DE2559257A1 - Verfahren und vorrichtung zum entfernen von wasser bei der papierherstellung - Google Patents

Description

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Patentanwalt 8900 Augsburg Rehlingenstraße 8

6892/o^Fi. 3o. Dezember 1975

OLINKRAFT, INC. West Monroe, Louisiana 71291, USA

Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Wasser bei der Papierherstellung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von Wasser bei der Papierherstellung und insbesondere eine Saugwalzen-Druckwalzen-Kombination sowie ein Wasserentfernungssystem mit Saugwalze für die Papierherstellung, beispielsweise zum Entfernen von Wasser an der Gautschwalze. Anhand der Vorgänge an der Gautschwalze wird die Erfindung näher erläutert. Die Erfindung ist insbesondere bei Gautschwalzen anwendbar. Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Erfindung eignet sich besonders für Papierherstellungsmaschinen der Ausführungsformen "Verti-Forma" und "Papriformer", die im einzelnen später erläutert werden.

In der Entwicklung der Papierherstellung ist der Vorläufer der modernen Papierherstellungsmaschine als Fourdrinier-Maschine bekannt. Diese Maschine ist insgesamt horizontal angeordnet und hat einen Eintrittskasten bzw. einen Stoffauflaufkasten, der den flüssigen Papierbrei bzw. den mit Wasser verdünnten Papierfaserstoff durch einen Schlitz bzw. eine Lippe in dem Eintrittskasten auf ein

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laufendes Sieb abgibt. Die laufenden Siebe oder Langsiebe werden insgesamt zunächst von einer Vorwalze und dann von verschiedenen primären und sekundären Formplatten gehalten, welche die Haupteinrichtungen zum Entfernen von Wasser aus dem Material für die Papierherstellung sind. Nach dem Führen über Saugkasten werden das Langsieb und das Papiermaterial über eine Gautschwalze geführt, die dazu dient, die Langsiebe der Fourdrinier-Maschine anzutreiben und mehr Feuchte aus dem Papiermaterial zu entfernen, bevor es zu dem Preß- und Trocknungsabschnitt des Papierherstellungsprozesses geführt wird. Die Fourdrinier-Maschine ist im einzelnen in Band III des dreibändigen Werkes "Pulp and Paper Manufacture" von R. G. MacDonald, McGraw-Hill Book Company, I97o, Kapitel 6, Seiten 245 bis Seiten295 beschrieben. Die Gautschwalze ist im einzelnen auf Seiten 286 und 287 erläutert. Wie aus Fig. 6-43 auf Seiten 287 zu ersehen ist, hat die Gautschwalze der Fourdrinier-Maschine gewöhnlich einen Außenmantel, in den eine Vielzahl von radialen Löchern gebohrt ist, die in Kontakt, mit dem inneren Abschnitt der Gautschwalze stehen, der wahlweise mit verschiedenen Vakuumoder Druckquellen verbindbar ist.

Mit der fortschreitenden Technologie der Papierherstellung wurden verschiedene Arten von Papierherstellungsmaschinen entwickelt, die insgesamt als Maschinen der Zylinderbauweise klassifiziert und in Kapitel 7, Seiten 297 bis 365 in Band III des vorstehend genannten Werkes beschrieben sind. Diese Papierherstellungsmaschinen der Zylinderbauweise haben eine Vielzahl von Ausführungsformen. Alle Maschinen haben jedoch eine Gautschwalze am Prozeßende, die neben anderen Funktionen so wirkt, daß mehr Wasser aus dem Papiermaterial entfernt wird, bevor dieses zur nächsten Stufe der Papierherstellung weiter transportiert wird. Auf Seite 337 des vorstehend genannten Werkes ist unter Bezugnahme auf Fig. 7-22-» eins φφΊρβ&χψφ Papierherstellungsmaschine

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der Zylinderbauweise, die als "Papriformer" bezeichnet wird, bekannt. Diese Maschine hat eine Vielzahl von Walzen, nämlich eine Vorwalze bzw. einen Knotenfänger, eine Formwalze und eine Gautschwalze, um welche ein oberes Sieb und ein unteres Sieb herumlaufen, sowie eine Vielzahl von das Wasser sammelnden Pfannen, die in der Nähe dieser Walzen vorgesehen sind und dazu dienen, das Wasser zu sammeln, welches aus der Papierbahn extrahiert wird, die zwischen den laufenden Sieben gebildet wird. Eine Papierherstellungsmaschine der Bauweise "Papriformer" ist im einzelnen in der Literaturstelle "The Papriformer Part I - The Machine and Its Performance" von R. de Montigny, I. T. Pye and T. B. Hedley beschrieben, veröffentlicht in "Pulp & Paper" Magazine of Canada, 68, Nr. 1o (Oktober 1967). Die Formwalze der "Papriformer"-Maschine hat einen insgesamt zwei Zonen aufweisenden Vakuumabschnitt während die Gautschwalze einen insgesamt vier Zonen aufweisenden Abschnitt hat, wobei in der ersten Zone ein Überdruck angelegt ist, in einer Zwischenzone Atmosphärendruck herrscht, worauf zwei Vakuumzonen folgen. Es ist bekannt, die Formwalzen der Papriformer-Maschine sowie die Formwalzen bei der Durchführung anderer Papierherstellungsverfahren mit Drahtsiebabdeckungen zu versehen, die in Verbindung mit den mehrfachen Vakuumzonen benutzt werden, um Wasser aus der laufenden Papierbahn zu extrahieren, wobei die in diesen Mehrfachzonen angelegten Vakua insgesamt niedrig sind und im Bereich von 25 cm do") Wassersäule liegen, um große Wassermengen in die Formwalze für das darauffolgende Entfernen zu ziehen.

In Fig. 1 der Zeichnung ist als weitere Variante der bekannten Papierherstellungsmaschinen eine "Verti-Forma"-Maschine gezeigt. Diese Maschine hat ein Paar von Vorwalzen 36 und 38, die mit einer Gautschwalze 4o und einer Antriebswalze 42 kombiniert sind, wobei ein Paar von

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umlaufenden Sieben 44 und 46 für die Aufnahme des mit Wasser verdünnten Papierfaserstoffes 48 verwendet v/erden, welches von dem Stoffauflauf 5o zugeführt wird. Die Antriebsrolle 42 transportiert das halb ausgebildete Papier, nämlich die Naßpapierbahn 54, in an sich bekannter Weise zur nächsten Stufe des Papierherstellungsprozesses. Die Verti-Forma"-Maschine ist im einzelnen in der Literaturstelle "Through A Glass, Darkly (A Discussion of New Sheet Formers)" von R. de Montigny aus "Pulp and Paper" Magazine of Canada, October 1966, bekannt.

In der "Verti-Forma"-Anordnung wirkt die Gautschwalze 4o als Einrichtung zum Entfernen von relativ viel Wasser aus der Papierbahn 54, wenn diese um den Umfangsabschnitt der Gautschwalze geführt wird. Dabei wird das Wasser in eine Sammelpfanne abgeführt, die in der Nähe der Gautschwalze ausgebildet ist. In der Gautschwalze befindet sich eine Zone mit niedrigem Vakuum und eine Zone mit hohem Vakuum, wobei der restliche Abschnitt des Gautschwalzeninnenraums eine Hohlraumzone oder eine Zone ist, in der weder Druck noch Vakuum herrschen. Die Gautschwalze ist weiterhin so ausgebildet, daß es möglich ist, daß die Zone mit niedrigem Vakuum und die Zone mit hohem Vakuum sich in der durch den Pfeil veranschaulichten Richtung in der Hohlraumzone drehen, so daß eine bestimmte Steuerung bezüglich der Wasserabgabe vom Umfang der Gautschwalze erreicht werden kann. Das Problem, das bei einer Gautschwalze mit einer solchen Auslegung auftritt, besteht darin, daß, obwohl die Sammelpfanne etwas von dem Wasser aufsammelt, das von der Gautschwalze weggeschleudert wird, nachdem das Sieb die Gautschwalzenoberflache verlassen hat, ein größerer Teil des Wassers sich um den Umfang der Gautschwalze herum absetzt, wie dies durch Pfeile gezeigt ist, und nicht von der

