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Die
Erfindung betrifft einen Aufroller einer Papier- oder Kartonmaschine
zum Aufwickeln der faserhaltigen Papier- oder Kartonbahn, die auf einem Sieb
von der Trockenpartie zu einer Wickeltrommel gefördert und dort zu einem Wickel
aufgewickelt wird.
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Im
Folgenden wird in der Regel von einer Papiermaschine gesprochen,
dieser Begriff schließt Kartonmaschinen
und ähnliche
Anlagen mit ein, um den nachfolgenden Text zu straffen.
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Eine
in der Papiermaschine gefertigte Bahn wird in der Regel nach der
Trockenpartie abgegeben und an dem Maschinenende aufgewickelt.
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In
der Trockenpartie wird die Bahn auf einem Sieb (oder einem anderen
Gewebe, wie Filz, Tuch oder dergleichen) gefördert. Von dem Sieb ausgehend
wird die Bahn dann an den Aufroller übergeben. Dabei ist ein Stück freie
Weglänge
in einem offenen, also ununterstützten
Bahnzug zu überbrücken.
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An
diesem Bahnzug werden häufig
qualitätssichernde
Messungen von Bahneigenschaften sowie Maßnahmen wie die Kantenbeschneidung
ausgeführt.
Ferner können
Einrichtungen zum Klimatisieren der Bahn (z. B. Befeuchter) vorgesehen
werden, mit denen die gewünschten
Eigenschaften der Bahn eingestellt werden können, so dass im Fall der nachträglichen
Behandlung des aufgewickelten Papiers die Papiereigenschaften eine
gewünschte
Einstellung haben.
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An
diesem freien Bahnzug kann es jedoch zu Bahnrissen kommen, was Maschinenstillstand
bedeuten kann.
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Aufgabe
der Erfindung ist, es einen Aufroller mit stabiler Wickelleistung
und geringer Bahnabrissneigung vorzuschlagen, mit dem Maßnahmen
der Papierklimatisierung und/oder qualitätssichernde Messungen etc.
möglich
sind.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Aufroller nach Anspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist nunmehr
vorgesehen, zwischen dem Sieb und der Wickeltrommel eine Zwischenwalze
anzuordnen, die die Bahn von dem Sieb zu dem Wickel überführt und
den offenen Bahnzug schließt
oder überbrückt. Am
geschlossenen Bahnzug können
für die
Papierqualität
oder auch für
die Eigenschaften des Wickels wichtige Messwerte erfasst werden,
indem die Zwischenwalze einen oder mehrere Sensoren zur Messung
von Eigenschaften der Bahn und/oder des Wickels aufweist, die z.
B. den Druck in den Walzenspalten misst.
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In
der Gestaltung nach Anspruch 1 ist sichergestellt, dass die Bahn
von dem Sieb abgenommen und auf die Zwischenwalze übergeben
wird. Die Bahn folgt nun der Zwischenwalze über einen Teil ihres Umfangswegs
und wird am Ende dieses Wegs von der Zwischenwalze auf den Wickel
auf dem Aufroller übergeben.
Mit der geeigneten Steuerung der Umfangsgeschwindigkeiten von Sieb,
Zwischenwalze und Wickel ist es nun möglich die Bahn stets von einem
Element gestützt
zu fördern,
so dass spannungsbedingte Bahnabrisse in einem freien Bahnzug weitgehend
vermieden werden können.
Die in der Zwischenwalze vorgesehene Sensorik gestattet zudem eine Überwachung/Steuerung
der Bahnübergabe.
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Für die Klimatisierung
der Bahn vor dem Aufwickeln kann in Laufrichtung der Bahn vor einem Walzenspalt
zwischen dem Sieb und der Zwischenwalze ein Befeuchter angeordnet
sein, der die Bahn befeuchtet. Diese Anordnung hat den besonderen Vorteil,
dass im Fall eines Bahnabrisses, dieser in der Regel am oder nach
dem Walzenspalt zwischen Sieb und Zwischenwalze auftritt. Dabei
bleibt die Bahn in diesem Walzenspalt gehalten und fällt nicht
auf den Befeuchter herab. Diesen Befeuchter zu reinigen ist wegen
der vielen Düsenöffnungen
sehr aufwendig und kann durch die erfindungsgemäße Anordnung vermieden werden.
