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Vakuum-Absaugvorrichtung für die Entwässerungsstrecke
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von Siebpartien, sowie an Stelle von Saugwalzen und Fi 1 zsaugern.
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Die Erfindung betrifft eine Vakuum-Absaugvorrichtung nach dem Uberbegriff
des Anspruchs 1.
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An Langsiebmaschinen werden verschiedene Arten von mit Vakuum betriebenen
Ausrüstungen verwendet. Die Hauptarten sind leistenbelegte Kästen, nämlich Vakuumfoil
und Naßsauger, sowie Flachsauger (leisten- und lochplattenbelegte Kästen) und Siebsaugwalzen,
als Lochwalzen mit Innensaugkasten.
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Durch das Vakuum wird das Sieb mit hohen Kräften gegen diese Ausrüstungen
gepreßt. Selbst bei sehr reibungsgünstigen 8elag-Werkstoffen auf der Sieb-Abriebseite
sind Siebzugkräfte und Verschleißeinwirkungen auf das Sieb insbesondere bei füllstoffhaltigen
Sorten zu groß, um ohne eine Restentwässerung mittels Siebsaugwalzen im Bereich
der Siebpartie auf einen geforderten Trockengehalt von über 20 % zu kommen.
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Die Sisbzugkräfte und die Verschleißeinwirkungen auf das Sieb begrenzen
auch das Vakuum, das an Vakuumfoils, Naßsaugern und Flachsaugern anwendbar istg
auf etwa 4 m US, da bei zu hohem Vakuum die Siebreibung und der Siebverschleiß zu
groß werden. Der bei einem Vakuum von 4 m US erreichbare Trockengehalt liegt im
Schnitt bei 12 %.
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Wenn man also einen genügend großen Endtrockengehalt erreichen will,
kann man auf Siebsaugwalzen nicht verzichten
Deshalb wurde die
im Jahre 1908 von Millspaugh erfundene Siebsaugwalze zum unumgänglichen Hochleistungs-Entwässe
-rungselement im Naßteil von Papiermaschinen.
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Außer den Siebsaugwalzen kennt man auch andere Bauarten von rotierenden
Saugern, die unter den Namen ROTABELT und FLOU;VAC bekanntgeworden sind. Diese ermöglichen
zwar gewisse Verbesserungen, führen aber bei bestimmten Papiersorten zu Markierungen
und konnten deshalb die Sieb -saugwalze nicht ersetzen. Diese Saugertypen haben
mitlaufende Gummitücher, um den Verschleiß zu mindern und die Laufzeit des Siebs
zu erhöhen, ermöglichen jedoch platz lich keine wesentliche Erhöhung des Trockengehalts.
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Andere Konstruktionen rotierender Sauger sind an von struktiven Mängeln
gescheitert.
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Um also in der Naßpartie die Entwässerungsleistung zu erreichen, die
wegen der Naßfestigkeit und des Trockengehalts erforderlich ist, braucht man eine
Siebsaugwalze.
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Solche Geräte sind erstens teuer und haben zudem einen hohen Energinverbrauch.
Die Bremsuirkung der Saugkammerabdichtungen gegen den rotierenden Saugwalzenmantel
beträgt ca. 30 % der gesamten Leistungsaufnahme einer Siebsaugwalze. Der Wartungsaufwand
für die Kammerdichtungen ist hoch.
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Papiermaschinen neuerer Bauart haben zwecks besserem Siebantrieb eine
zusätzliche Siebantriebswalze. Das Leistungsaufnahmeverhältnis zwischen Siebsaugwalze
und Siebantriebswalze beträgt ca. 40 : 60 %.
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Die Geräuschbildung an Sisbsaugwalzen, entstanden durch den schlagartigen
Druckausgleich hinter den Löchern des Walzenmantels, führt zu fast unerträglicher
Lärmbeläst-igung
für das Bedienungspersonal. Dieses Problem ist
beschrioben im Wochanblatt Nr. 11/14 1961. Der Wirkungsgrad (Saugeffekt) einer Saugwalze
ist relativ niedrig, was sich im hohen Energieverbrauch der Vakuumpumpen niederschlägt
(hohe Reibungsverluste in den Mantellöchern und Rückbewässerung der Bahn im nicht
perforierten Mantelbereich). Außerdem führt der perforierte Saugmantel zu Markierungen
der Papierbahn.
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Das Sachbuch "Zellstoff und Papier" beschreibt folgende Nachteile
der Siebsaugwalze, dort Sauggautsche genannt:-"Die Sauggautsche hat allerdings auch
Nachteile, da die Papiere oft 'zweiseitig' sind. Besonders ungünstig ist dies bei
gefüllten Papieren, wobei gleichzeitig die FUllstoffverluste erheblich hoher sind
als bei Gautschpressen. Die Durchsicht der Papiere ist ebenfalls ungünstiger, so
daß für besonders gute Druckpapiere eine Maschine mit Gautschpresse zur Herstellung
benutzt werden muß. Der Kraftverbrauch der Sauggautsche ist durch die Reibung des
Saugkastens am gelochten Bronzesaugwalzenmantel und durch die notwendige Vakuumpumpe
höher.
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Trotz aller hier aufgezeigten Nachteile ist sie bei der Papier erzeugung
unentbehrlich und wird vielfach nachträglich auch in ältere Anlagen eingebaut.".
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Im Fachbuch "Technologie der Psierherstellung" sind die Vor- und Nachteile
folgendermaßen beschrieben: "Mit der Einführung von Saugwalzen und der Anwendung
eines hohen Vakuums (bis 400 bzw. 600 Torr) wurde eine wesentliche Erhöhung des
Trockengehalts des Papiers beim Verlassen der Siebpartie bei hohen Geschwindigkeiten
möglich. Die Abrisse gingen zurück, und die Maschinenarbeit wurde bedeutend verbessert.
Alle bis dahin
durch die Unzulänglichkeiten mit dem Manchon hervorgerufenen
Schuxrigkeiten fielen weg. Die Laufzeit der Siebe erhöhte sich. In der ersten Zeit
nach dem Einführen der Siebsaugwalze wurde die Bedeutung des Vakuums vernachlässigt.
