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Die
Erfindung betrifft einen Breitnip-Kalander mit einer Walze, die
mit einem umlaufenden Mantel, der durch einen Anpreßschuh in
Richtung auf die Walze gezogen und belastet ist, einen Breitnip
bildet.
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Eine
derartiger Breitnip-Kalander, wie er beispielsweise aus
DE 299 02 436 U1 bekannt
ist, wird verwendet, um eine Papier- oder Kartonbahn zu satinieren.
Ein Breitnip-Kalander hat gegenüber
einem "normalen" Kalander, bei dem
lediglich Walzen zusammen wirken, den Vorteil, daß der Nip
in Laufrichtung der Bahn gesehen eine wesentlich größere Länge aufweist
als ein Nip, der zwischen zwei zusammenwirkenden Walzen gebildet
ist. Die größere Länge des
Breitnip erlaubt eine längere
Behandlungszeit. Gleichzeitig wird bei ansonsten unveränderten Streckenlasten
die auf die Bahn wirkende Druckspannung vermindert, was sich positiv
dadurch äußert, daß das Volumen
im Breitnip weniger stark verringert wird als in einem Nip zwischen
zwei Walzen.
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Gebildet
wird der Breitnip dadurch, daß der umlaufende
Mantel mit Hilfe des Anpreßschuhs
an die Walze gedrückt
wird. Dadurch wird der Mantel in einem vorbestimmten Umfangsabschnitt
an den Umfang der Walze angelegt. Durch diesen Anlagebereich wird
dann die Papier- oder Kartonbahn geführt. In diesem Bereich wird
der Mantel aus seiner konvex umlaufenden Form konkav verformt.
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Die
Walze ist in der Regel beheizt. Die Papier- oder Kartonbahn weist üblicherweise
eine Breite auf, die kleiner ist als die axiale Länge der
Walze. Seitlich neben der Bahn besteht daher die Gefahr, daß der Mantel
unmittelbar zur Anlage an die Walze kommt, d. h. die isolierende
Bahn zwischen dem Mantel und der Walze fehlt.
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Wenn
der Mantel an der Walze anliegt, kann es wegen der begrenzten Temperaturbeständigkeit des
Mantels zu Beschädigungen
kommen.
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DE 102 07 371 A1 beschreibt
eine Vorrichtung zum Bilden eines Langspalts, bei der eine Gegenwalze
in den Mantel einer Schuhwalze eingesenkt wird. Die Gegenwalze weist
etwas außerhalb der
Arbeitsbreite einen umlaufenden Stützring auf, der den Mantel
auch außerhalb
der Arbeitsbreite der Gegenwalze in Richtung auf den Anpreßschuh der Schuhwalze
drückt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Risiko einer Beschädigung des
Mantels zu verringern.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Breitnip-Kalander der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, daß ein Niederhalter
in Axialrichtung außerhalb
des Anpreßschuhs
und zwischen dem axialen Ende des Mantels und dem Anpreßschuh in
einem vom axialen Ende des Mantels ausgehenden Endabschnitt auf den
Mantel wirkt.
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In
vielen Fällen
sollen auf einen Breitnip-Kalander verschiedene Bahnen mit unterschiedlichen Bahnbreiten
bearbeitet werden. Dies führt
gegebenenfalls dazu, daß der
Anpreßschuh über die
Bahnbreite hinausragt. Der Mantel versucht, in einer zylindrischen
Form um seine Mittelachse zu drehen. Solange der Mantel durch die
Bahn in die Mulde des Anpreßschuhs
gepreßt
wird, kommt diese Form nicht zustande. Fehlt hingegen die Bahn zwischen
dem Mantel und der Walze, dann entfällt diese Kraft. Der Mantel
hebt vom Anpreßschuh
ab und berührt
die Walze. Der Niederhalter bewirkt, daß der Mantel am Grund des Anpreßschuhs
gehalten wird. Der Niederhalter übernimmt
also die Aufgabe, den Mantel von der Walze weg zu halten. Damit
verhindert man einen Kontakt zwischen dem Mantel und der Walze auch
in solchen Bereichen, in denen die Bahn nicht mehr vorhanden ist
und dementsprechend auch nicht in der Lage ist, eine thermische
Isolierung zwischen dem Mantel und der Walze zu bewirken. Da der
Niederhalter in einem vom axialen Ende des Mantels ausgehenden Endabschnitt
auf den Mantel wirkt, wirkt man in Axialrichtung gesehen nicht nur
punktuell auf den Mantel ein, sondern man wirkt auf die gesamte
Länge eines
Endabschnitts ein, der vom axialen Ende des Mantels ausgeht. Damit
verhindert man einerseits, daß der
Mantel in Axialrichtung außerhalb
des Niederhalters wieder in Kontakt mit der Walze kommt.
