DE3731541C2 - Verfahren und Vorrichtung zur stabilisierten Führung einer bewegten Materialbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stabilisierten Führung einer mit höheren Geschwindigkeiten, beispielsweise im Bereich von 1000-1500 m/min, bewegten Materialbahn, z. B. Pa­ pierbahn, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah­ rens.

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 Papiermaschinen 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.

Die Materialbahnen flattern insbesondere in Bereichen, in denen sie ohne Kontakt mit Maschinenteilen, also frei laufen, z. B. im Bereich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Walzen.

Es besteht daher die Aufgabe, in bahnbildenden und/oder bahnbehandelnden Anlagen, in denen die Materialbahnen, insbesondere schnell, bewegt werden, die Bahnführung so zu stabilisieren, daß die Mitreißluftströmung keine schädlichen Auswirkungen zeigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Bereichen, wo die Materialbahn freilaufend bewegt wird, von der Materialbahn mitgerissene Luft, gegebenenfalls unter Zufuhr von Hilfsluft, durch Anordnung einer Luftlenkfläche entlang einer Bahnführung- und Lenkzone, unter Ausbildung eines Luftpolsters in dem Spalt zwischen Materialbahn und Luftlenkfläche entlang der Materialbahn geführt und am Ende der Bahnführungs- und Luftlenkzone, insbesondere bei Erreichen einer Stauzone, abgesaugt wird.

Die Erfindung basiert somit auf der Erkenntnis, daß es zur Stabilisierung einer kontaktlos, d. h. ohne Stützung durch ein Sieb oder dergleichen geführten Material-, z. B. Papierbahn zur Vermeidung eines Flatterns und damit der Gefahr eines Reißens zweckmäßig ist, einen Luftstau durch Luftabsaugung zu vermeiden.

An dieser Stelle ist zu erwähnen, daß es bekannt ist (DE 32 36 576 C2), Trockenpartien von Papiermaschinen mit einem Luftleitkasten zu versehen, der entlang einem der Materialbahn zugeordneten Stützband bis in den Einlaufzwickel zwischen diesem Band und einem Zylinder reicht. Das Stützband wird dabei zusammen mit der Papierbahn geführt, wobei es die Papierbahn an den freien Strecken zwischen jeweils aufeinanderfolgenden Trockenzylindern abstützt. Bei einer derartigen Maschine ist das Problem, das erfindungsgemäß gelöst wird, gar nicht gegeben.

Speziell bei Maschinen, bei denen die Trockenpartie z. B. einer Papiermaschine zwischen den Trockenzylindern Bereiche aufweist, in denen die Materialbahn in Form einer Papierbahn kontaktlos, d. h. ohne Stützung durch ein Sieb oder ähnliches geführt ist, besteht nämlich die große Gefahr des Papierbahnflatterns und des darauffolgenden Abrisses der Papierbahn. Dies wird erfindungsgemäß verhindert.

Bei Einsatz des aus der DE 32 36 576 C2 vorbekannten Luftleitkastens wird in den dort vorhandenen Zwickel zwischen der auf dem Siebband laufenden Papierbahn und dem weiteren Trockenzylinder zusätzlich Luft eingeblasen, um ein stärkeres Anpressen der Papierbahn an das Trockensieb und einen Überdruck im fraglichen Zwickel zu erreichen. Dieser würde bei Anlagen ohne Stützrand zu großen Problemen führen.

Analog ist die Trockenpartie einer Papiermaschine nach der DE 33 39 044 A1 zu bewerten, bei der die Papierbahn von einem Trockensieb getragen wird und wobei Blasvorrichtungen vorgesehen sind, mit denen der Lauf der Bahn in den zwischen den Trockenzylinderreihen verlaufenden gemeinsamen Zügen von Bahn und Trockensieb stabilisiert wird.

Demgegenüber wird erfindungsgemäß aus diesem Bereich Luft abgesaugt und auf diese Weise die Papierbahn stabilisiert.

Vorteilhaft wird das Luftpolster durch Strömungsverdichtung in einem, vorzugsweise verstellbaren, Keilspalt gebildet. Sehr günstig ist es, wenn die das Luftpolster bildende Luftmenge mindestens großteils, insbesondere aus dem Anlaufbereich zwischen der Materialbahn und einer Walze abgesaugt wird. Gute Endergebnisse lassen sich erzielen, wenn bei Anwendung in der Trockenpartie einer Papiermaschine die das Luftpolster bildende Luftmenge im Bereich der Erreichung eines gewünschten Luftfeuchtig­ keitsgehaltes 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, dadurch gekennzeichnet, daß in Bereichen, in denen 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 Materialbahn mitgerissener Luft sowie eine entlang der Materialbahn verlaufende Luftlenkfläche für die verdichtete Luft aufweist, der Verdichterschuh als Kasten ausgebildet, mit einer Luftabsaugung verbunden ist, und am Ende der Luftlenkfläche mindestens eine, insbesondere sich über die Materialbahnbreite erstreckende Absaugöffnung, vorzugsweise eine durchgehende Lochreihe aufweist.

Gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Kasten geteilt, wobei im Anfangsbereich der Luftlenkfläche mindestens eine weitere Absaugöffnung zur Absaugung von Luft aus dem zwischen der Luftlenkfläche und der Materialbahn gebildeten Spalt vorgesehen ist und wobei vorzugsweise die Absaugöffnung und die weitere Absaugöffnung jeweils über ein unabhängig einstellbares Drosselorgan mit der Luftabsaugung verbunden ist.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn der Abstand zwischen Verdichterschuh und Materialbahn verstellbar ist.

Außerdem kann im Bereich der Einlaufkeilzone eine Zuführung für insbesondere trockene und gegebenenfalls vorerwärmte Hilfsluft vorgesehen sein.

Für die Praxis ist es unter Umständen vorteilhaft, wenn bei Einsatz in der Trockenpartie einer Papiermaschine der Verdichterschuh eine Abdichtung im Bereich eines Spaltes zwischen einer Trockenwalze und dem Verdichterschuh zur Verhinderung der zusätzlichen Absaugung von Fremdluft aufweist. Die Abdichtung zur Verhinderung der zusätzlichen Absaugung von Fremdluft ist zweckmäßigerweise zwischen dem Verdichterschuh und einer in Bahnbewegungsrichtung folgenden Bahnführungswalze vorgesehen.

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

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung bei­ spielsweise näher beschrieben, und zwar zeigen

Fig. 1 bis 4 verschiedenen Möglichkeiten der Führung einer Papierbahn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Trockenwalzen, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Im Laufe ihrer Bildung wird eine Materialbahn 1, nämlich eine Papierbahn nacheinander über zwei Trockenwalzen 2, 3 ge­ führt, wobei sie zwischen den Walzen 2, 3 kontaktlos, also frei läuft. An der Seite der Materialbahn 1, die mit der zweiten Trockenwalze 3 in Berührung kommt, ist im Abstand von ihr ein Verdichterschuh 4 so vorgesehen, daß zwischen Materialbahn 1 und Verdichterschuh 4 ein Spalt 5 gebildet ist, dessen Breite verstellbar ist. Die von der Bahn 1 mitgerissene Luft strömt in Richtung von er Walze 2 zur Walze 3 in den Spalt 5 ein. Dabei ist im Einlaufbereich des Verdichterschuhs 4 eine vorzugsweise verstellbare Keilzone 6 gebildet, in der die Luftströmung verdichtet wird und so ein Luftpolster im Spalt 5 bildet, das 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 Axialsauggeblase, und anderseits 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 Obergangsbereich 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 Obergangsbereich 16 der Keilzone 6 zugeführt (Pfeile). Hiedurch kann einer­ seits wieder das gebildete Luftpolster variiert werden, anderseits 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 (11)

1. Verfahren zur stabilisierten Führung einer mit höheren Geschwindigkeiten, beispielsweise im Bereich von 1000-1500 m/min, bewegten Materialbahn, z. B. Papierbahn, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in Bereichen, wo die Materialbahn freilaufend bewegt wird, von der Materialbahn mitgerissene Luft, gegebe­ nenfalls unter Zufuhr von Hilfsluft, durch Anordnung einer Luftlenkfläche entlang einer Bahnführungs- und Luftlenkzone, unter Ausbildung eines Luftpolsters in dem Spalt zwischen Materialbahn und Luftlenkfläche entlang der Materialbahn geführt und am Ende der Bahnführungs- und Luftlenkzone, insbesondere bei Erreichen einer Stauzone, abgesaugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftpolster durch Strömungsverdichtung in einem, vorzugs­ weise verstellbaren, Keilspalt gebildet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Luftpolster bildende Luftmenge mindestens großteils, insbesondere aus dem Anlaufbereich zwi­ schen der Materialbahn und einer Walze, abgesaugt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung in der Trockenpartie einer Papiermaschine die das Luftpolster bildende Luftmenge im Be­ reich der Erreichung eines gewünschten Luftfeuchtigkeitsgehal­ tes abgesaugt wird.

5. Vorrichtung zur stabilisierten Führung einer mit höhe­ ren Geschwindigkeiten, beispielsweise im Bereich von 1000-1500 m/min, bewegten Materialbahn (1), z. B. Papierbahn, insbe­ sondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Bereichen, in denen die Materialbahn (1) kontaktlos geführt ist, im Abstand von der Materialbahn (1) mindestens ein Verdichterschuh (4) vorgesehen ist, der eine vorzugsweise verstellbare Einlauf­ keilzone (6) zum Verdichten von von der Materialbahn (1) mit­ gerissener Luft sowie eine entlang der Materialbahn verlau­ fende Luftlenkfläche (15, 16, 17) für die verdichtete Luft aufweist, der Verdichterschuh (4) als Kasten (8) ausgebildet, mit einer Luftabsaugung verbunden ist, und am Ende der Luft­ lenkfläche (15, 16, 17) mindestens eine, insbesondere sich über die Materialbahnbreite erstreckende Absaugöffnung (9), vorzugsweise eine durchgehende Lochreihe, aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kasten (8) in Bewegungsrichtung der Materialbahn ge­ teilt ist, wobei im Anfangsbereich (16) der Luftlenkfläche (17) mindestens eine weitere Absaugöffnung (19) zur Absaugung von Luft aus dem zwischen der Luftlenkfläche (15, 16, 17) und der Materialbahn (1) gebildeten Spalt (5) vorgesehen ist und wobei vorzugsweise die Absaugöffnung (9) und die weitere Ab­ saugöffnung (19) jeweils über ein unabhängig einstellbares Drosselorgan (20, 21) mit der Luftabsaugung verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Verdichterschuh (4) und Materialbahn (1) verstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Einlaufkeilzone (6) eine Zuführung (22) für insbesondere trockene und gegebenenfalls vorerwärmte Hilfsluft vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz in der Trockenpartie einer Pa­ piermaschine der Verdichterschuh (4) eine Abdichtung (11, 12) im Bereich eines Spaltes (10) zwischen einer Trockenwalze (3) und dem Verdichterschuh (4) zur Verhinderung der zusätzlichen Absaugung von Fremdluft aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung (11, 12) zur Verhinderung der zusätzlichen Absaugung von Fremdluft zwischen dem Verdichterschuh (4) und einer in Bahnbewegungsrichtung folgenden Bahnführungswalze (13) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Verdichterschuh (4) zwischen zwei Bahnführungswalzen (13) angeordnet ist.