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Kennwort: "ECM-Saugwalzenbohrung't
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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Löchern für Lochwalzen
für Papiermasehinen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Löchern
für Lochwalzen für Papiermaschinen, insbesondere für Saugwalzen.
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Walzen mit Löchern werden zur Papierherstellung an mehreren Stellen
benötigt, z.B. zur Entwässerung und Trocknung der Suspension bzw. Papierbahn, als
Saugwalzen, Formierwalzen oder Heißluftwalzen.
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Bisher wurden die Löcher im Mantel der Walze stets gebohrt, weil eine
gießtechnische Herstellung nicht möglich war. Je nach Walzenlänge und Durchmesser
waren auf einer Mantellinie bis zu 300 Bohrungen erforderlich und insgesamt kam
man auf eine Zahl von 250 000 bis 300 000 Löcher.
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Zur Herstellung der Bohrlöcher waren dabei entlang der zu bohrenden
Walze Eohrautomaten mit einer Vielzahl von Gewindespindeln angeordnet, die entsprechend
der Spindelzahl Löcher einer Mantellinie gleichzeitig bohrten.
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Anschließend wurde die Walze etwas gedreht und die nächste Mantellinie
mit Löchern versehen. Dieses Verfahren ist naturgemäß sehr aufwendig und auch die
Qualität der Löcher war durch Riefenbildung und Verlaufen der Bohrer nicht immer
zufriedenstellend.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Herstellung einer gelochtenWalze mit besserer Lochqualität zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Löcher
auf elektrochemischem Wege hergestellt werden, wobei das Werkzeug (Elektroden) die
Kathode und die Lochwalze die Anode darstellt.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
besteht dabei darin, daß auf einem Werkzeugschlitten in einem Elektrodengehäuse
eine Vielzahl von Elektroden längs einer Mantellinie der Lochwalze nebeneinander
angeordnet sind, wobei - wie an sich bekannt - zur Zu- bzw. Ableitung des Elektrolythen
die an ihrer Außenseite mit einer Isolierung versehenen Elektroden hohlwandig ausgebildet
und auf ihrer Außenseite mit Abstand von der Isolierung mit einer Ummantelung versehen
sind.
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Die Herstellung von Löchern und Durchbrechungen auf elektrochemischem
Wege ist an sich bereits bekannt, aber deren Verwendung für den erfindungsgemäßen
Zweck widersprach jedem wirtschaftlichen Denken Der Aufwand und die hohen Kosten
für die Erstellung einer Maschine mit 300 oder mehr Elektroden und den hierzu fUr
jede Elektrode erforderlichen Einrichtungen hielt die Fachwelt von der erfindungsgemäßen
Verwendung ab.
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Auch die um ein Mehrfaches längere Bearbeitungszeit der Walze im Vergleich
zur Herstellung der Löcher in herkömmlicher Weise mit Bohrern sprach gegen das elektrochemische
Verfahren. Während die Bohrgeschwindigkeit mit Bohrern zwischen 20 und 50 mm pro
Minute liegt, können mit dem elektrochemischen Verfahren lediglich ca. 3 bis 5 mm
pro Minute erreicht werden.
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Der Erfinder hat hingegen festgestellt, daß diesen Nachteilen auf
der anderen Seite Vorteile gegenllberstehen, die die Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens doch insgesamt lohnend machen.
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So werden beispielsweise die Löcher sauberer. Sie weisen eine bessere
Oberfläche auf und die beim mechanischen Bohren bekannte Verlaufgefahr ist nicht
gegeben. Darüber hinaus ist die Standzeit für die Elektroden beträchtlich länger
als die für Bohrer.
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Ein sehr entscheidender Vorteil der Erfindung besteht darin, daß man
nun nicht mehr an die Kreisform der Löcher gebunden ist.
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Erfindungsgemäß ist es nämlich möglich, daß einzelne oder alle Elektroden
einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen. Eine an sich unnütze
Maßnahme müßte man meinen.
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Überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, daß bei einer Abweichung
der Löcher von der Kreisform ein große Problem im Papiermaschinenbau gelöst wird.
Bekanntlich erzeugen die Saugwalzen beim Betrieb sehr starke Geräusche, die in einem
störend wirkenden Frequenzbereich liegen. Die Saugwalzen haben bei der Papierherstellung
die Aufgabe, das Wasser aus der Faserstoffaufschwemmung zu entfernen. Dabei läuft
diese Aufschwemmung, die von einem Sieb getragen wird, über Saugkästen, die sich
im Inneren der drehbareWalze befinden. Der Unterdruck gelangt durch die Löcher in
dem Walzenmantel zur Einwirkung auf die sich bildende Papierbahn. Wenn diese Löcher
über den feststehenden Saugkasten hinwegstreichen, fließt plötzlich Luft durch die
Löcher des Walzenmantels. Diese Wirkung ähnelt der Wirkung einer Sirene und erzeugt
ein dementsprechend unangenehmes Geräusch. Dabei können Lautstärken bis zu 120 Dezibel
auftreten. Bei einer derartigen Geräuschentwicklung treten Schädigungen des Gehöres
der Arbeiter auf. Zur Verminderung dieser Lärmentwicklung sind bereits zahlreiche
Vorschläge gemacht worden (z.B. DT-AS 1 149 602 und DT-AS 1 221 546). Die bisherigen
Lösungsversuche sind jedoch entweder unbefriedigend oder sie bedingen einen großen
Aufwand.
