DE1295349B - Papiermaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Langsieb-Papiermaschine, bei welcher ein aus Faserstoffen und Wasser bestehender Brei gleichmäßig auf die Oberfläche eines umlaufenden Maschinensiebes aufgebracht und bei welcher die sich dabei bildende Papierbahn mittels einer umlaufenden Filzbahn von dem Sieb abgenommen und — vorzugsweise über eine Presse — dem Trockenteil der Maschine zugeführt wird.

Bei einer solchen Maschine tropft das in dem auf das Maschinensieb aufgegebenen Papierbrei enthaltene Wasser durch die Maschen des Siebes hindurch ab, bis schließlich eine noch feuchte Papierbahn entstanden ist, die aber schon eine zu Übergabe auf die Filzbahn ausreichende Festigkeit aufweist. Dennoch ergeben sich bei der Übergabe der Papierbahn vom Sieb zur Filzbahn eine Reihe von Problemen, die mit der vorliegenden Erfindung überwunden werden sollen.

Bei den bisherigen Langsieb-Papiermaschinen werden verschiedene Typen von Abgabeeinrichtungen zur Übergabe der feuchten Papierbahn vom Sieb zur Filzbahn benutzt. So offenbart z. B. die USA.-Patentschrift 1197 856 eine Abgabeeinrichtung, die ein quer über die Filzbahn reichendes biegesteifes Absaugelement vorsieht. Dazu wird durch geeignete Walzenführung die Filzbahn mit dem umlaufenden Sieb, d. h. mit der darauf befindlichen Papierbahn, in Berührung gebracht. An der Stelle der divergierenden Bänder wird das biegesteife Absaugelement so angeordnet, daß es an der Oberseite der Filzbahn anliegt und durch dieselbe hindurch die feuchte Papierbahn vom Sieb absaugt, wodurch die Papierbahn sich nunmehr an die Unterseite der Filzbahn anlegt. Als nachteilig ist bei dieser Art der Papierbahnübergabe der Einsatz eines Sauggebläses anzusehen. Unterschiedliche Saugleistungen lassen sich dabei nicht immer vermeiden, insbesondere dadurch, daß stellenweise durch Fasern od. ä. der Filzbahn die Saugöffnungen verstopfen, oder aber z. B. dadurch, daß ein örtlich zu hoher Wassergehalt der Filzbahn die auf die Papierbahn wirkende Absaugkraft so stark vermindert, daß ein gleichmäßiges Abheben der Papierbahn vor dem Sieb nicht eingehalten werden kann.

Eine andere Einrichtung, die auch als »Massivwalzentyp« bezeichnet wird, enthält eine massive Abnahmewalze, die mit einer Gautschwalze zusammenwirkt. Die Gautschwalze wird dabei von einer derjenigen Walzen gebildet, auf denen das Maschinensieb umläuft, während die Abnahmewalze eine der Umlaufwalzen für die Filzbahn ist. Mithin passieren bei diesem Typ sowohl das Maschinensieb als auch die Filzbahn gleichzeitig den Spalt zwischen den beiden genannten Walzen. Es ist dabei notwendig, einen Preßdruck zwischen der Abnahmewalze und der Gautschwalze aufrechtzuerhalten, damit die Papierbahn ordnungsgemäß von dem Sieb abgenommen und auf die Filzbahn übergeben werden kann. Wenn dieser Preßdruck in der Größenordnung von 0,3 bis 1,0 kp/cm² liegt, ergeben sich normalerweise keine Schwierigkeiten bei der Übergabe der Papierbahn.

Auf der anderen Seite besitzt die Abgabeeinrichtung vom Massivwalzentyp jedoch einige Nachteile, von denen einer mit der Wölbung der Abnahmewalze und der Gautschwalze zusammenhängt. Wenn diese Wölbung nämlich nicht genau eingestellt ist, ergibt sich ein Zerdrücken und Zerquetschen der Papierbahn entweder in der Bahnmitte oder aber im Bereich der seitlichen Bahnkanten. Die Walzenwölbung muß genau auf den im Spalt zwischen den beiden Walzen herrschenden Preßdruck abgestimmt sein, da sich die Walzen mehr oder weniger stark entsprechend dem eingestellten Preßdruck verformen. Ein weiterer Nachteil dieser Abgabeeinrichtung ergibt sich daraus, daß die Gautschwalze zum Erzielen einwandfreier Ergebnisse mit einer durchlochten Oberfläche (d. h. mit einer Anzahl von radial verlaufenden Öffnungen in der Oberfläche) oder aber mit Rillen in der Oberfläche versehen sein muß. Durch diese Rillen oder Öffnungen werden Räume gebildet, in die Wasser eintreten kann, wenn die Papierbahn während des Abnahmevorganges von den beiden Walzen gepreßt wird. Auf der anderen Seite können diese Rillen oder Öffnungen aber leicht zu Markierungen auf der Papierbahn führen. Außerdem sind sie nur unter verhältnismäßig großem Aufwand herstellbar. Darüber hinaus neigen diese Öffnungen oder Rillen dazu, sich nach gewissen Betriebszeiten zu verstopfen, wodurch sich die Eigenschaften der Papierbahn ändern. Schließlich kann durch den Preßdruck, den die Abnahmewalze auf eine derart geformte Gautschwalze ausübt, das Maschinensieb oder die Filzbahn sehr viel leichter beschädigt werden, als dies bei einer glatten Gautschwalze der Fall ist.

