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Vorrichtung zum Querdehnen oder Querschrumpfen einer Materialbahn
Die erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Querdehnen oder Querschrumpfen
einer Materialbahn, insbesondere einer Papierbahn, mittels eines eine drehbare Walze
bildenden dehnbaren Dchlauches, dessen radial eingezogene Enden an je einer von
zwei mit ihran Achsen innerhalb einer Axialebene der walze spiegelsymmetrisch schräggectellten
Scheiben gehalten sind, und mit einer im wesentlichen in einer parallel zur genannten
Ebene verlaufenden Presszone, in welcher die Naterialbahn zwischen der Mantelfläche
der Schlauchwalze und einer im Anpressbereich mitbewegten Gegenfläche verformbar
ist.
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Da Papierbahnen während ihrer Herstellung in ihrer Bewegungsrichtung
gedehnt werden, sind zum Ausgleich der cunit verbundenen Querschrumpfung schon seit
langem Breitstreckwalzen bekannt, vgl. BT-AS 1 019 902. Sie können jedoch nur auf
dünne Papiere einwirken und bei diesen die Fouchtausdehnung verringern. Es ist mit
ihnen weder möglich, in die Papierbahn nennenswerte Querkräfte zu übertragen, noch
sie in quergespanntem Zustand zu fixieren, wie es zu einem F7est-igkeitsgewinn in
Querrichtung notwendig ist. Bei Elüllpapieren, z.B. backpapieren, besteht aber die
Aufgabe, dem Papier eine möglichst grosse Dehnung zu ermöglichen, damit es im Beanspuchungsfalle
ein möglichst grosses Arbeitsaufnahmevermögen
besitzt. Man unterscheidet
Kreppverfahren mit einer an der Oberfläche deutlich sichtbaren Fältelung und Schrumpfverfahren,
bei denen der Bahn eine mit freie Auge nicht erkennbare mechanische Schrumpfung
erteilt wird.
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Dem Vorteil einer hohen Dehnbarkeit von Kreppapieren steht der Nachteil
einer wesentlich verringerten Reissfestigkeit gegenüber. Geschrumpfte Papiere sind
bisher lediglich mit überwiegend in Laufrichtung der papierbahn erzeugter Schrumpfung
bekannt geworden, wobei eine in der DT-AS 1 163 651 beschriebene Vorrichtung, die
auch eine gewisse Querschrumpfung erzielen soll, den Nachteil aufweist, dass diese
llerschrumpfung nur zusammen mit einer gleichzeitigen betrachtlichen Längsschrumpfung
möglich ist und die behandelte Papierbahn und auch ein mitlaufendes Gummiband erheblichen
Reibungen an ortsfesten Teilen der Vorrichtung ausgesetzt sind.
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Eine gegenüber den vorgenannten wesentlich verbesserte Vorrichtung
zum Querdehnen oder Querschrumpfen einer Materialbahn ist in der DT-PS 1 237 887
beschrieben. Diese Vorrichtung ermöglicht eine grossflächige Anpressung eines in
seinem Anpressbereich zugleich quergedehnten oder quergeschrumpften Schlauches mit
genügend grossen Anpressdrücken, um dadurch die Querdehnungs- oder Querschrumpfungskräfte
wirksam in die einzelnen Flächenelemente der behandelten Naterialbahn induzieren
zu können. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung jedoch der beträchtliche konstruktive
Aufwand für einen über zwei Walzen geführten Schlauch und für eine geeignete Abdichtung
des zwischen den beiden Walzen eingeschlossenen Druckraumes mit einer in Bowegingsrichtung
des Schlauches abgestuften Druckbeaufschlagung.
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Eine ähnliche Querdehnung oder Querschrumpfung eines Gummischlauches,
wie sie mit der letztgenannten Vorrichtung erzielbar ist, ist auf andere Weise durch
eine in der DT-Es 844 112 beschriebene Vorrichtung zum Längskreppen von
Materialbahnen
erreichbar. Diese eingangs genannte Vorrichtung, von der bei der vorliegenden Erfindung
ausgegangen wurde, erfordert zu einer ausreichenden Einwirkung des sich verformenden
Schlauchmaterials auf die in der Presszone um die Schlauchwalze herumgeführte Materialbahn
ein geeignetes Andrückband, welches genügend grosse Zugkräfte zur Erzeugung der
Andrückkraft aufnehmen kann und insbesondere bei der Behandlung von ihrer Herstellung
her noch mehr oder weniger feuchter Hapierbahnen auch noch entsprechend durchlässig
sein soll. Abgesehen davon, dass sich diese beiden gegensätzlichen Forderungen kaum
vereinigen lassen, bringt die notwendige Führung eines solchen Andrückbades über
verschiedene Umlenkrollen auch einen unerwünschten zusätzlichen Aufwand mit sich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorrichtung
so zu vervollkommnen, dass auch bei ihr eine beliebig starke Andrückung des Schlauches
in der Presszone an die Iqaterialbahn erreicht wird, ohne dass hierzu jedoch die
gleichzeitige Anwendung unterschiedlich abgestufter Drücke von btrömungsdruclunitteln
erforderlich ist.
