DE2154889A1 - Riffelwalzen für Wellpappmaschinen und Verfahren zur Geräuschverminderung beim Betrieb einseitiger Wellpappmaschinen - Google Patents

Description

"Riffelwalzen für Vellpappmaschinen und Verfahren zur Geräuschverminderung beim Betrieb einseitiger Vellpappmaschinen··

Die Erfindung betrifft zur Riffelung dienende Vorrichtungen und insbesondere eine einseitige VeIlpappmaschine, deren Geräusch bei Inbetriebnahme wesentlich reduziert werden kann_o Eine einseitige Vellpappmasohine wird bei der Herstellung einer einseitig mit einer Decke verbundenen Vellpappe verwendet· Bei herkömmlichen einseitigen Vellpappmaschinen sind die Vellen bzw» Zähne zweier Riffelwalzen miteinander im Eingriff und verformen eine Papierbahn, um diese mit in Querrichtung verlaufenden Riffelungen zu versehen.

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

Di· Papierbahn verbleibt auf den Zähnen einer der Riffelwalzen, bis sie entlang einer zum Auftragen von Stärke dienenden Auftragewalze vorbeigeführt wird« Die Auftragewalze trägt ein Bindemittel auf den Kuppen der Wellen bzw. Zähne auf· Parallel zu den Riffelwalzen verläuft eine eine glatte Oberfläche aufweisende Presswalze, welche eine Deckenbahn gegen die mit Bindemittel bzw. Stärke bedeckten Kuppen der Papierbahn anpresst«

Die Presswalze wird mit Hilfe einer elastischen, kraftausübenden Vorrichtung, so mit Federn, hydraulischen Zylindern, pneumatischen Zylindern etc., am Umfang der unteren Riffelwalze gehalten. Die untere Riffelwalze ist gewöhnlich direkt mit dem Antrieb verbunden, so mit einem Reduziergetriebe und einem elektrischen Motor« Gewöhnlich wird die obere Riffelwalze durch die untere Riffelwalze angetrieben, da die Zähne der Walzen ineizteuäergreifen· Auch die Presswalze wird mit Hilfe eines Getriebezuges gewöhnlich von der unteren Riffelwalze angetrieben·

Die Oberflächen der Riffelwalzen sind mit unter gleichem Abstand zueinander befindlichen Wellen oder Zähnen versehen· Die Form und Gestaltung der Zähne entspricht gewöhnlich der sogenannten Grobwelle (Α-flute), der Hittelwelle (C-flute), der Feinwelle (B-flute) und der Feinstwelle (Ε-flute), was von der Tiefe der Welle bzw« des Zahns und von der Zähneanzahl pro 0,3 mgefertigter Wellpappe abhängt·

Wenn sich die Riffelwalzen drehen, verändert sich der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der unteren Riffelwalze und dem Mittelpunkt der Presswalze· Dies ist auf die Geometrie der Berührung zwischen einer Riffelwalze and der glatten Oberfläche der Presswalze zurückzuführen« So ist der Radius zur Kuppe einer Welle an der Riffelwalze grosser als der Radius

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zu einer Linie, welche zwei benachbarte Wellenkuppen tangiert· Folglich verlagert sich der Bogentwfang der Presswalze abwechselnd in den Rau* zwischen benachbarten Wellen und zieht sich daraus zurück, wenn sich eine Wellenkuppe in eine Position bewegt, welche auf der gemeinsamen Mittellinie der unteren Riffelwalze und der Presswalze liegt« Sowohl die Riffelwalze als auch die Presswalze werden gewöhnlich aus Gründen der Verechleissfestigkeit aus gehärtetem Stahl gefertigt. Ein derartiges Material besitzt indessen eine hohe Resonanz.