Eine andere Grundform der bisher bekannten Abnahmeeinrichtungen, die auch als »System des frei hängenden Siebes« bezeichnet werden kann, enthält eine Abnahmewalze, die auf einem frei hängenden Trum des Siebes, das über zwei im Abstand voneinander befindliche Walzen läuft (z. B. die Gautschwalze und eine Umlenkwalze) mit einem vorbestimmten Preßdruck anliegt. Die Abnahmewalze, die im übrigen ähnlich der auch bei den vorangehend erläuterten Typ der Abgabeeinrichtung benutzten Abgabewalze ausgebildet sein kann, bildet dabei wiederum eine der Laufwalzen für die Filzbahn. Wegen der relativ großen Breite üblicher Papiermaschinen, die bei 4 bis 5 m liegen kann, besitzt die Abnahmewalze im allgemeinen einen Durchmesser von mindestens 0,35 m, damit sie ausreichend stabil ist.

Diese zweite Grundform der bekannten Abnahmeeinrichtungen hat gegenüber dem Massivwalzentyp den Vorteil, daß keine aufwendige Gautschwalze mit in der Walzenoberfläche angeordneten Öffnungen oder Rillen benutzt zu werden braucht, da die Abnahmewalze nicht unter Druck an der Gautschwalze anliegt. Dementsprechend sind auch die wesentlichen vorangehend beschriebenen nachteiligen Einflüsse auf die Papierbahn vermieden. Dennoch besitzt auch diese Grundform der bisherigen Abnahmeeinrichtung einzelne Nachteile. Insbesondere lassen sich keine derart hohen Preßdücke (bezogen auf die Flächeneinheit) erzielen, wie sie erforderlich sind und wie sie sich auch bei dem Massivwalzentyp tatsächlich erzielen lassen. Dies liegt daran, daß der Bereich des Maschinensiebes, mit dem die die Filzbahn tragende Abnahmewalze zusammenwirkt, unterhalb des Siebes nicht abgestützt ist und daß weiterhin die Abnahmewalze wegen der großen Biegungsbeanspruchung einen relativ großen Durchmesser besitzt. Es besteht aber andererseits eine gewisse Proportionalität der Qualität des Abnahmevorganges, insbesondere hinsichtlich des von der Filzbahn übernommenen Anteils der auf dem Maschinensieb gebildeten Papierbahn,

zum verwendeten Preßdruck, so daß bei einem zu geringen Preßdruck (wie er bei frei hängenden Maschinensieb im Gegensatz zu dem Massivwalzentyp in der Regel vorhanden ist) die Gefahr besteht, daß die Papierbahn nicht vollständig übergeben wird und daher zu Perforationen neigt oder zu Unregelmäßigkeiten oder, allgemein ausgedrückt, zu einer schlechteren Qualität.

Mit der Erfindung soll demgegenüber eine Abnahmeeinrichtung mit einem quer über die Filzbahn reichenden biegesteifen und die Filzbahn in dem Abnahmebereich gegen die sich auf dem Sieb befindende Papierbahn drückenden Führungselement geschaffen werden, die im Vergleich zu den bisherigen Einrichtungen zu einem höheren Preßdruck (bezogen auf die Flächeneinheit) zwischen der Filzbahn und dem Sieb führt. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Führungselement wenigstens eine gekrümmte Oberfläche mit einem geringen Krümmungsradius (< 8 cm) aufweist, die die Filz- ao bahn quer zur Umlaufrichtung in dem Abnahmebereich linienförmig gegen die sich auf dem Sieb befindende Papierbahn drückt.

Da der Krümmungsradius der Oberfläche kleiner als 8 cm und damit beträchtlich kleiner als der Krümmungsradius der bisherigen Abnahmewalzen ist, kann der auf die Flächeneinheit bezogene Preßdruck zwischen der Filzbahn und dem Maschinensieb an der Kontaktlinie gegenüber den bei den bisherigen Anordnungen erzielten Preßdrücken beträchtlich vergrößert werden, so daß auch eine entsprechende Erhöhung des Anteiles der vom Maschinensieb die Filzbahn übergebenen Papiermenge eintritt.

Zur Erläuterung des infolge der Erfindung verbesserten Wirkungsgrades bei der Übergabe der Papierbahn vom Sieb auf die Filzbahn lassen sich mehrere Hypothesen aufstellen, die an Hand F i g. 9 am Schluß der Figurenbeschreibung näher dargelegt werden.

Die gekrümmte Oberfläche des Führungselementes kann verschiedenartig ausgebildet sein. Im einfachsten Fall ist sie eine Gleitfläche mit konstantem kleinem Krümmungsradius. In einer Alternative kann die Krümmung der Oberfläche des Führungselementes aber auch — in Umlaufrichtung der Filzbahn gesehen — stetig stärker werden. Weiterhin ist es noch ohne weiteres möglich, daß die gekrümmte Oberfläche eine in dem Führungselement drehbar gelagerte Walze ist, die eine Antriebseinrichtung enthält und mithin nicht auf der Filzbahn gleitet, sondem auf ihr abrollt. Für dieses letztgenannte Merkmal der Verwendung einer drehbar in dem Führungselement gelagerten Walze wird jedoch kein selbständiger Schutz beansprucht, da es für andere Zwecke bereits bekannt ist (deutsche Patentschrift 841 544).