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Sammelpfanne gesammelt wird. Dies würde zu einer erneuten Abscheidung in einem ungleichförmigen Muster auf der nassen oberen Bahn führen, wenn diese zum ersten Mal mit der Gautschwalze in Kontakt kommt. Dies führt dazu, daß die Gautschrolle nicht genügend Wasser aus der Papierbahn entfernen kann, so daß die Papierbahn zuviel Wasser enthält, was später eine übermäßige Stehzeit bei der Herstellung des Papiers während einer späteren Arbeitsstufe des Papierherstellungsprozesses erfordern würde. Die Stehzeiten würden sich durch Risse in der Papierbahn an den ersten Druckwalzen stromab von der Gautschwalze aufgrund des überschüssigen Wassers ergeben, welches in der Papierbahn enthalten ist. Ehe dieses Problem mit der nachstehend beschriebenen Vorrichtung gelöst wurde, lag die Anzahl der Risse an den Preßwalzen im Bereich von zwanzig Rissen pro Tag, wodurch jeweils etwa 1o bis 45 min Stehzeit erforderlich wurden, ehe der Fehler behoben und der Papierherstellungsprozeß fortgesetzt werden konnte.

Um die Nachteile der bekannten Papiermaschinen sowohl der Fourdrinier- als auch der Zylinderbauweise zu beseitigen, wurde eine Gautschwalze und ein Gautschwalzen-Wasserentfernungssystem entwickelt, um die Wassermenge genau zu steuern, die aus der laufenden Papierbahn an der Gautschwalze entfernt wird, wodurch auch die Wassermenge in der Papierbahn genau gesteuert werden kann. Dies wird durch Ausbildung einer Oberflächenspannungsabdeckung, beispielsweise in Form eines feinen Drahtnetzes, um wenigstens einen Abschnitt des ümfangs der Gautschwalze herum und durch genaues Einstellen des Vakuums in der Wasserregulierungzone erreicht, die in der Gautschwalze ausgebildet ist, so daß die Oberflächenspannungsabdeckung und die Vakuumsteuerung so zusammenwirken, daß das Wasser an der Oberfläche der Gautschwalze genau bis zur Abgabe in die Sammelpfanne gehalten wird.

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Die in der Gautschwalze ausgebildete Wasserregulierzone hat die Form einer Mehrfachzone, beispielsweise eines Dreizonensystems, nämlinh mit einer Wassersammel-, einer überführungs- und einer Abgabezone, oder eines Vierzonensystems, bei welchem zusätzlich am Ende eine Vakuumzone vorgesehen ist. Durch die Verwendung der Oberflächenspannungsabdeckung an der Gautschwalze in Kombination mit dem genau gesteuerten Vakuum in der Wasserregulierzone innerhalb der Gautschwalze wird das Wasser in einem genau regulierten Muster von der Gautschwalze in die Sammelpfanne abgeworfen, was dazu führt, daß die Rückführung von Wasser als Belag auf der Gautschwalze zurück zur Papierbahn auf ein Minimum reduziert, wenn nicht vollständig beseitigt wird, was von der Änderung des regulierten Vakuums in der Wasserüberführungszone und der Endzone sowie von der Wassermenge und der Art und Weise abhängt, in welcher das Wasser in der Oberflächenspannungsabdeckung gehalten ist.

Trotz dieser revolutionierenden Neuerung hat es sich in der Praxis gezeigt, daß bei bestimmten Arten von Wasser und Papiermaterial sich mit der Zeit Anreicherungen von Peinstteilchen bzw. ein Zusetzen mit Feinstteilchen bei der Oberflächenspannabdeckung in Form eines Drahtnetzes auf der Gautschwalze einstellen. Dieses Zusetzen der Drahtnetzabdeckung mit Papierstoffeinteilchen unter diesen Bedingungen verhindert einen Dauereinsatz der Gautschwalze über lange Zeiträume.

Man geht davon aus, daß die Feinteilchenanreicherung sich durch die Mengendes von der Gautschwalze entfernten Wassers ergibt, die von im wesentlichen null bis zu einer beträchtlichen Menge in der Größenordnung von 1oo g/min als Ergebnis der normalen Änderung der Entwässerungseigenschaften des Papiermaterials bzw. der Pulpe variieren,

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das bzw. die auf der Papiermaschine verwendet wird. In den Zeiträumen, während welcher wenig Wasser entfernt wird, werden die Papierbreifeinteilchen, nämlich Fasern und dergleichen, in die Gautschwalzennetzabdeckung gezogen, wodurch die Netzöffnungen in einem mehrere Tage dauernden Zeitraum allmählich belegt und zugesetzt werden. Dieses Zusetzen scheint innerhalb von zwei bis drei Tagen einzutreten, nachdem ein neues Sieb bzw. Netz auf die Gautschwalze aufgelegt worden ist.

Auf diese Weise werden während dieser Zeiträume mit. geringer Wasserentfernung Faserfeinteilchen in die Gautschwalzennetzabdeckung durch das angelegte Vakuum an den Innenzonen gezogen und mit der Gautschwalzenabdeckung verwoben, wodurch die offenen Flächen des Netzes bzw. Siebes zugesetzt werden. Die Netzöffnungen könnten dabei vollständig verstopft werden, so daß kein Wasser mehr durch die Gautschwalze entfernt werden kann. Zusätzlich kann auch ein nicht vollständig zugesetztes Netz nasse Streifen in der Papierbahn verursachen, die zu anderen Betriebsproblemen führen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, diese Probleme zu beseitigen und zu lösen, wobei unter anderem eine Druckwalze in Kombination mit einer Mehrfachzonen-Oberflächenspannabdeckung-Gautschwalze verwendet wird. Dadurch können die guten Wasserregulierungsergebnisse der Mehrfachzonen-Oberflächenspannungsabdeckung-Kombination erfolgreich bei der Papierherstellung bei allen Wasser- und Papiermaterialbedingungen verwendet werden.

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Gautschdrackwalzen wurden bisher in Büchern über die Papierherstellung nur beiläufig behandelt, wobei die Ausführungen meistens auf weniger als eine Seite beschränkt sind. In der Literaturstelle "Pulp and Paper Manufacture", Band 3, "Manufacture & Testing of Paper and Board", J. N. Stephenson, 1953, Seiten 144-145, wird ausgeführt, daß die Gautschdruckwalze dazu verwendet wird, die Bahn gegenüber der Gautschflache abzudichten, um ein Lecken von Luft zu verringern und um das Vakuum zu steigern, was als Ergebnis zu einer erhöhten Wasserentfernung führt. Weiterhin sollen dadurch die Bahnverfestigung gesteigert und die Anzahl von Klumpen sowie die Anzahl von Rissen am nassen Ende verringert werden.

In einer weiteren Literaturstelle "Foudrinier Papermaking", Gunnar Gavelin, 1963, Seiten 1o7, 1o8, ist ausgeführt, daß eine Gautschdruckrolle so früh wie möglich auf der Saugzone, ohne die Bahn zu knüllen, angeordnet werden soll. Ein bestimmtes Lecken von Luft durch die Bahn vor dem Spalt ist erforderlich, um ein überlaufen zu vermeiden.

In den vorstehend genannten LiteratursteIlen werden auch Druckwalzenabdeckungen und Walzengrößen diskutiert.

Erfindungsgemäß wird nun in Kombination mit der Mehrfachzonen-Oberflächenspannungsabdeckung eine Druckwalze verwendet, die in der Nähe des Anfangs der Wassersammeizone oder der Wasserentfernungszone der Gautschwalze in einem Druckeingriff Fläche an Fläche über das dazwischenliegende Papiermaterial angeordnet ist.

Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, die Neigung zum Zusetzen der Gautschwalzensiebabdeckung zn verringern.