Die Anlagen wurden mit ungenügend leistungsfähigen Vakuumpumpen ausgestattet. Die
Folge davon war ein zu geringer Wasserentzug aus der Papierbahn und unbefriedigendes
Arbeiten der Walzen. Darin bestand eine der Hauptursachen der anfänglichen Mißerfolge
beim Einsatz der Millspaugh-Walzen.
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Heute werden Ssugwalzen allgsmein nicht nur auf schnell-, sondern
auch auf langsamlaufenden Papiere maschinen, die die verschiedensten Papiersorten
bis zu den feinsten Kondensatorpapieren aus einem sehr schmierig gemahlenen Stoff
herstellen, angewandt.
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Große Vorteile bringt die Saugwalze im Vergleich zur herkömmlichen
Cautsche bei der Herstellung von dicken Papieren und Papier aus schmierig gemahlenem
Stoff, weil die Gefahr des Verdrückens der Papierbahn hier vollständig ausgeschlossen
ist.
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Ein negatives Moment ist derhöhere Energieverbrauch.
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Ein weiterer Nachteil ist das Verstopfen der Walzenöffnungen durch
Fasern und Füllstoffteilchen, wodurch Ausschuß sowie Ungleichmäßigkeiten in der
Tönung bei der Herstellung von Papier, das mit mineralischen Farbstoffen gefärbt
worden istg entstehen können.
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Aus "Zellstoff und Papier" wird zitiert: "Andere Saunerkonstruktionen,
Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß die Siebreibung an den unbeweglichen Saugçrkästen
eine der
Hauptursachen für die Siebabnützung darstellt. Daher ist
das Restreben, diese Reibung durch Konstruktionen rotierender Sauger oder solcher
mit beweglichem oberen Deckel zu verringern nützlich.
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Es sind einige Konstruktionen rotierender Sauger bekannt, jedoch keine
von ihnen hat infolge der komplizierten Ausführung weite Verbreitung erlangt." Es
ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, die angeführten Nachteile mindestens teilweise
zu vermeiden und insbesondere, die Lärmbelästigung, die bei den bisher verwendeten
Siebsaugwalzen unvermeidlich ist, zu verringern, den Wirkungsgrad der Entwässerung
zu erhöhen, sowie die Leistung der Sieb- und/oder Filzpartie aufgrund verminderter
Reibung zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch die im Anspruch
1 angegebenen Maßnahmen. Die Erfindung schafft also einen Rollen-Vakuumkasten mit
sehr guter Entwässerung, der auch für hohe Vakua, z.B. bis 8 m WS geeignet ist.
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Durch das große Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Rollen, also
den kleinen Rollendurchmesser, vermeidet man eine unerwünschte Rückbewässerung und
einen destruktiven Druckwogsneffekt. Zwischen den Rollen ergibt sich eine Vielzahl
von Saugschlitzen mit großer wirksamer Breite. Die Rollen innerhalb des Saugbereichs
werden vom Sieb angetrisben und reiben deshalb nicht gegen dieses, so daß der Siebverschleiß
klein ist.
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Die einzelnen Rollen selbst sind mit engem gegen Abrieb widerstandsfähigen,
siebschonenden Werkstoff überzogen, vorzugsweise mit Hartkeramik.
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Vom kanadischen Forschungsinstitut und von der Consolidated Paper
Corp. in Kanada durchgeführte Untersuchungen
zeigen, daß eine Saugentwässerung
mit hohem Unterdruck und kurzer Saugzeit wesentlich wirtschaftlicher ist, als niederigere
Unterdrücke und längere Saugzeiten.
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Dies gilt im Bereich nach der abgeschlossenen Formierung der Bahn.
Diese Tatsache läßt sich bei Rollen-Vakuumkästen nach der Erfindung weit besser
nützen, als dies bei Saugwalzen oder Flach saugern der Fall ist.
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In einer in der Zeitschrift "Das Papier" 8, 1954, Seiten 1 - 6 veröffentlichten
Untersuchung wird gezeigt, daß die Saugentwässerung über eine Saugöffnung größtenteils
am Anfang der Saugöffnung eintrifft, und daß bei Uakuumunterbrechung das Wasser
durch Kapillarkräfte unmittelbar wieder in die Bahn zurückgesaugt wird. Dies ist
ein wesentlicher Faktor für den niedrigen Wirkungsgrad und den hohen Luftverbrauch
einer Siebsaugwalze, denn die offene Fläche, welche unter Vakuum arbeitet, hat eine
geringe und aus Festigkeitsgründen nicht über ca. 45 $ offene Saugfläche.
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Bei Rollenvakuumkästen nach der Erfindung ist die wirksame offene
Fläche ca. 85 - 90 %. Deshalb ist eine nachteilige Rückbewässerung ausgeschlossen.
Dadurch wird der Luftverbrauch bei Rollt nvakuumkästen nach der Erfindung nicht
nur wegen der verminderten Reibungsverluste, sondern weit mehr durch Vermeidung
von Rückbewässerung weitaus geringer als bei perforierten Saugualzenmänteln in Siebsaugwalzen,
Schlitz- und Lochsaugern. Dadurch erhöht sich der Wirkungsgrad wesentlich, da die
Vakuumanlagen weniger Energievesbrauchen.
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Der Siebeinzug im Saugbereich eines Rollenvakuumkastens nach der Erfindung
beträgt bei einer Siebspannung von
6 kp/cm und einem Vakuum von
7 m WS ca. 1,2 mm, was ohne Bedeutung ist, da die Rollen keine scharfen Kanten aufweisen
und vom Sieb mitgenommen werden.
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Bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an Stelle von
Entwässerungskästen bekannter Bauart wie Naßsauger, Vakuumfoils, Flachsaugern mit
Leisten -oder Lochplattenbelägen ergeben sich wesentliche Einsparungen an Siebzugkräften
(Leistungsaufnahme der Siebpartie) sowie eine wesentliche Verlängerung der Sieblaufzeit
auf Grund verminderten Siebverschleißes.
