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Die Erfindung betrifft eine Rollenwickeleinrichtung
mit zwei Tragwalzen, die ein Wickelbett bilden, und einer Druckluftunterstützungseinrichtung, die
einen Druckraum aufweist, der von den Tragwalzen und einem Dichtkörper unterhalb
des Wickelbetts umgrenzt ist.
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Eine derartige Rollenwickeleinrichtung
ist beispielsweise aus
DE
195 24 905 A1 bekannt.
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In einem der letzten Herstellungsschritte werden
Papierbahnen üblicherweise
auf die richtige Breite geschnitten und dann zu Rollen aufgewickelt, bevor
sie verpackt und ausgeliefert werden. Die Wickelkerne, auf die die
Papierrollen aufgewickelt werden, haben im Gegensatz zu den während der
Papierproduktion verwendeten Tambouren nur eine relativ geringe
Steifigkeit und Tragfähigkeit.
Sie sind vielfach als Papphülsen
ausgebildet. Dies führt
dazu, daß die
Papierrollen beim Wickeln üblicherweise durch
Auflagewalzen unterstützt
wer den. Besonders ausgeprägt
ist dies dann, wenn die Wickeleinrichtung als Tragwalzenwickler
ausgebildet ist. Hier liegt die Rolle auf Tragwalzen auf, ohne daß zusätzliche
Haltekräfte
am Kern angreifen. Aber auch bei einem Stützwalzenroller, bei dem zusätzliche
Haltemittel am Rollenkern angreifen, erfolgt eine Auflage auf einer Walze.
Wenn die Papierrollen größer und
schwerer werden, werden die Auflagelinienkräfte der Papierrolle auf der
oder den Walzen relativ groß,
was den Nachteil hat, daß die
Wickelhärte
hierdurch vergrößert wird.
Dies kann später
zu einem Aufplatzen der Rolle führen.
Zur Entlastung der Rollen und zur Reduzierung der Linienkraft kann
ein pneumatischer Überdruck
unterhalb der Rolle erzeugt werden, so daß die Rolle zumindest teilweise
auf einem Luftkissen ruht.
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Das Luftkissen wird hierbei in dem
Druckraum erzeugt. Der Druckraum ist von den beiden Tragwalzen links
und rechts, von der Wickelrolle oben und von dem Dichtkörper unten
begrenzt. Für die
Stirnseiten sind weitere Dichtmaßnahmen vorgesehen, die aber
für die
vorliegende Erfindung von untergeordneter Bedeutung sind. Der Dichtkörper sollte im
Betrieb bis möglichst
nahe an die Tragwalzen heranreichen. Wenn die aufzuwickelnde Materialbahn aber
von unten in das Wickelbett einläuft,
ist es nicht günstig,
wenn der Dichtkörper
die Materialbahn berührt.
An der anderen Tragwalze, die dementsprechend nicht von der Materialbahn
umschlungen ist, kann hingegen eine gleitende Berührung zugelassen werden,
wenn die Oberfläche
des Dichtkörpers
entsprechend ausgebildet ist. In den meisten Fällen wird man aber bei beiden
Tragwalzen einen kleinen Spalt zulassen.
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Die Forderung, daß der Dichtkörper den Tragwalzen
möglichst
eng benachbart angeordnet sein soll, erschwert allerdings die Handhabung
der Rollenwickeleinrichtung dann, wenn eine neue Materialbahn in
das Wickelbett eingeführt
werden soll. Dies ist aber von Zeit zu Zeit notwendig, beispielsweise
nach einem Bahnabriß.
Das Einfädeln
der Materialbahn in den engen Spalt zwischen der entsprechenden
Tragwalze und dem Dichtkörper
erfordert relativ viel Zeit.
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Es ist deswegen in der eingangs genannten
DE 195 24 905 A1 vorgeschlagen
worden, den Dichtkörper,
der hier als Dichtkasten ausgebildet ist, auf einem Träger anzuordnen,
der verlagert werden kann. Mit anderen Worten wird der Dichtkörper komplett aus
seiner Arbeitsposition in eine Ruheposition verschwenkt.
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Diese Vorgehensweise erfordert aber
einen erheblichen konstruktiven Aufwand. Der Dichtkörper muß in der
Regel die gesamte axiale Länge
der Wickeleinrichtung abdecken. Diese ist üblicherweise an die Arbeitsbreite
einer vorgeschalteten Papiermaschine angepaßt und kann dementsprechend
bis zu 10 m betragen.