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Bei
der genannten Anordnung des Befeuchters ist es von besonderem Vorteil,
wenn die Bahn von dem Sieb in aufwärtiger Richtung geführt ist
und von der Zwischenwalze zum Wickel in abwärtiger Richtung geführt ist.
Von dem Befeuchter aufsteigender Wasserdampf bzw. feuchte Luft wird
dadurch in Richtung der natürlichen
Konvektionsbewegung mit der Bahn mitbewegt. Damit ist die für das Eindringen in
die Bahn verfügbare
Zeit verlängert.
Wenn der Abstand zwischen der Bahn und den Befeuchtungsdüsen konstant
ist, kann ein gleichmäßigeres
Feuchteprofil der Bahn in Maschinenquerrichtung (CD-Richtung) erhalten
werden.
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Ferner
können
der Bahn auch andere Sensoren der Bahn gegenübergeordnet werden und den gesuchten
Messwert aus der Ferne oder durch unmittelbare Berührung erfassen.
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Grundsätzlich ist
die Wahl der Messtechnik erweitert und umfasst auch Kontaktmessvorrichtungen,
in denen Messeinrichtung die Bahn berühren, weil die Bahn stets gestützt verläuft.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung können einer oder mehrere Sensoren
schraubenförmig
um die Zwischenwalze angeordnet sein, um Profile der zu messenden
Eigenschaften in Maschinenquerrichtung aufzunehmen. Hierbei ist
besonders das von der Anmelderin vertriebene "iRoll"-System zu nennen, dass einen druckempfindlichen,
länglichen
Foliensensor verwendet, der schraubenförmig um die Walze gewunden
angeordnet ist. Die Steigung der Schraubenform kann dabei eine halbe
Umdrehung auf die Axiallänge
der Zwischenwalze betragen; es ist aber auch möglich, dass die Steigung der
Schraubenform mehrere Umdrehungen auf die Axiallänge der Zwischenwalze beträgt. In diesem
Fall können mehrere
in Axialrichtung der Zwischenwalze versetzte schraubenförmige Sensoren
auf der Zwischenwalze angebracht sein, die beim jeweiligen Durchgang durch
den Walzenspalt ein Signal abgeben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 eine
alternative Anwendung der Erfindung; und
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3 eine
abgewandte Anwendung der Erfindung.
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform
eines Aufrollers 2, der mit der Trockenpartie 1 einer
Papiermaschine gekoppelt ist. Die Trockenpartie 1 hat ein
Sieb 3, das über
Trockenzylinder 5 und Führungswalzen 7 in
einer Endlosschleife geführt
ist. Es sind in 1 nur wenige Trockenzylinder
gezeigt; in üblichen
Anlagen sind diese in einer langen Reihe von vielen Zylindern vorgesehen.
Die Trockenpartie kann auch Kühlzylinder
haben, die die Bahn kühlen,
die von den Trockenzylindern erhitzt ist. Natürlich umfasst die Gestaltung
der Trockenpartie auch andere übliche
Trocknungseinrichtungen, wie beispielsweise Pralltrockner oder dergleichen;
auch in diesem Fall können
entsprechende Kühleinrichtungen
(z. B. Kühlzylinder)
vorgesehen sein.
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Gemäß 1 liegt
die zu trocknende Bahn 11 auf dem Sieb 3 auf,
während
sie durch die Trockenpartie geführt
und getrocknet wird. Nach dem letzten Trocknungszylinder 5 im
Siebverlauf ist ein Befeuchter 6 angebracht, der eine gezielte
Bahnfeuchte einstellen kann. Die auf die Bahn aufgebrachte Wassermenge
kann so gesteuert werden, dass, wenn die Bahn im Wickel ruht, sich
die Feuchtigkeit entsprechend durch das aufgewickelte Papier gleichmäßig durchsetzt,
so dass eine gleichmäßige Zielfeuchte
erreicht ist. Dies ist z. B. bei anschließendem Kalandrieren der Bahn
von Vorteil. Nach dem Befeuchter 6 wird die Bahn 11 von
dem Sieb 3 auf die Zwischenwalze 4 übergeben.
Am Umfang der Zwischenwalze 4 wird nun die Bahn in den
Zwickel zwischen dem Wickel 22 des Aufrollers 2 zugeführt, und dort
aufgewickelt, indem die Wickeltrommel oder der Wickelkern 21 des
Aufrollers entsprechend gedreht wird. Im vorliegenden Fall dreht
die Zwischenwalze 4 im Uhrzeigersinn, während der Wickelkern 21 im
Gegenuhrzeigersinn dreht.
