DE4026774A1 - Paper polishing roller assembly giving high speed working - has hard top and bottom rollers with a soft cladding at the centre rollers for high-speed working - Google Patents

Paper polishing roller assembly giving high speed working - has hard top and bottom rollers with a soft cladding at the centre rollers for high-speed working

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DE4026774A1
DE4026774A1 DE19904026774 DE4026774A DE4026774A1 DE 4026774 A1 DE4026774 A1 DE 4026774A1 DE 19904026774 DE19904026774 DE 19904026774 DE 4026774 A DE4026774 A DE 4026774A DE 4026774 A1 DE4026774 A1 DE 4026774A1
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21GCALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00Calenders; Smoothing apparatus

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Abstract

The multi-roller polishing roller assembly has at least four rollers on a vertical stack where the bearing mountings at the ends of each roller are at the same gap from each other in all the rollers. The top and bottom rollers are both hard, and the two centre rollers have a soft cladding. Two rollers, operating in the same direction but not next to each other, act as roller bending compensation rollers, with pressure zones directed at the other rollers with a normal rigid bending action. Three rollers are on moving bearing mountings which can be subjected to pressure to adjust the linear forces between the rollers. ADVANTAGE - The assemly occupies relatively little space, allows the paper web to be thread through simply, and gives a high speed working.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Mehrwalzen-Glättwerk zur Behandlung bahnförmigen Gutes, insbesondere von Papierbahnen, mittels vierer in einer gemeinsamen Preßebene übereinander gestapelter Walzen.The present invention relates to a multi-roll calender for the treatment of sheet-like goods, in particular of paper webs, by means of four in a common press plane stacked rollers.

Maschinen zum Glätten von Papierbahnen und dergleichen bahnförmigem Gut sind lange bekannt, insbesondere auch unter dem Namen Kalander. Diese bestehen aus einer Mehrzahl übereinanderliegender Walzen, zwischen denen die Papierbahn unter Druck hindurchläuft.Machines for smoothing paper webs and the like web-like goods have long been known, in particular also under the name of calender. These consist of a plurality superimposed rollers between which the Paper web passes under pressure.

Nach dem Stand der Technik ist ein sogenannter Super-Kalander mit 10 bis 14 übereinander gestapelten Walzen bekannt, bei dem vom Prinzip der schrittweisen Linienkraftzunahme vom obersten zum untersten Walzenspalt Gebrauch gemacht wird. Die Schritte bzw. Stufen der Linienkraftzunahme entsprechen dabei jeweils dem Eigengewicht der Walzen, die im steten Wechsel eine harte Oberfläche (z. B. aus Hartguß) oder eine weiche elastische Oberfläche (z. B. Auflage aus Papier oder einem fasrigen Gewebe) aufweisen. Mit diesen weichen Walzen lassen sich zwei Vorteile erzielen:According to the state of the art, there is a so-called super calender with 10 to 14 rolls stacked on top of each other known, with the principle of gradual line force increase from top to bottom nip use is made. The steps or levels of line force increase correspond to their own weight of the rollers, which alternate a hard surface (e.g. made of chilled cast iron) or a soft, elastic surface (e.g. overlay made of paper or a fibrous fabric) exhibit. With these soft rollers you can achieve two advantages:

  • - für den Fall, daß die Dicke der zu bearbeitenden Papierbahn über die Oberfläche betrachtet variiert (Wolkigkeit, Siebmarkierung), kann die Walzenoberfläche ausweichen . . . damit läßt sich über die Oberfläche der Papierbahn betrachtet die Gleichmäßigkeit der Glätte verbessern;- in the event that the thickness of the to be processed Paper web varies across the surface (Cloudy, screen mark), the roller surface dodge. . . it can be used on the surface  the paper web considers uniformity improve smoothness;
  • - beim Durchgang durch einen Preßspalt zwischen zwei Walzen entsteht zwischen den Oberflächen des aus einer "harten" und einer "weichen" Walze bestehenden Walzenpaars eine Relativbewegung . . . die Papierbahn haftet an der Oberfläche der weichen Walze und wird so durch die Relativbewegung auf der anderen Seite durch die harte Oberfläche der konjugierten Walze poliert.- When passing through a press nip between two rollers are created between the surfaces of a "hard" and a "soft" Roll existing roller pair a relative movement . . . the paper web adheres to the surface the soft roller and is so through the relative movement on the other hand by the hard Surface of the conjugate roller polished.

Besteht der Super-Kalander aus von oben nach unten betrachtet abwechselnd harten und weichen Walzen, so wird nur eine Seite der Papierbahn poliert und man erhält so ein einseitig glänzendes Papier. Um Papier mit gleichem Glanz auf beiden Seiten zu erhalten, werden im Walzenstapel, und zwar im unteren Bereich, einmal zwei weiche Walzen übereinander angeordnet. Damit wird die bisher unpolierte Papierseite an die harten Walzen gebracht und die polierte an die weichen Walzen . . . das Ergebnis ist eine beidseitig polierte Papierbahn (vgl. US-PS 45 01 197).The super calender consists of viewed from top to bottom alternating hard and soft rollers, so is only one side of the paper web is polished and you get it a glossy paper on one side. To paper with the same To get shine on both sides, in the roller stack, in the lower area, two soft ones Rollers arranged one above the other. With that the so far brought unpolished paper side to the hard rollers and the polished on the soft rollers. . . The result is a paper web polished on both sides (cf. US-PS 45 01 197).

Die bekannten Super-Kalander unterliegen bezüglich ihrer Belastbarkeit thermischen Begrenzungen, und zwar insbesondere dadurch, daß die weichen Walzen bei jeder ihrer Umdrehungen zwei Preßspalte passieren müssen. Damit sind insbesondere die Arbeitsgeschwindigkeiten begrenzt, und zwar auf 50% relativ zu dem Fall, daß nur ein Preßspalt zu passieren wäre.The known super calenders are subject to their Resilience thermal limits, in particular in that the soft rollers on each of their Revolutions must pass two press nips. With that in particular the working speeds are limited, and to 50% relative to the case that only one press nip to happen.

