DE3228607A1

DE3228607A1 - Walze, insbesondere papiermaschinenwalze

Info

Publication number: DE3228607A1
Application number: DE19823228607
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. 8036 Herrsching Dietl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-07-30
Filing date: 1982-07-30
Publication date: 1984-02-02
Also published as: EP0100085A2; EP0100085A3

Description

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Anmelder: Rudolf Dietl, Herrsching Akte: 8202

Walze, insbesondere Papiermaschinenwalze

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Walze, insbesondere Fapiermascbinenwalze aus einem Walzenkern und einem Walzenbelag aus einem schraubenförmig aufgewickelten Band.

Aus der OE-AS 2 545 146 ist ein Verfahren zur Herstellung des gerillten Belages einer Papi erinas cn inenwal ze durch Wickeln aus Strahlprofilband bekannt, wobei sich in der Oberfläche des Belages zwischen den Seiten der nebeneinanderliegenden Windungen des Bandes eine schraubenlinienförmige Rille bildet. Hat der Belag einer solchen Walze durch Abrieb sein Profil verloren, so kann eine Erneuerung nur beim V.'alzenh er steller erfolgen. Auch kajin nur eine beschränkte Variationsbreite von "Frofilformen auf diese Art und V/eise hergestellt werden. Darüber hinaus haben Papiermaschinenwalζen mit Stahloberfläche wegen deren geringer Elastizität viele Nachteile.

Aus der DE-AS 28 14 682 ist eine Preßwalze für Papier, Färbe und Wringmaschinen mit einem auf einem starren WaI-

zenkörper in Form eines Schlauchkörpers hergestellten Mantels aus Gummi oder gunnniähnlichen Werkstoff mit Umfangnuten im Mantel bekannt. Der Querschnitt der Umfangnuten in ihrem bis zum örtlichen Schließen verformbaren Mundungsbereich ist wesentlich schmaler als an ihrer breitesten Stelle innerhalb des elastomeren Materials« Ein Kachteil dieser Walzen besteht einerseits in der durch die geringe Härte und den schnelleren Abrieb des Gummis im Vergleich zu Stahlwalzen gegebene verringerte Einsatzfähigkeit, andererseits wird hier das gesamte Profil im liip zerquetscht.

Es sind auch elastische Walzen für Papiermaschinen bekannt, die auf einem Walzenkörper aus Stahl einen Mantel aus Polyurethan tragen. Der Polyurethanmantel ist durch Gießen hergestellt. Ein Nachteil solcher Walzen besteht darin, daß ein solcher Mantel nicht beim Anwender erneuert werden kann. Auch sind solche Walzen nur mit glatter Oberfläche herstellbar. Lediglich durch nachträgliche Bearbeitung ist eine Profilierung möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walze, insbesondere für Papiermaschinen, anzugeben, mit einem abriebfesten elastischen Belag, der eine Erneuerung beim Anwender zuläßt und der mit möglichst großer Variationsbreite eine Profilierung· der Oberfläche und die Ausgestaltung der Walze als Saugwalze zuläßt. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Walze mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, die erfindungsgeir.äß die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs aufweist.

Eine solche Walze gestattet die geometrische Gestaltung der Belagoberfläche, d. h. sowohl einer glatten Oberfläche wie

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Rillen und Muster. Die Herstellung des Walzenbelages durch Wickeln von Bändern erlaubt nicht nur eine breite Variationsmöglichkeit von Profilformen, sondern auch die Aufbringung und Erneuerung des abgenutzten Belages beim Verwender, z.B. in der Papierfabrik.

Srfindungsgemäße Walzen sind jedoch nicht auf die Verwendung in Papiermaschinen begrenzt. Sie können auch bei der Textilherstellung (Foulard), als Beizwalzen in der Stahlblechherstellung, als Prägekalander für Aluminiurafolien und Kunststoffolien und in der Lederfaser- und Kunstledererzeugung sowie als Transport und Vorzugswalzen und als Schleifmaschinenwalzen in der Spanp.lattenindustrie verwendet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Anhand der Figuren werden eine Reihe von Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben.

