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Die vorliegende Erfindung betrifft Papier- und Pappemaschinen, insbesondere Kalander.
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Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Belasten bzw. Beladen der Lager bzw. Lagerstellen einer Zwischenwalze eines Mehrwalzenkalanders, wobei der Mehrwalzenkalander einen oder mehrere Walzensätze aufweist, wobei in wenigstens einem Walzensatz die Mittelachsen von wenigstens zwei Kalanderwalzen eine Walzenspaltebene bilden, wobei zum normalen Kalandrieren die untere Walze durch eine erste Belastungseinrichtung, wie zum Beispiel unteren Zylindern auf der Walzenspaltebene belastet bzw. beladen wird.
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Des weiteren betrifft die Erfindung einen Mehrwalzenkalander, welcher eine oder mehrere Walzensätze aufweist, wobei in wenigstens einem Walzensatz die Mittelachsen von wenigstens zwei Kalanderwalzen eine Walzenspaltebene bilden, und bei welchem eine erste Belastungseinrichtung, wie zum Beispiel ein unterer Zylinder, zum Belasten bzw. Beladen der unteren Walze auf die Walzenspaltebene zum normalen Kalandrieren vorgesehen ist.
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Kalandrieren wird im Allgemeinen durchgeführt, um die Eigenschaften, wie zum Beispiel Glätte und Glanz, eines bahnartigen Materials, wie zum Beispiel einer Papier- oder Pappebahn, zu verbessern. Beim Kalandrieren wird die Bahn in einen Walzenspalt, d. h. einen Kalandrierspalt, geleitet, der zwischen gegeneinander gedrückte Walzen gebildet ist, wobei in dem Walzenspalt die Bahn durch die Wirkung von Temperatur, Feuchtigkeit und Walzenspaltdruck deformiert wird. In diesem Zusammenhang bezieht sich der Begriff Kalandrierwalzen auf Walzen, die einen Kalandrierspalt bilden, eine obere Walze ist definiert als oberste Walze eines Satzes an Walzen bzw. eines Walzensatzes, eine untere Walze ist definiert als unterste Walze eines Walzensatzes und ein unterer Walzenspalt ist definiert als unterster Kalandrierspalt eines Walzensatzes, wobei der Walzenspalt zwischen der unteren Walze und der sich oberhalb der unteren Walze befindlichen Kalandrierwalze gebildet ist. Zwischenwalzenspalte sind definiert als Kalandrierspalte, die durch Kalandrierwalzen zwischen dem obersten Walzenspalt und dem untersten Walzenspalt des Kalanders gebildet sind. Zwischenwalzen sind definiert als Kalandrierwalzen, die sich zwischen der oberen und der unteren Walze in dem Walzensatz befinden.
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In diesem Zusammenhang bezieht sich die Bezeichnung Walzenspaltebene auf eine Ebene, die durch die Mittelachsen der Kalanderwalzen gebildet ist, wobei die Ebene in einigen Zusammenhängen auch als Walzenspaltlinie oder eine Linie eines Walzensatzes bezeichnet wird.
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Die
DE 694 31 492 T2 wird als Stand der Technik genannt, wobei dieses Dokument ein Verfahren zum Kalandrieren eines Papier- oder eines entsprechenden Bahnmaterials in einem Kalander beschreibt. Bei dem Verfahren wird das zu kalandrierende Bahnmaterial durch Walzenspalte geleitet, die durch eine biegungskompensierte obere Walze und eine biegungskompensierte untere Walze und durch zwei oder mehr zwischen der oberen und der unteren Walze angeordnete Zwischenwalzen gebildet sind. Die Walzen sind als ein im wesentlichen vertikaler Walzensatz angeordnet. Solche Walzen, bei welchen die Form der natürlichen Biegelinie, die durch ihr Eigengewicht erzeugt wird, im wesentlichen gleichmäßig ist, werden als Zwischenwalzen verwendet. Die durch die Massen der Zwischenwalzen und der zu derselben zugehörigen Hilfseinrichtungen erzeugte Walzenspaltlast bzw. Walzenspaltdruck wird bei dem Verfahren im wesentlichen abgebaut und eine einstellbare Last wird mittels der biegungskompensierten oberen oder unteren Walze und/oder mittels einer auf die obere oder untere Walze aufgebrachten, externen Last auf die Kalanderspalte aufgebracht.
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Pressen wird bei einem Mehrwalzenkalander typischerweise durch Befestigen der oberen oder unteren Walze des Walzensatzes an seinem Ort und durch Pressen des Walzensatzes gegen die befestigte Walze erzeugt, wobei es sich um eine obere Walze, eine untere Walze oder eine Zwischenwalze/mehrere Zwischenwalzen handeln kann. Alternativ werden sowohl die obere als auch die untere Walze gegeneinander gedrückt, und zwar entweder so, dass keine der Zwischenwalzen starr bzw. unbeweglich an ihrem Ort verriegelt ist, oder so, dass wenigstens eine der Zwischenwalzen starr an ihrem Ort verriegelt ist. Es ist möglich, die Biegungen der Walzen mittels biegungskompensierten Vorrichtungen zu kompensieren, welche üblicherweise in den oberen und unteren Walzen angeordnet sind, z. B. so, dass die Walzenspalte eine lineare Form annehmen, wie in der
DE 694 31 492 T2 beschrieben ist.
