DE4025246C2 - Saugwalze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Saugwalze, insbesondere als Saug­ leitwalze zur Anordnung hinter einem Trockenzylinder einer Ein-Sieb-Trockengruppe, worin ein Band (z. B. Trockensieb), das die Saugleitwalze in einer Umschlingungszone berührt, zusammen mit einer zu trocknenden Bahn (z. B. Papierbahn) über die Saug­ leitwalze läuft, in einzelnen mit den im Oberbegriff des An­ spruches 1 angegebenen Merkmalen. Danach handelt es sich um eine kastenlose Saugwalze. Im Gegensatz hierzu gibt es bekannt­ lich sogenannte Kasten-Saugwalzen, bei denen sich ein statio­ närer Saugkasten durch den hohlen Walzenkörper hindurch er­ streckt, mit dessen Hilfe Unterdruck nur in einer (durch Dicht­ leisten begrenzten) Zone des Walzenmantel-Umfanges erzeugt wird.

Kastenlose Saugwalzen sind bekannt beispielsweise aus der US-PS 4,876,803 oder der EP-A 0332599. Diese haben den Nachteil, daß sich der im Walzeninneren erzeugte Unterdruck auf die gesamte perforierte Walzenmantelfläche fortpflanzt, also auch in die­ jenige Zone, welche außerhalb der Umschlingungszone liegt. Im Falle der Verwendung einer solchen Saugwalze als Saugleitwalze oder Umkehrwalze in einer Ein-Sieb-Trockengruppe ist es mitun­ ter von Nachteil, daß durch die "Nicht-Umschlingungszone" viel Falschluft angesaugt wird. Hierdurch erhöht sich der für das Erzeugen des Unterdruckes erforderliche Energieaufwand be­ trächtlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kastenlose Saug­ walze zu schaffen, bei der sich der im Walzeninneren erzeugte Unterdruck im wesentlichen nur innerhalb der Umschlingungszone an die Außenseite des Walzenmantels fortpflanzt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Danach ist in allen Bohrungen des Walzenmantels (oder zumindest in einem großen Teil dieser Bohrungen) je ein Ventil vorgesehen, das in dem vom Band freien Teil des Saugwalzen-Umfanges durch Fliehkraft geschlossen und in der Umschlingungszone durch die Anpreßkraft des über die Saugwalze laufenden Bandes (oder einer sonstigen Materialbahn) geöffnet wird. Um dies zu erreichen, ragt der bewegliche Ventilkörper in der geschlossenen Stellung ein wenig über den Saugwalzen-Umfang hinaus.

Die Ventilmasse kann entweder durch Anpassung der Länge des beweglichen Ventilkörpers - oder durch die Auswahl (hinsichtlich der Dichte) eines geeigneten Werkstoffes - auf die Drehzahl (also auf die Umfangsgeschwindigkeit) der Walze und auf die gewünschte Höhe des Unterdrucks abgestimmt werden. Beispielsweise kann der bewegliche Ventilkörper hauptsächlich aus Kunststoff bestehen, gegebenenfalls mit einem darin eingeschlossenen Metallgewicht. In jedem Fall schließen die Ventile entgegen dem im Walzeninneren herrschenden Unterdruck aufgrund der (bei Rotation des Walzenmantels) auf die Ventilkörper wirkenden Fliehkräfte. Außerdem öffnen sich die Ventile immer dann, wenn der Unterdruck, unterstützt durch den Anpreßdruck des Bandes, die Fliehkraft übersteigt. Der bewegliche Ventilkörper kann hilfsweise auch durch eine zusätzliche Feder in der Plus- oder Minus-Richtung belastet werden. Zur Verteilung des Unterdrucks in die umschlungene Zone der Walzenmantel-Außenseite (oder auch ein Stück weit in die nicht-umschlungene Zone) kann der Walzenmantel Nuten oder Rillen aufweisen, die zueinander parallel und/oder sich überkreuzend angeordnet sein können.

