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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Walze, insbesondere Verbesserungen
an Walzenabdeckungen, anwendbar auf alle Industriewalzen, insbesondere
jedoch auf Walzen, die im Pressbereich oder Ausbildungsbereich von
Papier-, Pulpe- und Kartonherstellungsmaschinen verwendet werden.
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Es
ist bekannt, zwei benachbarte Walzen bei Papiermaschinen und dergleichen
zu verwenden, um einen Presswalzenspalt zum Entwässern von Papier bei seiner
Erzeugung bereitzustellen. Dazu gehört üblicherweise das Zuführen des
Papiers zwischen die zwei Walzen und das wirksame Ausdrücken des Wassers
in einen beigefügten
Pressfilz oder Pressfilze.
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Es
ist bekannt, mindestens eine der gewöhnlichen Walzen durch eine
Saugwalze zu ersetzen, die eine gebohrte Ummantelung und einen Saugkasten aufweist,
welcher an eine Vakuumanlage angeschlossen ist und Wasser durch
die gebohrte Ummantelung zieht, wodurch ein leichterer Ausströmungsweg
für das
Wasser, das aus dem Papier gepresst wird, bereitgestellt ist. Der
größte Teil
des ausgepressten Wassers muss jedoch weiterhin seitlich laufen,
um ein gebohrtes Loch zu erreichen. Außerdem ist dem Druck, der durch
eine hohle, perforierte Ummantelung ausgeübt sein kann, eine Grenze gesetzt,
weswegen im Vergleich zu einer gewöhnlichen Walze eine reduzierte
Menge Wasser ausgedrückt wird.
Ferner neigen Saugwalzen zu Belastungsermüdung und können Schattenmarkierungen auf
dem Papier bewirken.
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Um
dies zu bewältigen,
wurden feste, gerillte Walzen entwickelt, in die eine fortlaufende
Rille spiralförmig
in die Walzenabdeckung geschnitten ist, wobei die Rille einen leicht
zugänglichen
Ausströmungsweg
für ausgedrücktes Wasser
bereitstellt. Die spiralförmig
geschnittenen Rillen sind typischerweise 2,5 mm (0,1 Inch) tief,
0,5 mm (0,02 Inch) breit auf 3,2 mm (0,125 Inch) Zentren (d.h. 8
Rillen pro Inch). Die maximale seitliche Distanz für den Wasserlauf
in der gerillten Presse beträgt
daher nur 1,3 mm (0,05 Inch) im Vergleich zu typischen Zahlen von
5 mm bzw. 20 mm für
die Saug- und gewöhnlichen
Pressen.
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Eine
gerillte Walze ist üblicherweise
fest, und am Walzenspalt kann im Vergleich zu einer Saugwalze ein
höherer
Druck ausgeübt
werden, weswegen mehr Wasser ausgedrückt werden kann. Die Walzen müssen jedoch
sehr hart sein, um die Unversehrtheit der Rillen aufrecht zu erhalten,
und dies kann zu Beschädigung
des Papiers führen.
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Bei
Walzen mit Sacklöchern
ist die Walze mit kleinen, eng beabstandeten Löchern gebohrt. Die Löcher klären/leeren
sich durch die Wirkung der Zentrifugalkraft selbst. Wegen des größeren Hohlraumvolumens
im Vergleich zu einer gerillten Walze besteht eine geringere Gefahr
des Verschließens
der Löcher, weswegen
die Walze mit Sacklöchern
weicher als eine gerillte Walze sein kann und daher weniger Schaden
an dem Papier bewirkt. Aufgrund des Walzenspaltdrucks werden jedoch
Luft und Wasser in das Sackloch gezwängt, und um zu verhindern,
dass sich eine Belastungsbruchlinie in den Walzen entwickelt, weisen
die Sacklöcher
keine konstante Tiefe auf, sondern mehrere unterschiedliche Tiefen.
Dies hat den Nachteil, dass variierende Gegendrücke auftreten können, die
zu Schattenmarkierung auf dem Bogen und einem Arbeiten des Pressfilzes
führen, das
seine Langlebigkeit verringert, insbesondere beim Vorhandensein
von scheuernden Füllungen
wie etwa Kalziumkarbonat.
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Es
ist bekannt, eine Kombination von Sauglöchern, Sacklöchern und
Rillen in einer Polyurethanabdeckung einer Saugwalze bereitzustellen.
Die Sauglöcher
sind Durchgangslöcher,
die sich durchweg durch die Abdeckung erstrecken und mit jeweiligen
Ummantelungsperforationen zusammenpassen. Es ist bekannt, jede Durchgangsbohrung
mit einem Durchmesser von 3 mm zu versehen, der gleich dem Durchmesser
der Ummantelungsperforation ist. Die Sacklöcher sind in die Anschlussfläche zwischen
den Sauglöchern
gebohrt und weisen einen Durchmesser von 2,2 mm auf. Die Rillen
sind in die Oberfläche
gebohrt, um den offenen Bereich weiter zu vergrößern. Der kleinere Durchmesser
der Sacklöcher
im Vergleich zu dem der Sauglöcher
hat sich wegen der Gefahr durchgesetzt, dass bewirkt ist, dass den
verbleibenden Anschlussflächen
Substanz fehlt. Trotz seiner innewohnenden Zähigkeit bricht Polyurethan
von der Walzenoberfläche,
wenn unzureichendes Material vorhanden ist. Der Unterschied im Durchmesser zwischen
den zwei Locharten erzeugt einen weiteren Druckunterschied neben
dem, der aufgrund der variierenden Tiefen zwischen der unterschiedlichen
Tiefe von Sacklöchern
und nun außerdem
der Sauglöcher bereitgestellt
ist, wodurch das Auftreten von Schattenmarkierung des Papiers und
außerdem
das Arbeiten des Filzes wie oben beschrieben gesteigert ist. Um
zu versuchen, das Auftreten von Schattenmarkierung zu reduzieren,
ist es wesentlich, den offenen Bereich der Walze von 40% auf 50%
zu erhöhen,
um den hydraulischen Druck im Druckwalzenspalt zu reduzieren. Dies
reduziert dann die Stabilität
der Löcher
und Rillen in der offeneren Walzenabdeckungsfläche, was zu einem häufigeren
Auftreten des Abbrechens von Polyurethan um die Löcher und
Rillen führt.
