DE3020669A1 - Verfahren zur steuerung der liniendruckverteilung in einer walzeinrichtung sowie entsprechende walzeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art zur Steuerung der Liniendruckverteilung in einer Walzeinrichtung sowie eine entsprechende Walzeinrichtung.

Bei der Oberflächenbearbeitung von Papier in Kalandern durchläuft die Papierbahn eine Reihe von Walzspalten, in denen jeweils eine harte Walze mit geschlossener glatter metallischer Oberfläche mit einer weichen Walze, beispielsweise einer sogenannten Papierwalze,zusammenwirkt. Die Papierwalzen werden durch Aufeinanderschichten von runden Papierscheiben längs der Walzenachse und Zusammenpressen des Stapels in dieser Richtung hergestellt. Diese Walzen sind an ihrer Oberfläche sehr empfindlich. Jeder Fehler der Bahn drückt sich in die Oberfläche ein und verbleibt als Verformung darin, so daß zu seiner Entfernung ein Abschleifen oder längeres Einwaschen der Walze erforderlich wird. In den Superkalandern sind zwölf und mehr Walzen übereinander angeordnet. Für die Erzielung des eigentlichen Oberflächeneffektes wären einige wenige Walzeispalte ausreichend. Die weiteren

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Walzspalte sind nur noch zum Ausgleich von Oberflächenfehlern des Papiers erforderlich, die durch Oberflächenfehler der ersten weichen Walzen erzeugt worden sind. Der Aufwand für die Oberflächenverfeinerung des hergestellten Papiers ist also unter anderem wegen dieser Empfindlichkeit der weichen Walzen erheblich.

Es ist versucht worden, als weiche Walzen solche mit einem arbeitenden Walzenumfang aus einem anderen weniger empfindlichen Material einzusetzen. Bei diesen Versuchen wurde gefunden, daß Polyurethan Eigenschaften aufweist, die es für die Oberflächenveredlung von Papier hervorragend geeignet machen. Das Polyurethan wird in flüssiger Form auf eine Metallwalze aufgebracht und vernetzt an deren Oberfläche zu einem kompakten Überzug, dessen Effekte auf dem'Papier ausgezeichnet sind, insbesondere im Mattbereich. Außerdem besitzt das Material eine enorme Rückstellfähigkeit, so daß sich ein Oberflächenfehler, der sich beispielsweise beim Durchlauf einer harten Stellen oder einer Doppelung der Papierbahn in die Oberfläche der Polyurethanwalze eingedrückt hat, schon nach einem Umlauf der Walze wieder rückgebildet hat, so daß an der Walzenoberfläche nichts mehr festzustellen ist.

Beim Arbeiten mit den Polyurethanwalzen stellte sich jedoch noch eine weitere Erscheinung heraus, nämlich eine besonders hohe Walkerwärmung. Eine bestimmte Stelle einer einen Belag aus Polyurethan aufweisenden Walze wird bei jedem Durchlauf durch den Walzspalt elastisch zusammengepreßt und dehnt sich anschließend wieder aus. Bei ideal elastischen Verhältnissen müßte die bei der Verformung in das Material hineingesteckte Verformungsarbeit bei der anschließenden Rückbildung der Verformung genau aufgezehrt werden.

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In der Praxis ist dies jedoch nicht der Fall, sondern es setzt sich ein gewisser Teil der Verformungsarbeit in Wärme um. Bei Materialien wie Polyurethan ist dieser Anteil besonders groß, so daß es zu einer erheblichen Aufheizung des Walzenbelags kommen kann.

Natürlich ist die Erwärmung von der lokalen Belastung bzw. der entsprechenden Verformung abhängig. In Bereichen, in denen der Liniendruck aus irgendwelchen Gründen höher ist, ist auch die Erwärmung entsprechend höher.

Dieser Effekt stellt normalerweise eine Erschwerung des Arbeitens mit Polyurethanwalzen dar, da besondere Kühlungsmaßnahmen erforderlich sind, um zu verhindern, daß die Aufheizung in Temperaturbereich hineingerät, in denen eine Verschlechterung der Eigenschaften oder sogar eine Zerstörung des Polyurethans eintreten.

Besonderes Augenmerk ist dabei auf die Gleichmäßigkeit des Liniendrucks gerichtet worden, um zu verhindern, daß an einer bestimmten Stelle längs der Walze durch überhöhten Liniendruck lokal die unerwünschte Temperatursteigerung eintritt.