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Versuche bei der Papierherstellung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen haben gezeigt, daß es bei einer Gautschwalzen-Oberflächenspannungsabdeckung in Form eines Drahtnetzes (4o χ 5o-Maschen Bronzedrahtnetz) etwa drei Wochen dauerte, ehe das Netz ausgewechselt werden mußte, da sich die öffnungen mit Feinstoffen zugesetzt haben. Ein zweites Netz aus rostfreiem Stahl (36 χ 4o-Maschen} konnte etwa sechs Wochen benutzt werden und zeigte kein merkliches Zusetzen. Dies steht im Gegensatz zu dem bisher möglichen Einsatz von Bronzedrahtnetzen (4o χ 5o bzw. 36 χ 4o-Maschen Bronzedrahtnetz), welche sich bei fehlender Druckwalze mit Faserfeinstoffen in etwa drei Tagen zusetzen.

Man nimmt an, daß gemäß der Erfindung das oben genannte Hauptziel, d. h. die Verhinderung dos Zusetzens, dadurch erreicht wird, daß unter anderem die Wasserentfornungskapazität der Gautschwalze erhöht wird. Die Anwendung der Erfindung hat gezeigt, daß die F.ntwässerungskapazität der Gautschwalze beträchtlich erhöht wird. Dies wurde dadurch festgestellt, daß die Druckwalze von der Gautschwalze entfernt wurde. Dabei ergab sich ein sichtbarer Abfall hinsichtlich der in die Gautschwalzensammelpfanne abgeführten Wassermenge. Wenn die Druckwalze wieder zurück an die Gautschwalze gebracht wurde, erhöhte sich das in die Pfanne abgeführte Wasser sichtbar. Dieses erhöhte Entwässerungsvermögen ermöglicht es der Bedienungsperson der Papierherstellungsmaschine, übliche Deflektoren (Bauteile 9o von Fig. 1) nicht mehr zu verwenden, wodurch viele nasse Streifen beseitigt werden können.

Man nimmt an, daß durch die insgesamt höhere Wasserentfernungskapazität Faserfeinstoffe kontinuierlich aus .der Gautschwalzendrahtnetzabdeckung mit dem abgegebenen Wasser ausgespült werden, was zu einer Verlängerung des

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Zeitraums führt, bis ein Zusetzen des Netzes eintritt und der Maschinenbetrieb beeinträchtigt wird.

Zusätzlich dient die Druckwalze dazu, das nasse Papiermaterial oder die Bahn in dem Spalt zwischen Druckwalze und Gautschwalze zu kompaktieren. Eine Untersuchung hat gezeigt, daß die nasse Bahn in dem Spalt auf etwa die Hälfte bis ein Drittel der ursprünglichen Stärke vor dem Gautschen kompaktiert wird (s. die nasse Bahn 54 von Fig. 5) .

Schließlich erhält man durch die Verwendung der Druckwalze eine erhebliche Steigerung des Vakuumpegels in der Wassersammeizone oder der Wasserentfernungszone ohne Änderung irgendeines anderen Gautschwalzenparameters. Eine Untersuchung hat ergeben, daß durch die Installierung der Druckwalze sich ein Anstieg in der beginnenden Wassersammeizone der Gautschpresse von bisher 2oo bis 25o mm Hg (8 bis 1ο") auf etwa 4oo mm Hg (16") ergibt, was eine Steigerung von etwa 6o bis 1oo % darstellt.

Zusammenfassend ergibt sich, daß die Druckwalze in Kombination mit der Mehrfachzonen-Oberflächenspannungssaugwalze gemäß der Erfindung zusätzlich dazu, daß ein Zusetzen der Oberflächenspannungsabdeckung verhindert wird, die drei folgenden sekundären Merkmale aufweist:

a) Die Druckwalze wirkt als Druckspalt und trägt insgesamt zur Entwässerung der Bahn an der Gautschwalze bei, so daß die Gautschwalze mehr Wasser entfernen kann,

b) die Druckwalze kompaktiert die Bahn hinsichtlich der Stärke, wodurch eine dichtere und festere Bahn erhalten wird, wenn diese die Gautschwalze verläßt, und

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c) die Druckwalze trägt zum abdichtenden Anliegen der Bahn an der Gautschwalze bei, wodurch der Vakuumpegel in der Wassersammelzone bzw. Entwässerungssone gesteigert wird.

Gegenstand der Erfindung ist somit die Verwendung einer Druckwalze in einem Wasserregulier- bzw. Wassersteuersystem für Saugwalzen insgesamt und speziell für Gautschwalzen für die Papierherstellung, wobei Wasser aus der nassen Papierbahn entfernt ist, die um die Walze gelaufen ist. Dabei ist um den Umfang der Gautschwalze herum auf wenigstens einem Abschnitt der Gautschwalze eine Oberflächenspannungsabdeckung vcrgese!"r~» Tr der Gautschwalze ist eine Wasserregulierzone vorgesehen, um das Wasser zu steuern, welches aus dem Papier zu dem Oberflächenspannelement bei Druckänderungen in der Wasserregulierzone entfernt wird, um richtungsmäßig die Wasserabgeabe der Gautschwalze in einem vorher festgelegten Muster zum Abscheiden in der Wassersammeipfanne zu steuern, die in der Nähe der Gautschwalze vorgesehen ist. Die Oberflächenspannungsabdeckung kann beispielsweise ein Drahtnetz bzw. -sieb sein, welches eine Film bildende Wirkung mit dem Wasser hat und ein filmartiges Sammeln des Wassers in seinen Zwischenräumen erzeugt. Die Wasserregulierzone, mit der zusammen die Druckwalze zum Einsatz kommt, kann ein Dreizonensystem mit einer Wassersammelzone, einer überführungszone und einer Abgabezone aufweisen, wobei ein relativ kleines Vakuum in der Oberführungszone, verglichen mit der Größe des Vakuums benutzt wird, das in der Wassersammelzone zum Einsatz kommt, so daß die Oberflächenspannungsabdeckung und die Vakuumdifferenz so zusammenwirken, daß das Wasser auf der Oberfläche der Gautschwalze bis kurz vor der Abgabezone gehalten wird, damit es in einem gesteuerten Muster abgegeben werden kann. Zusätzlich kann die Wasserregulierzone eine vierte Zone aufweisen, die entweder eine Hohlraumzone bei Atmosphärendruck

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oder eine abschließende Zone mit einem Vakuum ist, welches darin angelegt wird, um die Oberflächenspannungsabdeckung darin zu unterstützen, jegliches restliche Wasser auf der Oberfläche der Gautschwalze zu halten.

Die Druckwalze, welche einen neuen Weichkautschuküberzug hat, ist in einem Flächendruckeingriff gegen die Gautschwalze angeordnet, wobei der Drnckspalt dazwischen in der Wass-ersammelzone vorzugsweise zwischen 25 mm (1") und 37 mm (1,5") der beginnenden Uassersammelzon liegt. Pie Druckwalze dient dazu, der natürlichen Tendenz der Papierstoffeinteilchen entgegenzuwirken, die Zwischenräume des Drahtnetzsiebs zu verstopfen, welches die Gautschwalze abdeckt. Ein derartiges Verstopfen würde das Entfernen des Wassers und die Wasserregulierwirkung der Gautschwalze beeinträchtigen.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch in einer Seitenansicht eine "Verti-Forma"-Papierherstellungsmaschine, bei welcher erfindungsgemäß im unteren Gautschwalzenbereich eine Druckwalze angeordnet ist,

Fig. 2 in einer Seitenansicht den Gautschwalzen-Druckwalzenbereich der Maschine von Fig. 1, wobei die Innenzonen der Gautschwalze gestrichelt gezeigt sind,

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Walzenelement der Druckwalze von Fig. 1 und 2,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 3,

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Fig. 5 in einer Teilansicht von der Seite den Gautschwalze!!·- Druckwalzen-Bereich von Fig. 1 und 2 teilweise geschnitten zur Sichtbarmachung des Innenaufbaus der Gautschwalze, und

Fig. 6 in einer Ansicht längs der Linie 6-6 von Fig. 5 einen der Endabschnitte der Druckwalze.