Das Führungselement selbst braucht nicht nur eine einzige gekrümmte Oberfläche zu besitzen, sondern kann auch mehrere gekrümmte Oberflächenabschnitte mit sich unterscheidenden Krümmungsradien enthalten, wobei wahlweise einer dieser Oberflächenabschnitte einstellbar an der Filzbahn zur Anlage kommt. Beispielsweise kann das Führungselement als »Nocken« ausgebildet sein, der in einzelnen Bereichen seiner gekrümmten Oberfläche einen unterschiedlichen Krümmungsradius besitzt. Alternativ kann das Führungselement aber auch z. B. als »Vierkantträger« ausgebildet sein, bei dem an den Ecken eine Anzahl von Stäben mit unterschiedlichem Durchmesser angeordnet sind. In beiden vorgenannten Fällen ist dabei das Führungselement zweckmäßig um seine Längsachse drehbar und feststellbar so angeordnet, daß jeweils ein ausgewählter Teil der Nockenoberfläche bzw. ein ausgewählter Stab an der Filzbahn anliegt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei stellt dar

Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer Langsieb-Papiermaschine mit einer Abgabeeinrichtung in Form eines nockenartigen Führungselementes,

F i g. 2 die Ansicht eines modifizierten Führungselementes zur Verwendung bei einer Papiermaschine gemäß F i g. 1,

F i g. 3 einen Schnitt in der Ebene 3-3 der F i g. 2,

F i g. 4 schematisch die Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Führungselementes,

F i g. 5 schematisch die Seitenansicht einer Abwandlung des Führungselementes gemäß F i g. 4,

F i g. 6 das Führungselement gemäß F i g. 5 im Schnitt bei vergrößertem Maßstab,

F i g. 7 die Draufsicht des Führungselementes gemäß F i g. 5 und 6 und der zugeordneten Antriebseinrichtung,

F i g. 8 die Antriebseinrichtung gemäß F i g. 7 in Seitenansicht,

F i g. 9 im sehr stark vergrößerten Maßstab ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Führungselementes gemäß F i g. 5 und 6.

Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Langsieb-Papiermaschine ist zur übersichtlicheren Erläuterung der Erfindung nur der Mittelabschnitt der Maschine wiedergegeben. Die Maschine enthält ein Formgewebe (Siebgeweben) 10, das als endlose Bahn um eine Anzahl einander paralleler Walzen herumgelegt ist. Von diesen Walzen sind in F i g. 1 die Gautschwalze 11 und eine Leitwalze 12 zu erkennen. Mindestens eine der das Sieb 10 tragenden Walzen ist dabei so angetrieben, daß sich das Sieb 10 in Richtung des Pfeiles 13 bewegt. Am Beginn des Weges für das obere Trum des Siebes 13 befindet sich eine übliche Aufgabeeinrichtung, die in F i g. 1 nicht mehr erkennbar ist. Mit dieser Aufgabeeinrichtung wird der Papierbrei auf das Sieb 10 gleichmäßig aufgegeben. Im Verlauf der Bewegung des Siebes 10 tropft dabei das im Papierbrei enthaltene Wasser durch die Siebmaschen hindurch ab, so daß sich auf dem Sieb 10 eine im wesentlichen kontinuierliche Papierbahn 14 ausbildet, die jedoch noch sehr naß ist, wenn sie die Leitwalze 12 erreicht hat.

Die in F i g. 1 schematisch dargestellte Papiermaschine enthält weiterhin noch eine endlose Filzbahn 15, die um eine Anzahl von Führungswalzen (von denen die Walzen 16, 17 und 18 zu erkennen sind) herumgelegt ist. Die Filzbahn 15 dient zur Abnahme der Papierbahn 14 vom Sieb 10. Ihr unteres Trum ist zwischen zwei zusammenwirkenden Preßwalzen 19 und 20 durchgeführt, die die erste Naßpresse 21 der Maschine bilden. Durch diese Presse 21 ist gleichfalls noch eine weitere endlose Filzbahn 22 durchgeführt, deren Führungswalzen nicht mehr weiter dargestellt sind. Die Filzbahn 15 bildet dabei den sogenannten Oberfilz für die Papierbahn, während die Filzbahn 22 den sogenannten Unterfilz bildet. Die Ausbildung und Anordnung des Oberfilzes, des Unterfilzes und der ersten Naßpresse ist konventio-

5 6

nell, so daß diese Teile nicht mehr im einzelnen be- Längsrichtung eine Welle 38 durchgeführt, deren

schrieben zu werden brauchen. Enden in zwei am Maschinenrahmen befestigten

Der Oberfilz 15 wird in einem festgelegten Umlauf- Ständern 39 gelagert sind. Der Träger 30 kann um

bereich (»Kontaktbereich«) gegen das Sieb 10 ge- diese Welle herum so gedreht werden, daß sich einer

drückt. Dabei hebt sich die Papierbahn 14 vom Ma- 5 der vier Stäbe 26 bis 29 im Kontakt mit dem Filz 15

schinensieb 10 ab und legt sich fest an die Ober- befindet und damit diesen Filz kräftig gegen das

fläche des Filzes 15 an, so daß, wenn die Laufrich- Sieb 10 drückt. Die Arretierung des Trägers 30 in der

tungen des Filzes 15 und des Siebes 10 wieder diver- jeweils eingestellten Stellung erfolgt dabei mittels

gieren, der weitere Transport der Papierbahn von zweier Bolzen 40, die in die Ständer 39 eingesteckt

dem Filz 15 übernommen wird. Mithin läuft die io sind und mit ihren Enden in die Stirnplatten 35 und

Papierbahn 14 zwischen dem Oberfilz 15 und dem 36, die zu diesem Zweck mit entsprechenden Boh-