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Die Übergabe
der Bahn 11 von der Zwischenwalze 4 auf den Wickel 22 erfolgt
ohne freien Bahnzug, d. h. zwischen dem Außenumfang des Wickels 22 und
der Zwischenwalze 4 ist ein Walzenspalt gebildet, in dem
sich die Bahn 11 von der Oberfläche der Zwischenwalze 4 trennt
und zur Oberfläche
des Wickels 22 wechselt. Auf die gleiche Weise erfolgt zuvor
die Übergabe
der Bahn 11 vom Sieb 3 auf die Oberfläche der
Zwischenwalze 4, d. h. mittels eines Walzenspalts, in dem
die Bahn 11 ihre Auflagefläche unmittelbar wechselt.
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Die
Zwischenwalze 4 ist als Messwalze ausgestaltet, beispielsweise
als eine Walze, die ein Druckprofil in Maschinenquerrichtung im
Walzenspalt mit dem Wickel aufnehmen kann; somit können Eigenschaften
des Wickels erfasst und beispielsweise durch entsprechende Steuerung
der Wickelparameter Abweichungen beim Wickeln kompensiert werden.
Insbesondere kann durch die Verwendung einer Messwalze die Bahnspannung
beim Wickeln gesteuert werden, so dass die Wahrscheinlichkeit von Bahnabrissen
weiter vermindert werden kann. Als die Messwalze kann eine sogenannte "iRoll" der METSO PAPER
INC. verwendet werden, die einen oder mehrere schraubenförmig über die
Walzenoberfläche verteilte
Drucksensoren hat, mit denen sich ein Druckprofil im Walzenspalt
in Maschinenquerrichtung genau messen lässt. Es können natürlich auch andere Messungen
am Wickel oder an der Bahn vorgenommen werden, wie nachfolgend auch
noch erläutert
wird.
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2 zeigt
eine Variation der Ausführung gemäß 1,
in der die gleichen oder funktionsgleichen Teile mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet sind. Gemäß 2 ist ebenfalls
eine Trockenpartie 1 mit einem Aufroller 2 gekoppelt.
Eine auf dem Sieb 3 über
Trockenzylinder 5 zu einer Zwischenwalze 4 geförderte Bahn 11,
wird im Walzenspalt zwischen einem Wickel 22 auf einer
Wickeltrommel oder einem Wickelkern 21 von der Zwischenwalze 4 unmittelbar
auf die Oberfläche
des Wickels 22 übergeben.
Der weitere Siebverlauf ist durch Führungswalzen 7 festgelegt.
Im Unterschied zu 1 ist in der 2 eine
mit 8 bezeichnete Messeinrichtung vorgesehen, die eine
optische Bahnüberwachung
oder Qualitätsmessung
umfasst.
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Bei
der Anordnung gemäß 2 ist
die Qualitätsmesseinrichtung 8 beiderseits
eines Walzenspalts zwischen einer Führungswalze 7 und
der Zwischenwalze 4 angeordnet, wobei das Sieb 3 und
die Bahn 11 diesen Walzenspalt durchlaufen. Mit der Anordnung
gemäß 2 kann
die in 2 untere Qualitätsmesseinrichtung 8 die
eine Seite der Bahn vermessen, während
die nach dem Walzenspalt zwischen Zwischenwalze 4 und Führungswalze 7 angeordnete
andere Qualitätsüberwachungseinrichtung 8 die
andere Seite der Bahn 11 vermessen kann. ähnlich der
Ausgestaltung in 1 ist die Zwischenwalze 4 als
Messwalze ausgestaltet. Damit können
wiederum Eigenschaften der Bahn im Walzenspalt zwischen der Zwischenwalze 4 und
dem Wickel 22 erfasst werden. Die nur schematisch angedeuteten Messeinrichtungen
können
die Bahn auch berühren, da
diese stets abgestützt
ist.