Figur 1 zeigt schematisch eine Papierrr.aschinenwalze, deren Kern 1 schraubenförmig mit einem Polyurethanband 2 bewickelt und damit mit einem Polyurethanoberfläcbenbeleg versehen ist.

Figur 2 zeigt als Beispiel eines auf einen Walzenkern 1 aufgewickeltes Poly urethanband 2. In dem in Figur 2 dargestellten Beispiel handelt es sich um ein Polyurethanband, das eine glatte Oberfläche aufweist, und das auch in aufgewickeltem Zustand eine glatte Walzenoberfläche liefert. Das Polyurethanband 2 ist in Längsrichtung durch Einlegen von Stahldrähten 3 verstärkt. Diese Stahldräbte können daneben auch zur Ableitung elektrostatischer Aufladungen

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zur besseren Ableitung der Wärme dienen. Das Polyurethanband 2 weist an seiner Seitenkante einen fortlaufenden !Fortsatz 4 auf, der im spiralförmig aufgewickelten Zustand in eine entsprechend geformte nutenförmige Vertiefung 5 an der gegenüberliegenden Seitenkante eingreift. Auf diese Art und Weise sind die einzelnen schraubenförmig oder spiralförmig aufgewickelten Lagen des Polyurethanbandes 2 miteinander verzahnt und gehaltert. Besonders geeignet sind Polyurethanbänder nit einer Höhe von 70 - 100 Shore A.

Pur bestimmte Anwendungszwecke, insbesondere als ITaßpressen für Papiermaschinen zum Entwässern einer zusammen mit einer Papierbahn durch den Pressenspalt zwischen zwei Walzen laufenden Pilzbahn werden Walzen mit einer profilierten Oberfläche benötigt, z.B. mit Rillen in der Oberfläche, die eine Entwässerung des mitlaufenden Pilzes gestattet. Hierzu dient beispielsweise ein Belag aus einem spiralförmig aufgewickelten Polyurethanband, wie es in Figur 3 dargestellt ist, das in seiner Oberfläche Rillen 6 aufweist.

Bei den z.B. in Papiermaschinen üblichen Naßpressen findet in der Presse eine Wasserströmung statt, derart, daß in der Zone höchsten hydraulischen Drucks das freie Wasser aus der Papierbahn in die Pilzkapillaren und darunterliegenden Ctrömungs- und Stauräume abfließt. Gemäß dieser: Vorgang ist von Trar.sversalfiußpresse die F.ede ( nach Wahlström). I'ach Durchlauf der Zone kleinsten Abstands zwischen den beiden Preßwalζenradien Papier und Pilz durch die Volumenvergrößerung eine teilweise Rückströmung des ausgepreßten Wassers (sog. Wiederbefeuchtung). Durch die in Pig. 4 dargestellte Gestaltung des Oberflächenprofils des Walzenbelages wird diese Rückströmung des Wassers teilweise verhindert. Die in Pig. 4 dargestellten Polyurethanbänder 2

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weisen einen Querschnitt auf, der sich nach oben zur Oberseite des Walzenbelages hin erweitert, derart, daß zwischen benachbarten Lagen des Polyurethanbandes 2 Hohlräume 7 gebildet werden, die nach oben hin bis auf einen schmalen Spalt 8 geschlossen sind, wobei die im Spalt 8 aneinandergrenzenden Seitenkanten 9 benachbarter Polyurethanbandlagen sich derart verjüngen, daß sie ein elastisches Rückschlagventil bilden. Me Form dieser lippenartigen Ränder 9 kann dem Preßdruck im Nip der Naßpresse angepaßt v/erden, derart, daß das freie Wasser in der Zone höchsten hydraulischen Drucks in die freien Paume 7 gedruckt wird und von dort in der Piegel in Drehrich- · tung der Walze wegströ'mt und abgeschleudert wird bzw. von einem Schaber abgestreift wird. Das Öffnen und das vollständige Schließen der freien Räume 7 durch die lippenartigen Ränder 9 erfolgt in Abhängigkeit vom mechanischen Preßdruck.

In den Figuren 5 und 6 sind alternativ zu Figur 4 andere Gestaltungen des Querschnittprofils der Polyurethanbänder dargestellt, die jedoch eine ähnliche, wie die im Zusammenhang mit Figur 4 beschriebene Entwässerungsfunktion ermöglichen.

