DE3121713C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen On-machine-Superkalander für den Endabschnitt einer Papiermaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Phase der Schlußbehandlung von Papier ist das Kalandrieren, mit dem zunächst auf Glätte und Glanz der Papieroberfläche und auf die Dichte des Papiers eingewirkt wird. Das Kalandrieren erfolgt durch Führung einer fortlaufenden Papierbahn durch Preß- oder Spaltstellen zwischen gegeneinanderwirkenden Kalanderwalzen hindurch.

Wie bekannt, erfolgt das Kalandrieren von Papier mit einem direkt an einer Papiermaschine angeschlossenen sog. Maschinenkalander, was bei Bedarf durch Superkalandrieren in einem getrennten, sog. Superkalander vervollständigt wird.

In Kalandern kommen entweder harte oder weiche Walzen zur Anwendung. Unter "harten Walzen" werden in diesem Zusammenhang Walzen verstanden, die z. B. aus Kokillenguß oder Stahl hergestellt sind und deren harte Oberfläche glatt geschliffen ist. Unter "weichen Walzen" werden im folgenden dagegen Walzen verstanden, deren Oberfläche aus elastischem Material besteht. Als elastisches Material für weiche Walzen wird im allgemeinen Papier verwendet, das in Schichten um die Walzenwelle gelegt und zu einem homogenen dichten Walzenbelag zusammengepreßt ist.

Im folgenden wird die Bezeichnung "weicher Spalt" für die Berührungslinie zwischen einer weichen und einer harten Walze verwendet. Dementsprechend wird als "harter Spalt" die Berührungslinie bezeichnet, die zwischen zwei harten Walzen gebildet wird.

Das Maschinenkalandrieren kann je nach der zu behandelnden Papiersorte und den an sie gestellten Forderungen auch durch einen einspaltigen Kalander, d. h. durch einen aus einem Walzenpaar bestehenden Kalander erfolgen. Gewöhnlich hat ein Maschinenkalander jedoch 4 bis 8 Walzen, die somit 3 . . . 7 Spalte bilden.

Beim Superkalandrieren wird angestrebt, auf beiden Bahnseiten gleichen Glanz zu erzeugen. Deshalb sind zumindest zwei weiche Spalte erforderlich und außerdem müssen beide Seiten der Bahn über eine harte Walzenoberfläche laufen. Getrennte Superkalander können sogar 10 Spaltpaare haben.

Zur Steigerung der Produktion bei der Papierherstellung hat sich als nötig erwiesen, Kalandereinheiten zu schaffen, die sowohl die Funktionen eines Maschinenkalanders als auch die eines Superkalanders vereinen. Daher ist in der FI-PS 58 801 des Anmelders ein On-machine- Superkalander zum Anschluß an eine Papiermaschine dargestellt. Dieser Kalander besteht aus einem Walzenstapel aus gewöhnlichen harten Walzen und aus einer im wesentlichen ebenso großen Anzahl weicher Walzen, die außerhalb des Walzenstapels angeordnet sind, um gegen die harten Walzen weiche Spalte zu bilden.

Mit Hilfe der Kombination eines bekannten Maschinenkalanders mit einem Superkalander ist es möglich, das Superkalandrieren einer Bahn in gewünschter Weise in unmittelbarem Anschluß an die Papiermaschine ohne Zwischenphasen auszuführen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß in einigen Fällen das Kalandrierergebnis selbst, d. h. der Superglanz, den das Papier durch diese Behandlung erhält, nicht immer zufriedenstellend ist. Es wurde festgestellt, daß der Glanz nicht gleichmäßig, sondern fleckig ist, d. h., daß auf der Bahn stellenweise glänzendere Stellen auftreten. Außerdem konnte festgestellt werden, daß die Bahn zur Schwarzfärbung neigt. Dies kommt zum Teil daher, daß die harten Spalte unnötig hart und unelastische sind.

Für den Teil des der Erfindung zugrundeliegenden Standes der Technik wird außerdem auf das FI-Patent 55 694 (OY Wärtsilä Ab) und die EP 27 270 A1 und EP 27 621 A1 des Anmelders hingewiesen. In der vorliegenden Erfindung wird von der Feststellung ausgegangen, daß die weichen Walzen des Kalanders, wie z. B. Papierwalzen, besonders empfänglich für Beschädigungen sind.