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Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, aas der
Schlauch in der Presszone über ein Strömungsdruckmittel an einer ihn in an sich
bekannter Weise durchsetzenden und zugleich zur Lagerung der Schlauchwalze an einem
Gestell di@nenden Tragachse oder dgl. abgestützt ist.
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Dadurch, dans der Schlauch der Schlauchwalze in der lresszone schon
von den beiden seitlichen Scheiben der Schlauchwalze her in Bewegungsrichtung quergedehnt
wird oder querschrumpft, genügt seine Beaufschlagung in der Presszone durch einen
einzigen geeigneten Strömungsmitteldruck. Die angestrebte wirksame Querdehnung oder
Querschrumpfung lässt sich mit aucli mit einer einfachen, bisher nur im Zusammenhang
mit
einer Längskreppung bekannt gewordenen Schlauchwalze durchführen, wobei die elastische
Verformbarkeit des Schlauchmaterials in radialer Richtung der Schlauchwalze zugleich
dazu ausgenutzt werden kann, den Schlauch in einem genügend grossen Flächenbereich
über die zu behandelnde Materialbahn an die mitbewegte Gegenflache anzupressen.
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Durch die US-kS 3 269 893 ist zwar bereits eine der eingangs genannten
ähnliche Schlauchwalze mit nicht schräg stellbaren Seitenscheiben bekannt geworden,
die über eine sie durchsetzende Tragachse an einem Gestell abgestützt ist. Wenn
der Schlauch dieser Schlauchwalze auch mit Luft geringen Uberdruckes aufgeblasen
ist, so dient dieser Luftdruck doch nur zur Vermeidung eines Zusammenfallens des
Schlauches. Die Anpressung des Schlauches in einer Presszone an eine Gegenwalze
erfolgt hier im wesentlichen nur durch eine innerhalb der Walze achsparallel angeordnete
Stange, in deren Bereich das Schlauchmaterial in Umfangsrichtung der Schlauchwalze
gedehnt wird. Durch die im Anschluß an diese Stange erfolgende Wiederschrumpfung
des Schlauchmaterials wird die in der Presszone zwischen den beiden Walzen mitbewegte
Papierbahn in ihrer Bewegungsrichtung mitgeschrumpft. Abgesehen davon, dass diese
bekannte Schlauchwalze damitxkeine Querschrumpfung einer Materialbahn ermöglicht,
wäre auch keine wesentliche Vergrösserung des Luftdruckes in der Schlauchwalze möglich,
weil das erforderliche gummielastische Material =des Schlauches der Schlauchwalze
bei grösseren Luftdrücken platzen würde.
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Demgegenüber ermöglicht die mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene
Abstützung des Schlauches in der Presszone über das Strömungsdruckmittel an der
Tragachse der Schlauchwalze eine Entlastung des Schlauchmaterials der Schlauchwalze
von grösseren Zugkräften in Umfangsrichtung der Schlauchwalze.
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Gemäss einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist der Schlauch
an der drehbar gelagerten Tragac über entlang seinem Innenumfang verteilte, in der
Iresone auf den Anpressdruck aufblasbare in sich geschlossen Segmentschläuche abgestützt.
Man hat es in der Hand, die ausserhalb der Presszone befindlichen Segmentschläuche
gerade nur so weit aufzublasen, dass dort die Formhaltigkeit der Schlauchwalze erhalten
bleibt.
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Gemäss einer anderen konstruktiven Ausführungsform der Erfindung
ist die Tragachse als ein unverdrehbar angeordneuer Tragbalken ausgebildet, um den
herum der Schlauch durch äussere Antreibmittel bewegbar ist. In diesem Falle weist
der Tragbalken eine der Breite der Presszone in IJmfangsrichtung der Schlauchwalze
entsprechende Breite auf und ist entlang seinen beiden, die Presszone in Umfangsrichtung
begrenzenden Seitenrändern gegenüber dem Schlauch abgedichtet.