Davon ausgehend bzw. darauf aufbauend wurden Matt- oder Weichglättwerke entwickelt, bei denen jede weiche Walze nur an einem Preßspalt vorbeidreht und die demzufolge in Verbindung mit Papiermaschinen bis zu höchsten Maschinengeschwindigkeiten mithalten können (vgl. US-PS 46 06 264). Based on this or based on it, matt or Developed soft smoothing, where every soft roller only turns past a press nip and consequently in Connection with paper machines up to the highest machine speeds can keep up (see. US-PS 46 06 264).  

Diese Glättwerke haben den Nachteil, daß sie relativ viel Platz benötigen, und zwar deshalb, weil anstelle eines Stapels eine Mehrzahl von Walzenpaar-Stationen notwendig ist. Dabei müssen, um auf beiden Seiten einer Papierbahn gleiche Glanz zu erhalten, die weichen Walzen von Station zu Station zwischen oberer und unterer Position wechseln.These smoothing systems have the disadvantage that they are relatively large Need space, because instead of one Stack a plurality of roller pair stations necessary is. Doing so, on both sides of a paper web to get the same shine, the soft rollers of Station to station between upper and lower position switch.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht - ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik - darin, ein Mehrwalzen-Glättwerk anzugeben, das bei relativ geringem Platzbedarf und relativ einfacher Papierführung bis zu höchsten Bahn- bzw. Papiergeschwindigkeiten betrieben werden kann, wobei beide Seiten des zu behandelnden Gutes, insbesondere beide Seiten einer Papierbahn, auf etwa gleichen Glanz poliert werden kann.The object underlying the present invention exists - based on the aforementioned state of the art - in specifying a multi-roll calender that at relative small space requirement and relatively simple paper guidance operated up to the highest web or paper speeds can be, taking both sides of the subject to be treated Good, especially both sides of a paper web can be polished to approximately the same gloss.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird mit der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalskombination gelöst.The above-mentioned task is characterized by the one in Part of claim 1 specified combination of features solved.

Damit wird als Folge der äquidistanten Lagerung (Merkmal a) der Walzen in ein und derselben Preßebene (Stapelebene) erreicht, daß auch dann eine über die gesamte Breite des Mehrwalzen-Glättwerks gleiche Linienkraftverteilung gewährleistet ist, wenn alle Walzen um den gleichen Betrag durchgebogen sind; diese Durchbiegung kann dabei gleichermaßen positiv oder negativ, d. h. konvex oder konkav sein relativ zum Maschinenboden. Im Prinzip bedeutet dies, daß entgegen dem Stand der Technik, bei dem gleiche Linienkräfte über die gesamte Bahnbreite in allen Preßspalten nur mit geraden Walzen möglich sind, an den Lagern und in den Druckkammern über gezielte und aufeinander abgestimmte Krafteinleitung der Walzen auch an um gleiche Beträge durchgebogenen Walzen in allen drei Spalten gleiche Linienkraftverteilung über die Breite entsteht.As a result of the equidistant positioning (feature a) the Rolls reached in one and the same press level (stacking level), that even then over the entire width of the multi-roll smoothing unit equal line force distribution is guaranteed if all Rollers are bent by the same amount; this deflection can be positive or negative, i.e. H. convex or be concave relative to the machine floor. In principle means this is that, contrary to the prior art, at the same line forces over the entire web width in all press nips only with straight rollers are possible on the bearings and in the pressure chambers via targeted and coordinated force application of the rollers also on rollers bent by the same amounts in all three columns the same line force distribution over the Width arises.

Gemäß dem Merkmal b) wird dafür Sorge getragen, daß die Gutbahn in keinem Walzenspalt zwischen zwei harten Walzen hindurchläuft, und daß die Oberseite und die Unterseite der Gutbahn gleichermaßen poliert werden.According to feature b) care is taken that the gutter in no nip between two hard rollers  runs through, and that the top and bottom of the gutter equally polished.

Durch die spezifische Zu- bzw. Anordnung der Durchbiegungsausgleichswalzen (Merkmal c) ist sichergestellt, daß die Linienkraft zwischen den beiden mittleren Walzen klein gehalten wird, so daß keine nennenswerte dynamische Beanspruchung der Walzenauflagen beim Durchlaufen des mittleren Preßspalts entsteht. Die bevorzugte Linienkraft im mittleren Spalt liegt bei 10 bis 25° der Linienkräfte im oberen und unteren Preßspalt.Due to the specific allocation or arrangement of the deflection compensation rollers (Feature c) ensures that the line force between the two middle rollers is kept small, so that there is no significant dynamic stress on the roller supports arises when passing through the middle press nip. The preferred line force in the middle gap is 10 to 25 ° the line forces in the upper and lower press nip.

Über die bewegliche Lagerung dreier Walzen (Merkmal d) wird schließlich gewährleistet, daß bei variablen Linienkräften stets die gleiche Durchbiegung aller Walzen und damit eine gleiche Linienkraftverteilung über die Breite des Mehrwalzen-Glättwerks eingestellt werden können.The movable bearing of three rollers (feature d) finally ensures that with variable line forces always the same deflection of all rollers and thus an equal line force distribution across the width of the multi-roller smoothing unit can be adjusted.

Um das Ziel, etwa gleichen Glanz auf beiden Seiten einer Papierbahn zu erreichen, muß die Preßkraft in den beiden äußeren Preßspalten des Mehrwalzen-Glättwerks annähernd gleich sein. Dies wird - gemäß Patentanspruch 2 - dadurch erreicht, daß die beiden Walzen ohne Durchbiegungsausgleich etwa gleich steif ausgeführt sind.Around the goal, about the same gloss on both sides of a paper web to achieve, the pressing force in the two outer press nips of the multi-roller smoothing unit are approximately the same. This is - according to claim 2 - achieved in that the two Rolls without deflection compensation are made approximately equally stiff are.

