DE19607211C2 - Schuhpreßwalze für eine Papiermaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schuhpreßwalze für eine Papier­ maschine, die mit einer Gegenwalze einen Preßspalt bildet, durch den ein über die Schuhpreßwalze geführter Preßmantel zusammen mit einer Papierbahn geführt ist, wobei die Schuhpreßwalze einen Preßschuh umfaßt, der über mindestens ein Hydraulikelement gegen die Gegenwalze anpreßbar ist, wobei das mindestens eine Hydrau­ likelement als Zylinder-/Kolbeneinheit zwischen einem stationären Tragkörper und dem Preßschuh ausgebildet ist und eine erste, mit Hydraulikdruck beaufschlagbare Druckkammer umfaßt, die mit einer zweiten, zum Preßschuh hin offenen Druckkammer über eine Drosselstelle in Verbindung steht, die randseitig mit einer Dichtfläche am Preßschuh anliegt.

Eine derartige Schuhpreßwalze wurde im Hauptpatent (DE 195 15 832) vorgeschlagen.

Gemäß dem Hauptpatent wird durch die Drosselstelle zwischen der ersten und der zweiten, zum Preßschuh hin offenen Druckkammer eine vollständige Übertragung des Hydraulikdruckes auf den Preßschuh auf einfache Weise erreicht, wobei gleichzeitig bei einem Verkippen des Preßschuhs nur geringe Mengen von Hydraulik­ flüssigkeit seitlich zwischen Preßschuh und Dichtfläche austreten können und sich eine schnelle Wiederanlage des Preßschuhs an den Dichtflächen der Hydraulikkammer ergibt.

Beim Gegenstand des Hauptpatents kann es jedoch vorkommen, daß der Preßschuh in seiner Längsrichtung, d. h. über die Breite der Papierbahn, nicht genügend gleichmäßig an die Gegenwalze angepreßt wird. Der Preßschuh ist nämlich einerseits biegeweich, da er im Verhältnis zur Breite nur eine relativ geringe Höhe aufweist, und andererseits weisen die entlang der Erstreckungs­ richtung des Preßschuhs in (wenigstens) einer Reihe angeordneten Hydraulikelemente zueinander relativ große Abstände auf.

Dadurch besteht die Gefahr, daß der Preßschuh im Betrieb unter Belastung eine wellige Form annimmt, d. h. daß der Preßschuh insbesondere an den Stellen, an denen unmittelbar eine Hydraulik­ unterstützung durch ein darunter angeordnetes Hydraulikelement stattfindet, weiter in Richtung auf die Papierbahn angepreßt wird, als an den übrigen Stellen. Somit besteht die Gefahr, daß die Behandlung, z. B. Entwässerung, der Papierbahn über ihre Breite ungleichmäßig erfolgt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach darin, eine Schuhpreß­ walze gemäß der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß eine möglichst gleichmäßige Behandlung der Papierbahn gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Schuhpreßwalze gemäß der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß mindestens eine Zylinder-/Kolbeneinheit eine im wesentlichen überdruckfreie, neutrale Zone umfaßt, die gegenüber der zum Preßschuh hin offenen Druckkammer abgetrennt ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.

Durch die neutrale Zone an jeder Zylinder-/Kolbeneinheit wird nämlich eine gleichmäßigere Druckverteilung auch im Bereich eines Hydraulikelementes gewährleistet, da der von dem Hydraulik­ element ausgeübte Druck im Bereich der neutralen Zone abfällt. Die nach dem Hauptpatent über den Hydraulikelementen bestehenden Druckspitzen, die im Betrieb der Schuhpreßwalze zu übermäßigem Anpreßdruck jeweils im Bereich eines Hydraulikelementes führen, werden auf diese Weise abgebaut, und es wird eine gleichmäßigere Druckverteilung in Längsrichtung des Preßschuhs erreicht. Die Gefahr einer ungleichmäßigen Behandlung der Papierbahn wird auf diese Weise vermieden.

Die Form der neutralen Zone kann an die jeweiligen Erfordernisse angepaßt werden.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist die neutrale Zone einer jeden Zylinder-/Kolbeneinheit von der zum Preßschuh hin offenen Druckkammer umschlossen.