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Außerdem ermöglichen Vorrichtungen nach der Erfindung den Wegfall
von Siebsaugwalzen, da die ansetzbaren Unterdrücke denen von Siebsaugwalzen entsprechen,
wobei aber die Leistungsaufnahme im Vergleich der anzutreibenden Massen bei dor
Erfindung weitaus günstiger ist.
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Bei Wegfall einer Siebsaugwalze entfällt die Bremswirkung der Saugkammer-abdichtungen
zum rotierenden Walzenmantel. Die Siebe oder Filze können durch gewöhnliche Antriebawalzen
betrieben werden, was eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades ergibt.
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Ferner entfällt durch die Erfindung die bei Siebsaugwalzen (Lochentwässerung)
auftrstende Markierung1 und die nahezu unerträgliche Lärmerzeugung von Siebsaugwalzen,
die oft schon in einer Entfernung von 1 oder 2 km wahrnehmbar ist, entfällt.
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Außerdem ergeben sich im Vergleich zu Siebsaugwalzen wesentlich niederigere
Investitionskosten, und die Baulänge einer Siebpartie läßt sich oft um 2...3 m verkürzen.
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Auch der Antrieb einer Siebpartie läßt sich durch dz Erfindung vereinfachen,
da der synchronisierte Teilantrieb der wenig umschlungenen Siebsaugwalze entfällt.
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Eine einzige Antriebsstation reicht dann aus.
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Die !\nwendungsmöglichkeiten sind sehr vielfältig, insbesondere als
Ersatz von Saugwalzen und anderen mit Fremdvakuum betriebenon SaugErau5rtistungen
in allen heute vorkommenden Papiermaschinen, Zellstoffentwässerungsmaschinen, Vlieslegemaschinen
und dergleichen Ausrüstungon.
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Zur Erläuterung der Unteransprüche folgendes: Ein Saugspalt wird bevorzugt
beidseitig von einer je nach Bahnbreite erforderlichen Anzahl von Rollensegmenten
begrenzt. Aus Durchbiege- und Lagerbelastungsgründen in Bezug auf Rollen durchmesser
ohne Druckwogeneffekt wcrden bevorzugt kürzere Rollensegmente linear zur Saugbreite
angcordnet. Die zwischen zwei Rollensegmenten angebrachten Lagerhalter (stillstehend)
sind dann von einer geringen Breite von z.B. 8...15 mm und erhalten einen Keramikbezug
für geringstmöglichen Siebverschleiß. Die feststehenden Rollenlagerungen haben einen
um 0,1...0,2 mm kleineren Durchmesser als die roticrenden Rollen und sind bevorzugt
für jedes Rollenlinie versetzt angeordnet, um einen evtl. linearen Siebverschleiß
zu verhindern..
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Die Ausbildung der Rollen ist neben der prozeßtechnischen Grundidee
wichtig für die betriebssichere Funktion. Somit wird die Länge der Rollensegmente
in Bezug auf die auFtretendc gleichmäßig verteilte Last, hervorgerufen durch das
angesetzte Vakuum, mit besonderem Vorteil so bemessen, daß die maximale Durchbiegung
einen
zulässigen bestimmten Wert nicht überschreitet, z.R. maximal 0 8 mm pro Meter Rollenlänge.
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Die im Spalt zwischen Rollenstirnseite und Stirnseite eines feststehenden
Lagerhalters evtl. eingesaugten Fasern aus Papierstoff oder FüllstoFfpartikeln werden
zwischen den harten Keramikteilen der Bezügevstirnseiten zermahlen.
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Das mittels des Unterdrucks im Kasten angesaugte Sieb ergibt eine
maximal auftretende Last von z.B.
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0,8 kp/cm2. Der Siebdurchhang zwischen den Rollenscheiteln beträgt
je nach Siebsteifigkeit 1,2...2,5 mm, was für die Entwässerungsfunktion und den
Siebverschleim ohne Bedeutung ist. Hierdurch werden die Rollen vom Sieb ohne größeren
Kraftaufwand mitgezogen und in Umdrehung versetzt.
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Je nach Produktionsgcschwindigkeit treten entsprechende Rollendrehzahlen
auf, die besonderer Lagerkonstruktionen bedürfen, wie sie nachfolgend anhand von
Ausführungsbeispielen beschrieben werden und Gegenstand der entsprechenden Unteransprüche
sind.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
erebn sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten,
in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen,
sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäBen Vorrichtung, gesehen längs der Linie I-I der Fig. 2,
Fig.
2 einen Schnitt, gesehen längs der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht,
gesehen längs der Linie 111-1 II der Fig. 1, Fig. 6 eine Draufsicht, gesehen längs
des Pfeil es IV von Fig. 1 und Fig. 5, Fig. 5 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, gnsehen längs dor Linie V-V der Fig. 6, Fig.
6 einen Schnitt, gesehen längs der Linie VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 eine jreitenansicht,
gesehen längs der Linie VII-VII der Fig. 5, Fig. 8 eine Darstellung einer Einzel
rolle, teilweise im Längsschnitt, Fig. 9 eine Seitenansicht entsprechend Fig. 3
oder 7, wobei die seitliche Abdichtung teilweise weggeschnitten dargestellt ist
und die Schnitte durch die Rollen den Schnittlinien IXAA und IXCC der Fig. 8 entsprechen,
Fig. 10 eine vergrößerte Darstellung der Rollenlagerung gemäß Fig. 8 (phrisches
Cleitlager) Fig. 11 eine erste Variante der Rollenlagerung, mit Pendelkugellager,
Fig. 12 eine zweite Variante der Rollenlagerung, mit Pendelroll enlager,
Fig.
13 eine erst Anwendungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 14 ein
zweite Anwendungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 15 eine dritte
Anwendungsvariante einer erfindungsgemaßen Vorrichtung Fig. 16 eine vierte Anwendungsvariante
einer erfindungsgemäBen Vorrichtung, Fig. 17 eine fünfte Anwendungsvariante einer
erfindungsgemäusen Vorrichtung, Fig. 18 eine sechste Anwendungsvariante einer erfindungsgemaßen
Vorrichtung, und Fig. 19 - 23 weitere Varianten der Erfindung.