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DE 42 01 815 A1 zeigt ein Verfahren und eine
Maschine zum Aufwickeln einer Papier- oder Kartonbahn, bei der die
Bahn auf eine Wickelrolle aufgewickelt wird, die zentrisch gehalten
ist und an einer Stützwalze
anliegt, wobei die Wickelrolle seitlich etwas versetzt zur Stützwalze
angeordnet ist. Unterhalb der Wickelrolle ist ein nach oben offener
Blaskasten angeordnet, in dem ein Druckraum gebildet ist, der nach
oben durch die Wickelrolle begrenzt ist. An den Stirnseiten der
Wickelrolle können
Dichtelemente angeordnet werden, die quer verstellbar und gegen
die Stützwalze
schwenkbar gelagert sind. Schließlich kann der Druckraum auf
der der Stützwalze
abgewandten Seite noch durch eine zusätzliche schwenkbare Wand begrenzt
werden.
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DE 42 19 485 A1 zeigt eine weitere Wickelmaschine
zum Aufwickeln einer Papier- oder Kartonbahn, bei der eine ähnliche
Konstruktion verwendet wird. Die den Druckraum bildenden Kästen werden dem
Durchmesserzuwachs der Wickelrolle während der Entlastung durch
eine einfache Schwenkbewegung nachgeführt. Die Luftkästen sind
an ihrer Oberseite zumindest teilweise offen und mit einer Druckluftzufuhr
versehen. An der Stirnseite sind Dichtelemente angeordnet, die elastisch
verformbar mit einem hierfür
speziell angepaßten
Biegequerschnitt ausgebildet sind. Ihre Krümmung ist auf die bei einem
Durchmesserzuwachs sich ändernde
Krümmung
der Wickelrolle anpaßbar.
Die Anpassung der Krümmung
erfolgt mittels Stellelementen, die im Innern des Luftkastens angeordnet
sind.
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DE 44 27 877 C1 zeigt eine Wickelvorrichtung
mit einer Wickelrolle für
bahnförmiges
Material, bei der die Wickelrolle auf einem Luftkissen aufliegt, das
nach unten durch eine Stützeinrichtung
begrenzt ist, die an die sich ändernde
Krümmung
des Umfangs der Wickelrolle anpaßbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf
einfache Art und Weise einen Handhabungsraum zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird bei eine Rollenwickeleinrichtung
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Dichtkörper aufblasbar
und formveränderlich ausgebildet
ist, indem er mindestens eine formveränderbare Wand aufweist, die
einen Teil der Begrenzung eines unter Druck setzbaren Hohlraums
bildet, wobei die formveränderbare
Wand ihre Betriebsform und der Dichtkörper seine Arbeitsposition
bei Vorliegen eines vorbestimmten Mindestdrucks im Hohlraum einnimmt.
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Mit dieser Ausgestaltung kann der
Dichtkörper
ortsfest bleiben. Komplizierte Maßnahmen, um eine Positionsveränderung
durchzuführen,
entfallen. Dennoch wird ein ausreichender Handhabungsraum auf einfache
Weise dadurch bereitgestellt, daß der Druck im Hohlraum abgesenkt
wird. Der Dichtkörper sinkt
dann in sich zusammen und vergrößert den
Abstand zu den Tragwalzen. Wenn der Betrieb wieder aufgenommen werden
soll, wird der Hohlraum unter Druck gesetzt und der Dichtkörper sozusagen
aufgeblasen. Ab einem vorbestimmten Mindestdruck hat die formveränderbare
Wand ihre Betriebsform, so daß der
Dichtkörper
zumindest äußerlich
genauso aussieht, wie ein aus starren Wänden aufgebauter Dichtkörper, beispielsweise
der bekannte Blaskasten. In diesem Fall ist der Spalt zwischen den
Tragwalzen und dem Dichtkörper
wieder auf den gewünschten
Minimalwert verkleinerbar. Das Auf- und Abbauen eines Drucks im
Hohlraum ist aber ohne weiteres möglich, weil Druckluft ohnehin
für die
Erzeugung der Druckluftunterstützung
vorhanden ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
weist der Hohlraum eine von unten in das Wickelbett gerichtete Ausblasöffnungsanordnung
auf. Die zur Druckluftversorgung des Wickelbetts vorgesehene Druckluft
wird also zunächst
in den Hohlraum eingespeist und bläst den Dichtkörper auf
seinem Betriebsform auf. Sie kann dann durch die Ausblasöffnungsanordnung
in das Wickelbett entweichen. Die Ausblasöffnungsanordnung kann verschiedene
Formen annehmen. Es kann sich beispielsweise um einen oder mehrere
langgestreckte Schlitze handeln. Es ist aber auch möglich, daß die Ausblasöffnungsanordnung
durch eine Vielzahl von kleineren Ausblasöffnungen gebildet wird. Die
Ausblasöffnungsanordnung
muß der
durchströmenden
Druckluft nur so viel Widerstand entgegensetzen, daß der Druck
im Hohlraum ausreicht, um den Dichtkörper in ausreichendem Maße aufzublasen
und zu stabilisieren. Man erreicht bei dieser Ausgestaltung einen
gewissen Grad von Automatisierung. Das Aufblasen des Dichtkörpers ist
genau dann erforderlich, wenn ein Druck im Wickelbett aufgebaut
werden soll. Wenn man die Druckluft durch den Hohlraum leitet, dann
sorgt man nicht nur für
den Aufbau des Luftkissens im Wickelbett, sondern gleichzeitig auch
für die
Abdichtung des Druckraumes nach unten.