Unterfilz22 durch die Presse 21. Von dort aus ge- rangen versehen sind, eingreifen,

langt sie zum Trockenteil der Papiermaschine, der In Fig. 4 ist ein weiteres Führungselement 41 ge-

ebenfalls von üblicher Bauart ist und daher nicht zeigt, das an Stelle des Nockens 23 verwendet wer-

weiter hier beschrieben werden soll. Die Presse 21 15 den kann und das durch eine nicht weiter dargestellte

ist der Hauptbestandteil des Naßteiles der Maschine, Einrichtung kräftig gegen den Filz 15 und das Sieb 10

der die erste Stufe der Entwässerung der Papierbahn gedruckt wird. Das am Filz 15 anliegende Ende des

14 besorgt. Die endgültige Entwässerung bis auf den Führungselementes 41 ist dabei mit zwei Abschnit-

jeweils gewünschten Trocknungsgrad erfolgt dann in ten d und e versehen, deren Krümmungsradien unter-

dem (nicht dargestellten) Trockenteil der Maschine. 20 schiedlich sind und in jedem Fall unterhalb von

Der Oberfilz 15 wird mittels eines Führungs- etwa 8 cm liegen. Die Abschnitte d und e berühren

elementes 23 in dem zwischen den Walzen 11 und 12 den Filz 15 so, daß sich in Laufrichtung ein nicht

frei hängenden Bereich mit dem Sieb 10 zum Kon- gleichförmiger Andruck des Filzes 15 an dem Sieb 10

takt gebracht. Das Führungselement 23, das die ergibt. Dies wird nachfolgend noch etwas eingehen-

Form eines Nockens besitzt, liegt dabei an der Ober- 35 der erläutert.

seite des Oberfilzes 15 an und übt über den Filz 15 Das in Fig. 5 bis 8 dargestellte Führungselement und die Papierbahn 14 einen Druck auf das Sieb 10 42 stellt eine weitere alternative Ausführungsform aus. Der Nocken 23 erstreckt sich quer zur Maschine dar, die an Stelle des Nockens 23 verwendet werden und befindet sich über die gesamte Maschinenbreite kann. Das Führungselement 42 enthält dabei eine hinweg im Kontakt mit dem Filz 15. An den seit- 30 drehbare Walze 43 von geringem Durchmesser liehen Endflächen des Nockens 23 sind Lagerzapfen (z. B. einem Durchmesser von 1,5 cm), die sich über 24 angebracht, die in zwei nicht weiter dargestellten, die gesamte Breite des Filzes 15 hinweg erstreckt am Maschinenrahmen befestigten Tragelementen und gegen den Filz 15 drückt. Diese Walze ist drehgelagert sind. Die Drehlage des Nockens ist durch bar in einem Führungselement 44 mit verhältniseine ebenfalls nicht weiter dargestellte, übliche Bau- 35 mäßig großem Querschnitt gelagert. An den beiden weise besitzende Arretierungseinrichtung fixiert. gegenüberliegenden Stirnflächen ist das Führungs-

Die Oberfläche des Nockens 23 ist mit einer An- element 44 mit Lagerzapfen 45 versehen, mit denen zahl gebogener Abschnitte a, b und c versehen, die das Führungselement 44 und damit die Walze 43 in jeweils unterschiedlichen Krümmungsradius besitzen Position gehalten werden kann. Während des Betrie- und von denen sich in der zeichnerischen Darstellung 40 bes der Maschine wird die Walze 43 vorzugsweise so der Abschnitt b im Kontakt mit dem Filz 15 befindet. angetrieben, daß sich ihre im Kontakt mit dem Filz Die Krümmungsradien der Abschnitte a, b und c 15 befindliche Oberfläche in der gleichen Richtung können beispielsweise 8, 4 bzw. 2 cm betragen. bewegt wie der Filz. Dazu kann die in Fig. 7 und 8 Alternativ dazu kann die Oberfläche des Nockens 23, gezeigte Antriebseinrichtung verwendet werden, die im Querschnitt gesehen, aber auch die Form einer 45 einen Motor 46 enthält, dessen Ausgangswelle über Spirale mit einem sich stetig ändernden Krümmungs- zwei Treibräder 47 und 48 und einen Treibriemen 49 radius besitzen, wobei die Spiralfläche beispielsweise mit der Walze 43 gekoppelt ist.
die zeichnerisch dargestellten Abschnitte α und b ent- Es wurde gefunden, daß eine sehr viel bessere Abhält. Der Nocken 23 kann selektiv so gedreht und nähme der Papierbahn 14 von dem Sieb 10 erzielbar fixiert werden, daß sich jeweils einer der unterschied- 5° ist, wenn der Oberfilz 15 in dem frei hängenden Belich gekrümmten Abschnitte im Kontakt mit dem reich zwischen den Walzen 11 und 12 (Fig. 1) mit Filz; 15 befindet und damit den Filz 15 gegen das einem höheren Druck je Flächeneinheit angedrückt Sieb 10 drückt. wird als er mit der bisher verwendeten, z. B. einen

An Stelle des in F i g. 1 dargestellten Nockens 23 Durchmesser von 36 cm aufweisenden Abnahmekann auch das in Fig. 2 und 3 gezeigte Führungs- 55 walze erzielbar ist. Dieser höhere Druck je Flächenelement 25 verwendet werden, um den Filz kräftig einheit läßt sich in einfacher Weise durch die vergegen das Sieb 10 zu drücken. hältnismäßig scharf gekrümmten Abschnitte a, b