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Die Fig. 1 bis 4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäBen
Vorrichtung 10, die im folgenden auch als Rollenvakuumkasten bezeichnet wird. Die
Ausführungsform nach Fig. 1 enthalt nebeneinander drei im wesentlichen gleich große
Vakuumkästen 11, 12 und 13. Bezeichnet man die Bewegungsrichtung des Siebes mit
14, also in Fig. 2 von rechts nach links, so nimmt das Vakuum vom Vakuumkasten 11
zum Kasten 13 hin zu. Weder Keton hat einen schräg abfallende Boden 15, an dessen
tinfster Stelle jeweils ein Vakuumanschluß 16 bis 18 angeordnet ist, über den das
angesaugte LuFt-Wasser-Gemisch abgesaugt wird.
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Die Vorrichtung 10 wird an Stützen 21 montiert, die auf Längsbalken
22 angeordnet sind. Eine Höhenverstellung ist wie dargestellt mittels Einstelischrauben
23 oder in analoger Weise möglich.
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An der Oberseite der Vorrichtung 1û sind Abdichtelemente angeordnet,
und zwar in Bewegungsrichtung 1 gesehen zunächst eine feststehende Rolle 25 zur
Abdichtung gegen den atmosphärischen Umgebungsdruck, dann eine feststehende Rolle
26 zur Abdichtung zwischen den Vakuumkästen 11 und 12, dann eine feststahende Rollen
27 zur Abdichtung zwischen den Vakuumkisten 12 und 13, und schließlich eine feststehende
Rolle 28 zur Abdichtung gingen den atmosphärischen Umgebungsdruck.
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Fig. 9 zeigt ganz links den Aufbau der feststehenden Rolle 25; die
Rollen 26, 27 und 28 haben einen identischen Aufbau.
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Die Rnlle 25 ist vakuumdicht auf einem gehäusefester1 Träger teil
31 befestigt. In ihrer Innenseite befindet sich ein Stahl rohr 32, auf dessen Außenseite
Ring 33 aus Hartkeramik aufgepreßt sind, über die das in Fig. 9 mit 34 bezeichnete
Sieb, auf dem sich die Stoffbahn 30 befindet, sich hinwegbewegt. Die Hartkeramikringe
33 bestehen aus demselben Werkstoff, der üblicherweise an Saugkästen zur Abdichtung
verwendet wird und der von der Firma Feldmühle hergestellt wird. - Ist eine der
Rollen 25 bis 28 nach einiger Zeit an ihrem Scheitel abgenutzt, so kann man sie
nach Lockern der Befestigung um einige Grad weiterdrehen, und dieser Vorgang kann
mehrere Male wiederholt werden, um die Abdichtung wieder zu verbessern.
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Zwischen den feststehenden Rollen 25 bis 28 befinden sich beim ersten
Ausführungsbeispiel jeweils 7 drehbar gelagerte Rollenlinien 35, die wie in Fig.
1 und 8 dargestellt aus Rollensegmenten 36 zusammengesetzt sind, zwischen denen
sich gehäusefeste Lagerelemente 37 befinden, welche an gehäusefesten Querträgern
38 abgestützt sind. Die Rollensegmente 36 sind jeweils so lang, daß ihre maximale
Durchbiegung einen bestimmten Höchstwert nicht überschreitet, z.B. 0,8 mm.
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Dabei ergeben sich Ssgmentlängen in der Größenordnung zwischen 70
und 100 cm. Die einzelnen Rollensegmente selbst haben Durchmesser in der Grnßenordnung
zwischen 40 und 70 mm.
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Angestrebt wird ein möglichst kleiner Rollendurchmessor, also wesentlich
kleiner als der von üblichen Registerwalzen, um eine störende Rückbewässerung und
einen destruktiven Druckwogeneffekt zu vermeiden. Dabei setzen naturgemäß Lagerung
und Drehzahl - die Rollenlinien 35 werden vom Sieb 34 durch Reibung angetrieben
- dem Rollendurchmesser eine bestimmte Mindestgrenze, da einesteils die Lager einen
bestimmten Mindestdurchmesser benötigen und andererseits die Rollendrehzahl nicht
zu hoch werden darf, wenn eine bestimmte Lagerlebensdauer eingehalten werden soll.
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In Fig. 4 sind in einem Ausschnitt 40 die Lagerelemente 37 angedeutet.
Sie sind für jede Rollenlinie 35 gegen ein ander versetzt angeordnet, um einen Verschleiß
des Siebes 34 an nur einer Stelle zu vermeiden. Lediglich die äuEersten Lager 41
an den beiden Längsenden jeder Rollenlinie 35 fluchten miteinander. An dieser Stelle
ist das für den Siebverschleiß nicht kritisch, da sich die Ränder des Siebes 34
regelmäaig hochbiegen und daher dem Verschleiß weniger ausgesetzt sind. In Fig.
4 ist die Breite der Saugöffnung mit Sl und die Siebbreite mit S2 bezeichnet. Die
Stoffbahnbreite ist etwas geringer als die Siebbreite S2, vergleiche Fig. 1 oder
8.
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Außerhalb der seitlichen Lagerelemente 41 befindet sich auf jeder
Seite der Vorrichtung 10 ein leistenartig ausgebildetes Abdichtelement 42 bzw. 43
aus Kunststoff, dessen Form aus den Fig. 8 und 9 hervorgeht und das jeweils mittels
Schrauben 44 an den gitterartigen Querträgern 38 befestigt ist, vergl. Fig. 8. Diese
Abdichtelemente 42, 43 liegen dichtend gegen die Oberseiten der Vakuumkästen 16
bis 18 und gegen die seitlichen Lagerelemente 41 an, und wie Fig. 8 zeigt, erstrecken
sie sich unter das Sieb 34, so daß dieses im Betrieb auf den Abdichtelementen
42,
43 gleitet, wobei das erwähnte Hochbiegen der Siebränder eine zu starke Abnutzung
verhindert.
