DE60012744T2

DE60012744T2 - Verfahren zum führen einer bahn zwischen die walzenspalten eines kalanders und ein kalander

Info

Publication number: DE60012744T2
Application number: DE60012744T
Authority: DE
Inventors: Reijo PIETIKÄINEN; Vesa Ijäs; Pekka Koivukunnas
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1999-06-17
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2020-06-07
Also published as: ATE272744T1; DE60012744D1; EP1194646B1; WO2000079049A1; FI991393A0; FI991393A; AU4928500A; EP1194646A1; CA2376771C; CA2376771A1; US6694870B1; FI108655B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des beigefügten Anspruches 1 zum Führen einer Bahn zwischen Kalanderwalzenspalten. Die Erfindung betrifft auch einen Kalander nach dem Oberbegriff des beigefügten Anspruches 9.
Bei der Papierherstellung ist die Kalandrierung, bei der die Papierbahn durch mehrere aufeinanderfolgende Kalanderwalzenspalte geführt wird, ein normales Endbearbeitungsverfahren. Die Kalandrierung wird entweder in Form einer Online-Kalandrierung in derselben Papierherstellungstraße durchgeführt, in der das Papier aus Zellstoffsuspension hergestellt und getrocknet wird, oder die Kalandrierung kann als eine separate Verarbeitungsstufe für eine zuvor hergestellte und aufgerollte Papierbahn durchgeführt werden.
Bei der Kalandrierung wird die Dicke der Papierbahn sowie die Qualität der Oberfläche mittels einer in dem Walzenspalt zwischen den Kalanderwalzen wirksamen Linearlast beeinflusst. Weiterhin wird das Kalandrierungsergebnis von der Temperatur und dem Feuchtigkeitsgehalt der Bahn beeinflusst. Mittels der Linear last, der Temperatur und des Feuchtigkeitsgehaltes der Papierbahn ist es möglich, das gewünschte Ergebnis durch die Einstellung der zuvor erwähnten Variablen auf ein geeignetes Niveau zu erreichen.
Die Kalandrierung wird, unabhängig davon, ob sie in Form einer Online-Kalandrierung oder in Form eines Offline-Vorgangs erfolgt, typischerweise in einem Mehrwalzenkalander durchgeführt, in dem die Kalanderwalzenspalte zwischen übereinandergelagerten Kalanderwalzen ausgebildet sind, die eine Baugruppe ausbilden. Die zu kalandrierende Bahn bewegt sich entlang einer gewundenen Bahn so über diese Walzenspalte, dass sie zu dem oberen Ende der Kalanderwalzenbaugruppe gebracht wird, und verlässt den Kalander in dem unteren Ende der Kalanderwalzenbaugruppe. Um die Bewegung der Bahn zu stabilisieren und die Bahn abzukühlen, werden sogenannte Austrags-Leitwalzen auf beiden Seiten der Kalanderwalzenbaugruppe verwendet, mittels welcher die Bahn nach dem Walzenspalt nach der Seite geradegezogen werden kann, und mittels der Walze zu dem nachfolgenden Walzenspalt geführt wird. Obwohl es möglich ist, die Bewegung der Bahn in dem Kalander mittels der Austrags-Leitwalzen besser zu steuern, besteht das Problem darin, dass die Bahn trocknet, wenn sie sich in Schleifen abseits der Kalanderwalzen auf beiden Seiten der Kalanderwalzenbaugruppe bewegt. Insbesondere bei Online-Anwendungen sind höhere Oberflächentemperaturen der Kalanderwalze erforderlich, wodurch ein Übertrockungsproblem in dem Papier verursacht wird. Aus diesem Grund ist es oftmals notwendig, das Papier zwi schen den Kalanderwalzen erneut zu benetzen, selbst wenn sich das Papier angesichts des Kalandrierungsvorgangs in dem Trockenabschnitt vor der Kalandrierung in einem ausreichend nassen Zustand befunden hätte, oder wenn das Papier erneut bis auf die Eingangsfeuchtigkeit der Kalandrierung benetzt worden wäre.
Innerhalb der von den Austrags-Leitwalzen geführten Bahnschleife wird eine Lufttasche erzeugt, die zusätzliche Probleme verursachen kann. Wenn sich die Bahn in der Schleife bewegt, verdampft sie mit konstanter Geschwindigkeit Feuchtigkeit und Wärme von ihrer Außenfläche. Auf der Innenfläche der Bahn, das heißt auf der Seite der Lufttasche, wird die Bahn jedoch auf einen thermodynamisch ausgeglichenen Zustand mit der Luft der Lufttasche stabilisiert, das heißt es wird keine Wärme oder Feuchtigkeit auf die Lufttasche übertragen. Diese Situation ist jedoch nur in der Mitte der Bahn vorhanden. In der Lufttasche herrscht auf dem Kantenbereich der Bahn auf Grund der außen vorherrschenden niedrigeren Temperatur und Luftfeuchtigkeit einen abfallenden Gradienten sowohl des Feuchtigkeitsgehaltes als auch der Temperatur in Richtung der Außenkanten der Bahn vor. Dieses ungleichmäßige Querprofil der Feuchtigkeit und Temperatur in der Tasche verursacht sofort einen Massen- und Wärmefluss in den Kantenbereich der Bahn von der Bahn zu der Tasche jeweils durch Diffusion und Leitung. Diese Ströme werden somit von der Bahn weg geleitet, das heißt die Lufttasche trocknet und kühlt nur die Kantenbereiche der Bahn, während auf der gegenüberliegenden Seite der Bahn, das heißt auf der Seite der äußeren Krümmung der Schleife, die Trocknung und Kühlung viel gleichförmiger ist. Dadurch werden bedeutende Probleme bei der Steuerung des Querprofils der Bahn verursacht, und es kann angenommen werden, dass die Lufttaschen eine beträchtliche Bedeutung bei den bei verschiedenen Messungen erkannten Profilfehlern in der Kante der Bahn aufweisen.
Die mit Austrags-Leitwalzen ausgestatteten Kalander weisen auch durch andere Faktoren verursachte Temperaturabweichungen auf. So verursacht zum Beispiel die Wärme, die von den Austrags-Leitwalzen selbst an den Standorten der von den Enden der Walzen nach innen angeordneten Lager erzeugt wird, klare Wärmespitzenwerte in dem ansonsten gleichmäßigen mittleren Bereich.
Weiterhin verdampfen aktuelle Mehrwalzenkalander Wasser effizient, da das Ziel in der Verwendung hoher Oberflächentemperaturen der Walzen liegt. Der Benetzungsbedarf beträgt typischerweise 0,5-1,5 g/m² Papier. Zusätzlich zu Profilfehlern besteht das Problem bei Mehrwalzenkalandern in der Benetzungseffizienz durch aktuelle Benetzungsverfahren. Die Aufheizung der Walzen bringt auch einen schlechten Wirkungsgradkoeffizienten mit sich.
In dem U.S.-Patent 4,642,164 ist eine Art und Weise offenbart, um die innerhalb der Lufttasche vorherrschenden Bedingungen zu beeinflussen, indem ein Dampfkasten in derselben positioniert wird, von welchem es möglich ist, gewünschte Dampfmengen in seitlicher Richtung der Bahn in Zonen auf der Innenfläche der Bahn zu leiten. Trotz der Dampfzufuhr stellt das Trocknen der Kanten ein Problem dar, und um das beste Ergebnis zu erhalten, sollte es möglich sein, Dampf sehr genau in die Außenkantenzonen zuzuführen. Die Effizienz bei dieser Benetzung innerhalb der Lufttasche leidet unter der Tatsache, dass Wärme und Feuchtigkeit aus der Tasche entweichen.
Weiterhin ist in den Finnischen Patent 92850 ein gekapselter Superkalander offenbart, bei dem das Feuchtigkeitsniveau rund um den gesamten Kalander erhöht werden kann.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Beseitigung der zuvor erwähnten Nachteile und in der Einführung eines Verfahrens, mit dem die Profilfehler besser vermieden werden können, und die Benetzung und/oder Erwärmung auf relativ einfache Art und Weise gesteigert werden kann. Eine weitere Aufgabe besteht darin, dass der Kalandrierungsprozess mittels innerhalb außerhalb der Kalanderwalzenbaugruppe laufenden Bahnschleifen durchgeführter Verfahren besser steuerbar wird. Um diesen Zweck zu erreichen, ist das Verfahren in erster Linie durch das gekennzeichnet, was in dem kennzeichnenden Teil des beigefügten Anspruches 1 präsentiert werden wird. In dem Luftraum innerhalb der Bahnschleife sind die Ströme in Querrichtung der Bahn begrenzt. Eine wirksame Begrenzung wird durch das Verschließen beider offener Enden der durch die Bahnschleife ausge bildeten Tasche erreicht. In einem im Wesentlichen geschlossenen Raum ist es möglich, die sich vorbeibewegende Bahn und die an dem Raum positionierte Walze wirksamer zu beeinflussen und die Entwicklungen von Gradienten in den Kantenbereichen der Bahn zu verhindern, sowie das Trocknen der Kantenbereiche zu verhindern.
Was die anderen bevorzugten Ausführungsformen betrifft, wird auf die beigefügten Unteransprüche des Verfahrens Bezug genommen.
Es ist auch ein Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zum Führen einer Bahn zwischen Kalanderwalzenspalten zu schaffen, mittels welcher es möglich ist, die Nachteile der bekannten Konstruktionen zu umgehen. Um dieses Ziel zu erreichen ist die Vorrichtung hauptsächlich durch das gekennzeichnet, was in dem kennzeichnenden Teil des beigefügten Anspruchs 9 präsentiert werden wird.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben, wobei
1 eine typische Kalanderwalzenbaugruppe darstellt, in Verbindung mit welcher die Erfindung verwendbar ist,
2 ein Querrichtungsschaubild der Bahn ist, welches die in den Kalandern nach dem Stand der Technik wirksamen Phänomene darstellt,
3 eine perspektivische Ansicht ist, welche die Vorrichtung gemäß der Erfindung in Verbindung mit einer innerhalb der Bahnschleife ausgebildeten Lufttasche darstellt.
4a bis 4c dieselbe in einem Vertikalschnitt darstellen, der in Richtung der Achse der Austrags-Leitwalzen abgenommen ist, wobei sie zusätzlich zu denselben Steuereinrichtungen zur Beeinflussung der Bedingungen der Lufttasche aufweisen,
5 eine Ausführungsform in einem Vertikalschnitt darstellt, der in Richtung der Achse der Austrags-Leitwalze abgenommen ist, und
6 eine schematische Seitenansicht einer anderen Art und Weise zur Beeinflussung der Bedingungen innerhalb der Lufttasche gemäß der Erfindung ist.
In 1 ist eine typische Kalanderwalzenbaugruppe dargestellt, in Verbindung mit welcher die Erfindung verwendbar ist. Der Kalander weist eine aus übereinandergelagerten Kalanderwalzen 1 bestehende Kalanderwalzenbaugruppe auf, in der Kalanderwalzenspalte N zwischen den Kalanderwalzen 1 ausgebildet sind. Die zu kalandrierende Papierbahn W bewegt sich über aufeinanderfolgende Walzenspalte, das heißt zu dem ersten oberen Walzenspalt N, und danach über die über und unter den nächstniedrigeren Kalanderwalzen ausgebildeten Walzenspalte, und nachdem sie sich nach unten durch die Kalanderwalzenbaugruppe hindurchbewegt hat, tritt sie durch den letzten untersten Walzenspalt N aus der Baugruppe aus. Die Bahn bewegt sich entlang einer gewundenen Bahn so durch den Kalander, dass sie nach jedem Walzenspalt N mittels einer Austrags-Leitwalze 2 von der Oberfläche der Kalanderwalze 1 nach dem Walzenspalt N abgenommen wird, wobei wechselweise auf beiden Seiten der Kalanderwalzenbaugruppe Bahnschleifen ausgebildet werden, wobei die Bahnschleifen von dem Lauf der Bahn begrenzt werden, die den Walzenspalt N zwischen einer oberen Kalanderwalze 1 und einer unteren Kalanderwalze 1 zu einer Austrags-Leitwalze 2 verlässt, die Oberfläche der Austrags-Leitwalze 2, den Lauf der Bahn, welche die Austrags-Leitwalze 2 zu dem Walzenspalt N zwischen der unteren Kalanderwalze 1 und einer darunterliegenden Kalanderwalze 1 verlässt, sowie durch den freien Mantel der sich zwischen den zuvor erwähnten Walzenspalten N drehenden unteren Kalanderwalze, wobei die Bahn mittels der Austrags-Leitwalze 2 von deren Mantel getrennt wird. Die Lufttaschen, die innerhalb der sich zwischen den über und unter derselben Kalanderwalze N liegenden Walzenspalten N bewegenden Bahnschleife ausgebildet sind, sind in 1 mit den Bezugszeichen 3 gekennzeichnet. In dem Kalander handelt es sich bei einigen der Walzen 1 um eine harte Oberfläche aufweisende Metallwalzen, und bei einigen von ihnen um weiche Walzen. Manche der Walzen sind beheizt.
In 1 ist dargestellt, wie die Bahn W in einem Mehrwalzenspaltkalander bei einem von der Papierherstellungsmaschine getrennten Vorgang, das heißt bei einer Kalandrierung außerhalb der Maschine kalandriert wird, wobei sie von einer auf den obersten Walzenspalt N des Kalanders zu entladenden Papierrolle R1, und von dem untersten Kalanderwalzenspalt N zu dem Aufroller auf eine Papierrolle R2 geführt wird. Zwischen der im Entladungsvorgang befindlichen Rolle R1 und dem obersten Walzenspalt des Kalanders sowie zwischen dem untersten Walzenspalt des Kalanders und der im Ausbildungsvorgang befindlichen Rolle R2 wird der Lauf der Bahn mittels Bahnführungsrollen 4 geführt. Die Erfindung ist jedoch nicht ausschließlich auf einen Vorgang begrenzt, der dem in 1 dargestellten ähnlich ist, sondern kann bei allen Mehrwalzenspaltkalandrierungsvorgängen verwendet werden, bei welchen die Bahn so wie bei der Online-Mehrwalzenkalandrierung nach dem Trockenabschnitt in einer Papierherstellungsstraße aus der Kalanderwalzenbaugruppe herausgenommen wird.
In der Figur ist ein zwölf Kalanderwalzen 1 und elf Kalanderwalzenspalte N aufweisender Kalander dargestellt, wobei die Erfindung jedoch auch in Mehrwalzenspaltkalandern mit einer anderen Anzahl von Kalanderwalzen und Kalanderwalzenspalten verwendet werden kann.
Nachfolgend werden die Phänomene von einer Lufttasche 3 bei Lösungen nach dem Stand der Technik detaillierter beschrieben.
In 2 sind schematisch die Feuchtigkeit, Wärme- und Flussbedingungen einer an ihren Enden offenen Lufttasche dargestellt. Die X-Achse veranschaulicht die Breite der Bahn, und die Außenkante der Bahn ist mit Symbolen W1 und W2 angegeben. Die Papierbahn ist mit einem Horizontalliniensegment W schematisch beschrieben. Die Feuchtigkeit oder Temperatur der Luft innerhalb der Tasche ist mit einer gestrichelten Linie MT veranschaulicht, und es ist in dem Schaubild ersichtlich, dass ein von den Kanten in Richtung der Mitte ansteigendes Profil ausgebildet wird. In dem von den Kanten W1, W2 nach innen positionierten Bereich herrscht ein Gleichgewichtszustand vor, wobei der Kantenbereich einen in Richtung der Außenkanten abfallenden Feuchtigkeitsgehalt- und Temperaturgradienten aufweist. Dadurch wird ein Massen- und Wärmefluss von der Tasche nach außen in die Kantenbereiche der Bahn verursacht, wobei die Ströme mit Pfeilen F1 bezeichnet sind. Das in den Kantenbereichen abfallende Profil verursacht wiederum die Übertragung von Feuchtigkeit und Wärme in den Kantenbereich der Bahn W von der Bahn in die Luft in der Lufttasche, und je näher die Außenkante W1, W2 ist, umso stärker wird die Übertragung. In den Kantenbereichen ist die in der Lufttasche verdampfte Feuchtigkeit oder die übertragene Wärme mit Pfeilen F2 bezeichnet.
In 2 veranschaulichen die Kurven über der Papierbahn W die von der Papierbahn in einem Mehrwalzenspaltkalander gemessenen Temperaturen. Zusätzlich zu den in Richtung der Kanten abfallenden Temperaturen weisen sie auch klare Spitzenwerte in dem mittleren Bereich auf, wobei sich die Spitzenwerte auf die Wärmeerzeugung der an entsprechenden Punkten in den Austrags-Leitwalzen positionierten Lager beziehen. Schlimmstenfalls verursacht eine starke Kühlung in den Kantenbereichen und die durch die ungleichmäßige Wärmeentwicklung in dem mittleren Bereich ein sehr ungleichmäßiges Temperaturprofil der Bahn.
In 3 ist eine perspektivische Ansicht einer oben beschriebenen Bahnschleife dargestellt, in der eine Lufttasche 3 ausgebildet ist, wobei mit der Lufttasche eine Vorrichtung verbunden ist, die eine bessere Steuerung der Bedingungen in der Lufttasche ermöglicht. In Verbindung mit der Lufttasche 3 sind Hindernisse 5 angeordnet, um die Luftströme in Querrichtung der Bahn W innerhalb der Lufttasche, und gleichzeitig die Übertragung von Wärme und/oder Feuchtigkeit in Querrichtung der Bahn zu begrenzen. Bei den Hindernissen handelt es sich entweder um die offenen Enden der Lufttaschen verschließende Hindernisse, die senkrecht zu der Ebene der Bahn W positioniert sind, oder es handelt sich um unterteilende Hindernisse, die innerhalb der Tasche positioniert sind und den offenen Innenraum der Tasche in Querrichtung ganz oder teilweise verschließen. Zu diesem Zweck erstrecken sich die Hindernisse in den Bereich des freien Querschnittes der Tasche hinein (senkrecht zu der Achse der Austrags-Leitwalze 2 verlaufender Querschnitt), der außerhalb der Kastenkonstruktionen oder dergleichen möglicherweise innerhalb der Tasche positioniert ist. Es werden Stirnwände verwendet, die beide Enden der Tasche im Wesentlichen vollständig verschließen, wobei ein im Wesentlichen von der Außenluft getrennter Luftraum innerhalb der Tasche ausbildet wird, durch den es möglich ist, die Übertragung von Wärme und/oder Feuchtigkeit über die Kanten aus dem Inneren der Lufttasche 3 nach außen zu verhindern. Im Vergleich zu der Verkapselung des gesamten Kalanders sind die Bedingungen stabiler, wobei leichtere und einfachere Konstruktionen an den Punkten des Kalanders vorhanden sind, die angesichts der Entwicklung unterschiedlicher Profile der Bahn von Bedeutung sind.
Vorteilhafterweise werden innerhalb der an ihren Enden mittels Hindernissen verschlossenen Lufttasche 3 auch unterteilende Hindernisse 5 verwendet, die eine genaue Aufteilung der Lufttasche in Zonen ermöglichen, wodurch die Ströme und die Übertragung von Wärme und Feuchtigkeit in der verschlossenen Lufttasche von einer gegebenen Zone zu einer anderen innerhalb der Kanten der Bahn verhindert wird.
Die Hindernisse können Steuerschieber oder dergleichen aufweisen, um gewünschte Luftbewegungen zu erreichen.
In 4a sind die zuvor erwähnten Prinzipien in Form eines Querschnittes der Lufttasche detaillierter dargestellt, das heißt ein entlang der Linie A-A von 3 parallel zu der Achse der Austrags-Leitwalze 2 verlaufender Schnitt. In 4a sind die die Enden verschließenden Stirnwände, die als Hindernisse 5 fungieren, welche die Lufttasche 3 gegen Wärme von außen und gegen Feuchtigkeitsbedingungen verschließen, und die innerhalb dieser Stirnwände positionierten Unterteilungswände dargestellt, die als Hindernisse 5 fungieren, welche die Luftströme und die Übertragung von Wärme und Feuchtigkeit in Querrichtung der Bahn W begrenzen. Durch die Anordnung der Hindernisse 5 zumindest an den Enden der Lufttasche 3 ist es möglich, die allgemein in den Kantenbereichen auftretende Feuchtigkeits- und Temperaturabweichung zu beseitigen, oder sie wird zumindest beträchtlich verringert, und zwar auf Grund der Tatsache, dass dieselbe Lufttemperatur und -feuchtigkeit über die gesamte Breite der Lufttasche vorherrscht, oder der Gradient fällt zumindest viel weniger steil ab als bei offenen Enden. Die Hindernisse 5 an den Enden können plattenartige Wände sein, die außerhalb der Außenkanten W1, W2 der Bahn W so angeordnet sind, dass nur ein schmaler Spalt von möglicherweise unter 2 cm zwischen den Wänden und den Außenkanten der Bahn verbleibt. Möglicherweise auftretende kleine Leckströme werden durch die Anordnung abdichtender Konstruktionen innerhalb der Wand, wie zum Beispiel von parallel zu dem Lauf der Bahn verlaufenden Abdichtungsstangen zum Beispiel innerhalb der Bahnschleife, verringert. Solche Abdichtungsstangen, die auf der Innenfläche der Stirnwand positioniert sind, sind mit strichelten Linien 5a gekennzeichnet.
Auf die oben beschriebene Art und Weise ist es möglich, das Feuchtigkeits- und Temperaturprofil der Bahn mittels passiver Verfahren auszugleichen, mit anderen Worten, mittels begrenzender Konstruktionen, die mindestens während der Kalandrierung befestigt sind. Die innerhalb der Lufttasche 3 vorherrschenden Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen werden nicht notwendigerweise von speziellen Steuerungsverfahren beeinflusst. In 4a ist jedoch auch eine aktive Steuereinrichtung 6 dargestellt, die innerhalb der Lufttasche 3 in dem Bereich zwischen den Hindernissen 5 an den Enden positioniert ist. Die Steuereinrichtung 6 kann zum Beispiel durch die in einem Ende positionierte Stirnwand gebracht werden, und sie kann durch ihr entgegengesetztes Ende durch die Stirnwand in dem entgegengesetzten Ende abgestützt sein. Die Steuereinrichtung ist eine profilierende Steuereinrichtung, mittels welcher es möglich ist, die Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen innerhalb der Tasche zonenweise zu beeinflussen, und sie kann eine Einrichtung sein, die auf Grund eines Prinzips funktioniert, von welchem bekannt ist, dass es in der Lage ist, die Feuchtigkeit und/oder Wärme innerhalb der Lufttasche 3 in einem genau festgelegten Bereich in der seitlichen Richtung der Bahn zu erhöhen. Eine solche Steuereinrichtung kann zum Beispiel ein profilierender Dampfkasten sein. Weiterhin kann die Steuereinrichtung 6 zur Befestigung der Hindernisse 5 innerhalb der Tasche verwendet wer den, das heißt diese Hindernisse, wie zum Beispiel die plattenartigen Unterteilungswände oder dergleichen, die sich im Wesentlichen senkrecht zu der Bahn erstrecken, können an der sich in der seitlichen Richtung der Tasche erstreckenden Steuereinrichtung 6 befestigt werden. Die Steuereinrichtung 6 weist auch Öffnungen 6a auf, von welchen der Lufttasche 3 und der Bahn W Dampf zugeführt wird. Wenn die Steuereinrichtung eine Konstruktion ist, die mittels eigener Trägereinrichtungen in ihrer Position getragen wird, können die Hindernisse 5 an dem Ende der Steuereinrichtung 6 so befestigt werden, dass sie entweder teilweise oder vollständig den freien Bereich verschließen, der in der Lufttasche 3 außerhalb der Steuereinrichtung 6 verbleibt und ein offenes Ende der Lufttasche 3 ausbildet.
Mittels der zuvor erwähnten profilierenden Steuereinrichtung 6 ist es zum Beispiel möglich, die in dem mittleren Bereich der Lufttasche auftretenden Abweichungen wie zum Beispiel in 2 präsentierte Temperaturspitzenwerte zu beseitigen, die an dem Standort der Lager der Austrags-Leitwalzen 2 positioniert sind. In jeder von den Hindernissen 5 begrenzten Zone können zum Beispiel eine oder mehrere Öffnungen 6a zum Zuführen von Dampf zu der Bahn vorhanden sein.
Die in 4a dargestellte Steuereinrichtung 6 kann nach vielen Prinzipien funktionieren, und ist nicht auf als solche bekannte Dampfvorrichtungen oder Dampfkästen beschränkt. Insbesondere in Verbindung mit der auf allen Seiten verschlossenen Lufttasche 3 ist es möglich, eine Steuereinrichtung 6 zu verwenden, mittels welcher die Wärme wirksam zu der Tasche gebracht, und zum Beispiel zu der die Tasche begrenzenden Kalanderwalze 1, das heißt zu dem freien Mantel der Kalanderwalze 1 geleitet werden kann. Mittels der Steuereinrichtung 6 ist es zum Beispiel möglich, die Oberfläche der als eine Thermowalze fungierenden Kalanderwalze 1 wirksam zu erwärmen. Die Steuereinrichtung 6 ist insbesondere so beschaffen, dass sie sowohl die Oberflächentemperatur der Kalanderwalze 1 als auch die Feuchtigkeit der Luft erhöht, die sich mit der Innenfläche der sich um die Tasche herum bewegenden Bahn W in Kontakt befindet. Mittels eines in Verbindung mit der verschlossenen Tasche angeordneten Heizelementes ist es möglich, Energie wirksam zu nutzen, weshalb die in der Kalanderwalze 1 nicht mehr verwendbare Energie in der Lufttasche 3 verbleibt und von dort zu der Bahn W transportiert wird.
In 4b ist eine Ausführungsform mit einer abteilspezifischen Lufteinlass- und Luftauslassanordnung dargestellt. Mittels einer solchen Anordnung ist es möglich, die Luftraumbedingungen in der Tasche in Querrichtung anzupassen, indem geeignete Mengen von passend feuchter und warmer Luft zugeführt, und geeignete Mengen von Luft aus der Tasche entfernt werden. Auf diese Art und Weise ist es auch möglich, den in der Tasche vorherrschenden Luftdruck zu regulieren, zum Beispiel indem in der Tasche ein leichter Überdruck eingestellt wird. In 4b ist eine Lufteinlassrohrleitung dargestellt, die in Form von Lufteinlasskanälen 6 mindestens in zwei voneinander getrennte Abteile unterteilt ist, und eine Luftauslassrohrleitung, die sich in dieselben Abteile wie die Lufteinlassrohrleitung verzweigt. Die Einlassluft kann von einer Luftbefeuchtervorrichtung, zum Beispiel von Dampfbefeuchtungs- oder Gasbrennern ausgegeben werden. Wie aus 4b ersichtlich, können diese in den zu den jeweiligen Abteilen führenden Lufteinlasskanälen (Rohrleitungsverzweigungen) positioniert sein, wobei sie mit dem Bezugszeichen 6b angegeben sind. Die Bezugszeichen 6c und 8c zeigen die Durchflussregelungsvorrichtung an, bei der es sich zum Beispiel um eine in jedem Lufteinlasskanal und Luftauslasskanal. positionierte drehbare Klappe handelt. Die Einlassluft kann zum Beispiel von der Abzugshaube der Papiermaschine entnommen werden, wobei die Auslassluft auch zu der Abzugshaube zurücktransportiert werden kann. Der Luftbefeuchter oder Brenner kann für alle Lufteinlasskanäle (Rohrleitungsverzweigungen) gemeinsam vorhanden sein, wobei ein unterschiedliches Feuchtigkeitsniveau und/oder Heizniveau in Querrichtung mittels der Durchflussregelungsvorrichtungen 6c, 8c erreicht wird.
In 4c ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Unterteilungswände 5 so angeordnet sind, dass man sie zum Beispiel mittels eines geeigneten Luftventils 6c oder dergleichen teilweise öffnen kann, welches die Durchflussöffnung reguliert, wobei der Luftstrom zwischen den Abteilen möglich ist, und der Temperatur- und/oder Feuchtigkeitsunterschied zwischen den Abteilen ausgeglichen werden kann. Jedes dieser Abteile kann mit separaten Einrichtungen zum Erwärmen oder Befeuchten der darin vorhandenen Luft (nicht dargestellt) versehen sein, wobei durch regulierbare Öffnungen oder Schieber in den Unterteilungswänden 5 eine zusätzliche Regulierungsmöglichkeit bereitgestellt wird.
In einigen der vorangegangenen Figuren sind zwei Abteile, und in einigen von ihnen drei Abteile in der Tasche 3 dargestellt, wobei es aber offensichtlich ist, dass darin eine größere Anzahl von Abteilen vorhanden sein kann, und die Anzahl derselben kann zum Beispiel so angeordnet werden, dass sie für eine gewünschte Profilierungsgenauigkeit geeignet ist.
Wie oben erwähnt, handelt es sich bei der Steuereinrichtung 6 gemäß einer Ausführungsform um einen Gasbrenner. Der Gasbrenner kann ein Infra-Brenner sein. Der Gasbrenner kann auch profilierend sein. Wenn aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehende Gase, zum Beispiel Erdgas oder Flüssiggas in dem Gasbrenner verbrannt werden, ist das Ergebnis der Verbrennungsreaktion Kohlendioxid und Wasser. Somit werden Wärmeenergie und Feuchtigkeit in der Tasche erzeugt, und der Bedarf an zusätzlicher Benetzung durch separate Benetzungsvorrichtungen kann verringert werden. Die durch die Verbrennung von Gas erhaltene Feuchtigkeit kann so genutzt werden, dass sogar über 40% des Gesamtbedarfs der Benetzung erzeugt wird. In dem folgenden Beispiel, welches in keinster Weise die Erfindung begrenzt, ist die Möglichkeit der Verwendung des Verbrennungsvorgangs veranschaulicht. Wenn Erdgas oder Flüssiggas in dem Gasbrenner verbrannt wird, werden durch die Verbrennungsreaktion Kohlendioxid und Wasser erzeugt. Bei der Verbrennung von 1 kg (12,8 kWh) Propan werden 1,64 kg Wasser erzeugt, und bei der Verbrennung von 1 kg Naturgas (13,8 kWh) werden 2,3 kg Wasser erzeugt. Die erforderliche Benetzungsmenge beträgt etwa 0,5-1,5 g/m². Wenn von einer Laufgeschwindigkeit des Kalanders von 600 m/min. und einer Gesamtmenge von demselben zugeführter zusätzlicher Wärme von 50 kW/m ausgegangen wird, beträgt die Menge an durch die Verbrennung von Naturgas erhaltenem Wasser 8,4 kg/Stunde/Meter der Breite. Wenn der Benetzungsbedarf 0,5 g/m² × 600 m/min. × 60 min. = 18 000 g/Stunde/Meter der Breite beträgt, dann würde die von dem Gas erhaltene Feuchtigkeit bei dieser Benetzungsanforderung sogar 46% der Gesamterfordernis betragen.
Bei Verwendung einer Verbrennungseinrichtung als Steuereinrichtung 6 ist es möglich, eine Verbrennungseinrichtung oder mehrere Verbrennungseinrichtungen zu verwenden, wobei die Taschen oder Teile der Taschen auf die in 4b dargestellte Art und Weise mit einem profilierten Strom versehen sein können. Der Brenner oder die Brenner können entweder außerhalb der Tasche, wie in
4b dargestellt, oder innerhalb derselben positioniert sein, wobei sie auch als Heizstrahler funktionieren können.
In 5 ist auch eine Steuereinrichtung 6 zur Steuerung der Feuchtigkeit und/oder Wärme in der Tasche veranschaulicht, welche in diesem Fall ein mit darauf angebrachten Stirnwänden 5 und Unterteilungswänden 5 versehener Dampfkasten ist, um Luftströme in Querrichtung der Bahn zu verhindern. Mittels dieser Anordnung ist es möglich, den Zustand der Luft innerhalb der Tasche besonders gut zu steuern, und das Feuchtigkeitsprofil in Querrichtung aktiv zu steuern. Der Dampfkasten kann zum Beispiel von der in der Patentveröffentlichung US 4,642,164 präsentierten Art sein, wobei sie in einem Verteilerrohr in jedem Abteil endende Dampfrohre aufweist, wobei der Dampf entlang der Dampfrohre transportiert wird. Um Kondensat zu sammeln, ist ein sich durch jedes Abteil 9 erstreckendes Sammelrohr 9 vorhanden. Der Dampfkasten ist an seinen Enden durch Trägereinrichtungen 10 getragen, was zum Ergebnis hat, dass der Dampfkasten gleichzeitig die zwischen dem Kasten und der Bahn positionierten abteilbildenden Stirnwände und Unterteilungswände 5 trägt.
In 6 ist eine weitere Art und Weise der Verwendung der innerhalb der Bahnschleife ausgebildeten verschlossenen Lufttasche 3 dargestellt. In Verbindung mit dieser ist es möglich, eine Steuereinrichtung 6 zu verwenden, die ähnlicher Art wie die oben in Verbindung mit 4 beschriebene ist, wobei die Steuerein richtung 6 in diesem Fall jedoch einen Unterdruck in der Lufttasche 3 erzeugt, das heißt sie steht mit einer Ansaugung in Verbindung. Der Unterdruck kann auch auf profilierte Art und Weise erzeugt werden, da die Lufttasche in dem Bereich innerhalb der Hindernisse 5 an den Enden in Abteile unterteilt ist, das heißt die Lufttasche weist Zonen auf, deren Drücke sich voneinander unterscheiden. Der Unterdruck, welcher derselbe ist oder sich zonenweise innerhalb der Lufttasche unterscheidet, wird bei dieser Ausführungsform bei der von außerhalb der Bahnschleife mittels einer Benetzungsvorrichtung 7 durchgeführten Benetzung verwendet, die eine Sprüheinrichtung oder eine Dampf abgebende Einrichtung sein kann. Auf Grund des Unterdruckes innerhalb der Tasche 3 wird ein in Richtung der Tasche durch die Bahn W gerichteter Luftstrom als Ergebnis der Druckdifferenz zwischen dem normalen Außenluftdruck (Umgebungsluftdruck der Maschinenhalle) und dem Unterdruck erzeugt. Auf diese Weise kann die diffuse Konvektion durch den von dem Papier abgegebenen Wasserdampf verringert, und der nach außen gerichtete Nettomassenstrom der Feuchtigkeit kann sogar gestoppt werden. Somit können die auf die Außenfläche der Bahn W außerhalb der Tasche ausgeübten Benetzungsvorgänge zur Erhöhung der Feuchtigkeit der Bahn in dem Bereich zwischen den Walzenspalten N verwendet werden. Wie in 6 dargestellt, wird die Benetzung vorteilhafterweise in dem Bereich der den Kalanderwalzenspalt N verlassenden Bahn, das heißt in Bewegungsrichtung der Bahn in dem Bereich zwischen dem Walzenspalt N und der Austrags-Leitwalze durchgeführt.
Durch die „profilierte" Anordnung des Unterdruckes innerhalb der Tasche 3 ist es möglich, die Benetzung außerhalb der Bahn auch in einem solchen Fall profiliert zu beeinflussen, in dem eine gleichförmig befeuchtende Benetzungsvorrichtung verwendet wird. Die Benetzung kann auch so durchgeführt werden, dass der Unterdruck in der Tasche 3 in der seitlichen Richtung der Bahn konstant, und die äußere Benetzungsvorrichtung 7 profilierend ist. Es ist auch möglich, eine Kombination aus einem profilierten Unterdruck und einer profilierten äußeren Benetzungsvorrichtung 7 zu verwenden.
Wie aus 1 ersichtlich, weist der Kalander mehrere Lufttaschen 3 auf, in Verbindung mit welchen es möglich ist, einige der zuvor erwähnten Ausführungsformen zu verwenden. Die Erfindung ist in Verbindung mit einer oder mehr Lufttaschen verwendbar. Es ist vorteilhaft, die Erfindung in Verbindung mit mindestens zwei Lufttaschen zu verwenden, wovon eine in der Nähe des ersten Kalanderwalzenspaltes N positioniert sein kann, und die andere in der Nähe des letzten Kalanderwalzenspaltes N positioniert sein kann. Weiterhin ist es möglich, innerhalb von verschiedenen Lufttaschen 3 desselben Kalanders Ausführungsformen zu verwenden, deren Prinzipien sich voneinander unterscheiden. Darüber hinaus ist es möglich, Hindernisse 5 zu verwenden, welche die offenen Enden aller durch die Bahnschleifen ausgebildeten Lufttaschen 3 verschließen, selbst wenn spezielle Steuereinrichtungen 6 nicht in Verbindung mit allen Lufttaschen verwendet werden. Da her wird es ermöglicht, dass das Profil auch an dem Standort der Lufttaschen 3 gleichmäßig bleibt, die auf die Lufttaschen 3 folgen, bei welchen spezielle Steuereinrichtungen 6 zur Beeinflussung der Feuchtigkeits- und/oder Temperaturbedingungen innerhalb der Tasche verwendet werden.
Es ist auch möglich, dass die offenen Enden der Lufttaschen 3 mittels Hindernissen 5 verschlossen werden, in welchen eine die Feuchtigkeit und/oder Temperatur steuernde Vorrichtung integriert ist, wobei die Vorrichtung somit in der Lage ist, die Bedingungen in der Tasche 3 von den Enden her zu beeinflussen. Ebenfalls gemäß dieser Alternative ist die Profilierung möglich, wenn mindestens eine Unterteilungswand innerhalb der Tasche 3 zwischen den an den stirnseitigen Hindernissen integrierten Steuereinrichtungen vorhanden ist.

Claims

Verfahren zum Führen einer Bahn zwischen Kalanderwalzenspalten (N), wobei die Bahn (W) zwischen den Kalanderwalzenspalten (N) in einer Schleife geführt wird, die abseits der Kalanderwalzen (1) läuft, wobei innerhalb der Schleife eine Lufttasche (3) ausgebildet wird, in welcher der Luftstrom in Querrichtung der Bahn begrenzt wird, wodurch die Übertragung von Wärme und/oder Feuchtigkeit in die Lufttasche (3) in Querrichtung der Bahn (W) begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom mittels Stirnwänden begrenzt wird, welche die offenen Enden der Lufttasche (3) verschließen und die Lufttasche (3) im Wesentlichen abdichten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom mittels innerhalb der Lufttasche (3) im Wesentlichen senkrecht zu der Bahn positionierter Hindernisse (5) begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom mittels innerhalb der Lufttasche (3) von den Außenkanten (W1, W2) der Bahn weiter nach innen positionierter Hindernisse (5) begrenzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Wärme und/oder Feuchtigkeit aktiv in die Lufttasche (3) gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Wärme und/oder Feuchtigkeit von einem Verbrennungsvorgang stammt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Unterdruck in dem inneren Teil der Lufttasche (3) vorhanden ist und Feuchtigkeit auf die Außenfläche der Bahn (W) auf der entgegengesetzten Seite geleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Wärme auf profilierte Art und Weise zu der Lufttasche (3) gebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Feuchtigkeit auf profilierte Art und Weise zu der Lufttasche (3) gebracht wird.
Kalander, der Kalanderwalzen (1), die gegenseitig Kalanderwalzenspalte (N) ausbilden, und mindestens eine Führungseinrichtung (2) aufweist, die angeordnet ist, um die Bewegung der zwischen den Walzenspalten (N) zu kalandrierenden Bahn (W) in einer abseits der Kalanderwalzen (1) laufenden Bahnschleife zu führen, wobei innerhalb der Schleife eine Lufttasche (3) verbleibt, wobei in Verbindung mit der Lufttasche (3) mindestens ein den Luftstrom in der Lufttasche (3) in Querrichtung der Bahn (W) begrenzendes Hindernis (5) vorhanden ist, wodurch die Übertragung von Wärme und/oder Feuchtigkeit in die Lufttasche (3) in Querrichtung der Bahn (W) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die offenen Enden der Lufttasche (3) mittels Stirnwänden verschlossen sind, welche die Lufttasche (3) im Wesentlichen gegen die die Bahnschleife umgebende Luft abdichten.
Kalander nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder mehrere Hindernisse (5) innerhalb der Lufttasche (3) in dem Bereich zwischen den Außenkanten (W1, W2) der Bahn positioniert sind, wobei sich das Hindernis senkrecht zu der Bahn (W) erstreckt und dadurch den offenen Innenraum der Lufttasche (3) teilweise oder vollständig verschließt, wobei sich das Hindernis (5) möglicherweise von einer in der Lufttasche (3) angeordneten, sich in Querrichtung der Bahn (W) erstreckenden Kastenkonstruktion aus erstreckt.
Kalander nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die an ihren Enden verschlossene Lufttasche (3) in Querrichtung der Bahn (W) in zwei oder mehr Abteilungen unterteilt ist.
Kalander nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (6) innerhalb der Lufttasche (3) positioniert ist, wobei die Steuereinrichtung (6) angeordnet ist, um die in der Lufttasche (3) vorherrschenden Temperatur- und/oder Feuchtigkeitsbedingungen zu beeinflussen.
Kalander nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) angeordnet ist, um Wärme und/oder Feuchtigkeit in das Innere der Lufttasche (3) einzuleiten.
Kalander nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) mindestens eine Verbrennungseinrichtung aufweist.
Kalander nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) eine Dampfzufuhreinrichtung, wie zum Beispiel ein Dampfkasten oder dergleichen ist.
Kalander nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) mit Unterdruck in Verbindung steht und außerhalb der Lufttasche (3) eine Zufuhreinrichtung (7) zum Zuführen von Feuchtigkeit auf die Oberfläche der Bahn (W) vorhanden ist.
Kalander nach einem der vorangegangenen Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) eine profilierende Steuereinrichtung ist.
Kalander nach einem der vorangegangenen Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Hindernis/die Hindernisse (5) in Verbindung mit mindestens zwei unterschiedlichen Lufttaschen (3) positioniert ist/sind.
Kalander nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die offenen Enden von mindestens zwei unterschiedlichen Lufttaschen (3) teilweise oder vollständig mittels Stirnwänden (5) verschlossen sind.
Kalander nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (6) innerhalb von mindestens zwei unterschiedlichen Lufttaschen (3) positioniert ist, um die in den Lufttaschen (3) vorherrschenden Temperatur- und/oder Feuchtigkeitsbedingungen zu steuern.