DE20200584U1 - calender - Google Patents
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Description
Kalandercalender
Die Erfindung betrifft einen Kalander mit einem Walzenstapel aus mindestens fünf Walzen, von denen mindestens zwei als harte Walzen und die übrigen als weiche Walzen ausgebildet sind, die zwischen sich Nips ausbilden, wobei mindestens ein Nip unabhängig von den anderen Nips als Einzelnip betreibbar ist.The invention relates to a calender with a roll stack of at least five rolls, of which at least two are designed as hard rolls and the others as soft rolls, which form nips between them, wherein at least one nip can be operated independently of the other nips as a single nip.
Derartige Kalander sind allgemein bekannt. Bei einer Walzenzahl von fünf bis acht werden derartige Kalander als "Janus"-Kalander bezeichnet. Bei· zehn oder mehr Walzen handelt es sich um Superkalander. Bei den Walzen gibt es "weiche" Walzen, deren Oberfläche mit einem Kunststoffbezug versehen ist. Diese weichen'Walzen wirken zusammen mit "harten" Walzen, deren Oberfläche wesentlich härter als die Oberfläche der weichen Walzen ist. Jeweils eine härte Walze und eine weiche Walze bilden zusammen einen "weichen" Nip, in dem .eine Ma-Such calenders are well known. With a number of rollers from five to eight, such calenders are called "Janus" calenders. With ten or more rollers, they are called super calenders. The rollers include "soft" rollers, the surface of which is covered with plastic. These soft rollers work together with "hard" rollers, the surface of which is considerably harder than the surface of the soft rollers. One hard roller and one soft roller together form a "soft" nip, in which a machine is
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terialbahn, hauptsächlich eine Papierbahn, mit erhöhtem . Druck und, falls eine der beiden Walzen beheizt ist, auch mit einer erhöhten Temperatur beaufschlagt werden kann. Wenn die Materialbahn durch den Nip.geführt wird, wird sie verdichtet. Gleichzeitig werden ihre Oberflächeneigenschaften, insbesondere Glanz und Glätte, verbessert. material web, mainly a paper web, can be subjected to increased pressure and, if one of the two rollers is heated, also to an increased temperature. When the material web is passed through the nip, it is compacted. At the same time, its surface properties, especially gloss and smoothness, are improved.
Um beide Seiten der Materialbahn an einer harten Walze anliegen zu lassen, können entweder zwei derartige Walzenstapel hintereinander in Reihe geschaltet sein oder es ist ein sogenannter Wechselnip vorgesehen, in dem zwei·weiche Walzen zusammenwirken. Die weichen Walzen werden im folgenden auch als "elastische Walzen" bezeichnet. In order to allow both sides of the material web to rest against a hard roller, either two such roller stacks can be connected in series one behind the other or a so-called change nip is provided in which two soft rollers work together. The soft rollers are also referred to below as "elastic rollers".
Bei manchen Papiersorten ist es erforderlich, die Papierbahn durch eine größere Anzahl von Nips laufen zu lassen, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Bei einfacheren Papiersorten kann es hingegen ausreichen, die Papierbahn in lediglich einem einzelnen Nip zu behandeln. ■For some paper grades it is necessary to run the paper web through a large number of nips to achieve the desired properties. For simpler paper grades, however, it may be sufficient to treat the paper web in just a single nip. ■
Aus diesem Grunde hat man Kalander gebaut, die in zwei unterschiedlichen Betriebsarten betrieben werden können. Es ist zum einen möglich, alle Nips zu schließen und die Bahn dann durch entsprechend viele Nips zu führen. Dieser Betrieb wird infolgedessen als "normaler Betrieb" bezeichnet. Es ist andererseits auch möglich, die Bahn lediglich durch einen einzelnen Nip zu führen und dort mit Druck und ggf.. Temperatur zu beaufschlagen. Dieser Nip wird dann als Einzelnip oder Single-Nip bezeichnet. Die übrigen Nips bleiben bei einer derarti-For this reason, calenders have been built that can be operated in two different modes. On the one hand, it is possible to close all nips and then guide the web through the corresponding number of nips. This operation is therefore referred to as "normal operation". On the other hand, it is also possible to guide the web through just one single nip and apply pressure and, if necessary, temperature to it. This nip is then referred to as a single nip or single nip. The other nips remain closed in such a way.