Bisher sind Kalander bekannt, die aus Gruppen von drei Walzen oder mehr Walzen gebildet werden, bei welchen Lösungen zum Wechseln der weichen Walzen während des Betriebes nicht möglich waren. Bei einigen bekannten Kalandern mit vier Spalten ist der Wechsel von weichen Walzen während des Betriebes ohne Bahnunterbrechungen möglich, aber es entfällt dabei das Kalandrieren der anderen Seite des Papiers völlig.

Aus der DE-PS 6 28 111 ist ein Kalander mit einer Walzenanordnung bekannt, bei der zwei weiche Außenwalzen an einer harten Mittelwalze anliegen. Hierbei werden zwei Kalandrierspalte ausgebildet, die von ein und derselben Papierbahn durchlaufen werden können.

Wie gesagt, verschleißen die beim Superkalandrieren verwendeten weichen Walzen schnell und werden häufig beschädigt. Da andererseits die Rentabilität der Investition eines On-machine-Superkalanders im Vergleich zu einem konventionellen Superkalander entscheidend davon abhängig ist, wie wenig der Produktionswirkungsgrad einer Papiermaschine aufgrund des am Maschinenende angeordneten On-machine-Superkalanders sinkt, ist es sehr wichtig, die Dauer der Produktionsunterbrechungen während des Auswechseln der Walzen, insbesondere der weichen Walzen, zu minimieren.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kalander zu schaffen, bei dem die Dauer der Produktionsunterbrechungen minimiert werden kann, wobei jedoch die Walzenzahl des Kalanders gleichzeitig relativ klein gehalten werden kann. Des weiteren soll eine beschädigte weiche Walze während der Produktion auswechselbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. In den Kalandergruppen befinden sich als Mittelwalze eine Kalanderwalze mit harter Oberfläche und als Außenwalzen weiche Kalanderwalzen, die mit der Mittelwalze mit harter Oberfläche in der Form weiche Kalandrierspalte bilden, so daß die weichen Walzen während der Papierproduktion ohne wesentliche Unterbrechungen des Produktionsablaufes ausgewechselt werden können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel ausführlich beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Ausführung der Erfindung schematisch in Seitenansicht.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführung der Erfindung in gleicher Weise wie in Fig. 1.

Fig. 3A, 3B und 3C zeigen drei verschiede­ ne Bahnführungsalternativen.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Kalander für eine Papierbahn W besteht aus Vertikalstützen 10 und 11. In der Ausführung nach Fig. 1 sind am oberen Teil der Vertikalstütze 10 und 11 Vorsprünge 12 und 13 angebracht. Nach Fig. 1 befin­ det sich am unteren Teil der Vertikalstütze 10 ein länglicher Vor­ sprung 14 und nach Fig. 2 befindet sich ein entsprechender Vorsprung 14 an der letztgenannten Vertikalstütze 11 und ein Vorsprung 15 an der Vertikalstütze 10.

Nach Fig. 1 sind an beiden Seiten der Vertikalstütze 10 die Kalanderwalzengruppen R ₂ und R ₃ gelagert. An der Vertikalstütze 11 ist die Kalanderwalzengruppe R ₁ gelagert. Nach Fig. 2 ist die erste Kalanderwalzengruppe R ₁ an der Vertikalstütze 10 gelagert und ihr gegenüber befindet sich an der Vertikalstütze 11 die dritte Kalanderwalzengruppe R ₃. Die zweite Kalander­ gruppe R ₂ befindet sich dagegen in Laufrichtung der Bahn W gesehen auf der hinteren Seite der Vertikalstütze 11.

Erfindungsgemäß bestehen die im vorstehenden ge­ nannten Kalanderwalzengruppen aus drei Kalanderwalzen, von denen die äußeren Kalanderwalzen 20 a und 20 b welche Kalan­ derwalzen, z. B. Papierwalzen, und die Mittelwalzen harte Kalanderwalzen sind, z. B. Walzen mit einer Oberfläche aus Kokillenguß. Außerdem gehören zu den Kalanderwalzengruppen R ₁ bis R ₃ je eine Führungswalze 23, die nicht immer unbedingt erforder­ lich ist.