Dieses Führungselement25 enthält vier Stäbe26, und c des Nockens23 gemäß Fig. 1 erzeugen, bei 27, 28 und 29, die an den vier Ecken eines kasten- denen die Krümmungsradien sämtlich sehr viel geartigen Trägers 30 befestigt sind. Die Stäbe 26 bis 29 60 ringer sind als der bei einer üblichen Abnahmewalze besitzen dabei unterschiedliche Durchmesser von vorhandene Krümmungsradius von etwa 18 cm. Die z. B. 4, 2, 5, 1 bzw. 0,5 cm. Der kastenartige Träger verhältnismäßig scharf gekrümmten Abschnitte des 30 ist aus vier länglichen Seitenplatten 31, 32, 33 Nockens 23 können dabei mit einem sehr hohen An- und 34 und zwei quadratischen Stirnplatten 35 und preßdruck gegen den Filz 15 gedrückt werden, da 36 zusammengesetzt und enthält in seinem Inneren 65 das Führungselement 23 ohne weiteres selbst bei eine Anzahl quadratischer Verstärkungsrippen 37. einer Länge von 4 bis 5 m mit der erforderlichen Die Teile 31 bis 37 sind dabei vorzugsweise fest mit- Biegesteifigkeit hergestellt werden kann. Die dünnen einander verschweißt. Durch den Träger 30 ist in Stangen 26 bis 29 am Führungselement 25 gemäß

F i g. 2 und 3, die einen sehr geringen Durchmesser besitzende Walze 43 am Führungselement 42 gemäß F i g. 5 bis 8 und die scharf gekrümmte Vorderkante des Führungselements 41 gemäß F i g. 4 bewirken in gleicher vorteilhafter Weise einen höheren Anpreßdruck (bezogen auf den Flächeninhalt) zwischen dem Oberfilz 15 und dem Sieb 10 und damit eine verbesserte Übergabe der Papierbahn 14 vom Sieb 10 auf den Filz 15. Auch die notwendige Biegesteifigkeit ist bei den letztgenannten alternativen Ausführungsformen des Führungselementes gegeben.

Es läßt sich mathematisch zeigen, daß sich, wenn die Abnahme der Papierbahn von einem frei hängenden Sieb entweder mittels einer üblichen Abnahmewalze von großem Durchmesser oder mittels einem der vorangehend beschriebenen Führungselemente erfolgt, der Anpreßdruck zwischen dem Oberfilz 15 und dem Sieb 10 direkt mit der Spannung des Siebes und umgekehrt mit dem Krümmungsradius der am Filz anliegenden Abnahmewalze bzw. der am Filz anliegenden Oberfläche des Führungselementes ändert. Damit lassen sich durch die verhältnismäßig scharf gekrümmten Oberflächen der vorangehend beschriebenen Führungselemente sehr hohe Anpreßdrücke je Flächeneinheit erzielen, die in der Größenordnung von 0,3 bis 1,0 kp/cm² liegen und die mithin gegenüber den bisherigen Abnahmeeinrichtungen zu einer verbesserten Übergabe der Papierbahn auf den Oberfilz führen.

Bei den vorangehend beschriebenen erfindungsgemäßen Führungselementen können an sich auch Krümmungsradien von weniger als 0,3 cm verwendet werden. Eine untere Grenze für die Krümmungsradien wird jedoch durch die Forderung gesetzt, daß das Führungselement nicht kantig sein darf, weil sonst ein Abknicken oder Durchtrennen der Filzfasern und damit ein Zerreißen der Filzbahn eintreten würde. Theoretisch läßt sich natürlich der höchste Anpreßdruck, bezogen auf die Flächeneinheit, mit einer scharfen Schneide erzielen, so daß gemäß dem Grundgedanken der Erfindung mit solch einer Schneide auch die beste Übergabe der Papierbahn vom Formgewebe zum Oberfilz auftreten würde. Als Kompromiß zwischen der Gefahr einer Beschädigung der Filzbahn einerseits und dem Wunsch nach einem möglichst geringen Krümmungsradius andererseits ergibt sich mithin zwangläufig ein noch brauchbarer minimaler Krümmungsradius, der in der Praxis in der Größenordnung von etwa 0,25 cm liegt.

Zur Erläuterung der verbesserten Wirkungsweise der Führungselemente mit geringen Krümmungsradien bei der Übergabe der Papierbahn vom Sieb 10 zum Oberfilz 15 lassen sich mehrere Hypothesen aufstellen, denen gemeinsam ist, daß sie den »Wasserwulst« berücksichtigen, der sich in der Kontaktzone der Führungselemente (bzw. der bisher üblichen Abnahmewalzen) unterhalb des Siebes ausbildet. Dieser Wasserwulst hängt mit freier Oberfläche an dem Sieb bzw. an der Papierbahn und ist bei Verwendung einer üblichen Abnahmewalze von 36 cm Durchmesser etwa 2 cm breit. Bei einem Führungselement mit 8 cm Krümmungsradius nimmt die Breite dieses Wasserwulstes auf etwa 1,2 cm ab. Bei noch kleineren Krümmungsradien der Führungselemente sinkt die Breite des Wasserwulstes entsprechend noch stärker, sie beträgt bei einem Führungselement von 4 cm Krümmungsradius etwa 0,6 cm und bei einem Führungselement von 0,6 cm Krümmungsradius nur noch etwa 0,3 cm.