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Vorzugsweise weist der Dichtkörper eine
stationäre
Bodenplatte auf, in der mindestens ein Druckluftanschluß angeordnet
ist. Die Zufuhr der Druckluft über
die stationäre
Bodenplatte hat den Vorteil, daß keine
beweglichen Druckluftzuführleitungen
vorgesehen sein müssen.
Dies senkt die Kosten und erhöht die
Zuverlässigkeit
im Betrieb. Die Bodenplatte kann darüber hinaus mit ausreichender
Festigkeit gestaltet werden, so daß sie die notwendigen Kräfte aufnehmen
kann.
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Mit Vorteil ist ein Teil der Begrenzungswände des
Hohlraums formstabil ausgebildet. Dieser Teil der Begrenzungswände ändert also
seine Form nicht, wenn der Druck im Hohlraum absinkt. Dies verbessert
die Stabilität
des Dichtkörpers
im Betrieb.
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Hierbei ist besonders bevorzugt,
daß mindestens
eine formstabile Wand einer Tragwalze benachbart angeordnet ist.
Hier möchte
man nämlich einen
möglichst
genau definierten Spalt erreichen, um einerseits die notwendige
Dichtigkeit zu erreichen, andererseits aber auch eine Berührung insbesondere
dann zu vermeiden, wenn durch diesen Spalt die Materialbahn läuft.
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Vorzugsweise sind alle Seitenwände formveränderlich
ausgebildet. Unter "Seitenwände" sind die vertikal
oder im wesentlichen vertikal verlaufenden Wände zu verstehen. Wenn diese
formveränderlich
ausgebildet sind und der Druck im Hohlraum abgesenkt wird, dann
sinkt der Dichtkörper über die Höhe der Seitenwände in sich
zusammen. Die Oberseite des Dichtkörpers, die unter Umständen an
die Form der Tragwalzen angepaßt
ist, gewinnt dann einen entsprechend großen Abstand zu den Tragwalzen,
so daß die
Handhabung der einzuführenden
Materialbahn erheblich vereinfacht wird.
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In einer alternativen Ausgestaltung
ist vorgesehen, daß mindestens
eine Seitenwand formstabil ausgebildet ist und mindestens eine Verbindung
zwischen den Begrenzungswänden
als Gelenkverbindung ausgebildet ist. In diesem Fall bleibt ein
Teil des Dichtkörpers
stehen, wenn der Druck im Hohlraum abgesenkt wird. Aufgrund der
Gelenkverbindung können
sich aber andere Wände,
und zwar auch formstabile Wände,
bewegen und zwar so, daß sie den
notwendigen Arbeitsraum zwischen dem Dichtkörper und mindestens einer Tragwalze
zur Verfügung
stellen, vorzugsweise zu der Tragwalze, die von der Materialbahn
umschlungen ist.
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Mit Vorteil ist die formveränderbare
Wand aus einem elastischen Material gebildet. Ein derartiges Material
kann beispielsweise natürliches
oder künstliches
Gummi oder ein anderer Elastomer sein. Innerhalb der Wand sind dann
keine Gelenkverbindungen notwendig, die abgedichtet werden müßten. Das
elastische Material läßt sich
auch leicht mit den formstabilen Wänden verbinden, so daß es auch
hier keinerlei Dichtprobleme geben wird.