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Der Aufbau der Lagerelemente 37 bzw. 41, welche identisch sind, geht
aus den Fig. 8 und 9 hervor. An den Kreuzungspunkten der gitterartig ausgebildeten
Querträger 38 ist jeweils mittels zwei Muttern 46 ein Halter 47 befestigt, der an
seinem oberen Ende mit zwei Lagerzapfen 48, 48' versehen ist, auf denen jeweils
mittels eines Sprengrings 49 (Fig. 1Q) eine Lagerhülse 50 befestigt ist, die mit
Bohrungen zum Durchführen von Schmierflüssigkeit versehen ist. Die Lagerzapfen 48,
48' haben eine axiale Bohrung 54, die mit radialen Bohrungen 55 versehen ist, welche
zu einer Ringnut 56 führen, über die die Bohrungen 53 wie dargestellt mit Schmierflüssigkeit
versorgt werden.
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Auf der Lagerhülse 50 ist eine Lagerschale 57 drehbar angeordnet,
welche außen sphärisch ausgebildet und in Halteringen 58 verstellbar gehaltert ist,
die ihrerseits von einem Sprengring 59 in einer Ausdrehung 60 eines einschraubbaren
Elements 63 festgehalten werden.
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Diese Anordnung ermöglicht eine Selbsteinstellung des Lagers bei Belastung
der Rollensegmente 36. Das einschraubbare Element 63 ist, wie in Fig. 8 dargestellt,
in ein Innengewinde 64 eines Einsatzstückes 65 eingeschraubt, das in einem Ende
eines Rohres 66 eingeschweißt ist Das Rohr 66 ist das eigentliche Rückgrat des Rollensegments
36. Es hat den gleichen Außendurchmesser wie das an es anschließende Teil des Einsatzstücks
65, und auf seine Außenseite sind Ringe 67 aus Hartkeramik aufgepreßt, die eine
Länge von z.B. 1,5...
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2 cm haben und die ein Nachgeben der Rollensegmente 36 bei seitlicher
Belastung ermöglichen, ohne daß dies eine Beschädigung der Ringe 67 zur Folge hat.
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Wie man am besten in Fig. 10 erkennt, ergibt sich eine Ringnut 70
zwischen dem einen axialen Ende 71 des Einsatzstückes 65 und der ihm zugewandten
Schulter 72 des einschraubbaren Elements 63. In diese Ringnut 70 ragt ein nach innen
vorstehender Kragen 73 eines Ringes 74 aus Hartkeramik, der axial etwas über das
freie Ende des einschraubbaren Elements 63 vorsteht. Zwischen diesem Kragen 73 und
der Schulter 72 befindet sich eine Scheibe 75 aus nachgiebigem Material, z.B. Blei.
Bei der Montage wird - mittels zweier zum Eingriff eines Werkzeugs dienender Löcher
76 - das einschraubbare Element 63 so weit in das Gewinde 64 eingeschbt,' bis der
Ring 74 mit dem erforderlichen Druck gegen den benachbarten Ring 67 anliegt. Dies
erfolgt bei der gewünschter Betriebstemperatur, die z B. 300 C betragen kann.
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Unterschiedliche Wärmedehnungen zwischen dem Rohr 66 und den Ringen
67 können gegebenenfalls von der Scheibe 75 aufgefangen werden. Nah der Montage
werden die Ringe 67 und 74 gemeinsam überschliffen, damit sich eine glatte Umfangsfläche
ergibt.
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Bei den seitlichen Lagern 41 wird der eine Lagerzapfen 48 nicht bestückt,
sondern ragt dichtend in eine entsprechende Bohrung 80 des benachbarten Abdichtelements
42 oder 43, vergleiche Fig. 8. Wie diese Fig.
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ferner zeigt, sind die Lagerzapfen 48, 48' und das Teil 37 symmetrisch
aufgebaut. Gemäß Fig. 10 ist im Lagerelement 37 ferner eine zusätzliche Ausgleichsbohrung
81 vorgesehen, durch welche Schmiermittel durchströmen kann. Die einschraubbaren
Elemente 63 sind jeweils mit einer durchgehenden axialen Bohrung 82 versehen, so
daß Schmiermittel, welches von der Bohrung 80 aus zugeführt wird, die ganze Rollenlinis
35 durchströmen und dabei alle Lagerstellen schmieren kann.
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Ein Kreislauf durch die Gleitlager selbst wird hierbei durch deren
eigene Pumpwirkung erzeugt. - Wenn die Lagerhülse 50 (Fig. 10) und ihre Lagerschale
57 aus Hartkeramik hergestellt werden, kann z.B. als Schmiermittel Wasser verwendet
werden, gegebenenfalls mit einem entsprechenden Zusatz. Eine solche Anordnung mit
Wasserschmierung eignet sich für Drehzahlen bis etwa 3000 U/min und hat den Vorteil,
daß das an den Lagerstellen austretende Wasser zusammen mit dem Rückwasser (aus
der Bahn 30) abgesaugt und dem Kreislauf wieder zugeführt werden kann. Der Schmierfilm
aus Wasser wird mit zunehmender Drehzahl immer tragfähiger.
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Auf dem Halter 47 des Lagerelements 37 ist, wie in Fig. 9 dargestellt,
ein rundes Metallteil 84 befestigt, und auf diesem ist ein etwa C-förmiges Teil
85 aus Hartkeramik angebracht, das um etwa 0,1...0,2 mm niedriger ist als die benachbarten
Ringe 74 der angrenzenden Rollensegmente 36. Auf dwse Weise wird die Reibung des
Siebes 34 auf dem Keramikteil 85 verringert und eine lange Lebensdauer dieses Teiles
85 erreicht.