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Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, waren die Mittelachsen der Kalanderwalzen in einem Walzensatz eines Mehrwalzenkalanders parallel. Die Mittelachsen der Kalanderwalzen waren in einer quergerichteten CD-Richtung bezüglich der Laufrichtung der Bahn. Dann ist immer ein Walzenspalt vorhanden, der die Bahn zwischen den benachbarten Kalanderwalzen kalandriert, wobei diese Walzen ein Kalanderwalzenpaar bilden, wobei die Pressebene der Bahn parallel zu den Mittelachsen der Kalanderwalzen des Kalanderwalzenpaars ist. Die Walzenspaltebene P gemäß 1 kann sich auch in einem bestimmten Winkel bezüglich der horizontalen Ebene befinden, so dass ein Walzensatz eines Kalanders zwischen den Walzen 11–15 gebildet wird.
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Die Kalandriertechnik der Walze ist immer häufiger Online-Kalandrieren, weil von Papiermaschinen höhere Laufgeschwindigkeiten erfordert werden. Mehrwalzenspalt-Online-Kalandrieren ist Kalandrieren in einer Kalandriereinheit, in welcher zwischen einer mit einer glatten Oberfläche versehenen Presswalze, wie zum Beispiel einer Metallwalze, und einer mit einer flexiblen Hülle beschichteten Walze, wie zum Beispiel einer Polymerwalze, Walzenspalte gebildet sind, welche einander abwechselnd folgen und/oder ein Umsteuerungs-Walzenspalt. Die Linearlast erhöht sich bei Mehrwalzenspalt-Kalandern von dem oberen Walzenspalt zu dem unteren Walzenspalt aufgrund der Schwerkraft, wenn keine Walzenentlastungssysteme verwendet werden. Bei derzeit verwendete Mehrwalzenspaltkalandern wird die Walzenentlastung, welche die Schwerkraft kompensiert, durch einen Zylinder ausgeführt und ein Hebelmechanismus wird zum Eliminieren der sich nach unten erhöhenden Linearlast zum Steuern der Biegelinie der Walze und auch zum schnellen Öffnen des Walzensatzes verwendet. Ein solches Walzenentlastungssystem wird bei den durch die Marken OptiLoad und TwinLine bekannten Mehrwalzenkalandern der Anmelderin verwendet.
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Aus dem Stand der Technik sind Mehrwalzenkalander bekannt, bei denen der Walzensatz aus zwei Walzensätzen gebildet ist, wobei jeder Walzensatz wenigstens zwei Kalanderwalzen aufweist, z. B. einer, der fünf Walzen aufweist, und der andere, der sechs Walzen aufweist. Mit sich erhöhenden Laufgeschwindigkeiten von Papiermaschinen und der steigenden Notwendigkeit nach Online-Kalandrierung wird auch eine Möglichkeit benötigt, verschiedene Arten von Kalandrierungen mittels des Kalanders durchzuführen, welche z. B. mittels an sich bekannter partieller Walzenspaltfahrweise durchgeführt werden kann, bei welcher die Bahn so durch einen Kalander durchgeführt wird, dass während der Kalandrierung die Bahn nur in einigen der möglichen Walzenspalten des Kalanders kalandriert wird. Bei der partiellen Walzenspaltfahrweise war es bekannt, die Hebel des Kalanders während der partiellen Walzenspaltfahrweise hydraulisch zu blockieren.
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Wie aus dem Stand der Technik, z. B. aus der
DE 694 31 492 T2 , bekannt ist, sind die Kalanderwalzen, die den Walzenspalt eines Mehrwalzenkalanders bilden, durch Wälzlager gelagert, was verschiedene Probleme verursacht hat, wobei das Lösen derselben spezielle Anordnungen nötig gemacht hat.
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In einigen Fällen, z. B. bei der partiellen Walzenspaltfahrweise, werden Mehrwalzenkalander mit solchen Linearlasten gefahren, welche eine sehr kleine Last, sogar eine sogenannte Nulllast, auf die Wälzlager der Kalanderwalze aufbringen.
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Dies ist vom Gesichtspunkt der Wälzlager sehr problematisch, weil in einer Nulllast-Situation die Wälzkörper eines Wälzlager in der Lage sind, statt abzurollen in einem beträchtlichen Anteil im Bezug auf die Lagergehäuse zu gleiten, was zu einem schnellen Versagen des Lagers führt. In einer Nulllast-Situation eines Wälzlager ist der Berührungspunkt zwischen den Wälzkörper des Wälzlagers und der Wälzflächen der Lagergehäuse nachteiligerweise unbestimmt und schwankend, weil die Lagergehäuse des Lagers die Wälzkörper zwischen denselben nicht stetig von jeder Richtung mit ausreichender Kraft drücken.