Insbesondere in den Figuren 1,2 und 5 sind die erfindungsgemäß bei einer Gautschwalze vorgenommenen Modifizierungen sowie die Druckwalze gezeigt, wobei mit dieser Anordnung nicht zu erwartende überraschende Ergebnisse erzielt werden. Die Modifizierungen der Gautschwalze, nämlich die Oberflächenspannungsabdeckung und die verschiedenen inneren Druckzonen, v/erden anhand der Figuren 2 und 5, die Druckrolle anhand der Figuren 3 bis 6 erläutert.

Es wurde gefunden, daß ein notwendiges Element für die Steuerung des Abgabemusters des Wassers aus der Gautschwalze darin besteht, die Gautschwalze oder wenigstens einen Teil der Gautschwalze mit einer Oberflächenabdeckung zu versehen, die in der Lage ist, als Oberflächenspannungselement zu wirken. Die vorgesehene Oberflächenspannungsabdeckung sollte Löcher, Gitteröffnungen oder andere Öffnungen aufweisen, die es dem Wasser ermöglichen, sich in die vorhandenen Löcher 68 und aus diesen heraus zu bewegen, die in den Mantel 7o der Gautschwalze gebohrt sind. Die Löcher, Gitteröffnungen oder andere öffnungen sollten eine Größe haben, die es ermöglicht, daß sich zwischen ihnen und dem Wasser eine Filmbildungswirkung einstellt, wie sie später erläutert wird. Diese öffnungen sollen dadurch gebildet werden, daß beispielsweise metallische oder nicht metallische Drahtgitter bzw. -siebe verwendet werden, die ein sich änderndes Drahtgeflecht haben und in der Papierindustrie leicht erhältlich sind. Obwohl der Mechanismus der Oberflächenspannungsabdeckung noch nicht

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vollständig erkannt ist, nimmt man an,- daß die Abdeckung als zurückhaltende Trennwand und als eine Oberfläche wirkt, auf welcher das Wasser "reitet", wenn es durch die Überführungszone 86 und die abschließende "bzw. Hohlraumzone hindurchgeht, was später erläutert wird. Diese Film bildende Wirkung ist ähnlich der Wirkung, die man beobachten kann, wenn ein ortsfestes Fenstergitter mit Wasser besprüht wird, wobei ein Teil des Wassers in den Öffnungen des Gitters durch die Oberflächenspannung eingeschlossen gehalten wird.

Solche Gautschwalzenabdeckungen bestehen gewöhnlich aus einer einzigen Lage eines Netzes 72, das insgesamt aus einer Vielzahl von Drähten74 gebildet wird, die mit einer Vielzahl anderer Drähte 76 verwoben sind, v/odurch ein Drahtnets erhalten wird, welches in seinem strukturellen Aussehen einem Netz entspricht, wie es bei Gittertüren im Haushalt verwendet wird und wie es bei der bevorzugten Ausführungsform von Fig. 5 gezeigt ist. In Abänderung davon kann die Oberflächenspannungsabdeckung als Gitter 72 ausgebildet sein, wobei ein oberes Gitter an einem unteren nicht gezeigten Gitter so festgelegt wird, daß die Gitter fest aufeinander oder an der Oberfläche 82 des Gautschwalzenmantels 7o befestigt sind.

Es können auch andere Varianten von Oberflächenspannungsabdeckungen verwendet werden. So kann die Oberflächenspannungsabdeckung beispielsweise durch spanabhebend auf einer bereits vorhandenen Gautschrolle erzeugte Vorsprünge und Nuten, durch Ätzen der Gautschrolle oder durch Befestigen eines Drahtes oder von Drähten über wenigstens der bereits vorhandenen öffnung 68 der Gautschwalze ausgebildet werden, wobei der übrige Abschnitt der Gautschwalze frei bleibt. Andere Varianten des Oberflächenspannungselementes bestehen darin, daß Spiralen bsw. Schraubenlinien

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oder Nuten in dem Gautschwalzenmantel vorgesehen werden, wobei ein Oberflächensparmungselement wenigstens über den Schraubenlinien oder Nuten ausgebildet wird.

Zusätzlich zu der Verwendung einer Oberflächenspannungsabdeckung um wenigstens einen Abschnitt des Umfangs der Gautschwalze herum hat das Saugwalzen-Wasserentfernungssystem gemäß der Erfindung eine einzige Wasserregulierzone. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, daß die Innenanordnung der Gautschwalze wenigstens drei oder vier Unterzonen oder Abschnitte aufweist, die getrennt so steuerbar sind, daß die Wasserabgabe aus der Gautschwalze richtungsmäßig gesteuert werden kann. Bei der Beschreibung der Wasserregulierzone und ihrer Bauteile werden gewöhnlich die Ausdrücke Zone, Unterzone und Abschnitt austauschbar verwendet.

Die erste der Wasserregulierzonen wird insgesamt als Wassersammeizone 84 bezeichnet. Diese Zone 84 soll eine Zone mit einem realtiv hohen Vakuum sein, das von etwa 125 bis etwa 3oo mm Hg und mehr (5 bis 12") reichen kann. Dabei können beispielsweise Vakua von 375 oder 5oo mm Hg (15 oder 2o") zur Anwendung gelangen. Die Wassersamme1zone kann vorzugsweise einen Bereich der in direktem Kontakt mit den Entwässerungsdrähten 4G und der nassen Papierbahn 5o stehenden Gautschflache umfassen, der so groß wie möglich ist. Es genügt jedoch ein geringerer Abschnitt dieser Fläche, da dies zu einer geringeren Entwässerungszeit der nassen Papierbahn 54 durch die Gautschwalze führt.

In der Wassersammeizone 84 können viele Vakuumbereiche verwendet werden. Das für die genannten Zwecke in der Wassersammelzone angelegte Hohlvakuum kann hinreichend als Vakuum definiert werden, welches größer ist als etwa 5o mm HG (2") und welches etwa 625 mm HG (25") gleich

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ist. Obwohl beim Betrieb einer Versuchsanlage hohe Vakua von 5o bis 175 mm Hg (2 bis 7") verwendet wurden, sollte eine Produktionseinheit hauptsächlich zwischen einem Vakuumbereich von etwa 125 und etwa 3oo mm Hg (5 und 12") oder mehr in der Wassersammeizone 84 arbeiten. Je höher das Vakuum in der Wassersammeizone 84 ist, desto größer ist die Kapazität der radialen Löcher 6 8 in der Gautschwalze zusammen mit dem Oberflächenspannteil Wasser für die spätere Abgabe zu entfernen, was noch erläutert wird. Dementsprechend kann vorhergesagt werden, daß hohe Vakua von bis zu etwa 7oo mm Hg (28") in manchen Fällen bei der Papierherstellung erwünscht sein können.

In Betrieb soll bei den meisten Gautschwalzen bei der Papierherstellung etwas Luft durch die Papierbahn gezogen werden, um die maximale Bahntrockenheit zu gewährleisten. Dies sollte, falls möglich, in der Hochvakuum-Wassersammelzone erfolgen. Diese Begleiterscheinung der Luft bei dem Entfernen von Wasser in der Wassersammeizone unterscheidet die Arbeitsweise der bevorzugten Ausführungsform der Gautschwalze von der einer Formwalze die keine Luft auf die Vakuumformwalze, sondern nur Wasser durch die Gautschwalze zieht.

Auf die Wassersamme1zone folgt bei der bevorzugten Ausführungsform unmittelbar eine überführungs- oder Übergangszone 86, in welcher ein relativ kleines Vakuum verglichen mit der Größe des Vakuums anliegt, welches in der Wassersammelzone anliegt. Versuche haben gezeigt, daß immer dann, wenn das Vakuum in der Wassersammelzone 84 zwischen etwa 125 und etwa 3oo mm Hg (5 bis 12") liegt, das bevorzugte Vakuum in der überführungszone 86 in einem Bereich zwischen 0 und etwa 25o mm WS (0 bis 1ο") liegt.

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Die Überführungszone 86 wirkt als Übergangszone und verhindert eine zu frühe Abgabe des Wassers aus der Gautschwalze, wenn das Drahtnetz 46 sich von der Gautschwalze trennt, wie dies in Fig. 2 und 5 gezeigt ist. Die Überführungszone 86 beginnt deshalb etwa im Bereich, in welchem das Papiermaterial die Gautschwalze verläßt, und aadet etwa in der Nähe des Anfangs der Sammeleinrichtung". Die Überführungszone 86 kann auch an einer Stelle beginnen, die etwas vor der Stalle liegt, an der sich das Metz 46 von der Gautschwalze lö^t. Der Anfangspunkt sollte jedoch nicht hinter der Stelle liegen, an der sich Drahtnetz und Papier trennen, da dadurch Fremdluft von den Enden der Gautschwalze in die Hochvakuum-Wassersammelzone 84 gezogen würde. Das Ende der überführungszone 86 soll derart angeordnet sein, daß das anschließend freigegebene Wasser deutlich in die WassersammeIpfanne 56 eintritt, ohne auf die Lippe der Sammelpfanne zu treffen. Die Oberflächenspannungsabdeckung an der Gautschwalze ist unter anderem innerhalb der Überführungszone 86 von Bedeutung, da sie als Oberflächenspannungselement wirkt, an welchem das Wasser in den Gautschwalzenöffnungen 68, das vorher durch die Hochvakuumzone entfernt worden ist, wieder auf dem Oberflächenspannungselement filmartig abgeschieden wird. Die Öffnungen in der Gautschwalzenabdeckung füllen sich mit Wasser entsprechend der Größe der Öffnungen in der Gautschwalzenabdeckung und der Oberflächenspannung des Wassers. Obwohl Wasser in dem Oberflächenspannungselement normalerweise dazu neigen würde, aus der Gautschwalze beim Durchlaufen der überführungszone 86 infolge der Zentrifugalkraft abzufließen, die durch die Drehung der Gautschwalze ausgeübt wird, wobei ein niedriges Vakuum vom Inneren der überführungszone 86 her anliegt, wird diese Zentrifugalkraft überwunden und das Wasser bleibt auf dem Oberflächenspannungselement möglicherweise innerhalb der Öffnung 68 in dem Gautschwalzenmantel 7o haften, bis es

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freigegeben wird, wenn der Gautschwalzenmantel 7 ο durch die dritte Zone oder Freigabezone des Mehrfachzonensystems geht.

Versuche an einer Experimentiervorrichtung haben gezeigt, daß Vakua der überführungszone zwischen etwa 0 und etwa 25o mm WS (0 bis 1o") zu zufriedenstellenden Ergebnissen führen, wobei die besten Ergebnisse zwischen etwa 5o und etwa 125 mm WS (2 bis 5") bei den Bedingungen der Versuchsanlage liegen. Bei höheren Arbeitsgeschwindigkeiten einer Papierherstellungsmaschine, im Bereich zwischen 45o und 9oo m/min (15oo bis 3ooo ft/min) werden höhere Vakua zu erwarten sein. In diesem Fall werden auch größere Wasservolumina bei der Versuchsanlage möglich.

unmittelbar auf die überführungszone 86 folgt bei der bevorzugten Ausführungsform des Mehrfachzonensystems die dritte Zone, welche eine Abgabezone bzw. Freigabezone 94 bildet. In dieser Zone wird das Wasser von der Oberflächenspannungsabdeckung und aus den Gautschwalzenöffnungen 68 freigegeben. Diese Zone 94 folgt auf die über führungs zone 86 mit niedrigem Vakuum und scheint zufriedenstellend zu arbeiten, wenn eine Lüftung zur Atmoshäre gegeben ist, deren Größe ausreicht, um Luft in die Freirrabezone 94 eintreten zu lassen, was natürlich durch die aus der Gautschwalze abgegebene Wassermenge festgelegt ist. Versuche zeigen, daß die Freigabezone 94 auch bei bestimmten Vakuum- und Druckbedingungen arbeiten kann. Diese Bedingungen sind jedoch bezüglich des belüfteten Zustandes unwichtig. In der Freigabezone 94 wird die Oberflächenspannungsabdeckung wieder für die Arbeitsweise der Zone dadurch wesentlich, daß sie das Wasserabgabemuster steuert. Wenn das Vakuum an der filmartigen Wasseransammlung, die sich in der über führungs zone 86 ausgebildet hat, unterbrochen wird, wenn der Gautschwalzenmantel

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in diese Zone eintritt, wird das Wasser daraus durch die Oberflächenspannungsabdeckung schnell abgegeben, da sich das Wasser in unmittelbarer Nähe der Oberfläche der Gautschwalze befindet.

Man nimmt an, daß eine Restwassermenge in den Gautschwalzenöffnungen 68 gehalten wird, während die Gautschwalze über die Hohlraumzone 96 in einem Gleichgewichtsstadi-um geht, und daß die Oberflächenspannungsabdeckung so wirkt, daß eine weitere Abgabe dieses Gleichgewichtswassers dadurch verzögert wird, daß sie als Sperre wirkt und das ganze, auf diese Weise gesammelte Wasser mittels neuer Oberflächenspannungskräfte hält, die für die kleinen Wassertröpfchen relativ groß sind. Diese Wirkung führt auch zu einer Unterbindung einer Wasserbelagbildung auf der Außenfläche der Gautschrolle und in die zugeführte Papierbahn hinein,wie dies vorstehend erläutert wurde.

Die räumliche Anordnung der Vakuumzone kann vielfältig variiert werden, um ein gewünschtes und steuerbares bzw. regulierbares Muster der Wasserfreigabe zu erhalten. So haben Versuche gezeigt, daß eine Hohlraumzone 96 wirksam werden kann, indem sie zur Atmosphäre hin belüftet ist, zur Freigabezone 94 über einen mit Ventil versehene Öffnung belüftet ist oder die Dichtung in der Wand zwischen den beiden Zonen entfernt wird. Die Hohlraumzone 96 kann zusätzlich eine vierte oder abschließende Vakuumzone bilden, in welcher Vakuum verwendet wird, das ausreicht, um eine Abgabe des vorher genannten Restwassers zu verhindern. Insgesamt genügt eine Vakuumhöhe von etwa 5o bis etwa 1oo mm WS (2 bis 4 "). Bei dieser Abänderung, bei welcher die Hohlraumzone 96 eine vierte Zone oder abschließende Vakuumzone bildet, erweist sich in Betrieb der Gautschwalze deshalb günstiger, da bei geringeren Anforderungen an die Steuerung des Vakuums in der überführungszone ein präziseres Abgabemuster für das Wasser

erhalten wird. _s09s2g_/0722

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Wie in dan Figuren 2 und 5 gezeigt ist, erstreckt nich die Ilohlraumzone oder abschließende Zone 9 5 von dem Ende der Freigabezone 94 zum Anfang der Wassersamiselzone 84 wobei die vier Zonen die ganzen 36o der Walze umspannen.

Wie vorstehend erläutert wurde, kann die Wasserregulierungzone bei der bevorzugten Ausführungsform aus einem Dreizonensystem gebildet werden, welches eine Wassersammelzone 84, eine überführungszone 86 und eine Freigabezone 94 aufweist. Sie kann vorzugsweise auch von einem Vierzonensystem gebildet werden. Versuche haben gezeigt, daß durch Verändern des relativ niedrigen Vakuums in der Überführungszone 86 die Bedienungsperson in der Lage ist, das Muster des Wassers, welches von der Gautschrolle in die Sammelpfanne 56 abgeschleudert wird, genau reguliert werden kann. Immer wenn sich das niedrige Vakuum in der überführungszone 86 im unteren Bereich befindet, kann das Muster leicht auf das durch die Pfeile veranschaulichte Muster eingestellt v/erden. Wenn sich das niedrige Vakuum der Überführungszone in dem oberen Bereich befindet, kann das Wassefrcuster variiert werden, da es lünger dauert, dieses hohe Vakuum aufzuheben, wenn der ilantel 7o der Gautschwalze in die Freigabezone 9 4 gelangt.

Bei der Ausbildung der Mehrfachzonen-Wasserregulierzone gemäß der Erfindung wird die Wassersamme1zone 84 mittels eines Paares von Wänden 1o6 und 1o8 gebildet, wobei die Wand 1o8 auch eine Wand der überführungszone 86 bildet, deren zweite Wand aus der Wand 11o besteht, was an sich bekannt ist. Die Wände 1oo, 1o6, 1o8 und 11o haben an ihrem äußeren Abschnitt eine Abdichtung 112, wie dies bei der Konstruktion von Gautschwalzen bekannt ist.

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Wie in den Figuren 2 und 5 schematisch gezeigt ist, wird das relativ hohe Vakuum in der "assersairw.elzone 84 durch die Vakuumöffnung 114 induziert, während das relativ niedrige Vakuum in der überführungszone 84 durch die Vakuumöffnunge 11G induziert wird. Hie Lüftung in der Freigabezone 94 erfolgt durch die öffnung 11S, während die Ilohlraumzone 86 belüftet werden kann oder eine ^ndzone mit einem Vakuum bildet, Cd.s durch die vakuuiriülfiv.incj 119 angelegt vird.

Wenn die i-7asserregulierzone anders ausgebildet ist als das vorstehend beschriebene Drei- oder Vierzonensysten, kann der Druck in der h'asserregulierungszone durch andere Einrichtungen verändert v/erden, um eine Richtungssteuerung des Wasserstroir.s von der Gautschwalze weg in einem vorher festgelegten Muster zu erreichen, um es in der Wassersammelpfanne abzuscheiden. Beispielsweise kann die Wasserregulierzone wenigstens zwei Zonen aufweisen, wobei der Druck in einer Zone ein variables Vakuum ist, das ausreicht, um den Zentrifugalwirkungen der Drehung der Gautschwalze entgegenzuwirken, während der Druck in der anderen Zone variabel ist, um das Wasser freizugeben, damit die Zentrifugalwirkung der Gautschwalze auf das Wasser dieses aus dem Oberflächensapnnungseleitient herausziehen und in die Sammeleinrichtung transportieren kann, wobei die Gautschwalze mit der vorstehend beschriebenen Oberflächenspannungsabdeckung überzogen ist.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zuerst die Außenfläche der Gautschwalze mit einer Oberflächenspannungsabdeckung der vorstehend beschriebenen Bauweise oder Bauweisen abgedeckt. Anschließend wird die Bahn über die Wasserregulierungszone in der Gautschwalze geführt, während ein vorher festgelegtes Vakuum in der Wasserregulierungszone angelegt wird. Die Wasserregulierungszone kann ein

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Einzonen-, Zweizonen-, Dreizonen-, Vierzonen- oder ein anderes Mehrzonensystern sein. Wenn die Bahn über die Wasserregulierungszone geführt worden ist, wird das Vakuum in der Wasserregulierungszone auf ein weitaus geringeres Vakuum reduziert, das ausreicht, um das Wasser in der Oberflächenspannungsabdeckung entgegen den Zentrifugalwirkungen zu halten, die durch die Drehung der Gautschwalze hervorgerufen werden. Danach wird der Druck in der Wasserregulierungszone auf einen Druck reduziert, der ausreicht, um das in der Oberflächenspannungsabdeckung gehaltene Wasser in einem steuerbaren Muster infolge der Zentrifugalkraft freizugeben, die durch die Drehwirkung der Gautschwalze ausgeübt wird, so daß das Wasser in der Sammelpfanne gesammelt v/erden kann. Irgendwelches Restwasser kann in den Gautschwalzenöffnungen durch das Oberflächenspannungselement gehalten werden, wenn der Gautschwalzenmantel über die Hohlraumzone oder abschliessende Zone geht.

Es sind bereits verschiedene Versuchsdaten und zusätzliche Beispiele von geeigneten Oberflächenspannungsabdeckungen, speziellen Maschengrößen, Vakuum- und Druckpegeln, ebenso wie weitere beispielsweise Modifizierungen des Gautsch- oder Saugwalzenelementes selbst bekannt-

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird in Kombination mit der"Verti-Forma"-Papierherstellungsmaschine eine Druckwalze 1oo verwendet, die in einem andrückenden Flächeneingriff parallel zu der Gautschwalze 4o in der Nähe der Antriebswalze 42 angeordnet ist, um ein Zusetzen der Zwischenräume des Gitters bzw. Netzes 72 mit feinen Papierstoffteilchen und dergleichen zu verhindern oder wenigstens zu verzögern.

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Wie in den Figuren 2 und 5 gezeigt ist, tritt der Druckspalt zwischen der Gautschwalze 4o und der Druckwalze 1oo an der Wassersammelzone in einer Fläche auf, die von der Stelle der Anfangswand 1o6 um einen Abstand entfernt ist, der in Fig. 5 mit DIM.A bezeichnet ist. Es hat sich gezeigt, daß dieser Abstand DIM.A vorzugsweise in einem Bereich von 25 bis 37 mm (1 bis 1,5") liegt. Dieser Bereich ermöglicht das Anlegen eines bestimmten Vakuums an das Material 54 vor dem Druck durch die Druckwalze, so daß ein Knittern des Materials verhindert wird. Die Spaltfläche selbst liegt gewöhnlich in der Größenordnung von 5o mm (2") quer über die Walzen.

Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, hat das Walzenelement der Druckwalze 1oo einen inneren Basiskörper oder Kern 1o1, beispielsweise aus Eisen, mit einer festen glatten äußeren Oberflächenschicht 1o2 aus einem sehr v/eichen Kautschuk, der Freigabebauveise, beispielsweise aus einem sich selbst schälenden Kautschuk. Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, hat das Walzenelement in seiner Mitte vorzugsweise den größten Durchmesser, wobei dieser Abschnitt entsprechend den auftretenden Drucken und dem Gewicht oder entsprechend dem Eiegemoment der Walze bemessen ist. Ausgehend von diesem Mittelabschnitt mit größten Durchmesser, nimmt der Durchmesser zu den Enden des Jruckwalzenelementes hin fortschreitend längs seiner glatten Oberfläche ab.

Typische Abmessungen des Walzenelementes sind:

Walzenlänge 48o cm (189")

Walzendurchmesser 5o,8 cm (2o")

Vialzenscheitelwert 5o/1ooo Scheitel (I/I000) Stärke der Kautschukschicht am Ende

der Walze 38 mm (1 ,5")

Weichheit des Kautschuks 60 P & J (19o bis 2oo P & J)

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Die Druckwalze ist ir.it jedem ihrer Enden auf einem Aufbau gelagert, eier die Drehung um einen Schwenkzapfen 1o4, was durch den mit zwei Spitzen versehenen Pfeil in Fig. 2 gezeigt ist, in die Eingriffslage und aus der Eingriffslage mit der Gautschwalze 4o und die seitliche Bewegung bezüglich der Gautschwalzenoberflache ermöglicht, was durch den mit zwei Spitzen versehenen geraden Pfeil in den Figuren 2, 5 und 6 veranschaulicht ist wodurch die Fläche des Druckspaltkontaktes und somit der Abmessung DIM.A variiert v/erden kann. Bezüglich der letzteren Bewegung ist auszuführen, daß die Enden 1o7 der Druckwalze 1oo in Trägern 1o3 gelagert sind, die in Führungen 1o5 in Ealtearmen 2o6 sitzen. Wenn eine Schraube 2o8 in einen Anschlag 1o9 gedreht wird, bewegen sich die Träger 1o3 in den Führungen 1o5, wodurch die relative seitliche Position des Druckspaltes zwischen den Walzen eingestellt wird.

Die Druckwalze 1oo ist in einem gegenüberliegenden Druckeingriff an der Gautschwalze 4o mittels des Weichkautschuküberzugs 1o2 angeordnet, der gegen das Material drückt, welches von dem Drahtnetz 46 getragen wird, welches über die mit Öffnungen versehene Gautschwalzenoberfläche

gelegt ist. Ein typischer Auflagedruck liegt bei 3,2 bis 2

3.4 kp/cm (45 bis 48 psig), wobei ein übliches Maximum bei

3.5 kp/cm (5o psig) liegt.

