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Gegenstand der Erfindung ist eine in einer Faserbahnmaschine zur Behandlung der Faserbahn dienende Anlage, die ein endloses Metallband und wenigstens zwei Walzen, von denen wenigstens eine als Nipwalze und wenigstens eine als Leitwalze ausgebildet ist, umfasst, wobei das Metallband in Form eines endlosen Kreislaufs um die Walzen geführt und gestützt ist und die Leitwalze als einen Mantel aufweisende durchbiegungskompensierte Walze ausgebildet ist.
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Gewöhnlich geschieht die Herstellung einer Faserbahn unter Einsatz verschiedenartiger Gewebekreisläufe, mit denen die Faserbahn in der Faserbahnmaschine transportiert und gestützt wird. Vom Stand der Technik her kennt man auch die Schriften
WO 03064761 und
WO 03064762 , in denen eine gewisse ein Metallband aufweisende Anlage für die Herstellung einer Faserbahn beschrieben ist. Das aus Metall hergestellte Band ist dabei als Endloskreislauf um Walzen geführt. Die Anlage umfasst im Inneren der einen Kreislauf bildenden Metallbandschlaufe wenigstens zwei Walzen, von denen wenigstens eine eine Nipwalze und wenigstens eine eine Leitwalze ist. Um das Metallband auf den Walzen zu halten, muss es eine ausreichend hohe Spannung haben.
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Die Spannung des Metallbandes der Anlage verursacht an den Leitwalzen der Anlage Durchbiegungen und Spannungen, die von den Enden der einzelnen Leitwalze zu deren Mitte hin zunehmen. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Spannungsverteilung in dem Metallband mit der Folge einer Lockerung des Metallband-Mittelteils. Dieses lockere Mittelteil beginnt zu schwingen und verursacht Runnabilityprobleme. Die höhere Spannung der Bandränder wiederum bedeutet eine höhere Belastung des Bandes und damit erhöhte Ermüdungsneigung.
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Als in Anlagen einzusetzende Leitwalzen hat man im Stand der Technik Leitwalzen der in der Patentschrift
FI 120883 B beschriebenen Art eingesetzt. Bei einer solchen Lösung umfasst die Leitwalze einen bombierten Innenmantel, der den Mantel der Leitwalze stützt. Auf diese Weise kann man das Durchbiegungs- und Spannungsprofil ausgleichen. Das Problem bei einer solchen bombierten Leitwalze besteht in deren hohem Gewicht, weil der Innenmantel die gesamte Last allein aufzunehmen hat. Mit der vorliegenden Erfindung soll nun eine Anlage geschaffen werden, die in ihren Herstellungskosten günstiger als die Lösungen nach dem Stand der Technik ist, mit der aber dennoch ein gleichmäßiges Durchbiegungs- und Spannungsprofil der Leitwalze erzielt werden kann. Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung gehen aus dem beigefügten Schutzanspruch 1 hervor.
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Erreicht wird diese Aufgabe mit einer in einer Faserbahnmaschine zur Behandlung der Faserbahn dienenden Anlage, die ein endloses Metallband und wenigstens zwei Walze, von denen wenigstens eine als Nipwalze und wenigstens eine als Leitwalze ausgebildet ist, umfasst, und in der das Metallband in Form eines endlosen Kreislaufs um die Walzen geführt und gestützt ist und die Leitwalze als einen Mantel aufweisende durchbiegungskompensierte Walze ausgebildet ist. Die Leitwalze umfasst zwei in einem radialen gegenseitigen Abstand angeordnete Mäntel, die über zwei Stützstellen aneinander abgestützt sind, die sich in einem Abstand von den Enden der Leitwalze befinden. Eine solche Leitwalze mit konstantem Durchmesser kann mit bedeutend geringerem Gewicht als eine mit bombiertem Innenmantel versehene Leitwalze verwirklicht werden, weil bei dieser Konstruktion auch der den größeren Durchmesser aufweisende Außenmantel an der Lastaufnahme beteiligt ist.