Auf diese Weise ergibt sich im Mittenbereich der Zylinder- /Kolbeneinheit eine Zone verringerten Druckes, so daß die nach dem Hauptpatent vorhandenen Druckspitzen, die gerade über der Mitte einer jeweiligen Zylinder-/Kolbeneinheit auftreten, besonders gut abgebaut werden und sich ein besonders gleich­ mäßiger Druckverlauf ergibt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die zum Preßschuh hin offene Druckkammer durch die neutrale Zone in mehrere Einzelkammern aufgeteilt.

Auf diese Weise wird eine besonders gute Abstimmung des Druck­ verlaufes entlang der Erstreckungsrichtung des Preßschuhs ermöglicht.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung ist die neutrale Zone durch am Preßschuh anliegende Stege gegenüber der zum Preßschuh hin offenen Druckkammer abgetrennt.

Auf diese Weise kann die Abgrenzung gegenüber der Druckkammer auf einfache Weise erreicht werden.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist die neutrale Zone als zum Preßschuh hin offene Kammer ausgebildet, die über einen Kanal mit einem überdruckfreien Bereich in Verbindung steht.

Auf diese Weise kann die Druckfreiheit der neutralen Zone auf einfache Weise erreicht werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die neutrale Zone kreisförmig, im wesentlichen konzentrisch zur Zylinder-/Kolben­ einheit ausgebildet.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Zylinder-/Kolbeneinheit bezüglich der Bahnlaufrichtung nicht ausgerichtet werden muß. Auch ist die Fertigung besonders einfach.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die neutrale Zone länglich ausgebildet und mit ihrer Haupterstreckungsrichtung in Bahnlaufrichtung angeordnet.

Auf diese Weise läßt sich ein besonders linearer Druckverlauf über die gesamte Länge des Preßschuhs erreichen.

Dabei kann die neutrale Zone mit geraden seitlichen Stegen ausgeführt sein oder auch mit gekrümmten Stegen, beispielsweise mit einer elliptischen Form.

Die Erfindung ist bei sämtlichen Ausführungsformen gemäß dem Hauptpatent anwendbar.

So kann zwischen der Zylinder-/Kolbeneinheit und dem Preßschuh eine Feder angeordnet sein, falls eine vollständige Dichtheit der Zylinder-/Kolbeneinheit auch beim Anfahren erwünscht ist. Diese Feder ist vorzugsweise jedoch wesentlich schwächer als bei herkömmlichen Hydraulikelementen ausgebildet, da sie vorzugsweise weniger als etwa 20% der Anpreßkraft auf den Preßschuh überträgt.

Daneben kann die Erfindung natürlich auch bei nicht-federunter­ stützten Hydraulikelementen angewendet werden.

Darüber hinaus kann auch die erste Druckkammer der Zylinder- /Kolbeneinheit gegenüber der zweiten zum Preßschuh hin offenen Druckkammer durch eine lose Scheibe abgeschlossen sein, die unter Wirkung des Hydraulikdrucks in der ersten Druckkammer an einem Vorsprung des Kolbens anliegt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Schuhpreß­ walze im Bereich des Preßschuhs und einer Zylinder- /Kolbeneinheit;

Fig. 2 eine Ansicht der Zylinder-/Kolbeneinheit gemäß Fig. 1 von oben in verkleinerter Darstellung;

Fig. 3 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Zylinder- /Kolbeneinheit in einer gegenüber Fig. 2 leicht abgewandelten Ausführung;

Fig. 4 eine weitere Ansicht einer erfindungsgemäßen Zylinder- /Kolbeneinheit von oben in nochmals abgewandelter Ausführung und

Fig. 5 Eine Ansicht der Schuhpreßwalze gemäß Fig. 1 von vorn in Richtung des Pfeiles V, in verkleinerter Darstel­ lung.

In Fig. 1 bildet eine Schuhpreßwalze 10 mit einer Gegenwalze 12 einen Preßspalt 14. Durch den Preßspalt 14 ist in an sich bekannter Weise ein Preßmantel 18 über einen Preßschuh 16 der Schuhpreßwalze 10 geführt, der auf einem hydrodynamischen Schmierkeil weitgehend reibungsfrei über dem Preßschuh 16 umläuft. Durch den Preßspalt 14 ist ferner eine zu entwässernde Papierbahn 22 in der Regel zusammen mit mindestens einer Filzbahn 20 geführt.

