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Verfahren und Vorrichtung im Pressenteil einer
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Papiermaschine Die Erfindung betrifft ein Verfahren im Pressenteil
einer Papiermaschine zum Abnehmen der Papierbahn von der glatten Preßwalzenoberfläche
und zu ihrer Weiterführung, worin die Bahn in sog.
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geschlossener Führung durch mehrere Preßspalte hindurchläuft und während
dieses Laufs dauernd entweder von einem Filz oder von einer Walzenoberfläche getragen
wird, wobei in diesem Verfahren eine rotierende Saugwalze verwendet wird.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Saugübertragungswalze zum Durchführen
des Verfahrens, wobei diese Übertragungswalze zusammen mit der glatten Preßwalze
eine Preßstelle bildet und der Mantel der Saugübertragungswalze eine Zellenstruktur
(Sandwich-Struktur
)aufweist.
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Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sollen in erster
Linie in Verbindung mit einem Pressenteil in Anwendung kommen, der in der finnischen
Auslegeschrift Nr. 50651 angegeben ist, jedoch nicht darauf beschränkt sein.
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Ein allgemein bekanntes Verfahren zum Abnehmen der Bahn von der Oberfläche
einer rotierenden Preßwalze in einer Papiermaschine und zum überführen der Bahn
in zusammenhängender Form in die nächste Behandlungsstufe gründet sich auf eine
Anordnungsweise, bei der die Geschwindigkeit der Bahn in der darauffolgenden Stufe
höher ist als die Geschwindigkeit der Bahn auf der Preßwalze. Die Abnahme der Bahn
erfolgt somit mit Hilfe eines Geschwindigkeitsunterschieds oder mit Hilfe von Zug.
Der Zug bewirkt eine Spannung und Dehnung der Bahn, die von dieser nicht immer vertragen
werden. Die Bahn kann reißen, woraus sich Unterbrechungen der fortlaufenden Produktion
und Produktionsverluste ergeben.
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Ein kennzeichnendes Merkmal moderner Papiermaschinen ist deren hohe
Arbeitsgeschwindigkeit. Je höher die Geschwindigkeit der Maschine ist, umso kürzer
ist die Zeit, während der die Bahn dem Druck in den Preßspalten zwischen den Walzen
ausgesetzt ist. Dies beeinträchtigt das Entwässerungsvermögen der Presse, und ies
zum Erreichen einer effektiven Wirkungsweise der Presse notwendig, bei hoher Maschinengeschwindigkeit
einen hohen Preßdruck anzuwenden..
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Ein Erhöhen des Drucks hat wiederum zur Folge, daß die Bahn noch inniger
an der Oberfläche der glatten Walze haftet und ein Lösen von
der
Walze schwieriger wird. Deshalb wird die Neigung der Bahn zum Reißen vergrößert.
Im übrigen steigen auch die Produktionsverluste im Fall eines Bahnrisses. Zu Bahnrissen
führende Störungen ergeben sich insbesondere an den Rändern der Bahn. Daher wird
in der vorliegenden Erfindung der Behandlung der Bahnränder besondere Aufmerksamkeit
zugewandt.
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Um die obengenannten Nachteile zu vermeiden, ist die Erfindung in
der Hauptsache dadurch gekennzeichnet, daß die übertragungswalze am Abnahmepunkt
der Bahn gegen die glatte Preßwalze angedrückt wird, daß ein übertragungsfilz (Pickup-Filz)
oder -gewebe mit der Übertragungswalze' zusammenarbeitend durch den Preßspalt hindurchgeführt
wird, den die Übertragungswalze mit der glatten Preßwalze bildet, wobei die Bahn
auf die Oberfläche des Filzes oder Gewebes übertragen und durch Wirkung eines Unterdrucks
daran haftend gemacht wird, wobei dieser Unterdruck in einer Saugzone der übertragungswalze
auftritt, daß die Bahn durch diesen Filz gestützt und geführt weiter z.B. zum Trocknungsteil
der Papiermaschine befördert wird, und daß als Ubertragungswalze eine Saugwalze
vom Zellentyp verwendet wird, die kein inneres Abschließwasser benötigt.
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Der Pickup-Filz und die damit zusammenarbeitende Saugwalze sind bekannte
Mittel zum Überführen einer nassen Bahn vom Siebteil zum Pressenteil einer Papiermaschine.
