DE19532323A1 - Bahnleitwalze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Leitwalze für sich unter Feuchteeinfluß verbreiternde Materialbahnen, insbesondere für Papier- oder Kartonbahnen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Beim Herstellen und Veredeln von Papier- oder Kartonbahnen werden Leitwalzen in vielfältiger Weise eingesetzt, um die Bahn den einzelnen Verarbeitungsstationen zuzuführen. Die drehbar gelagerten Leitwalzen erstrecken sich in ihrer axialen Länge über die gesamte Arbeitsbreite, i. e. die maximale Breite der zu führenden Bahn.

Da sich Papier- und Kartonbahnen unter Feuchteeinfluß ausdehnen und beim an­ schließenden Trocknen wieder schrumpfen, werden zum Führen von z. B. nach dem Auftragen einer wäßrigen Streichfarbe feuchten Bahnen in einen Trockner bevorzugt Breitstreckwalzen eingesetzt, von denen die Bahn über ihre Breite gestreckt gehalten geführt wird. So wird das Auftreten sogenannter Omega-Falten vermieden, die insbesondere beim Auflaufen von empfindlichen Papierbahnen auf einen Trocknungs­ zylinder dadurch entstehen, daß große Längswellen in der Bahn umschlagen und von einem nachfolgenden Trocknungszylinder oder einer Umlenkwalze in die Bahn eingebügelt werden.

Die DE-OS 23 29 802 beschreibt eine Breitstreckwalze verstellbarer Krümmung mit einer biegsamen, hohlen zylindrischen Mantelhülse, die über eine Reihe axial anein­ andergereihter zylindrischer Tragrollen gestreift ist. Die Tragrollen sitzen auf Lagern drehbar auf einer Tragachse und können unterschiedlich gekrümmt eingestellt werden. Derartige Breitstreckwalzen sind konstruktiv sehr aufwendig und sind zum Einsatz bei hohen Trocknungstemperaturen weniger geeignet, da die über die Walzenlänge angeordneten Innenlager nicht kühlbar sind.

Aus der EP-A 0 590 253 ist eine gattungsgemäße Bahnleitwalze bekannt, die aus einem rotierbaren Walzenrohr besteht, dessen Außenoberfläche mit Rillen mit überwiegender Richtungskomponente in Umfangsrichtung versehen sind. Die eingedrehten oder eingefrästen Umfangsrillen mit einer Tiefe von einigen Zehntel­ millimetern gewährleisten auch bei hohen Walzendrehzahlen eine gute Führung der Bahn und verhindern ein seitliches Ausweichen. Das Problem der Faltenbildung beim Führen von feuchten Papier- oder Kartonbahnen ist nicht angesprochen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Leitwalze so zu verbessern, daß sie in der Lage ist, feuchte und empfindliche Papierbahnen so zu führen, daß beim Einlauf in eine nachfolgende Trocknungsvorrichtung keine Falten gebildet werden.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Leitwalze verhindert die Faltenbildung dadurch, daß für die gesamte verbreiterte Bahn Auflagefläche zur Verfügung steht und daß die Bahnver­ breiterung zu Längswellen geformt wird, bei denen ein Umschlagen zu Falten ausgeschlossen ist.

Als weiterer Vorteil tritt hinzu, daß die Leitwalze nach der Erfindung konstruktiv einfach aufgebaut und ohne großen Aufwand herzustellen ist; z. B. durch Eindrehen der Rillen in ein Stahlrohr. Es sind keine Innenlager im Bereich der geführten Bahn erforderlich. Die Drehlager an den stirnseitigen Wellenzapfen lassen sich kühlen, so daß die Leitwalze auch im Bereich hoher Trocknungstemperaturen eingesetzt werden kann.

Nach einer bevorzugten, besonders vorteilhaften Ausgestaltung, sind die Rillen so gestaltet und angeordnet, daß zugleich ein Zug auf die Bahn zu den Bahnrändern hin erzeugt wird. Die Bahn wird so zusätzlich über ihre Breite gestreckt und geglättet.

Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand zweier vereinfacht darge­ stellter Ausführungsbeispiele.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Leitwalze mit einer Mantelfläche, deren äußere Begrenzungslinie sinusförmig verläuft.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Leitwalze mit einem in etwa sägezahn­ förmigen Verlauf der äußeren Begrenzungslinie.

