest distance which the jacket has a cylindrical shape. This greatest distance is radially outward as big as, like radially inwards. So you get a deformation equilibrium, in which the load on the circumferential jacket is relatively low.

Mit Vorteil entspricht in einem Pressenabschnitt ein äußeres Differenzvolumen, das zwischen der Zylinderform und dem verformten Mantel radial außerhalb der Zylinderform gebildet ist, einem inneren Differenzvolumen, das zwischen der Zylinderform und dem verformten Mantel radial innerhalb der Zylinderform gebildet ist. Das äußere und das innere Differenzvolumen sind natürlich nur theoretische Größen, weil der Mantel im Betrieb nicht gleichzeitig eine Zylinderform und eine verformte Form aufweisen kann. Die Zylinderform läßt sich jedoch rechnerisch ohne weiteres nachbilden. Durch die Anordnung des Anpreßschuhs gegenüber der Gegenwalze und weiterer Elemente, die die Form des Mantels beeinflussen, beispielsweise Stützscheiben an den axialen Enden des Mantels, lassen sich also das äußere Differenzvolumen und das innere Differenzvolumen aneinander angleichen. Eine exakte Übereinstimmung ist allerdings nicht erforderlich. Auch dies ist eine Maßnahme, die gut geeignet ist, ein Verformungsgleichgewicht herzustellen und damit die Belastung des Walzenmantels klein zu halten. Wenn man das Ganze in einer Schnittansicht betrachtet, dann ist der Flächeninhalt zwischen einer Kreislinie, die die Zylinderform nachbildet, und dem Mantel radial außerhalb der Kreislinie gleich einer entsprechenden Fläche radial innerhalb der Kreislinie.Advantageously corresponds in a press section an external differential volume, that between the cylindrical shape and the deformed jacket radially outside the cylindrical shape is formed, an inner differential volume that between the cylindrical shape and the deformed jacket radially inside the cylindrical shape is formed. The outer and inner difference volume are natural only theoretical sizes because the sheath does not have a cylindrical shape and one at the same time can have deformed shape. The cylindrical shape can be however, simulate them mathematically without further notice. By the arrangement of the pressure shoe across from the counter roller and other elements that influence the shape of the jacket, for example support washers at the axial ends of the jacket, so the outer differential volume and adjust the inner difference volume to each other. An exact match is however not required. This is also a measure which is well suited to create a deformation equilibrium and thus to keep the load on the roller jacket small. If the whole thing viewed in a sectional view, then the area between a circular line that reproduces the cylindrical shape, and the jacket radially outside the circular line is equal to a corresponding area radially within the circular line.

Vorzugsweise ist der Walzenmantel an seinen Stirnseiten jeweils mit einer Seitenscheibe abgeschlossen, deren Radius kleiner als ein Radius des verformten Walzenmantels im Bereich der Maximalverformung radial nach außen ist. Damit wird in den Bereichen, wo der Walzenmantel radial nach außen verformt wird, also in Umlaufrichtung des Walzenmantels am Anfang und am Ende des Anpreß schubs, dafür gesorgt, daß der Walzenmantel von der Gegenwalze weg gezogen wird. Hier ist zwar eine gewisse Verformung des Walzenmantels auch in axialer Richtung zu beobachten. Diese Verformung ist jedoch aufgrund der Bemessung der Seitenscheiben begrenzt.The roll shell is preferably closed at its end faces with a side disk, the radius of which is smaller than a radius of the deformed roll shell in the region of the maximum deformation is radial outwards. So that in the areas where the roller shell is deformed radially outwards, that is to say in the direction of rotation of the roller shell at the beginning and at the end of the pressure, it is ensured that the roller shell is pulled away from the counter roller. Here, a certain deformation of the roll shell can also be observed in the axial direction. However, this deformation is limited due to the dimensioning of the side windows.