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Zum
anderen ist die Befestigung des Niederhalters einfacher, weil man
axial außerhalb
des Mantels ausreichende Möglichkeiten
zur Befestigung des Niederhalters an einer Stuhlung oder einem anderen stationären Teil
des Breitnip-Kalanders hat.
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Vorzugsweise
wirkt der Niederhalter auf eine äußere Umfangsfläche des
Mantels. Der Mantel wird also von der Walze weggedrückt. Eine
Druckbelastung des Mantels läßt sich
vielfach einfacher realisieren als eine Zugbelastung. Darüber hinaus
ist es einfacher, den Niederhalter außerhalb des Mantels unterzubringen
und an einer stationären
Position zu befestigen, als innerhalb des Mantels.
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Vorzugsweise
verformt der Niederhalter den Mantel zumindest so weit radial nach
innen, wie die Walze. Mit anderen Worten verformt der Niederhalter den
Mantel mindestens genauso tief, wie die tiefste Stelle des Anpreßschuhs.
In der Regel wird man den Mantel sogar noch weiter radial nach innen
verformen, um sicher zu stellen, daß ein Kontakt zwischen dem
Mantel und der Walze außerhalb
der zu behandelnden Bahn ausgeschlossen ist.
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Vorzugsweise
ist der Niederhalter zumindest abschnittsweise an die Form des Anpreßschuhs
angepaßt.
Dies empfiehlt sich insbesondere dann, wenn der Breitnip in Laufrichtung
der Bahn gesehen eine relativ große Länge aufweist. In diesem Fall reicht
es möglicherweise
nicht aus, den Mantel in Umfangsrichtung lediglich an einer Position
radial nach innen zu verformen, weil sich dann außerhalb dieser
Position wieder Abschnitte ergeben könnten, die doch in Kontakt
mit dem Mantel kommen. Die abschnittsweise Anpassung bedeutet dabei
nicht, daß der
Niederhalter genau die gleiche Kontur wie der Anpreßschuh aufweisen
muß. Es
reicht aus, wenn der Niederhalter an mehreren Stellen im Umfangsrichtung
mit einer entsprechenden Kontur des Anpreßschuhs übereinstimmt oder den Mantel
radial tiefer verformt.
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Vorzugweise
weist der Niederhalter eine umlaufende Anlagefläche auf, die am Mantel anliegt. Eine
umlaufende Anlagefläche
verringert die Reibung zwischen dem Niederhalter und dem Mantel. Dies
schont den Mantel.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß der
Niederhalter mindestens eine Rolle aufweist. Eine Rolle ist eine besonders
einfache Ausgestaltung einer umlaufenden Anlagefläche. Wenn
der Mantel bewegt wird, dann dreht sich die Rolle, die am Mantel
anliegt.
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Vorzugsweise
ist die Rolle einseitig gelagert. Dies vereinfacht die Lagerung.
Eine einseitige Lagerung reicht bei den herrschenden Kräften in
der Regel aus, um die Rolle stabil genug abzustützen.
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Vorzugsweise
sind mehrere Rollen vorgesehen. Mit mehreren Rollen ist man in der
Lage, der Kontur der Andruckfläche
des Anpreßschuhs
zu folgen.
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In
einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß der Niederhalter
als Platte ausgestaltet ist. In diesem Fall gleitet der Mantel unterhalb der
Platte hindurch und wird durch die Platte von der Walze weggehalten.
Eine Platte hat den Vorteil, daß sie
in vielen Fällen
dünner
ausgebildet sein kann, als eine Rolle. Insbesondere bei beengten
Platzverhältnissen
kann daher eine Platte einer Rolle vorzuziehen sein.
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Bevorzugterweise
ist die Platte gekrümmt.
In diesem Fall kann man die Platte jedenfalls weitgehend an die
Krümmung
der Walze beziehungsweise an die Krümmung der Anlagefläche des
Anpreßschuhs
anpassen. Dadurch wird sicher gestellt, daß der Mantel über die
gesamte Erstreckung des Anpreßschuhs
in Umfangsrichtung von der Walze ferngehalten wird.
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Bevorzugterweise
weist die Walze einen Endabschnitt mit einem verringerten Durchmesser
auf und der Niederhalter ist im Bereich des Endabschnitts zwischen
der Walze und dem Mantel angeordnet. In vielen Fällen weist die Walze einen
Walzenzapfen auf, mit dessen Hilfe sie in einer Stuhlung gelagert
ist. Im Bereich des Walzenzapfens hat die Walze einen geringeren
Durchmesser als im Bereich ihrer Arbeitsbreite. Durch diese Durchmesserverringerung
entsteht ein Raum, der benutzt werden kann, um den Niederhalter
unterzubringen.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Breitnip-Kalanders,
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2 eine
vergrößerte Darstellung
eines Endbereichs eines Breitnip-Kalanders im Ausschnitt,
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3 eine
vergrößerte Darstellung
einer Stirnseitenansicht eines Breitnip-Kalanders im Ausschnitt,
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4 eine
zweite, abgewandelte Ausführungsform
zu 3 und
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5 eine
dritte, abgewandelte Ausführungsform.