Jedoch eignet sich die übliche Bau-und Arbeitsweise einer Siebsaugwalze oder.einer
Preßsaugwalze, die man zum Abnehmen der Bahn vom Sieb verwendet, nicht zur Anwendung
in dem Pressenteil. Dies beruht auf der Bauweise und
dem Wirkungsprinzip
dieser Saugwalze. Die Saugwalze umfaßt innerhalb eines durchlöcherten Mantels eine
Sauglade mit einer Länge gleich derjenigen des Mantels, die mit dem Saugsystem verbunden
ist. Die Sauglade ist mit Saugleisten versehen, die gegen die innere Fläche des
Walzenmantels angedrückt werden. Um ein Abnutzen der Leisten und deren Reibung überhaupt
herabzusetzen, wird gegen die Innenfläche der Saugwalze Wasser gesprüht (Abschließwasser).
Die Menge des Abschließwassers kann bis 50 Liter je Minute und Meter betragen. Ein
Teil dieses Wassers wird infolge der Fliehkraft durch die Löcher im Mantel der Walze
hindurchgeschleudert und gelangt in den Pickup-Filz sowie weiter in die Papierbahn
Infolge von fehlerhaften Düsen am Sprührohr kann es ferner vorkommen, daß das Wasser
nicht gleichmäßig über die Maschinenbreite bzw. über die Länge der Walze verteilt
wird; dies übt einen schädlichen Einfluß auf das Feuchtigkeitsprofil der Bahn aus.
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Wenn die Bahn vom Sieb gelöst wird, hat sie einen derart hohen Wassergehalt,
daß das Einführen von Abschließwasser in den Pickup-Filz und teilweise in die Bahn
hinein gewöhnlich keine schwerwiegenden Folgen hat. Wenn man andererseits im Pressenteil
eine herkömmlich ausgebaute Abnahmesaugwalze benutzt, ist die Menge des Abschließwassers
im Vergleich mit der aus der Papierbahn im letzten Preßspalt herausgetriebenen Wassermenge
so groß, daß die Arbeitseffektivität der Presse wesentlich verschlechtert wird.
Falls beispielsweise bei einer Maschinengeschwindigkeit von 800 m/min und bei einem
Flächengewicht der Bahn von 50 g/m2 der Trockengehalt der Bahn im letzten Preßspalt
von 37 % auf 40 % zunimmt, so bedeutet dies, daß in diesem Preßspalt Wasser in einer
Menge von 8 Litern je Minute
und je Meter Maschinenbreite aus der
Bahn entweicht. Indessen kann bei der dem letzten Preßspalt nachfolgend angeordneten
Abnahme-Saugwalze eine gleichgroße oder sogar größere Menge an Abschließwasser wieder
in die Bahn hineingetrieben werden. Die im Pressenteil untergebrachte Abnahmesaugwalze
kann keinen sehr großen Dmrchmesser aufweisen. Aus dem kleinen Durchmesser der Walze
ergibt sich eine hohe Fliehkraft, welche die UrSache ist, daß besonders viel Wasser
verschleudert wird.
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Um die erwähnten Nachteile zu beseitigen, ist die Saugübertragungswalze
erfindungsgemäß in der Hauptsache dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Mantel mit
geschichteter Bauweise hat, mit einem völlig oder teilweise durchlöcherten äußeren
Mantel,einem nichtdurchlöcherten inneren Mantel, sowie zwischen diesen Mänteln eine
Zellenstruktur, wobei ein bestimmter Sektor der Saugübertragungswalze mit dem Saugsystem
mittels eines feststehenden Endstücks oder mindestens einer Saugkammer an einem
der Mantelenden verbunden ist.
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Wie beobachtet wurde, findet ein erheblicher Teil der beim Abnehmen
der Bahn von der Presse stattfindenden Bahnrisse an den Rändern der Bahn statt.
Dies rührt zum Teil daher, daß die Ränder der Bahn infolge unsachgemäßen Arbeitens
des Stoffauflaufkastens und des Siebteils etwa inhomogen sind und auch eine geringere
Festigkeit aufweisen können. Zum Teil ist die Rißanfälligkeit der Bahnränder u.a.
auf die von den rotierenden Walzen erzeugte Luftströmung zurückzuführen, welche
die Bahn zum Flattern anregt.