Wie erwähnt, vergrößert die Druckwalze 1oo in Kombination mit dem Mehrfachzonen-Oberflächenspannungsabdeckaufbau der Gautschwalze 4o die Wasserentfernung und die Wasserregulierungswirkung der Gautschwalze dadurch, daß unter anderem die Vakuumeigenschaften verbessert und die Entwässerung in der WassersammeIzone 84 der Gautschwalze gesteigert werden, was zu einer größeren Spülwirkung bezüglich der Papiermaterialfeinstoffe aus den Zwischenräumen

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des Drahtnetzes 72 führt. Diese Spülwirkung wirkt der natürlichen Neigung der Papierstoffeinteilchen entgegen, das Gitter zu verstopfen und das Entfernen des Wassers und die Wasserregulierungswirkung der Gautschwalze zu verschlechtern.

Erfindungsgemäß wird sonit ein Saugrollen- und Saugrollenwasserentfernungssystem für die Papierherstellung geschaffen, welches sich insbesondere für die Anwendung bei Gautschwalzen eignet. Dabei wird Wasser aus der nassen Bahn entfernt und anschließend auf regulierbare Weise abgegeben, v.'as für den Rest des Papierherstellungsverfahrens nicht distributiv ist. Das Wasser wird aus der nassen Papierbahn in einer Kochvakuumzone entfernt, wobei das Vakuum zwischen etwa 5o und etwa 7oo mm Hg (2 bis 28") liegt. Das Kasser geht durch eine Oberflächenspannungsabdeckung, die auf wenigstens einem Teil der Gautschwalze ausgebildet ist, und wird teilweise in den Öffnungen in der Gautschwalze und in dem Oberflächenbereich der Oberflächenspannungsabdeckung eingeschlossen. In der überführungszone wird ein momentaner Gleichgewichtszustand erreicht, bei welchem das Vakuum und die OberflMchenspannungskräfte den Zentrifugalkräften entgegenwirken, die durch die Drehung der Gautschwalze entwickelt werden, wodurch das Wasser in der Oberflächenspannungsabdeckung und in der Nähe der Oberfläche der Gautschwalze in den Gautschwalzenöffnungen gehalten wird. Daran schließt sich eine schnelle Abgabe des Wassers in die Sairmelpfanne in Form eines Musters an, was durch die Position der Freigabe oder Abgabezone und des Oberflächenspannungseleirentes bezüglich der Sammelpfanne festgelegt ist. Irgendwelches Restwasser bleibt in den Gautschrollenöffnungen, da es dort durch die Oberflächenspannungsabdeckung festgehalten wird, wenn der Gautschwalzenmantel über den Hohlraumbereich oder alternativ über die vierte abschließende Vakuumzone geht.

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Schließlich ist eine Druckwalze vorgesehen, die der natürlichen Wirkung der Papierstoff eintauchen entgegenwirkt, die Oberflächenspannungsabdeckung zuzusetzen, so daß der Mehrfachzonen-Oberflächenspannungsaufbau der Gautschwalze seine Wirkung über lange Zeiträume aufrechterhalten kann.

Erfindungsgemäß ist es möglich, in der Papierindustrie große Wassermengen aus der laufenden Bahn zu extrahieren, wenn sie über die Gautschvralze oder eine andere Art von Saugwalze geht.

Ansprüche - 26 -

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Claims (18)

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   ANSPRÜCHE

   Verfahren zum Entfernen von Wasser bei der Papierherstellung, wobei eine laufende Papierbahn verschiedenen Drucken ausgesetzt wird, die innerhalb einer sich drehenden Saugwalze, biespielsweise einer Gautschwalze, zum Entfernen des Wassers aus der Walze zu einer Sammelpfanne angelegt werden, die in der Nähe der Saugwalze angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

   a) die Außenfläche der Saugwalze mit einer Oberflächenspannungsabdeckung und die Saugwalze mit einer Wasserregulierungszone versehen werden,

   b) die Bahn über die Wasserregulierungszone in der Saugrolle geführt wird, während ein vorher festgelegtes Vakuum mit einer relativ niedrigen Höhe, die geringer ist als der Atmosphärendruck, in der Wasserregulierungszone angelegt wird,

   c) die Druckhöhe in der Wasserregulierungszone auf einen höheren Druckwert angehoben wird, der jedoch noch geringer als der Atmosphärendruck ist und ausreicht, um das Wasser in dem Oberflächenabdeckungselement entgegen der Zentrifugalwirkung zu halten, die durch die Rotation der Saugrolle hervorgerufen wird,

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   d) die Druckhöhe in der Wasserregulierungszone weiterhin auf einen höheren Viert gesteigert wird, der ausreicht, um das in dem Oberflächenspannungselement gehaltene Wasser in einem steuerbaren Muster durch die Zentrifugalkraft freizugeben, die durch die Rotationswirkung der Saugrolle ausgeübt wird, wodurch das Wasser in der Sammelpfanne gesammelt werden kann und die Maßnahmen b), c) und d) nacheinander bezügliche des Umfangs der Saugrolle ausgeführt werden, und

   e) eine Druckwalze für einen Flächendruckeingriff vorgesehen wird, wobei die Außenfläche der Saugwalze der natürlichen Neigung der Feinstoffe und dergleichen aus der Papierbahn entgegenwirkt, die Oberflächenspannungsabdeckung zu verstopfen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß bei der Maßnahme a) die Oberflächenspannungsabdeckung aus einem Drahtnetz besteht, das um die Außenfläche der Saugrolle gelegt ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß beim Anlegen des Vakuums gemäß Maßnahme b) das Vakuum in einem Bereich zwischen etwa 125 und etwa 35o mm Hg (5 bis 14") liegt.
4. 4. Verfahren nach einen¹ der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß beim Anheben des Druckpegels gemäß Maßnahme c) der Druck auf einen Bereich gesteigert wird, der etwa O bis etwa 3oo mm WS (O bis 12") beträgt.

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5. 5. Verfahren nach einem der vohrhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß bei der weiteren Erhöhungdes Druckpegels gemäß Maßnahme d) der Druck auf etwa Atmosphärenaruck gesteigert wird.
6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine weitere Maßnahme f), bei welcher der Druckpegel in der Ifasserregulierungszone auf einen Druck abgesenkt wird, der ausreicht, um jegliches restliche VJasser, das gemäß d) nicht freigegeben wurde, in der Saugwalze festzuhalten.
7. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß

   a) die Saugrolle mit einer Wasserregulierungszone versehen wird, welche eine Wassersammelzone, eine überführungszone und eine Freigabezone aufweist,

   b) an wenigstens einem Abschnitt der Saugwalze um den Umfang herum die Oberflächenspannungsabdeckung vorgesehen wird,

   c) ein Vakuum an der Wassersamme1zone angelegt wird,

   d) in der Überführungszone verglichen mit der Größe des Vakuums der Tvassersammelzone ein relativ kleines Vakuum angelegt wird, wobei die Oberflächenspannungsabdeckung und die Vakuumdifferenz so zusammenwirken, daß das an der Oberfläche der Saugwalze genau bis zur Freigabezone gehalten wird, so daß in einem gesteuerten Muster abgegeben werden kann, und

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   e) eine Druckwalze in einem Flächendruckeingriff an dem Papier mit der Saugrolle in einem Bereich in der Wassersammeizone vorgesehen wird, wodurch der natürlichen Tendenz der Feinstoffe aus dem Papier entgegengewirkt wird, die Oberflächenspannungsabdeckung zu verstopfen.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η zeichnet, daß bei der Maßnahme b) die Oberflächenspannungsabdeckung dadurch vorgesehen wird, daß wenigstens ein Drahtnetz an der Außenfläche der Saugwalze festgelegt wird,und daß bei der Maßnahme

   e) die Druckwalze so ausgebildet wird, daß der Druckspalt zwischen den Walzen annähernd 25 bis 38 mm (1" bis 1,5") vom Anfang der Wassersammeizone aus angeordnet ist.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß bei der Maßnahme b) die Oberflächenspannungsabdeckung so vorgesehen wird, daß wenigstens ein metallisches Drahtnetz an der Außenfläche der Saugrolle festgelegt wird, daß bei der Maßnahme d) das Vakuum in der Überführungszone in einem Bereich zwischen etwa O und etwa 25o mm WS (O bis 1o") angelegt wird, während das Vakuum in der Wassersammelsone in einem Bereich zwischen etwa 125 bis etwa 3oo mm Kg (5 bis 12") liegt, und bei der Maßnahme e) die Druckwalze so vorgesehen wird, daß der Druckspalt zwischen den Walzen sich in einer Entfernung von etwa 25 mm bis 38 mm (1 bis 1,5") vom Anfang der Wassersammeizone befindet.