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Falls der Walzensatz eines Mehrwalzenkalanders annähernd vertikal ist, ist die Schwerkraft parallel zu der Linearlast und der Bewegung des Walzensatzes. Wenn die Linearlastdifferenz nach oben zwischen den Walzenspalten das Eigengewicht der Walze erreicht, fällt das Lager der Walze in einen Nulllast-Bereich. Die Lagerlast sollte im Allgemeinen wenigstens ungefähr 2% der maximalen Last des Lagers betragen. Wenn der untere Walzenspalt eines Mehrwalzenkalanders verwendet wird, fällt die obere Walze leicht in den Nulllast-Bereich, wodurch sich der Linearlast-Bereich bei der Verwendung des Kalanders verringert. Wenn zum Beispiel eine solche partielle Walzenspaltfahrweise durchgeführt wird, in welcher die Faserbahn in den zwei untersten Walzenspalten des Walzensatzes des Mehrwalzenkalanders kalandriert wird, wodurch die drei untersten Walzen des Walzensatzes an der Kalandrierung teilnehmen, betrifft das Nulllast-Problem besonders die mittlere und die oberste Walze dieser Walzen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Probleme und Fehler zu eliminieren oder zumindest die oben genannten Nachteile zu verringern und eine Nulllast-Situation des Wälzlagers der Kalanderwalze des Mehrwalzenkalanders zu verhindern oder zumindest den Linearlast-Bereich zu verringern, in welchem die Last auf die Lager der Kalanderwalze zu klein wäre.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1 und 5 genannten Merkmale gelöst.
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Verglichen mit früheren bekannten Anordnungen werden mittels der Erfindung erhebliche Vorteile erreicht, wobei die Vorteile unter anderem die Folgenden beinhalten. Weil die untere Walze des Mehrwalzenkalanders und gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung auch die Zwischenwalze oberhalb der unteren Walze zur partiellen Walzenspaltfahrweise weg von der Linie des Walzensatzes angeordnet werden kann, in welcher sich die Zwischenwalze oberhalb der unteren Walze in der normalen Kalandrierung befindet, und die untere Walze weg von der Linie des Walzensatzes belastet werden kann, kann auf die Lager bzw. Lagerstellen der Zwischenwalze oberhalb der unteren Walze eine horizontale Kraftkomponente abhängig von der Linearlast aufgebracht werden. Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, entsprechend auch den Lagerstellen einer zweiten Zwischenwalze, von unten gezählt, kann eine horizontale Kraftkomponente abhängig von der Linearlast aufgebracht werden. Eine solche Horizontalkraft ist in der Lage, die Wälzkörper und Wälzflächen der Lager der Zwischenwalze gegeneinander zu drücken und zu verhindern, dass die Wälzkörper auf den Wälzflächen gleiten. Durch die Verwendung dieser Horizontalkraft kann der Linearlastbereich, in dem die Last auf die Lager der Kalanderwalze zu klein werden würde, insbesondere für die partielle Walzenspaltfahrweise wesentlich verringert werden. Es ist somit möglich, das Kalandrierpotenzial, d. h. den Linearlastbereich, in welchem die Faserbahn kalandriert werden kann, zu erhöhen, ohne dass das Lager der Walze, die an dem Kalandrierwalzenspalt beteiligt ist, unter dem Nulllast-Problem leidet.
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Bei der partiellen Walzenspaltfahrweise wird eine Faserbahn mit matter Qualität mehrere Male kalandriert. Wenn matte Qualitäten bearbeitet werden und es nicht gewünscht ist, die Faserbahn zu sehr zu drücken, wird eine geringe Last für das Kalandrieren gewählt. Insbesondere dann ist das Verringern des Nulllast-Bereichs ein erheblicher Vorteil.
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In dem Kalandrierspalt sind die Wälzkörper des Wälzlagers in der sogenannten Nulllast-Situation nicht in der Lage, bezüglich des Lagergehäuses zu gleiten, sondern sie rollen ab, wodurch das Ergebnis die Erhöhung der Lebensdauer des Lagers und ganz allgemein der Lebensdauer der Faserbahnmaschine ist. Somit ist es möglich, Austauschzeiten von geschädigten Lagern und die Abkühl- und Aufheizzeiten von erwärmbaren Kalanderwalzen zu vermeiden, und es kann mehr Zeit für den eigentlichen Kalandrierprozess verwendet werden. Es besteht auch keine Notwendigkeit, die Lager in einer solchen großen Anzahl für den Fall eines Lagerversagens bereitzustellen.