Eine weitere Höglichkeit für die Gewinnung einer Waise mit Entv/äsεerungsfunktion und der Ausbildung von Rückschlagventilen im Belag zeigt Figur 7. Pie elastische Γ-ichtlippe zur Bildung des Rückschlagventils besteht hier aus einem Gummiprofilband 41, das in den zwischen zwei benachbarten lagen des Polyurethanbandes gebildeten Hohlraum 7 einge- . legt ist. Das weichelastische Gummimaterial eignet sich besonders gut zur Bildung der elastischen Dichtlippe.

Es sei erwähnt, daß eine erwünschte ungleichmäßige Ent-

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wässerung, z.B. eine geringere Entwässerungsfunktion in den Handzonen durch eine entsprechende Verteilung der Ξηΐ-w&sserungsschlitze über die Länge der Walzen erreicht v/erden kann.

Figur 8 zeigt in !Draufsicht auf die Oberfläche eir.er'.."al ze ein spezielles Muster, wie es z.B. bei langsam laufenden Papiermaschinen erwünscht sein kann. Dieses Küster ist gebildet durch gleichzeitiges, schraubenförmiges Aufwickeln zweier Bänder 10 und 11 aus Folyurethan, die in ihrer Oberfläche Schlitze 12 aufweisen.

Zusätzlich sind zwischen den Bändern 10 und 11 tieferliegende Längsrillen 20 vorgesehen, die wie in 7ig. 9 geneigt, nach oben Lichtlippen aufweisen. Die Längsrillen 20 dienen der Entwässerung in Längsrichtung, während die Querrillen das Vr'asser in Querrichtung abführen, wodurch, wie Pig. 9 zeigt, das einmal aus dein Freßnip abgeführte Wasser keine Möglichkeit zum Rückströmen (Rückbefeuchten) in Papierkapillaren hat. Durch gleichzeitiges spiralförmiges Aufwickeln von profiliertem Material 14 und unprofiliertem Bandmaterial 13 kann, wie in Figur 10 ebenfalls in Draufsicht auf die Oberfläche einer Papiermaschinenwalze geneigt ist, die Größe der offenen Fläche der Schlitze 15 gewählt werden. lies erfolgt durch Wahl der Breite des Vollmaterials 13 im Verhältnis zur Breite des Vollnaterials 14 oder auch dadurch, naß nicht- nur zwei Firmer aufgewickelt werden, sondern mehrere Bänder, z.B. zwei 3är.der aus Vollcaterial und ein Band aus profiliertem Material oder umgekehrt.

Die Figur 11 zeigt ein profiliertes Band der in Figur IC als Profilband 14 verwendeten Art.

In Figur 12 ist eine Möglichkeit dargestellt, die es gestattet, einen Oberflächenbelag für eine Preßwalze zu er-

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zielen, die eine erweiterte Preßzone (extended nip) aufweist. Zu diesem Zweck wird auf den Walzenkern aus Stahl zunächst ein Überzug 16 aus Weichgummi aufgebracht, dies kann in bekannter Weise dadurch erfolgen, daß der Weichgummi in plastischem Zustand aufgebracht wird oder auch durch spiralförmiges Aufwickeln eines V.'e ich gummiband es über diesem Weicbgumniüberzug ist in der beschriebenen Weise ein Polyurethanband 17, das eine der oben beschriebenen Profil formen aufweisen kann, spiralförmig aufgewickelt. Wie Pig. 12 zeigt, ergibt sich durch die durch den Weichgummi gebildete weiche Unterlage beim Hindurchführen des Papieres 18 und des Pilzes 19 eine erweiterte Preßzone, wobei je-r doch im Vergleich zu einer Walze- mit einer reinen Weichgummi ummantelung der Folyurethanbelag 17 durch seine größere Härte und Antriebsfestigkeit eine längere lebensdauer sicherstellt.