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Zweck des vorliegenden Verfahrens ist es deshalb, vor allem die Ablösung
der Bahnränder sicherzustellen, indem in der Hauptsache in den beiden Endzonen des
Walzenmantels wirkend ein Sog angeordnet wird. Um das Unterdrucksystem nicht unnötig
zu belasten, kann man den Sog im Zentralbereich der Bahn in jenen Fällen völlig
weglassen, in denen es hinsichtlich der Fahrbarkeit und der Qualität des erzeugten
Papiers möglich ist. Um dem sog. Blaseffekt entgegenzuarbeiten, kann man die Oberfläche
der Abnahmewalze in ihrem mittleren Teil mit Rillen oder Blindlöchern versehen,
die den äußeren Mantel nicht durchstoßen. Eine Blindlochperforation mit einem mit
der durchgehenden Perforation in den Endteilen des Mantels übereinstimmenden Lochabstand
und Lochdurchmesser ist günstig, da der Einfluß der Perforation auf das Papier in
Form einer mehr oder weniger sichtbaren Markierung über die ganze Siebbreite gleich
sein wird.
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Eine Anzahl unterschiedlicher Möglichkeiten betreffs der Perforationsausführung
(des Bohrschemas) wird weiter unten angeführt.
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Gewisse Saugwalzen mit zellartiger Struktur sind bekannt, beispielsweise
durch die SF-PS 18 972. Man hat solche Saugwalzen als Saugwalzen in dem Siebteil
einer Papiermaschine eingesetzt; sie besitzen aber nur ein beschränktes Entwässerungsvermögen
und sie belasten infolge ihrer Bauweise zusätzlich das Unterdrucksystem. Wenn die
zellartige Saugwalze in der Ausführung gemäß der Erfindung verwendet wird, in der
es nur darauf ankommt, daß nach einer Mehrzahl von Preßstellen folgend über eine
gewisse Fläche des Filzes ein Unterdruck erzeugt wird, hat das Entwässerungsvermögen
der Saugwalze keine Bedeutung. Es ist auch zu beachten, daß mit gewissen besonderen
Bauweisen der erfindungsgemäßen zellartigen Saugwalze ein sehr niedriger
Luftverbrauch
erzielt wird. Solche Bauweisen sollen weiter unten dargestellt werden.
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Die Belastung, die einer mit der Saugwalze verbundenen Saugpumpe
auferlegt wird, wird nicht nur durch die Luftmenge beeinflußt, die durch die Bahn
in der Saugzone hindurchtritt, sondern auch durch diejenige Luftmenge, die in den
Löchern oder Zellen der Saugwalze zur Saugzone getragen wird. Je stärker der durchlöcherte
Mantel der Saugwalze ist bzw. je größer die Zellen in der Saugwalze sind, umso mehr
zuSätzliche Luft oder Extrasaugluft wird in das Saugsystem gelangen und muß zusätzlich
zu derjenigen Luft entfernt werden, die durch die Papierbahn oder durch den Filz
anfällt, damit ein genügender Unterdruck aufrechterhalten bleibt, um die Bahn anhaftend
zu halten. Eine geringe Menge zusätzlicher Luft kommt desweiteren durch die Leckstellen
der Dichtungen in das Saugsystem hinein.
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In der erfindungsgemäßen Saugwalze mit Zellenstruktur kann man die
Menge der zusätzlichen Luft auf ein Mindestmaß bringen, indem man das gemeinsame
Fassungsvermögen der Löcher im äußeren Mantel und der Zellen der Saugwalze mittels
solcher Strukturen beschränkt, die aus der Beschreibung der Ausführungsformen der
Erfindung hervorgehen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren bei einem Pressenteil
ohne offene Läufe und mit drei aufeinanderfolgenden
Preßstellen.
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Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Übertragungs-Saugwalze
mit zellenartiger Bauweise.
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Zugleich zeigt Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie II-II in
Fig. 4.
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Fig. 3 zeigt einen Teil des Endes der Übertragungswalze in axonometrischer
Darstellung.
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Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht der Übertragungswalze.
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Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform des Zellensystems und des
äußeren Mantels einer erfindungsgemäßen Übertragmngssaugwalze.
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Der in Fig. 1 dargestellte Pressenteil, worin das Verfahren und die
Vorrichtung gemäß der Erfindung mit besonderem Vorteil anwendbar sind, umfaßt eine
zentrale Walze 10 mit verhältnismäßig großem Durchmesser. Die erste Preßstelle des
Pressenteils wird von Walzen 11 und 12 gebildet, wobei die Walze 11 eine Saugwalze
und die Walze 12 eine Walze mit gehöhlter Oberfläche, beispielsweise eine gerillte
Walze,ist. Die Walzen 11 und 12 liegen innerhalb ihrer entsprechenden Filzschleifenl4
bzw. 13, so daß eine Bahn W zuerst einen Preßspalt N1 durchläuft, der zwischen den
Filzen 13 und 14 eingebettet ist. Die Saugwalze 11 bildet zusammen mit der Zentralwalze
10 eine zweite Preßstelle N2 des Pressenteils. Eine dritte Preßstelle N3 wird durch
die Zentralwalze 10 und eine Preßwalze 15 gebildet, wobei die Preßwalze 15 in einer
Filzschleife 16 untergebracht
ist, die von einer Führungswalze
18 geführt wird. Der Pressenteil kann auch eine vierte und sogar noch eine fünfte
Preßstelle (nicht dargestellt) umfassen.