Vorzugsweise weist die Seitenscheibe einen Radius auf, der mindestens so groß ist wie ein Radius des verformten Walzenmantels im Bereich der Maximalverformung radial nach innen. In diesem Bereich wird der Walzenmantel zwar nicht mehr von der Walze weg gezogen. Dafür hält man die Verformung des Walzenmantels klein. Da die Kontaktzeit des Walzenmantels mit der Gegenwalze nur kurz ist, ist eine Berührung unter Umständen sogar erlaubt.Preferably, the side window a radius that is at least as large as a radius of the deformed Roll jacket in the area of maximum deformation radially inwards. In this area, the roll shell is no longer removed from the roll pulled away. Therefore you hold the deformation of the roll shell is small. Because the contact time of the roll shell with the counter roller is short, it may even be touching allowed.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:The invention is illustrated below of a preferred embodiment described in more detail in connection with the drawing. Show here:

1 einen schematischen Querschnitt durch einen Teil eines Breitnip-Kalanders und 1 a schematic cross section through part of a Breitnip calender and

2 einen schematischen Längsschnitt. 2 a schematic longitudinal section.

1 zeigt schematisch einen Breitnip-Kalander 1 im Ausschnitt mit einem umlaufenden Mantel 2, der unter der Wirkung eines Anpreßschuhs 3 gegen eine Gegenwalze 4 gedrückt wird. Der Anpreßschuh 3 weist dabei eine Preßfläche 5 auf, die der Krümmung der Gegenwalze 4 angepaßt ist. Eine andere Ausformung ist jedoch prinzipiell auch möglich. 1 shows schematically a wide nip calender 1 in the neckline with a surrounding coat 2 that under the action of a pressure shoe 3 against a counter roller 4 is pressed. The pressure shoe 3 has a pressing surface 5 on that of the curvature of the backing roll 4 is adjusted. In principle, another shape is also possible.

In der Preßfläche 5 sind üblicherweise Mittel vorgesehen, um eine Schmierung zwischen dem Anpreßschuh 3 und dem Mantel 2 zu bewirken, wenn der Mantel 2 unter Druck zwischen dem Anpreßschuh 3 und der Gegenwalze 4 hindurchgeführt wird. Derartige Mittel können beispielsweise Austrittsöffnungen einer hydrostatischen Schmierung sein.In the press area 5 means are usually provided to provide lubrication between the pressure shoe 3 and the coat 2 to cause when the coat 2 under pressure between the pressure shoe 3 and the counter roller 4 is passed through. Such means can be, for example, outlet openings of hydrostatic lubrication.

Der Mantel 2 weist im unbelasteten Zustand eine Zylinderform auf, die im vorliegenden Fall durch eine Kreislinie 6 dargestellt ist. Es ist nicht erforderlich, daß der Mantel 2 diese Zylinderform über die gesamte axiale Länge einnimmt. An den axialen Enden können beispielsweise konische Abschnitte vorgesehen sein.The coat 2 has a cylindrical shape in the unloaded state, in the present case by a circular line 6 is shown. It is not necessary for the coat 2 occupies this cylindrical shape over the entire axial length. For example, conical sections can be provided at the axial ends.

Wenn der Mantel 2 jedoch gegen die Gegenwalze 4 gedrückt wird, um einen Breitnip 7 zu bilden, dann wird der Mantel 2 aus der Zylinderform heraus verformt. Die Verformung wird nun so gesteuert, daß der Mantel 2 teilweise von der Kreislinie 6 radial nach außen und teilweise radial nach innen verformt wird.If the coat 2 however against the counter roller 4 is pressed to a wide nip 7 to form, then the coat 2 deformed out of the cylindrical shape. The deformation is now controlled so that the jacket 2 partly from the circular line 6 is deformed radially outwards and partly radially inwards.

Da der Mantel 2 eine gewisse Dicke aufweist, werden die folgenden Erläuterungen anhand einer Mittellinie 8 des Mantels 2 vorgenommen, die strichpunktiert in den Mantel 2 eingezeichnet ist.Because the coat 2 has a certain thickness, the following explanations are based on a center line 8th of the coat 2 made the dash-dotted lines in the coat 2 is drawn.