Der einen der Hypothesen über die verbesserte Wirkungsweise der Führungselemente mit geringen Krümmungsradien liegt nun die Überlegung zugrunde, daß der in der Kontaktzone unterhalb des Siebes hängende Wasserwulst durch Kapillarwirkung in den Filz eingesogen wird, sobald der Filz die Kontaktzone verläßt und damit von seinem zusammengepreßten Zustand wieder in den entlasteten Zustand übergeht, und daß bei diesem Einsaugen des Wassers die Papierbahn mit dem Wasser »mitgerissen« wird. Mithin wird bei dieser Hypothese der Filz zunächst durch den Andruck des Führungselementes in einen komprimierten, entwässerten und zur Aufnahme von Wasser vorbereiteten Zustand gebracht und dann mit der anschließenden Druckentlastung verhältnismäßig rasch wieder mit Wasser gesättigt, wobei die im Wasser entstehende Strömung die

ao Papierbahn vom Sieb abhebt und an den Filz anlegt. Wenn in Anwendung dieser Hypothese die gleiche Axialbelastung des Nockens 23 gemäß F i g. 1 oder der Stäbe 26 bis 29 am Führungselement 25 gemäß F i g. 2 bis 3 oder des Führungselementes 41 gemäß

as F i g. 4 oder aber der im Führungselement 42 gemäß F i g. 5 bis 8 enthaltenen Walze 43 zugrunde gelegt wird, d. h. wenn angenommen wird, daß diese Führungselemente stets mit der gleichen Gesamtkraft belastet werden, nimmt der effektive Anpreßdruck zwischen dem Filz 15 und dem Sieb 10 mit abnehmendem Krümmungsradius des Führungselementes zu. Durch einen solchen höheren Anpreßdruck wird aber wiederum im Bereich der Kontaktzone mehr Wasser aus dem Filz herausgedrückt, so daß beim anschließenden Wiedereinsaugen des Wassers in den Filz eine größere und damit wirksamere Wassermenge zur Verfügung steht. Außerdem verläuft die Druckentlastung bei einem kleinen Krümmungsradius der Führungselemente sehr viel rascher und — wegen des hohen Anpreßdruckes — auch über einen größeren Druckbereich als z. B. bei dem großen Krümmungsradius der üblichen 36 cm Abnahmewalze. Dadurch ergibt sich eine höhere Geschwindigkeit beim Wiedereinsaugen des Wassers, die die günstige Wirkung der vergrößerten Wassermenge beim Abheben der Papierbahn vom Sieb und beim Anlegen der Papierbahn an den Filz noch zusätzlich unterstützt.
In diesem Zusammenhang sei noch erwähnt, daß sowohl bei einer Abnahmeeinrichtung vom Massivwalzentyp als auch bei dem bisherigen, nach dem System des frei hängenden Siebes arbeitenden Abnahmeeinrichtungen in der Praxis sehr häufig, wenn die Übergabe der Papierbahn vom Sieb an den Filz unbefriedigend verläuft, der Filz oder alternativ auch die Papierbahn zusätzlich angefeuchtet werden. Es besteht nämlich in der Papierherstellung die Erfahrung, daß sich mit einer relativ feuchten Papierbahn oder mit einem relativ feuchten Filz eine verbesserte Übergabe der Papierbahn erzielen läßt. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Führungselemente von geringem Krümmungsradius erübrigt sich jedoch die Notwendigkeit einer zusätzlichen Anfeuchtung der Papierbahn oder des Filzes.

Bei einer zweiten Hypothese über den Einfluß der Krümmungsradien auf die Übergabe der Papierbahn wird angenommen, daß an der ablaufenden (d. h. sich wieder öffnenden) Seite des Spaltes zwischen

909 520/240

ίο

dem Filz und dem Sieb die Tendenz zur Bildung eines »Vakuums« besteht, das den Raum zwischen der Papierbahn und dem Filz oder zwischen der Papierbahn und dem Sieb einnimmt. Da an der Unterseite des Siebes Atmosphärendruck herrscht und da das Sieb sehr porös ausgebildet ist, kann die umgebende Luft verhältnismäßig rasch durch das Sieb hindurchströmen, so daß sich der Vakuumeffekt zwischen der Papierbahn und dem Sieb entsprechend

Krümmungsradius und daran anschließend eine schärfere Fläche e von geringem Krümmungsradius besitzt, ermöglicht es, den auf die Flächeneinheit bezogenen Anpreßdruck zwischen dem Filz 15 und dem Sieb 10 mit verhältnismäßig langsamem Anstieg auf den gewünschten Endwert zu bringen.

Das Führungselement 42 gemäß F i g. 5 bis 8 hat gegenüber den vorgenannten Führungselementen noch den Vorteil, daß die durch den geringen Krüm

schnell wieder aufhebt. Das Vakuum zwischen der io mungsradius der wirksamen Oberfläche der Füh-

Papierbahn und dem Filz verschwindet jedoch nicht so schnell, da die umgebende Luft nicht rasch genug durch den (zwar ebenfalls prösen, aber gegenüber dem Sieb sehr viel dichteren) Filz hindurchströmen

rungselemente hervorgerufene Abnutzung des Filzes 15 vermindert wird, da der Filz bei dem Führungselement 42 über der wirksamen Oberfläche (nämlich der Oberfläche der kleinen Walze 43) nicht

kann. Mithin liegt auf der Papierbahn ein Differenz- 15 mehr gleitet, sondern abrollt. Im übrigen wirkt die druck, durch den die Papierbahn vom Sieb abgeho- kleine Walze 43 genau in der gleichen Weise auf den

Filz 15 ein wie z. B. die Stäbe 26 bis 29 des Führungselementes 25 gemäß Fig. 2 und 3. Wegen des gernigen Durchmessers ist die Walze 43 zwar in sich

ben und fest an den Filz angelegt wird. Die Dichte
des Filzes ist um so größer, je feuchter der Filz ist.
In diesem Sinne bewirkt der bei Verwendung von
Führungselementen mit geringerem Krümmungs- 20 flexibel, sie kann jedoch im Betrieb nicht durchradius entsprechend vergrößerte Wasserwulst, der biegen, da sie über ihre gesamte Länge hinweg sich in der Kontaktzone unterhalb des Siebes aus- flächig an dem massiven, seinerseits biegesteifen bildet, eine Erhöhung des Wassergehaltes des Filzes Führungselement 44 anliegt.