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Vorzugsweise sind im Hohlraum Bewegungsbegrenzungsmittel
angeordnet. Insbesondere bei der Verwendung von elastischem Material
für die formveränderbare
Begrenzungswand kann man auf diese Weise dafür sorgen, daß beim Aufblasen
des Dichtkörpers
eine vorbestimmte Annäherung
des Dichtkörpers
an die Tragwalzen nicht überschritten wird.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand
von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine
erste Ausgestaltung eines Rollenwicklers und
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2 eine
zweite Ausgestaltung eines Rollenwicklers.
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Eine Rollenwickeleinrichtung 1 weist
zwei Tragwalzen 2, 3 auf, die ein Wickelbett 4 bilden,
in dem eine Materialbahnrolle 5 angeordnet ist. Auf die Materialbahnrolle 5 wird
eine Materialbahn 6 aufgewickelt. Die Materialbahn 6 wird
hierbei so zugeführt, daß sie die
eine Tragwalze 2 über
einen Teil ihres Umfangs umschlingt und dann von unten in das Wickelbett 4 eingeführt wird.
Eine derartige Rollenwickeleinrichtung wird beispielsweise verwendet,
um eine Papierbahn als Materialbahn 6 auf eine Papierbahnrolle
als Materialbahnrolle 5 aufzuwickeln. In diesem Fall hat
die Materialbahnrolle einen Durchmesser im Bereich von etwa 800
bis 2.100 mm und eine axiale Länge
im Bereich von etwa 500 bis 3.800 mm.
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Die Materialbahnrolle 5 liegt
auf den beiden Tragwalzen 2, 3 auf, die beide
angetrieben sein können,
um die Materialbahnrolle in Rotation zu versetzen. Um die Lini enkräfte in den
Nips zwischen den Tragwalzen 2 bzw. 3 und der
Materialbahnrolle 5 nicht zu groß werden zu lassen, ist eine
Druckluftunterstützung
vorgesehen. Die Druckluftunterstützung wird
dadurch realisiert, daß im
Wickelbett 4 ein Überdruck
erzeugt wird. Das Wickelbett 4 bildet dann einen Druckraum,
der ober von der Materialbahnrolle 5, links und rechts
von den Tragwalzen 2, 3 und unten von einem Dichtkörper 7 begrenzt
ist. Die stirnseitigen Abdichtungen des Dichtdruckraumes sind hier nicht
näher dargestellt.
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Der Dichtkörper 7 weist eine
Bodenplatte 8 auf, die stationär relativ zu den Tragwalzen 2, 3 angeordnet
ist. In die Bodenplatte 8 mündet eine Luftzufuhrleitung 9 und
speist Luft in einen Hohlraum 10 ein, der im übrigen von
formveränderbaren
Wänden 11 und
formstabilen Wänden 12 umgrenzt
ist. Die formstabilen Wände 12 sind
hierbei an die Kontur der Tragwalzen 2, 3 angepaßt und bilden
mit der Tragwalze 3 einen Spalt 13 und mit der
Tragwalze 2 einen Spalt 14, durch den die Materialbahn 6 geführt ist.
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In der Wand 12, genauer
gesagt in einem etwa zur Bodenplatte 8 parallelen Abschnitt 15,
ist eine Ausblasöffnungsanordnung 16 vorgesehen, durch
die Luft aus der Leitung 9 in das Wickelbett 4 geblasen
werden kann.
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1a zeigt
eine "Betriebsstellung", bei der die formveränderbaren
Wände 11 ihre
Betriebsform eingenommen haben. 1b zeigt
hingegen eine Stellung, bei der der Spalt 14 zwischen dem
Dichtkörper 7 und
der Tragwalze 2 sehr viel größer ist. Diese Position wird
dadurch erreicht, daß man
den Druck aus dem Hohlraum 10 abläßt. Unter dem Gewicht der formstabilen
Wände 12 sinkt
dann der Dichtkörper 7 in
sich zusammen, wobei die formveränderbaren Wände 11 sich
beispielsweise nach außen
begeben können
und dann in Form von Schlaufen herab hängen. Diese Wände können beispielsweise
auch Gummi oder einem anderen Elastomermaterial gebildet sein. Wenn
der Dichtkörper 7 seine
Form so verändert
hat, wie in 1b dargestellt,
dann steht ein ausreichend großer
Spalt zur Verfügung,
um die Materialbahn 6 bequem handhaben zu können. Diese kann
dann beispielsweise eingefädelt
werden oder man kann nach einem Bahnabriß die Reste der noch zugelaufenen
Materialbahn 6 bequem entfernen.
