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Kennwort: "Kühlschaber"
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Walze für die Papierfabrikation Die Erfindung betrifft eine Walze
für die Papierfabrikation, insbesondere für eine Walzenpresse oder für ein Walzenglättwerk,
mit einer Einrichtung zum Aufbringen von Kühlluft auf den Walzenmantel.
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Die Walzen solcher Glättwerke können von innen mit Dampf oder Warmwasser
beheizt und von außen durch Aufblasung von kühler Luft zonenweise gekühlt werden.
Durch diese zonenweise Kühlung läßt sich die Preßdruckverteilung zwischen den Walzen
über die Breite regulieren, denn die Glättwerkwalzen erhalten durch die innere Heizung
oder durch die von der warmen Papierbahn eingeschleppte Wärme eine gewisse Arbeitstemperatur
und ein bestimmtes, dieser Temperatur entsprechendes Maß im Durchmesser.
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Setzt man zonenweise Kühldüsen an, welche Kaltluft auf die Walzenoberfläche
aufblasen, so stellt sich in den beblasenen Zonen eine geringere Walzentemperatur
und damit ein geringerer Walzendurchmesser ein. In diesen Zonen wird das Papier
weniger komprimiert als auf dem Rest der Bahnbreite. Diese Regulierung mittelskalter
Blasluft kann dazu benützt werden, für vollkommen gleichmäßige Spaltweite zu sorgen,
oder aber bewußt für verschieden große Spaltweiten zum Zwecke der Kompensation von
Ungleichförmigkeiten der ins Glättwerk einlaufenden Bahn, wie z. B. ungleiche Masseverteilung
und Feuchte über die Bahnbreite.
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Um die Kühlluftmenge so klein wie möglich zu halten und dadurch Energie
zu sparen, empfiehlt es sich, mit den einzelnen Kühldüsen so nah wie möglich an
die Walzenoberfläche heranzugehen.
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Andererseits ist jedoch zu bedenken, daß mit kleiner werdendem Abstand
zwischen Kühldüse und Walzenmantel der Kühlluftstrahl nicht im notwendigen Maße
auffächern kann, so daß eine mehr oder minder punktweise Kühlung entsteht, also
keine genügend große Flächenwirkung. Dasselbe gilt natürlich dann, wenn statt der
Kühldüsen Heizdüsen verwendet werden, die Warmluft an den Walzenmantel heranführen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Walzen der eingangs geschilderten
Gattung derart zu gestalten, daß der Energiebedarf für Blasdüsen jeglicher Art,
also für Kühldüsen oder für Heizdüsen, soweit wie möglich vermindert wird, daß aber
zugleich eine über die Walzenmantellänge gesehen bestimmte Blasintensität (gleichmäßig
oder ungleichmäßig) erzielt wird.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß -in Umlaufrichtung
der Walze gesehen - vor den Düsen ein Schaber vorgesehen wird, und daß Maßnahmen
zum Verhindern des Zutritts
warmer Umgebungsluft in den zwischen
Schaber und Blasdüsen bestehendem Raum getroffen werden.
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Der Erfindung liegt die folgende Erkenntnis zugrunde, erläutert am
Beispiel von Kühldüsen. Der Walzenmantel ist stets von einer Luftschicht umgeben,
die eine höhere Temperatur als die Temperatur der Kühlluft aufweist. Diese Warmluftschicht
muß von dem Blasluftstrahl durchbohrt werden. Dabei mischt sich ein wesentlicher
Teil der kühleren Blasluft mit der die Walzenoberfläche umgebende wärmere Luftschicht.
Deshalb wird nur ein Teil der Blasluft zum Kühlen ausgenutzt. Wird aber gemäß der
Erfindung den Kühldüsen ein Schaber vorgeschaltet, so wird die warme Luftschicht
von diesem abgeschält, so daß die kühlere Blasluft frei und ungehindert an die Mantelfläche
der Walze gelangen kann. Dadurch wird Energie gespart, denn nunmehr gelangt die
gesamte Kühlluft an die Walzenmantelfläche.
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Am besten ordnet man den Schaber unmittelbar vor den Düsen an, so
daß sich nach dem Abschaben nicht erneut eine Warmluftschicht bilden kann. Dies
kann so weit gehen, daß Schaber und Kühldüsen baulich zusammen fallen. So kann beispielsweise
der Schaber einen hohlen Schaberkörper, eine von diesem getragene Klinge sowie Kühldüsen
aufweisen.
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Die Wirkung der Kühlluft auf die Walze läßt sich darüber hinaus jedoch
noch ganz beträchtlich erhöhen, wenn man statt eines Einzelstrahles die Kaltluftmenge
eines jeden Abschnittes über ein Feld von kleinen Düsen auf die Walzenoberfläche
aufbläst. Jedes Feld kann aktiviert werden durch Beschickung der zugehörigen Kammer
in Schaberkörper mit Kaltluft.
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Zweckmäßigerweise sind die Durchmesser der Blasöffnungen zum
Abstand
des diese Blasöffnungen enthaltenden Düsenbodens im Schaberkörper so bemessen, daß
der Wärmeübergang von der warmen Walze zur Kaltluft maximiert wird. Dies ist der
Fall bei einem Abstand des Düsenbodens zur Walze der etwa das Zweifache bis Sechsfache
des Düsendurchmessers, vorzugsweise das Vierfache des Düsendurchmessers beträgt.
