DE19800331A1 - Papierkalander und Verfahren zu dessen Betrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Papierkalander mit einem Stapel übereinander angeordneter Walzen, beste­ hend aus einem Oberstapel und einem Unterstapel, die je für sich durch obere und untere Kraftgeber belastbar sind, mit gemeinsamer Mittelwalze, die am Gestell abge­ stützt ist, wobei die übrigen Mittelwalzen an Hebeln gelagert sind, die um gestellfeste Achsen schwenkbar und durch Vorrichtungen zur Krafteinleitung belastbar sind, sowie auf ein Verfahren zum Betrieb dieses Kalan­ ders.

Ein solcher Papierkalander ist aus DE 195 11 145 A1 be­ kannt. Die gemeinsame Mittelwalze ist eine Biegeein­ stellwalze mit Mantelhub, deren Mantel durch eine obere druckbelastbare Stützvorrichtung und eine untere druck­ belastbare Stützvorrichtung auf einem den Mantel durch­ setzenden, gestellfest gehaltenen Träger abgestützt ist. Die Papierbahn ist so geführt, daß sie im Obersta­ pel mit der einen Seite und im Unterstapel mit der an­ deren Seite an harten Walzen anliegt, die für die Glät­ te des Papiers verantwortlich sind. Mit Hilfe der Vor­ richtungen zur Krafteinleitung kann das Gewicht der überhängenden Teile kompensiert werden. Aufgrund des Walzengewichts haben die Belastungskennlinien im Ober­ stapel und im Unterstapel eine negative Steigung, d. h. die Streckenlasten nehmen sowohl im Oberstapel als auch im Unterstapel von oben nach unten von Spalt zu Spalt zu.

Aus WO 95/14813 ist ein Papierkalander mit einem Wal­ zenstapel bekannt, bei dem sämtliche Mittelwalzen, die sich zwischen einer oberen und einer unteren Endwalze befinden, an Hebeln gelagert sind. Diese Hebel sind durch Vorrichtungen zur Krafteinleitung belastbar, die so kräftig bemessen sind, daß sie mehr als das gesamte Gewicht der Walze und der mit ihr verbundenen Teile zu kompensieren vermögen. Auf diese Weise lassen sich nicht nur Belastungskennlinien mit negativer Steigung, sondern auch solche mit positiver Steigung erzielen.

In beiden Fällen bereitet es Schwierigkeiten, der Pa­ pierbahn beidseitig etwa die gleiche Oberflächenbe­ schaffenheit zu verleihen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Veredelung der Papierbahn zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einem Papierkalander der ein­ gangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Vor­ richtungen zur Krafteinleitung so kräftig bemessen sind, daß sie mehr als das gesamte Gewicht der Walze und der mit ihr verbundenen Teile zu kompensieren ver­ mögen.

Bei dieser Konstruktion wird in zweifacher Hinsicht auf die Belastungskennlinie Einfluß genommen. Zum einen können die Kennlinien von Oberstapel und Unterstapel völlig getrennt und insbesondere versetzt zueinander eingestellt werden. Zum anderen kann die Steigung der Kennlinien im Oberstapel und Unterstapel je für sich in einem großen, auch die positive Steigung einschließen­ den Bereich gewählt werden. Insbesondere kann man bei dieser Einstellung berücksichtigen, daß die Papierbahn, die den Oberstapel durchlaufen hat, hinsichtlich zahl­ reicher Eigenschaften, wie Dichte, Glätte, Glanz, Tem­ peratur und gegebenenfalls Feuchte eine Vorgeschichte hat, die im Unterstapel eine individuelle Anpassung der Kennlinie erfordert.

Zweckmäßig ist es, daß die Belastung durch die oberen und unteren Kraftgeber unabhängig voneinander einstell­ bar ist.

Empfehlenswert ist es ferner, daß die Belastung durch die Vorrichtungen zur Krafteinleitung unabhängig von­ einander einstellbar ist.

Günstig ist es auch, daß die Vorrichtungen zur Kraft­ einleitung zweiseitig wirken, d. h. nicht nur entla­ stend, sondern auch belastend wirksam sein können, was noch weitere Anpassungsmöglichkeiten bietet.

Ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Kalanders ist dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungskennlinien im Oberstapel und Unterstapel unterschiedlich eingestellt werden. Die Einstellungen richten sich nach dem spezi­ ellen Papier und den gewünschten Eigenschaften.

Vorzugsweise haben die Kennlinien unterschiedliche Steigung, insbesondere entgegengesetzte Steigung.

Ferner ist es von Vorteil, daß die Kennlinien gegenein­ ander versetzt sind.

Eine weitere vorzugsweise Ausgestaltung sieht vor, daß die Kennlinien in sich Abschnitte unterschiedlicher Steigung aufweisen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Kalan­ ders und

Fig. 2 einen Walzenstapel mit zugehörigen Kennlini­ en.