Eine zusätzliche Entwässerungsmöglichkeit für relativ langsam laufende Papier- und Kartonmaschinen gewinnt man, z.B. dadurch, daß man, wie in Pig. 13 dargestellt, übereinander zwei Lagen aus Polyurethanband auf den Walzenkern aufwickelt, wobei die untere Lage, gebildet aus dem Polyurethanband 21 in seiner Oberfläche Querriller; 22 aufweist, die Kanäle zur Wasser ab fuhr euer zur 7apierbahr, bilden. Γ-ie darüber angeordnete Lage aus den Folyureth anband 23 weist L£:i£sri Ilen 2Λ irit Sichtlippen auf, derart, wie sie in der. Figuren t - 7 dargestellt sind. Es sei darauf hingewiesen, ca.i die Querrillen 22, in dem unteren Polyurethanband 21 auch in einem Winkel, der kleiner ist als 90° zur Längsachse der Bänder 21 verlaufen können.

I'ie '.-.'asserabfuhr quer zur Bahnrichtung kann statt durch
eine zusätzliche lage aus einem Polyuretbanband, v/ie es
in Fig. 13 dargestellt ist, auch durch Querrillen in der
Oberfläche des Walzenkernes erfolgen.

Tie Abführung des Wassers aus den Querrillen kann auch
dadurch verbessert werden, daß an der Stirnseite der
Walze eine feststehende Evakuiervorrichtung vorgesehen ist, die. Kit den Querrillen im VTaI2ankern oder in einer unteren T.age des Tolyurethanbandes in Verbindung steht, oder dadurch, daß durch nie Querrillen Luft gepreßt wird.

Es ist Jedoch auch möglich, Vakuuir. saugwalz en bekannter
Bauart :-:u verwenden, bei denen die Evakuierung vor. Inneren der Walze aus erfolgt. Wird auf eine solche Saugwalze ein
Belag aus Polyurethanband gewickelt, das eine entsprechende Profilierung aufweist, um durchgehende Längskanäle zu
bilden, wie das etwa in den !Figuren 4-7 dargestellt ist, so sichert der Polyurethanbelag neben seinen sonstigen Vorzügen eine bessere Verteilung der Saugstellen als bei einer nicht uninentelten Saugwalze (Eliminierung der Io cb sch at tenis armierung) .

Tas Befestigen des auf den Walzenkern aufgewickelten Polyurethan.V er.des bzw. α er Polyurethanbänder kann beispielsweise rrit rlllfe vor. .""pan.nri.ngen aus Stahlband erfolgen,
die ar. zev. Zr:5en der bezogenen V.'al::en festgespa.nn" v/erden. Anstelle von Spannringen können eber auch Spannbander verwendet v/erden, die nit Hebelspannern geschlossen sind. 7ür größere I-'aschinenbreiten und Durchmesser kann ein Spannschloß vorgesehen werden, wie es in Pig. 14 in Draufsicht
und in Pig. 15 in. Seitenansicht dargestellt ist. Das Ende
des Polyurethanbandes 30 ist hier mit Schrauben 32 in aera Sparmschloß 31 befestigt. Die Befestigung air, V.'alsenkern 37

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erfolgt mit Hilfe eines Keils 33, äer mit Schrauben 34 an dem V.'alzenkern 37 befestigt ist. Das Ende des lolyurethanbandes 30 kann mit Hilfe der Spannschraube 35, die sich an dem in dem Schlitz 36 im Spannschi oi? 31 verschiebbaren Keil 33 befindet, gespannt werden.

Zur besseren Halterung der Folyurethanbänder 30 s"'nd vorzugsweise an den Stirnseiten der zu beschichtenden V.'alse Platten 38 angebracht. Das zugehörige Ende des Polyurethanbandes 30 kann dann in einem Schlitz 39 <3er stirnseitigen Platte 3B» z.B. mittels Schrauben 4C befestigt werden. (siehe Pig. 16 und 17).

Eine alternative Befestigung ist aber auch mcglich, wenn die stirnseitige-n Platten 38 in Bereich der aufgebrachten Schicht eus "Polyurethanband Fortsätze aufweisen, die eine ähnliche Steigung aufweisen, wie das Polyurethanband und sich damit stirnseitig an die Seitenkante des aufgewickelten Polyurethanbandes anschmiegen.

Andere Möglichkeiten bestehen in der Kombination stirnseitiger Platten mit Spannringen oder Spannschlössern.