Im allgemeinen sind alle Walzen zylindrisch. Um gegebenenfalls einer Papierbahnseite mehr Glanz zu verleihen, wird - gemäß Patentanspruch 3 - die harte Walze, die nicht als Durchbiegungsausgleichswalze ausgebildet ist, mit einer gewissen positiven Bombierung versehen. Damit wird letztlich die Linienkraft im dieser Walze zugeordneten Preßspalt erhöht und ein Feinabgleich des relativen Papierglanzes auf beiden Seiten der Bahn ermöglicht.In general, all of the rollers are cylindrical. To where appropriate Giving a paper web side more shine is - according to the patent claim 3 - the hard roller, not as a deflection compensating roller is trained with a certain positive Crowning. Ultimately, the line force in the press nip associated with this roller increases and a fine adjustment relative paper gloss on both sides of the web.

Gemäß einer besonderen Ausführung - vgl. Patentanspruch 4 - ist vorgesehen, die oberste Walze fest in einem Gestell zu lagern, während die drei unteren Walzen dann vertikal verschiebbar sind. Bei dieser Bauart öffnet das Mehrwalzen-Glättwerk durch das Eigengewicht der Walzen, so daß keine zusätzlichen Verschiebemittel erforderlich sind. According to a special version - cf. Claim 4 - is intended to store the top roller firmly in a frame, while the three lower rollers can then be moved vertically. With this type of construction, the multi-roller smoothing unit opens with the Dead weight of the rollers, so that no additional means of displacement required are.  

Für den Fall, daß im mittleren Preßspalt eine geringere Linienkraft angestrebt wird, sind die beiden mittleren weichen Walzen an ihren Lagerböcken gegeneinander abgestützt, insbesondere mittels Hydraulikzylindern - vgl. Patentanspruch 5. Damit wird erreicht, daß zur Herbeiführung gleicher Biegelinien aller Walzen, d. h. gleicher Linienkraftverteilung über die gesamte Breite des Mehrwalzen-Glättwerks in allen drei Preßspalten, an den Lagerpunkten einer der beiden weichen Walzen nur eine relativ geringe zusätzliche Krafteinleitung erforderlich ist.In the event that a smaller in the middle press nip Line force is aimed for, the two middle ones soft rollers supported on their bearing blocks against each other, in particular by means of hydraulic cylinders - cf. Claim 5. This ensures that it is brought about same bending lines of all rolls, d. H. same Line force distribution over the entire width of the Multi-roll smoothing units in all three press nips on the Bearing points of one of the two soft rollers only one relatively little additional force required is.

Grundsätzlich ist es möglich, die Durchbiegungsausgleichswalzen von unten nach oben oder von oben nach unten pressen zu lassen. Im ersten Fall ist - vgl. Patentanspruch 6 - die oberste Walze eine Starr-Walze und die unterste eine Durchbiegungsausgleichswalze; im zweiten Fall ist - vgl. Patentanspruch 7 - die oberste Walze eine Durchbiegungsausgleichswalze und die unterste eine starre Walze. Dies ermöglicht eine Durchlaufrichtung der Papierbahn von oben nach unten (entsprechend Patentanspruch 6 ) oder - alternativ - von unten nach oben (entsprechend Patentanspruch 7).In principle, it is possible to use the deflection compensation rollers press from bottom to top or from top to bottom allow. In the first case - cf. Claim 6 - the top roller is a rigid roller and the bottom one Deflection compensation roller; in the second case is - cf. Claim 7 - the top roller is a deflection compensation roller and the bottom one is a rigid roller. This enables the paper web to travel from above down (according to claim 6) or - alternatively - From the bottom up (according to claim 7).

Wird - gemäß Patentanspruch 8 - in Durchlaufrichtung des bahnförmigen Gutes betrachtet die erste Starr-Walze bei belastetem Betrieb gebremst und die zweite Starr-Walze verstärkt angetrieben, so wird die Papierbahn zwischen dem jeweils ersten und zweiten Preßspalt gestrafft. Dies erhöht die Betriebssicherheit und die Produktqualität.Is - according to claim 8 - in the direction of the the first rigid roller looks at the web-like material operation and the second rigid roller increasingly driven, so the paper web between the first and second press nips tightened. This increases operational safety and product quality.

Diesen letztgenannten Vorgaben dient alternativ auch eine der Papierbahn zwischen dem ersten und dem zweiten Preßspalt gegenüberliegende Trockenvorrichtung - vgl. Patentanspruch 9. Durch die Trocknung schrumpft die Bahn, was ebenfalls zu einer Straffung führt. As an alternative, these latter specifications also serve one the paper web between the first and the second press nip opposite drying device - cf. Claim 9. The web shrinks due to drying, which also leads to a tightening.  

Die Lagerkräfte zur Beaufschlagung der Lagerpunkte der Walzen, sowie die zum Betrieb der Durchbiegungsausgleichswalzen erforderlichen Innendrücke werden - gemäß Patentanspruch 10 - in aufeinander abgestimmter Weise in einem entsprechend programmierten Steuerrechner ermittelt und dann vorzugsweise automatisch ins Belastungssystem eingesteuert.The bearing forces to act on the bearing points of the Rollers, as well as those for the operation of the deflection compensation rolls required internal pressures are - according to claim 10 - in a coordinated manner in one determined appropriately programmed control computer and then preferably automatically entered into the load system.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt inThe invention will now be described with reference to the drawing explained. This shows in

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Mehrwalzen-Glättwerks in Prinzipdarstellung; Fig. 1 shows a first embodiment of a multi-roll calender in a basic representation;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Mehrwalzen-Glättwerks in Prinzipdarstellung; Fig. 2 shows a second embodiment of a multi-roll calender in a basic representation;

Fig. 3 ein Mehrwalzen-Glättwerk der in Fig. 1 gezeigten Art, eingebaut in einem Gestell. Fig. 3 is a multi-roll calender of the type shown in Fig. 1, installed in a frame.

