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Kennwort: "Thermoschuh-Zusatz"
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Preßeinrichtung für bahnförmiges Gut Zusatz zu P 32 22 932.1 Die
Erfindung betrifft eine Preßeinrichtung für bahnförmiges Gut, insbesondere zum Entwässern
einer Papierbahn in einer Papiermaschine, im einzelnen nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
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Eine derartige Walzenpresse ist beispielsweise aus DE-OS 2 326 980
(= US-Re 30.268) bekanntgeworden. Dabei umschlingt das Band nicht nur den Preßschuh,
sondern auch mehrere Leitwalzen. Statt der Leitwalzen ist es jedoch auch möglich,
das Band über einen einzigen feststehenden Tragkörper zu führen, der den Preßschuh
trägt (DE-OS 31 02 526, Fig. 5).
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Aufgrund der hohen Anpreßkräfte bei der Pressenarbeit unterliegt der
Schuh an seiner Anpreßfläche einem hohen Verschleiß.
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Dies führt dazu, daß der Preßdruck, aufgetragen über der Anpreßfläche
(in Bahnlaufrichtung oder quer zu dieser) einen von der gewünschten Kurve abweichenden
Verlauf annimmt. Man muß dann den Schuh ausbauen und gegen einen neuen Schuh mit
einwandfreier Anpreßfläche austauschen. Das Ausbauen ist arbeitsaufwendig und verursacht
daher Lohnkosten. Durch die Stillstandszeiten wird die Mengenleistung der Papiermaschine
gesenkt. Das Nacharbeiten der Anpreßfläche abgenutzter Schuhe bedeutet ebenfalls
hohe Kosten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schuh derart zu gestalten,
daß die Kurve des Anpreßdruckes zwischen Schuh und Gegenfläche willkürlich beeinflußt
werden kann, ohne daß der Schuh hierzu gegen einen neuen Schuh ausgetauscht werden
muß Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die in den Ansprechen wiedergegebenen
Merkmale gelöst.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine ungewollte Formänderung
der Anpreßfläche des Schuhes (z.B. infolge von Verschleiß) dadurch rückgängig gemacht
oder vermieden werden kann, daß man die Temperatur des Schuhes örtlich (d.h. in
bestimmten begrenzten Zonen) verändert.
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Die Temperaturbeeinflussung erfolgt also nicht auf dem ganzen Schuh,
sondern nur auf einem Teil hiervon. Dabei kommt entweder eine Kühlung oder eine
Aufheizung in Betracht.
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Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist
im einzelnen folgendes dargestellt: Fig. 1 zeigt eine Preßeinrichtung mit den eingangs
erwähnten Elementen, in einem Querschnitt; Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch
den Preßschuh der Preßeinrichtung, nach Linie II-II der Fig. 3; Fig. 3 zeigt einen
Längsschnitt nach Linie III-III der Fig. 2; Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch
einen Preßschuh mit quer angeordneten Expansionsstäben; Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt
durch einen Preßschuh mit längsangeordneten Spannstäben; Fig. 6 zeigt einen Preßschuh
in einer Ansicht auf die Anpreßfläche (in Richtung des Pfeiles A der Fig. 7;
Fig.
7 zeigt einen Querschnitt nach Linie VII-VII der Fig. 6; Fig. 8 zeigt einen Querschnitt
durch ein weiteres Ausführungsbeispiel.
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Die in Figur 1 dargestellte Preßeinrichtung umfaßt im einzelnen die
folgenden Elemente: Eine zylindrische Preßwalze 1, einen hiergegen anpreßbaren Preßschuh
2, ein schlauchförmiges, elastisches und den Preßschuh umschlingendes Band 3 oder
Mantel sowie einen den Preßschuh 2 und den Mantel 3 tragenden Tragkörper 4. Dessen
Außenfläche, über die der Mantel 3 läuft, wird durch eine Mehrzahl von Schmiereinrichtungen
5 geschmiert. Zwischen der Preßwalze 1 und dem Preßschuh 2 ist eine in Laufrichtung
verlängerte Preßzone N gebildet. Durch diese laufen der Mantel 3, ein Preßfilz 7
und die zu entwässernde Papierbahn 6 hindurch. Der Preßschuh 2 ist im Tragkörper
4 radial verschiebbar geführt. Durch Beaufschlagen der Preßkammer 2' mit einer Druckflüssigkeit
kann der Preßschuh gegen die Preßwalze 1 gedrückt werden. Die Preßkammer 2' ist
durch nachgiebige Dichtungen 8 begrenzt.