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Wenn im Betrieb dann wieder die Druckluftunterstützung der
Materialbahnrolle 5 erforderlich ist, dann wird über die
Leitung 9 Druckluft zugeführt. Da der Austritt der Druckluft
aus dem Hohlraum 10 durch die Ausblasöffnungsanordnung 16 etwas
gedrosselt wird, steigt der Druck im Hohlraum 10 an und
die formstabilen Wände 12 werden
angehoben. Im übrigen
wird der Hohlraum 10 nach wie vor durch die formveränderbaren
Wände 11 begrenzt.
Er kann dann seine Position einnehmen, die in 1a dargestellt ist. Mit diesem einfachen
Aufblasen des Dichtkörpers 7 bzw.
dem Ablassen der Luft lassen sich also einerseits die notwendigen
Abdichtungen unterhalb des Wickelbetts 4 herstellen und
andererseits die notwendigen Freiräume bereitstellen, um die Materialbahn 6 handhaben
zu können.
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Schematisch dargestellt sind noch
Bewegungsbegrenzungsmittel im Innern des Hohlraumes 10.
Hierbei gibt es zum einen (strichpunktiert gezeichnet) ein Seil 17,
das eine Vertikalbewegung der formstabilen Wände 12 nach oben begrenzt,
und (gestrichelt gezeichnet), ein Seil 18, das diagonal
verläuft,
um eine Seitwärtsbewegung
der formstabilen Wände 12 zu
verhindern. Selbstverständlich gibt
es diese beiden Seile 17, 18 in beide Richtungen.
Die Seile haben den Vorteil, daß sie
sich bei einem Zusammensacken des Dichtkörpers 7 ebenfalls
zusammenlegen können,
also das Verkleinern des Dichtkörpers 7 nicht
behindern.
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Anstelle der dargestellten formveränderlichen
Wände 11,
die sich ähnlich
wie ein Luftballon verhalten, kann man natürlich auch Ziehharmonikawände verwenden,
die vorgefaltet sind und sich beim Absenken des Drucks im Hohlraum 10 sauber
aufeinander liegen.
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2 zeigt
eine alternative Ausgestaltung, bei der gleiche Teile mit gleichen
Bezugszeichen versehen sind. Entsprechende Teile sind mit gestrichenen
Bezugszeichen versehen.
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Bei der Rollenwickeleinrichtung 1' nach 2 ergibt sich im Betriebszustand
wieder das gleiche Bild wie in 1.
Die Bodenplatte 8 ist ortsfest. Die formstabilen Wände 12' sind hierbei
allerdings die rechte Seitenwand und die Wand, die mit der Tragwalze 3 den
Spalt 13 bildet. Ferner ist der Abschnitt 15 formstabil,
in dem die Ausblasöffnungsanordnung 16 angeordnet
ist. Die linke Seitenwand und der der Tragwalze 2 benachbarte
Abschnitt der "Oberseite" sind als formveränderbare
Wände 11' ausgebildet.
Zusätzlich
ist die Verbindung zwischen dem Abschnitt 15 und der der
Tragwalze 3 benachbarten Abschnitt der formstabilen Wände 12 als
Gelenkverbindung 19 ausgebildet.
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Wenn nun der Druck im Hohlraum 10' abgesenkt wird,
dann ergibt sich das in 2b dargestellte
Bild. Der Tragwalze 3 benachbart bleibt der Dichtkörper 7' quasi unverändert. Auf
der anderen Seite ergibt sich zwischen der Tragwalze 2 bzw.
der Materialbahn 6 und den formveränderbaren Wänden 11' des Dichtkörpers 7' ein sehr großer Spalt 14', der als Handhabungsraum
zur Verfügung
steht.
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Wenn wiederum Druck in den Hohlraum 10' eingespeist
wird, dann begibt sich die formveränderbare Wand 11 in
die in 2a dargestellte
Position. Gegebenenfalls kann hierbei auch noch vorgesehen sein,
daß ein
Abschnitt 12' auf
der linken Seite, der letztendlich die linke Seitenwand bildet,
als formstabile Wand ausgebildet ist, wenn bei der Verbindung 20
mit der Bodenplatte 8 ebenfalls eine Gelenkverbindung vorgesehen
ist.
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Mit beiden Ausführungsformen kann man also
den Dichtkasten 7, 7' ortsfest halten und durch eine
relativ einfache Maßnahme
trotzdem den benötigten
Handhabungsraum 14, 14' zur Verfügung stellen.