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Die Teile 85 sirdetwa 8...15 mm breit. Die im Spalt zwischen der Stirnseite
eines Rollensegments 36 und der Stirnseite eines Lagerelements 37 evtl. eingesaugten
Fasern aus Papierstoff oder Füllstoffpartikeln werden zwischen den harten Keramikteilen
der Bezüge-Stirnseiten 74 und 85 zermahlen und stören deshalb nicht.
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Bei Wasserschmierung der Lager werden sie außerdem fortlaufend ausgespült.
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Der engste Spalt zwischen zwei benachbarten Rollen ist in Fig. 9 mit
s bezeichnet. Dieser Spalt kann z.B.
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bei der Vorrichtung nach Fig. 1 bis 4 für die drei Vakuumkästen 16
bis 18 verschieden groß sein, wobei z.B.
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der Spalt beim Kasten 18 mit dem höchsten Vakuum am kleinsten sein
kann, da hier die Entwässerung schon sehr weit fortgeschritten ist. Fig. 9 zeigt
mit dem Pfeil 86 schematisch die Entwässerung unter Vakuum. Der Siebdurchhang zwischen
den Scheiteln der Rollenlinien 35 beträgt je nach Siebsteifigkeit 1,2...2,5 mm,
was für die Entwässerungsfunktion und den Siebver3chleiß ohne Bedeutung ist. Hierdurch
werden die Rollen vom Sieb ohne größeren Kraftaufwand mitgezogen und in Umdrehung
versetzt. -Wie man Fig. 9 entnimmt, beträgt die wirksame offene Fläche, die von
der Vorridh tung 10 entwässert wird, etwa 85...90 % der in Fig. 4 dargestellten,
mit Rollen 35 sbgedeckten Oberfläche. Dies schließt eine nachteilige Rückbewässerung
ganz weitgehend aus, verringert deshalb den Luftverbrauch entscheidend und erhöht
den WirkungsgEd. Gleichzeitig werden die Reibungsverluste der Siebpartie stark reduziert,
was ebenfalls den Wirkungsgrad und zudem auch die Sieblaufzeiten erhöht.
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Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung 10.
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Man erkennt drei Vakuummeter 90, 91, 92 und drei Sichtfenster 93,
94, 95, sowie das Abdichtteil 43.
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Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach den fig. 5 bis 7 werden für
gleiche oder gleichwirkende Teile dieselben Bezugszeichen verwendet, wie beim ersten
Ausführungsbei spiel, und diese Teile werden gewöhnlich nicht nochmals beschrieben.
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Die im zweiten Ausführungsbeispiel dargestellte Vorrichtung 100 nach
der Erfindung hat ebenfalls drei separate Vakuumkammern 101, 102, 103. Anders als
beim ersten Ausführungsbeispiel haben diese einen etwa trichteiitjrmigen Boden 104,
der in der Mitte in ein Abflußrohr 105 bzw. 106 bzw. 107 mündet, das jeweils zum
Anschluß an eine zugeordnete Vakuumpumpe dient.
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Auch hier nimmt das Vakuum in der Bawegungsrichtung des Siebes zu.
Die Ausbildung der Rollenlinien 35 stimmt mit dem ersten Ausführungsbeispiel überein
und wird deshalb nicht nochmals beschrieben.
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Wenn die Rollenlinien 35 mit höheren Drehzahlen als etwa 3000 lJ/min
laufen sollen, ist die Verwendung anderer Lagerungen zweckmäßig. Fig. 11 zeigt die
Verwendung eines Pendelkugellagers 110, dessen Innenring auf dem Achszapfen 48 befestigt
und dort mittels eines Sprengrings 111 gesichert ist, während sein Außenring mittels
eines Sprengrings 112 in der Innenausdrehung 60 gesichert ist. Als Lamellen-Labyrinth-Dichtung
nach außen dienen Lamellenringe 113, zwischen die eine mit elektrischem Potential
aufgeladene Masse (Elektret) eingespritzt ist, die ein Eindringen von Prozeß wasser
verhindert. Über die Bohrungen 82, 54 ist eine Nachschmierung von der äußeren Bohrung
80 aus möglich.
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Die verwendete Fettfüllung vermeidet Rostechäden, die sonst bei Bildung
von Kondenswasser auftreten könnten.
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Diese Variante eignet sich für Rollendrehzahlen bis zur Größenordnung
von etwa 4000 U/min. Im übrigen entspricht der Aufbau demjenigen nach Fig. 10, und
es werden deshalb für gleiche oder gleichwirkende Teile dieselben Bezugszeichen
verwendet wie dort.
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Für besonders hohe Drehzahlen eignet sich die Ausführungsform nach
Fig. 12 mit einem Pendelrollenlager 120, dessen Innenring ebenfalls auf dem Lagerzapfen
49 befestigt und mit einem Sprengring 121 gesichert ist, während der Außenring in
der Ausdrehung 60 des Teiles 63 befestigt und durch einen Sprengring 122 gesichert
ist. Auch hier dienen wie dargestellt als Lamellen-Labyrinth-Dichtung nach außen
Lamellenringe 123, zwischen die eine mit
e0ektrischem Potential
aufgeladene Masse (Elektret) eingespritzt ist, die ein Eindringen von Prozeß wasser
verhindert. Bei Einmal füllung haben solche Lager 120 eine Lebensdauer von etwa
2 Jahren, bei Nachschmierung vielfach höher. Nachteilig ist hier der erforderliche
größere Rollendurchmesser, da solche Lager einen kleinsten Durchmesser von 52 mm
haben.
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Wie man an den Fig. 10 bis 12 erkennt, hat das Keramikteil es des
Lagerelements 37 je nach Ausführung eine Breite zwischen etwa 8 und 15 mm. In allen
Fällen ist das feststehende Keramikteil 85 etwas niedriger ausgebildet als die benachbarten
Keramikteile 74 der angrenzenden Rollensegmente 36.
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Die Fig. 13 bis 16 zeigen verschiedene Anwendungen erfindungsgemäßer
Rollenvakuumkästen RU in Siebpartien I)ie Fig. 13 bis 15 zeigen die Anwendung als
Niedervakuumausführung. Die Formierstrecke ist überall mit f1 bezeichnet. Dort eignen
sich erfindungsgemäße Vorrichtungen weniger, weil sich die Fasern dort noch nicht
genügend gesetzt haben.