Der Anpreßschuh 3 weist in Umlaufrichtung an seinen beiden Enden abgerundete Vorsprünge 9, 10 auf, während er im Bereich seiner Mitte eine Vertiefung 11 aufweist. Natürlich gehen die Vorsprünge 9, 10 und die Vertiefung 11 ineinander über, beispielsweise entlang einer Zylindermantelfläche.The pressure shoe 3 has rounded projections at its two ends in the circumferential direction 9 . 10 on while making a depression in the middle of it 11 having. Of course, the head start 9 . 10 and the deepening 11 into each other, for example along a cylindrical surface.

Im Bereich der Vorsprünge 9, 10 wird der Mantel 2 gegenüber der Kreislinie 6 nach außen verformt. Dabei entsteht eine maximale Verformung 12 im Bereich der "Spitze" des Vorsprungs 9 (eine entsprechende Verformung ergibt sich auch an der Spitze des Vorsprungs 10). Eine Verformung radial nach innen ergibt sich im Bereich der Vertiefung 11 und zwar hier in der Mitte. Auch hier ergibt sich eine maximale Verformung 13.In the area of the projections 9 . 10 will the coat 2 opposite the circular line 6 deformed outwards. This creates maximum deformation 12 in the area of the "tip" of the projection 9 (A corresponding deformation also occurs at the tip of the projection 10 ). Radial inward deformation occurs in the area of the depression 11 and here in the middle. Here too there is maximum deformation 13 ,

Man kann nun durch eine entsprechende Dimensionierung des Anpreßschuhs 3 und der Teile, die den Mantel 2 positionieren, dafür sorgen, daß die Maximalverformung 12 radial nach außen der Maximalverformung 13 radial nach innen entspricht. Damit wird ein Verformungsgleichgewicht zwischen der Verformung radial nach außen und der Verformung radial nach innen erreicht. Die Gesamtbelastung des Mantels 2 durch die Verformung in Umlaufrichtung bleibt relativ klein.One can now by appropriate dimensioning of the pressure shoe 3 and the parts that make up the coat 2 position, ensure that the maximum deformation 12 radially outward of the maximum deformation 13 corresponds radially inwards. A deformation equilibrium is thus achieved between the deformation radially outwards and the deformation radially inwards. The total load on the jacket 2 due to the deformation in the direction of rotation remains relatively small.

Man kann auch dafür sorgen, daß ein Differenzvolumen, das sich radial außerhalb der Kreislinie zwischen der Kreislinie 6 und dem Mantel 2, genauer gesagt der Mittellinie 8 des Mantels 2, bildet, etwa genauso groß ist, wie ein entsprechendes Differenzvolumen, das sich im Bereich der Vertiefung 11 radial innerhalb der Kreislinie bildet. Bezogen auf die Querschnittsansicht der 1 könnte man auch sagen, daß die Flächeninhalte zwischen der Mittellinie 8 und der Kreislinie 6 radial außerhalb der Kreislinie 6 etwa genauso groß sind, wie radial innerhalb der Kreislinie 6. Diese Relation kann sich allerdings auf den eigentlichen Pressenbereich des Mantels 2 beschränken. Am übrigen Umfang des Mantels 2, also außerhalb einer Schnittlinie der Kreis linie 6 mit der Mittellinie 8, ist es nicht mehr von entscheidender Bedeutung, ob der Mantel 2 im Betrieb tatsächlich wieder eine Zylinderform annimmt oder nicht. Die Verformungen des Mantels 2 in diesem Bereich spielen nur eine untergeordnete Rolle.One can also ensure that a differential volume that is radially outside the circular line between the circular line 6 and the coat 2 , more precisely the center line 8th of the coat 2 , is about the same size as a corresponding differential volume that is in the area of the recess 11 forms radially within the circular line. Based on the cross-sectional view of the 1 one could also say that the area between the center line 8th and the circular line 6 radially outside the circular line 6 are about the same size as radially within the circular line 6 , However, this relation can affect the actual press area of the jacket 2 restrict. On the rest of the coat 2 , i.e. outside of a cutting line of the circular line 6 with the center line 8th , it is no longer critical whether the coat 2 actually takes on a cylindrical shape again during operation or not. The deformations of the jacket 2 in this area only play a subordinate role.