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10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß bei der Maßnahme a) die Wasserregulierzone mit einer vierten Endzone zwischen der Freigabezone und der Wassersammeizone versehen ist, wobei die vier Zonen die ganzen 36o° der Walze umspannen, und daß bei der Maßnahme d) weiterhin das Anlegen eines Vakuums in der Endzone vorgesehen ist.
11. 11. Vorrichtung zum gesteuerten Entfernen von Wasser bei der Papierherstellung mit einer Mehrfachzonengautschwalze, welche eine Vielzahl von radialen öffnungen in ihrem Außenmantel hat und der eine Sammelpfanne zum Sammeln des Wassers zugeordnet ist, das von ihr abgeworfen wird, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Oberflächenspannungsabdeckung (46) an der Oberfläche der Gautschwalze (4o), die wenigstens die radialen öffnungen (68) an der Außenseite des Mantels der Walze abdeckt, wobei die Oberflachenspannungsabdeckung (46) das Auftreten einer Film bildenden Wirkung zwischen sich und dem Wasser aus der nassen Papierbahn (54) ermöglicht, durch eine ÜberführungsZoneneinrichtung zur Ausbildung einer Überführungszone (86) in der Gautschwalze (4o) an einer vorher festgelegten Stelle, die an dem Punkt beginnt, an'dem in etwa die Papierbahn (54) die Walze verläßt,und an einer Stelle endet, an der sich in etwa die Sammelpfanne (56) befindet, durch eine Überführungszonen-Vakuumseinrichtung zur Schaffung eines sehr kleinen gesteuerten Vakuums in der Überführungszone (86), um das Wasser an der Oberflächenspannungsabdeckung (46) in einer filmartigen Wasseransammlung und in den Gautschrollen-Öffnungen (68)

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    an oder in der nähe der Oberfläche des Gautschrollennantels entgegen der Zentrifugalkraft zu halten, welche das Wasser aus der Walze ziehen möchte, so daß immer dann, wenn anschließend das minimale Vakuum freigegeben wird, das festgehaltene Wasser aus der Gautschwalze (4o) in einem gesteuerten gerichteten Muster in die Sammelpfanne (56) abgeworfen wird, durch eine Endzoneneinrichtung zur Bildung einer Endvakuumzone (96) in der Gautschwalze (4o) an einer vorher festgelegten Stelle, die an der Stelle beginnt, an welcher sich in etwa das Ende der Sammelpfanne (56) befindet,und die an der Stelle endet, an der in etwa die Papierbahn (54) mit der Walze in Kontakt kommt, durch eine Endzonen-Vakuumeinrichtung zur Schaffung eines gesteuerten Vakuums in der Endzone (96) , um jedes Restwasser auf der Oberflächenspannungsabdeckung (46) in einer filmartigen Wasseransammlung und in den Gautschrollenöffnungen (68) entgegen der Zentrifugalkraft zu halten, welche das Restwasser von der Walze wegziehen oder das Restwasser zur Eildung eines Belags längs der Walze bringen möchten,so daß das Restwasser nicht in die ankommende Papierbahn geworfen wird, •durch eine Wassersamme1Zoneneinrichtung zur Bildung einer Wassersammelzone (84) in der Gautschwalze (4o) an einer vorher festgelegten Stelle, die am Ende der Endzoneneinrichtung (96) beginnt und am Beginn der überführungsZoneneinrichtung (86) endet, durch eine Wassersammelzonen-Vakuumeinrichtung zur Schaffung eines regulierten Vakuums in der Wassersammelzone (84) auf einem Druckpegel, der niedriger ist als der in der Überführungszone (86) oder in der Endzone (96) zum Abziehen von Wasser aus der nassen Papierbahn (54), durch eine Freigabezoneneinrichtung zur Bildung einer

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    Wasserfreigabe- oder Abgabezone (94) in der Gautschwalze (4o) an einer vorher festgelegten Stelle, die am Ende der Überführungszoneneinrichtung (86) beginnt und an der Stelle endet, an welcher die Endzoneneinrichtung (96) beginnt, wodurch vier, wenigstens nacheinander benachbarte Zonen gebildet v/erden, welche die vollen 36o der Gautschwalze (4o) umspannen, durch eine Freigabezonen-Druckeinrichtung zur Schaffung eines Drucks in der Freigabezone auf einem Pegel, der höher ist als der in der Wassersammeizone (84) , der überführungszone (86) oder der Endzone (96) für die Abgabe des Kassers, das bisher an oder in der Nähe der Oberfläche des Gautschwalzenmantels gehalten wurde, in einem gesteuerten gerichteten Muster in die Sammelpfanne (56), und durch eine Druckwalzeneinrichtung (1oo) , die in einer·. Druckeingriff mit der Außenseite der Gautschwalze (4o) an einer Stelle in der Wassersammelzoneneinrichtung (84) steht, um der natürlichen I-Teigung der Feinstoffe und dergleichen aus der nassen Papierbahn (54) entgegen der Wirkung, die Oberflächenspannungsabdeckung (46) zu verstopfen.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß der Spa.lteingriff etwa 12 mm bis 38 irm (o,5 bis 1_r5") vom Beginn der ersten Zone (34) entfernt ist.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberfläche der Druckwalze (1oo) fest ist.
14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Druckwalze (1oo) aus einem festen starren Kern (1o1)besteht, der einen Oberflächenüberzug aus einein elastisehen Material tr&rt. ₂ g , _{Q ? 2 2} _ 34 -

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15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß das elastische Material ein freigebender, selbstschälender Kautschuk ist.
16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß die äußere Wirkungsoberfläche der Druckwalze (1oo) an ihrer Mitte einen Scheitel hat und eine glatte Oberfläche aufweist, wobei der Durchmesser zu den Enden hin abnimmt.
17. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, insbesondere Saugrolle, beispielsweise Gautschrolle für die Papierherstellung, mit einer Vielzahl von radialen öffnungen in der Außenseite der Saugrolle und Vakuumeinrichtungen in der Gautschrolle zur Steuerung des aus dem Papier bei der Papierherstellung zu den Saugrollenöffnungen hin entfernten Wassers , gekennzeichnet durch

    a) ein Oberflächenspannungselement (46) , welches wenigstens einen Abschnitt der Saugwalze (4o) abdeckt und das Auftreten einer Film bildenden Wirkung zwischen sich und dem Wasser aus dem Papiermaterial zuläßt, wobei das Oberflächensp.annungselemnnt (46) als Einrichtung dient, um das Entfernen des Wassers aus den Papiermaterial dadurch zu unterstützen, daß eine filmartige Wasseransammlung gebildet und anschließend das entfernte Wasser in eine äußere Sammeleinrichtung abgegeben wird, und das Oberflächenspannungselement auch dazu dient, jedes nicht abgegebene Restv/asser in den Gautschwalzenoffnungen durch Bildung

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    einer filmartigen Wasseransammlung zu halten, bis es später durch Betätigung der Vakuumeinrichtung abgegeben vzerden kann, und

    b) durch eine Druckv/alze (1oo) , die in einem Druckeingriff mit der Außenseite der Saugrolle Fläche gegenüber Fläche steht und als Einrichtung dient, der Neigung der Feinstoffe und dergleichen aus dem Papiermaterial entgegenzuwirken, die Oberflächenspannungsabdeckung (46) zu verstopfen.
18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Oberflächenspannungsabdeckung ein Maschengitter ist.

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