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Wie man nun erstaunlicherweise festgestellt hat, verringert sich die
Lärmentwicklung, wenn die Löcher keine kreisrunde Form aufweisen.
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Eine vorteilhafte Lösung besteht dabei darin, daß die Elektroden einen
elliptischen Querschnitt aufweisen. Ein besonderer Vorteil ist dabei dann gegeben,
wenn die größere Halbachse der Ellipse in Umfangsrichtung angeordnet ist.
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Eine sehr gute Lärmminderung hat sich hierbei gezeigt, wenn die größere
Halbachse der Ellipse annähernd doppelt so groß wie die
kleinere
Halbachse ist. Bei einem derartigen Lochquerschnitt läßt sich eine Lärmverringerung
um mehrere Dezibel erreichen.
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Erfindungsgemäß ist es auch möglich, daß einzelne oder alle Elektroden
einen eckigen Querschnitt aufweisen.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben,
aus dem weitere erfindungsgemäße Merkmale hervorgehen. Es zeigen: Fig. 1 eine prinzipmäßige
Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Draufsicht, Fig. 2 eine Seitenansicht
der prinzipmäßigen Darstellung nach der Fig. 1, Fig. 3 Ausschnittsvergrößerung einer
erfindungsgemäßen Elektrode, und Fig. 4 Schnitt IV-IV nach der Fig. 3.
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Auf einem Werkzeugschlitten 1 ist ein Elektrodengehäuse 2 mit einer
Vielzahl von nebeneinander angeordneten Elektroden 3 befestigt.
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Zum Einbringen der Löcher 12 in eine drehbar gelagerte Walze 4 wird
der Werkzeugschlitten 1 mit den Elektroden 3 an die Walze 4 entsprechend angenähert.
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Die als Kathoden ausgebildeten Elektroden 3 bestehen dabei aus einem
stromführenden Röhrchen 5, z.B. aus Kupfer, Titan oder einem rostfreiem Stahl. Das
Röhrchen 5 ist auf der äußeren Oberfläche mit einer Isolierung 6, z.B. einer Kunststoffschicht,
isoliert, um den Abtrag am Seitenspalt möglichst zu vermeiden.
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In einem Generator 7 wird die erforderliche Stromspannung von z.B.
5 bis 30 Volt und die Stromstärke von z.B. 45 Amp. pro Elektrode erzeugt. Dabei
ist der Pluspol an die Walze 4 und der Minuspol an das Röhrchen 5 angeschlossen.
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Als Elektrolyth kann Natriumnitrat eventuell mit Anti-Korrosionsschutz
verwendet werden, so daß ein Angreifen der Walze nicht zu befürchten ist. Der Elektrolyth
wird dabei zwischen der Isolierung 6 des Röhrchens 5 und einer Ummantelung 8 zugeführt
und dann durch einen Hohlraum 9 im Inneren des RdErchens zurückgeleitet.
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Die Elektroden 3 sind im Elektrodengehäuse 2 jeweils in einer Halterung
10 befestigt. Die Ummantelung 8, die dazu dient, daß der Elektrolyth gezielt zugeführt
wird, ist durch eine Feder 11 in Richtung auf die Walze 4 verschiebbar befestigt.
Dadurch liegt die Ummantelung 8 während der Herstellung der Löcher 12 stets an der
Walze dichtend an.
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Die Ableitung des Elektrolythen jeweils aus der Elektrode 3 erfolgt
über den Hohlraum 9 und eine Leitung 13 in einem Sammelkanal 14. Der Sammelkanal
14 bringt den Elektrolythen über einen Kühler 15 in einen Elektrolythbehälter 16.
Von hier aus wird der Elektrolyth im Kreislauf über einen Filter 17 und eine Pumpe
18 in einen Hauptkanal 19 zurückgeführt, von wo aus jeweils zu den Elektroden 3
Zweigleitungen 20 abzweigen, die jeweils in den Ringraum 21 zwischen der Isolierung
6 und der Ummantelung 8 münden.
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Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, haben die Elektroden 3 einen ellipsenförmigen
Querschnitt, wobei die große Halbachse in Umfangsrichtung der Walze 4 angeordnet
ist und ungefähr doppelt so groß ist wie die kleine Halbachse.
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L e e r s e i t e