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Bevorzugt umfasst die Anlage Mittel zum Verschließen des radialen Zwischenraums an den Mantelenden. Mit diesen Mitteln wird verhindert, dass Feuchtigkeit, Staub oder sonstiger Schmutz in den radialen Zwischenraum zwischen den Mänteln gelangt.
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Bevorzugt befindet sich die einzelne Stützstelle in einem Abstand von 15–40%, bevorzugt von 25–35% der Gesamtlänge der Leitwalze von dem ihr nächstliegenden Leitwalzenende. Auf diese Weise werden in der Leitwalze zwei Stützstellen gebildet, wobei das Durchbiegungsprofil des Leitwalzen-Außenmantels eine bemerkenswerte Gleichmäßigkeit aufweist und somit auch das Spannungsprofil des Metallbandes ein ausgeglichenes ist.
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Der Durchmesser der Leitwalze kann das 800- bis 1600-fache der Dicke des in der Anlage eingesetzten Metallbandes betragen. Der Durchmesser der Leitwalze ist dann groß genug, damit keine Ermüdung des Metallbandes infolge zu schroffer Biegung erfolgen kann.
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Bevorzugt befindet sich die Anlage in der Pressenpartie der Faserbahnmaschine. In der Pressenpartie kann das Metallband der Anlage erwärmt werden, wodurch der Feuchtigkeitsabgang aus der Faserbahn intensiviert wird.
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Nach einer Ausführungsform wird an den Stützstellen zwischen den Mänteln eine elastische Kleberschicht zum gegenseitigen Verbinden der Mäntel angeordnet. Diese elastische Kleberschicht ermöglicht eine gegenseitige ”Anlenkung” der beiden Mäntel.
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Die Breite der elastischen Kleberschicht kann 100–600 mm, bevorzugt 300–500 mm betragen. Dadurch wird eine ausreichend starke Bindung zwischen den Mänteln erzielt, um diese zusammenzuhalten.
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Nach einer anderen Ausführungsform ist an den Stützstellen der Leitwalze zwischen den Mänteln eine Übermaßverbindung bzw. Presspassung zum gegenseitigen Aneinanderbinden der Mäntel vorhanden. Mit einer solchen Verbindung wird beim Durchbiegen der Leitwalze bei beiden Mänteln die gleiche Winkelveränderung erzielt.
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Die Übermaßverbindung kann eine Breite von 100–400 mm, bevorzugt von 200–300 mm haben. Damit wird zwischen den beiden Mänteln eine ausreichend feste Bindung für deren Zusammenhalt erreicht.
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Die Übermaßverbindung kann an den Stützstellen der Mäntel ausgebildete Erhöhungen aufweisen, wobei jeder Mantel zwei verschieden hohe Erhöhungen dergestalt hat, dass an der gleichen Stützstelle die niedrigere Erhöhung des einen Mantels mit der höheren Erhebung des anderen Mantels zusammentrifft. Auf diese Weise erzielt man eine sich arretierende Verbindung.
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Die besagte Stützstelle besteht bevorzugt aus einem zusammenhängenden, auf der Kreislinie des Leitwalzenquerschnitts verlaufenden Band. So erzielt man ein im wesentlichen gleichmäßiges Durchbiegungsprofil des Außenmantels.
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Die erfindungsgemäße Anlage lässt sich im Vergleich zu den dem Stand der Technik gemäßen Lösungen vorteilhafter herstellen, denn die in der Anlage einzusetzende Leitwalze kann in ihrer Konstruktion einfacher und von geringerem Gewicht als bei den dem Stand der Technik entsprechenden Lösungen verwirklicht werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten, einige Ausführungsformen der Erfindung darstellenden Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine Prinzipzeichnung der seitlich betrachteten erfindungsgemäßen Anlage;
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2a die Leitwalze nach einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage im Schnitt;
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2b eine Vergrößerung der Stirnseite der Leitwalze von 2a;
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2c eine Prinzipzeichnung des separaten Außenmantels der Leitwalze von 2a;
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2d eine Prinzipzeichnung des separaten Innenmantels der Leitwalze von 2a;
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3a die Leitwalze nach einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage im Schnitt;
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3b eine Vergrößerung der Stirnseite der Leitwalze von 3a;
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3c eine Darstellung des separaten Außenmantels der Leitwalze von 3a;
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3d eine Darstellung des separaten Innenmantels der Leitwalze von 3a.