Die Fig. 3 und 4 zeigen im Detail einen Querschnitt durch die umlaufenden Rillen bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 und Fig. 2.

Die Leitwalze baut sich aus einem rohrförmigen Walzenkörper 1 auf, an dessen Stirnseiten jeweils ein Wellenzapfen 2 koaxial angeflanscht ist, mit dem die Leitwalze drehbar in einem Gestell gelagert werden kann. Über die gesamte axiale Länge sind in die äußere Mantelfläche des Walzenkörpers 1 eine Reihe von Vertiefungen in Form von Rillen 3 eingearbeitet, die jeweils umfänglich in sich geschlossen im rechten Winkel zur Drehachse 4 des Walzenkörpers 1 verlaufen. Die Rillen 3 sind so gestaltet, daß sowohl die höchsten Erhebungen als auch die tiefsten Stellen der Mantelfläche des Walzenkörpers 1 jeweils auf einer zylindrischen Hüllkurve liegen. Die Leitwalze ist rotationssymmetrisch zur Walzendrehachse 4 aufgebaut.

Bevorzugt werden die Leitwalzen nach der Erfindung aus einer zylinderförmigen Hohlwalze aus Stahl oder Gußeisen durch Drehen gefertigt. Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit können sie an ihrer Mantelfläche verchromt oder mit Edelstahl oder einem oxidkeramischen Werkstoff beschichtet sein. Ihr im Bereich der Erhebun­ gen gemessener Durchmesser beträgt 150 mm bis 500 mm. Er wird in Abhängigkeit von der Walzenlänge gewählt, die der Arbeitsbreite, i. e. der maximalen Bahnbreite entspricht. Leitwalzen mit einer Länge von bis zu 2 m weisen einen Durchmesser von ca. 150 mm, Leitwalzen einer Länge von ca. 8 m einen Durchmesser von 400 bis 500 mm auf.

Die umlaufenden Rillen 3 sind so gestaltet und angeordnet, daß die Mantelfläche so vergrößert wird, daß ausreichend Auflagefläche für die durch Feuchte verbreiterte Papier- oder Kartonbahn vorhanden ist. Beim Umlauf der Bahn um die Leitwalze erzeugen die Rillen 3 eine Reihe von kleinen Längswellen, um die Verbreiterung der Bahn aufzunehmen. Daher ist es wesentlich für die Erfindung, daß die in Richtung der Achse 4 verlaufende äußere Begrenzungslinie der Mantelfläche aufgrund der Rillen 3 so verlängert ist, daß die Verbreiterung der Papier- oder Kartonbahn aufgenommen werden kann. Die in den Fig. 3 und 4 gestrichelt gezeichnete Begrenzungslinie a einer Rille 3 beträgt daher mindestens das 1,02-fache, bevorzugt das 1,03 bis 1,08- fache, maximal das 1,15-fache der Projektion b auf die geradlinige Mantellinie einer zylinderförmigen Mantelfläche. Entsprechend verbreitert sich die äußere Mantelfläche gegenüber der zylindrischen Hüllfläche aufgrund der Rillung. Die Projektion b stellt zugleich die Basisbreite einer Rille 3 dar. Sie beträgt 10 cm bis 30 cm, daher befinden sich auf einem Meter axialer Länge einer Leitwalze ca. 3 bis 10 Rillen. Die senkrecht zur Walzenachse 4 gemessene Höhe der Rillen 3 ist so gewählt, daß sich in Ab­ hängigkeit von der Form der Rillen 3 die gewünschte Vergrößerung der Oberfläche begrenzenden Mantelfläche ergibt. Die Höhe beträgt das 0,2- bis 0,6-fache der Basisbreite b.