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gen Betriebsweise offen, da die Walzen beschädigt werden würden, wenn sie: ohne Zwischenlage einer Papierbahn aneinanderliegen und mitdrehen müssen. Der%Betreiber eines derartige Kalanders kann.also den Kalander entweder im Einzelnip-Betrieb oder im normalen Betrieb fahren und so unterschiedliche "Papiersorten satinieren, ohne daß er dafür zwei unterschiedliche Maschinen bereithalten muß.The operator of such a calender can therefore run the calender either in single nip mode or in normal mode and thus calender different types of paper without having to have two different machines ready.
Dabei ergibt sich allerdings folgende Problematik: Im normalen Betrieb, bei dem alle Walzen aneinander anliegen, sind die Zwischenwalzen beidseitig abgestützt. Ihre Durchbiegung wird also im wesentlichen durch die. Durchbiegung der jeweiligen Endwalzen bestimmt, die in der Regel als Durchbiegeeinstellwalzen ausgebildet sind. Darüber hinaus kommt man mit einer relativ niedrigen Streckenlast aus, weil die Materialbahn in einer Vielzahl von Nips behandelt wird.However, this gives rise to the following problem: In normal operation, in which all rollers are in contact with one another, the intermediate rollers are supported on both sides. Their deflection is therefore essentially determined by the deflection of the respective end rollers, which are usually designed as deflection-adjusting rollers. In addition, a relatively low line load is sufficient because the material web is treated in a large number of nips.
Anders sieht.es im Einzelnip-Betrieb aus, der auch als "Single-Nip-Betrieb" bezeichnet wird. In diesem Fall wird die Höhe-der Streckenlast von der harten Walze begrenzt, die sonst als Zwischenwalze dient. Der Einzelnip-Betrieb ist also nur möglich, solange die Durchbiegungseinstellwalze der Krümmung der harten Walze folgen kann und die harte Walze im übrigen der Druckbeanspruchung auch ohne Rückhalt durch eine weitere Zwischenwalze gewachsen ist. Um eine bestimmte Streckenlast in dem Einzelnip zu erzielen, muß die entsprechende harte Walze entsprechend groß dimensioniert werden. Da man vielfach alle harten Wälzen eines Walzenstapels mit dem gleichen Durchmesser versehen will, kann es dann vorkommen, daß die Höhe der Streckenlast im Single-Nip-The situation is different in single nip operation, which is also referred to as "single nip operation". In this case, the level of the line load is limited by the hard roller, which otherwise serves as an intermediate roller. Single nip operation is therefore only possible as long as the deflection adjustment roller can follow the curvature of the hard roller and the hard roller can also withstand the pressure load without being held back by another intermediate roller. In order to achieve a certain line load in the single nip, the corresponding hard roller must be dimensioned accordingly. Since it is often desired to provide all the hard rollers in a roll stack with the same diameter, it can happen that the level of the line load in the single nip
Betrieb die Größen aller harten Walzen im Kalander bestimmt. Damit sind im Grunde alle Walzen, die nicht am Single-Nip-Betrieb beteiligt sind, überdimensioniert.operation determines the sizes of all hard rolls in the calender. This means that basically all rolls that are not involved in single-nip operation are oversized.
Der'Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Kalander kostengünstiger zu gestalten.The invention is based on the task of making the calender more cost-effective.
Diese Aufgabe wird bei einem Kalander der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß alle harten Walzen den. gleichen Durchmesser aufweisen und die harte Walze, die . den Einzelnip begrenzt, mit einer höheren Streckenlast als die mindestens eine andere, harte Walze belastbar ist. 'This task is solved in a calender of the type mentioned above in that all hard rollers have the same diameter and the hard roller which defines the individual nip can be loaded with a higher line load than at least one other hard roller.
Damit ist es möglich, alle harten Walzen mit dem gleichen Durchmesser zu verwenden und trotzdem im Einzelnip-Betrieb die gewünschten hohen Streckenlasten zu fahren. Es muß lediglich eine einzige Walze, nämlich die den Einzelnip. begrenzende Walze, auf eine höhere Belastbarkeit ausgelegt werden. Die übrigen harten Walzen oder jedenfalls die mindestens eine übrige harte Walze kann hingegen preisgünstiger ausgeführt werden, weil sie lediglich im Normalbetrieb verwendet wird, bei dem alle Nips geschlossen sind und diese Walze dann auf beiden Seiten abgestützt ist.This makes it possible to use all hard rollers with the same diameter and still be able to handle the desired high line loads in single nip operation. Only one roller, namely the roller that limits the single nip, needs to be designed for a higher load capacity. The other hard rollers, or at least the one remaining hard roller, can be designed more cheaply because they are only used in normal operation, in which all nips are closed and this roller is then supported on both sides.
Vorzugsweise weist die den Einzelnip begrenzende harte Walze einen größeren &Egr;-Modul als die übrigen harten Walzen auf. Damit wird diese Walze wesentlich biegesteifer, so daß sie der Verformung durch die im Einzelnip anliegende Gegenwalze einen größeren Widerstand entgegensetzt. Die Streckenlast, die aufgrund der vergrößerten Steifheit der harten Walze erzielt wird, istPreferably, the hard roller that defines the individual nip has a larger ε-modulus than the other hard rollers. This makes this roller significantly more rigid, so that it offers greater resistance to the deformation caused by the counter roller in the individual nip. The line load that is achieved due to the increased rigidity of the hard roller is
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dann ausreichend, um eine Papierbahn im Einzelnip-Betrieb zu satinieren.then sufficient to satinize a paper web in single nip operation.
Vorzugsweise ist der &Egr;-Modul der den Einzelnip begrenzenden harten Walze um mindestens 50 % größer als der &Egr;-Modul der übrigen harten Walzen. Dies ist eine deutliche Steigerung. Zwar wird sich die mögliche Streckenlast nicht im gleichen Verhältnis steigern. Die mit einer derartig steiferen Walze erzielbaren Streckenlasten reichen aber aus, um die Materialbahn im Einzelnip-Betrieb ausreichend zu satinieren.Preferably, the ε-modulus of the hard roller that defines the single nip is at least 50% greater than the ε-modulus of the other hard rollers. This is a significant increase. The possible line load will not increase in the same proportion. However, the line loads that can be achieved with such a stiffer roller are sufficient to adequately satinize the material web in single nip operation.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die den Einzelnip begrenzende harte Walze aus Stahl oder KSTV und die übrigen harten Walzen sind aus Hartguß gebildet. Hartguß ist das. übliche Material für "normale" harte Walzen. Hartguß weist aber lediglich ein E-Modul von E = 130.000 N/mm2 auf, während Stahl mit E = 210.000 N/mm2 und KSTV mit E = 205.000 N/mm2 .wesentlich biegesteifer sind. KSTV.ist hierbei ein Chromstahl, der beispielsweise von der Walzen IrIe GmbH, D-57244 Netphen, Deutschland, erhältlich ist.In a preferred embodiment, the hard roller that defines the individual nip is made of steel or KSTV and the other hard rollers are made of chilled cast iron. Chilled cast iron is the usual material for "normal" hard rollers. However, chilled cast iron only has an E-modulus of E = 130,000 N/mm 2 , while steel with E = 210,000 N/mm 2 and KSTV with E = 205,000 N/mm 2 are significantly more rigid. KSTV is a chrome steel that is available, for example, from Walzen IrIe GmbH, D-57244 Netphen, Germany.
Vorzugsweise ist der Einzelnip zwischen einer weichen Endwalze und einer harten Zwischenwalze gebildet. In diesem Fall weist die. weiche Endwalze die Durchbiegungseinstellelemente auf und die verbesserte Biegesteifigkeit kommt in der harten Walze voll zum Tragen.Preferably, the single nip is formed between a soft end roll and a hard intermediate roll. In this case, the soft end roll has the deflection adjustment elements and the improved bending stiffness is fully exploited in the hard roll.
Bevorzugterweise ist die den Einzelnip begrenzende harte Walze als Heizwalze ausgebildet. Auch im Einzelnip-Betrieb kann man die Papierbahn dann nicht nur mit er-Preferably, the hard roller that defines the individual nip is designed as a heating roller. Even in single nip operation, the paper web can then be heated not only with
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höhtem Druck, sondern auch mit erhöhter Temperatur beaufschlagen. increased pressure, but also with increased temperature.
Die Erfindung wird im folgenden anhand, eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung naher beschrieben. Hierin.zeigen:The invention is described in more detail below using a preferred embodiment in conjunction with the drawing.
Fig. 1 einen Kalander im Normalbetrieb und Fig. 2 den Kalander im Einzelnip-Betrieb.Fig. 1 shows a calender in normal operation and Fig. 2 shows the calender in single nip operation.
Ein Kalander 1 weist.im vorliegenden Fall fünf Walzen 2-6 auf, von denen die beiden Endwalzen 2, 6 und die mittlere Zwischenwalze 4 einen elastischen Belag 7-9 aus einem Kunststoff tragen. Die Dicke des elastischen Belages 7-9 ist hier übertrieben groß dargestellt. Die beiden Endwalzen 2, 6 sind als Durchbiegungseinstellwalzen ausgebildet, d.h. sie weisen hydrostatisch geschmierte 'Stützelemente 10, 11 auf,, die nur schematisch dargestellt sind. Mit den Stützelementen 10, 11 ist es möglich, den beiden Endwalzen 2, 6 eine gewünschte Biegelinie zu vermitteln. ■ .In the present case, a calender 1 has five rollers 2-6, of which the two end rollers 2, 6 and the middle intermediate roller 4 have an elastic covering 7-9 made of a plastic. The thickness of the elastic covering 7-9 is shown here in an exaggerated manner. The two end rollers 2, 6 are designed as deflection-adjusting rollers, i.e. they have hydrostatically lubricated support elements 10, 11, which are only shown schematically. With the support elements 10, 11 it is possible to give the two end rollers 2, 6 a desired bending line. ■ .
Die obere Endwalze 2 ist ortsfest in einem Ständer 12 gelagert. Die untere Endwalze. 6 ist über eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung 13 abgestützt und nach oben mit einer Anpreßkraft belastbar.The upper end roller 2 is mounted in a stationary manner in a stand 12. The lower end roller 6 is supported by a hydraulic piston-cylinder arrangement 13 and can be subjected to a pressing force upwards.
Die Mittelwalzen 3, 4, 5 sind über Hebel 14, 15, 16 gelenkig im Ständer 12 gelagert. Schematisch dargestellte Anschläge 17, 18, 19 begrenzen eine Bewegung der Zwischenwalzen 3, 4, 5 nach unten, wenn die untere Endwalze 6 abgesenkt wird.The middle rollers 3, 4, 5 are pivotally mounted in the stand 12 via levers 14, 15, 16. Schematically shown stops 17, 18, 19 limit a downward movement of the intermediate rollers 3, 4, 5 when the lower end roller 6 is lowered.
Der Hebel 16 der untersten Zwischenwalze 5 wirkt mit - einem hydraulischen Zylinder 20 zusammen, der ebenfalls im Ständer 12 gelagert ist. Der Hebel 16 kann'dazu beispielsweise als zweiarmiger Hebel ausgebildet sein, der um einen Gelenkpunkt 21 im Stander 12. schwenkbar ist. Wenn der Zylinder 20 unter Druck gesetzt wird, dann kann er die Zwischenwalze 5 in. einer abgesenkten Position verriegeln, wie dies in Fig. .2 dargestellt ist. Es muß sich dabei allerdings nicht um die unterste Endlage der unteren Zwischenwalze 5 handeln.The lever 16 of the lowest intermediate roller 5 interacts with a hydraulic cylinder 20, which is also mounted in the stand 12. The lever 16 can be designed, for example, as a two-armed lever that can be pivoted about a pivot point 21 in the stand 12. If the cylinder 20 is put under pressure, it can lock the intermediate roller 5 in a lowered position, as shown in Fig. 2. However, this does not have to be the lowest end position of the lower intermediate roller 5.
In dem in Fig. 1 dargestellten normalen Betrieb wird eine Papierbahn 22 durch alle Nips 23-26 geführt, die zwischen den Walzen 2-6 gebildet werden, wenn diese Walzen jeweils paarweise unter Zwischenlage der Papierbahn 22 aneinander anliegen. Leitmittel für die Papierbahn 22 sind aus Gründen der Übersicht nicht näher dargestellt. Auch sonstige Zusatzelemente, wie Antriebe der Walzen 2-6, sind nicht dargestellt.In the normal operation shown in Fig. 1, a paper web 22 is guided through all nips 23-26 that are formed between the rollers 2-6 when these rollers are in contact with each other in pairs with the paper web 22 in between. Guide means for the paper web 22 are not shown in detail for reasons of clarity. Other additional elements, such as drives for the rollers 2-6, are also not shown.
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Die harten Walzen 3, 5, die zwischen den weichen Walzen 2, 4, 6 angeordnet sind, sind als. Heizwalzen ausgebildet, d.h. sie weisen beispielsweise periphere Bohrungen ■ 27 auf, durch die ein Heizmedium, beispielsweise heißes Wasser, heißes Öl oder Dampf, strömen kann, um die Oberfläche der harten Walzen 3, 5 auf eine Oberflächentemperatur im Bereich von 80° bis 1600C aufzuheizen.The hard rollers 3, 5, which are arranged between the soft rollers 2, 4, 6, are designed as heating rollers, ie they have, for example, peripheral bores ■ 27 through which a heating medium, for example hot water, hot oil or steam, can flow in order to heat the surface of the hard rollers 3, 5 to a surface temperature in the range of 80° to 160 0 C.
In der in Fig. 2 dargestellten Betriebsweise ist die untere Endwalze 6 abgesenkt worden. Dementsprechend sind alle Zwischenwalzen 3-5 abgesenkt worden. Die untere Zwischenwalze 5 wird in einer abgesenkten Position verriegelt und zwar unter der Wirkung des Zylinders 20.In the mode of operation shown in Fig. 2, the lower end roll 6 has been lowered. Accordingly, all the intermediate rolls 3-5 have been lowered. The lower intermediate roll 5 is locked in a lowered position under the action of the cylinder 20.
Wenn nun die untere Endwalze'6 wieder angehoben wird, dann wird der Nip 2 6 geschlossen, die übrigen Nips 23-25 bleiben aber offen. Die Walzen 2, 3, 4, 5 berühren sich also nicht. Die.Papierbahn 22 wird in diesem Fall nur im Einzelnip 2 6 behandelt.If the lower end roller 6 is now raised again, the nip 2 6 is closed, but the other nips 23-25 remain open. The rollers 2, 3, 4, 5 therefore do not touch each other. In this case, the paper web 22 is only treated in the individual nip 2 6.
Die harten Walzen 3, 5 weisen den gleichen Durchmesser auf. Hierbei ist nicht eine Gleichheit im mathematisch exakten Sinn zu verstehen. Es handelt sich vielmehr um .10 baugleiche Durchmesser, wobei die Durchmesser der Walzen allerdings durch Überarbeitungsmaßnahmen, wie beispielsweise Abdrehen oder ähnliches, verändert werden können..The hard rollers 3, 5 have the same diameter. This is not to be understood as equality in the mathematically exact sense. Rather, they are .10 identical diameters, although the diameters of the rollers can be changed by reworking measures such as turning or similar.
Um die untere Zwischenwalze 5 entsprechend belasten zu können, besteht die untere Zwischenwalze 5 aus einem Werkstof.f mit einem relativ großen &Egr;-Modul, nämlich aus Stahl mit einem E-Modul von 210.000 N/mm2 oder KSTV mit einem &Egr;-Modul von 205.000 N/mm2, während die andere harte Walze 3 aus Hartguß besteht mit einem &Egr;-Modul von 130.000 N/mm2. Walzen aus dem Werkstoff KSTV sind beispielsweise von der Walzen IrIe GmbH, D-57244 Netphen, Deutschland, erhältlich. Die untere Zwischenwalze 5 ist damit deutlich biegesteifer als die obere ZwischenwalzeIn order to be able to load the lower intermediate roll 5 accordingly, the lower intermediate roll 5 is made of a material with a relatively large ε-modulus, namely steel with an E-modulus of 210,000 N/mm 2 or KSTV with an ε-modulus of 205,000 N/mm 2 , while the other hard roll 3 is made of chilled cast iron with an ε-modulus of 130,000 N/mm 2 . Rolls made of the material KSTV are available, for example, from Walzen IrIe GmbH, D-57244 Netphen, Germany. The lower intermediate roll 5 is therefore significantly more rigid than the upper intermediate roll.
3. Würde man auch die untere Zwischenwalze 5 als Hartgußwalze mit dem gleichen Durchmesser ausbilden,.würde man eine Streckenlast von 50 N/mm erreichen können. Bei einer Erhöhung des &Egr;-Moduls um mindestens 50 % sind Streckenlasten von bis zu 70 N/mm möglich.3. If the lower intermediate roll 5 were also designed as a chilled cast roll with the same diameter, a line load of 50 N/mm could be achieved. If the Egr; modulus is increased by at least 50%, line loads of up to 70 N/mm are possible.
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Auf diese Weise vermeidet man eine geometrische Überdimensionierung der nicht am Einzelnip 2 6 beteiligten Walzen und erhält trotzdem ein einheitliches Aussehen.In this way, geometric over-dimensioning of the rollers not involved in the individual nip 2 6 is avoided and a uniform appearance is still obtained.
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Natürlich kann man einen derartigen Kalander auch mit mehr als den dargestellten fünf Walzen versehen. Je größer die Anzahl der harten Walzen ist, desto größer ist der Vorteil, den man mit der einen, höher belastbarenharten Walze erzielen kann.Of course, such a calender can also be equipped with more than the five rollers shown. The greater the number of hard rollers, the greater the advantage that can be achieved with the one hard roller that can withstand higher loads.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20020502 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20050203 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20080215 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20100205 |
|
| R071 | Expiry of right | ||
| R071 | Expiry of right |