Zur Steuerung des Liniendrucks sind Walzen des aus der US-PS 3 119 324 und der DE-AS 22 3o 139 entnehmbaren Typs bekannt. Die Walzen bestehen aus einem feststehenden Querhaupt und einer darum drehbar angeordneten, den arbeitenden Walzenumfang bildenden Hohlwalze, die mit ihrem Innenumfang allseitig Abstand vom Querhaupt beläßt und auf der Seite des Walzspalts durch längs des Querhaupts angeordnete, gegen den Innenumfang der Hohlwalze wirkende Druckschuhe beaufschlagt wird, die sich am Querhaupt abstützen und auf die hydraulisch voneinander unabhängige Kräfte ausgeübt werden können.

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Der von der Hohlwalze ausgeübte Liniendruck kann also an einer wählbaren Stelle längs der Hohlwalze durch entsprechende Steuerung des dortigen Druckschuhes erhöht oder erniedrigt werden. Dies ist mit dem Ausdruck "zonenweise durchbiegungssteuerbar" gemeint.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu Steuerung der Liniendruckverteilung in einer Walzeinrichtung der in Rede stehenden Art zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Kennzeichen des Anspruchs 1 wiedergegebene Merkmal gelöst.

Der Erfindung liegt somit der überraschende Gedanke zugrunde, die bisher als nachteilig empfundene Erwärmung des Walzenbelags positiv umzumünzen in eine Führungsgröße für die Steuerung der Liniendruckverteilung. Dabei liegt es auch im Rahmen der Erfindung, eine ungleichmäßige Liniendruckverteilung einzusteuern, wobei eine gewisse Ungleichmäßigkeit der Temperaturverteilung längs der Walze mit dem nachgiebigen Belag in Kauf genommen wird. Der Zusammenhang zwischen einer bestimmten Temperaturverteilung und einer entsprechenden Liniendruckverteilung im Walzspalt muß natürlich bei jeder einzelnen Walzeinrichtung ermittelt und in die Steuerung eingegeben werden.

Der in der Praxis häufiger vorkommende Fall wird jedoch sein, daß eine gleichmäßige Liniendruckverteilung angestrebt wird.

In diesem Fall müßte die Steuerung so ausgebildet sein, daß der Liniendruck in Zonen erhöhter Temperatur absenkbar und in Zonen erniedrigter Temperatur steigerbar ist (Anspruch 2).

auch Die Erfindung bezieht sich auf eine Walzeinrichtung,

bei der eine Einrichtung zur Messung der Temperaturverteilung längs der den Belag aufweisenden Walze vorgesehen und die Einrichtung an die Steuervorrichtung des Liniendrucks angeschlossen ist (Anspruch 3).

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Die Ansprüche 4 und 5 geben Ausführungsformen dieser Einrichtung an. "

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

Fig. 1 und 2 zeigen Seitenansichten je eines Walzenpaars, teilweise im Schnitt.

Die als Ganzes mit 2o bezeichnete Walzeneinrichtung der Fig. 1 umfaßt eine als zonenweise durchbiegungssteuerbare Walze ausgebildete Oberwalze 1 sowie eine massive Unterwalze 2 aus Stahl. Die Oberwalze 1 besteht aus einem stillstehenden Ouerhaupt 3, um welches eine Hohlwalze 4 drehbar ist, die ringsum Abstand von dem Querhaupt 3 beläßt, so daß sich das Querhaupi: 3 innerhalb der Hohlwalze 4 durchbiegen kann,ohne diese zu beeinflussen.

Auf der Hohlwalze 4 ist ein Belag 5 aus kompaktem Polyurethan fest angebracht. Der Polyurethanbelag 5 stellt den arbeitenden Walzenumfang dar und wirkt im Walzspalt 6 mit der Unterwalze 2 zur Bearbeitung einer durch den Walzspalt 6 laufenden Papierbahn 7 dar.

Gegen den Innenumfang 8 der Hohlwalze 4 wirken hydraulische Druckelemente 9, die sich andererseits gegen das Querhaupt 3 abstützen. Die Hohlwalze 4 gleitet bei ihrem Umlauf an den Druckelementen 9 entlang. Jedes Druckelement 9 ist über eine eigene hydraulische Zuleitung 1o angeschlossen unikann somit seine Kraft gegen den Innenumfang 8 der Hohlwalze 4 unabhängig von den anderen Druckelementen 9 ausüben. Auf diese Weise kann in verschiedenen Zonen längs der Hohlwalze 4 ein unterschiedlicher Liniendruck im Walzspalt 6 erzeugt werden.