Damit die Leitwalze kleine Längswellen in einer Form erzeugt, die eine Faltenbildung ausschließt, sind die Rillen 3 im Querschnitt so geformt, daß der Winkel a zwischen jeder möglichen Tangente t an eine der Flanken und der Parallelen p zur Walzendreh­ achse 4 kleiner oder gleich 90° ist (Fig. 3, Fig. 4). Alle Kanten der Rillen 3 sind abgerundet, damit der Auflagedruck der Papier- oder Kartonbahn auf die Leitwalze klein gehalten wird.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Leitwalze, bei der die äußere Begrenzungs­ linie der Mantelfläche sinusförmig verläuft. Alternativ sind auch Ausführungsformen mit U- oder V-förmigen Rillen möglich, sofern alle Kanten abgerundet sind und der in Fig. 3 eingezeichnete Winkel α zwischen einer Tangente an eine Flanke und der Par­ allelen zur Walzenachse 4 an keiner Stelle größer als 90° wird.

Fig. 2 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform, die so gestaltet ist, daß auf die Bahn zusätzlich eine Breitstreckwirkung ausgeübt wird. Die Rillen 3 sind spiegelsymmetrisch zu der senkrecht zur Drehachse 4 durch die Mitte der Walze ver­ laufenden Ebene 5 angeordnet und so gestaltet, daß jeweils die - in Richtung zum Walzenende - äußere Flanke einer Rille 3 steiler verläuft als die innere Flanke. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist bei dieser Ausführungsform der Winkel α₁ zwischen der Tangente an die äußere Flanke und der Achsparallelen P kleiner als der entsprechende Winkel α₂ für die innere Flanke. Es entsteht so ein Sägezahnprofil, dessen Kanten ebenfalls abgerundet sind. Die längere äußere Flanke erzeugt eine Drift der Bahn jeweils nach außen zu den Bahnrändern hin. Aufgrund der zur Mittelebene 5 spiegel­ symmetrischen Anordnung wird so ein Breitstreckeffekt auf eine umlaufende Bahn ausgeübt.

Da die Leitwalze nach der Erfindung keine Innenlager, sondern nur äußere Lager für die Wellenzapfen 2 benötigt, kann sie im Bereich hoher Temperaturen eingesetzt werden. Die beiden äußeren Lager lassen sich erforderlichenfalls einfach kühlen. Das bevorzugte Einsatzgebiet ist die Führung von nach dem Auftragen einer Beschichtung feuchten, empfindlichen Papierbahnen mit einem Flächengewicht von weniger als 100 g/m² beim Einlauf in einen Trockner. Die um die Leitwalze geführte feuchte Papier- oder Kartonbahn legt sich so auf die Mantelfläche, daß regelmäßige flache Wellen in Laufrichtung der Bahn gebildet werden. Die so gleichmäßig flach gewellte Bahn kann anschließend auf einen Trocknungszylinder geführt werden, ohne daß Falten entstehen.

Claims (7)

1. Leitwalze für sich unter Feuchteeinfluß verbreiternde Materialbahnen, insbesondere Papier- oder Kartonbahnen, mit einem drehbaren rohrförmigen Walzenkörper (1) dessen äußere Mantelfläche eine Reihe von umfänglichen Rillen (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (3) in sich geschlossen im rechten Winkel zur Walzendrehachse (4) um laufend angeordnet und so gestaltet sind, daß die Mantelfläche zumindest im Ausmaß der Bahnverbreiterung vergrößert wird und der Winkel α zwischen jeder Tangente (t) an eine der Flanken einer Rille (3) und der Parallelen (p) zur Walzendrehachse (4) kleiner oder gleich 90° ist.

2. Leitwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Rillung die äußere Mantelfläche auf mindestens das 1,02-fache, bevorzugt das 1,03-bis 108-fache, maximal das 1,15-fache der zylindrischen Hüllfläche vergrößert ist.

3. Leitwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 3 bis 10 Rillen (3) auf einen Meter axialer Länge der Leitwalze vorhanden sind.

4. Leitwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß ihr im Bereich der Erhebungen gemessene Durchmesser 150 mm bis 500 mm beträgt.

5. Leitwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die äußere Begrenzungslinie der Mantelfläche sinusförmig verläuft.

6. Leitwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rillen (3) spiegelsymmetrisch zu der senkrecht zur Drehachse (4) durch die Mitte der Walze verlaufenden Ebene (5) angeordnet und so gestaltet sind, daß jeweils die äußere Flanke einer Rille (3) steiler verläuft als die innere Flanke.

7. Verwendung einer Leitwalze nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 bis 6 zum Führen einer feuchten Papier- oder Kartonbahn beim Einlauf in einen Trockner.