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Die Erfindung ermöglicht die Bewegung der unteren Walze des Mehrwalzenkalanders auch für den Walzenwechsel. Dann wird kein spezielles Werkzeug für den Transfer oder das Anheben der unteren Walze benötigt, und es können zum Beispiel übliche Hebegurte zum Anheben und Bewegen verwendet werden.
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Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, welche das Prinzip der Erfindung zeigen, wobei mit den Figuren das Verfahren und der Mehrwalzenkalander gemäß der Erfindung dargestellt wurden, ohne die Erfindung ausschließlich auf das einzuschränken, was in den Figuren dargestellt ist.
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1 zeigt einen Walzensatz eines Mehrwalzenkalanders, in welchem beim normalen Kalandrieren eine Faserbahn in sämtlichen Walzenspalten zwischen den Kalanderwalzen kalandriert wird, wobei sämtliche Walzenspalte geschlossen sind.
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2 zeigt einen Walzensatz eines Mehrwalzenkalanders, in welchem für die partielle Walzenspaltfahrweise die zwei untersten Walzen verwendet werden, wodurch die Bahn in einem Walzenspalt kalandriert wird.
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3 zeigt einen Walzensatz eines Mehrwalzenkalanders, in welchem für die partielle Walzenspaltfahrweise die drei untersten Walzen verwendet werden, wodurch die Bahn in zwei Walzenspalten kalandriert wird.
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4 zeigt eine Abstützlösung der unteren Walze eines Mehrwalzenkalanders.
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Die 1–4 zeigen auf schematische Art und Weise einen Mehrwalzenkalander 100. Insbesondere zeigen die Figuren einen Walzensatz 10 eines Mehrwalzenkalanders, wobei der Walzensatz eine obere Walze 11 und eine untere Walze 15 sowie drei Zwi schenwalzen 12, 13 und 14 aufweist, die zwischen der oberen und der unteren Walze angeordnet sind, wobei die obere, die untere und die Zwischenwalzen die Kalanderwalzen 11–15 von jedem Walzensatz bilden. Die in dem Mehrwalzenkalander kalandrierte Faserbahn ist in den Figuren nicht dargestellt. Die Zwischenwalzen sind mittels Lagern an dem Rahmen des Mehrwalzenkalanders montiert, z. B. mittels Stütz- und Ladearmen, die um eine Achse rotieren, wobei die Achse und die Arme nicht detailliert dargestellt sind. Der Rahmen des Mehrwalzenkalanders wird in den Figuren durch eine mit F bezeichnete strichpunktierte Linie dargestellt.
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In 1 befindet sich der Walzensatz 10 des Mehrwalzenkalanders in einer Position zur Durchführung einer vollständigen Walzenspaltfahrweise, welche als eine normale Kalandrierposition bezeichnet wird. In den 2 und 3 sind die Walzensätze 10 in einer Position dargestellt, in der ein Walzenspaltlauf bzw. eine partielle Walzenspaltfahrweise durchgeführt wird.
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In den Walzensätzen bilden benachbarte Kalanderwalzen 11, 12; 12, 13; 13, 14 und 14, 15 Kalanderwalzenpaare, in welchen die Kalanderwalzen einen Walzenspalt 1, 2, 3 und 4 bilden können, welche die Faserbahn zwischen denselben kalandrieren, wobei die Bezugszeichen in den 1–3 von oben nach unten angegeben sind. In diesem Zusammenhang wurde die Erfindung unter Verwendung eines Walzensatzes mit fünf Rollen und vier Walzenspalten als ein Beispiel beschrieben, aber es ist jede andere Anzahl von Walzen und Walzenspalten des Walzensatzes möglich. Es ist möglich, den in Verbindung mit dem Mehrwalzenkalander 100 beschriebenen Walzensatz 10 bei einem Walzensatz gemäß der Erfindung auch in einem Mehrwalzenkalander mit zwei oder mehr Walzensätzen anzuwenden. Somit kann der Mehrwalzenkalander z. B. zwei Walzensätze mit fünf Walzen aufweisen.
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Im Allgemeinen wird das Pressen der Faserbahn in dem Mehrwalzenkalander entweder durch Befestigen der oberen Walze 11, der unteren Walze 15 oder einer der Zwischenwalzen 12, 13, 14 des Walzensatzes an ihrem Ort bezüglich des Rahmens F des Kalanders und durch Pressen mehrerer Walzen als ein Walzenstapel oder einer einzelnen Walze bezüglich des Rahmens F an ihrem Ort gegen die an ihrem Ort befestigte Walze durchgeführt, wobei die an ihrem Ort befestigte Walze die obere Walze 11, die untere Walze 15 oder eine/mehrere der Zwischenwalzen 12, 13, 14 sein kann. Alternativ können sowohl die obere als auch die untere Walze entweder so gegeneinander gedrückt werden, dass keine der Zwischenwalzen fest an ihrem Ort verriegelt ist, oder so, dass wenigstens eine der Zwischenwalzen fest an ihrem Ort verriegelt ist. Die Druckkräfte der oberen Walze 11 und/oder der unteren Walze 15 können unabhängig voneinander in verschiedenen Anordnungen eingestellt werden. In dem Mehrwalzenkalander kann die obere Walze und/oder die untere Walze mit einer Belastungs- bzw. Beladevorrichtung versehen sein, die innerhalb des Mantels angeordnet ist, und/oder die obere Walze kann durch den oberen Belastungszylinder belastet werden und/oder die untere Walze kann durch den unteren Belastungszylinder 16 belastet werden. Die Biegungen der Walzen können durch biegungskompensierende Vorrichtungen in den Walzen kompensiert werden, z. B. so, dass die Biegelinien der Walzen dieselbe Form aufweisen. Es sind typischerweise in der oberen und/oder unteren Walze Biegungskompensiervorrichtungen vorhanden, aber auch eine der Zwischenwalzen kann mit Biegungskompensiervorrichtungen versehen sein.