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An der Außenseite des Polyurethanbelages 5 der Hohlwalze 4 sind Temperaturmeßsonden 11 angebracht, die über Zuleitungen 12 mit der Steuervorrichtung 13 verbunden sind. In dem Ausführungsbeispiel sind acht Temperaturmeßsonden 11 in gleichmäßigen Abständen längs der Hohlwalze 4 vorgesehen, doch können Anzahl und Anordnung der Temperaturmeßsonden 11 auch anders sein. In dem Ausführungsbeispiel sind ferner acht Druckelemente 9 vorhanden, denen die Temperaturmeßsonden 11 gegenüberstehen; auch dieses Merkmal braucht in bestimmten Fällen nicht vorhanden zu sein.

Wenn im Betrieb eine gleichmäßige Liniendruckverteilung eingesteuert werden soll und beispielsweise die gemäß Fig. 1 dritte Temperaturmeßsonde 11 von links eine erhöhte Temperatur feststellt, so wird mittels der Steuervorrichtung 13 der durch die Zuleitung 1o des dritten Druckelements 9 von links herangeführtehydraulische Druck verringert, so daß in diesem Bereich der Liniendruck im Walzspalt 6 etwas absinkt und damit auch die Beanspruchung des Polyurethanbelags 5 und schließlich dessen Temperatur in diesem Bereich. Wenn die Liniendruckverteilung nicht gleichmäßig sein sondern ein bestimmtes Profil aufweisen soll, so wird die Steuervorrichtung 13 so eingestellt/ daß bei einer Abweichung von diesem Profil eine Nachjustierung mittels entsprechender Beeinflussung einzelner Druckelemente 9 vorgenommen wird.

Bei der Walzeinrichtung 4o der Fig. 2 ist die durchbiegungssteuerbare Walze 21 Unterwalze und weist keinen Polyurethanbelag auf. Der arbeitende Walzenumfang wird vielmehr unmittelbar durch die aus Stahl bestehende Hohlwalze 4 gebildet. Der Polyurethanbelag 25 sitzt in diesem Beispiel auf der als massive Walze ausgebildeten Oberwalze 22. Die Temperaturmessung längs des Polyurethanbelages 25 erfolgt mittels einer einzigen Temperatui meßsonde 31, welche im Sinne des Pfeiles 26 längs einer

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Schiene 27 parallel zum Polyurethanbelag 25 hin·- und herbewegbar und durch eine bewegliche Leitung 32 mit der Steuervorrichtung 33 verbundenist.Bei der Hin- und Herbewegung längs des Polyurethanbelages 25 werden an bestimmten Stellen Meßwerte abgenommen und in der Steuervorrichtung 33 in Druckwerte umgesetzt, die den Druckelementen 9 zur Steuerung des Liniendrucks im Walzspalt 9 zugeführt werden.

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Leersei te

Claims (5)

1. Patentansprüche.

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   . Verfahren zur Steuerung der Liniendruckverteilung in ö-iner Walzeinrichtung zur Druckausübung auf eine laufende Bahn aus Papier, Textilgut, Kunststoffolie o.dgl-, welche mindestens eine zonenweise durchbiegungssteuerbare Walze umfaßt, wobei diese Walze oder eine Gegenwalze einen Belag aus einem elastisch nachgiebigen Material hoher Walkerwärmung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungsgröße der Steuerung die Temperatur längs der den Belag aufweisenden Walze verwendet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer gleichmäßigen Liniendruckverteilung mittels der Steuerung der Liniendruck in Zonen erhöhter Temperatur absenkbar und in Zonen erniedrigter Temperatur anhebbar ist.
3. 3. Walzeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit mindestens einer zonenweise durchbiegungssteuerbaren Walze, wobei diese Walze oder eine Gegenwalze einen Belag aus einem elastisch nachgiebigen Material hoher Walkerwärmung aufweist, dadurch

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   °™G'NAL Inspected

   gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (11, 31) zur Messung der Temperaturverteilung längs der den Belag (5, 25) aufweisenden Walze (1, 22) vorgesehen und die Einrichtung (11, 31) an die Steuervorrichtung (13, 33) für den Liniendruck angeschlossen ist.
4. 4. Walzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihe von längs der Walze

   ■(1, 22) fest angeordneten Temperaturmeßsonden (11) vorgesehen ist.
5. 5. Walzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine längs der Walze (22) hin- und herbewegbare Temperaturmeßsonde (31) vorgesehen ist.

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