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Aus Fig. 1 ist die Anordnung der erfindungsgemäßen Saugübertragungswalze
20 ersichtlich. Diese Saugübertragungswalze 20 ist mit einer Filzschleife 19, dem
Ubertragungs-oder Pickup-Filz,versehen, dessen Führungswalze mit 18' bezeichnet
ist. Erfindungsgemäß wird die Saugwalze 20 am Abnahmepunkt der Bahn gegen die Zentralwalze
10 des Pressenteils angedrückt, so daß die Bahn W auf den Übertragungsfilz 19 übertragen
und unter der Wirkung des in der Saugzone (Fig.4) der Saugwalze 20 herrschenden
Unterdrucks an dessen Oberfläche haftend gemacht wird. Die durch den Ubertragungsfilz
19 getragene Bahn W wird zum Trocknungsteil der Papiermaschine weitergeführt. Eine
Leitwalze 17 des Filzes 19 wird mbglichst . nahe an der Saugwalze 20 eingebaut.
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Es ist ferner wesentlich im erfindungsgemäßen Verfahren, daß als
Ubertragungswalze 20 eine Saugwalze mit Zellenstruktur verwendet wird, die außer
an den Mantelenden kein Abschließwasser benötigt und deren vorteilhafte Bauweise
aus dem folgenden hervorgeht.
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Die Saugwalze 20 mit Zellenstruktur weist gemäß der Darstellung in
den Fig. 2 bis 5 zwei ineinanderliegende koaxiale Mäntel auf, einen äußeren Mantel
21 und einen inneren Mantel 22; zwischen diesen Mänteln 21 und 22 sind Zellen 32
vorgesehen, die von im wesentlichen radial verlaufenden Wänden 34 begrenzt sind.
Der äußere Mantel 21 hat eine Durchlöcherung 33; sein Material kann beispielsweise
Bronze
oder rostfreier Stahl sein. Der äußere Mantel 21 hat eine durchweg gleichbleibende
Stärke. Der innere Mantel 22 besteht am besten aus einem Stahlrohr, welches konisch
gearbeitet sein kann, so daß der Zwischenraum zwischen dem inneren und dem äußeren
Mantel und zugleich die Querschnittsfläche der Zellen in der Mitte der Walze kleiner
als an ihren Enden sind. Die Trennwände 34 bestehen beispielsweise aus Stahl oder
einem,anderen geeigneten Metall. Sie können auch im Raum zwischen den Mänteln 21
und 22 spiralförmig angeordnet sein. Die durch die Trennwände 34 begrenzten Zellen
32 sind lang und schmal und erstrecken sich von der Mitte der Walze 20 bis zu deren
Enden, wo sie sich öffnen.
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Die Walze 20 ist an beiden Enden oder an einem Ende mit einem feststehenden
Saugkammerendstück 27 ausgestattet, wobei im letzteren Fall die Zellen 32 am anderen
Ende der Saugwalze 20 geschlossen sind. Das Endstück 27 enthält einen Kanal 28,
dessen Weite die Zahl der Zellen bestimmt, die jeweils mit dem Saugsystem in Verbindung
stehen (Pfeil B), d.h. dadurch wird die Breite des Saugsektors a auf der Oberfläche
der Walze festgelegt . Eine Lageranordnung 26 für die Welle 23 der Walze hängt mit
dem Endstück 27 zusammen. Das Saugkammerendstück 27 weist eine Dichtung 31 auf,
die seine Saugöffnung 28 umschließt. Entsprechend trägt die rotierende Saugwalze
20 eine ringförmige Dichtung 30, und diese Dichtungen 30, 31 bilden zusammen eine
Abdichtfläche 29.In denjenigen Ausführungsformen, die an beiden Enden der Walze
Saugköpfe 27 haben, ist zwischen den Walzenmänteln 21 und 22 in der Mitte A-A der
Saugwalze 20 ein Stützring 35 vorgesehen. Die Welle 23 und der innere Mantel 22
stehen durch ein Zwischenglied 24 miteinander in Verbindung.
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Hinsichtlich der Bauweise und dqr Perforation des äußeren Mantels
21 gibt es mehrere Möglichkeiten, um die Ziele der Erfindung zu erreichen. Beispielsweise
sind die folgenden Ausführungen möglich.