mit der Folge, daß genau an der Stelle, an der ein Durch die Abnahme der Papierbahn nach dem

verminderter Luftdurchtritt durch den Filz erwünscht 25 System des frei hängenden Siebes in Verbindung mit ist, eine erhöhte Dichte des Filzes auftritt. Mithin einem erfindungsgemäßen Führungselement ergeben führt gemäß dieser zweiten Hypothese der vergrö- sich zahlreiche Vorteile. Insbesondere lassen sich die ßerte Wasserwulst dazu, daß das Vakuum zwischen beträchtlichen Vorteile, die das System des frei händem Filz und der Papierbahn besser aufrechterhalten genden Siebes gegenüber einer Abnahmeeinrichtung wird und damit in größerem Ausmaß für die Über- 30 vom Massivwalzentyp besitzt und die sich im wesentgabe der Papierbahn an den Filz zur Verfugung steht. liehen durch den Ersatz einer durchbohrten oder mit In F i g. 9 ist im sehr stark vergrößerten Maßstab Rillen versehenen Gautschwalze durch eine Gautschein Führungselement von geringem Krümmungs- walze von glatter Oberfläche ergeben, realisieren, radius gezeigt (beispielsweise die Walze 43 oder aber ohne daß die bisherigen Nachteile des Systems des eine der Nockenflächen a, b oder c), das unter Druck 35 frei hängenden Siebes (nämlich insbesondere die

an dem Filz anliegt und diesen damit gegen das Sieb 10 preßt. Aus der Darstellung der F i g. 9 ergibt sich, daß der Filz 15 im Kontaktbereich auf eine erheblich verminderte Stärke komprimiert ist und daß sich

gegenüber dem Massivwalzentyp verschlechterte Übergabe der Papierbahn) in Erscheinung treten. Mithin ist es durch die erfindungsgemäßen Führungselemente nunmehr möglich, eine Papierbahn von ver-

dabei unterhalb des Siebes 1Ö ein Wasserwulst A aus- 40 besserter Qualität zu erzeugen, die weder durch die bildet. Der Wasserwulst A besitzt dabei die größte Oberflächenform einer Gautschwalze markiert ist Stärke im Bereich der maximalen Kompression des
Filzes. Im Bereich der maximalen Kompression des

Filzes, der, mathematisch gesehen, eine Linie dar-

noch durch eine unzureichende Übergabe vom Sieb auf den Filz in ihrer Schichtstärke und Gleichmäßigkeit beeinträchtigt ist. Weiterhin stellt sich auch, weil

stellt, findet der eigentliche Vorgang der Übergabe 45 ein größerer Anteil der Papierfasern von dem Sieb

der Papierbahn 14 vom Sieb 10 auf den Filz 15 statt. Aus der Darstellung der F i g. 9 ist weiterhin zu erkennen, daß der Kontaktbereich zwischen dem Filz 15 und dem Sieb 10 nur eine geringe Breite besitzt

abgenommen wird, eine geringere Verschmutzung und Verstopfung des Siebes durch anhaftende restliche Papierfasern ein. Darüber hinaus haben die erfindungsgemäßen Führungselemente noch eine Ver-

und damit einer mathematischen Kontaktlinie sehr 50 minderung des Wasserverbrauchs zur Folge. Bei den

nahe kommt, auf jeden Fall aber sehr viel näher kommt, als dies mit einer 36-cm-Abnahmewalze erreicht werden kann.

Der auf die Flächeneinheit bezogene Anpreßdruck zwischen dem Filz 15 und dem Sieb 10 kann durch Veränderung der Krümmungsradien des Führungselementes leicht variiert werden. Diese Veränderung der Krümmungsradien läßt sich bei dem Nocken 23 gemäß Fig. 1 durch Drehung des Nockens erzeugen,

bisherigen Abnahmeeinrichtungen, seien sie nun vom Massivwalzentyp oder seien sie nach dem System des frei hängenden Siebes ausgebildet, ist es normalerweise notwendig, den Oberfilz mit Wasser zu sättigen, um eine gute Übergabe der Papierbahn an den Filz zu erzeugen. Bei der erfindungsgemäßen Abnahmeeinrichtung braucht demgegenüber jedoch nur so viel Wasser für den Filz verwendet zu werden, wie für die Sauberhaltung des Filzes notwendig ist. Ein wei-

wobei wahlweise eine der Nockenflächen a, b oder c 60 terer Vorteil der Erfindung ergibt sich daraus, daß mit dem Filz zum Kontakt gebracht wird. Ebenfalls ohne Beeinträchtigung der Übergabe der Papierbahn durch Drehung läßt sich auch das Führungselement
25 gemäß F i g. 2 justieren, wobei jeweils einer der

unterschiedlich starken Stäbe 26 bis 29 an den Filz

an den Filz die Spannung des Siebes 10 herabgesetzt werden kann, wodurch sich eine Verlängerung der Lebensdauer des Siebes ergibt. Schließlich kann

15 zur Anlage gebracht wird. 65 durch die Veränderung der Krümmungsradien der

Das Führungselement 41 gemäß F i g. 4, das an wirksamen Oberflächen der Führungselemente der

der Eingangsseite (also der auflaufenden Seite) des Filzes 15 zunächst eine Fläche d von größerem

auf die Flächeneinheit bezogene Anpreßdruck zwischen dem Filz und dem Sieb in jeder gewünschten

Weise variiert werden, so daß sich die Betriebsbedingungen der erfindungsgemäß ausgerüsteten Papiermaschine an die Bedingungen für eine optimale Übergabe der Papierbahn leicht anpassen lassen.

