DE3731541A1 - Verfahren und vorrichtung zur stabilisierten fuehrung einer bewegten materialbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur stabilisierten Führung einer, insbesondere mit höheren Geschwindigkeiten, beispielsweise im Bereich von 1000-1500 m/min, bewegten Materialbahn, z. B. Papierbahn.

Bei Einrichtungen zur Herstellung und/oder Behandlung von Materialbahnen, in denen diese Bahnen z. B. über Walzen bewegt werden, nehmen diese Bahnen und auch ihre mitlaufenden Stützelemente, wie Sieb- oder Andruckbänder, Luft mit, so daß um die Bahnen eine mitlaufende Luftströmung entsteht. Bei höheren Bahngeschwindigkeiten und geringen Bahngewichten, so z. B. in Papier­ maschinen mit Bahngeschwindigkeiten von 1000 bis 1500 m/min, führt die von der Bahn mitgezogene Luft zwischen einer Walze, über die die Bahn anliegend geführt wird (z. B. Umlenkwalze, Trockenwalze), und der Bahn zu einem Stau, d. h. zu örtlichen Überdrücken, die Luft muß seitlich abströmen und führt insbesondere bei hohen Bahnbreiten u. a. zum Flattern der Bahn und sonstigem unruhigen Lauf der Bahn über die entsprechende Walze. Es treten u. a. Schwingungen auf, die bei Papier zum Abreißen der Bahn führen können; oft kann die Anlage nicht mit der angestrebten hohen Bahngeschwindigkeit gefahren werden.

Insbesondere flattern die Bahnen in Bereichen, wo sie ohne Kontakt mit Maschinenteilen, also freilaufen, z. B. im Bereich zwischen zwei Walzen.

Es besteht daher die Aufgabe, in bahnbildenden und/oder bahnbehandelnden Anlagen, in denen die Materialbahnen, insbesondere schnell, bewegt werden, die Bahnführung besonders in auflagelosen und deren angrenzenden Bereichen so zu stabilisieren, daß die Mitreißluftströmung keine schädlichen Aus­ wirkungen zeigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mitreißluft­ strömung selbst zum Stabilisieren der Bahn herangezogen wird. Dazu wird vor allem die mitgerissene Luft zur Ausbildung eines Luftpolsters, der mit der Bahn weitergeführt wird und den Bahnlauf stabilisiert, herangezogen. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird dieser Luftpolster am Ende der angestrebten Bahnführungszone wieder abgesaugt, bevor es zu einem Stau kommt.

Demgemäß ist das erfindungsgemäße Verfahren zur stabilisierten Führung einer, insbesondere mit höheren Geschwindigkeiten, beispielsweise im Bereich von 1000-1500 m/min, bewegten Materialbahn vor allem dadurch gekennzeichnet, daß in Bereichen, wo die Bahn freilaufend bewegt wird, von der Bahn mit­ gerissene Luft, gegebenenfalls unter Zufuhr von Hilfsluft, unter Ausbildung eines Luftpolsters entlang der Bahn geführt und, vorzugsweise am Ende der Führungszone, insbesondere bei Erreichen einer Stauzone, abgesaugt wird.

Vorteilhaft wird der Luftpolster durch Strömungsverdichtung in einem, vorzugsweise verstellbaren, Keilspalt gebildet. Zweckmäßigerweise wird der Luftpolster in einem zwischen der Materialbahn und einer entlang der Führungs­ zone verlaufenden Wand gebildeten Spalt geführt. Sehr günstig ist es, wenn die den Luftpolster bildende Luftmenge mindestens großteils, vorzugsweise vollständig und insbesondere aus dem Anlaufbereich zwischen der Bahn und einer Walze, abgesaugt wird. Gute Endergebnisse lassen sich erzielen, wenn die den Luftpolster bildende Luftmenge im Bereich der Erreichung eines gewünschten Luftfeuchtigkeitsgehaltes abgesaugt wird.