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Zwar wird der Effekt der Kühlung immer größer, je näher der Düsenboden
an die Walzenoberfläche angestellt ist mit entsprechend kleinen Düsen, jedoch aus
praktischen Erwägungen sind Düsen mit 4 bis 8 mm Durchmesser und Abstände von 15
bis 30 mm zwischen Düsenboden und Walze vorgesehen. Um den optimalen Abstand über
das gesamte Düsenfeld zu erreichen, muß der Düsenboden entsprechend der Walze näherungsweise
zylindrisch gekrümmt sein.
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Die Länge des Düsenbodens beträgt ca. 150 bis 400 mm. Der Schaberkörper
braucht also nicht größer ausgebildet zu werden als bisher. Mit dieser Länge des
Düsenbodens wird jedoch eine Erhöhung des Kühleffektes um das Mehrfache der heute
üblichen Werte erzielt bei gleicher Luftmenge und Ventilatorleistung.
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Es ist außerdem vorteilhaft, zwischen dem Düsenboden und der Angriffslinie
des Schabers für einen Luftabschluß zu sorgen, so daß hier keine warme Umgebungsluft
eingeschleppt werden kann, welche die kühle Blasluft anwärmt. Durch diese Maßnahme
breitet sich die Kühlluft auch entgegen der Laufrichtung bis zur Berührungszone
der Schaberklinge mit der Walze aus, so daß die Länge der Kühlzone auf einfache
Weise vergrößert wird.
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Weil die Enden der Walzen mehr Wärme an die Umgebung abstrahlen als
die Mittenbereiche, ist außerdem vorgesehen, eine oder mehrere Kammern an den Enden
mit einem Heißluftanschluß zu
versehen, welcher alternativ zur Kaltluft
betätigt werden kann.
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Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist
im einzelnen folgendes dargestellt: Fig. 1 zeigt einenKalander zum Behandeln einer
Papierbahn.
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Fig. 2 ist eine Teilansicht der Einrichtung von Figur 1, und zwar
dort in Blickrichtung II-II gesehen.
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In Figur 1 sieht man eine obere Kalanderwalze 1 und eine untere Kalanderwalze
2. Diese bilden miteinander einen Walzenspalt, durch welcheneine Papierbahn 3 hindurchgeführt
ist. Die Laufrichtung ist durch die Pfeile veranschaulicht. Die obere Walze 1 ist
von einer Zentralbohrung 4, und die untere Walze 2 von einer Zentralbohrung 5 durchbohrt.
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Beiden Walzen ist je ein Schaber zugeordnet. Dieser besteht bei der
unteren Walze aus Schaberkörper 6 mit drehbaren Zapfen 7 und Schaberklinge 8. Bei
der oberen Walze besteht der Schaber aus einem hohlen Schaberkörper 9, Drehzapfen
10 und einer Schaberklinge Ii. Der hohle Schaberkörper 9 ist über mehrere Leitungen
12 mit jeweils einem Regelventil 13 an eine Blasluftquelle 14 angeschlossen. Er
hat außerdem düsenartige Öffnungen 15. Aus der Darstellung von Figur 2 erkennt man,
nach welchem Muster diese Öffnungen 15 angeordnet sind. Außerdem ist dort angedeutet,
daß der Schaberkörper 9 durch Swischènwände 16 in einzelne Blaszonen unterteilt
ist.
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Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Von dem Schaberkörper 9 bzw.
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dessen Öffnungen 15 wird kühle Blasluft an die Mantelfläche der Walze
1 herangeführt. Diese trifft unmittelbar auf die Mantelfläche, da der Schaber 11
eine Warmluftschicht 17, die den Mantel von Walze 1 ansonsten umgibt, abschabt.
In der Wärmeaustauschzone 18, die sich unmittelbar unter dem Schaberkörper 9 befindet,
ist somit nur unvermischte Kühlluft vorhanden. Dadurch entsteht eine maximale Temperaturdifferenz
zwischen der Kühlluft einerseits und dem Mantel der Walze 1 andererseits.
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Dies hat die bestmögliche Kühlwirkung bei geringstem Aufwand an Kühlluftmenge
und Ventilatorenergie zufolge.
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Die aus dieser Zone austretende, und sodann angewärmte Kühlluft, wird
teilweise bis in die Nähe der Papierbahn 3 weitergeschleppt.
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Dort vereinigt sie sich mit der der Papierbahn folgenden Luftgrenzschicht
20. Sie wird in einem Luftstrom 21 entgegen der Laufrichtung weggedrückt. Die dem
Walzenmantel noch anhaftende Grenzschicht 22 kann auch durch eine Abstreichleiste
23 weiter nach oben abgestreift werden.
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Ähnliche Strömungsverhältnisse ergeben sich auch unterhalb der Papierbahn
3, wo die Luftgrenzschichten 24 bis 27 ähnliche Strömungswege durchlaufen.
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Dieselbe Art von Kühlung ist natürlich auch für die untere Walze 2
anwendbar. Werden Blasdüse und Schaber - in Umfangsrichtung gesehen - in einen gewissen
gegenseitigen Abstand angeordnet, und sperrt man den Zwischenraum zwischen den beiden
Elementen gegen die äußere Umgebung ab, so wird verhindert, daß warme Umgebungsluft
in diesen Bereich eintritt. Die erfindungsgemäße Wirkung wird dadurch noch gesteigert.
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L e e r s e i t e