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Mittels der 1–4 wurde die Erfindung in einem Mehrwalzenkalander mit einem Walzensatz zum Erzielen unterschiedlicher Fahrweisen beschrieben. Zur Durchführung einer partiellen Walzenspaltfahrweise kann die unterste oder die zweitunterste Zwischenwalze des Walzensatzes 11 verriegelt werden, wobei durch Belasten der Walzen oberhalb oder unterhalb der verriegelten Walze eine erforderliche Anzahl an Walzenspalten erreicht wird. Die 2 und 3 zeigen, wie es insbesondere unterhalb der verriegelten Zwischenwalze möglich ist, einen oder zwei Walzenspalte für eine partielle Walzenspaltfahrweise zu erhalten, welche in der unteren Position des Kalanders stattfindet.
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In 1 ist der Walzensatz 10 des Mehrwalzenkalanders 100 in einer solchen Position dargestellt, in der alle Kalandrierspalte, der obere Walzenspalt 1, der mittlere Walzenspalt 2, der mittlere Walzenspalt 3 und der untere Walzenspalt 4 beim normalen Kalandrieren geschlossen sind, wodurch die Faserbahn in vier geschlossenen Walzenspalten 1–4 kalandriert wird. Durch die in 1 dargestellte Anordnung wird eine Fahrbetriebsart erreicht, in welcher das Kalandrieren in dem Walzensatz 10 durch fünf Walzen 11–15 durchgeführt wird. Dann bilden die Mittelachsen der Kalanderwalzen 11, 12, 13, 14 und 15 des Walzensatzes 10 in der entsprechenden Reihenfolge C11, C12, C13, C14 und C15 eine Walzenspaltebene P.
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2 zeigt eine Fahrbetriebsart, in welcher in dem Walzensatz 10 die zwei untersten Walzen, d. h. die Walzen 14 und 15, verwendet werden, wodurch der untere Walzenspalt 4 für eine partielle Walzenspaltfahrweise zugänglich ist. Dann wird für die partielle Walzenspaltfahrweise in wenigstens einem Walzensatz 10 des Mehrwalzenkalanders 100 die Mittelachse C15 der unteren Walze 15 bewegt, ohne sie von dem Mehrwalzenkalander 100 loszulösen, und zwar neben die Ebene V14, die durch die Mittelachse C14 der Zwischenwalze 14 oberhalb der unteren Walze 15 verläuft, wobei die Ebene V14 in der in 2 dargestellten Situation deckungsgleich mit der Walzenspaltebene P ist, wenn die Walzenspaltebene P vertikal ist. Die untere Walze 15 wird durch eine zweite Belastungseinrichtung 18 mit einem Winkel α von 15–25°, noch bevorzugter mit einem Winkel α von ungefähr 22°, bezüglich der vertikalen Ebene gegen die darüberliegende Zwischenwalze 14 belastet bzw. gedrückt. 2 zeigt, dass die untere Walze 15 in der partiellen Walzenspaltfahrweise außerhalb der Walzenspaltebene P, betrachtet von der Richtung des Rahmens F des Mehrwalzenkalanders 100 bewegt wurde. In dieser Situation einer partiellen Walzenspaltfahrweise wird die Bahn (in den Figuren nicht dargestellt) in dem unteren Walzenspalt 4 des Walzenstapels 10 des Mehrwalzenkalanders 100 kalandriert, wobei der Walzenspalt durch die untere Walze 15 und die Zwischenwalze 14 oberhalb der unteren Walze 15 gebildet ist, welche dabei in einem sehr schrägen Winkel α gegeneinander gedrückt werden. Es sollte in diesem Zusammenhang herausgestellt werden, dass die Bezeichnung darüberliegende Zwischenwalze die Position einer bestimmten Zwischenwalze 13; 14 in dem Walzensatz/Walzenstapel als die nächsthöhere Kalandrierwalze zu verstehen ist, auch wenn diese Zwischenwalze sich in der vertikalen Richtung nicht exakt oberhalb der nächsten, darunter angeordneten Kalandrierwalzen 14; 15 befindet, aber diese Kalandrierwalzen können in einen Walzenspaltkontakt miteinander gebracht werden, so dass sie auf eine durch die Erfindung beschriebene Art und Weise mit einem sehr schrägen Winkel bezüglich der vertikalen Ebene gegeneinander gedrückt bzw. belastet werden.