Der in Fig. 1 veranschaulichte Kalander weist einen Walzenstapel 1 auf, der aus acht Walzen 2 bis 9 be­ steht, nämlich einer beheizbaren, durchbiegungssteuer­ baren harten oberen Endwalze 2, einer weichen Mittel­ walze 3, einer beheizbaren harten Mittelwalze 4, einer weichen Mittelwalze 5, einer durchbiegungssteuerbaren weichen Mittelwalze 6, einer beheizbaren harten Mittel­ walze 7, einer weichen Mittelwalze 8 und einer beheiz­ baren, durchbiegungssteuerbaren, harten, unteren End­ walze 9. Auf diese Weise ergeben sich sechs Arbeits­ spalte 10 bis 15, die je durch eine harte Walze und ei­ ne weiche Walze begrenzt sind, und in deren Mitte ein Wechselspalt 16, der durch zwei weiche Walzen 5 und 6 begrenzt ist.

Eine Papierbahn 17 wird aus einer Papiermaschine zuge­ führt, durchläuft unter der Führung von Leitrollen 18 die Arbeitsspalte 10 bis 12, den Wechselspalt 16 und die Arbeitsspalte 13 bis 15, worauf sie in einer Wic­ kelvorrichtung aufgewickelt werden. In den drei oberen Arbeitsspalten 10 bis 12 liegt die Papierbahn mit der einen Seite, in den drei unteren Arbeitsspalten 13 bis 15 mit der anderen Seite an den Mittelwalzen an, so daß beidseitig die gewünschte Oberflächenstruktur, bei­ spielsweise Glanz oder Glätte, erreicht wird.

Die obere Endwalze 2 und die untere Endwalze 9 sind als Biegeeinstellwalzen ausgebildet, bei denen der Walzen­ mantel 19 durch eine Reihe von Stützelementen 20 auf einem drehfesten Träger 21 abgestützt sind. Auch die Mittelwalze 6 ist als Biegeeinstellwalze ausgebildet, wobei der Mantel 22 über eine obere Stützvorrichtung, gebildet durch eine Reihe von Stützelementen, und eine untere Stützvorrichtung 24, gebildet durch eine Reihe von Stützelementen, auf einem drehfesten und gestellfe­ sten Träger 25 abgestützt ist. Diese Mittelwalze 6 ist mit Mantelhub ausgebildet, d. h. der Mantel 22 ist als Ganzes relativ zum Träger 25 verstellbar. Derartige Bie­ geeinstellwalzen sind bekannt, beispielsweise in der Form von NIPCO-Walzen. Die Stützelemente können auch durch andere bekannte Stützvorrichtungen ersetzt wer­ den.

Wegen des Vorhandenseins der am Gestell abgestützten Mittelwalze 6 ergibt sich ein Oberstapel 26 und ein Un­ terstapel 27, denen die Mittelwalze 6 gemeinsam ist und die je mit einer eigenen Belastungskennlinie arbeiten können. Der Oberstapel 26 wird durch obere Kraftgeber K1 belastet, die durch obere Hubzylinder 28 und die Stützvorrichtung 23 gebildet sind, der Unterstapel 27 durch untere Kraftgeber K2, die durch die Stützvorrich­ tung 24 gebildet sind, die den Unterstapel 27 gegen den im Betrieb gestellfest gehaltenen Hubkolben 29 drückt.

Die übrigen Walzen 3, 4, 5, 7 und 8 sind mit ihren La­ gerzapfen an Hebeln 30 gelagert, die um gestellfeste Drehpunkte 31 schwenkbar sind. Am freien Ende ist jeder Hebel durch eine Vorrichtung 32 zur Krafteinleitung in der Form einer Kolben-Zylinder-Einheit belastbar, die die Wirkung des Gewichts der zugehörigen Walze und wei­ terer davon getragener Teile, wie der Leitwalze 18, kompensiert und daher Einfluß auf die Belastungskennli­ nie nimmt. Diese Vorrichtungen 32 werden über zwei An­ schlußleitungen 33 und 34 mit Druckflüssigkeit versorgt und können daher den Hebel sowohl nach unten als auch nach oben belasten.

Zum Trennen der Walzen des Stapels kann der Träger der unteren Endwalze 9 mittels des Hubzylinders 29 abge­ senkt werden. Hierdurch senken sich die an den Hebeln 30 gelagerten Mittelwalzen 3, 4, 5, 7, 8 ab, bis die Hebel an einem nicht veranschaulichten Anschlag anlie­ gen, während die gemeinsame Mittelwalze 6 absinkt, bis der Mantelhub durch einen internen Anschlag beendet ist.

Eine oder mehrere der harten Walzen 2, 4, 7, 9 sind be­ heizbar, wie dies durch die Pfeile H1 bis H4 angedeutet ist. Die Heizenergie kann durch Induktion oder auf an­ dere Art zugeführt werden, beispielsweise durch elek­ trische Widerstandsheizung, durch Strahlungsheizung, mit Hilfe eines Wärmeträgers u. dgl.