Der Preßschuh 16 ist mittels einer Mehrzahl von Hydraulik­ elementen gegen die Gegenwalze 12 anpreßbar, die sich auf einem darunterliegenden, stationären Tragkörper 24 abstützen. Jedes Hydraulikelement ist als Zylinder-/Kolbeneinheit 26 ausgeführt, die einen mit dem Tragkörper 24 verschraubten Zylinder 23 umfaßt, innerhalb derer ein Kolben 40 beweglich ist, der an der Unter­ seite des Preßschuhs 16 anliegt. Der Kolben 40 ist gegenüber dem Zylinder 23 durch eine Dichtung 46 abgedichtet, so daß zwischen dem Kolben 40 und dem Zylinder 23 eine erste Druckkammer 28 gebildet ist, die über einen Hydraulikkanal 52 mit Hydraulik­ druck beaufschlagt werden kann. Dabei ist der Kolben 40 innerhalb des Zylinders 23 axial verschieblich und um einen gewissen Betrag verkippbar angeordnet.

Zwischen dem Kolben 40 und dem Preßschuh 16 ist eine zweite, ringförmig ausgebildete Druckkammer 30 gebildet, die zur Randseite des Kolbens 40 hin durch eine ringförmige Dichtfläche 36 abgedichtet ist, die an der Unterseite des Preßschuhs 16 anliegt. Zur Mitte hin ist die Druckkammer 30 durch einen Ringsteg 31 abgedichtet, der gleichfalls an der Unterseite des Preßschuhs 16 anliegt.

Die so gebildete ringförmige zweite Druckkammer 30 steht über eine Drosselstelle 32 mit der ersten Druckkammer 28 in Ver­ bindung.

Durch einen ringförmigen Steg 31 ist in der Mitte des Kolbens 40 an der Unterseite des Preßschuhs 16 eine dritte zylinder­ förmige Kammer gebildet, die, da sie über einen Kanal 35 mit der Außenseite des Kolbens 40, also mit einem drucklosen Raum, verbunden ist, als neutrale Zone 33 bezeichnet wird.

Gemäß dem Hauptpatent ist der Durchmesser der Drosselstelle 32 so bemessen, daß bei annähernd statischen Verhältnissen, wenn der Preßschuh 16 mit seiner ebenen Anlagefläche 17 voll­ ständig an der Dichtfläche 36 des Kolbens 40 anliegt, in der zweiten Druckkammer 30 der gleiche Druck wie in der ersten Druckkammer 28 herrscht, so daß der über den Hydraulikkanal 52 in die erste Druckkammer 28 übertragene Hydraulikdruck unmmittelbar über die zweite Druckkammer 30 auf den Preßschuh 16 übertragen wird.

Sollte nun im Betrieb eine gewisse Verkippung des Preßschuhs 16 gegenüber dem Kolben 40 auftreten, so kann aus der zweiten Druckkammer 30 durch den dann zwischen der Anlagefläche 17 des Preßschuhs 16 und der Dichtfläche 36 des Kolbens 40 gebildeten Spalt seitlich Hydrauliköl austreten.

Infolge des geringen Durchmessers der Drosselstelle 32 wird jedoch ein schnelles Nachfließen von Hydrauliköl aus der ersten Druckkammer 28 verhindert, so daß sich ein starker Druckabfall in der zweiten Druckkammer 30 ergibt und sich der Preßschuh 16 infolge des äußeren von der Gegenwalze 12 ausgeübten Druckes wieder an den Kolben 40 anlegt. Infolge der nun wieder abge­ schlossenen zweiten Druckkammer 30 kann sich in der zweiten Druckkammer 30 wieder ein Hydraulikdruck aufbauen, der dem Hydraulikdruck in der ersten Druckkammer 28 entspricht.

In Fig. 5 ist eine Ansicht der Schuhpreßwalze 10 im Bereich des Preßschuhs 16 von vorn in Richtung des Pfeiles V gemäß Fig. 1 dargestellt.