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Die in 2 dargestellte Situation kann durch eine bewegliche Stützanordnung der unteren Walze 15 durchgeführt werden, die in 4 dargestellt ist, wobei in der Stützanordnung keine Notwendigkeit besteht, die untere Walze für einen Transfer von dem Mehrwalzenkalander 100 loszulösen. Beim normalen Kalandrieren ist die untere Walze 15 in einer annähernd vertikalen Linie mit den anderen Walzen des Walzensatzes 10, d. h. in der Walzenspaltebene P, angeordnet, wie in 1 dargestellt ist.
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Wenn in dem Mehrwalzenkalander 100 von der normalen Kalandrierfahrweise zu dem Kalandrieren der Faserbahn mittels partieller Walzenspaltfahrweise übergegangen wird, wird die untere Walze 15 des Mehrwalzenkalanders 100 so weit weg von der Linie des Walzensatzes 10 bewegt, dass die untere Walze 15 mit einem sehr schrägen Winkel α gegen die darüberliegende Zwischenwalze 14 gedrückt werden kann. Der sehr schräge Winkel α ist bezüglich der vertikalen Ebene geeigneterweise 15–25°, vorzugsweise beträgt der Winkel α ungefähr 22°. Im Allgemeinen sind in Papiermaschinenlinien die Massen der Walzen und die Linearlastbereiche so, dass die Nulllast der Lager im Wesentlichen fast vollständig eliminiert werden kann, falls sich die untere Walze in einem Winkel von 15–25°, vorzugsweise in einem Winkel von ungefähr 22°, bezüglich der Linie des vertikalen Walzensatzes befindet. Der angegebene Winkel wird durch die Masse, Breite und die verwendete Linearlast der verwendeten Walzen beeinflusst. Bei im Allgemeinen verwendeten Walzenmassen, Walzenbreiten und Linearlasten werden ungefähr 37% von der Walzenspaltlast für eine horizontale Kraft FH erhalten, die auf die Lager der Walze mit einem Winkel von 22° aufgebracht wird, und die Winkel sind auch vom Gesichtspunkt der Verwendung des unteren Walzenspalts 4 und des Zwischenwalzenspalts 3 oberhalb des unteren Walzenspalts bei der partiellen Walzenspaltfahrweise geeignet.
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Mittels der 2 und 3 sind die in den teilweisen Walzenspalten herrschenden Walzenspaltkräfte FN durch Pfeile dargestellt worden, wobei die Kraft in eine horizontale Kraftkomponente FH und eine vertikale Kraftkomponente FV geteilt ist. Die Bezeichnungen sind in 3 durch Indexieren entsprechend der Bezeichnung des Walzenspalts angegeben.
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In 2 erzeugt eine schräge Walzenspaltlast FN eine horizontale Kraftkomponente FH auf die Lager der Zwischenwalze 14, wodurch verhindert wird, dass die Lager auf eine Nulllast zurückfallen. Die horizontale Kraftkomponente FH des unteren Walzenspalts 4 verbiegt die Zwischenwalze 14 oberhalb der unteren Walze 15 horizontal, aber die Wirkung der Biegung ist mit den verwendeten Linearlasten der partiellen Walzenspaltfahrweise von z. B. 5–100 kN/m mit denen die meisten matten und Zeitungspapier-Qualitäten, die mit einer partiellen Walzenspaltfahrweise kalandriert werden, abgedeckt sind nicht signifikant.
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3 zeigt die partielle Walzenspaltfahrweise gemäß einer vorteilhaften zusätzlichen Ausführungsform der Erfindung, wobei in dem Walzensatz 10 die drei untersten Walzen verwendet werden, d. h. die obere Zwischenwalze 13, die untere Zwischenwalze 14 und die untere Walze 15, wodurch zwei Walzenspalte, nämlich der untere Walzenspalt und der dazwischenliegende Walzenspalt über demselben für die partielle Walzenspaltfahrweise verfügbar sind. In der Beschreibung von 3 können die sich auf 2 beziehenden Beschreibungen und Bezeichnungen in einem ausreichenden Umfang angewendet werden. Ein Unterschied zu der Beschreibung von 2 besteht darin, dass die Verwendung des Zwischenwalzenspalts 3 oberhalb des unteren Walzenspalts 4 in der partiellen Walzenspaltfahrweise in 3 dargestellt ist, wodurch auch die Mittelachse C14 der Zwischenwalze 14 oberhalb der unteren Walze 15 weg von der Walzenspaltebene P in dieselbe Richtung wie die Mittelachse C15 der unteren Walze 15 bewegt wird. Somit wurde von diesen drei Walzen die mittlere Walze, d. h. die untere Zwischenwalze 14, in der partiellen Walzenspaltfahrweise nach außerhalb der Walzenspaltebene P in der Richtung des Rahmens F des Mehrwalzenkalanders 100 betrachtet bewegt. Dann wird die Zwischenwalze 13, d. h. die obere Zwischenwalze, oberhalb dieser Zwischenwalze 14 durch die untere Walze 15 zusätzlich zu der Zwischenwalze 14 über ihre darüberliegende Zwischenwalze 14 mit einem Winkel α von 15–25°, noch vorteilhafter unter dem Winkel α von ungefähr 22°, bezüglich der vertikalen Ebene belastet. Selbstverständlich wird auch die Entlastung der durch die Massen der Zwischenwalzen und mit demselben verbundenen Hilfsvorrichtungen bewirkte Walzenspaltlast verwendet.