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1 zeigt die erfindungsgemäße Anlage 10 in der Seitenansicht als Prinzipzeichnung. In dieser beispielhaften Zeichnung ist die Anlage 10 in der Pressenpartie 102 der Faserbahnmaschine 100 angeordnet. In gezeigten Fall ist die erfindungsgemäße Anlage, das heißt der Metallbandkreislauf, zwischen zwei gewöhnlichen Gewebekreisläufen 104 angeordnet und transportiert die Faserbahn in der Zeichnung vom linken Gewebekreislauf 104 zum rechten Gewebekreislauf 104. Die erfindungsgemäße Anlage 10 umfasst ein Metallband 18, das mit Hilfe von wenigstens zwei Walzen 12 einen Endloskreislauf zwischen den Walzen 12 bildet. Die Walzen 12 befinden sich innerhalb der Metallbandschlaufe 18. Von den zur Anlage 10 gehörenden Walzen 12 ist wenigstens eine als Nipwalze 16 und wenigstens eine als Leitwalze 14 ausgebildet. Die Anzahl der Nip- und der Leitwalzen kann je nach Einsatzobjekt variieren. In 1 ist eine möglichst einfache Ausführungsform, die nur eine Nipwalze 16 und nur eine Leitwalze 14 aufweist, dargestellt.
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Die Nipwalze
16 bildet zusammen mit der Gegenwalze
22 einen Pressspalt, in dem Wasser aus der Faserbahn gepresst wird. Als Nipwalze kann eine dem Stand der Technik gemäße, in bzw. an Pressspalten benutzte Nipwalze, zum Beispiel eine Saugwalze, eingesetzt werden. Die Leitwalze
14 wiederum fungiert als zweite Walze
12 der Anlage und hält das Metallband
18 straff. Das Metallband
18 muss straff gespannt sein, damit es auf den Walzen
12 bleibt. Zur Straffhaltung des Metallbandes umfasst die Anlage bevorzugt Mittel zum Verlagern der Leitwalze relativ zur Nipwalze. Diese Mittel können von der Art der in
WO 03064761 beschriebenen Mittel sein. Das Metallband
18 wird mit der Heizvorrichtung
20, die zum Beispiel aus einem Infrarot-Heizgerät bestehen kann, erwärmt. Durch das erwärmte Metallband wird der Wasserentzug aus der Faserbahn verstärkt.
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Wie in 2a–3d gezeigt, wird in der erfindungsgemäßen Anlage eine Leitwalze 14 eingesetzt, die aus zwei koaxialen Mänteln 30 und 32 besteht, welche an zwei Stützstellen 36 gegenseitig abgestützt sind. Die beiden Mäntel 30, 32 werden von einem Innenmantel 32 und einem Außenmantel 30 gebildet. Ihre gemeinsame Längsachse trägt das Bezugszeichen 34. Die Stützstellen 36 befinden sich in einem Abstand von den Enden 15 der Leitwalze 14. Der über zwei Stützstellen abgestützte Außenmantel 30 hat ein beträchtlich gleichmäßigeres Durchbiegungsprofil als eine herkömmliche Hohlwalze.
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Der Innenmantel 32 und der Außenmantel 30 sind lediglich an den Stützstellen 36 aneinander befestigt. Diese gegenseitige Befestigung kann aus einer Übermaßverbindung oder einer Kleberschicht bestehen wie in 2a–3d genauer dargestellt ist.