In jeder Kalanderwalzengruppe R ₁ bis R ₃ werden erfindungs­ gemäß zwei aufeinanderfolgende Kalandrierspalte A ₁, A ₂; B ₁, B ₂; C ₁, C ₂ gebildet. Jede Kalanderwalzengruppe R ₁ bis R ₃ hat somit zwei weiche Spalte, zwischen denen die Bahn W von der har­ ten Kalanderwalze 21 abgenommen und über die Führungswalze 23 ge­ führt wird.

Außer den eigentlichen weichen Kalandrierspalten A ₁, A ₂; B ₁, B ₂ und C ₁, C ₂ befinden sich zur Ermöglichung von Führung und Lauf der Bahn W in den in Fig. 1 und 2 dargestellten Kalandern außerdem Zugspalte D ₁, D ₂, D ₃, die keine eigentlichen ka­ landrierenden Glättspalte sind. Die Zugspalte D ₁ bis D ₃ werden z. B. zwischen einer harten Unterwalze 24 a, 25 a, 26 a und einer Oberwalze 24 b, 25 b, 26 b mit Gummibeschichtung gebildet. Die harten Unterwalzen 24 a, 25 a, 26 a sind an fest an der Stütze befestigten Lagerträgern gelagert, während die Oberwalzen 24 b, 25 b, 26 b mit Gummibeschichtung an Trägern gelagert sind, die im Gelenkpunkt 43 gelenkig an den Stützkonstruktionen gelagert sind. Die Lagerträger letztgenannter Walzen sind an Armen 44 angebracht, an deren äußerem Ende sich Antriebs­ vorrichtungen 45 befinden, mit denen die Zugspalte D ₁ bis D ₃ geöffnet und belastet werden können.

Von den Kalanderwalzen 20 a, 20 b und 21 sind die oberen Kalanderwalzen 20 b mit weicher Oberfläche an Lager­ trägern gelagert, die über feste Tragkonstruktionen 33 mit der Stütze des Kalanders verbunden sind. Die mittleren, mit harter Oberfläche versehenen Kalanderwalzen 21 der Ka­ landerwalzengruppen R ₁ bis R ₃ sind mit den Vertikalstützen 10, 11 derart gelenkig verbunden, daß die Kalanderwalzen 21 hauptsäch­ lich in senkrechter Richtung versetzt werden können. Zu diesem Zweck sind die Lagerträger der Kalanderwalzen 21 im Gelenk­ punkt 34 an Armen 38 befestigt, an deren äußerem Ende sich obenseitige Gegenstücke 40 befinden, welche die Kalanderwalzen 21 in ihrer unteren Lage begrenzen und sie von dieser unteren Lage aufwärts frei bewegen lassen. Die unteren weichen Kalanderwalzen 20 a sind an Trägern 35 befestigt, die in Gelenkpunkt­ ten 36 mit den Vertikalstützen 10, 11 schwenkbar ver­ bunden sind. Die Träger 35 sind mit Armen 37 ver­ bunden, auf deren äußeres Ende eine Antriebsvorrichtung 39 wirkt. Als Antriebsvorrichtungen 39 dienen z. B. hydrau­ lische oder pneumatische Zylinder, mit denen die Kalanderspalte A ₁, A ₂, B ₁, B ₂ und C ₁, C ₂ durch Schwenken der Arme 37 mit dem gewünschten Liniendruck zum Kalandrieren belastet werden können. Wird der Druck aus der Antriebsvorrichtung 39 abgelassen, öffnen sich die genannten Kalanderspalte A ₁, A ₂, B ₁, B ₂ und C ₁, C ₂ sehr schnell und die Kalanderwalzen 20 a und 21 verbleiben auf den Gegenstücken 40, wobei die Spalt ein zweckmäßigem Maße geöffnet sind. Auf diese Weise können die Produktionsausfallzeiten zum Teil verkürzt werden.

In den Figuren ist der Eintritt der Bahn in den Kalan­ der durch das Bezugszeichen W _ein und der Austritt durch das Bezugszeichen W _aus gekennzeichnet. In den Figuren sind außerdem die Führungswalzen 27 eingezeichnet, mit denen die Bahn W durch den Kalander geführt wird.