In Fig. 1 ist ein Mehrwalzen-Glättwerk 1 dargestellt, bei dem die Durchlaufrichtung einer Papierbahn 2 von oben nach unten orientiert ist. Das Mehrwalzen-Glättwerk 1 besteht aus vier in einer Preßebene (Stapelebene) übereinander gestapelten Walzen, deren beide äußeren (Walze 11 und Walze 14) eine harte Oberfläche haben; die beiden inneren, dazwischenliegenden Walzen (Walze 12 und Walze 13) sind mit einer weichen Auflage 3 überzogen.In Fig. 1, a multi-roll calender 1 is shown, in which the direction of passage of a paper web 2 is oriented from top to bottom. The multi-roll calender 1 consists of four rolls stacked one above the other in a press plane (stacking plane), the two outer rolls (roll 11 and roll 14 ) of which have a hard surface; the two inner, intermediate rollers (roller 12 and roller 13 ) are covered with a soft pad 3 .

Diese vier Walzen 11 . . . 14 bilden in der gemeinsamen Preßebene drei Preßspalte I, II und III, durch die die Papierbahn 2 nacheinander geführt bzw. gezogen wird.These four rollers 11. . . 14 form three press nips I, II and III in the common press plane through which the paper web 2 is guided or pulled one after the other.

Der erste (obere) Preßspalt I wird so von einer harten -11- und einer weichen -12-Walze gebildet; der zweite (mittlere) Preßspalt II wird von den beiden weichen Walzen 12 bzw. 13 gebildet; der dritte (untere) Preßspalt III wird von der zweiten weichen Walze 13 und der zweiten harten Walze 14 gebildet. The first (upper) press nip I is thus formed by a hard - 11 - and a soft - 12 roll; the second (middle) press nip II is formed by the two soft rollers 12 and 13 ; the third (lower) press nip III is formed by the second soft roller 13 and the second hard roller 14 .

Die den ersten Preßspalt I bestimmende weiche Walze 12 und die dem dritten Preßspalt III bestimmende harte Walze 14 sind jeweils als Durchbiegungsausgleichswalzen ausgebildet. Diese weisen jeweils innere Druckzonen 121 bzw. 141 auf, deren Wirkung so ist, daß sie bezogen auf den gemeinsamen Preßspalt I bzw. III jeweils die benachbarten Walzen 11 bzw. 13 beeinflussen. (Durchbiegungsausgleichswalzen an sich sind in ihren Einzelheiten z. B. in der EP 00 43 119 B1 beschrieben.)The soft roll 12 determining the first press nip I and the hard roll 14 determining the third press nip III are each designed as deflection compensation rolls. These each have inner pressure zones 121 and 141 , the effect of which is such that, in relation to the common press nip I or III, they influence the adjacent rollers 11 and 13 , respectively. (The deflection compensation rollers themselves are described in their details, for example, in EP 00 43 119 B1.)

Die zu behandelnde Gutbahn, insbesondere Papierbahn 2, wird also über die Preßspalte I, II und III durch das Mehrwalzen-Glättwerk 1 geführt und nacheinander, und zwar beidseitig behandelt. Um diese Papierbahn 2 zwischen dem ersten und dem zweiten Preßspalt I/II gegebenenfalls zu straffen, wird die oberste harte Walze 11 gebremst und gleichzeitig die weiche Starr-Walze 13 verstärkt angetrieben. Dem gleichen Ziel dient eine Trocknungsvorrichtung 4, die der Papierbahn 2 nach Durchlaufen des ersten Preßspalts I gegenüberliegt. Mit dieser Trocknungsvorrichtung 4 wird beispielsweise Luft auf die Papierbahn 2 geblasen, so daß die Papierbahn schrumpft und sich dabei strafft. Eine solche Bahnstraffung kann u. U. dann notwendig werden, wenn die Linienkraft im zweiten Preßspalt II relativ niedrig eingestellt ist, damit keine nennenswerte dynamische Beanspruchung der Walzen-Auflagen 3 im Preßspalt II entsteht.The material web to be treated, in particular paper web 2 , is thus passed through the press nips I, II and III through the multi-roll smoothing unit 1 and treated in succession, on both sides. In order to tighten this paper web 2 between the first and the second press nip I / II, if necessary, the uppermost hard roller 11 is braked and at the same time the soft rigid roller 13 is driven more intensely. The same goal is served by a drying device 4 , which is opposite the paper web 2 after passing through the first press nip I. With this drying device 4 , for example, air is blown onto the paper web 2 , so that the paper web shrinks and tightens in the process. Such a streamlining can u. U. become necessary when the line force in the second press nip II is set relatively low, so that there is no significant dynamic stress on the roller supports 3 in the press nip II.

Zwar ist die Verformungsarbeit zwischen den beiden weichen Walzen 12, 13 nur halb so groß wie zwischen einer harten und einer weichen Walze. Diese Verformungsarbeit kann jedoch weiter verringert werden, wenn mittels der genannten Druckzonen 121 bzw. 141 im zweiten Preßspalt II eine geringere Linienkraft eingestellt wird als in den beiden anderen Preßspalten I bzw. III. The deformation work between the two soft rollers 12, 13 is only half as large as between a hard and a soft roller. However, this deformation work can be further reduced if a lower line force is set in the second press nip II by means of the pressure zones 121 and 141 mentioned than in the other two press nips I and III.

Ergänzend soll noch angemerkt werden, daß die beiden Starr-Walzen 11 bzw. 13 näherungsweise gleiche Steifigkeit aufweisen. Diese dem Produkt aus dem Elastizitätsmodul (in N/mm²) und dem Trägheitsmoment (in mm⁴) entsprechende Größe soll nicht mehr als im Verhältnis 2 zu 3 differieren, wenn auf beiden Seiten der Papierbahn 2 gleiche Glätte bzw. gleicher Glanz erwünscht ist. Eine gezielte bzw. bewußte Verbesserung der Glätte der Papierbahn auf einer Seite gegenüber den anderen kann auch dadurch erreicht werden, daß die harte Starr-Walze positiv bombiert wird.In addition, it should be noted that the two rigid rollers 11 and 13 have approximately the same stiffness. This size, which corresponds to the product of the modulus of elasticity (in N / mm²) and the moment of inertia (in mm⁴), should not differ more than in the ratio 2 to 3 if the same smoothness or gloss is desired on both sides of the paper web 2 . A targeted or conscious improvement in the smoothness of the paper web on one side compared to the other can also be achieved in that the hard rigid roller is positively cambered.

In Fig. 2 ist ein Mehrwalzen-Glättwerk 1′ dargestellt, bei dem die Papierbahn 2 - entgegen der Durchlaufrichtung entsprechend Fig. 1 - von unten nach oben durchläuft und gleichzeitig die Anordnung der Walzen von oben nach unten umgekehrt ist. In beiden dieser Glättwerke nach Fig. 1 oder 2 kann die Bahndurchlaufrichtung selbstverständlich auch entgegen der gezeigten Pfeilrichtung gewählt werden.In Fig. 2, a multi-roll smoothing unit 1 'is shown, in which the paper web 2 - runs counter to the direction of travel according to Fig. 1 - from bottom to top and at the same time the arrangement of the rollers is reversed from top to bottom. In both of these calendering units according to FIG. 1 or 2, the direction of web travel can of course also be selected against the direction of the arrow shown.

Der erste Preßspalt I′ wird in Fig. 2 von einer harten Starr-Walze 11′ sowie einer weichen Durchbiegungsausgleichswalze 12′ gebildet; der zweite Preßspalt II′ wird von der Paarung der zuletzt genannten weichen Durchbiegungsausgleichswalze 12′ und einer weichen Starr-Walze 13′ gebildet; der dritte Preßspalt III′ wird von der zuletzt genannten weichen Starr-Walze 13′ und einer weiteren, jedoch harten Durchbiegungsausgleichswalze 14′ gebildet. Die Folge der einzelnen übereinander gestapelten Walzen entspricht letztlich der gemäß dem Mehrwalzen-Glättwerk 1 nach Fig. 1, wobei dieser quasi Umkehrung der Walzen entsprechend auch die inneren Druckzonen 121′ und 141′ der Durchbiegungsausgleichswalzen 12′ bzw. 14′ gleichsinnig von unten nach oben, also jeweils zur benachbarten Walze 11′ bzw. 13′ hin gerichtet sind. Analog zum Mehrwalzen-Glättwerk 1 nach Fig. 1 liegt der weichen Durchbiegungsausgleichswalze 12′ eine Trocknungsvorrichtung 4 gegenüber, und zwar nach dem ersten Preßspalt I′, so daß die Papierbahn 2 zwischen dem ersten und dem zweiten Preßspalt I′ bzw. II′ gestrafft werden kann. The first press nip I 'is formed in Figure 2 by a hard rigid roller 11' and a soft deflection compensating roller 12 ' ; the second press nip II 'is formed by the pairing of the last-mentioned soft deflection compensation roller 12' and a soft rigid roller 13 ' ; the third press nip III 'is formed by the last-mentioned soft rigid roller 13' and a further, but hard deflection compensation roller 14 ' . The sequence of the individual rolls stacked one on top of the other ultimately corresponds to that according to the multi-roll calender 1 according to FIG. 1, this quasi reversal of the rolls also corresponding to the inner pressure zones 121 ' and 141' of the deflection compensation rolls 12 ' and 14' in the same direction from bottom to top , So are directed towards the adjacent roller 11 ' or 13' . Analogous to the multi-roll calender 1 according to FIG. 1, the soft deflection compensation roll 12 'is opposite a drying device 4 , namely after the first press nip I', so that the paper web 2 between the first and the second press nip I 'or II' are tightened can.

Fig. 3 zeigt das in Fig. 1 in Prinzipdarstellung gezeigte Mehrwalzen-Glättwerk 1, und zwar eingebaut in einem (Rahmen-)Gestell 100. Die den ersten Preßspalt I begrenzende erste harte Starr-Walze 11 ist hierbei über Lagerböcke 101 mittels Schrauben 102 fest eingebaut und wird über einen Antriebszapfen 103 motorisch angetrieben (oder gebremst). FIG. 3 shows the multi-roll smoothing unit 1 shown in a basic illustration in FIG. 1, specifically installed in a (frame) frame 100 . The first rigid rigid roller 11 delimiting the first press nip I is in this case firmly installed via bearing blocks 101 by means of screws 102 and is driven (or braked) by a motor via a drive pin 103 .

Die unterste Walze, also die Durchbiegungsausgleichswalze 14, ist ihrerseits über zwei Abstützböcke 104 beweglich am Gestell 100 abgestützt und wird über Druckzylinder 105 nach oben in Richtung zur benachbarten weichen Starr-Walze 13 hin gedrückt. Diese Durchbiegungsausgleichswalze 14 hat eine feststehende Achse 106, um die ein Walzenmantel mit harter Oberfläche rotiert. Der Antrieb dieses Walzenmantels erfolgt über zwei Antriebsritzel mit den Antriebszapfen 107 bzw. 108.The lowermost roller, that is to say the deflection compensation roller 14 , is in turn movably supported on the frame 100 by means of two support brackets 104 and is pressed upwards by means of pressure cylinders 105 in the direction of the adjacent soft rigid roller 13 . This deflection compensation roller 14 has a fixed axis 106 around which a roller shell with a hard surface rotates. This roller shell is driven by two drive pinions with drive pins 107 and 108 .

Die gemeinsam mit der Durchbiegungsausgleichswalze 14 den dritten Preßspalt III bildende weiche Starr-Walze 13 ist ihrerseits in zwei Lagerböcken 109 gelagert und wird über einen Antriebszapfen 110 angetrieben (oder gebremst). Zwischen den Lagerböcken 104 bzw. 109 für die den dritten Preßspalt III bildenden Walzen 13 bzw. 14 sind Druckzylinder 111 vorgesehen, über die Korrekturkräfte auf die weiche Starr-Walze 13 übertragen werden können.The soft rigid roller 13 forming the third press nip III together with the deflection compensation roller 14 is in turn mounted in two bearing blocks 109 and is driven (or braked) via a drive pin 110 . Pressure cylinders 111 are provided between the bearing blocks 104 and 109 for the rollers 13 and 14 forming the third press nip III, via which correction forces can be transmitted to the soft rigid roller 13 .

Der weichen Starr-Walze 13 liegt - zwecks Bildung des zweiten Preßspalts II - die weiche Durchbiegungsausgleichswalze 12 gegenüber. Diese ist in Abstützböcken 112 gelagert und wird über Druckzylinder 113 gegen die oberste harte Starr-Walze 11 gedrückt. Diese Druckzylinder 113 stützen sich an den Lagerböcken 109 für die weiche Starr-Walze 13 ab. The soft rigid roller 13 lies opposite the soft deflection compensation roller 12 in order to form the second press nip II. This is supported in support frames 112 and is pressed against the uppermost hard rigid roller 11 by pressure cylinders 113 . These pressure cylinders 113 are supported on the bearing blocks 109 for the soft rigid roller 13 .

Die weiche Durchbiegungsausgleichswalze 12 weist eine feststehende Achse 114 auf, die über Ritzel und Antriebszapfen 115, 116 angetrieben wird. Die Ritzel treiben dabei in an sich bekannter Weise einen mit dem rotierenden Walzenmantel der weichen Durchbiegungsausgleichswalze 12 verbundenen Zahnkranz an. Die Abstützböcke 112 für die weiche Durchbiegungsausgleichswalze 12 können dabei mittels gegen die Lagerböcke 101 für die erste Starr-Walze 11 drückender Druckzylinder 117 nach unten gedrückt werden.The soft deflection compensation roller 12 has a fixed axis 114 which is driven by pinions and drive pins 115, 116 . The pinions drive, in a manner known per se, a toothed ring connected to the rotating roller jacket of the soft deflection compensation roller 12 . The support brackets 112 for the soft deflection compensation roller 12 can be pressed down by means of pressure cylinders 117 pressing against the bearing brackets 101 for the first rigid roller 11 .

Die Lager- bzw. Abstützböcke 104, 109 und 112 für die beweglich gelagerten Walzen 12, 13 und 14 sind jeweils in Gleitführungsstücken 118 am Gestell 100 gelagert bzw. geführt. Über die genannten Druckzylinder 105, 111, 113 und 117 können im praktischen Betrieb des Mehrwalzen-Glättwerks 1, d. h. den im allgemeinen durchgebogenen Walzen entsprechende Lagerkräfte ai ermittelt werden, über die in Verbindung mit den in den Druckzonen der Durchbiegungsausgleichswalzen 12 bzw. 14 über die Breite des Mehrwalzen-Glättwerks 1 betrachtet in allen drei Preßspalten I, II, III eine gleiche Linienkraftverteilung einstellbar ist. Anstelle der genannten Druckzylinder können beispielsweise auch direkt vom Gestell 100 auf die Lager 109, 112 der mittleren Walzen 12 bzw. 13 einwirkende Kraftmittel verwendet werden; anstelle der genannten Gleitführungen 118 können beispielsweise auch um feststehende Drehpunkte bewegliche Anpreßhebel verwendet werden.The bearing or support brackets 104, 109 and 112 for the movably mounted rollers 12, 13 and 14 are each mounted or guided in slide guide pieces 118 on the frame 100 . In practical operation of the multi-roller smoothing unit 1 , ie the generally bent rollers, corresponding bearing forces a i can be determined via said pressure cylinders 105, 111, 113 and 117 , via which in conjunction with those in the pressure zones of the deflection compensation rollers 12 and 14 respectively the width of the multi-roll calender 1 viewed in all three press nips I, II, III an equal line force distribution is adjustable. Instead of the pressure cylinders mentioned, power means acting directly from the frame 100 on the bearings 109, 112 of the middle rollers 12 or 13 can also be used; instead of the slide guides 118 mentioned , it is also possible, for example, to use pressure levers movable about fixed pivot points.

Wesentlich ist, daß sämtliche Walzen des Mehrwalzen-Glättwerks 1 mindestens ungefähr äquidistan, d. h. mit gleicher Entfernung der jeweils beiden Walzenlager gelagert sind, und daß den aktuellen Betriebsbedingungen entsprechend die Lager der beweglich gelagerten Walzen so mit Lagerkräften beaufschlagt werden, daß sich die für einen optimalen Betrieb erforderliche gleiche Linienkraftverteilung über die gesamte Breite des Mehrwalzen-Glättwerks 1 einstellen läßt. Die Ermittlung der jeweils einzuleitenden aktuellen Lagerkräfte erfolgt in einem Steuerrechner 150. Dieser ist dem komplexen Gleichungssystem, d. h. den Gesetzen der Elastomechanik und den Durchbiegungen der Walzen in einem Mehrwalzen-Glättwerk 1 entsprechend programmiert und verknüpft die den Eigengewichtskräften, den daraus resultierenden Linienkräften und den durchbiegungsfreien Linienkräften entsprechende Größen; der Steuerrechner 150 ermittelt - wie erwähnt - auch die jeweils erforderlichen Innendrücke P12 bzw. P14 der Durchbiegungsausgleichswalzen 12 bzw. 14. Die Einleitung der Lagerkräfte a12, a13, a14 zu den beweglich gelagerten Walzen 12, 13, 14 erfolgt dabei über Kraftelemente, die zu beiden Seiten der Walzen 12, 13, 14 angeordnet und funktionell mit den entsprechenden Lagerpunkten gekoppelt sind. Im Beispiel der Fig. 3 ergibt sich die an der Walze 12 eingeleitete Lagerkraft als Differenzkraft der Druckzylinder 113 und 117. Die in die Walze 13 eingeleitete Lagerkraft ist die Differenzkraft der Druckzylinder 113 und 111, und die an der Lagerung der Walze 14 wirkende Kraft ist die Differenzkraft der Druckzylinder 105 und 111. Der Steuerrechner 150 steuert über (nicht gezeigte) Versorgungsleitungen die Anpreßkräfte der Druckzylinder 105, 111, 113 und 117 sowie die Drücke der Druckzonen 121 und 141 der Walzen 12 und 14.It is essential that all the rollers of the multi-roll calender 1 are mounted at least approximately equidistically, ie with the same distance between the two roller bearings, and that the bearings of the movably mounted rollers are subjected to bearing forces in accordance with the current operating conditions in such a way that the forces are optimal Operation required equal line force distribution over the entire width of the multi-roll smoothing unit 1 can be set. The current bearing forces to be introduced are determined in a control computer 150 . This is programmed in accordance with the complex system of equations, ie the laws of elastomechanics and the deflection of the rolls in a multi-roll smoothing unit 1 and links the quantities corresponding to the dead weight forces, the resulting line forces and the deflection-free line forces; As mentioned, the control computer 150 also determines the respective internal pressures P 12 and P 14 of the deflection compensation rolls 12 and 14, respectively. The introduction of the bearing forces a 12 , a 13 , a 14 to the movably mounted rollers 12, 13, 14 takes place via force elements which are arranged on both sides of the rollers 12, 13, 14 and are functionally coupled to the corresponding bearing points. In the example of FIG. 3, the bearing force introduced on the roller 12 results as the differential force of the pressure cylinders 113 and 117 . The bearing force introduced into the roller 13 is the differential force of the pressure cylinders 113 and 111 , and the force acting on the bearing of the roller 14 is the differential force of the pressure cylinders 105 and 111 . The control computer 150 controls the contact forces of the pressure cylinders 105, 111, 113 and 117 as well as the pressures of the pressure zones 121 and 141 of the rollers 12 and 14 via supply lines (not shown).

Alternativ zu dem in Fig. 3 gezeigten Mehrwalzen-Glättwerk 1 kann statt der obersten Walze 11 auch jede andere Walze 12 oder 13 oder 14 fest mit dem Gestell 100 verbunden werden. Die oberste Walze 11 ist dann vertikal beweglich und der Steuerrechner 150 muß entsprechend umprogrammiert werden.As an alternative to the multi-roll smoothing unit 1 shown in FIG. 3, instead of the top roller 11 , any other roller 12 or 13 or 14 can also be firmly connected to the frame 100 . The top roller 11 is then vertically movable and the control computer 150 must be reprogrammed accordingly.

Das mathematisch-theoretische Modell der Lagerstützkräfte (z. B. a12, a13, a14) und des gesamten Linienkraftbereichs ist wie folgt:The mathematical-theoretical model of the bearing support forces (e.g. a 12 , a 13 , a 14 ) and the entire line force range is as follows:

Sieht man zunächst von den als additive Konstanten auftretenden außerhalb der Bahnbreite wirkenden Massenkräften ab, so gelten für gleiche Linienkraftverteilung in allen Preßspalten folgende Gleichungen:First you see those that appear as additive constants mass forces acting outside the web width, apply for equal line force distribution in all press nips following Equations:

Dabei bedeuten PI, PII, PIII die Linienkräfte in den Preßspalten I, II und III, undP I , P II , P III mean the line forces in the press nips I, II and III, and

f die Durchbiegung über die Papierbahnbreite,
s die Steifigkeit des rotierenden Walzenkörpers (s=E · I),
c eine Konstante, und zwar c=L⁴ (1+24/5 U/L) mit L als Papierbahnbreite und U als Entfernung vom Papierbahnrand bis zur Mitte der Lagerabstützung,
E das Eigengewicht des rotierenden Teils der Walze innerhalb der Papierbahnbreite, und zwar ausgedrückt als Linienlast (kN/m),
H die auf die Papierbahnbreite bezogene Hydraulikkraft der Druckzonen der Durchbiegungsausgleichswalzen (kN/m).
f the deflection across the width of the paper web,
s the stiffness of the rotating roller body (s = E · I),
c is a constant, namely c = L⁴ (1 + 24/5 U / L) with L as the paper web width and U as the distance from the paper web edge to the center of the bearing support,
E is the dead weight of the rotating part of the roller within the width of the paper web, expressed as a line load (kN / m),
H is the hydraulic force of the pressure zones of the deflection compensation rollers (kN / m) related to the paper web width.

Der TermThe term

definiert die erforderliche äußere Lagerkraft, und zwar ausgedrückt als Linienkraft in kN/m (und ohne Kompensationskraft für etwa überhängende Massen).defines the required exterior Bearing force, expressed as Line force in kN / m (and without compensation force for overhanging masses).

Die tatsächliche Lagerkraft ist dannThe actual bearing force is then

(Mit FÜ als Eigengewichtskraft für überhängende Massen);
L ist die Papierbahnbreite.
(With F Ü as the dead weight for overhanging masses);
L is the paper web width.

Mit diesem Gleichungssystem ergibt sich dann eine jeweils gleiche Linienkraftverteilung in allen Preßspalten I, II, III, wenn für jede Walze derselbe Wert für die Durchbiegung f gewählt wird. Durch Vorgabe eines bestimmten Wertes für die Durchbiegung f läßt sich das Gleichungssystem beginnend bei der Walze 11 und endend bei der Walze 14 einwandfrei lösen.With this system of equations, the same linear force distribution results in all press nips I, II, III if the same value for the deflection f is selected for each roller. By specifying a certain value for the deflection f, the system of equations can be solved perfectly starting with the roller 11 and ending with the roller 14 .

Das vorstehende Gleichungssystem kann ggf. auch noch um den Einfluß der Schubverformung erweitert werden, und zwar entsprechend den geltenden mechanischen Beziehungen. Die tatsächliche Lagerkraft ist in diesem FalleThe above system of equations can also be used if necessary the influence of shear deformation is expanded, and in accordance with the applicable mechanical relationships. The actual bearing force is in this case

Dabei bedeutenMean

f = f1+f2 die Durchbiegung,
A den Schubquerschnitt der jeweiligen Walze,
G den Gleitmodul,
L die Preßlänge und
µ die Schubverteilungszahl, wobei gilt
f = f 1 + f 2 the deflection,
A the shear cross section of the respective roller,
G the sliding module,
L the press length and
µ the shear distribution number, where applies

δ = d/Dδ = d / D

mitWith

d = Walzen-Innendurchmesser,
D = Walzen-Außendurchmesser.
d = inner roll diameter,
D = roller outer diameter.

Claims (10)

1. Mehrwalzen-Glättwerk zur Behandlung bahnförmigen Gutes, insbesondere von Papierbahnen, mittels vierer in einer gemeinsamen Preßebene übereinander gestapelter Walzen, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) sämtliche Walzen äquidistant, d. h. mit gleicher Entfernung der jeweils beiden Lager der rotierenden Walzenkörper gelagert sind,
  • b) die oberste und die unterste Walze jeweils harte Walzen und die beiden inneren Walzen jeweils mit einer weichen Auflage überzogen sind,
  • c) zwei nicht benachbarte Walzen gleichsinnig wirkende Durchbiegungsausgleichswalzen sind, die in Richtung zu den beiden jeweils anderen sich normal durchbiegenden Starr-Walzen hin wirkende Druckzonen aufweisen, und
  • d) drei der Walzen in der Preßebene beweglich gelagert und mit in der Preßebene wirkenden einstellbaren Lagerkräften beaufschlagbar sind.
1. Multi-roll smoothing unit for the treatment of web-like material, in particular paper webs, by means of four rollers stacked one above the other in a common press plane, characterized in that
  • a) all rolls are mounted equidistantly, ie with the same distance between the two bearings of the rotating roll body,
  • b) the top and bottom rollers are each hard rollers and the two inner rollers are each covered with a soft pad,
  • c) two non-adjacent rollers are deflection compensating rollers which act in the same direction and which have pressure zones acting in the direction of the two other rigid rollers which normally deflect, and
  • d) three of the rollers are movably mounted in the press plane and can be acted upon by adjustable bearing forces acting in the press plane.
2. Mehrwalzen-Glättwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Starr-Walzen im wesentlichen gleiche Steifigkeit aufweisen.2. Multi-roll calender according to claim 1, characterized, that the two rigid rollers essentially have the same rigidity. 3. Mehrwalzen-Glättwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die harte Starr-Walze positiv bombiert ist.3. Multi-roll calender according to claim 1 or 2, characterized, that the hard rigid roller is positively cambered. 4. Mehrwalzen-Glättwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die oberste Walze fest in einem Gestell gelagert ist.4. Multi-roll calender according to one of claims 1 to 3, characterized, that the top roller is firmly in a rack is stored. 5. Mehrwalzen-Glättwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden inneren Walzen an ihren Lagern relativ zueinander insbesondere mit Hydraulikzylindern abgestützt sind.5. Multi-roll calender according to one of claims 1 to 4, characterized, that the two inner rollers on their bearings relative to each other, especially with hydraulic cylinders are supported. 6. Mehrwalzen-Glättwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die oberste Walze eine Starr-Walze und die unterste eine Durchbiegungsausgleichswalze ist (Fig. 1).6. Multi-roll smoothing unit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the top roller is a rigid roller and the bottom is a deflection compensation roller ( Fig. 1). 7. Mehrwalzen-Glättwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die oberste Walze eine Durchbiegungsausgleichswalze und die unterste eine Starr-Walze ist (Fig. 2).7. Multi-roll calender according to one of claims 1 to 5, characterized in that the top roller is a deflection compensation roller and the bottom one is a rigid roller ( Fig. 2). 8. Mehrwalzen-Glättwerk nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Durchlaufrichtung des bahnförmigen Gutes betrachtet die erste Starr-Walze gebremst und die zweite Starr-Walze verstärkt angetrieben sind. 8. multi-roll calender according to claim 6 or 7, characterized, that in the direction of flow of the web-like material looks at the first rigid roller braked and the second rigid roller reinforced are driven.   9. Mehrwalzen-Glättwerk nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Durchlaufrichtung des bahnförmigen Gutes betrachtet zwischen den beiden ersten Preßspalten eine Trockenvorrichtung angeordnet ist.9. multi-roll calender according to claim 6 or 7, characterized, that in the direction of the web-shaped Considered good between the first two Press columns arranged a drying device is. 10. Mehrwalzen-Glättwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Lagerpunkten der beweglich gelagerten Walzen wirksamen Lagerkräfte und der Innendruck der Durchbiegungsausgleichswalzen über einen entsprechend programmierten Steuerrechner so einstellbar sind, daß eine über die Breite der Walzen aufeinander abgestimmte gleiche Linienkraftverteilung in allen drei Walzenspalten entsteht.10. Multi-roll calender according to one of claims 1 to 9, characterized, that the moveable at the bearing points stored rollers effective bearing forces and the Internal pressure of the deflection compensation rollers via a suitably programmed control computer are adjustable so that one over the Width of the rollers matched the same Line force distribution in all three nips arises.
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