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Die Stützstellen 36 können in einem Abstand vom Ende 15 der Leitwalze 14 angeordnet werden, der 15–40%, bevorzugt 25–35%, der Gesamtlänge der Leitwalze 14 beträgt. Hat zum Beispiel die Leitwalze 14 in Maschinenquerrichtung eine Länge von sieben Metern, so können die Stützstellen zum Beispiel in einem Abstand von zwei Metern von der jeweiligen Stirnseite angeordnet sein. Die Stützstellen dürfen sich nicht zu nahe beieinander im Mittenbereich der Leitwalze befinden, weil dann der Außenmantel der Leitwalze ein zu großes Durchbiegungsprofil hätte. Der Durchmesser der Leitwalze 14 kann das 800- bis 1600-fache der Dicke des in der Anlage 10 eingesetzten Metallbandes 18, das heißt beim Einsatz eines 0,8–1,6 mm dicken Metallbandes gewöhnlich 800–1600 mm betragen. Durch einen ausreichend großen Durchmesser der Leitwalze wird für das Metallband ein ausreichend großer Biegeradius sichergestellt, so dass eine geringere Metallbandermüdung erfolgt als bei Einsatz einer Leitwalze von geringerem Durchmesser.
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Gelagert ist die Leitwalze 14 an der Faserbahnmaschine bevorzugt auf herkömmliche Weise über zwei Stirnzapfen/-achsen 24. Nach einer Ausführungsform umfasst die Anlage zwei separate Stirnzapfen 24 zur Lagerung der Leitwalze 14 in der Faserbahnmaschine. Die Stirnzapfen 24 sind bevorzugt separat, so dass der Innenmantel 32 hohl ausgeführt werden kann, wodurch sich das Gewicht der Gesamtkonstruktion der Leitwalze 14 verringert. Die Stirnzapfen 24 sind bevorzugt über Lager 26 an der Stuhlung der Faserbahnmaschine gelagert.
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Der Außendurchmesser des Innenmantels 32 der Leitwalze 14 ist bevorzugt kleiner als der Innendurchmesser des Außenmantels 30, so dass außerhalb der Stützstellen 36 zwischen dem Innenmantel 32 und dem Außenmantel 30 ein radialer Zwischenraum 44 bleibt. Im Folgenden wird dieser radiale Zwischenraum 44 als ”Luftspalt 44” bezeichnet. Dieser Luftspalt erlaubt unterschiedliche Durchbiegungen des Innenmantels und des Außenmantels, ohne dass sich die Mäntel dabei außerhalb der Stützstellen gegenseitig berühren. Der Luftspalt kann zum Beispiel eine Höhe von 10 mm haben. Die Dicke des Innenmantels 32 kann zum Beispiel 20–80 mm, bevorzugt 30–50 mm, die Dicke des Außenmantels 15–70 mm, bevorzugt 20–40 mm, betragen. Das Eindringen von Feuchtigkeit, Staub und sonstigem Schmutz in den Luftspalt 44 wird durch Verschlussmittel 66 verhindert, mit denen der Luftspalt 44 am Ende des koaxialen Rohres verschlossen ist. Als Verschlussmittel dient zum Beispiel ein Gummibalg oder ein anderes elastisches Element, der bzw. das eine gegenseitige radiale Bewegung der Rohre erlaubt.
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2a zeigt eine Leitwalze der erfindungsgemäßen Anlage nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung im Schnitt. Bei dieser Ausführungsform sind der Außenmantel 30 und der Innenmantel 32 durch Übermaßverbindung 38 aneinander befestigt. Nach 2c und 2d wird die Übermaßverbindung 38 von am Innenmantel 32 ausgebildeten Erhöhungen 48 und 48' (2d) und am Außenmantel 30 ausgebildeten Erhöhungen 46 und 46' (2c) gebildet. An beiden Stützstellen 36 sind sowohl am Außenmantel 30 als auch am Innenmantel 32 solche Erhöhungen vorhanden. Nach 2c ist am Außenmantel 30 die linke Erhöhung 46' niedriger als die rechte Erhöhung 46. Am Innenmantel 32 wiederum ist die linke Erhöhung 48' höher als die rechte Erhöhung 48. So bilden also die am Innenmantel 32 und am Außenmantel 30 an der gleichen Stützstelle 36 ausgebildeten Erhöhungen ein Paar, das die gleiche Höhe hat wie das an der anderen Stützstelle 36 vorhandene Erhöhungspaar. Dank dieser Anordnung kann der Außenmantel nur in einer Richtung über den Innenmantel gestülpt beziehungsweise der Innenmantel nur aus einer Richtung in den Außenmantel geschoben werden. In 2c und 2d sind die Erhöhungen des Innen- und des Außenmantels der Übermaßverbindung übertrieben hoch dargestellt und stehen nicht im richtigen Maßverhältnis zu den übrigen Abmessungen. 2c und 2d sind also lediglich als Prinzipzeichnungen zu betrachten.