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Weitere Einzelheiten (die jedoch die Erfindung nicht berühren), sind
ein Biegeträger 9, der sich durch das Innere des hohlen Tragkörpers 4 erstreckt,
um diesen abzustützen, eine Spannleiste 10 und eine Antriebswalze 11 für den Mantel
3.
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Der Preßschuh 2 der Fig. 1 ist in den Figuren 2 und 3 mit 12 bezeichnet
und dort in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung dargestellt. Insbesondere erkennt
man, daß der Schuh 12 auf seiner (in der Zeichnung) unteren, von der konkaven Anpreßfläche
13 abgewandten Seite mit Kanälen 14 versehen ist, durch die ein fließfähiges Medium
hindurchgeführt werden kann. Das fließfähige Medium kann dem Schuh von außen beispielsweise
über einen Anschlußkanal 15 zugeführt werden, der an dem einen stirnseitigen
Ende
des Schuhes angeordnet ist. Ein ähnlich gestalteter Abführkanal kann an dem nicht
sichtbaren anderen Ende des Schuhes vorgesehen sein. Die Kanäle 14 verlaufen in
der Längsrichtung des Schuhes, also quer zur Laufrichtung der Papierbahn 6.
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Jedoch sind auch andere Anordnungen der Kanäle denkbar; beispielsweise
können die Kanäle quer zur Längserstreckung des Schuhes verlaufen, also parallel
zur Laufrichtung der Papierbahn 6.
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Die Kanäle 14 werden mehr oder weniger dicht nebeneinander angeordnet,
vorzugsweise in gleichen Abständen. Sie sind einzeln oder gruppenweise an das fließfähige
Medium anschließbar. Man kann also auswählen, welche Kanäle 14 mit dem fließfähigen
Medium beschickt werden. Auch ist es denkbar, einzelne Kanäle oder einzelne Kanalgruppen
mit Medium unterschiedlicher Temperatur zu beschicken.
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In den Figuren 2 und 3 ist angenommen, daß ein fließfähiges Medium
mit hoher Temperatur (z.B. heißes Ö1) durch die Kanäle 14 geführt wird. Hierdurch
wird die Temperatur des (in der Zeichnung) unteren Bereiches 12a des Schuhes 12
gegenüber dem oberen Schuhbereich erhöht, so daß eine Verformung des Schuhes 12
und dessen Anpreßfläche 13 erzielt wird; siehe Fig. 2. Dort ist die ursprüngliche
Querschnittsform des Schuhes 12 mit vollen Linien dargestellt und die nach dem Aufheizen
des unteren Schuhbereiches 12a sich ergebende Querschnittsform mit strichpunktierten
Linien. Man sieht, daß durch diese Verformung der Krummungsradius der konkaven Anpreßfläche
13 verkleinert werden kann Dieses Ergebnis kann durch flankierende Maßnahmen unterstützt
werden, beispielsweise dadurch, daß der Preßschuh 12 als Hohlkörper ausgebildet
ist, so daß der obere Schuhbereich 12b der Verformung verhältnismäßig wenig Widerstand
entgegensetzt.
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Außerdem können dort Kühlkanäle 16 angeordnet werden, vorzugsweise
möglichst dicht unterhalb der Anpreßfläche 13. Im darge-Stellten Beispiel verlaufen
diese Kühlkanäle quer zur Längserstreckung des Schuhes, also etwa parallel zur Laufrichtung
der Pap-ierbahn. Als Kühlflüssigkeit, die durch die Kanäle 16 geführt wird, kommt
in erster Linie kaltes Ö1 in Betracht. Durch eine derartige Kühlung des oberen Schuhbereiches
12b kann zugleich die Reibungswärme abgeführt werden, die beim Betrieb der Preßeinrichtung
entsteht. Die Reibungswärme würde ansonsten zu einer unerwünschten Verformung des
Schuhes führen und damit zu einer Störung des Preßdruck-Verlaufes in der Laufrichtung
der Papierbahn.
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Theoretisch muß angenommen werden, daß durch eine Erwärmung des unteren
Schuhbereiches 12a (und gegebenenfalls durch eine Kühlung des oberen Schuhbereiches
12b) der Schuh sich auch in anderer Weise verformt, nämlich so wie es in Fig. 3
mit strichpunktierten Linien angedeutet ist. D.h. die Enden des Schuhes 12 wölben
sich, in Bahnlaufrichtung gesehen, nach oben. Dies könnte bedeuten, daß im Bereich
der Papierbahn-Ränder der Anpreßdruck höher ist als in den mittleren Bereichen.
Im allgemeinen ist dies nicht erwünscht. Jedoch ist die Gefahr, daß diese Erscheinung
tatsächlich eintritt, verhältnismäßig gering, weil die Biegesteifigkeit des in seiner
Längserstreckung verhältnisma..ßig schlanken Schuhes 12 ziemlich gering ist. D.h.
der in der Preßkammer 2' herrschende Flüssigkeitsdruck sorgt dafür, daß der Preßschuh
12 stets in seiner ganzen Länge satt an der Gegenwalze 1 anliegt (wobei, wie schon
erläutert, der Mantel 3, der Filz 7 und die Papierbahn 6 dazwischenliegen).
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Es gibt jedoch durchaus eine Möglichkeit, eine Verformung des Schuhes
gemäß Fig. 2 herbeizuführen, ohne daß gleichzeitig eine Verformung gemäß Fig. 3
befürchtet werden muß. Dies gelingt durch die Bauweise gemäß Fig. 4. Der dort dargestellte
Preßschuh
22 hat im wesentlichen die Form eines liegenden und
nach unten offenen C. Zwischen den beiden Schenkeln 22a ist eine Vielzahl von Expansionsstäben
24 eingespannt. Diese erstrecken sich quer durch den Preßschuh, also parallel zur
Bahnlaufrichtung. Die Expansionsstäbe 24 können beispielsweise elektrisch geheizt
werden, so daß sie durch eine Längsdehnung die gleiche Verformung des Preßschuhes
22 bewirken wie in Fig. 2 mit strichpunktierten Linien dargestellt ist. Man kann
hierbei durch Wärmeisolations-Maßnahmen dafür sorgen, daß höchstens ein geringer
Teil der Wärme aus den Expansionsstäben 24 auf die Schenkel 22a des Schuhes 22 übertragen
wird, so daß eine Verformung des Schuhes im Sinne der Fig. 3 unterbleibt.
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Es ist natürlich auch denkbar, daß man abweichend von Fig. 4 anstelle
der Expansionsstäbe 24 Zugstäbe verwendet, die gekühlt werden können und hierdurch
den Schuh umgekehrt verformen als in Fig. 2 dargestellt ist; d.h. der Krümmungsradius
der Anpreßfläche 13 könnte hierdurch vergrößert werden. Die Fig. 5 zeigt, daß derartige
Zugstäbe 29 auch in Längsrichtung in einen Preßschuh 27 eingesetzt werden können.
Dabei kann es ausreichen, solche Zugstäbe nur in den Endbereichen des Preßschuhes
vorzusehen. Hierdurch können bei Bedarf die Enden des Preßschuhes 27 nach unten
gewölbt werden, so daß die Ränder der Papierbahn einem geringeren Preßdruck ausgesetzt
sind als der übrige Teil der Papierbahn. Zur Kühlung der Zugstäbe 29 sind in Fig.
5 wiederum Kühlkanäle 25, 26 vorgesehen.
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Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Erfindung wird nun anhand der
Figuren 6 und 7 beschrieben. Mitunter beobachtet man, daß durch die im Betrieb entstehende
Reibungswärme der Preßschuh an der Auslaufseite eine höhere Temperatur annimmt als
an der Einlaufseite. Dies gilt besonders dann, wenn die Querschnittsform des Schuhes
gemäß Fig. 7 unsymmetrisch (bezogen auf die vertikale Mittelebene der Preßeinrichtung)
gestaltet
wird. Hierdurch wird bekanntlich erreicht, daß der Preßdruck
in Bahnlaufrichtung, beginnend am Einlauf in die Preßzone, zunächst verhältnismäßig
langsam ansteigt und nach dem Erreichen des Maximums rasch abfällt. Durch die genannte
ungleichmäßige Erwärmung des Preßschuhes kann, von oben auf die Anpreßfläche gesehen,
eine unerwünschte Verformung eintreten, wie sie in Fig. 6 mit strichpunktierten
Linien dargestellt ist. Eine Möglichkeit zur Beseitigung dieser Verformung ist in
Fig. 7 dargestellt. Man sieht, daß der Preßschuh 32 wiederum eine C- ähnliche Querschnittsform
aufweist. Die Einlaufseite des Schuhes ist mit 32e und die Auslaufseite mit 32a
bezeichnet. Im Bereich der Auslaufseite 32a verlaufen Kanäle 34 in Längsrichtung
durch den Schuh, durch die eine Kühlflüssigkeit geführt werden kann.
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Durch eine derartige örtliche Temperatur-Beeinflussung des Schuhes
kann die in Fig. 6 dargestellte Verformung vermieden werden.
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Selbstverständlich können in Fig. 7 (wie in den Figuren 2 und 4) unterhalb
der Anpreßfläche 13 zusätzliche querverlaufende Kühlkanäle 16 vorgesehen werden.
Das Temperaturgefälle zwischen der Auslaufseite 32a und der Einlaufseite 32e ist
nämlich von vornherein um so geringer, je mehr Reibungswärme durch solche querverlaufenden
Kühlkanäle abgeführt wird. Außerdem ist folgendes zu beachten: Je näher solche Kühlkanäle
16 an der Anpreßfläche 13 liegen, je dicker also die unterhalb der Kühlkanäle 16
befindliche Masse des Schuhes ist, um so geringer wird sich der Schuh im Sinne der
Fig. 6 verformen.
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Die Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform des Preßschuhes, der
hier mit 42 bezeichnet ist. Um einen Temperatur-Ausgleich zwischen der Auslaufseite
42a und der Einlaufseite 42e zu erreichen, ist hier folgendes vorgesehen: Quer durch
den Preßschuh, unterhalb der Anpreßfläche 13 verlaufen mehrere Kanäle 44, die von
der Auslaufseite 42a in Richtung zur Einlaufseite 42e schräg nach oben ansteigen.
Diese Kanäle 44 haben keine Verbindung nach außen und sind zu einem Teil mit einer
Flüssigkeit
45 gefüllt. Die Kanäle 44 haben, wenn sich am Auslaufende
42a eine höhere Temperatur einstellt als am Einlaufende 42e, die Wirkung eines sogenannten
Wärme-Rohres (heat pipe). D.h. an der Auslaufseite 42a verdampft ein Teil der Flüssigkeit
unter Aufnahme von Wärme. Der Dampf steigt nach oben zur Einlaufseite 42e und kondensiert
dort wieder unter Abgabe von Wärme. Das Kondensat strömt zurück zur Auslaufseite
42a, wonach der Kreislauf von neuem beginnt.
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Abweichend von Fig. 1 kann auch noch ein zusätzliches Filzband vorgesehen
werden, so daß die Papierbahn 6 zwischen zwei Filzbahnen durch den Preßspalt N hindurchgeführt
wird. Beim Betrieb der Preßeinrichtung kommt es im Laufe der Zeit zu Veränderungen
des Zustandes des Filzbandes 7 bzw. der Filzbänder, insbesondere hinsichtlich der
Dicke und der Komprimierbarkeit des Filzes.
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Eine-solche Änderung des Filzzustandes kann gemäß der Erfindung in
einfacher Weise durch eine Änderung der Form der Anpreßfläche 13 ausgeglichen werden.
Außerdem kann eine solche Formänderung der Anpreßfläche 13 bei einem Wechsel der
Papiersorte von großem Vorteil sein.
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Die Erfindung ist anwendbar bei Preßeinrichtungen unterschiedlicher
Bauart. So kann z.B. das Band 3 anstatt über den in Fig.
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1 gezeigten walzenförmigen Tragkörper 4 über mehrere Leitwalzen geführt
werden.