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In Fig. 13 ist ein Vacufoil mit 130 bezeichnet, der sich noch in der
Formierstrecke befindet. Jenseits der Wasserlinie befindet sich ein Rollenvakuumkasten
RV nach der Erfindung anstelle eines Naß saugers. Er wird mit Niedrvakuum von 0,1...0,4
m WS betrieben. Auf ihn folgen sechs Flachsauger 131, eine Siebsaugwalze 132 und
eine Siebantriebswalze 133. Das Sieb ist mit 134 bezeichnet.
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In Fis. 14 befindet sich ein Rollenvakuumkasten RU nach der Erfindung
anstelle eines Uacutoils direkt hinter dr Wasserlinie und wird mit Niedervakuum
von 0,1...0,2 m WS betrieben. Ihm folgen ein Naßsauger 135, sechs
Flachsauger
136, eine Siebsaugwalze 137 und eine Siebantriebswalze 138.
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In Fiq. 15 folgen auf die Wasserlinie zunächst ein Vacufoil 140 und
dann zwei Naßsauger 141. Dann kommen zwei Rollenvakuumkästen RV nach der Erfindung
anstelle von Flachsaugern, und diese werden mit Niedervakuum im Bereich von 1,5
... 4 m WS betrieben. Anschließend folgt eine Siebsaugwalze 142 und eine Antriebswalze
143.
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Fig. 16 zeigt eine Anwendung für Hochvakuum. Hier folgen auf die Wasserlinie
zunächst wei Vacufoils 144 und dann zwei Naßsauger 145. Anschließend kommen vier
Flachsauger 146, und dann - anstelle einer Siebsaugwalze - zwei Rollenvakuumkästen
RV nach der Erfindung, eine Umlenkwalze 147 und die Siebantriebswalze 148.
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Die Rollenvakuumkästen RV werden hier rit Hochvakuum im Bereich von
7...8m WS betrieben.
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Die Brustwalze ist in Fig. 13 bis 16 durchgehend mit 150 bezeichnet.
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Fig. 17 zeigt den Einbau als Ersatz für eine Siebsaugwalze, deren
Antriebs-Teilfunktion von der vorhandenen, unveränderten Siebantriebswalze 173 übernommen
wird.
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Die vorhandenen sechs Naßsauger 174 waren über einer 179 Wanne 175
und auf einem vorhandenen Trägeriangeordnet, der sich bis zum Pfeil 176 erstreckte.
Dieser wird um ein Teilstück 177 verlängert und erstreckt sich jetzt bis zum Pfeil
178. Auf dem Teilstück 177 werden ein Rollenvakuumkasten 180 nach der Erfindung
mit zwei getrennten Saugkammern und eine Umlenkwalze 181 montiert. Die vorhandene
Pickupwalze 182 bleibt unverändert.
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Die beiden Vakuumkammern des Rollenvakuum kastens 180 werden über
Saugleitungen 183 an die vorhandenen Vakuumpumpen der früher vorhandenen Siebsaugwalze
angeschlossen.
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- Das Sieb ist mit 184 bezeichnet.
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Fig. 18 zeigt eine Anordnung, tii der eine vorhandene Siebsaugwalze
160 als Antriebswalze belassen wird, wobei aber ihre Saugkammern abgesenkt oder
entfernt werden.- Von den vorhandenen sechs Naß saugern 174 werden zwei entfernt
und durch einen Rollenvakuumkasten 161 nach der Erfindung ersetzt, der auf dem vorhandenen
Träger 162 Platz findet, Die verkürzte Wanne für die vier verbleibenden Naßsauger
174 ist mit 163 bezeichnet.
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Die Antriebswalze ist wie in Fig. 17 mit 173 bezeichnet, die Pickupwalze
mit 182.
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Die Saugleitung 165 zur Siebsaugualze 160 wird durch einen Blindfianech
166 verschlossen. Stattdessen wird der Rollenvakuumkasten 161 über eine neue Saugleitung
167 an die vorhandene Saugleitung 165 und damit an die vorhandene Vakuumpumpe der
Siebsaugualze 160 angeschlossen. Letztere bleibt hierbei als Reserve erhalten, aber
ihre Entwässerungsleistung wird - unter erheblicher Verbesserung des Wirkungsgrades
und bei starker Absenkung der Geräuschbelästigung - vom Rollenvakuumkasten 161 übernommen.
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Fig. 19 zeigt die Verwendung von Rollenvakuumkästen nach der Erfindung
als Filzsauger. Mit 190 ist die Siebpartie einer Papiermaschine bezeichnet, mit
191 die - strichpunktiert gezeichnete - Papierbahn. 192 ist eine SEbsaugwalze, 193
eine Siebantriebsualze.
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Die Papierbahn 191 wird durch eine Pickupwalze 194 auf ein Filztuch
195 übernommen, das in Richtung eines Pfeil es 196 umläuft und die Papierbahn einer
Presse 197 zuführt, deren unterste Walze eine Saugwalze ist.
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Das Filztuch 195 ist wie dargestellt über verschiedene Rollen geführt
und wird nach dem Maschen durch einen erfindungsgemäßen Rollenvakuumkasten 198 abgesaugt,
der mit einem Unterdruck zwischen 0,1...4 m US betrieben wird und das Filztuch 195
gleichzeitig entwässert und reinigt.
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Ein zweites Filztuch 200 läuft am Ausgang der Presse 197 um und wird
ebenfalls durch einen als Filzsauger dienenden Rollenvakuumkasten 201 nach der Erfindung
entwässert und gereinigt. Die Rollenvakuumkästen 198 und 201 werden also hier anstelle
der üblichen Filzsauger mit Leisten verwendet und verringern den Leistungsbedarf
für den Antrieb der Filztücher sowie deren Verschrei.
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Rollenvakuumkästen nach der Erfindung können auch anstelle von Saugwalzen
in der Pressenpartie verwendet werden. Diese Variante ist nicht dargestellt.
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Fig. 20 zeigt eine Variante für die Beschichtung der Rollensegmente
36. Gezeigt ist in Fig. 20 eine Gleitlagerung analog Fig. 10, die mit denselben
Bezugasichen bezeichnet ist wie dort und deshalb nicht nochmals beschrieben wird.
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An das Rohr 66 ist hier ein Endteil 210 angeschweißt, das die Lagerung
aufnimmt, die wie dargestellt analog Fig. 10, oder nach Fig. 11 oder 12, oder in
sonstiger geeigneter Weise, ausgebildet sein kann.
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Das Rohr 66 und das Endteil 210 werden sehr genau auf einen vorgegebenen
Durchmesser überdreht, und dann wird auf diese Oberfläche eine dünne Schicht 211
(ca. 1mm) aus Keramik aufgespritzt. Diese Schicht kann z.B. aus Titandioxid mit
einer Reinheit von 99 % oder aus Aluminiumoxid mit einer Reinheit von 98,5 % bestehen.
Geeignete Verfahren für diesen Zweck (etco-Verfahren) sind bekannt.
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Die so gebildete Keramikschicht 211, die auch einen Abschnitt 212
auf den Stirnseiten der Rollensegmente 36 hat, wird anschließend auf einen genau
vorbestimmten Durchmesser überschliffen und hat dann noch eine Dicke von z.B. 0,6
mm. Die Beschichtung kann nach Abnutzung in der gleichen Weise erneuert werden.
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Die Keramikschicht 212 an den Stirnseiten wirkt mit dem Keramikteil
85 zusammen, um eingedrungene Fasern etc.
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zu zermahlen.
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Anstelle einer Keramikschicht 212 kann gegebenenfalls auch eine Hartverchromung
verwendet werden.
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Fig. 21 zeigt eine Variante zu Fig. 9. Gleiche oder gleichwirkende
Teile wie dort werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und gewöhnlich nicht
nochmals beschrieben.
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Während bei Fig. 9 eine festst eh ende Rolle 25 als seitliches Abdichtelement
verwendet wird, dient hier
zum gleichen Zwecke eine Rollenlinie
220, deren Rollensegmente und Lagerungen gleich aufgebaut und unterteilt sind, wie
das für die Rollenlinien 35 bereits sehr ausführlich beschrieben wurde. Auf einem
Trägerrohr 221 sind also auch hier Keramikringe 222 angeordnet. Alternativ kann
auch eine aufgespritzte Schicht aus Hartkeramik verwendet werden.
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Das gehäusefeste Teil 31 ist gleich ausgebildet wie bei Fig. 6 und
wie dort mittels eines Gewindebolzens 223 und einer mutter 224 am Querträger 38
befestigt.
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tur besseren Abdichtung ist es innen mit einem geeigneten Kunstharz
225, z.B. einem Epoxidharz, ausgegossen, und dieses wird durch die belastete, rotierende
Rolle 220 vor der Aushärtung so geformt, daß nur ein ganz kleiner Spalt von z8.
0,1 mm zwischen ihm und der Rolle 220 entsteht, durch den nur wenig Luft in den
Saugkasten strömen kann, so daß sich der Luftverbrauch nur wenig erhöht. Man erreicht
aber auf diese Weise, daß sich die rotierenden Abdichtrollen 220 etwa gleich schnell
abnutzen wie die übrigen Rollenlinien 35, so daß die Rollen eine einheitliche Lebensdauer
haben. Außerdem wird die Sieb- oder Filzabnutzung weiter verringert, ebenso der
Leistungsbedarf für den Antrieb des Siebs oder Filzes.
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Die Fig. 22 und 23 zeigen eine Variante zu Fig. 8 und 9, nämlich die
Veränderung der Saugbreite mittels Foritschiebern 230. Fig. 23 zeigt einen Schnitt
etwa längs der Linie XXIII-XXIII der Fig. 22. Gleiche oder gleichwirkende Teile
wie in den Fig. 8 und 9 werden mit denselben Bezugazeichen bezeichnet wie dort und
gewöhnlich nicht nochmals beschrieben.
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Die Abdichtelemente 42 , 43 auf beiden Seiten des Saugkastens sind
hier jeweils zwischen zwei Rollenlinien 35
mit Schwalbenschuanznuten
231 versehen, in welche die im Ouerschnitt etwa T-förmigen Formatschieber 230 eingekeilt
sind, deren obere Schenkel 232 sich wie angedeutet eng an die Rollensegmente 36
bzw. an die seitliche Dichtrolle 25 bzw. an die seitlichen Lagerelemente 41 anschmiegen
und von diesen einen radialen Abstand von nur wenigen Zehntelsmillimetern haben,
so daß an diesen Stellen kein großer Lufteintritt möglich ist.
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Soll die Breite der abzusaugenden Papierbahn 30 verändert werden,
so werden, z.B. mit einem Hammer, die Formatschieber 230 in ihren Schwalbenschwanznuten
231 auf die gewünschte neue Breite verschoben, die z.B. bei Fig. 23 schmäler ist
als bei Fig. 8. Pro Seite ergibt sich dabei eine Variationsmöglichkeit in der Größenordnung
von etwa 2 bis 4 cm. Die Formatschieber 230 können ebenfalls aus Kunststoff bestehen,
z.B. aus Polyäthylen. Der geringe zusätzliche Vakuumbedarf fällt bei der hohen,
an Papiermaschinen vorgesehenen Vakuum-Pumpleistung nicht ins Gewicht.
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Abschließend sollen die Vorteile der Erfindung nochmals zusammenfassend
kurz erläutert werden: 1. Rollenvakuumkästen nach der Erfindung anstelle von mit
Fremdvakuum betriebenen Entwässerungskästen wie Naßsauger, Uakuumfoils, Flachsaugern
mit Leisten-oder Lochplattenbelägen ergeben wesentliche Einsparungen an Filz- oder
Siebzugkräften (Leistungsaufnahme der Filz- oder