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a) Der Mantel ist durchwegs gleichmäßig durchlöchert, wobei alle Löcher
den Mantel 21 durchstoßen. Die Zellenstruktur erstreckt sich über den gesamten Mantel.
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b) Der Mantel ist durchwegs gleichmäßig durchlöchert, aber ein Teil
der Löcher im mittleren Teil des Mantels sind sog. Blindiöcher, die den Mantel nicht
durchstoßen. Die Zellenstruktur erstreckt sich über den gesamten Mantel.
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c) Der Mantel ist durchwegs gleichmäßig durchlöchert, aber alle Löcher
im mittleren Teil sind Blindlöcher. Die durchstoßenden Löcher liegen nur in den
Endteilen des Mantels. Die Zellenstruktur stimmt lediglich mit dem Bereich der durchgehenden
Löcher überein.
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d) Die Perforation ist im mittleren Teil spärlich; in den Endpartien
des Mantels hat die Perforation eine höhere Lochdichte.
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e) Der Mantel hat nur an seinen Enden durchgehende Löcher; der mittlere
Teil des Mantels .ist mit Rillen 37 versehen, die beispielsweise in der in der SF-PS
Nr. 45 583 angegebenen Weise durch Aufwickeln von profiliertem Bandmaterial 36 hergestellt
worden sind. In diesem Fall erstrecken sich die Zellen 32 nicht bis zum mittleren
Teil der Walze 20.
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f) Der mittlere Teil des Mantels ist entweder glatt und unperforiert
oder mit Rillen versehen. An beiden Enden des Mantels findet sich in je zwei Zonen
eine durchstoßende Perforation, wobei die Gesamtlochfläche in der äußeren Zone beispielsweise
20 bis 25 % und in der nächsten Zone nur 10 bis 15 % oder weniger beträgt.
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Welche Gesamtlochfläche notwendig ist, hängt u.a. von der Art des
herzustellenden Papiers und von der Qualität des Filzes oder des Trockungsgewebes
ab, welches zusammen mit der Ubertragungssaugwalze 20 verwendet wird.
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Unter einer dichten Lochung versteht man hier eine Perforation,bei
der die auf die betreffende Manteloberfläche bezogene Gesamtlochfläche etwa 20 bis
25 % oder mehr beträgt. Man kann eine gewisse Gesamtlochfläche entweder durch eine
große Zahl von kleinen Löchern oder durch eine geringere Zahl von Löchern mit größerem
Durchmesser erzielen. Unter einer spärlichen Perforation versteht man im folgenden
eine Perforation, die etwa 10 bis 15 % oder weniger der Fläche ausmacht.
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Betreffs der Zellenstruktur 32, 34 zwischen dem äußeren und dem inneren
Mantel kommen die folgenden günstigen Ausführungen in Frage.
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a) Die Trennwände 34 der Zellen 32 sind radial und parallel zur Achse
der Walze; die Zellen haben konstante Höhe und Breite und folglich eine konstante
Querschnittsfläche über die gesamte Länge der Walze 20.
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b) Die Zellen 32 liegen parallel zur Achse der Walze 20, und die Höhe
der Zellen 32 ist in der Mitte kleiner als an den Enden.
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c) Die Trennwände 34 der Zellen 32 bilden eine in der Mitte der Walze
20 beginnende Schraubenlinie mit sanfter Steigung.
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d) Die Zellen 32 sind nur an den Enden der Walze 20 in demjenigen
Teil vorhanden, wo der äußere Mantel 21 der Walze perforiert ist.
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Die Saugwalze 20 mit Zellenstruktur weist gemäß der vorstehenden
Beschreibung die folgenden baulichen Kennzeichen auf, durch die die Menge der Extrasaugluft
und der parasitischen Luft vermindert wird.
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a) Geringes Fassungsvermögen der Löcher im äußeren Mantel, erreicht
durch: 1) Verringern der Zahl derjenigen Löcher 33, die den Walzenmantel 21 durchstoßen,
auf die geringstmögliche.
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2) Verwenden eines dünnen Außenmantels 21; dies ist möglich, wenn
die benötigte Festigkeit der Walze 20 mittels des inneren Mantels 22 erzielt wird.
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b) Geringes Fassungsvermögen der Zellen; dies ist dadurch möglich,
daß die Zellen 32 eine geringe Höhe aufweisen, und ausschließlich mit Rücksicht
auf Luftströmung bemessen sind, so daß die Querschnittsfläche der Zellen 32 gleich
der Gesamtfläche der Löcher in der betreffenden Saugzone wird.