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4 zeigt, wie die untere Walze 15 weg von der Ebene V14, die durch die Mittelachse C14 der Zwischenwalze 14 oberhalb der unteren Walze 15 verläuft, bewegt wird, ohne sie von dem Mehrwalzenkalander 100 loszulösen. Eine durch strichpunktierte Linien dargestellte untere Walze 15 zeigt die untere Walze 15 in der Position der partiellen Walzenspaltfahrweise. Eine durch strichpunktierte Linien dargestellte untere Walze 15'' zeigt die untere Walze 15 in der Walzenwechselposition.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die normale Linearlast der unteren Walze 15 durch eine erste Belastungseinrichtung, wie zum Beispiel untere Zylinder 16, welche als große Hydraulikzylinder ausgeführt sind und welche nicht bei der Belastung der partiellen Walzenspaltfahrweise verwendet werden, erzeugt. Dann befindet sich die untere Walze in 4 in einer durch das Bezugszeichen 15 dargestellten Position auf der Walzenspaltebene P des Walzensatzes 10, der an Lagergehäusen 19 gelagert angebracht ist, welche an Ladearmen 20 in der horizontalen Position angebracht worden sind.
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Die Belastung bzw. Beladung in der partiellen Walzenspaltfahrweise wird durch eine separate, zweite Belastungseinrichtung 18 durchgeführt, welche z. B. als Hydraulikzylinder ausgebildet ist oder solche aufweist, die kleiner als die unteren Zylinder 16 sind. Ein Vorteil davon ist die Geschwindigkeit und Empfindlichkeit zum Positionieren, die durch die kleineren Zylinder zur Verfügung gestellt wird. Die untere Walze 15 wird zu einer Position 15' bewegt, die der Position bei der partiellen Walzenspaltfahrweise entspricht, und zwar gestützt durch ihre Lagergehäuse 19 mittels einer Transfereinrichtung 17, wie zum Beispiel durch horizontale Führungen gebildete Führungsflächen und die unteren Flächen der Lagergehäuse, und des weiteren können bei einem seitlichen Transfer z. B. elektromechanische oder hydraulische Aktuatoren, die an sich bekannt sind, als Hilfe verwendet werden. Die neue Stütz- und Traganordnung der unteren Walze 15 ist in der Ausführungsform von 4 in Verbindung mit den Ladearmen 20, welche die Lagergehäuse 19 der unteren Walze 15 tragen, angeordnet. Für eine partielle Walzenspaltfahrweise werden die Lagergehäuse 19 der unteren Walze 15 in der seitlichen Richtung durch eine Transfereinrichtung 17 bewegt, welche an den Last- bzw. Ladearmen 20 angeordnet sind, und die Lagergehäuse 19 der unteren Walze 15 werden getragen von den Ladearmen 20 durch eine zweite Belastungseinrichtung 18 angehoben, die auf die Ladearme 20 wirkt. Die zweite Belastungseinrichtung 18 ist zwischen den Ladearmen 20 und dem Rahmen F installiert. Die Ladearme, die die Lagergehäuse 19 halten, sind an dem Rahmen F des Mehrwalzenkalanders 100 angeordnet und beide in der vertikalen Richtung beweglich und zu einer Position neigbar, welche von der horizontalen Richtung abweicht. Die Ladearme 20 sind beim normalen Kalandrieren durch die unteren Zylinder 16 belastbar und in der partiellen Walzenspaltfahrweise durch die zweite Lasteinrichtung 18 belastbar.