Gegenüber den bekannten kastenlosen Saugwalzen hat die erfindungsgemäße Saugwalze den Vorteil, daß wesentlich weniger Falschluft angesaugt wird, daß also mit geringerem Energieaufwand relativ hohe Unterdrücke angewandt werden können. Außerdem ist es innerhalb der Trockenpartie einer Papierherstellungsmaschine, die durch eine sogenannte Trockenhaube überdeckt ist, mit einfacheren Mitteln als bisher möglich, den Lufthaushalt auszugleichen.

Beim Gegenstand der EP-A 03 32 599 ist versucht worden, die vor­ genannten Schwierigkeiten dadurch zu beseitigen, daß der Wal­ zenmantel mit relativ feinen Bohrungen versehen wird, die somit als Drossel wirken. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, daß Boh­ rungen mit derart kleinem Durchmesser leicht verstopfen. Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion werden dagegen die Durch­ strömquerschnitte durch den bei jeder Walzenumdrehung einmal hin- und hergehenden Ventilkörper freigehalten.

Aus der DE-AS 11 60 603 ist zwar schon eine Saugwalze mit radial durchgehenden Bohrungen bekannt, deren Bohrungen mit Hilfe von radial beweglichen Ventilkörpern verschließbar sind. Diese Ventilkörper ragen jedoch in der geschlossenen Stellung nicht über die äußere Mantelfläche des Walzenmantels hinaus; sie können also nicht durch Kontakt mit dem über die Saugwalze laufenden Band in die geöffnete Stellung gebracht werden. Es ist dort auch nicht vorgesehen, daß sich die Ventile unter der Wirkung der Fliehkraft schließen. Statt dessen ist dort beispielsweise vorgesehen, daß die Ventile durch Magnetkraft geschlossen und durch Federkraft geöffnet werden. Zu diesem Zweck sind Magnetventile mit Fremderregung vorgesehen und eine dementsprechend aufwendige Steuerung. Andere Ausführungsformen der bekannten Saugwalze arbeiten mit durch die Schwerkraft betätigbaren Ventilkörpern. Diese sind nur dann funktionsfähig, wenn die Arbeitsgeschwindigkeit relativ niedrig ist und wenn die nicht-umschlungene Zone des Walzenmantels unten liegt. Demgegenüber ist die erfindungsgemäße Walze für jede beliebige Einbau-Position und insbesondere für moderne Papierherstellungsmaschinen mit hohen Arbeitsgeschwindigkeiten geeignet.

Verglichen mit herkömmlichen Kasten-Saugwalzen (mit stationärem Saugkasten) liegt ein Vorteil der Erfindung in wesentlich nied­ rigeren Herstellungskosten und geringerem Materialaufwand (Ge­ wicht). Wohl sind für die erfindungsgemäße Walze zahlreiche Ventile der genannten Art erforderlich; diese können jedoch sehr rationell in hohen Stückzahlen, vorzugsweise aus Kunst­ stoff, gefertigt werden. Im übrigen besteht auch bei den Kasten-Saugwalzen die Gefahr, daß Falschluft angesaugt wird, weil die Dichtleisten des stationären Kastens in der Regel nicht vollkommen satt an der Innenseite des Walzenmantels an­ liegen können. Die erfindungsgemäße Walze ist also auch hin­ sichtlich des Energieaufwandes für die Unterdruck-Erzeugung den Kasten-Saugwalzen überlegen.

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.

Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Saugwalze, die in einer Ein-Sieb-Trockengruppe als Saugleitwalze vorgesehen ist, teil­ weise im Querschnitt.

Die Fig. 2 zeigt zwei unterschiedliche Teilansichten auf den Saugwalzenmantel in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1.

Die Fig. 3 ist ein vergrößertes Detail aus Fig. 1.

Die Fig. 4 ist eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles IV der Fig. 3.

Die Fig. 5 zeigt eine Abwandlung der Fig. 3.

Gemäß Fig. 1 ist eine insgesamt mit 10 bezeichnete Saugwalze zwischen zwei Trockenzylindern 11 und 12 angeordnet, deren Drehrichtung durch Pfeile angedeutet ist. Von dem der Saugwalze vorangehenden Trockenzylinder 11 läuft in bekannter Weise ein als Sieb ausgebildetes Stützband 9 auf den Mantel 13 der Saug­ walze. Das Stützband 9 umschlingt die Saugwalze 10 im Bereich der mit U bezeichneten Umschlingungszone; danach läuft es zum nachfolgenden Zylinder 12. Bei 14 ist angedeutet, daß die Saug­ walze einen hohlen, zum Walzeninnenraum offenen Walzenzapfen hat, an den eine Unterdruckquelle anschließbar ist.

Aus Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß der Saugwalzenmantel 13 eine Vielzahl von radialen durchgehenden Bohrungen 15 aufweist, so daß sich der im Walzeninneren vorhandene Unterdruck an die Außenseite des Walzenmantels fortpflanzt. Zur Geräuschminderung können die Bohrungen gemäß Fig. 2 in Reihen angeordnet sein, die mit der Längsachse einen spitzen Winkel bilden.

Wie in Fig. 1 und 2 nur schematisch angedeutet ist, befindet sich in jeder Bohrung 15 ein beweglicher Ventilkörper 16, der die Bohrung 15 im Bereich außerhalb der Umschlingungszone U (aufgrund der auf ihn wirkenden Fliehkraft) geschlossen hält. Innerhalb der Umschlingungszone U werden die Ventilkörper dage­ gen durch das Stützband 9 in die geöffnete Stellung gedrückt. Folglich pflanzt sich der Unterdruck nunmehr durch die Bohrung 15 fort in das poröse Stützband 9. Hierdurch wird die Papier­ bahn mit hoher Sicherheit vom vorausgehenden Trockenzylinder 11 abgezogen; d. h. die Papierbahn bleibt an der Ablaufstelle vom Zylinder 11 in sicherem Kontakt mit dem Stützband. Das gleiche gilt für die gesamte Umschlingungszone U und für den geraden Laufweg von der Saugwalze 10 zum nachfolgenden Trockenzylin­ der 12.

Die zuvor beschriebene Wirkung wird dadurch noch unterstützt, daß zwischen den Mantelflächen des vorausgehenden Trockenzylin­ ders 11 und der Saugwalze 10 nur ein sehr kleiner Abstand A vorhanden ist, der vorzugsweise nur Bruchteile eines Millime­ ters oder wenige Millimeter größer ist als die Dicke des Stütz­ bandes.

In den Fig. 3 und 4 sind die Einzelheiten eines einzelnen Ventils deutlicher erkennbar. In die Bohrung 15 des Walzenman­ tels 13 ist eine Hülse 20 eingesetzt (z. B. eingepreßt, einge­ klebt, eingeschraubt oder eingebördelt). In der Hülse 20 ist der insgesamt mit 16 bezeichnete bewegliche Ventilkörper radial zur Walzenachse geführt. Die radial innen liegende Stirnfläche 21 der Hülse 20 bildet einen Ventilsitz (denkbar wäre auch ein innerhalb der Länge der Hülse angeordneter Ventilsitz). Der be­ wegliche Ventilkörper 16 hat außer einem beispielsweise teller­ förmigen Verschlußstück 24 einen mit Längskanälen 26 versehenen Führungskörper 23. Zwischen dem Verschlußstück 24 und dem Füh­ rungskörper 23 der Ventilkörper 16 befindet sich eine Ringnut 22, in die ein zur Hülse 20 gehörender Bund 28 eingreift. Durch die radial nach außen in Richtung des Pfeiles 5 wirkende Flieh­ kraft wird das Verschlußstück 24 auf den Ventilsitz 21 ge­ drückt, so daß das Ventil geschlossen ist. Wenn, z. B. beim Stillstand der Saugwalze die Fliehkraft nicht wirkt, dann sorgt der Bund 28 im Zusammenwirken mit dem Führungskörper 23 dafür, daß der Ventilkörper 16 nicht in den Innenraum der Walze fällt. Wie oben schon erwähnt, wird der bewegliche Ventilkörper 16 beim Eintritt in die Umschlingungszone U durch das Stützband 9 um etwa das Maß x radial nach innen gedrückt, so daß sich das Verschlußstück 24 vom Ventilsitz 21 abhebt. Hierdurch wird der Innenraum 19 der Saugwalze über den Ringspalt 27 (zwischen Hül­ se 20 und Ventilkörper 16) sowie über die Längskanäle 26 mit der Außenfläche des Walzenmantels 13 verbunden. Dort gehen von der Bohrung 15 Unterdruck-Verteilungsnuten 30 aus, durch die eine gleichmäßigere Verteilung des Unterdruckes auf der Außen­ fläche des Walzenmantels erreicht wird. Diese können (auf einer Drehbank) als ring- oder schraubenlinienförmige Rillen einge­ dreht werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, nur ver­ hältnismäßig kurze gefräste Rillen vorzusehen. In einer mög­ lichen Variante erstrecken sich solche kurze gefräste Rillen, ausgehend von den Bohrungen 15, nur ein relativ kleines Stück weit entgegen der Umlaufrichtung, wie in den Fig. 1 und 2 bei 31 angedeutet ist. Hierdurch kann das Absaugen der vom Stützband 9 mitgeführten Luftgrenzschicht erleichtert werden.

Gemäß Fig. 4 hat die Hülse 20 bei 25 eine Stoßstelle. Bevor die Hülse 20 in die Bohrung 15 eingesetzt wird, kann sich also an der Stelle 25 ein Spalt öffnen, wenn der bewegliche Ventil­ körper 16 in die Hülse 20 eingesetzt wird. Dies kann wichtig sein, damit beim Zusammenbau des Ventils das Verschlußstück 24 oder der Führungskörper 23 die Engstelle an dem Bund 28 passie­ ren kann.

Die Fig. 5 zeigt hierzu eine Alternative. Hier ist die Hülse 20a ungeschlitzt, also ohne die Stoßstelle 25 ausgeführt. Als Werkstoff für die Hülse 20a kommt vorzugsweise ein Nieder­ druck-Polyäthylen in Betracht. Das Verschlußstück 24a des be­ weglichen Ventilkörpers 16a oder der gesamte bewegliche Ventil­ körper 16a ist aus einem elastischen Werkstoff (z. B. aus einem Polyurethan) gefertigt; ferner ist das Verschlußstück 24a nach Art eines Schirmes geformt. Hierdurch kann der bewegliche Ven­ tilkörper 16a ohne Aufweitung der Hülse 20a in diese eingesetzt werden. Es ist somit auch möglich, zuerst die Hülse 20a in den Walzenmantel 13 und erst danach den beweglichen Ventilkörper 16a in die Hülse einzusetzen. Im Walzenmantel 13 gesichert wird die Hülse 20a durch einige Meißelhiebe 32. Dies gilt gemäß den Fig. 3 und 4 auch für die Hülse 20.

In Fig. 5 sind schließlich noch zwei von beispielsweise vier Armen einer Zange 33 angedeutet, mit deren Hilfe und mit Hilfe einer axial beweglichen konischen Hülse 34 man den beweglichen Ventilkörper 16a aus der Hülse 20a herausziehen kann. Dies könnte z. B. erforderlich werden, wenn der Kopf des Führungskör­ pers 23a (infolge von Abrieb durch das Stützband 9) abgenützt sein sollte. Auch in diesem Falle ist die weiche und schirmför­ mige Ausführung des Verschlußstückes 24a von Bedeutung. Ande­ rerseits besteht die Möglichkeit, den Kopf des Führungskörpers 23 bzw. 23a durch Plattieren mit einem Hartwerkstoff ver­ schleißfest zu machen.

Claims (12)

1. Saugwalze (10) zur Anord­ nung hinter einem Trockenzylinder (11) einer Ein-Sieb- Trockengruppe, worin ein Band (z. B. Trockensieb 9), das die Saugwalze in einer Umschlingungszone (U) berührt, zusammen mit einer zu trocknenden Bahn (z. B. Papierbahn) über die Saugwalze läuft, wobei sich die Bahn auf der Außenseite des Bandes befindet, mit den folgenden Merkmalen:

• a) die Saugwalze (10) hat einen mit durchgehenden, im we­ sentlichen radialen Bohrungen (15) versehenen Walzen­ mantel (13) und ist, zumindest auf dem überwiegenden Teil ihrer Länge, frei von stationären Einbauten;
• b) die Saugwalze (10) hat, zumindest an einem ihrer beiden Walzenenden, einen hohlen, zum Walzeninnenraum offenen Walzenzapfen (14), an den eine Unterdruckquelle an­ schließbar ist;

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• c) zumindet in einem Teil der genannten Bohrungen (15) ist je ein Ventil (mit einem beweglichen Ventilkörper 16) angeordnet, das sich bei Rotation des Walzenmantels un­ ter der Fliehkraft schließt;
• d) der radial bewegliche Ventilkörper (16) ragt in der geschlossenen Stellung ein wenig über die äußere Mantelfläche des Walzenmantels (13) hinaus, so daß die in der Umschlingungszone (U) befind­ lichen Ventile durch das Band (9) vorübergehend offen­ gehalten werden.

2. Saugwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je­ des Ventil eine in die betreffende Bohrung (15) eingesetzte und einen Ventilsitz (21) bildende Hülse (20) umfaßt, in welcher der bewegliche Ventilkörper (16) geführt ist.

3. Saugwalze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (21) durch die radial innen liegende Stirnfläche der Hülse (20) gebildet ist.

4. Saugwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der bewegliche Ventilkörper (16) außer einem Verschlußstück (z. B. Ventilteller 24), das mit dem Ventil­ sitz (21) zusammenwirkt, einen mit Längskanälen (26) verse­ henen Führungskörper (23) aufweist, wobei die Längskanäle bei geöffnetem Ventil den Bereich des Ventilsitzes (21) mit der äußeren Mantelfläche des Walzenmantels (13) verbinden.

5. Saugwalze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Ventilkörper (16) zwischen dem Verschlußstück (24) und dem Führungskörper (23) eine Ringnut (22) auf­ weist, in die ein zur Hülse (20) gehörender Bund (28) ein­ greift.

6. Saugwalze nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hülse (20) einen Längsschlitz (25) auf­ weist, zwecks Einführung des beweglichen Ventilkörpers (16) in die Hülse (20).

7. Saugwalze nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verschlußstück (24a) aus einem elasti­ schen Werkstoff und nach Art eines Schirmes geformt ist.

8. Saugwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Außenseite des Walzenmantels (13), ausge­ hend von den Bohrungen (15), Unterdruck-Verteilungsnuten (30 oder 31) aufweist.

9. Saugwalze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruck-Verteilungsnuten (30) eingedrehte ring- oder schraubenlinien-förmige Rillen sind.

10. Saugwalze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruck-Verteilungsnuten (31) als nur kurze gefräste Rillen ausgebildet sind.

11. Saugwalze nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß we­ nigstens ein Teil der Unterdruck-Verteilungsnuten (31), ausgehend von einer Bohrung (15), sich ein Stück weit ent­ gegen der Umlaufrichtung erstreckt.