Ein Steuergerät 35 koordiniert die einzelnen Parameter der Papierbahnbehandlung. So wird außer der Heizenergie H1 bis H4 die Kraft P festgelegt, mit der der obere Kraftgeber K1 die obere Endwalze 2 nach unten drückt, wobei die untere Endwalze 9 gestellfest gehalten ist. Die Belastung kann auch in umgekehrter Richtung erfol­ gen, wobei die Kraft P auf die untere Endwalze wirkt und die obere Endwalze 2 gestellfest gelagert ist. Fer­ ner besteht die Möglichkeit, die Zwischenwalze 6 als Vollwalze gestellfest zu lagern und obere Kraftgeber auf die obere Endwalze 2 und untere Kraftgeber auf die untere Endwalze 9 wirken zu lassen. Den Stützelementen in den Walzen 2, 6 und 9 werden einzeln oder zonenweise Drücke p1, p2, p3 und p4 zugeführt, die bei allen drei Biegeeinstellwalzen dafür sorgen, daß über die Länge der Walzen eine gleichmäßige Druckspannung herrscht. Darüber hinaus werden die Stützvorrichtungen 23 und 24 der gemeinsamen Mittelwalze 6 so angesteuert, daß die nach oben wirkende Kräfte etwas größer sind als die nach unten wirkenden Kräfte. Die Arbeitsspalte 10 bis 12 im oberen Teil des Stapels 1 und die Arbeitsspalte 13 bis 15 im unteren Teil des Stapels 1 sind daher druckmäßig voneinander entkoppelt.

Die Vorrichtungen 32 zur Krafteinleitung in die Hebel 28 werden mit den Drücken z1, z2, z3, z4 und z5 be­ schickt, wodurch je nach Größe des Drucks und dessen Richtung die Streckenlast in den angrenzenden Arbeits­ spalten beeinflußt wird. Alle vorgenannten Größen wer­ den vom Steuergerät 35 vorgegeben und lassen sich von ihm unabhängig von den anderen Größen einstellen.

Dies führt zu Streckenlasten f1 bis f6 in den Arbeits­ spalten 10 bis 16.

Fig. 2 zeigt Belastungskennlinien des Kalanders, also die Streckenlast f in Abhängigkeit von den einzelnen Arbeitsspalten. Eine Kennlinienschar A für den Obersta­ pel 26 zeigt, daß die Kennlinie eine negative Steigung (A1) oder eine positive Steigung (A2) und eine Vielzahl von dazwischen liegenden Werten haben kann. In gleicher Weise kann eine Kennlinienschar B für den Unterstapel 27 Kennlinien mit positiver Steigung (B1) und Kennlini­ en mit negativer Steigung (B2) und eine Vielzahl von dazwischen liegenden Kennlinien aufweisen. Ferner kann jede einzelne Kennlinie horizontal verschoben werden, wie dies gestrichelt unter A' und B' veranschaulicht ist. Strichpunktiert ist eine Möglichkeit der Einstel­ lung einer Kennlinie c veranschaulicht, die von oben nach unten einen Abschnitt C1 mit positiver Steigung, einen Sprungabschnitt C2 und einen Abschnitt C3 mit ne­ gativer, aber vergleichsweise kleiner Steigung besitzt. Es sind sogar Kennlinien D möglich, bei denen Abschnit­ te im Bereich des Oberstapels unter sich unterschiedli­ che Steigung haben, was auch im Bereich des Untersta­ pels 27 verwirklicht werden kann. Auf jeden Fall lassen sich die einzelnen Kennlinien so wählen, daß eine opti­ male Behandlung des Papiers erfolgt.

Claims (9)

1. Papierkalander mit einem Stapel übereinander ange­ ordneter Walzen, bestehend aus einem Oberstapel und einem Unterstapel, die je für sich durch obere und untere Kraftgeber belastbar sind, mit gemeinsamer Mittelwalze, die am Gestell abgestützt ist, wobei die übrigen Mittelwalzen an Hebeln gelagert sind, die um gestellfeste Achsen schwenkbar und durch Vorrichtungen zur Krafteinleitung belastbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (32) zur Krafteinleitung so kräftig bemessen sind, daß sie mehr als das gesamte Gewicht der Walze und der mit ihr verbundenen Teile zu kompensieren vermögen.

2. Papierkalander nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Belastung durch die oberen und unteren Kraftgeber (K1, K2) unabhängig voneinander einstellbar ist.

3. Papierkalander nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Belastung durch die Vorrich­ tungen (32) zur Krafteinleitung unabhängig vonein­ ander einstellbar ist.

4. Papierkalander nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (32) zur Krafteinleitung zweiseitig wirken.

5. Verfahren zum Betrieb eines Kalanders nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungskennlinien im Oberstapel und Unter­ stapel unterschiedlich eingestellt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinien unterschiedliche Steigungen ha­ ben.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kennlinien entgegengesetzte Stei­ gung haben.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinien gegeneinander versetzt sind.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinien in sich Ab­ schnitte unterschiedlicher Steigung aufweisen.