-
Die
Erfindung betrifft eine Walze, insbesondere Formierwalze, zur Herstellung
und/oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn,
deren Mantel mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen ist.
-
Zur
Vergleichmäßigung des
Wasserausflusses von der Papierbahn in die Formierwalze eines jeweiligen
Formers ist zur Vermeidung von Lochschattenmarkierungen im Papier
bisher ein Schrumpfsiebbezug auf der Formierwalze erforderlich.
Ein solcher Bezug bringt nun aber eine Reihe von Nachteilen mit sich.
Zu diesen Nachteilen zählen
beispielsweise der infolge des Schrumpfsiebverschleißes erforderliche häufige Walzenwechsel
(in der Regel alle drei bei neun Monate), ungeplante Stillstände infolge
von Schrumpfsiebschäden
und Einschränkungen
bezüglich
des Einsatzes bestimmter Reinigungsmittel. So beschädigen zum
Beispiel Laugen das Polyestermaterial des Schrumpfsiebbezuges. Überdies
wird in den meisten Fällen
ein Hochdruck-Spritzrohr benötigt.
Da die Walze mit einem Strumpf versehen ist, ist die Verwendung
eines Schabers nicht möglich.
-
Eine
Formierwalze ohne Schrumpfsiebbezug würde also eine höhere Runability
der Papiermaschine bedeuten. Es wurden bereits verschiedene Lösungen für dieses
Problem vorgeschlagen (vgl. z.B. WO 99/32713 und
DE-A-100 26 542 ). Alle diese bereits
vorgeschlagenen Lösungen
basieren auf einer Walze, auf die ein regelmäßiges Grundbohrmuster aufgebracht
ist. Dieses besteht in der Regel aus durch den Walzenmantel gebohrten Löchern, die
an der Außenseite
der Walze angesenkt sind. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, auf
die gesamte Walzenoberfläche
zusätzlich
ein bestimmtes Oberflächenmuster
aufzubringen. Unter bestimmten Betriebsbedingungen der Papiermaschine
können
ein regelmäßiges Grundbohrmuster
sowie auch die zusätzlichen
Oberflächenstrukturen
nun aber zu Lochschattenmarkierungen im Papier führen. Diese Markierungen sind
deshalb sichtbar, weil das Grundbohrmuster und zumindest teilweise
auch das Zusatzmuster regelmäßig ist,
also bestimmte Vorzugsrichtungen vorhanden sind. Diese werden durch
das menschliche Auge und durch bestimmte Analyseverfahren im Papier
erkannt.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Walze, insbesondere
Formierwalze, der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die zuvor
erwähnten
Probleme beseitigt sind. Dabei soll insbesondere erreicht werden,
dass durch eine geeignete Oberflächenstruktur
des Walzenmantels der bisher erforderliche Schrumpfsiebbezug entfallen kann,
wobei Lochschattenmarkierungen vermieden bzw. so reduziert werden
sollen, dass sie nicht mehr wahrgenommen werden können.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die in die Walzenoberfläche
eingebrachten Öffnungen
zumindest bereichsweise entsprechend einem bestimmten Grundmuster
angeordnet sind und dass zusätzliche
Oberflächenmuster
in die Walzenoberfläche
eingebracht sind, die über
die Walzenoberfläche
betrachtet eine unregelmäßige Struktur
bilden.
-
Aufgrund
dieser Ausbildung sind Lochschattenmarkierungen in der Faserstoffbahn
bzw. dem Papier praktisch nicht mehr erkennbar, da regelmäßige Strukturen
bzw. von der Walze herrührende
Markierungen fehlen, die erfasst werden könnten. Es ist kein Schrumpfsiebbezug
mehr erforder lich. Soweit dies andere technologische Vorteile mit
sich bringt, kann die Walze jedoch auch mit einem Bezug versehen sein.