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Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist
der Schlauch mit sich rhombisch kreuzenden Fäden ausgestattet, wobei die Rhomben
bei entspanntem Schlauch in dessen Umfangsrichtung ausgerichtet sind. Eine solche
rhombische Fadeneinlage unterstützt die Flexibilität des Schlauchmaterials in axialer
Richtung der Schlauchwalze.
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Andere Ausgestaltungen betreffen weitere konstruktive Einzelheiten
der erfindungsgemässen Anpressvorrichtung.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht
; es zeigen; iuig. 1 eine erste Ausführungsform der Schlauchwalze in einer Ausschnittansicht
(teilweise im Schnitt) von oben;
Fig. 2 die Schlauchwalze gemäss
r'ig. 1 in einem Querschnitt; Fig. 3 eine Fadeneinlage des Schlauches der Schlauchwalze
gemäss den Fig. 1 und 2; Eig. 4 eine weitere Ausführungsform der Schlauchwalze,
bei der der Schlauch in der Presszone über das Strömungsdruckmittel an einem unverdrehbar
angeordneten Tragbalken abgestützt ist, in einem axialen, quer zur Bewegungsrichtung
der Papierbahn geführten Teillängsschnitt; Fig. 5 die Schlauchwalze geifläss Fig.
4 in einem Quersclilfttt nach der Linie V-V der Fig. 4; Fig. 6 die selbe Schlauchwalze
in einem Teilquerschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 4; Fig. 7 die selbe Schlauchwalze
in einem Teillängsschnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 6.
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Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung zum Querdehnen oder
Querschrumpfen einer Materialbahn weist eine Schlauchwalze 1 auf, deren Schlauch
2 mittels beiderseits eingezogenen Rändern-3 an je einer Seitenscheibe 5 festgelegt
ist. Entlang dem Innenumfang des Schlauches 2 sind gemäß Fig. 2 gleichmässig verteilt
aufblasbare in sich geschlossene Segmentschläuche 14 angeordnet, die radial zur
Schlauchwalze 1 innen an einem den Schlauch 2 durchsetzenden Rohr 15 abgestützt
sind. Das Rohr 15 ist beiderseits durch mit ihm fest verbundene Lagerzapfen 15a
verlängert, von denen jeder eine Seitenscheibe 5 mit einem Gewindeabschnitt durchsetzt,
auf dem eine die Seitenscheibe 5 über eine angepasste Kugelausnehmung kippbar tragende
Kugelmutter 21 verschraubbar - und damit in axialer Richtung der Schlauchwalze 1
einstellbar - festgelegt ist. An seinem äusseren Ende ist jeder Lagerzapfen 15a
in einem Lager 17 eines Gestells, bein dargestellten Ausführungsbeispiel der
stuhlung
18 der Trockenpartie einer Papiermaschine drehbar gelagert. erden an der Stuhlung
18 beiderseits der Schlauchwalze 1 spiegelbildlich zueinander vorgesehene Andrückrollen
22 in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise gleichartig gegen die vor ihnen befindlichen
Seitenscheiben 5 vorgeschoben, dann ergibt sich dadurch innerhalb der in der Zeichenebene
verlaufenden Axialebene der Schlauchwalze 1 eine spiegelsymetrische Schrägstellung
der Seitenscheiben 5. Verläuft unterhalb der Schlauchwalze 1 in der in Fig. 1 strichpunktiert
angedeuteten Weise eine zu behandelnde Papierbahn 11, die auf ihrer der Schlauchwalze
1 abvelegenen Seite in nicht besonders dargestellter Weise an einer dort mitbewegten
Gegenfläche abgestützt ist, dann ergibt sich je nach der Bewegungsrichtung der Papierbahn
11 in der Presszone 13 (vgl. Fig. 1) eine Übertragung der Querschrumpfung oder Querdehnung
des Schlauches 2 auf die im Verlaufe ihrer Herstellung noch feuchte Papierbahn 11
im Sinne deren Querschrumpfung oder Querdehnung.