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Die Herstellung der Erhöhungen der Übermaßverbindung 38 am Außen- und am Innenmantel der Leitwalze 14 kann durch Bearbeiten, Gießen oder ansonsten durch Entfernen oder Hinzufügen von Material von den Mänteln beziehungsweise an die Mantel erfolgen. Zur Verbesserung ihrer Dauerhaftigkeit können die Erhöhungen beschichtet sein. Die Erhöhungen erstrecken sich kontinuierlich über die gesamte Kreislinie bzw. Peripherie des Querschnitts des Innen- und des Außenmantels, das heißt, die Erhebungen laufen um den Innen- und den Außenmantel. Die Erhöhungen können eine Höhe von 0,5–10 mm, bevorzugt von 1–5 mm, gerechnet vom Manteldurchmesser außerhalb der Stützstellen, haben.
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3a zeigt eine Ausführungsform der Leitwalze nach einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage im Schnitt. Bei dieser Ausführungsform sind der Außenmantel 30 und der Innenmantel 32 durch eine elastische Kleberschicht 50 aneinander befestigt. Die Kleberschicht kann, wie in 3a–3d gezeigt, aus einer zwischen den Innenmantel 32 und den Außenmantel gegossenen Schicht bestehen. Das Gießen des Klebers kann zum Beispiel durch im Außenmantel befindliche Löcher oder durch Einlaufenlassen zwischen den Innen- und den Außenmantel oder nach einer anderen entsprechenden vom Stand der Technik her bekannten Methode erfolgen.
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Die elastische Kleberschicht 50 kann bevorzugt aus Polyurethan bestehen, das gießfähig ist und als Innen- und Außenmantel aneinander bindender Stoff eine ausreichende Festigkeit hat. Die Kleberschicht kann auch aus irgendeinem anderen entsprechende Eigenschaften wie Polyurethan aufweisenden Material bestehen. Bevorzugt wird die Kleberschicht 50 in Form eines breiten, zusammenhängenden Bandes an den Stützstellen 36 aufgegossen. Die Kleberschicht 50 kann ein Dicke von 5–30 mm, bevorzugt von 10–20 mm haben. Bei Einsatz einer elastischen Kleberschicht befindet sich die Stützstelle bevorzugt am so genannten Bessel-Punkt, der sich in einem Abstand von 22% der Leitwalzen-Gesamtlänge vom Ende der Leitwalze befindet. Bei Einsatz einer elastischen Kleberschicht können der Innen- und der Außenmantel an ihrer Oberfläche gerade sein, wobei sie dann eine besonders gute Steifigkeit haben.
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Die elastische Kleberschicht wirkt im Vergleich zur Übermaßverbindung auch besser als Gelenk, das voneinander abweichende Winkelveränderungen des Innen- und des Außenmantels ermöglicht. Die elastische Kleberschicht ist auch flexibler, was zu einem gleichmäßigeren Spannungsprofil in dem Metallband führt.
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Die erfindungsgemäße Anlage kann in mehreren verschiedenen Positionen in der Faserbahnmaschine eingesetzt werden, zum Beispiel in der Sieb-, der Pressen- oder der Trockenpartie, im Kalander, in der Streichanlage oder einer anderen entsprechenden mit endlosem Kreislauf arbeitenden Maschine. In diesem Zusammenhang ist unter Faserbahnmaschine eine zur Herstellung von Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffbahnen dienende Maschine zu verstehen. Die Breite der Walzen der Anlage kann je nach der in der jeweiligen Faserbahnmaschine gefahrenen Bahnbreite variieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 03064761 [0002, 0029]
- WO 03064762 [0002]
- FI 120883 B [0004]