Ohne Bezug kann die Walze jedoch länger betrieben werden, d.h.
der betreffende Former kann mit längeren Wartungsintervallen
betrieben werden. Die verbleibende, das betreffende Sieb stützende Fläche kann
so klein wie möglich,
jedoch groß genug
sein, um die durch das Sieb bzw. die Siebspannung aufgebrachten
Kräfte
aufzunehmen.
-
Bei
einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze
basiert das Grundmuster auf einer Spiral- bzw. teilspiralförmigen Anordnung
von in die Walzenoberfläche
eingebrachten Öffnungen.
Das Öffnungsmuster
kann also beispielsweise spiralförmig
unter einem bestimmten Steigungswinkel aufgebracht werden.
-
Der
die Anordnung der einzelnen Öffnungsreihen
zueinander bestimmende Winkel zwischen einer jeweiligen, entsprechend
einem Steigungswinkel der Spirale gegenüber der Walzenachse geneigten Öffnungsreihe
und wenigstens einer weiteren Öffnungsreihe
des Grundmusters liegt zweckmäßigerweise
in einem Bereich zwischen 90° und
180°.
-
Bei
einer zweckmäßigen praktischen
Ausführungsform
sind die Öffnungen
der in Richtung der Walzenachse aufeinanderfolgenden, jeweils entsprechend
einem Steigungswinkel der Spirale gegenüber der Walzenachse geneigten Öffnungsreihen
des Grundmusters miteinander ausgerichtet, d.h. der zuvor genannte
Winkel ist hier gleich 90°.
-
Es
sind jedoch beispielsweise auch solche Ausführungen denkbar, bei denen
die Öffnungen
von einander benachbarten, jeweils entsprechend einem Steigungswinkel
der Spirale gegenüber
der Walzenachse geneigten Öffnungsreihen
des Grundmusters um eine halbe Teilung gegeneinander versetzt sind. In
diesem Fall ist der betreffende Winkel also gleich 120°. Wie bereits
erwähnt
kann dieser Winkel jedoch auch beliebige Werte zwischen 90° und 180° annehmen.
-
Bei
einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze
ist auf der Walzenoberfläche
eine Mehrzahl von jeweils auf dem Grundmuster basierenden Basiszellen
gebildet, wobei vorzugsweise jeweils mehrere solche Basiszellen zu
Basiszonen zusammengefasst sind. Dabei können beispielsweise jeweils
zumindest vier Basiszellen zu einer Basiszone zusammengefasst sein.
-
Es
können
insbesondere auch mehrere Basiszonen zur Bildung eines zusammenhängenden Bereichs
zusammengefasst sein. So können
beispielsweise 3 × 3
Basiszonen zu einem zusammenhängenden
Bereich zusammengefasst sein.
-
Bevorzugt
sind die Öffnungen
zumindest teilweise als Durchgangsöffnungen vorgesehen.
-
Zweckmäßigerweise
sind die Öffnungen
zumindest teilweise radial in die Walzenoberfläche eingebracht.
-
Von
Vorteil ist insbesondere auch, wenn die Öffnungen auf der Walzenoberfläche zumindest
teilweise angesenkt sind. Grundsätzlich
können
die Öffnungen
zumindest teilweise jedoch auch ohne eine jeweilige Ansenkung vorgesehen
sein.
-
Bei
einer zweckmäßigen praktischen
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Walze
bedecken die einzelnen zusätzlichen
Oberflächenmuster zumindest
teilweise unterschiedlich große
Flächen.
-
Alternativ
oder zusätzlich
können
die zusätzlichen
Oberflächenmuster
insbesondere auch unregelmäßig über die
Walzenoberfläche
verteilt sein.
-
Bevorzugt
sind zumindest zwei verschiedene Arten von zusätzlichen Oberflächenmustern
vorgesehen. Vorteilhafterweise sind die voneinander verschiedenen
zusätzlichen
Oberflächenmuster
in unregelmäßiger Abfolge
auf der Walzenoberfläche vorgesehen.
-
Zweckmäßigerweise
kann wenigstens eine Öffnung
vorgesehen sein, die zumindest bereichsweise durch eine Bohrung
gebildet ist.
-
Vorteilhafterweise
kann zumindest ein zusätzliches
Oberflächenmuster
vorgesehen sein, das durch eine entsprechende Erweiterung der betreffenden
Bohrung bzw. der Ansenkung dieser Bohrung gebildet ist. Dabei kann
es von Vorteil sein, wenn Erweiterungen mit zumindest teilweise
unterschiedlicher Form vorgesehen sind. Die Erweiterungen können grundsätzlich eine
beliebige Form besitzen. So kann beispielsweise zumindest eine sternförmige Erweiterung
vorgesehen sein. Es sind jedoch auch beliebige andere Formen für eine jeweilige
Erweiterung denkbar.
-
Eine
weitere zweckmäßige Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Walze
zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest ein durch Prägen mittels
eines Stempels oder dergleichen erzeugtes zusätzliches Oberflächenmuster
vorgesehen ist.
-
In
bestimmten Fällen
kann es von Vorteil sein, wenn zumindest ein zusätzliches Oberflächenmuster
vorgesehen ist, das durch wenigstens eine die betreffende Bohrung
bzw. deren Ansenkung ringartig umschließende Rille gebildet ist. Eine
solche Rille kann beispielsweise kreisförmig ausge führt sein. Dabei kann sie zur
betreffenden Bohrung bzw. deren Ansenkung insbesondere konzentrisch
sein.
-
Zwischen
der betreffenden Bohrung bzw. deren Ansenkung und der Rille kann
ein insbesondere durchgehender Rand verbleiben.
-
Bei
einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Walze
ist zumindest ein zusätzliches
Oberflächenmuster
vorgesehen, das durch eine zumindest bereichsweise gerade Rille
gebildet ist. Sind mehrere solche zumindest bereichsweise gerade
Rillen vorgesehen, so können diese
zumindest teilweise unterschiedlich ausgerichtet sein.
-
Bei
einer bevorzugten praktischen Ausführungsform sind sowohl Durchgangs-
als auch Blindöffnungen
vorgesehen. Dabei kann zwischen zwei benachbarten Durchgangsöffnungen
bzw. deren Ansenkungen jeweils wenigstens eine Blindöffnung vorgesehen
sein.
-
Von
Vorteil ist insbesondere auch, wenn die Blindöffnungen zumindest teilweise
eine unterschiedliche Größe besitzen.
Dabei können
diese Blindöffnungen
zumindest teilweise insbesondere einen unterschiedlichen Querschnitt
besitzen.
-
Eine
weitere zweckmäßige Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Walze
zeichnet sich dadurch aus, dass die Öffnungen zumindest teilweise
so angesenkt bzw. mit einer solchen erweiterten Ansenkung versehen
sind, das die jeweils erhaltene Ansenkung einen größeren Querschnitt
besitzt als die z.B. eine Grundstruktur bildenden restlichen Öffnung bzw. zugeordneten
Ansenkungen.
-
Bei
einer nicht bezogenen Walze ist unter anderem beispielsweise auch
der Einsatz eines Schabers denkbar. Dieser kann z.B. in Kombination
mit einem Hochdruck-Spritzrohr vorgesehen sein. Grundsätzlich ist
jedoch auch der Einsatz eines Hochdruck-Spritzrohres ohne Schaber
möglich.
-
Die
Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher
erläutert;
in dieser zeigen:
-
1 eine schematische Längsschnittdarstellung
einer Walze mit einer Vielzahl von Öffnungen, die zumindest bereichsweise
entsprechend einem bestimmten Grundmuster angeordnet sind,
-
2 einen Ausschnitt der Oberfläche der Walze
gemäß 1,
-
3 eine mit der 2 vergleichbare Darstellung,
aus der sich die das betreffende Formiersieb berührende Fläche der Walze gemäß 1 ergibt,
-
4 eine mit der 2 vergleichbare Darstellung
einer weiteren Ausführungsform,
bei der die Öffnungen
benachbarter Öffnungsreihen
des Grundmusters um eine halbe Teilung gegeneinander versetzt sind,
-
5 eine mit der 4 vergleichbare Darstellung,
aus der sich die das betreffende Formersieb berührende Fläche der Walze gemäß 4 ergibt,
-
6 eine schematische Darstellung
einer auf der Walzenoberfläche
gebildeten Basiszone, in der beispielsweise vier jeweils auf dem
Grundmuster basierende Basiszellen zusammengefasst sind,
-
7 eine schematische Darstellung
eines auf der Walzenoberfläche
gebildeten zusammenhängenden
Bereichs, in dem beispielsweise 3 × 3 Basiszonen zusammengefasst
sind, und
-
8 eine schematische Darstellung
eines Ausschnitts der sich mit der Ausführungsform gemäß 7 ergebenden siebstützenden
Fläche
(schwarz).
-
1 zeigt in schematischer
Längsschnittdarstellung
eine Walze 10, hier beispielsweise eine Formierwalze, zur
Herstellung und/oder Behandlung einer Faserstoffbahn, bei der es
sich insbesondere um eine Papier- oder Kartonbahn handeln kann.
-
Der
Mantel 12 dieser Walze ist mit einer Vielzahl von Öffnungen 14 versehen.
-
Die
in die Walzenoberfläche 16 eingebrachten Öffnungen 14 können zumindest
bereichsweise entsprechend einem bestimmten Grundmuster angeordnet
sein, das beispielsweise auf einer spiral- bzw. teilspiralförmigen Anordnung
von in die Walzenoberfläche 16 eingebrachten Öffnungen 14 basieren
kann (vgl. z.B. auch 2).
-
Wie
sich aus der 1 ergibt,
können
die Öffnungen 14 zumindest
teilweise als Durchgangsöffnungen
vorgesehen sein. Sie sind beispielsweise radial in die Walzenoberfläche 16 eingebracht.
-
Die Öffnungen 14 können auf
der Walzenoberfläche 16 auch
zusätzlich
angesenkt sein (vgl. z.B. die Öffnungen 14a ). Grundsätzlich kann zumindest ein Teil
der Öffnungen 14 jedoch
auch unbehandelt bleiben.
-
2 zeigt einen Ausschnitt
der Oberfläche der
Walze gemäß 1. Wie sich aus dieser 2 ergibt, sind zusätzliche
Oberflächenmuster 18–26 in die
Walzenoberfläche 16 eingebracht.
Bevorzugt bilden diese zusätzlichen
Oberflächenmuster 18–26 über die
Walzenoberfläche 16 betrachtet
eine möglichst
unregelmäßige Struktur,
woraus folgt, dass im Papier keine Lochschattenmarkierungen mehr
festgestellt werden können.
-
Wie
insbesondere anhand der 2 zu
erkennen ist, kann das Grundmuster auf einer spiral- bzw. teilspiralförmigen Anordnung
von in die Walzenoberfläche 16 eingebrachten Öffnungen 14 basieren.
Es kann also beispielsweise ein Grundbohrmuster zum Beispiel spiralförmig unter
einem Steigungswinkel α aufgebracht
werden.
-
Der
Winkel β bestimmt
die Anordnung der einzelnen Öffnungsreihen
relativ zueinander. Dieser zwischen einer jeweiligen, entsprechend
dem Steigungswinkel α der
Spirale gegenüber
der Walzenachse X geneigten Öffnungsreihe 141 und wenigstens einer weiteren Öffnungsreihe 142 des Grundmusters gebildete Winkel β kann allgemein
in einem Bereich zwischen 90° und
180° liegen.
-
Im
vorliegenden Fall sind die Öffnungen 14 der
in Richtung der Walzenachse X aufeinanderfolgenden, jeweils entsprechend
einem Steigungswin kel α der
Spirale gegenüber
der Walzenachse X geneigten Öffnungsreihen 141 des Grundmusters miteinander ausgerichtet,
d.h. der Winkel β ist
hier gleich 90°.
-
In
der 2 ist lediglich
eine rein beispielhafte Auswahl möglicher zusätzlicher Oberflächenmuster 18–26 wiedergegeben.
Grundsätzlich
sind auch beliebige andere zusätzliche
Oberflächenmuster denkbar.
-
Wie
anhand der 2 zu erkennen
ist, erzeugen die zusätzlichen
Oberflächenmuster 18–26 über die
Walzenoberfläche 16 betrachtet
eine willkürliche
unregelmäßige Struktur.
-
Die
einzelnen zusätzlichen
Oberflächenmuster 18–26 können zumindest
teilweise unterschiedliche große
Flächen
bedecken. Von Vorteil ist insbesondere eine möglichst unregelmäßige Verteilung dieser
zusätzlichen
Oberflächenmuster.
-
Bevorzugt
sind zumindest zwei verschiedene Arten von zusätzlichen Oberflächenmustern 18–26 vorgesehen.
Dabei können
diese voneinander verschiedenen zusätzlichen Oberflächenmuster 18–26 insbesondere
in unregelmäßiger Abfolge
auf der Walzenoberfläche 16 vorgesehen
sein.
-
Zweckmäßigerweise
ist wenigstens eine Öffnung 14 vorgesehen,
die zumindest bereichsweise durch eine Bohrung gebildet ist.
-
Dabei
kann beispielsweise zumindest ein zusätzliches Oberflächenmuster 18 vorgesehen
sein, das durch eine entsprechende Erweiterung der betreffenden
Bohrung bzw. der Ansenkung dieser Bohrung gebildet ist. Die Erweiterungen
können
zumindest teilweise eine unterschiedliche Form besitzen.
-
So
ist in der 2 beispielsweise
ein zusätzliches
Oberflächenmuster 18 zu
erkennen, das durch eine sternförmige
Erweiterung gebildet ist. Bei einer solchen Struktur können also
beispielsweise normale Bohrlöcher
oder deren Ansenkungen zu sternförmigen
Löchern
erweitert werden, was beispielsweise durch Prägen mittels eines Stempels
geschehen kann.
-
Abgesehen
davon kann beispielsweise zumindest ein zusätzliches Oberflächenmuster 20 vorgesehen
sein, das durch wenigstens eine die betreffende Bohrung bzw. deren
Ansenkung ringartig umschließende
Rille 28 gebildet ist. Bei dem aus der 2 ersichtlichen Ausführungsbeispiel ist diese Rille 28 kreisförmig ausgeführt und
zur betreffenden Bohrung bzw. deren Ansenkung konzentrisch. Dabei kann
zwischen der betreffenden Bohrung bzw. deren Ansenkung und der Rille 20 ein
insbesondere durchgehender, vorzugsweise schmaler Rand 30 verbleiben.
-
Bei
einem solchen Muster kann also beispielsweise um ein Bohrloch bzw.
dessen Ansenkung eine kreisförmige
Rille 28 in die Walzenoberfläche 16 eingebracht
werden, so dass nur ein schmaler Rand 30 um das Loch des
Grundmusters verbleibt.
-
Alternativ
oder zusätzlich
können
insbesondere auch mehrere zumindest bereichsweise gerade Rillen 22 vorgesehen
sein, um entsprechende zusätzliche
Oberflächenmuster
zu bilden. Dabei können
diese Rillen 22 zumindest teilweise unterschiedlich ausgerichtet
sein. Grundsätzlich
können
Durchgangs- und/oder Blindöffnungen
vorgesehen sein. Sind sowohl Durchgangs- als auch Blindöffnungen vorgesehen,
so kann beispielsweise zwischen zwei benachbarten Durchgangsöffnungen
bzw. deren Ansenkungen jeweils wenigstens eine Blindöffnung vorgesehen
sein.
-
Zwischen
den Bohrungen bzw. deren Ansenkungen können auch Blindbohrungen verschiedener Größe eingebracht
werden (vgl. z.B. das betreffende zusätzliche Oberflächenmuster 24).