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Das mit den Segmentschläuchen 14 und dem Schlauch 2 umlaufende Rohr
15 ist von einem unverdrehbaren Zapfen 16 durchsetzt, der gegenüber dem Rohr 15
sechs übereinander befindliche Dichtkammern K1-K6 bildet. Über diese in nicht besonders
dargestellter Weise durch den Zapfen 16 mit unterschiedlichem Druck beaufschlagbaren
Dichtkammern können die insgesamt zwölf Segmentschläuche 14 mit unterschiedlich
hohen Drücken beaufschlagç werden, die nach der Gegenfläche - und damit in der Presszone
13 nach der Papierbahn 11 hin - am grössten und auf der anderen Seite der Schlauchwalze
1 am niedrigsten sind. Auf diese Weise kann die Schlauchwalze 1 in ihrer Presszone
13 nach der beispielsweise durch einen Trockenzylinder der Trockenpartie einer Papiermaschine
gebildeten Gegenfläche hin mit einem hohen Anpressdruck angepreßt werden, ohne dass
der Schlauch 2 in seinen übrigen Bereichen zu hohen tangentialen Zerreisskräften
ausgesetzt werden könnte.
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Eine besonders wirksame Übertragung dieser Querschrumpfung oder Querdehnung
ergibt sich dann auf die Papierbahn 112 enn die Gegenfläche durch eine gleichartige
spiegelbildlich angeordnete Schlauchwalze mit gleichartig schraggestellten Seitenscheiben
Gebildet wird.
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Damit der aufgeblasene Schlauch 2 der Schlauchwalze 1 sich nach Möglic1iIeit
nur in Längsrichtung der Schlauchwalze 1 dehnt, ist er gemäss Fig. 3 mit sich rhombisch
kreuzenden Fäden 29 ausgestattet, wobei die Rhomben bei entspanntem Schlauch in
dessen Umfangsrichtung ausgerichtet sind. Wird der so ausgebildete Schlauch 2 ohne
Widerlager aufgeblasen, so ergibt sich eine beträchtlich verlängerte Form rait einem
jedoch nur wenig vergrösserten Aussendurchmesser. Die gemäss Fig. 1 mögliche Verschiebbarkeit
der Kugelmuttem 21 entlang den Lagerzapfen 15a berücksichtigt diese Längenänderungen.
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Das inden Fig. 4 bis 7 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich von dem vorstehend beschriebenem im wesentlichen dadurch, dass der Schlauch
2 der dortigen Schlauchwalze 1c in der Presszone 13 über ein hydraulisches Druckmittel
an einem ihn durchsetzenden unverdrehbaren Tragbalken 30 abgestützt ist. Das unter
dem Tragbalken 3o befindliche Druckmittel 31 ist in Umlaufrichtung des Schlauches
2 mittels labyrinthartiger Platten 32 und nach den Seitenscheiben 5 hin über Querplatten
33 abgedichtet. In jeder Querplatte 33 ist eine in den Druckmittelraum hineinragende
Gewindespindel 34 verdrehbar, jedoch nicht längsverschiebbar gelagert, die von aussen
her über zwei Kegelradgetriebe 35 sowie ellen 36 und 37 verdreht und eingestellt
werden kann. Ihr Gewinde greift in das Gegengewinde eines Schiebers 38 ein. Damit
kann in axialer Richtung der Schlauchwalze 1c der Druckbereich der Druckflüssigkeit
bei sich ändernden Formaten der zu behandelnden Papierbahnen nachreguliert werden.
Um diese Abdichtung des Schiebers 38 zu gewährleisten, hat er auf seiner
dem
Fragbalken 30 zugekehrten Seite einen Druckschlauch 39 ( g. 6 uW1 7). :Äuf der dem
Schlauch 2 zugekehrten Seite tragen sowohl der Schieber 38 als auch der Druckschlauch
39 Verschleissplatten 40 und 41, die gegenüber dem Schlauch 2 zugleich einen möglichst
kleinen Reibungskoeffizienten besitzen.
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Der Drehantrieb der Schlauchwalze 1c erfolgt über eine äussore Antriebswelle
42, deren Achse 43 über radial zur Schlauchwalze 1c verstollbare Lager 44 an einem
Lagerarm lt5 des Prossengestells radial zur Schlauchwalze 1c einstellbar ist. Zur
besseren Übertragung der Antriebskraft kann im Schlauch 2 noch eine Leitwalze 46
vorgesehen sein, die am Tragbalken 30 verdrehbar gelagert ist.