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Es
sei hier angemerkt, dass die unter vorgenanntem Namen „iRoll" vertriebene Messwalze
so empfindlich ist, dass es auch möglich ist, die Bahnspannung
aus dem Druck auf die Umfangsfläche
zu ermitteln, die die Bahn zwischen den beiden Walzenspalten führt, d.
h. die Bahnspannung zwischen Führungswalze 7 und
Zwischenwalze 4 bzw. Zwischenwalze 4 und Wickel 22 zu
erfassen. Die dort gewonnenen Bahnspannungswerte können ebenfalls
in die Qualitätsbestimmung
der erzeugten Bahn bzw. in die Bestimmung der Eigenschaften des
Wickels 22 mit einfließen.
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3 schließlich zeigt
eine etwas andere Anordnung, in der das Sieb 3 einer Trockenpartie 1 unmittelbar
durch den Walzenspalt zwischen einer Zwischenwalze 4 und
einem Wickel 22 eines Aufrollers 2 geführt ist.
In diesem Fall wird eine Bahn 11 über Trockenzylinder 5 einer
Trockenpartie 1 geführt, wobei
die Bahn 11 auf einem Sieb 3 aufliegt, das im weiteren
Verlauf von Führungswalzen 7 geführt ist. Wenn
das Sieb 3 über
die in 3 im Uhrzeigersinn drehende Zwischenwalze 4 läuft, wird
die auf der Außenseite
aufliegende Bahn 11 im Walzenspalt zwischen Zwischenwalze 4 und
Wickel 22 unmittelbar von der Oberfläche des Siebs 3 auf
die Oberfläche des
Wickels 22 übergeben.
Auf diese Weise wird ein freier Bahnzug vermieden und die Wahrscheinlichkeit von
Bahnabrissen ist vermindert.
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Analog
den Ausführungen
zur 2 sind Qualitätsmesseinrichtungen 8 vorgesehen,
die in der vorliegenden Anordnung die gleiche Seite der Bahn vor
und hinter einem Trocknungszylinder erfassen können. Selbstverständlich kann
eine der beiden Qualitätsüberwachungseinrichtungen
auf der anderen Seite unterhalb des Walzenspalts zwischen Zwischenwalze 4 und
Wickel 22 angebracht sein, und die soeben auf den Wickel
aufgewickelte Bahn hinsichtlich ihrer Qualitätseigenschaft vermessen bzw. überwachen.
Anders ausgedrückt,
die Qualitätsüberwachungseinrichtung 8' ist auf die
Bahn auf dem Wickel gerichtet, so dass die zuvor auf dem Sieb befindliche
Seite der Bahn ebenfalls von einer Qualitätsüberwachungseinrichtung überwacht
werden kann. Eine solche Anordnung ist in 3 mit 8' angedeutet. Ferner
ist die Zwischenwalze auch als Messwalze ausgestaltet; wenn die
vorgenannten "iRoll" Messwalze der Anmelderin
verwendet wird, ist die Empfindlichkeit hoch genug, um über das
zwischengeschaltete Sieb 3 hinweg am Walzenumfang der Walze 4 bzw.
am Walzenspalt mit dem Wickel 22 Druck bzw. Bahnspannungsmessungen
vorzunehmen. Die Ausgabe der Messwerte aus der drehenden Messwalze 4 ist
dem Fachmann bekannt und wird hier nicht weiter erläutert.
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Die
Qualitätsmessungen
der Bahnoberfläche
können
auch beispielsweise eine Feuchtigkeitsmessung, Dichtemessung, Farbmessung
oder andere Messverfahren sein, mit denen Rückschlüsse auf die Bahnqualität möglich sind.
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Zusammenfassend
ist also festzustellen, dass mit der Erfindung der offene Bahnzug
vermieden ist, so dass Bahnabrisse verschwinden und die Lauffähigkeit
bzw. die Leistung der Papiermaschine verbessert ist. Wenn die eingangs
geschilderte "iRoll" Messwalze eingesetzt
wird, ist diese in der Regel wartungsfrei und gestattet eine permanente
Maschinenüberwachung
und die Nutzung existierender Auswertungseinrichtungen.
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Weil
die Wahrscheinlichkeit von Bahnabrissen erheblich verringert ist,
ist auch der Reinigungsaufwand an der Papiermaschine in Folge von
Bahnabrissen deutlich reduziert. Besondere Vorteile können erreicht
werden, wenn gemäß 1 der
Befeuchter vor dem Aufroller angeordnet ist und das Papier im Fall
des Bahnrisses nicht auf den Befeuchter fällt, wo es die Düsen verstopft.