-
Es
ist auch möglich,
einzelne Bohrlöcher oder
deren Ansenkungen noch größer anzusenken (vgl.
das entsprechende zusätzliche
Oberflächenmuster 26),
als dies im Grundmuster der Fall ist. Die Öffnungen können also zumindest teilweise
so angesenkt bzw. mit einer solchen erweiterten Ansenkung versehen
sein, dass die jeweils erhaltene Ansenkung einen größeren Querschnitt
besitzt als die z.B. eine Grundstruktur bildenden restlichen Öffnungen 14 bzw.
zugeordneten Ansenkungen.
-
3 zeigt eine mit der 2 vergleichbare Darstellung,
aus der sich die das betreffende Formiersieb berührende Fläche (schwarz) der Walze gemäß 1 ergibt.
-
4 zeigt in einer mit der 2 vergleichbaren Darstellung
eine weitere Ausführungsform,
bei der die Öffnungen 14 von
einander benachbarten, jeweils entsprechend einem Steigungswinkel α der Spirale
gegenüber
der Walzenachse X geneigten Öffnungsreihen 141 des Grundmusters um eine halbe Teilung
gegeneinander versetzt sind. Der Winkel α ist im vorliegenden Fall also
gleich 120°.
-
In übrigen kann
diese Walze 10 beispielsweise zumindest im Wesentlichen
wieder den gleichen Aufbau wie die Walze 10 gemäß den 1 bis 3 besitzen. Einander entsprechenden Teilen
sind gleiche Bezugszeichen zugeordnet.
-
5 zeigt eine mit der 4 vergleichbare Darstellung,
aus der sich die das betreffende Formersieb berührende Fläche (schwarz) der Walze gemäß 4 ergibt. Einander entsprechenden
Teilen sind wieder gleiche Bezugszeichen zugeordnet.
-
Auf
der Walzenoberfläche 16 kann
eine Mehrzahl von jeweils auf dem Grundmuster basierenden Basiszellen
gebildet sein, wobei vorzugsweise jeweils mehrere solche Basiszellen
zu Basiszonen zusammengefasst sind. 6 zeigt
in schematischer Darstellung eine auf der Walzenoberfläche 16 gebildete
Basiszone 32, in der beispielsweise vier jeweils auf dem
Grundmuster basierende Basiszellen 341 –344 zusammengefasst sind. Dabei können beispielsweise
18 Rillenkreise (entspricht etwa 9,62 % der Gesamtfläche) und
24 größere Senkungen
(entspricht beispielsweise 12,82 % der Gesamtfläche) vorgesehen sein.
-
Überdies
können
auch mehrere Basiszonen 32 zur Bildung eines zusammenhängenden
Bereichs zusammengefasst sein. 7 zeigt
in schematischer Darstellung beispielsweise einen auf der Walzenoberfläche gebildeten
zusammenhängenden
Bereich 36, in dem beispielsweise 3 × 3 Basiszonen 321 –329 zusammengefasst sind.
-
8 zeigt in schematischer
Darstellung einen Ausschnitt der sich mit der Ausführungsform
gemäß 7 ergebende siebstützende Walzenoberfläche (schwarz).
Die siebstützende
Fläche
kann in Abhängigkeit
vom Formierwinkel, d.h. der Umschlingung der Formierwalze, deutlich
größer sein.
-
- 10
- Walze,
Formierwalze
- 12
- Walzenmantel
- 14
- Öffnung
- 14a
- angesenkte Öffnung
- 141
- Öffnungsreihe
- 142
- Öffnungsreihe
- 16
- Walzenoberfläche
- 18
- Oberflächenmuster
- 20
- Oberflächenmuster
- 22
- Oberflächenmuster,
Rille
- 24
- Oberflächenmuster
- 26
- Oberflächenmuster
- 28
- Rille
- 30
- Rand
- 32
- Basiszone
- 34
- Basiszelle
- 36
- Bereich
- X
- Walzenachse