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Die Seitenscheiben 5 der Schlauchwalze 1c sind hier auf dea wichszapfen
U des Tragbalkens 30 über einen Kugelring 21a kippbar und jenseits an zwei kreuzweise
zueinander angeordneten Rollenpaaren abgestützt, ven denen in Fig. 4 das mit seiner
gemeinsamen Achse 23a senkrecht zur Hapierbahnebene verlaufende Paar mit Rollen
23 sichtbar ist. Ein weiteres gleichartiges Rollenpaar verläuft mit seiner gemeinsamen
Achse in nicht sichtbarer Weise parallel zur Bewegungsrichtung der jJapierbahn,
die in der Presszone 13 quer zur Zeichenebene der Fig. L1 verläuft.
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Das in Wig. 4 sichtbare Rollenpaar ist an einem Kipphebel 24 gelagert,
der an seinem einen Ende um eine in Bewegungsrichtung der Papierbahn verlaufende
Achse 24a kippbar an einem Lagerbock 25a gelagert ist, der seinerseits am Lagerarm
45 in Längsrichtung der Schlauchwalze 1c verschiebbar und einstellbar gelagert ist.
Der gewünschte Kippwinkel ergibt sich durch entsprechendes Einschrauben einer am
Kipphebel 45 geführten Abstützschraube 28. Dementsprechend ist der das andere Rollenpaar
tragende (nicht sichtbare) Kipphebel am gleichen Lagerarm 45 über einen gleichartig
einstellbaren Lagerbock um eine Achse schwenkbar gelagert, die senkrecht zur Papierebene
verläuft. Dabei sind die den beiden Seitenscheiben 5 zugeordneten einander entsprechenden
Kipphebel in nicht besonders dargestellter Weise jeweils zugleich spiegelbildlich
zueinander schwenkbar.
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Durch den Achszapfen 30a führen ausser der Antriebswelle 37 für die
Gewindespindel 34 Druckleitungen 47 und 48, die zum Druckmittelraum unter dem Tragbalken'
O und zum Druckschlauch 3 führen.
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Das dem Druckraum zugeführte Druckmittel l-snnte statt aus einer
Druckflüssigkeit auch aus Druckluft entsprechend hohen Druckes bestehen. Bei der
Verwendung von Druckflüssigkeit sammelt ein Behälter 49, aus dem die der Druckleitung
47 zugeführte Flüssigkeit zugleich entnommen wird, die aus dorti Achszapfen 30a
des Tragbalkens 30 entweichende Leckflüssigkeit, die gemäss Fig. 4 zugleich zur
Schmierung de antriebes der Gewinde spindel 34 ausgenutzt wird. imine zum Aufblasen
des Schlauches 2 dienende Bohrung 7 der Seitenscheiben 5 befindet sich hier exzentrisch
ausserhalb des Bereichs des Kugelringes 21a. Der zwischen jeder Seitenscheibe 5
und einer zugeordneten Spannplatte 6 befindliche Zwischenraum ist nach dem Kugelring
21a hin über eine Dichtplatte 50 abgedichtet.
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Zur weiteren Sicherung des geometrischen Umlaufs des Schlauches 2
können am Tragbalken 30 in Umlaufrichtung des Schlauches 2 vor und hinter dem Druckraum
noch weitere Leitwalzen 46 gelagert sein. Von diesen mitgerissene Flüssigkeit kann
über am Tragbalken 30 zugeordnete Schaber 51 und Leitbleche 52 der übrigen Leckflüssigkeit
zugeführt werden. Der Obergurt 30b des ein angenähertes Doppel-T-i-rofil aufweisenden
Tragbalkens 30 ist kelchförmig ausgebildet und nimmt damit zugleich von der oberen
LeitvJalze 46 etvra abtropfende Flliissigkeit auf, iie von dort ebenfalls der übrigen
Leckflüssigkeit zuge@ührt wird.
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Statt Papierbahnen können mit der beschriebenen Vorrichtung auch
andere Naterialbahnen, z.B. Textilbahnen oder Kunststoff-Folienbahnen breitgestreckt
werden. Gegenüber bekannten, lediglich an den Seitenrändern solcher Materialbahnen
Ingreifenden Breitstreckvorrichtungen bietet die veschriebene
Vorrichtung
den grossen Vorteil, dass in alle in einer Querrichtung zur Materialbahn verlaufende
Flächenelemente stets eine gleiche Breitstreckwirkung induziert wird.
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Patentansprüche: