DE2335291A1

DE2335291A1 - Verfahren und vorrichtung zum trocknen von papierbahnen

Info

Publication number: DE2335291A1
Application number: DE19732335291
Authority: DE
Inventors: William M Gallahue; Gilbert J Wells
Original assignee: Mount Hope Machinery Ltd
Current assignee: Mount Hope Machinery Ltd
Priority date: 1972-07-17
Filing date: 1973-07-11
Publication date: 1974-02-21
Also published as: AU5801473A; FR2193118A1; FR2193118B3; US3878620A; IT991769B; ZA734799B

Description

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017-21.O74P(21.O75H) 11. 7. 1973

Mount Hope Machinery Limited, Dartford, Kent (Großbritannien)

Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von Papierbahnen

Bei herkömmlichen Papiermaschinen mit Reihen von dampfbeheizten Trockentrommeln tritt das besondere Problem auf, daß das Papier
im mittleren Bereich der Papierbahn feuchter als an den Rändern bleibt. Es ist allgemein verbreitete Ansicht, daß dies auf ungenügende thermische Bedingungen in den Trockenräumen zurückzuführen ist, so daß die

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bisherigen Anstrengungen zur Behebung dieses Problems auf einer thermischen Grundlage durch Raum ventilation basieren. Diese erfordert jedoch die Installation komplexer Gebläsesysteme, Antriebe, Leitungen und Verteilerrohre sowie Heizspulen, die außerordentlich kostenaufwendig zu installieren sind, einen jährlich durchlaufenden Betrieb erfordern und bei denen die Betriebskosten mindestens 10 % der Anlagekosten erreichen. Durch alle diese Maßnahmen ist jedoch nur ein bestimmter Korrekturgrad der mittigen Bandfeuchte zu erreichen. Darüber hinaus ist eine solche Korrektur nach Unterbrechungen des Maschinenbetriebes nur schwierig wiederherzustellen und erfordert aufwendige Einstellungen während des Betriebes, um ein geeignetes Feuchtigkeitsprofil der Bandbreite zu erhalten. Die Werte ändern sich ferner mit den Umweltbedingungen und mit den täglichen oder jahreszeitlichen Wetteränderungen.

Die Erfindung soll die Herstellung einer Papierbahn mit einem vergleichmäßigten Feuchtigkeitsprofil quer zur Bahn ermöglichen. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung aufzuzeigen, durch welches die Feuchtigkeit im mittleren Teil einer Papierbahn mit geringem Kapitalaufwand und Betriebskosten verringert werden kann.

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Es wurde festgestellt, daß das Feuchtigkeitsprofil von Papierbahnen effektiver durch ein Verfahren korrigiert werden kann, welches den bisherigen Erkenntnissen entgegenläuft. Nach dem Verfahren wird mechanisch auf den Filz anstatt thermisch auf das Papier selbst eingewirkt. Dem Filz wird eine unterschiedliche Längsspannung durch Streckung des mittleren Teiles seiner Durchlaufbahn auf eine größere Länge als die ihrer Ränder erteilt. Dies wird vorzugsweise durch eine oder mehrere längsgebogene Walzen oder Rollen erreicht, die auf den Filz zwischen den Trockentrommeln einwirken und an die Stelle herkömmlicher gerader Walzen treten. Das Filzband wird dadurch in seinem mittleren Bereich stärker als an den Rändern gespannt.

Eine Anzahl von gebogenen Walzen sind längs der Trockentrommel-Reihe verteilt. Es können Walzen von festem oder einstellbarem Bogenradius eingesetzt und so angeordnet werden, daß eine größere Lauf länge für den mittleren Bereich gegenüber den Rändern des Filzes beim Trocknungsdurchlauf entsteht. Die Längendifferenz der Durchlaufbahn ist dabei im allgemeinen etwas geringer als 1 %, kann sich jedoch ändern, wobei ihr Optimum jeweils durch Versuche bei einer bestimmten Anlage bestimmt werden sollte. Moderne synthetische Filze erfahren bei einem-

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derartigen Streckwert keine bleibende Veränderung, während andere Filze einer oder mehrerer gebogener Walzen außerhalb des Trocknungslaufes korrigiert werden können, welche die Längung zu einer insgesamt gleichmäßigen Bahn wieder ausgleichen.

Bei einer gebogenen Rolle mit einstellbarer Krümmung fluchtet ihre Krümmungsebene mit einer den Um schlingung swinkel des Filzes an der Walze halbierenden Ebene, wobei ihre konvexe Fläche in den Filz hineinragt.

Bei einer gebogenen Walze mit fester Walzenkrümmung liegt die Krümmungsebene unter einem spitzen Winkel im Bereich von ca. 10 bis 45 zu einer Ebene senkrecht zur Winkelhalbierenden des Umschlingung swinkeis. Der jeweilige spezifische Winkel sollte nach dem Krümmungsgrad der gebogenen Walze, der Geschwindigkeit der Maschine und der Breite und dem Gewicht des Filzes gewählt werden, um eine zweckmäßige Differenz der Bahnlänge zwischen dem mittleren Bereich und den Filzrändern zu erhalten.

Die Anwendung der Erfindung auf einer konventionellen Papiermaschine hat eine wesentliche Verbesserung der Gleichmäßigkeit des Feuch-

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tigkeitsgehaltes über die Breite der Papierbahn ergeben. Die Korrekturwirkung durch die erfindungsgemäße Methode und Vorrichtung wird auf ein bisher ungleichmäßiges Trocknen zurückgeführt, was noch nicht erkannt worden ist. Der Grund dafür ist, daß der Filz die Ränder des Papiers fester als den mittleren Bereich gegen die Trockentrommeln preßt. Daraus folgt eine geringere Geschwindigkeit der Wärmeübertragung in der Mitte und eine proportionale Verringerung des Grades des Feuchtigkeitsaustrittes aus dieser Region. Der ungleichmäßige Filzandruck kann durch die Schwerkraftwirkung oder die Zentrifugalkraft entstehen, die beide versuchen, einen Querschnitt des Filzes in eine Kettenlinienform zu biegen.

Herkömmliche Filz-Spann-Systeme vergrößern die Längsspannung jedes Filzteiles annähernd gleichmäßig und können daher die Unterschiede an verschiedenen Punkten quer zur Filzbreite nicht kompensieren.

Durch geeignete Änderung der Bahnlänge über die Filzbreite wird jedoch der Filz mehr im mittleren Bereich als an den Rändern gespannt. Ist diese Spannung zu geeigneten Längen erreicht, dann wird der An-

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druck des Filzbandes über seine Breite gegen das Papier und die Trokkentrommeln und damit auch der Wärmeübertragungsgrad zur Verbesserung einer gleichmäßigen Trocknung gleichmäßiger. Der Grad der erforderlichen Spannung vergrößert sich aufgrund der wachsenden Zentrifugalkraft mit ansteigender Durchlaufgeschwindigkeit. In den unteren Trocknungsreihen vergrößert er sich auch durch die Schwerkraftwirkung mit ansteigender Breite und Gewicht des Filzes.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Kurven- oder Winkelausrichtung von gebogenen Walzen mit verstellbarem oder mit festem Krümmungsradius jeweils mit Hilfe von Feuchtigkeitsdetektoren automatisch eingestellt werden, um das gewünschte Feuchtigkeitsprofil zu erhalten.

Weitere Merkmale und Vorteile der in den Ansprüchen definierten Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführ ungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der Trocknersektion einer Papiermaschine mit einer Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung,

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Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung einer der Walzen nach Fig. 1 zum Filz,

Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht eines Teiles der Trocknersektion nach Fig. 1 mit einer gebogenen Walze in einer ersten Winkelausrichtung,

Fig. 4 eine Darstellung entsprechend Fig. 3 mit einer anderen Winkelausrichtung der gebogenen Walze,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Teiles der Trocknersektion mit einer anderen Ausführung gemäß der Erfindung,

Fig. 6 eine grafische Vergleichsdarstellung von herkömmlich und erfindungsgemäß erzielten Feuchtigkeitsprofilen,

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines automatischen Steuersystems zum Einstellen der Winkelausrichtung einer Walze mit festem Krümmungsradius,

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines automatischen Steuersystems zum Einstellen einer Walze mit veränderlicher Krümmung.

Die in Fig. 1 dargestellte Trocknungssektion einer Papiermaschine enthält eine Serie von mehreren Gruppen beheizter Trockentrommeln,

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wobei eine Vielzahl solcher Gruppen eingesetzt, jedoch nur die Gruppen 16 - 34 dargestellt sind, da diese zur Erklärung der Erfindung ausreichen. Die Papierbahn 10 läuft nach Abziehen aus einer Langsiebmaschine (nicht gezeigt) durch eine Serie von Druckwalzen, von denen zwei bei 12 dargestellt sind. Danach wird sie über eine Umlenkrolle 14 zu einer ersten Trockentrommel 16 geführt, von welcher sie nacheinander über die restlichen Trockentrommeln gelangt und über einen Mantelteil jeder nachfolgenden Trommel mit einem Umschlingungswinkel von vorzugsweise über 180 läuft. Nach Verlassen der Endtrommel 24 gelangt die Papierbahn über eine Führungsrolle 26 zu weiteren Trocknerreihen oder anderen Behandlungseinrichtungen, wie Kalandern oder Aufwickelrollen. Die Walzen in einer oberen und einer unteren Reihe sind gegeneinander versetzt, und die Papierbahn umschlingt nacheinander eine der Trommeln in der oberen Reihe 16, 20, 22, 28, 32 und danach eine der Trommeln der unteren Reihe 18, 22, 26, 30 und 34 usw. bis zum Ende der Gruppe.

Ein oberes Endlos-Band 38 aus einem geeigneten Kunstfasermaterial (Nylon) ist über Rollen 40 - 54 in einer Bahn geführt und umschlingt bogenförmig einen Mantelteil jeder der Walzen 16, 20, 24, 28

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und 32 der oberen Reihe, wobei es sich von außen an die Papierbahn
anlegt und diese zur Erzielung eines Wärmeüberganges gegen die Walzen drückt. Der Filz wird unter einer geeigneten Längsspannung durch Spannrollen 82 und 84 in herkömmlicher Weise erhalten.

Ein unterer Filz 58 der gleichen Art ist über Walzen 60 bis 76
geführt und umschlingt gegenüber der Papierbahn in Außenlage bogenförmig die Mantelteile jeder der unteren Trockentrommeln 18, 22, 26, 30 und 34 und danach eine weitere Heiztrommel 80, die zum Entfernen der Feuchtigkeit aus dem Filz dient. Spannrollen 85 und 88 halten den Filz unter einer geeigneten Längsspannung. Die bisher beschriebene Vorrichtung ist an sich bekannt, so daß sich eine ins einzelne gehende Beschreibung erübrigt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Bahn des mittleren Teiles eines Filzes zwischen aufeinanderfolgenden Trockentrommeln
auf eine größere Länge als die Bahn der Randteile des Filzes gestreckt. Dieses Spannen des Flieses im mittleren Bereich führt zu einer relativ niedrigeren Spannung der Filzränder. Dadurch soll die Papierbahn im mittleren Bereich fester gegen die Trockentrommel gepreßt werden als

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an den Rändern. Es wurde beobachtet, daß ein geeigneter Differenzwert der Spannung zur Vergleichmäßigung des Feuchtigkeitsgehaltes quer zur Papierbahn beiträgt.

Es wird angenommen, daß im bisherigen Trocknungsbetrieb die Gravitationskraft und die Zentrifugalkraft den mittleren Teil des Filzes mehr als die Ränder von den Trockentrommeln wegdrücken und daß sich dadurch der relative Druck des Papiers gegen die Trockentrommel im mittleren Bereich verringert. Dies ist eine grundlegende Ursache für das ungleichmäßige Feuchtigkeitsprofil in der Papierbreite. Durch Vergrößern des Andruckes zwischen den mittleren Teilen des Filzes und der Trommel wird angenommen, daß diese nachteilige Bedingung ausgeschaltet wird und sich die Druckverteilung in ein günstigeres Gleichgewicht verteilt, so daß eine gleichmäßige Wärmeübertragung zu einem gleichmäßigeren Trocknungseffekt über die Papierbreite führt. Bei einer bevorzugten praktischen Anwendung der Erfindung wird mindestens eine, vorzugsweise mehrere der herkömmlichen geraden Zylinder 44 bis 50 und 64 - 72 in jeder Trocknerreihe durch längsgebogene Rollen, wie sie in den Fig. 2-4 als gebogene Rolle 64 mit festem Krümmungsradius oder in der Fig. 5 als gebogene Rolle mit einstellbarem

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Krümmungsradius dargestellt sind, ersetzt. Eine geeignete Rolle mit festem Krümmungsradius ist beispielsweise in der US-PS 2 393 191 vom 15. 1. 1946 beschrieben. Eine Rolle mit verstellbarem Krümmungsradius ist in der US-PS 2 689 392 vom 21. 9. 1954 und in der US-PS 2 898 662 vom 11. 8. 1959 beschrieben.

Wie in den Fig. 2-4 gezeigt, ist eine gebogene Rolle 64 an einer Achse 82 drehbar montiert, die in einer Ebene P längsgebogen ist, so daß die Rolle unter Beibehaltung einer stabilen Bogenform rotieren kann. Die Enden der Achse sind in bekannten Klemmhaltern 84 montiert. Die Krümmungsebene P kann in einer gewünschten Winkelausrichtung durch Lösen und Wiederfestziehen dieser Klemmhalter ausgerichtet werden, wie sie z. B. in den Fig. 3 und 4 gezeigt sind.

Der Filz 58 läuft bogenförmig um die Trommel 18 in Überdeckung zum Papier 10, umschlingt danach teilweise den Mantel der Rolle 64, läuft danach über die Walze 22 und preßt dabei das Papier gegen die Trommel. Die Rolle 64 ist gebogen, wie aus einer gewöhnlich horizontalen, die Hauptachsen der Trommeln 18 - 34 verbindenden Ebene Y ersichtlich. Eine parallel zu dieser Mittelpunktebene liegende Ebene X·

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ist in Fig. 3 eingezeichnet, um die Winkelausrichtung der Ebene P der Rollenkrümmung zu kennzeichnen. Die Rollen 42 - 52 und 62 bis 74 sind jeweils von der Mittelpunktebene einer entsprechenden Trommelreihe in Richtung der Papierbahnen zwischen zwei Trommelreihen gebogen.

Die Bahn des mittleren Teiles des Filzes 58 über den mittleren Teil der Rolle 64 ist mit C gekennzeichnet und wegen der Winkelausrichtung der Rolle etwas langer als die Bahn E der Filzränder. Dadurch wird an verschiedenen Punkten der Filzbreite unterschiedliche Längsspannun erzeugt. Da die Rolle 64 gleichmäßig gebogen ist, vergrößert sich die Spannungsänderung allmählich und kontinuierlich von einem Minimum vom Rand zu einem Maximum im Zentrum. Dies bewirkt einen vergrößerten Andruck des Filzes gegen das Papier und die Trommel im mittleren Bereich der Maschine. Diese Wirkung wird so berechnet, daß das durch die Gravitation und die Fliehkraft verursachte Ablösen des Filzes ausgeglichen wird. Der Filz wird dadurch mit einem weitgehend gleichen Druck alle Teile der Papierbahnbreite beaufschlagen und so einen weitgehend vergleichmäßigten Wärmeübergang und Trocknung bewirken.

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Der notwendige Unterschied in den Bahnlängen und der Spannung vergrößert sich in der unteren Reihe der Trockentrommel 18, 22, 26, 30, 34, wenn die Breite und das Gewicht des Filzes ansteigt, da sich dann auch der Gravitationseffekt vergrößert. Wird die Geschwindigkeit der Papiermaschine erhöht, dann vergrößert sich auch in beiden Reihen wegen der ansteigenden Zentrifugalkraft die notwendige Längen- und Spannungs-Differenz. Allgemein wurde festgestellt, daß ein geeigneter Winkel zwischen den Ebenen P und X im Bereich von 10 - 45 liegen sollte und daß eine Differenz der Bahnlängen zwischen dem mittleren Bereich und den Rändern des Filzes von etwas geringer als 1 % ausreichend ist.

Fig. 4 zeigt die mit ihrer Krümmungsebene P unter einem Winkel von 0 zur horizontalen Ebene X ausgerichtete Rolle 64. Die Ebene P liegt nunmehr rechtwinklig zu einer Ebene Z, welche in der Winkelhalbierenden des Um schlingungswinkeis W des Filzes um die Rolle 64 verläuft. In dieser Lage ist die Bahnlänge C des mittleren Bereiches und E der Ränder des Filzes identisch und die Rolle zur Erzeugung einer Längsspannung zur Differenz im Filz unwirksam. Demzufolge wirkt die Rolle nur zum Spannen der Filzbreite, wobei sie bei einer Umkehrung

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um 180 den Filz seitlich zusammendrücken würde. Daher ist es notwendig, die Krümmungsebene P unter einem Winkel zur Ebene X zu schwenken, d.h. die Ebene P darf nicht um 90 zur Winkelhalbierenden Ebene des Umschlingungseinkels W liegen. Darüber hinaus muß die Ebene P in eine bestimmte Winkellage zur Ebene X gedreht werden, um den mittleren Bereich der Rolle 34 mehr in den Filz als von ihm weg zu drücken.

Eine gewisse Anzahl der Rollen 44 - 50 und 64 - 70 können gebogene Rollen gemäß den Fig. 2 und 3 sein, während die restlichen gerade zylindrische perforierte Rollen herkömmlicher Ausbildung sind, die mit Trocknerwarmluft zur Trocknung des Filzes beaufschlagt werden; oder aber diese Rollen können einfache gerade Zylinderrollen sein. Beispielsweise können die Rollen 44, 46, 50, 64, 66 und 70 gebogen und die Rollen 48, 52, 68 und 72 perforiert und gerade sowie die restlichen Rollen 42, 54, 82, 84, 40, 60, 62, 74, 76, 86 und 88 einfache zylindrische Rollen sein. Die günstigsten Ergebnisse hinsichtlich der optimalen Anzahl und Anordnung gebogener Rollen muß jeweils experimentell bei den verschiedenen Anwendungen ebenso wie die Steuerung der zuvor beschriebenen Veränderlichen ermittelt werden.

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Auf moderne Filze aus synthetischem Material, z.B. aus Nylon, hat die Streckwirkung der Vorrichtung keinen bleibenden Effekt, so daß keine permanente Rückformung der erfindungsgemäß gestreckten Filze notwendig ist. Verformungen oder Verziehungen in älteren Filzen aus Baumwolle od. dgl. können lediglich durch Vorsehen weiterer gebogener Rollen 54 und 76 korrigiert werden, durch deren Ausrichtung die mittleren Bereiche der Filze eine kürzere Länge als die Ränder beim Rücklauf zu den Rollen 40 und 60 erhalten, wodurch irgendwelche Biegestörungen der Filze durch Ausgleichen ihrer Laufbahnen über ihre Gesamtlängen korrigiert werden.

Es sei festgestellt, daß eine gebogene Rolle in der Position nach Fig. 4 - entgegen der Erfindung - den Filz seitlich auseinanderziehen oder zusammendrücken würde. Unter einem Winkel von 90 zwischen den Ebenen P und X, d. h. wenn die Ebene P mit der senkrechten Winkelhalbierung sebene des Umschlingungswinkels W zusammenfällt, ergäbe sich eine derartige Wirkung nicht. In irgendeiner mittleren Winkellage, wie sie z. B. in Fig. 3 gezeigt ist, tritt jedoch eine mittlere Expansions- oder Kontraktionswirkung ein. Welche von diesen beiden wirksam wird, hängt davon ab, ob die konvexen Seiten der Rolle zur

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Ablauf- oder Zulaufseite bezogen auf die Filzbewegung gerichtet ist. Ein vorteilhafter Nebeneffekt kann durch Anordnung abwechselnd gebogener Rollen in entgegengesetzten Richtungen erhalten werden, wodurch sich die Poren des Filzes abwechselnd öffnen und schließen, so daß Feuchtigkeit und Feststoffe ausgetrieben und der Filz gereinigt wird.

Die in Fig. 5 gezeigte Rolle 86 mit verstellbarer Krümmung kann anstatt der in den Fig. 2-4 dargestellten Rollen mit fester Krümmung eingesetzt werden. In diesem Fall kann die Krümmungsebene mit einer rechtwinkligen Halbierungslinie des Umschlingungswinkels V zusammenfallen, da der Grad der Krümmung ohne Bewegung der Achse entsprechend eingestellt werden kann. Dies führt zu einer einfacheren Steuerung der unterschiedlichen Filzstreckung, da die Papiermaschine zum Einstellen der Rollen nicht angehalten werden muß. In der dargestellten Lage hat die Rolle 86 keinerlei Zug- oder Druckwirkung auf den Filz.

Die Fig. 6 gibt einen grafischen Vergleich der typischen Feuchte-

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Profile von auf der gleichen Maschine hergestellten Papierbahnen einmal mit und einmal ohne Anwendung der Erfindung. Auf der Abszisse ist die Breite der Papierbahn aufgetragen, während die Ordinate tatsächliche prozentuale Feuchtigkeitsgehalte bezogen auf einen Nominal-Standard zeigt.

Die Kurve A ist ein typisches Feuchte-Profil eines unter Verwendung von herkömmlichen perforierten dampfbeaufschlagten Rollen in allen Trocknungsreihen hergestellten Papiers, d. h. in allen Positionen 44 - 50 und 64 - 70 in Fig. 1 befinden sich mit Dampf beaufschlagte Rollen, ohne daß gebogene Rollen in der Filzbahn angeordnet sind. Die Kurve B zeigt ein typisches Profil bei Verwendung von drei gebogenen Rollen in der unteren Trocknungsreihe, d. h. an den Positionen 64, 68, 72 in Fig. 1 und mit perforierten Rollen in den verbleibenden Positionen. Die Maximaldifferenz des Feuchtigkeitsgehaltes zwischen dem feuchtesten mittleren Bereich und dem trockensten in der Nähe des linken oder Rückrandes beträgt 1,6 %, wohingegen in Kurve B die Maximaldifferenz auf 1,0 % verringert ist.

Bei einem anderen Versuch wurden alle gebogenen Rollen in der

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unteren Trocknungsreihe zuerst in eine unwirksame Position nach Fig. 4, d. h. mit der Krümmungsebene P unter 0 zur Ebene X ausgerichtet. Danach wurden die drei gebogenen Rollen in der unteren Reihe zu einem Winkel von 42 zwischen den Ebenen P und X verstellt. Die erzielten mittleren Feuchtigkeitsgrade quer zur Papierbahn sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

gebogene Rollen Vorder- vorderer Mitte hinterer Hinter-

Vinkel P-X kante Mittelteil Mittelteil kante

0° 5,9 % 6,3 % 6,6 % 5,8 % 5,4 %

45° 4,97% 5,05% 5,36% 5,05% 4,69%

Der maximale Feuchtigkeitsunterschied zwischen zwei Teilen der Papierbahn im ersten Fall ohne Anwendung der Erfindung liegt bei 1,20 %. Durch Anwendung der Erfindung konnte dagegen ein maximaler Feuchtigkeitsunterschied von nur 0,67 % erreicht werden. Demnach beträgt die Verbesserung einer Vergleichmäßigung zwischen den Extremwerten des Feuchtigkeitsprofils 44 %. Bei Anwendung der Erfindung verringerte sich der Feuchtigkeitsgehalt an der Vorderkante um 0,93 %, an der Hinterkante um 0,71 % und im mittleren Bereich um den wesentlich größeren Betrag von 1,24 %.

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Da nur bevorzugte Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und vorteilhafte Vorrichtungen zu seiner Durchführung beschrieben worden sind, liegt es auf der Hand, daß verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne das Erfindungswesentliche zu verlassen. So kann beispielsweise eine gerade zylindrische Rolle von geringerer Länge als die Filzbreite anstatt einer gebogenen Rolle eingesetzt werden. Eine solche gerade Rolle würde nur auf den mittleren Teil des Filzes drücken, wobei die Ränder von anderen kurzen geraden Rollen getragen werden könnten, die etwas näher an der entsprechenden Trocknungsreihe angeordnet sind und eine kürzere Durchlaufbahn der Ränder bewirken. Wegen der scharfen Wechsel der Bahnlängen und der Längsspannung im Filz an jedem Ende der in den mittleren Filzteil ragenden Rolle ist eine derartige Lösung jedoch weniger vorteilhaft. Derartige scharfe Wechsel könnten jedoch durch die Verwendung mehrerer noch kürzerer gerader Rollen etwas verringert werden, die quer zur Filzbreite und die hintereinander zu einer Verbindungsebene der Mittellinie der entsprechenden Trommel progressiv von jedem Rand zur Mitte des Filzes angeordnet sind. Auch diese Ausführung ist jedoch weniger günstig als die bevorzugte Verwendung gleichmäßig gebogener Rollen, da auch hier schärfere Änderungen der Filzläng s spannung auftreten und ·

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gegenüber jeweils einer gebogenen Rolle eine Vielzahl von Rollen hergestellt und montiert werden müssen.

Eine andere Ausführungsmöglichkeit im Rahmen der Erfindung liegt in der Verwendung von balligen Rollen anstatt der bevorzugten gebogenen. Dies erlaubt jedoch keine praktische Einstellung des Unterschiedes der Längsspannung an verschiedenen Punkten quer zum Filzband. Vielmehr müßten bestimmte ballige Rollen mit fester Balligkeit ausgebaut und durch andere Rollen mit einer anderen Balligkeit ersetzt werden, um erforderliche Einstellungen vornehmen zu können.

Wie oben erläutert, wird die Papierherstellung von einer Anzahl variabler Faktoren beeinflußt, die teilweise nicht zu steuern sind, so daß die Einstellungen von der Bedienungsperson zu bestimmenden Zeitpunkten vorgenommen werden müssen, um die geeigneten Werte für verschiedene Produkte einzuhalten. Aus diesem Grund ist keine der letztgenannten Alternativen so vorteilhaft wie der Einsatz gebogener Rollen, obwohl jede der beiden praktisch anwendbar ist.

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Es ist auch möglich, längsgebogene feste Stangen bekannter Ausbildung anstatt der gebogenen Rollen einzusetzen, obwohl die Reibung zwischen den Stangen und einem unter Längsspannung stehenden Filz, z. B. hinsichtlich des Verschleißes, nachteilig sein kann.

In Fig. 7 ist ein Steuersystem zur automatischen Einstellung der Winkelausrichtung einer gebogenen Walze 64 mit festem Krümmungsradius nach Fig. 3 dargestellt. Die Papierbahn 10 läuft an einem Feuchtemesser oder Detektor 114 herkömmlicher Bauart vorbei, welcher auf dem Meßprinzip der Atomstrahlung oder der Admittanz der Röntgenstrahlung arbeitet und der den Feuchtigkeitsgehalt des Papiers bestimmt. Der Feuchtemesser 140 bewegt sich über der Breite der Bahn 10 durch geeignete, nicht gezeigte Antriebsmechanismen in Richtung der Pfeile hin und her und ist auf einem stationären Rahmen 116, 118 montiert.

Signale über die Feuchtigkeit an verschiedenen Bahnpunkten des Feuchtemessers werden über Leiter 112 kontinuierlich zu einem Steuerkreis 110 abgegeben, der diese Signale zur Bestimmung der Änderung des Feuchtigkeitsgehaltes quer zur Papierbahn auswertet. Der

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Steuerkreis vergleicht diese Änderungswerte mit vorher festgelegten bestimmten Werten und liefert ein Abgahgssignal durch den Leiter 108 zur Betätigung eines reversiblen Servomotors 106, welcher in Antriebs verbindung 104 mit einem Zahnrad 102 steht, das wiederum mit einem an der Welle 82 der Rolle 64 aufgezogenen Zahnrad kämmt. Der Steuerkreis und der Servomotor sind so ausgelegt, daß eine vergrößerte Differenz zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt im mittleren Bereich und den Rändern der Papierbahn oberhalb eines vorbestimmten Differenzwertes die Achse 82 im Uhrzeigersinn (Fig. 7) verdreht und dadurch die Bahnlänge des mittleren Filzteiles (Fig. 3) vergrößert, um es so vermehrt gegen die Trommel oder Walzen 18, etc. anzudrücken und dadurch den relativen Feuchtigkeitsgehalt im mittleren Papierbahnbereich zu senken. Umgekehrt führt eine Verringerung des Feuchteunterschiedes zwischen zwei Regionen unterhalb eines vorbestimmten Differenzwertes zu einem Verdrehen der Achse 82 im Gegenuhrzeigersinn, um den Andruck des mittleren Filzbereiches an die Trommel zu verringern und so die Feuchtedifferenz wieder an den Bezugswert anzugleichen.

Ein automatisches Steuersystem für eine gebogene Rolle 86 mit

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verstellbarem Krümmungsradius der Ausbildung nach Fig. 5 ist in Fig. 8 dargestellt. Die Rolle 86 besitzt eine Achsenkonstruktion 82, die ein langes Achsenglied 128 enthält. Dieses ursprünglich zylindrische Achsenelement ist bei 131 in einer axialen Ebene vom in Fig. 8 rechtem Ende über einen wesentlichen Teil seiner Länge längsgeschlitzt und am linken Ende einstückig ausgebildet. Der Schlitz formt die im wesentlichen halbzylindrischen Elemente 130 und 132. Das rechte Ende des Halbzylinders 130 ist durch Schrauben 154 in einer Kappe 152 befestigt. Das rechte Ende des anderen Halbzylinders 132 ist frei und wird axial von einem Kolben 136 beaufschlagt, der in einem Zylinder 134 in der Kappe 152 liegt. Durch Beaufschlagen des Zylinders 134 mit einem Druckmittel über eine Leitung 126 \;ird auf das Element 132 eine steuerbare Längskompression ausgeübt, die zu einer entsprechenden Längsspannung des Elements 130 führt. Dies führt zu einer Biegung der Achsenkonstruktion, die proportional zum aufgebrachten Fluiddruck nach dem in den eingangs genannten US-Patentschriften beschriebenen Prinzip ist, das als solches bekannt und nicht mehr im einzelnen beschrieben werden muß.

Die Achskonstruktion 92 befindet sich in einer Rollenkonstruk-

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tion 86, die eine flexible Hülse 156 aus Gummi oder einem anderen geeigneten Material mit umfaßt. Diese Hülse ist über eine Reihe von axial hintereinander angeordneten Zylinderkörpern 140 gezogen, die wiederum durch eine Serie von axialen Abstandslagern 138 drehbar auf der Achsenkonstruktion montiert sind. Die Hülse 156 wird an den endseitigen Spulenkörpern durch Scheiben 158 gehalten. Die axiale Lage der Abstandslager 138 wird durch einen am einen Endteil der Achse festgelegten Ring 150, durch ringförmige zylindrische Abstandshalter 148, 142 und 144 und durch die Kappe 152 bestimmt. Eine Serie von Abstandshaltern 142 und 144 liegen mit ihren abgeschrägten Enden 146 aneinander an, um bei Änderungen der Achsenkrümmung eine gegenseitige Bewegung zu erlauben. Federglieder, z.B. Belleville-Scheiben (nicht gezeigt) können in den Stapel der Lager und Abstandsschalter dazwischengesetzt werden, um die Ausrichtung der einzelnen Teile bei einer Krümmungsänderung der Achse zu erleichtern und eine ausreichende axiale Verspannung zur genauen Positionierung der Lager aufzubringen. Die Hülse 146 wird somit bei einer Verdrehung in einer stabilen gebogenen Kurvenform gehalten, die der Krümmung der Achsenkonstruktion 82 folgt.

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Das Druckmittel-Steuersystem nach Fig. 8 umfaßt einen Steuerkreis 110, ähnlich dem nach Fig. 7, der mit Druckmittel über Leitungen 112 beaufschlagt wird und die Steuerimpulse von einem den Feuchtigkeitsgehalt der Papierbahn an verschiedenen Querpositionen bestimmenden Feuchtemesser 114 (nicht gezeigt) erhält. Der Kreis 110 liefert Abgangsimpulse über eine Leitung 108 zur Steuerung eines elektrisch betätigten Dreiwegventils 120, das über eine Leitung 122 mit Druckmittel beaufschlagt wird. Das Ventil wird durch die Abgangsimpulse betätigt und leitet Druckmittel über eine Leitung 126 zum Zylinder 134 oder es zieht Druckmittel aus dem Zylinder über eine Ablaufleitung 124 ab und steuert so die Druckwirkung auf den Kolben 136.

Der Steuerkreis 110 und das Ventil 120 sind so ausgelegt, daß eine Differenz vergrößerung zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt im mittleren Bereich und den Rändern der Papierbahn über einen vorbestimmten Differenzwert hinaus zu einem Anstieg des Druckes auf den Kolben 136 und dadurch zu einer Vergrößerung der Krümmung der Rolle 86 führt. Daraus folgt eine Längung der Bewegμngsbahn des mittleren Filzteiles 58 (Fig. 5) und ein größeres Anpressen an die Trommel 18, 22 etc. und demzufolge eine Reduzierung der überschüssigen

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Feuchte im mittleren Teil der Papierbahn. Ein Absinken der relativen Feuchte des mittleren Bandteiles unter einen vorbestimmten Wert führt dagegen zu einer Reduktion des auf die Kolben 136 einwirkenden Drukkes und zu einer Verringerung der Rollenkrümmung. Der Druck des Filzes gegen die mittleren Teile der Trommeln verringert sich demzufolge, um die Feuchtigkeitsdifferenz wieder dorn vorbestimmten Wert anzugleichen

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Claims

Patentansprüche

ί 1. J Vor richtung zum Trocknen einer aus einer Papiermaschine kommenden Papierbahn beliebiger Länge mit mindestens einer Reihe von mindestens zwei Heiztrommeln zum Führen der Papierbahn, die von der Papierbahn auf einem Teil ihres Mantels umschlungen werden und einem Filz beliebiger Länge, zum Führen des Filzes um einen Mantelteil jeder der in Serie angeordneten Trommel in Überdeckung der Papierbahn, gekennzeichnet durch Mittel (64, 86) zum Strecken des mittleren Teiles des Filzes (58) gegenüber seinen Rändern, so daß dieser gestreckte mittlere Teil des Filzes fester gegen die Papierbahn und die Trommel (18, 22) gedrückt wird als die Filzränder. '
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (110, 116, 118) zur Bestimmung der Feuchtigkeitsunterschiede der Papierbahn zwischen ihren mittleren und den Randteilen, Einrichtungen (110) zum Vergleich der ermittelten Istwerte mit vorgegebenen Sollwerten, Einrichtungen (82 - 106) zum Verstellen der

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Durchlauflängen des mittleren und der Randteile des Filzes entsprechend den Abgangsimpulsen der Vergleichseinrichtungen, wobei die Steuer- und Einstelleinrichtungen so ausgelegt sind, daß die Einrichtungen zur Verlängerung der Durchlaufbahn die Feuchtigkeitsdifferenzen nur bis zu einem bestimmten Standardwert verringern.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente zum Verlängern der mittleren Durchlaufbahn des Filzes gegenüber seinen Rändern zwischen Trommeln (18, 22) angeordnete Rollen sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Längung des mittleren Filzbereiches längsgebogene Rollen (64, 86) sind, deren mittlerer aufgewölbter Teil den mittleren Filzteil verstärkt gegen die Trommel drückt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (64) eine feste Krümmung parallel zu einer axialen Krümmungsebene aufweisen.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Krümmungsebene (P) zur Durchlauf bahn des Filzes (58) einstellbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Krümmungsebene (P) zur Durchlauf bahn des Filzes (58) automatisch entsprechend der Abgangssignale der Feuchtemesser und Vergleichseinrichtungen verstellbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexe Fläche der Rolle (64) in Abhängigkeit von der durch die Meßfühler (114) bestimmten Feuchtigkeitsdifferenz in der Papierbahn mehr oder weniger stark in den Filz geschwenkt wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsebene einen spitzen Winkel zu einer zur Winkelhalbierenden des Filz-Umschlingungswin kels liegenden Ebene einschließt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

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? 3 3 * ? 9 1

die Walzen (86) einen verstellbaren Krümmungsradius in einer zur Krümmungsebene parallelen Ebene haben.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, cJaß der Krümmungsradius in Abhängigkeit von den durch die Meßfühler (114) gemessene Temperaturdifferenzen zur vermehrten oder verminderten Streckung des mittleren Filzbereiches änderbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsebene der Rollen mit der Winkelhalbierenden Ebene des Filz-Umschlingungswinkels zusammenfällt.
13. Verfahren zum Trocknen einer aus einer Papiermaschine kommenden Papierbahn beliebiger Länge durch mindestens zwei Trockentrommeln und ein endloses Filz, wobei der Filz zusammen und in Überdeckung mit der Papierbahn über einen Teil der Trommelmäntel läuft, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Bereich des Filzes zwischen den Trommeln auf eine größere Länge als die Randteile gespannt wird, so daß sich dieser mittlere Bereich des Filzes die Papierbahn mit annähernd gleicher Spannung wie die Filzränder an die Trommeln andrückt.

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14. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Streckung des mittleren Bereiches des Filzes durch kontinuierliches Messen des Feuchtigkeitsprofils der Papierbahn gesteuert wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung der Streckung des mittleren Filzbereiches in Abhängigkeit von dem Feuchtigkeitsprofil der Papierbahn durch Verschwenken der Krümmungsebene der Rolle oder Ändern des Krümmungsradius der Rollen vorgenommen wird.

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