1 stellt die Verformung des Mantels in Umlaufrichtung dar. Diese Verformung ergibt sich praktisch nur in dem Bereich, wo der Anpreßschuh 3 angeordnet ist, also in einem Teilbereich der axialen Länge des Mantels 2. 1 represents the deformation of the jacket in the circumferential direction. This deformation occurs practically only in the area where the pressure shoe 3 is arranged, that is in a partial area of the axial length of the jacket 2 ,

Eine weitere Verformung ergibt sich an den axialen Enden des Mantels 2, wie dies in 2 dargestellt ist. Der Mantel 2 ist mit durchgezogenen Linien im Bereich seiner Maximalverformung radial nach außen dargestellt und mit gestrichelten Linien im Bereich seiner Maximalverformung radial nach innen.A further deformation occurs at the axial ends of the jacket 2 how this in 2 is shown. The coat 2 is shown with solid lines in the area of its maximum deformation radially outwards and with dashed lines in the area of its maximum deformation radially inwards.

Der Mantel 2 ist an seinen axialen Enden mit Seitenscheiben 14 abgeschlossen. Diese Seitenscheiben 14 haben einen Radius, der dem Radius des Mantels 2 im unverformten Zustand entspricht. Mit anderen Worten weist jede Seitenscheibe 14 einen Radius auf, der kleiner ist als ein Radius des verformten Walzenmantels 2 im Bereich der Maximalverformung 12 radial nach außen, aber mindestens so groß wie ein Radius des verformten Walzenmantels 2 im Bereich der Maximalverformung 13 radial nach innen. Auf diese Weise erreicht man, daß die Verformung im axialen Randbereich ebenfalls in gewissen Grenzen gehalten werden kann.The coat 2 is at its axial ends with side windows 14 completed. These side windows 14 have a radius that is the radius of the shell 2 in the undeformed state. In other words, each side window faces 14 a radius that is smaller than a radius of ver shaped roll shell 2 in the area of maximum deformation 12 radially outwards, but at least as large as a radius of the deformed roll shell 2 in the area of maximum deformation 13 radially inwards. In this way it is achieved that the deformation in the axial edge area can also be kept within certain limits.

Claims

Breitnip calender with a circumferential jacket, at least in sections, having a cylindrical shape in the unloaded state, a counter roller and a pressure shoe which presses the jacket against the counter roller and thereby deforms out of the cylindrical shape, characterized in that the jacket ( 2 ) to the counter roller ( 4 ) pressed state of the cylinder shape ( 6 ) is partially deformed radially outwards and partly radially inwards.

Calender according to claim 1, characterized in that a maximum deformation ( 12 ) radially outward of a maximum deformation ( 13 ) corresponds radially inwards.

Calender according to claim 1 or 2, characterized in that in a press section an outer differential volume which is between the cylindrical shape ( 6 ) and the deformed jacket ( 2 ) radially outside the cylinder shape ( 6 ) is formed, corresponds to an internal differential volume that exists between the cylindrical shape ( 6 ) and the deformed jacket ( 2 ) radially inside the cylinder shape ( 6 ) is formed.

Calender according to one of claims 1 to 3, characterized in that the roller jacket ( 2 ) at each end with a side window ( 14 ) is completed, the radius of which is smaller than a radius of the deformed roll shell ( 2 ) in the area of maximum deformation ( 12 ) is radially outward.

Calender according to claim 4, characterized in that the side window ( 14 ) has a radius that is at least as large as a radius of the deformed roll shell ( 2 ) in the area of maximum deformation ( 13 ) radially inwards.