Entsprechend ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur stabilisierten Führung einer, insbesondere mit höheren Geschwindigkeiten, beispielsweise im Bereich von 1000-1500 m/min, bewegten Materialbahn, die vor allem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient, vor allem dadurch gekennzeichnet, daß in Bereichen, wo die Materialbahn kontaktlos geführt ist, im Abstand von der Materialbahn mindestens ein Verdichterschuh vorgesehen ist, der eine vorzugsweise verstellbare Einlaufkeilzone zum Verdichten von von der Bahn mitgerissener Luft sowie eine entlang der Materialbahn ver­ laufende Führungszone für die verdichtete Luft aufweist. Dabei ist es günstig, wenn der Abstand zwischen Verdichterschuh und der Materialbahn verstellbar ist und der Verdichterschuh mit einer Luftabsaugung verbunden ist. Für die Praxis ist es günstig, wenn der Verdichterschuh als Kasten ausgebildet ist und am Ende der Bahnführungszone mindestens eine, insbesondere die Material­ bahnbreite bestreichende, Absaugöffnung, vorzugsweise eine durchgehende Loch­ reihe, aufweist. Gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Kasten geteilt, wobei im Anfangsbereich der Bahnführungszone mindestens eine weitere Absaugöffnung vorgesehen ist und wobei vorzugsweise die Absaugöffnung und die weitere Absaugöffnung jeweils über ein unabhängig einstellbares Drossel­ organ mit der Luftabsaugung verbunden sind. Außerdem kann im Bereich der Ein­ laufkeilzone eine Zuführung für, insbesondere trockene und gegebenenfalls vor­ erwärmte, Hilfsluft vorgesehen sein. Für die Praxis ist es unter Umständen vorteilhaft, wenn der Verdichterschuh eine Abdichtung zur Verhinderung der zusätzlichen Absaugung von Fremdluft aufweist. Die Abdichtung zur Ver­ hinderung der zusätzlichen Absaugung von Fremdluft kann auch zwischen dem Verdichterschuh und der in Bahnbewegungsrichtung folgenden Bahnführungswalze vorgesehen sein.

Insbesondere gelangen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungs­ gemäße Vorrichtung bei einer Papiermaschine, insbesondere einem Schnelläufer, sowie vorzugsweise in deren Trockenpartie zum Einsatz.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise näher beschrieben, in der die Fig. 1 bis 4 die Führung einer Papierbahn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Trockenwalzen zeigen und in denen gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen tragen.

Im Laufe ihrer Bildung wird eine Papierbahn 1 nacheinander über zwei Trockenwalzen 2, 3 geführt, wobei sie zwischen den Walzen 2, 3 kontaktlos, also frei läuft. An der Seite der Bahn 1, die mit der zweiten Trockenwalze 3 in Berührung kommt, ist im Abstand von der Bahn 1 ein Verdichterschuh 4 so vorgesehen, daß zwischen Bahn 1 und Verdichterschuh 4 ein Spalt 5 gebildet ist, dessen Breite verstellbar ist. Die von der Bahn 1 mitgerissene Luft strömt in Richtung von der Walze 2 zur Walze 3 in den Spalt 5 ein, wobei im Einlaufbereich des Verdichterschuhs 4 eine vorzugsweise verstellbare Keilzone 6 gebildet ist, in der die Luftströmung verdichtet wird und so einen Luftpolster im Spalt 5 bildet, der mögliche Bahnschwingungen ausgleicht.

Naturgemäß würde sich am Ende des Spalts 5 im Zwickel 7 zwischen der Bahn 1 und zweiter Walze 3 ein Luftstau bilden, wenn die Luft nicht ausreichend rasch abgeführt wird. Zu diesem Zweck ist der Verdichterschuh 4 als Kasten mit einem Hohlraum 8 ausgebildet, der einerseits mit einer nicht darge­ stellten Luftabsaugung, z. B. einem Axialsauggebläse, und andererseits über eine Saugöffnung 9 mit dem Zwickel 7 in Verbindung steht (Pfeile). Die Saugleistung wird so abgestimmt, daß kein Luftstau eintritt, mit anderen Worten auf die im Spalt 5 geförderte Luftmenge. Um zu verhindern, daß im Spalt 10 zwischen Verdichterschuh 4 und Trockenwalze 3 in dessen Bewegungsrichtung weitere Luft einströmt, die ebenfalls abgesaugt werden müßte, ist eingangs dieses Spalts 10 eine Streifendichtung 11 angeordnet. In Fig. 2 erkennt man eine weitere Streifendichtung 12 zwischen Verdichterschuh 4 und einer Umlenkwalze 13 für ein Anpreßsieb 14, das zum Anpressen der Bahn 1 an eine Trockenwalze dient.

Die Keilzone 6 wird auf der einen Seite durch die Bahn 1 und auf der anderen Seite durch den Einlaufbereich des Verdichterschuhs 4 begrenzt. Eine Verstellung der Keilzone 6 erfolgt daher vor allem über den Einlaufbereich des Verdichterschuhs 4 und insbesondere durch die Ausbildung und Anstellung von dessen Luftlenkfläche(n). In der Zeichnung ist ein zur Bahn 1 hin ge­ wölbter Anfangsbereich 15 und ein ebener Übergangsbereich 16 zu erkennen, an den sich eine zur Bahn 1 parallele Spaltbegrenzung 17 anschließt. Die Bereiche 15 und 16 können z. B. auch durch eine einzige Luftlenkfläche ersetzt sein, die von der Materialbahn weggewölbt ist.

Man erkennt, daß bei geringer Absaugleistung ein jeweils guter Stabilisierungseffekt an freilaufenden Bahnabschnitten erzielbar ist. Voraussetzung ist, daß die Absaugung den Zwickel zwischen der Bahn und der von der Bahn angelaufenen Walze erfaßt. Wird, wie bei den dargestellten und erläuterten Beispielen, die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Trocken­ partie einer Papiermaschine eingesetzt, ist es dadurch möglich, gezielt Luft mit einem maximalen Feuchtigkeitsgehalt aus dem System abzuführen. Auf diese Weise ergibt sich die Möglichkeit, den Energieverbrauch in der Trockenpartie um bis zu etwa 10% zu senken. Je nach der Effizienz der Ausschaltung dieser unerwünschten Lufteinströmung in den Absaugzwickel durch Streifendichtungen sind auch noch höhere Einsparungen möglich.

Die Absaugleistung kann dabei gering gehalten werden, z. B. genügen Unterdrücke kleiner als 1 mbar (einige mm Wassersäule).

In den Fig. 3 und 4 sind zwei Varianten der Ausführungsform nach Fig. 1 dargestellt, wobei jeweils auch der Einlaufbereich des Verdichter­ schuhs 4 als Hohlkammer 18 ausgebildet ist.

Gemäß Fig. 3 ist die Hohlkammer 18 mit dem Spalt 5 über eine Absaug­ öffnung 19, die in der Ausbildung im wesentlichen der Absaugöffnung 9 der Hohlkammer 8 entsprechen kann, verbunden und die Hohlkammern 8 bzw. 18 stehen über Drosselorgane 20 bzw. 21 mit einer Luftabsaugung in Verbindung. Bei dieser Ausführungsform kann der Anteil der als Luftpolster im Spalt 5 geführten Luft gegenüber der eingezogenen Gesamtluftmenge gesteuert variiert werden.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist die Hohlkammer 18 nicht als Saugkammer, sondern als Blaskammer ausgeführt, und über ein Drossel­ organ 22 aus einem Zuluftsystem zugeführte, insbesondere trockene und ge­ gebenenfalls vorerwärmte Luft wird über den Anfangsbereich 15 und/oder den Übergangsbereich 16 der Keilzone 6 zugeführt (Pfeile). Hierdurch kann einer­ seits wieder der gebildete Luftpolster variiert werden, andererseits kann der Wirkungsgrad der Anordnung, u. a. auch die Trockenleistung, durch die Zufuhr von trockener Hilfsluft erhöht werden, wobei die Luftzufuhr, insbesondere im Anfangsbereich 15, so gegen die anlaufende Bahn 1 gerichtet werden kann, daß die Hilfsluft einen Sperrstrahl bildet, der von der Bahn 1 mitgenommene Feuchtluft von der Bahn abhebt, so daß in den Spalt 5 entsprechend weniger oder keine Feuchtluft eintritt.

Eine weitere, nicht dargestellte Ausführungsform kann eine Kombination der Ausführungsformen nach Fig. 3 und Fig. 4 sein, wobei zusätzlich zur Aus­ bildung der Hohlkammer 18 als Saugkammer eine Hilfsluftzufuhr zur Keilzone 6 erfolgt.

Die erfindungsgemäße Anordnung bietet neben einer Stabilisierung der Bahnführung im Freilaufbereich, wo die Bahnen sonst nur durch die Zugspannung beim Transport stabilisiert sind und daher insbesondere anfällig gegenüber dem Auftreten von Schwingungen, und einer verbesserten Trockenleistung in der Trockenpartie von Papiermaschinen auch eine vorteilhafte Anordnung zur Maschinenentlüftung.

Wie bereits erwähnt, kann die erfindungsgemäße Anordnung bei sämtlichen bahnbildenden und bahnbearbeitenden Maschinen mit Vorteil angeordnet werden und ist am wirksamsten bei schnellaufenden Anlagen und hohen Bahnbreiten.

Beim Einsatz in der Trockenpartie von Papiermaschinen ist ein sehr hoher Wirkungsgrad dann erzielbar, wenn der Wärmeenergieeinsatz gering ist, also die Abluftfeuchtegehalte bzw. Taupunkte hoch sind.

Claims (14)

1. Verfahren zur stabilisierten Führung einer, insbesondere mit höheren Geschwindigkeiten, beispielsweise im Bereich von 1000-1500 m/min, bewegten Materialbahn, z. B. Papierbahn, dadurch gekennzeichnet, daß in Bereichen, wo die Bahn freilaufend bewegt wird, von der Bahn mitgerissene Luft, gegebenen­ falls unter Zufuhr von Hilfsluft, unter Ausbildung eines Luftpolsters entlang der Bahn geführt und, vorzugsweise am Ende der Führungszone, insbesondere bei Erreichen einer Stauzone, abgesaugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftpolster durch Strömungsverdichtung in einem, vorzugsweise verstellbaren, Keilspalt ge­ bildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luft­ polster in einem zwischen der Materialbahn und einer entlang der Führungszone verlaufenden Wand gebildeten Spalt geführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Luftpolster bildende Luftmenge mindestens großteils, vorzugsweise voll­ ständig und insbesondere aus dem Anlaufbereich zwischen der Bahn und einer Walze, abgesaugt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Luftpolster bildende Luftmenge im Bereich der Erreichung eines gewünsch­ ten Luftfeuchtigkeitsgehaltes abgesaugt wird.

6. Vorrichtung zur stabilisierten Führung einer, insbesondere mit höheren Geschwindigkeiten, beispielsweise im Bereich von 1000-1500 m/min, bewegten Materialbahn, z. B. Papierbahn, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Bereichen, wo die Materialbahn kontaktlos geführt ist, im Abstand von der Materialbahn mindestens ein Verdichterschuh vorgesehen ist, der eine vorzugsweise verstell­ bare Einlaufkeilzone zum Verdichten von von der Bahn mitgerissener Luft sowie eine entlang der Materialbahn verlaufende Führungszone für die verdichtete Luft aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Verdichterschuh und der Materialbahn verstellbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichterschuh mit einer Luftabsaugung verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdich­ terschuh als Kasten ausgebildet ist und am Ende der Bahnführungszone minde­ stens eine, insbesondere die Materialbahnbreite bestreichende, Absaugöffnung, vorzugsweise eine durchgehende Lochreihe aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten geteilt ist, wobei im Anfangsbereich der Bahnführungszone mindestens eine weitere Absaugöffnung vorgesehen ist und wobei vorzugsweise die Absaugöffnung und die weitere Absaugöffnung jeweils über ein unabhängig einstellbares Drossel­ organ mit der Luftabsaugung verbunden sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Einlaufkeilzone eine Zuführung für, insbesondere trockene und gegebenenfalls vorerwärmte, Hilfsluft vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichterschuh eine Abdichtung zur Verhinderung der zusätzlichen Ab­ saugung von Fremdluft aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdich­ tung zur Verhinderung der zusätzlichen Absaugung von Fremdluft zwischen dem Verdichterschuh und der in Bahnbewegungsrichtung folgenden Bahnführungs­ walze vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeich­ net, daß der Verdichterschuh zwischen zwei Bahnführungswalzen angeordnet ist.