Die erfindungsgemäßen Führungselemente können bei zahlreichen unterschiedlichen Papiergewichten verwendet werden. Dabei bewährt sich die Erfindung in allen denjenigen Fällen, in denen die Abnahme der Papierbahn vom Sieb nach dem Kontaktprinzip erfolgt, d. h. also in allen den Fällen, bei denen keine sogenannte »freie Abnahme« der Papierbahn vorgenommen wird. Das Kontaktprinzip wird sehr oft bei Papiergewichten von etwa 8 bis 25 g/m² benutzt, wird jedoch mitunter auch noch für höhere Papiergewichte eingesetzt. Die Erfindung läßt sich bei allen diesen Papierbahnen ohne weiteres verwenden.

Das Ausmaß der Übergabe der Papierbahn von dem Sieb an den Filz in Abhängigkeit von dem Radius der gekrümmten Oberfläche der Führungselemente wurde durch Versuche ermittelt. Dabei ao konnte bestätigt werden, daß mit abnehmendem Krümmungsradius tatsächlich ein größerer Anteil der Papierfasern vom Sieb abgehoben und an den Filz übergeben wird. Beispielsweise ergab sich bei einer Versuchsreihe, daß bei einem Krümmungsradius von 0,63 cm etwa 3,08 °/o der gebildeten Papierbahn durch eine unvollständige Übergabe vom Sieb auf den Filz verlorengingen. In der gleichen Versuchsreihe betrug der Verlust bei einem Krümmungsradius von 3,75 cm etwa 3,25 % und bei einem Krümmungsradius von 7,62 cm etwa 3,45 %.

Die Spannung des Siebes 10 ist bei der Übergabe der Papierbahn naturgemäß ein bedeutsamer Faktor, da sie zusammen mit dem Krümmungsradius der Oberfläche der Führungselemente den auf die Flächeneinheit bezogenen Anpreßdruck bestimmt. Auf der anderen Seite ist es nicht zweckmäßig, die Spannung des Siebes unmäßig zu steigern, da dies zu einer Verkürzung der Lebensdauer des Siebes führt. Als »normal« kann eine Spannung des Siebes von etwa 3,6 kp/cm angesehen werden. Bei einer solchen Spannung des Siebes braucht, wenn die Abnahmeeinrichtung ein Führungselement mit geringem Krümmungsradius enthält, nur ein verhältnismäßig leichter Gesamtdruck zwischen dem Sieb und dem Filz eingestellt zu werden, bei dem das Sieb nur etwa um 0,23 bis 0,25 mm aus seiner normalen (also unbelasteten) Bahn zwischen den Walzen 11 und 12 herausgedrückt wird. Der geringe Krümmungsradius der Oberflächen der Führungselemente und die daraus resultierende Verminderung der Breite der Kontaktzone auf praktisch eine Kontaktlinie, wirkt sich dabei sehr günstig auf die zu verwendende Spannung des Siebes aus, da sich mit der Verminderung des Krümmungsradius bei ein der der gleichen Spannung des Siebes höhere Anpreßdrücke pro Flächeneinheit erzielen lassen.

Im übrigen sei noch bemerkt, daß die Größe des Winkels zwischen dem Filz 15 und dem Sieb 10 auf beiden Seiten der Kontaktzone, d. h. also sowohl der Winkel beim Zusammenlaufen von Filzbahn und Sieb vor der Kontaktlinie als auch der Winkel beim Auseinanderlaufen von Filzbahn und Sieb hinter der Kontaktlinie, nicht kritisch ist. Dieser Winkel kann ohne Beeinträchtigung der hohen prozentualen Übergabe der Papierbahn vom Sieb zum Filz in relativ weiten Grenzen verändert werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Langsieb-Papiermaschine, bei welcher zur Abnahme der nassen Papierbahn von einem umlaufenden Sieb eine endlose Filzbahn vorgesehen ist, die in dem Abnahmebereich durch ein quer über die Filzbahn reichendes biegesteifes Führungselement gegen die sich auf dem Sieb befindende Papierbahn gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (23, 25, 41 bzw. 42) wenigstens eine gekrümmte Oberfläche mit einem geringen Krümmungsradius (<C 8 cm) aufweist, die die Filzbahn (15) quer zur Umlaufrichtung in dem Abnahmebereich linienförmig gegen die sich auf dem Sieb (10) befindende Papierbahn (14) drückt.

2. Langsieb-Papiermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung der Oberfläche des Führungselements (41), in Umlaufrichtung der Filzbahn (15) gesehen, stetig stärker wird (Fi g. 4).

3. Langsieb-Papiermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Oberfläche eine in dem Führungselement (44) drehbar gelagerte Walze (43) ist, die eine Antriebseinrichtung (46, 47, 48 und 49) enthält (F i g. 6 und 7).

4. Langsieb-Papiermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Führungselement (23 bzw. 25) mehrere gekrümmte Oberflächenabschnitte (a, b, c bzw. 26, 27, 28, 29) mit sich unterscheidenden Krümmungsradien enthält, wobei wahlweise einer dieser Oberflächenabschnitte einstellbar an der Filzbahn (15) zur Anlage kommt (F i g. 1 und 3).

5. Langsieb-Papiermaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (23 bzw. 25) um seine Längsachse drehbar und feststellbar gelagert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen