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Vorrichtung zur Herstellung gleichmäßig schwerer Handpappen auf Wickelmaschinen
Bei dem bisherigen Verfahren zur Anfertigung von Handpappen war es schwer möglich,
ununterbrochen Pappen von gleichbleibendem Wert zu erzeugen. Wenn auch der Stoffzulauf
in den Siebzylinderkasten so eingestellt werden kann, daß eine gleichmäßig schwere
Stoffschicht auf den Siebzylinder aufläuft, so wird durch die bekannten Methoden
zur Bestimmung der auf der Formatwalze aufgewickelten Pappe nur deren Dicke, aber
nie das Gewicht, welches für die trockene Pappe maßgebend ist, bestimmt.
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Die bekannten Methoden zur Bestimmung der Dicke der auf die Formatwalze
aufgewickelten Pappe sind folgende: An der Formatwalze ist am Zapfen eine verstellbare
Vorrichtung angebracht, welche anzeigt, wie dick die Pappe auf die Formatwalze aufgewickelt
ist, Ein kleines Rad, das eine Klingel in Bewegung setzt, sobald es sich dreht,
steht in beliebig verstellbarer Entfernung vor der Mitte der Formatwalze und wird
in Bewegung gesetzt, wenn die erforderliche Pappendicke erreicht ist.
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Es ist auch bereits ein Dickenanzeiger und Gewichtsmesser für Papiere
bekannt, welcher den Zweck hat, eine laufende Stoffbahn in ihrer Dicke nach Art
der Mikrometer zu messen. Da die Dicke des Papiers, je nach der Oualität desselben,
in einem bestimmten Verhältnis zum Quadratmetergewicht steht, kann man mit diesem
Dickenmesser bei einer bestimmten Sorte Papier mit der Dickenmessung gleichzeitig
das Quadratmetergewicht durch Anbringen eines zweiten Zeigers auf einer besonderen
Skala anzeigen. Diese bekannten Zähler eignen sich nur für Papier- oder Kartonmaschinen,
in welchen nur eine endlose trockene Stoffbahn gemessen werden soll.
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In Handpappenmaschinen liegen die Verhältnisse anders. In Handpappenmaschinen
wird die gebildete Stoffbahn auf die Formatwalze so lange in nassem Zustande aufgewickelt,
bis auf der Formatwalze sich eine genügende Anzahl von nassen übereinanderliegenden
und zusammengegautschten Lagen gebildet hat, welche die gewünschte Dicke ergeben.
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Durch diese Methoden, die lediglich die Dicke der auf die Formatwalze
aufgewickelten noch nassen Pappe anzeigen, kann das Gewicht der fertigen Pappe nicht
mit Sicherheit bestimmt werden, denn die Dicke der aufgewickelten nassen-Pappe steht
in keinem feststehenden Verhältnis zu dem Trockengewicht der Pappe. Dieses Mißverhältnis
zwischen Dicke und Gewicht der Pappen ist durch nachstehend beschriebene Zusammenhänge
bedingt.
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Wenn der Verdünnungsgrad des Stoffes schwankt, dann bildet sich entsprechend
dieser Schwankungen eine mehr oder weniger dicke Stoffbahn auf dem Siebzylinder.
Wird die nasse Stoffbahn nun auf die Formatwalze aufgewickelt, wobei sie zwischen
der Formatwalze und der Brustwalze durch den Druck
der auf der Brustwalze
aufliegenden Formatwalze entwässert wird, dann wird sie entsprechend der Stoffbeschaffenheit,
je nachdem ob er rösch oder schmierig ist, je nach der Filzsaugfähigkeit und dem
vorhandenen. Gautschdruck verschieden stark zusammengedrückt. Es schwankt also das
Volumen der Einzellagen der sich auf die Formatwalze aufwickelnden und zusammengautschenden
Schichten und somit das Volumen der im Wickelverfahren erzeugten Pappe.
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Außer dem Verdünnungsgrade des dem Siebzylinder zugeführten Stoffes
wechselt auch noch das spezifische Gewicht des Stoffes. Das spezifische Gewicht
des Stoffes wird durch das Eigengewicht der Fasern, den Harzgehalt und durch die
Menge der Füllstoffe bestimmt. Daher ist es möglich, daß die gebildete Stoffschicht
bei gleichbleibender Dicke ein wechselndes Quadratmetergewicht besitzt, und somit
kann trotz gleichen Volumens der aufgewickelten Pappe deren Gewicht sehr verschieden
sein.
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Aus diesen Umständen ergibt sich, daß bei den bisher üblichen Verfahren
in der Handpappenfabrikation durch Messen des Volumens der nassen Pappen eine Erzeugung
gleichmäßig schwerer trockener Pappen unmöglich ist, wodurch die Erzeugung besonders
von Sonderformaten sehr leidet. Bei den bekannten Verfahren hatten im günstigsten
Falle etwa 5o °/o der abgenommenen Handpappen das richtige Trockengewicht. Die übrigen
5o °/o waren Fehlnummern, da sie im Gewicht über oder unter dem gewünschten Trockengewicht
lagen. Zudem war es bisher nicht möglich, nachzuprüfen, wieviel Pappen der Arbeiter
hätte herstellen können und wieviel Ausschuß er gemacht hat.
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Durch die im folgenden beschriebene neue Vorrichtung ist es möglich
geworden, die Pappenstärken nicht nach dem Volumen, sondern nach dem Gewicht im
Fabrikationsgange zu bestimmen.
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Der Unterschied der Herstellung von Pappen nach der Dicke und von
Pappen nach dem Gewicht sei im folgenden näher erörtert.
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Abb. 4 zeigt den vergrößerten Querschnitt einer Pappe, die aus den
zehn Lagen i, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, io besteht. Wenn der der Pappenmaschine zugeführte
Stoff in bezug auf seine Beschaffenheit ganz gleichmäßig ist, dann bildet sich auch,
eine ganz gleiche starke Schicht von beispielsweise o,2 mm Dicke und 5o g/m' Gewicht,
so daß die aus io Lagen. auf die Formatwalze gewickelte Pappe eine Gesamtstärke
von 2 mm und ein Quadratmetergewicht von 5oo g besitzt. Unter diesen angenommenen
günstigsten Bedingungen würde ein bekannter auf 2 mm eingestellter Präzisionsdickenmesser
eine Erzeugung gleichmäßig starker und zugleich gleichmäßig schwerer Pappen ermöglichen.
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Nun gibt es in der Praxis aber keinen Pappenstoff von so konstanter
Beschaffenheit, daß Stärke und Gewicht der auf der Maschine auflaufenden Stoffschicht
in konstanter Beziehung stehen. Der durch verschiedene Umstände hervorgerufene wechselnde
gegensätzliche Zustand des Mahlungsgrades hat zur Folge, daß bei konstantem Gewicht
des der Pappenmaschine zulaufenden Stoffes sich eine in der Dicke `wechselnde Stoffschicht
bildet.
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In Abb.5 ist an dem vergrößerten Querschnitt einer Pappe, die wiederum
aus den zehn Lagen 1,:2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, io besteht, gezeigt, welchen Einfluß
beispielsweise der wechselnde Mahlungsgrad auf die Stoffschicht und somit auf die
Dicke der gewickelten Pappe hat. Angenommen, der der Pappen-Maschine zugeführte
Stoff ist normal wie in dem in Abb. 4 dargestellten Beispiel, so ergibt er eine
Stoffschicht von o,2 mm Stärke und 5o glin' Gewicht. Mit dieser Stoffschicht wurden
die Lagen i, 2 und 3 aufgewickelt; sie ergeben zusammen eine Dicke von o,6 mm und
ein Gewicht von i 5o gim°. -Nun ändert der Stoff seinen Mahlungsgrad, er wird schmieriger.
Die der Maschine zugeführte Stoffmenge bleibt durch die Stoffdichtereglung konstant,
somit bleibt auch das m'-Gewicht der auflaufenden Stoffschicht konstant (5o gjm').
Der schmierige Mahlungsgrad hat nur zur Folge, daß sich die Dicke der Stoffschicht
ändert, sie beträgt nicht mehr 0,2, mm, sondern nur noch o,i8 mm. Die Folge ist,
daß die folgenden sieben Lagen zusammen 1,26 mm Dicke bei einem Gewicht von
350 -/m= ergeben. Das Gesamtergebnis der zehn in Abb. 5 dargestellten Lagen
ist eine Dicke von 1,86 mm und ein Gewicht von 5oo g/m'. Damit der bekannte Präzisionsdickenmesser,
der auf 2 mm Dicke eingestellt ist, dem Arbeiter die Abnahme der fertigen Pappe
anzeigt, muß zunächst noch eine weitere Lage aufgewickelt werden, um die erforderlichen
a mm Dicke zu erreichen. Durch das Mehraufwickeln der einen Lage werden zwar 2 mm
Dicke erreicht, aber das Gesamtgewicht wird um 5o g, also auf 55o g/m' erhöht. Das
ist also der Fehler, der durch die Erfindung vermieden wird.
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Der auf 3 bis 5 °% eingedickte, maschinenfertige Stoff wird durch
bekannte Stoff dichteregler den Pappenmaschinen in einem gewichtsmäßig festgelegten
gleichmäßigen Verdünnungsgrade zugeführt. Dadurch ist bei gleichmäßigem Gange der
verschiedenen Maschinen das Auflaufen einer im Gewicht gleichbleibenden Stoffbahn
auf den Siebzylinder sichergestellt. Durch konische Scheiben
oder
durch regelbaren elektrischen Einzelantrieb zwischen dem Vorgelege und der Pappenmaschine
kann die Arbeitsgeschwindigkeit der einzelnen Maschinen so geändert werden, daß,
wenn es notwendig ist, das Gewicht der auf den Siebzylinder auflaufenden Stoffschicht
geändert «-erden kann.
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Neu ist nun, daß die auf die Formatwalze aufgewickelten Pappen nicht
mehr nach der Dicke, sondern durch ein besonderes Zählwerk mit elektrischen Anzeigevorrichtungen
gewichtsmäßig bestimmt «-erden. Soll also z. D. eine Pappe von 5oo g/qin Trockengewicht
erzeugt werden, so stellt man den Stoftdichteregler und die Arbeitsgeschwindigkeit
der Maschine so ein, daß die auf dein Siebzylinder gebildete einzelne, noch nasse
Stoffbahn ein Trockengewicht von 5o giqm besitzt. Es sind also zehn Lagen der 5ogrammigen
nassen Stoffbahn und somit zehn Umdrehungen der Formatwalze erforderlich, um das
Gesamtgewicht von 500 gjqm der fertigen Pappe zu ergeben. Um dies zu erreichen,
stellt man das Zählwerk zweckmäßig so ein, daß es schon nach beispielsweise acht
Umdrehungen der Formatwalze durch eine Klingel oder durch Aufleuchten einer Lampe
eine @`oranmeldung für den Pappenmacher gibt, so daß er nach der zehnten Umdrehung,
die ebenfalls angezeigt wird, die Pappe abnehmen kann. Nach Abnahme der Pappe von
der Formatwalze springt das Zählwerk in die Nullstellung zurück, und sofort beginnt
der geschilderte Vorgang von neuem.
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Bei genauer Beobachtung der durch das Zählwerk gegebenen Zeichen ist
es möglich, ganz gleichmäßig schwere Pappen zu erzeugen.
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Das Zählwerk hat weiterhin den Vorteil, daß die gesamten Umdrehungen
eines Arbeitstages registriert werden und in Verbindung mit einem Hubzähler eine
genaue Betriebskontrolle über die Leistung der Maschinen und die erzeugten Pappenmengen
möglich ist.
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In Abb. i ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtungen schematisch
dargestellt.
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Der auf 3 bis 5 °/o eingedickte Pappenstoff wird aus der Stoffbütte
i mit einer ZentrifugalpUmpe -2 nach dem Mischgefäß 3 gefÖrdert und dort mit Wasser
auf den gewünschten Verdünnungsgrad verdünnt. Durch Konstanthalten des Wasserspiegels
in dem Gefäß 6 ist ein gleichmäßiger Wasserzulauf zu dem Mischgefäß 3 sichergestellt.
Von dem Gefäß 3 läuft der maschinenfertige Pappenstoff durch das Reglergefäß q.
Dieses Gefäß kann beispielsweise ein bekannter Stoffdichteregler, z. B. ein Trimbeyregler,
sein. Es ist an dem einen Ende eines Waagebalkens aufgehängt, dessen anderes Ende
mit dem Ventil 5 der Wasserzuführungsleitung in Verbindung steht. Entsprechend
dem spezifischen Gewicht des Stoffgemisches hebt und senkt sich das Reglergefäß
4. und regelt somit durch @'erstellen des Ventils 5 die Wasserzufuhr, so daß das
Stoffgemisch im Gewicht fast konstant gehalten wird. Der auf diese Weise in gleichmäßigem
Verdünnungsgrade gehaltene Stoff fließt aus dem Gefäß d. in den Behälter 7. Der
Zulauf des Stoffes aus diesem Behälter 7 zum Siebzylinderkasten io wird beispielsweise
durch einen beweglichen Schieber 8, der durch einen Schwimmer 9 im Siebzylinderkasten
io gesteuert wird, so geregelt, daß der Stoffwasserstand im Siebzylinderkasten io
stets gleich hoch ist. Stoffüberschuß im Behälter 7 wird durch den Überlauf 2o zur
Bütte zurückgeleitet.
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Die durch diese Anordnung bedingten Fehler liegen in sehr engen Grenzen.
Durch diese gewichtsmäßige Regelung des dem Siebzylinderkasten io zufließenden Pappstoffes
ist bei konstanter Umdrehungsgeschwindigkeit des Siebzylinders i i sichergestellt,
daß sich eine im Ouadratinetergewicht konstant bleibende Stoffschicht bildet. Nur
hierdurch ist es möglich, im Wickelverfahren gewichtsmäßig gleichbleibende Pappen
in Verbindung mit den im folgenden beschriebenen Vorrichtungen zu erzeugen.
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Auf dem Siebzylinder i i bildet sich also bei gleichmäßiger Arbeitsgeschwindigkeit
der Pappenmaschine eine gleichbleibend schwere Stoffschicht, die durch die Gautschwalze
22 auf den endlosen Filz 12 gegautscht wird. Beim Durchlaufen des Filzes 12 zwischen
der Brustwalze 21 und der Formatwalze 13 wird unter gleichzeitigem Auspressen des
Wassers die Stoffschicht von der Formatwalze 13 aufgenommen und in mehrere noch
etwas feuchte Lagen aufgewickelt.
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Mit der Achse 14 der Formatwalze 13 steht ein Zählwerk 15 so in Verbindung,
daß die Umdrehungen der Formatwalze 13 laufend registriert werden.
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Ein Ausführungsbeispiel eines geeigneten Zählwerkes 15 ist in Abb.
2 in Vorderansicht und Seitenansicht dargestellt. Das Zählwerk ist folgendermaßen
eingerichtet: Die Welle 23 mit dein Zahn 24. ist mit der Welle 14 (Abb. i) der Formatwalze
13 (.ebb. i) so gekuppelt, daß bei jeder Umdrehung der Formatwalze 13 durch den
Zahn 24 die am Rand mit Zähnen versehene Zählerscheibe 25 um eine Zahnlänge in der
Pfeilrichtung gedreht wird. Auf der Zählerscheibe 25 befindet sich ein verstellbarer
Stift 26, der nach einer gewählten Drehzahl zuerst an der Kontaktstelle 27
die Vormeldung durch Aufleuchten einer grünen Lampe 16 bewirkt und eine elektrische
Klingel in Tätigkeit
setzt. Nach zwei weiteren Umdrehungen der Formatwalze
r3 erreicht der Stift 26 den Kontakt 28 und bewirkt das Aufleuchten einer roten
Lampe 16. Dies ist das Signal zum Abnehmen der fertig auf die Formatwalze 13 gewickelten
Pappen. Bei der nächsten Umdrehung der Formatwalze 13 erreicht der Stift 26 den
Hebel 29 und drückt denselben nach unten, wobei der an diesem Hebel befindliche
Haltestift 42 die Sperrklinke 43 aus der Zahnung der Zählerscheibe 25 aushebt. Dadurch
wird die Zählerscheibe 25 in ihrer Bewegung frei und kann nun durch die gespannte
Feder 30 in ihre Nullstellung zurückgebracht werden. Damit die Sperrklinke
43 nicht vorzeitig in die Zahnung der Zählerscheibe 25 eingreift, wenn der Stift
26 den Hebel 29 beim Zurückdrehen der Zählerscheibe 25 verläßt, also- denselben
nicht mehr herunterdrückt, greift der Hebel 44 mit seiner Nase hinter die
Nase des Hebels 29. Der Hebel 45 schaltet den Hebel 4..4 und somit den Hebel 29
wieder aus, wenn die Zählerscheibe 25 in der Nullstellung, die durch den Bolzen
46 festgelegt ist, angekommen ist. Dann erst kann die Sperrklinke 43 in die Zahnung
der Zählerscheibe 25 wieder eingreifen.
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Bei der nun folgenden Umdrehung der Formatwalze 13 beginnt also das
Zählwerk von neuem, die Drehzahl der F-)rmatwalze zu zählen. Die Gesamtdrehzahl
der Formatwalze 13 wird durch bekannte Zählwerkanordnungen aufgezeichnet. Sobald
die Pappe von der Formatwalze 13 nach Erreichen des gewünschten Gewichtes abgenommen
wird, senkt sich die Formatwalze 13 um so viel, als die zwischen der Formatwalze
13 und der Brustwalze 21 laufende und nun abgenommene Pappe stark war. Diese Abwärtsbewegung
der Achse 14 bewirkt durch geeignete Hebelverbindungen die Betätigung eines Hubzählers
17, welcher der Betriebskontrolle dient.