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1 zeigt
einen Breitnip-Kalander 1, der eine Walze 2 und
einen unlaufenden Mantel 3 aufweist. Der Mantel 3 wird
mit Hilfe eines im Inneren des Mantels 3 angeordneten Anpreßschuhs 4 in Richtung
auf die Walze 2 belastet, so daß ein Breitnip 5 gebildet
ist, durch den eine Bahn 6 geführt ist. Die Bahn 6 läuft in eine
Bahnlaufrichtung, die durch einen Pfeil 7 symbolisiert
ist.
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Die
Walze 2 ist beheizt. Schematisch dargestellt sind periphere
Bohrungen 8, die mit einem Wärmeträgermedium versorgt werden können, beispielsweise
heißem
Dampf, heißem
Wasser oder heißem Öl. Natürlich sind
auch andere Beheizungsmöglichkeiten
denkbar, die nicht dargestellt sind, beispielsweise solche, die
auf eine Oberfläche 9 der
Walze 2 wirken. In dem Breitnip-Kalander 1 hat
die Oberfläche 9 der
Walze 2 im Betrieb eine Temperatur im Bereich von 100°C bis 300°C.
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Der
Breitnip 5 weist in Bahnlaufrichtung 7 eine Länge im Bereich
von 30 bis 300 oder sogar 400 mm auf. Beim Durchlaufen des Breitnip
liegt die Bahn 6 an der Oberfläche 9 der beheizten
Walze 2 an. Da die Bahn 6 für den Durchlauf durch den Breitnip 5 eine
gewisse Zeit benötigt,
wird in dieser Zeit Wärme von
der beheizten Walze 2 auf die Bahn 6 übertragen.
Die Bahn 6 wirkt dabei auch als thermische Isolierung zwischen
der Walze 2 und dem Mantel 3.
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Der
Anpreßschuh 4 weist
eine Andruckfläche 10 auf,
die konkav gewölbt
ist, d. h. die Wölbung der
Andruckfläche 10 entspricht
der Wölbung
der Oberfläche 9.
In vielen Fällen
wird es günstig
sein, wenn auch die Krümmung
der Andruckfläche 10 der Krümmung der
Oberfläche 9 angepaßt ist,
wenngleich dies nicht unbedingt erforderlich ist. In der Andruckfläche 10 können an
sich bekannte Vorrichtungen zum Schmieren der Berührungszone
zwischen dem Mantel 3 und dem Anpreßschuh vorgesehen sein, beispielsweise
eine hydrostatische Schmierung.
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Der
Mantel 3 ist in 1 übertrieben dick dargestellt.
Bei einem Umlauf wird der Mantel 3 im Bereich des Anpreßschuhs
aus seiner ansonsten konvexen Form heraus konkav verformt. Darüber hinaus
wird der Mantel 3 durch den Anpreßschuh 4 auch in Richtung
auf die Walze 2 gezogen. Der Mantel 3 verläßt also
seine ansonsten im wesentlichen kreisförmige Gestalt. Dies ist in 1 übertrieben dargestellt.
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Der
Mantel 3 hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine größere axiale
Erstreckung als die Walze 2, wie dies aus 2 hervorgeht. 2 zeigt ein
axiales Ende des Breitnip-Kalanders 1. Am anderen Ende
ist eine entsprechende Ausgestaltung vorgesehen. Gleiche Elemente
wie in 1 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Der
Anpreßschuh 4 weist
hingegen eine axiale Länge
auf, die kleiner ist als die axiale Erstreckung der Walze 2.
Der Anpreßschuh 4 wird
dabei vielfach mit einer axialen Länge gewählt, die der Breite der Bahn 6 entspricht.
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Dadurch
möchte
man erreichen, daß die Bahn 6 als
thermischer Isolator zwischen der beheizten Walze 2 und
dem Mantel 3 wirkt. Wenn man allerdings mit wechselnden
Bahnbreiten arbeiten muß, dann
können
auch Situationen auftreten, in denen der Anpreßschuh 4 in axialer
Richtung über
die Breite der Bahn 6 hinausragt. Der Mantel 3 versucht
dann, sich in einer mehr oder weniger zylindrischen Form um seine
Mittelachse zu drehen. Solange der Mantel durch die Kraft der Bahn
in die Mulde der Andruckfläche 10 gedrückt wird,
kommt diese Form nicht zustande. Fehlt jedoch die Bahn 6 zwischen
dem Mantel 3 und der Walze 2, dann entfällt diese
Kraft, und der Mantel hebt vom Anpreßschuh 4 ab. Dabei
besteht die Gefahr, daß der
Mantel 3 die heiße
Walze 2 berührt.