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Die vertikale Transferbewegung der Ladearme 20 in dem Rahmen F wird durch vertikale Schlitten 22 ausgeführt, welche entlang der Gleitführungen 21 des Rahmens F beweglich sind. Diese Transferbewegung wird verwendet, wenn die untere Walze 15 durch die unteren Zylinder 16 belastet wird und wenn für die Ladearme 20 eine geeignete Startposition bezüglich der Höhe gefunden wird, um die untere Walze 15 in die Position 15' der partiellen Walzenspaltfahrweise anzuheben, ohne die Ladearme 20 zu neigen. Für ein Neigen zu einer von der horizontalen Richtung abweichenden Position und zum Bewegen der unteren Walze 15 in einen Walzenspaltkontakt und zum Belasten sind die Ladearme 20 dreh- bzw. schwenkbar befestigt und bezüglich Achsen 23 zu den vertikalen Schlitten 22 in dem Rahmen F neigbar. Die Ladearme 20 sind beim normalen Kalandrieren unter Verwendung von entfernbaren Verriegelungsstiften 24 in einer horizontalen Position an ihrem Ort mit den vertikalen Schlitten 22 verriegelt, wenn die unteren Zylinder 16 verwendet werden. Für eine partielle Walzenspaltfahrweise werden die Ladearme 20 mittels entfernbarer Befestigungseinrichtungen, wie zum Beispiel entfernbarer Zylinderverschlüsse 25 an der zweiten Belastungseinrichtung 18 befestigt, wonach die Verriegelungsstifte 24 zum Neigen der Ladearme 20 um die Achsen 23 und zum Anheben der unteren Walze für die Position 15' der partiellen Walzenspaltfahrweise, die durch die Belastungseinrichtung 18 belastet wird, geöffnet werden.
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Das Befestigen der unteren Walze 15 wird so durchgeführt, dass der Transfer der unteren Walze 15 seitwärts und weiter zu der Belastungsposition 15' gegen die darüberliegende Zwischenwalze 14 während des Wechsels der Qualität einer Faserbahn, wie zum Beispiel Papier, in weniger als 5 Minuten durchgeführt werden kann.
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In 4 ist die untere Walze 15 durch strichpunktierte Linien in der Walzenwechselposition 15'' dargestellt. Es ist möglich, die untere Walze 15 durch die Transfereinrichtung 17 zu einer vertikalen Anhebelinie L zu bewegen, wobei für das Anheben und Bewegen z. B. übliche Anhebebänder verwendet werden können. In diesem Fall besteht keine Notwendigkeit für ein spezielles Werkzeug für die Bewegung oder das Anheben der unteren Walze 15. Solche bekannten speziellen Werkzeuge sind unter anderem spezielle Haken zum Anheben der Walze 15 und eine Transfereinrichtung 17, welche den Walzenwechsel der unteren Walze ermöglicht.
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Mittels des Verfahrens und des Mehrwalzenkalanders der Erfindung ist es möglich, die Nulllast-Situation des Wälzlagers der Zwischenwalze/Zwischenwalzen zu verhindern, wobei diese Art von Situation bei der partiellen Walzenspaltfahrweise auftreten kann, wenn es gewünscht ist, mit solchen Linearlasten zu fahren, welche eine sehr geringe Last auf die Wälzlager bewirken. In der Nulllast-Situation wären die Wälzkörper des Wälzlagers in der Lage, sich im Bezug zu den Lagergehäusen zu bewegen anstatt abzuwälzen, wobei das Ergebnis ein relativ schnelles Versagen des Lagers wäre. Die durch die Beschleunigung der Masse der Zwischenwalze/Zwischenwalzen und der Schwerkraft auf den Kalandrierspalt erzeugte Kraftwirkung kann auf eine bekannte Art und Weise durch Aktuatoren, wie zum Beispiel Zylinderaktuatoren, erleichtert werden, welche z. B. zwischen dem Rahmen des Mehrwalzenkalanders und den die Walze tragenden Stütz- und Ladearme wirken. Aufgrund der Anordnung der unteren Walze 15 und ihrer Mittelachse C15 weg von der Ebene V14, die durch die Mittelachse C14 der Zwischenwalze 14 oberhalb der unteren Walze 15 verläuft, wie in 2 dargestellt, wird eine horizontale Kraftkomponente FH abhängig von der Linearlast auf die Lager der Zwischenwalze 14 aufgebracht. Dementsprechend werden im Zusammenhang mit der Ausführungsform von 3 die horizontalen Kraftkomponenten FH3 und FH4 auf die Lager von zwei Zwischenwalzen oberhalb der unteren Walze aufgebracht. Mittels des Verfahrens und des Mehrwalzenkalanders der Erfindung ist es möglich, den Linearlastbereich, auf dem die Last der Wälzlager der Zwischenwalze/Zwischenwalzen 13; 14 zu klein wäre und somit eine Situation entstehen könnte, in welcher die Wälzkörper des Wälzlagers in der Lage sind, in Bezug auf die Lagergehäuse zu rollen anstatt zu gleiten, zu verringern, wobei das Ergebnis des Gleitens ein verhältnismäßig schnelles Versagen des Lagers wäre.
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Es ist möglich, die Erfindung in überarbeiteten Kalanderstrukturen einzusetzen, in welchen bestehende Kalander verbessert oder repariert werden, und die Erfindung ermöglicht es, dass die Struktur von bekannten Kalandern so überarbeitet wird, dass ihr Linearlastbereich weniger beschränkt ist.