Die periodischen Veränderungen des Abstandes zwischen den Mittelpunkten der unteren Riffelwalze und der Presswalze werden durch die Spitzen bzw. Kuppen der unteren Riffelwalze Terursaoht, welche entgegen einer Federspannkraft oder einer Spannkraft eines Druckmittels an die gehärtete Oberfläche der Presswalze anstossen. Diese in schneller Folge auftretenden Stusse erzeugen ein starkes Geräusch, welches bei schnellem Lauf 110 bis 120 Dezibel betragen kann. Geräusche dieser Stärke sind für in der Nähe befindliche Personen schädlich und sind über einen weiten Arbeitsbereich für eine durch Schall oder Resonanz hervorgerufene Verunreinigung verantwortlich.

Es wurden bereits Versuche unternommen, um das starke Geräusch herabzusetzen. Man hat nahe der einseitigen WeIlpappmaschine geräuschschluckende Elemente befestigt und hat die Maschine selbst auf elastischen Polsterkörpern montiert. Ferner hat man Papierrollen in der Nähe der Maschine gestapelt, man hat den an der Maschine Arbeitenden Ohrenschützer bzw. Ohrenklappen gegeben etc. Die Ohrenschützer wurden von den Bedienungsleuten nicht ohne weiteres akzeptierte

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Di· bislang vorgenommenen Versuche, das Geräusch auf ein annehmbares Maß zu reduzieren, haben zu keinen brauchbaren Ergebnissen geführt, da die Geräuschquelle in der Maschine unverändert erhalten blieb· Man hat die an Wellpappmasohinen auftretenden Geräusche als unreränderbare Nebenerscheinung angesehen, welche bei der Fertigung von Wellpappe hinzunehmen sei· Im Verlaufe der letzten Jahre hat die Arbeitsgeschwindigkeit derartiger Maschinen zugenommen, was zur Folge hatte, dass auch der Geräuschpegel an diesen Maschinen angestiegen ist·

Ein weiteres Problem bei der Herstellung von Wellpappe ist im Entstehen sogenannter Hoeh-Tief-Verformungen zu sehen· Bei diesem Defekt sind unregelmässig auftretend Riffelungen tiefer als angrenzende Riffelungen, was zu einer Reduzierung der Wellpappenqualität oder dazu führt, dass diese dem Abfall zugeführt wird» Dieser Qualitätsnaohteil wird auf unregelmässige Schwingungen der Riffelungswalzen zurückgeführt, wenn diese mit hoher Geschwindigkeit arbeiten. Gewöhnlich ist die Maxikaigeschwindigkeit der Riffelungsvorrichtung nicht gleich deren Arbeitsgeschwindigkeit, führt jedoch zu den Verwölbnngen der beschriebenen Art«,

Davon ausgehend werden die Wellen bzw· Zähne der Riffelwalzen gemäss der Erfindung auf der Länge der Walzen bogenförmig ausgebildet. Der Verlauf des Bogens ist so gewählt, dass ein Teil einer Wellenkuppe der unteren Riffelwalze

mit immer über die dazwischen befindlichen Bahnen/der Fresswalze in Berührung ist· Auf diese Weise werden wiederholte Stösse zwischen der unteren Riffelwalze und der Presswalze vermieden. Als Folge davon verschwindet die wesentliche Ursache für die Geräuschentwicklung und auch die Ursache für die unregelmässigen Schwingungen an der Wellpappe. Andere Vorteile gemäss der Erfindung bestehen in einem reduzierten

Geräuschpegel infolge des Eingriffes der Riffelwalzen. Die

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bogenförmig verlaufenden Zähne oder Wellen führen auch zu einer geradlinigeren Führung der Bahn·

Bei einer Mit einer einzelnen Biegung versehenen Welle ist eine die Enden der Welle verbindende, gerade Linie unter einen Abstand von der Wellenmitte angeordnet, welche vorzugsweise einer einfachen Teilung der Wellen entspricht« Der Abstand zwischen der Linie und den Mittelpunkt der bogenförmig verlaufenden Welle kann bei Feinwelle oder Feinstwelle (B-flute oder Ε-flute) grosser als eine einzelne Teilung sein.

Mit der vorliegenden Erfindung soll eine einseitige Wellpappmaschine geschaffen werden, deren Geräusch bei Inbetriebnahme wesentlich reduziert werden kann₀

Die Wellpappmaschine gemäss der Erfindung weist eine Presswalze auf, deren Drehaohse fixiert zur Drehachse der unteren Riffelwalze liegt·

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert«,

Fig. 1 der Zeichnungen ist eine Seitenansicht einer einseitigen Wellpappmaschine gemäss der Erfindung, teilweise im Sohnitt dargestellt;

Fig. 2 ist eine sohematische Darstellung der Riffelwalzen und der Fresswalze einer Maschine bekannter Art;

Fig» 3 ist eine sohematische Ansicht der Riffelwalzen und der Fresswalze bei einer Maschine bekannter Art;

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Fig, 4 ist eine scheut !sch« Darstellung der Bügelwalzen und der Presswalze gemttss der Erfindung;

Fig. 5 ist eine Perspektiv-Teilansicht einer Riffelwalze in verkleinertem Maßeta·j

Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer Riffelwalze gemäss der Erfindung;

Fig. 7 ist eine Ansicht von Linie 7-7 in Fig. 6; Fig. θ ist eine Ansicht τοη Linie 8-8 in Fig· 6; und

Fig. 9 ist eine vergrösserte Darstellung eines Teiles am Ende einer Riffelwalze·

In Fig. 1 der Zeichnungen, in welchen gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeiehen versehen sind, ist eine Yellpappmasehine IO dargestellt· Die Masohine 10 ist in erfindungsge-■üsser Fora aufgebaut und weist darüber hinaus eine Vielzahl von Merkmalen auf, welche Fachleuten geläufig sind· Eine einseitige Vellpappmaschine typischer Bauform ist im US-Patent 3 390 040 beschrieben·

Die zu« Riffeln dienende Papierbahn wird in herkömmlicher Weise über eine Spannrolle, eine zum Zuschneiden dienende Vorrichtung und über eine zweite Spannrolle bewegt· Danach gelangt die Papierbahn über einen zum Vorheizen dienendes Zylinder 14 und wird unterhalb eines Dampfbefeuchters 16 hindurchgeführt· Dieser dient dazu, Feuchtigkeit auf der Papierbahn 12 aufzutragen, um diese für das Riffeln geeignet zu machen« Anschliessend wird die Papierbahn 12 zwisohen Riffelwalzen 18 und 20 hindurohgeleitet·

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Die geriffelte Bahn wird mittels mehrerer im Abstand entlang der Riffelwalze 20 angeordneter Führungen an dieser Walze gehalten. Ein Bindemittel, so Stärke, welche bei Verkleisterung als Klebemittel dient, wird mittels einer Auftragewalze 2% auf den Wellenkuppen aufgetragen. Die Auftragewalze 24 dreht sich in einer die Stärke enthaltenden Pfanne 26.

Die Deckenbahn 28 erstreckt sich um Vorheizwalzen und anschliessend um eine Presswalze 30« Die Deckenbahn berührt das Bindemittel auf den Kuppen der Wellen, um die Riffelbahn mit der Deokenbahn in Form einer einseitigen Wellpappe zu verbinden. Die verschiedenen Walzen und weitere Bauteile der einseitigen Wellpappmaschine 10 werden durch seitliche Rahmen 32 und 3% getragen*

An der oberen Riffelwalze 18 wird eine Kraft angelegt, um diese gegen die untere Riffelwalze 20 mit Hilfe hydraulischer Zylinder zu verspannen. Die hydraulischen Zylinder befinden sich an beiden seitlichen Rahmen der Maschine 10. Die beiden Riffelwalzen 18 und 20 sind hohl und werden durch Dampf erhitzt. Die Presswalze 30 ist in Richtung der Riffelwalze und von dieser abgewandt verstellbar, um den geeigneten Spalt bestimmen zu können. Die Achsen der Walzen 18, 20 und 30 sind etwa entlang einer geraden Linie angeordnet.

In den Fig. 2 und 3 der Zeichnungen sind die Riffelwalzen und die Presswalze einer bekannten einseitigen Wellpappmaschine, wie sie im vorangehend genanten US-Patent aufgeführt ist, dargestellt. Die Darstellung der Wellen auf den Riffelwalzen 18· und 20* ist schematisch. Die zu riffelnde Bahn 12* wird in vorangehend beschriebener Weise mit der Deckenbahn 28* abgebunden, um eine einseitige Wellpappe 36* zu bilden. Gemäss Flg. 2 der Zeichnungen werden die Kuppen auf

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Aar Riffelwalze 18* »it Bezugsnuaaer 38 bezeichnet, während dia Wellentäler »it Bezugsnuaaer 40 bezeichnet Bind» An dar Riffelwalze 20* aind dia Wellenkuppen ait Bezugsnuaaer 42 bezeichnet, während die Wellentäler alt Bezugsnuaaer 44 benannt aind· Geaäss Flg. 2 der Zeichnungen fluchtet eine dar Kuppen der Riffelwalze 20* mit den Achsen der Waisen 18«, 20* und 30¹»

Oar Im Flg. 2 dargestellte Aufbau ist in Fig. 5 der Zeichnungen in einer Position wiedergegeben, in welcher die Riffelwalze 20* bezüglich der in Fig» 2 daxgea tall tan Lage um die Hälfte einer feilung zwischen den angrenzenden Zähnen verdreht wurde· AIa Folge davon ist der Abstand X-Y in Fig« 3 dar Zeichnungen geringer ala der Abstand X-Y geaäss Fig· 2 dar Zeichnungen. Dia konstant alt hoher Frequenz auftratende Veränderung dea Aestandes X-Y geaäss Fig. 2 und 3 der Zeichnungen stallt la wesentlichen den Grund fur dan hohen Geräuschpegel dar, welcher bei* Betrieb einseitiger Wellpappaaschinen bekannter Art auftritt· Erfindungsgeaäss wird diese Geräuschquelle ausgeschaltet, indem der Abstand X-Y während des Laufes der Maschine konstant gehalten wird.

In Fig. 4 der Zeichnungen sind die den Bauteilen geaäss Fig» 2 und 3 entsprechenden Bauteile erfindungsgeaässer Fern dargestellt· Genass Fig. 4 weisen die Wellenkuppen auf der Riffelwalze 18 die Bezugsnuaaer 46 auf, während die Wellentäler die Bezugsnuaaer 48 aufweisen. Auf der Riffelwalze 20 tragen die Wellenkuppen die Bezugsnuaaer 50, während die Wellentäler die Bezugsnuaaer 52 einnehmen· Geaäss Fig. 8 ist die Teilung zwischen benachbarten Wellen ait P bezeichnet· Ua den in Fig· 4 der Zeichnungen dargestellten Abstand X-Y konstant zu halten, sind die Zähne bzw. Wellen 46 und 50 auf den Riffelwalzen 18 und 20 gebogen ausgeführtο Eine gerade Linie, welche die Enden 5OE eines

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einzelnen Zahne· bzw. einer Welle -verbindet, weist infolgedessen einen Abstand το« Mittelpunkt 5OM der Welle auf« Dieser Abstand entspricht wenigstens der Grttsse der Teilung· Als Ergebnis davon ist an der Riffelwalze 20 iaaer ein Teil einer Welle um das erwünschte Weitenaafl des Spaltes ia Abstand το« Uafang der Walze 30» Auf diese Weise wird die konstante Veränderung des Abstandes X-T an Geräten bekannter Art veraieden· Dieser Abstand ist in Fig. 9 der Zeiohnungen alt der Abaessung 5* wiedergegeben· Die Veränderung dieses Abstandes bei Maschinen bekannter Art hat bisher, wie Torangehend ausgeführt, zu den starken Geräuschen geführt.

Der Unterschied zwischen Zähnen bzw· Wellen aa Uafang der Riffelwalzen geaäss der Erfindung und entsprechenden Walzen bekannter Art besteht darin, dass die Wellen an Riffelwalzen bekannter Art geradlinig geschnitten sind, wohingegen die Wellen bei Riffelwalaen geaäss der Erfindung bogenftfraig ausgebildet sind« Die bogenfüraig verlaufenden Zähne bzw· Wellen geaäss der Erfindung werden hergestellt, indea aan die Riffelwalze während des Fräsens ua einen Bogen dreht, welcher einer Zahnteilung bzw.; Wellenteilung entspricht. Das Drehen der Riffelwalze wird auf einer Längenhälfte ia Uhrzeigersinn durchgeführt, wonach aan die Walze während der verbleibenden Länge, der zweiten Längenhälfte, gegen die Uhrzeigerrichtung dreht· Durch diese wechselnde Drehbewegung erhält aen bogenfuraig verlaufende Zähne an den Riffelwalzen· Das Drehen der Riffelwalze gesohieht synchronisiert, so dass die aaxiaale Versetzung der bogenfüraigen Zähne oder Wellen aa axialen Mittelpunkt der Walze geschieht.

Die Riffelwalzen 18 und 20 sind so aufeinander abgestellt, dass die Riffelwalze 20 infolge der Miteinander ia Eingriff befindlichen Zähne die Riffelwalze 18 antreibt» Die Riffel-

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walzen 18 und 20 können mit den -rler la Hand·! erhältlichen und bekannten Zähnen der A-, B-, C- und E-Baufora oder alt Zähnen herkömmlicher Saufen Yersehen »ein· Di· Riffelwalzen für A-WeIlpappe (Α-flute), die sogenannte Grobwelle, weisen Wellen alt einer Tief· τβη etwa k,7 aa auf und dienen zur Herstellung Tea Wellpappe ait etwa 3* Äiffelungen bzw· Wellen pro 0,3 Λ· Die Wellen voa Riffelwalzen ait Grobwelle besitzen eine BegenTersetzung an ihrea Mittelpunkt, welcher etwa 9t 1 bsi entspricht· Diese Versetzung besteht unabhängig Tea der Länge oder tob Durohaesser der Walze.

Einseitige Wellpappaasemiaea kennzeichnender Baufora stellen gewöhnlich einseitige Wellpappe ait eimer Breite you S₉Sl a her« Wellpappe dieser Breite wird gewöhnlich duroh Längsschneiden in mehrere Einzelbahnen unterteilt. Bei eimer einseitigen Wellpappe alt einer Breite tob 2,21 a liegt der Mittelpunkt der Welle 5OM unter efcea einer Zahnteilung entsprechenden Abstand tob eimer gerades LIaIe₉ welche die Enden 5OB altelaaader Terbindet. Als Ergebais daToa ist die durch die Maschine 10 geaäss der Erfindung gefertigte, einseitig bedeokte Wellpappe τοη annehabarer Qualität mad kann auf bislang Terwendeten Maschinen weiterbearbeitet werden» Die einseitige Wellpappe kann auf einer Maschine hergestellt werdea, welche beträchtlich leiser arbeitet als die bislang Terwendeten. Die auf dieser Maschine gefertigte Wellpappe besitzt ausserdea weniger Verwaisungen.

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE t

   1·) Riffelwalzen für Wellpappaa*3hinen zur Herstellung yon Wellpappe, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zahn auf den Riffelwalzen (18₉ 20) symmetrisch so gebogen let, das· sein Mittelpunkt (50M) Yen einer die Enden de* Zahn« (50) verbindendem Llmle einen Abstand ron etwa einer Teilung der Zähne besitzt.

   2· Yerfahrem zur CeräusohYerainderung beim Betrieb einseitiger Vellpappaaschinen zur Fertigung von einseitiger Wellpappe, wobei eine Papierbahn zwischen sich drehende, ■it ihren Zähnen lsi Eingriff befindliche Riffelwalzen eingeführt wird, wonaoh eine flache Deokbahn auf den Zahn·» der geriffelten Bahn alt Hilfe eines Klebemittels angelegt wird, wenn die Bahnen durch den Spalt zwischen einer der Riffelwalzen und der glatten Oberfläche einer sich drehenden Presswalze hindurchgeftthrt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Achsen der einen Riffelwalze und der Presswalze während der Fertigung der einseitigen Wellpappe konstant gehalten wird, wobei Riffelwalzen alt bogenförmig verlaufenden Zähnen benutzt werden·

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