In Längsrichtung des Preßschuhs 16 ist eine Mehrzahl von Zylinder-/Kolbeneinheiten 26 hintereinander angeordnet, wobei über die Breite des Preßschuhs 16 gesehen auch mehrere Reihen von Zylinder-/Kolbeneinheiten 26 vorgesehen sein können.

Der Abstand zwischen den einzelnen Zylinder-/Kolbeneinheiten 26 ist in Fig. 5 mit a bezeichnet.

Über dem Preßschuh 16 ist schematisch mit der strichpunktierten Linie W der Druckverlauf dargestellt, der sich während des Betriebes unter Last bei einem Preßschuh gemäß dem Hauptpatent ergibt. Wie aus der Kurve "W" zu ersehen ist, ergibt sich jeweils oberhalb einer Zylinder-/Kolbeneinheit 26 ein "Berg", also eine Druckspitze, was auch mit einer entsprechenden Auslenkung des biegeelastischen Preßschuhs 16 in Richtung auf die Gegenwalze 12 verbunden ist.

Durch die vorliegende Erfindung wird diese Welligkeit in Längsrichtung des Preßschuhs 16 dadurch vermieden, daß an jeder Zylinder-/Kolbeneinheit 26 die zuvor anhand von Fig. 1 beschrie­ bene neutrale Zone 33 in der Mitte der Zylinder-/Kolbeneinheit 26 vorgesehen ist.

Auf diese Weise ergibt sich ein nahezu linearer Verlauf des Preßschuhs 16 in Richtung seiner Längserstreckung, der in Fig. 5 schematisch durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, die mit "X" bezeichnet ist.

Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Behandlung der Papierbahn 22 sichergestellt.

Die Form der drucklosen Kammer oder neutralen Zone 33 kann den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden.

Die erste, in Fig. 1 dargestellte, in der Aufsicht gemäß Fig. 2 kreisförmige Ausführung, in der die neutrale Zone 33 durch den ringförmigen Steg 31 gegenüber der Anlagefläche 17 des Preß­ schuhs 16 abgedichtet ist, ermöglicht eine besonders einfache Herstellung. Des weiteren muß beim Einbau nicht auf eine Ausrichtung der neutralen Zone 33 in bezug auf den Preßschuh 16 geachtet werden.

Eine alternative Ausführung der neutralen Zone ist aus Fig. 3 zu ersehen.

Die insgesamt mit der Ziffer 26' bezeichnete Zylinder-/Kolben­ einheit unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Zylinder- /Kolbeneinheit lediglich durch die Form der neutralen Zone, die mit 33' bezeichnet ist. Die neutrale Zone 33' ist durch zwei längliche Stege 31a, 31b gegenüber der zweiten Druckkammer 30 abgedichtet, die durch diese neutrale Zone 33' in zwei Einzelkammern 30a, 30b unterteilt wird.

Die beiden Einzelkammern 30a, 30b stehen in nicht näher darge­ stellter Weise in Verbindung oder sind jeweils über eine eigene Drosselstelle mit der ersten Druckkammer 28 verbunden.

Im übrigen entspricht der Aufbau der Zylinder-/Kolbeneinheit 26' vollständig der zuvor beschriebenen Ausführung gemäß den Fig. 1 und 2.

Beim Einbau werden die Stege 31a, 31b derart ausgerichtet, daß sich diese in Bahnlaufrichtung 11 gemäß Fig. 1 erstrecken.

Durch diese Ausgestaltung der neutralen Zone 33' kann in Verbindung mit der Ausrichtung in Bahnlaufrichtung ein besonders gleichmäßiger Verlauf des Preßschuhs 16 in Richtung seiner Längserstreckung erreicht werden, wobei sogar ein gewisser Druckabfall in der Mitte einer jeweiligen Zylinder-/Kolbeneinheit 26' erreicht werden kann.

Eine weitere Ausführung einer Zylinder-/Kolbeneinheit ist in Fig. 4 dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 26" bezeichnet. Wiederum ist in der Mitte der Zylinder-/Kolbeneinheit 26" eine neutrale Zone 33" gebildet, die durch einen Steg 31 gegenüber der zweiten Druckkammer 30 abgedichtet ist. Im Unterschied zu der zuvor anhand von Fig. 3 beschriebenen Ausführung ist die neutrale Zone 33" jedoch durch einen ellipsenförmigen Steg 31 gegenüber der zweiten Druckkammer 30 abgedichtet, die als einheitliche Druckkammer ausgebildet ist, da diese nicht durch die neutrale Zone 33" in zwei Segmente unterteilt wird.

Wiederum werden die Zylinder-/Kolbeneinheiten 26" beim Einbau in die Schuhpreßwalze 10 derart ausgerichtet, daß ihre Haupt­ erstreckungsrichtung, nämlich die Hauptachse der Ellipse, in Bahnlaufrichtung 11 verläuft.

Zusätzlich ist in Fig. 1 noch eine Feder 62 zwischen dem Kolben 40 und dem Tragkörper 24 dargestellt, die zum Anpressen des Kolbens 40 an den Preßschuh 16 dient. Eine derartige Feder kann zusätzlich vorgesehen sein, sofern eine vollständige Dichtheit der Zylinder-/Kolbeneinheit auch beim Anfahren gewünscht ist. Diese Feder ist jedoch gemäß dem Hauptpatent wesentlich schwächer als bei herkömmlichen Hydraulikelementen ausgebildet, da sie vorzugsweise weniger als etwa 20% der Anpreßkraft auf den Preßschuh 16 überträgt.

Claims (10)

1. Schuhpreßwalze für eine Papiermaschine, die mit einer Gegenwalze (12) einen Preßspalt (14) bildet, durch den ein über die Schuhpreßwalze (10) geführter Preßmantel (18) zusammen mit einer Papierbahn (22) geführt ist, wobei die Schuhpreßwalze (10) einen Preßschuh (16) umfaßt, der über mindestens ein Hydraulikelement gegen die Gegenwalze (12) anpreßbar ist, wobei das mindestens eine Hydraulikelement als Zylinder-/Kolbeneinheit (26, 26', 26") zwischen einem stationären Tragkörper (24) und dem Preßschuh (16) ausge­ bildet ist und eine erste, mit Hydraulikdruck beaufschlag­ bare Druckkammer (28) umfaßt, die mit einer zweiten, zum Preßschuh (16) hin offenen Druckkammer (30, 30a, 30b) über eine Drosselstelle (32) in Verbindung steht, die randseitig mit einer Dichtfläche (36) am Preßschuh (16) anliegt, nach DE-Patent 195 15 832, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Zylinder-/Kolbeneinheit (26, 26', 26") eine im wesentlichen überdruckfreie, neutrale Zone (33, 33', 33") umfaßt, die gegenüber der zum Preßschuh (16) hin offenen Druckkammer (30, 30a, 30b) abgetrennt ist.

2. Schuhpreßwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die neutrale Zone (33, 33', 33") als zum Preßschuh (16) hin offene Kammer ausgebildet ist, die über einen Kanal (35) mit einem überdruckfreien Bereich in Verbindung steht.

3. Schuhpreßwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die neutrale Zone (33, 33', 33") von der zum Preßschuh (16) hin offenen Druckkammer (30, 30a, 30b) umschlossen ist.

4. Schuhpreßwalze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Preßschuh (16) hin offene Druckkammer durch die neutrale Zone (33', 33") in mehrere Einzelkammern (30a, 30b) geteilt wird.

5. Schuhpreßwalze nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die neutrale Zone (33, 33', 33") durch am Preßschuh (16) anliegende Stege (31, 31a, 31b) gegenüber der zum Preßschuh (16) hin offenen Druckkammer (30, 30a, 30b) abgetrennt ist.

6. Schuhpreßwalze nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die neutrale Zone (33) kreisförmig, im wesentlichen konzentrisch zur Zylinder-/Kolbeneinheit (26) ausgebildet ist.

7. Schuhpreßwalze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die neutrale Zone (33', 33") länglich ausgebildet und mit ihrer Haupterstreckungs­ richtung in Bahnlaufrichtung (11) angeordnet ist.

8. Schuhpreßwalze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die neutrale Zone (33") elliptisch ausgebildet ist.

9. Schuhpreßwalze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die neutrale Zone (33') mit geraden seitlichen Stegen (31a, b) ausgeführt ist.

10. Schuhpreßwalze nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zylinder-/Kolbeneinheit (26, 26', 26") und dem Preßschuh (16) eine Feder (62) angeordnet ist.