Am Ende des Kalanders befinden sich an sich bekann­ te Aufrollvorrichtungen 28. Zum Kalander gehören außerdem an der Eintrittsseite Feuchtigkeitsmeßvorrichtungen 32 und am Ende entsprechende Feuchtigkeitsmeßvorrichtungen 31. Im Lauf der Bahn W werden Leitbleche 30 zusammen mit an sich bekannten Blasvorrichtungen (nicht dargestellt) zur Führung des Endes der Bahn W durch den Kalander hin­ durch verwendet. Außerdem gehören zu den Endführungsvor­ richtungen noch die Seilpaare 41 und Seilräder 42, deren Ausführung in diesem Zusammenhang nicht näher beschrieben wird.

Bei den in den Figuren dargestellten Kalandern wurde ein schnelles Auswechseln der häufig beschädigten und schnell verschleißenden weichen Kalanderwalzen 20 a und 20 b ermöglicht. Die oben liegende weiche Kalanderwalze 20 b der Kalanderwalzengruppe R ₂ kann mit dem Laufkran des Papiermaschinenhauses schnell ausgewechselt werden. Die untere weiche Kalanderwalze 20 a der Kalanderwalzengruppe R ₂ kann dadurch ausgewechselt werden, daß die Kalanderwalze 20 a auf einen Wagen 47 gelegt wird, der mit der Walze an das Ende des Vorsprungs gefahren wird, wonach die Kalanderwalze 20 a mit dem Kran abgehoben wird. Es ist zweckmäßig, daß an den Stützkonstruktionen an zweckmäßiger Stelle fertige Reservewalzen bereitstehen. In Fig. 1 und 2 verbleibt zwi­ schen den Kalanderwalzengruppen R ₁ und R ₃ ein Zwischenraum T, in dem speziell für diesen Zweck entwickelte Wechselvor­ richtungen für weiche Walzen eingesetzt werden können.

In Fig. 3A, 3B und 3C sind einige alternative Bahn­ führungsverfahren für einen Kalander nach Fig. 2 dargestellt. Nach Fig. 3 befindet sich immer eine Kalanderwalzengruppe R′ in Re­ serve. In den meisten Fällen reichen vier aufeinanderfol­ gende weiche Spalte aus, superkalandriertem Papier die charakteristischen Glätt- und Glanzeigenschaften zu ver­ schaffen. Das im vorstehenden gesagte schließt keinesfalls aus, daß in einem erfindungsgemäßen Kalander drei oder mehr aus drei Kalanderwalzen bestehende Kalanderwalzengruppen R verwen­ det werden. Nach Fig. 3A ist die zweite Kalanderwalzengruppe R ₂′ in Reserve und außer Betrieb und ihre Kalandrierspalte B ₁′ und B ₂′ sind geöffnet. Beide Seiten der Bahn W werden nach Fig. 3A geglättet. Nach Fig. 3B ist die erste Kalanderwalzengruppe R ₁′ außer Betrieb und ihre Kalandrierspalte A ₁′ und A ₂′ sind geöffnet. Nach Fig. 3C sind die erste und zweite Kalanderwalzengruppe R ₁ und R ₂ in Betrieb und die dritte Kalanderwalzengruppe R ₃′ in Reserve und ihre Kalandrierspalte C ₁′ und C ₂′ sind geöffnet. Auch bei den Ausführungen nach Fig. 3B und 3C geraten beide Seiten der Bahn W der Reihe nach gegen weiche und harte Walzen.

Die Funktion eines erfindungsgemäßen Kalanders kann derart automatisiert werden, daß bei Beschädigung einer Walze, z. B. einer weichen Walze, alle Spalte des Kalanders geöffnet werden und bei Bedarf der Lauf der Bahn je nach dem, wo die Schäden erfolgten, geändert wird, und zwar durch Lenkung des Endes der Bahn W in eine neue Route, wonach die Spalte geschlossen werden und die Bahn entlang der neuen Route weiterläuft. Danach werden die beschädigten Walzen ausgewechselt und sonstige eventuelle Wartungsmaßnahmen durchgeführt, wonach die Walzengruppe, in der die Schäden erfolgten, eine betriebsbereite Reservewalzengruppe bildet, die sofort in Betrieb genommen werden kann, wenn in einer anderen Walzengruppe Schäden auftreten. Dadurch bleiben die durch Walzenschäden verursachten Produktionsunterbre­ chungen sehr kurz und gleichzeitig ist es jedoch möglich, die Walzenanzahl des Kalanders verhältnismäßig klein zu halten.

Der Lauf der Bahn hindert nicht daran, beschädigte weiche Walzen der Kalanderwalzengruppen R ₂ und R ₃ während der Produk­ tion ohne Produktionsunterbrechungen auszuwechseln, da der Lauf der Bahn W nur von harten Kalanderwalzen 21, 23 geführt wird. Wenn eine Walze der Kalanderwalzengruppe R ₁ beschädigt wird, wird die Bahn gemäß Fig. 3B geführt und danach kann die beschä­ digte Walze ausgewechselt werden. Auch in der Kalanderwalzengruppe R ₁ kann der Lauf von Bahn W so ausgeführt werden, daß die Bahn­ führung nur durch die harten Kalanderwalzen 21, 23 erfolgt. Alle Walzen können z. B. von der Bedienungsbühne in Maschinen­ ebene mit Hilfe von speziellen Vorrichtungen, die die vor­ liegende Erfindung jedoch nicht einschließt, ausgewechselt werden.

Insbesondere bei breiteren Kalandern sind die wei­ chen Kalanderwalzen 20 a, 20 b durchbiegungskompensiert und in einigen Fällen können auch die Kalanderwalzen 21 durchbiegungskompensiert sein. Bei schmäleren Kalandern reichen auch durchbiegungs­ minimierte Walzen oder gewöhnliche Walzen ohne derartige Ausrüstungen aus.

Claims (5)

1. On-machine-Superkalander für den Endabschnitt einer Papiermaschine, mit harten und weichen, miteinander weiche Kalandrierspalte bildenden Kalanderwalzen, die in zumindest drei aus drei Kalanderwalzen bestehenden, voneinander getrennten Walzengruppen angeordnet sind, wobei die Kalanderwalzen jeweils einer Walzengruppe nicht in Spaltberührung mit den Kalanderwalzen einer anderen Walzengruppe stehen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Walzengruppen (R ₁, R ₂, R ₃) als Mittelwalze eine Kalanderwalze (21) mit harter Oberfläche und als Außenwalzen weiche Kalanderwalzen (20 a, 20 b) angeordnet sind, die mit der Kalanderwalze (21) mit harter Oberfläche weiche Kalandrierspalte (A ₁, A ₂; B ₁, B ₂; C ₁, C ₂) ausbilden, und daß der Laufpfad einer im Superkalander zu kalandrierenden Bahn (W) über zumindest zwei fortlaufend in Betrieb befindliche Walzengruppen führt, während zumindest eine Walzengruppe zur Minimierung der Produktionsunterbre­ chungszeiten als Reservewalzengruppe dient.

2. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Walzen der einzelnen Kalanderwalzengrup­ pen (R) im wesentlichen in einem senkrechten Stapel ange­ ordnet sind.

3. Kalander nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die oberste weiche Kalanderwalze (20 b) einer ge­ nannten Walzengruppe (R) an mit dem Kalandergerüst (10, 11, 12, 13) fest verbundenen Lagerträgern gelagert ist, daß die Mittelwalze (21) mit harter Oberfläche an hauptsächlich in senkrechter Ebene schwenkbaren Trägern (34, 38) gelagert ist und daß die unterste weiche Kalanderwalze (20 a) der ge­ nannten Walzengruppen (R) an Trägern (35) gelagert ist, die gelenkig (36) oder in entsprechender Weise an den Stützkon­ struktionen sowie an Teilen (37, 39) befestigt sind, mit denen die Kalandrierspalte belastet werden können und mit denen die Kalandrierspalte (A ₁, A ₂; B ₁, B ₂; C ₁, C ₂) schnell geöffnet werden können.

4. Kalander nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drehrichtung wenigstens einer Kalander­ gruppe (R) gewechselt werden kann.

5. Kalander nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lauf der Bahn wenigstens in mehreren der genannten Walzengruppen (R ₁, R ₂, R ₃) so eingerichtet ist, daß nur die harten Walzen den Lauf der Bahn (W) führen und ändern.