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Ein Ausführungsbeispiel eines geeigneten Hubzählers ist in Abb. 3
dargestellt.
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Über die Brustwalze 21 läuft der endlose Filz 12. Die Formatwalze
13 läuft mit ihrer Welle 14 in dem Gleitstück 31. Letzteres gleitet beim Heben und
Senken der Formatwalze 13 auf der Gleitschiene 32 der Maschinenstuhlung. Die in
dem Gleitstück befestigte Druckstange 33 dient zur Übertragung der durch das Gewicht
35 und den Hebel 34 bewirkten Druckkraft auf die Formatwalze 13. Es wird also die
Formatwalze 13 mit einem regelbaren Druck gegen den zwischen ihr und der Brustwalze
21 hindurchlaufenden endlosen Filz gedrückt. Dadurch wird bewirkt, daß die von dem
Filz 12 mitgeführte Stoffbahn 36 ausgepreßt wird und sich auf die Formatwalze 13
aufwickelt. Beim Aufwickeln der Stoffbahn 36 auf die Formatwalze 13 bildet sich
die Pappe 37, die entsprechend ihrer Stärke den Raum zwischen der Brustwalze 21
und der Formatwalze 13 durch Heben der letzteren vergrößert. Hat die Pappe das gewünschte
Gewicht erreicht, was der für das vorliegende Verfahren vorgesehene Zähler 15 (Abb.
2) anzeigt, dann wird die Pappe von der Formatwalze 13 abgenommen. Nach Abnehmen
der Pappe senkt sich die Formatwalze 13, bis sie auf der Brustwalze 21 aufliegt.
Beim Senken der Formatwalze 13 drückt das Gleitstück 31 auf den Kontakt 38, der
seinerseits den elektrischen Stromkreis in der Spule 39 schließt. Dadurch wird der
Anker 4.o angezogen, welcher den Schalthebel 41 des Hubzählers 17 betätigt. Die
Abwärtsbewegung des Gleitstückes 31 kann natürlich durch jede geeignete elektrische
oder mechanische Vorrichtung auf einen Hubzähler oder eine entsprechende Zählvorrichtung
übertragen werden.
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Die konisch ausgebildeten Antriebsscheiben 18 und r9 der Pappenmaschine
bzw. der regelbare elektrische Einzelantrieb ermöglichen eine Verringerung oder
Vergrößerung der Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine. Es ist dies aus folgendem
Grunde notwendig: Man verwendet für mehrere Pappenmaschitten nur einen Stoffdichteregler,
der also z. B. allen Maschinen einen Stoff zuleitet, der be'ispielsweise
50 g/qm Stoffbahnen auf dem Siebzylinder bildet. Will man nun auf einer Maschine
eine Pappe herstellen, deren Gewicht nicht das Mehrfache von 5o g, sondern beispielsweise
526 g/qm beträgt, dann läßt man durch Verschieben des Riemens auf den konischen
Scheiben diese Maschine so langsam laufen, daß sich eine Stoffbahn, von 52,5 g pro
Quadratmeter bildet, so daß dann mit zehn Umdrehungen der Formatwalze 13 eine Pappe
von 525 giqm gewickelt wird. Natürlich kann man auch, wenn es günstiger ist, durch
schnelleren Gang der Maschine eine weniger als 5o g/qm schwere Schicht erzengen,
deren Mehrfaches das gewünschte Pappengewicht ergibt.
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Durch die neue Vorrichtung ist der richtige Augenblick des Durchschneidens
und Abnehmens der Pappen von der Formatwalze 13 vollkommen sichergestellt und könnte
auch mechanisch betätigt werden. Dieser wichtige Augenblick des Durchschneidens
der Pappen auf der Formatwalze wurde bei den bekannten Verfahren vom Arbeiter trotz
bekannter Stärkemesser nie genau eingehalten, da die Arbeiter den Stärkemesser niedriger
einstellten, damit sie Zeit zur Abnahme der Pappe gewinnen. Derartig abgenommene
Pappen
waren gewöhnlich zu schwach. Es fehlte auch früher jegliche Kontrolle über die Gesamterzeugung
der Maschine, über die Arbeiter und über den Ausschuß.