Wegen der begrenzten Temperaturbeständigkeit des Mantels 3 kann
es zu Beschädigungen kommen.
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Man
verwendet daher einen Niederhalter 11, der von einer axialen
Stirnseite 12 des Mantels 3 her auf den Mantel 3 wirkt
und zwar von dessen Umfangsfläche
her, also von außen.
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Der
Mantel 3 weist an seiner Stirnseite 12 Stirnscheiben 13 auf,
die den Mantel an der Stirnseite 12 im Querschnitt im wesentlichen
in einer Kreisform halten. Die Stirnscheiben 13 reichen
aber vielfach nicht aus, um eine Berührung zwischen dem Mantel 3 und
der Walze 2 außerhalb
des Anpreßschuhs 4 zu verhindern.
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Die
Walze 2 weist im Bereich ihres axialen Endes einen Walzenzapfen 14 auf,
der einen kleineren Durchmesser als ein Korpus 15 der Walze 2 hat. Lediglich
auf dem Korpus 15 ist die nicht näher dargestellte Arbeitsbreite
der Walze 2 vorhanden.
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Zwischen
dem Mantel 3 und dem Walzenzapfen 14 entsteht
ein Zwischenraum 16, in den der Niederhalter 11 eingefahren
werden kann, um den Mantel 3 von der Walze 2 wegzuziehen.
Der Niederhalter 11 weist dabei eine einseitig gelagerte
Rolle 17 auf, deren Lagergehäuse 18 in einer nicht
näher dargestellten
Stuhlung oder einem Ständer
des Kalanders 1 befestigt werden können.
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Wie
aus 3 hervorgeht, ist die Rolle 17 des Niederhalters 11 so
positioniert, daß sie
den Mantel 3 radial weiter nach innen einformt als die tiefste
Stelle der Andruckfläche 10.
Der durch den Niederhalter 11 hervorgerufene Verlauf des
Mantels ist gestrichelt dargestellt. Mit durchgezogenen Linien ist
der Verlauf des Mantels 3 in der Arbeitszone dargestellt,
also zwischen dem Anpreßschuh 4 und
der Walze 2.
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Es
sieht zwar so aus, als würde
der Mantel 3 im Bereich der Enden 19, 20 des
Anpreßschuhs 4 Kontakt
mit der Walze 2 haben. Tatsächlich besteht aber an dieser
Stelle nicht die Gefahr eines Kontakts. Vielmehr hat der Mantel 3 dort
einen Abstand zur Walze 2, der der Dicke der Bahn 6 entspricht.
Die Gefahr einer Berührung
besteht vielmehr zwischen diesen beiden Enden 19, 20 in
Umlaufrichtung, weil der Mantel 3 ohne den Niederhalter 11 versuchen
würde, eine
gestreckte oder sogar zylinderförmige
Kontur einzunehmen.
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Eine
einzelne Rolle 17 reicht in vielen Fällen aus. Man kann aber auch
mehrere Rollen 17.1, 17.2, 17.3 verwen den,
wobei man diese Rollen 17.1, 17.2, 17.3 dann
so positioniert, daß sie
dem Verlauf der Andruckfläche 10 folgen.
Mit anderen Worten wird durch die Rollen 17.1, 17.2, 17.3 dafür gesorgt,
daß der
Mantel 3 über
die gesamte Erstreckung des Anpreßschuhs 4 in Umfangsrichtung
etwas unterhalb der Andruckfläche 10 gehalten
wird. Dies ist möglich, weil,
wie aus 2 zu erkennen ist, der Niederhalter 11 einen
gewissen Abstand in Axialrichtung zum Anpreßschuh 4 aufweist.
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5 zeigt
eine weitere Möglichkeit
eines Niederhalters 11'.
Der Niederhalter 11' ist
durch eine Platte 21 gebildet, die etwa so gekrümmt ist,
wie die Andruckfläche 10,
im vorliegenden Fall sogar etwas stärker. Auch hier ist, genau
wie in 4, in gestrichelten Linien der Verlauf des Mantels 3 im
Bereich des Niederhalters 11' dargestellt,
während
mit durchgezogenen Linien der Verlauf des Mantels 3 im
Bereich des Anpreßschuhs 4 darstellt
ist.
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Der
Niederhalter 11 kann parallel zum Anpreßschuh 4 angeordnet
sein. Er kann jedoch auch schräg
von oben in den Mantel 3 drücken. Sofern die Stirnscheiben 13 dies
erlauben, ist es auch möglich, daß der Niederhalter 11 auch
in eine andere Richtung geneigt ist, so daß er den Mantel 3 konisch
beaufschlagt.