Es sei schließlich darauf hingewiesen, daß die in Pig. dargestellte Ausführung?form der r'rfindung, bei der das Gunnibanc Al über die durch das Tolyurethanbend 2 gebildete glatte Oberfläche der '-'a.Zr.e 'ibersteht, r.ccl: einen weiteren Verteil bietet. Per Ireßcrucl: des Pilzes im "ip öffnet den Schlitz bzw. die Schlitze zwischen dem PoIyurethenband 2 und dem Gummiprofilband 41 und ermöglicht so das Vr'egströmendes Wassers in den Hohlraum 7· Beim Verlassen des Nips schließen -sich diese Schlitze durch die Rückstellkraft des Gummiprofilbandes 41.

Claims

Patentansprüche

I)) Walze, insbesondere Papiermaschinenwalze aus einem Walzenkern und einem Walzenbelag aus schraubenförmig aufgewickelten Band, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenbelag mindestens teilweise aus einem oder mehreren schraubenförmig aufgewickelten Bändern aus Polyurethan besteht.
2) Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Polyurethanband durch Einlagen aus einem Material hoher Zugfestigkeit in Längsrichtung verstärkt ist.
3) Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen aus Stahl bestehen.
4) Walze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Polyurethanbänder mit unterschiedlichem Profil parallel zueinander aufgewickelt sind.
5) Walze nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens ein Polyurethanband zur Herstellung des Walzenbelags verwendet ist, das quer zur Längsrichtung mit rillenartigen Vertiefungen verseben ist.
6) Walze nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens ein Polyurethanband zur Herstellung des Walzenbelags verwendet ist, das in Längsrichtung derart profiliert ist, daß an den seitlichen Grenzen der einzelnen aufgewickelten Bänder rillenartige Vertiefungen entstehen.
7) Walze nach Patentanspruch 51 dadurch gekennzeichnet , daß die rillenartigen Vertiefungen sich zum Walzenkern hin erweitern«
8) Walze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrlllen zur Walzenoberfläche hin durch eine Dichtlippe verschlossen sind.
9) Walze nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet , daß zwei oder mehrere Lagen aus Polyurethanbändern übereinander auf den Walzenkern schraubenförmig aufgewickelt sind.
10)"Walze nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß eine erste Lage aus Polyurethanband gebildet ist, das Querrillen trägt, und daß eine zweite Lage aus Polyurethanband besteht, das einen Walzenbelag mit Längsrillen bildet.
11) Walze nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyurethanband bzw. die Polyurethanbander durch Spannringe auf dem Walzenkern befestigt sind.
12) Walze nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 - 10,. dadurch gekennzeichnet, daß das PoIyuretr.anband bzw. die Poiyure thanb and er durch Gpannschlösser auf dem Walzenkern befestigt sind.
13) Walze nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß in den Längsrillen ein oder mehrere eine Dichtlippe bildende Bänder aus Gummi oder einem gummiartigen Material angeordnet sind.

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14) Walze nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß auf den Walzenkern eine Schicht aus weichem Beschichtungsmaterial, z.B. Weichgummi aufgebracht ist und daß darüber eine Lage aus Polyurethanband aufgebracht ist.
15) Walze nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyurethanband auf eine Waise aufgewickelt ist, in deren Oberfläche Querrillen angeordnet sind.
16) Walze nach einem öder mehreren der Patentansprüche 1-1 dadurch gekennz e i c-hne t , daß an der Stirnseite der Walze eine Evakuiervorrichtung angeordnet ist.
17) Walze nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet , daß an der Stirnseite der V/alze eine Vorrichtung vorgesehen ist, die Preßluft durch Querkanäle in der Walzenoberfläcbe oder dem Walzenbelag preßt.
18) Walze nach einem oder mehreren der Patentansprüche 1 -15, dadurch gekennzeichnet , daß ein profiliertes Polyurethanband auf eine Vakuumsaugwalze aufgebracht ist.
19) Walze nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stirnseiten als Abschluß Platten befestigt sind.
20) Walze nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Walzenbelag Polyurethanband einer Härte von 70 - 100 Shore A verwendet ist.