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Eine
Walze gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 ist aus US-A-4 366 025 bekannt.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Walze bereitzustellen,
die die oben beschriebenen Nachteile der bekannten Walzen behebt oder
mildert.
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Die
Aufgabe wird durch eine Walze gelöst, die die Merkmale von Anspruch
1 aufweist.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist eine Walzenabdeckung für eine Walze
bereitgestellt, aufweisend eine auswärts präsentierte, arbeitsberührende Oberfläche, die
gleichmäßig verteilte
Bohrungen mit gleicher Querschnittsfläche aufweist.
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Dies
hat den Vorteil, dass die gleichmäßige Verteilung gekoppelt mit
dem gleichen Durchmesser die Druckverteilung ausgleicht und dadurch
das Auftreten von Schattenmarkierung reduziert. Ferner ermöglicht die
Gleichheit der Verteilung und der Querschnittsfläche die Reduzierung des hydraulischen Drucks
am Presswalzenspalt, wodurch ermöglicht ist,
dass der offene Bereich in der Oberfläche reduziert ist, was eine
Verbesserung der Oberflächenunversehrtheit
erbringt.
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Vorzugsweise
weisen die Bohrungen Sacklöcher
auf, und eine fortlaufende Umfangsrille erstreckt sich spiralförmig in
der und um die Walzenabdeckungsoberfläche und schneidet durch jedes
der Sacklöcher.
Dies hat den Vorteil, dass die Sacklöcher als vorübergehende
Druckentlastungsgefäße am Mittelpunkt
des Walzenspalts dienen, wenn Wasser ausgedrückt wird, und die Rillen einen
zusätzlichen offenen
Bereich für
das Wasser bereitstellen, um dadurch die Druckverteilung weiter
zu verbessern und dadurch einfacher Bohrungen mit unterschiedlichen Tiefen
mit einer folgenden Reduzierung beim Auftreten von Schattenmarkierung
ausgleichen. Das Ermöglichen
der Bereitstellung unterschiedlicher Rillentiefen verbessert die
Unversehrtheit der Struktur der Abdeckung wegen der weiteren folgerichtigen Reduzierung
des hydraulischen Drucks, was zu einer weiteren Reduzierung im offenen
Bereich und Erhöhung
der Oberflächenunversehrtheit
führt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Walzenabdeckung für eine Walze bereitgestellt,
aufweisend eine auswärts
präsentierte,
arbeitsberührende
Oberfläche,
in der mehrere Durchgangslöcher und
mehrere Sacklöcher
bereitgestellt sind, wobei die Querschnittsfläche jeder Durchgangsbohrung dieselbe
wie die jeden Sacklochs ist.
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Die
gleiche Oberfläche
der Durchgangsbohrungen im Vergleich zu den Sacklöchern verbessert die
Druckverteilung wie beschrieben mit folgender Verbesserung der Oberflächenunversehrtheit.
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Eine
fortlaufende Umfangsrille ist in der Arbeitsoberfläche bereitgestellt.
Dies stellt einen zusätzlichen
Weg für
das ausgedrückte
Wasser bereit. Die Rille verbindet die Durchgangsbohrungen.
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Vorzugsweise
verbindet die Rille die Sacklöcher
und/oder Durchgangslöcher.
Dies hat den Vorteil, dass die Rille einen zusätzlichen Kanal für ausgedrücktes Wasser
bereitstellt und dadurch dabei hilft, Druck zwischen den unterschiedlichen
Bohrungstiefen auszugleichen, wodurch den Sacklöchern ermöglicht ist, verschiedene Tiefen
aufzuweisen und dadurch das Auftreten von Belastungsbrüchen zu
reduzieren. Bei bekannten Systemen durchschnitten oder durchliefen
die Rillen eine wesentliche Anzahl der verschiedenen Bohrungen nicht.
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Vorzugsweise
erstreckt sich die Rille spiralförmig
um die Arbeitsoberfläche.
Dadurch kann die Rille eine konstantere oder kontinuierlichere Druckentspannung
bereitstellen und eine größere Anzahl Bohrungen
verbinden.
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Vorzugsweise
weist die Rille eine halbkreisförmige
Grundfläche
auf. Dies hat den Vorteil, dass sie Reibungswiderstand gegen Wasserfluss
darin reduziert.
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Vorzugsweise
besteht eine gleichmäßige Verteilung
von Durchgangsbohrungen und/oder Sacklöchern. Die gleichmäßige Verteilung
fördert weiter
die Druckverteilung, die insbesondere verbessert ist, wenn jede
Durchgangsbohrung von gleichmäßig verteilten
Sacklöchern
umgeben ist und insbesondere jedes Durchgangsloch nicht unmittelbar
einer anderen Durchgangsbohrung benachbart ist.
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Die
Walzenabdeckung ist auf einer perforierten, hohlen Ummantelung bereitgestellt.
Dies ermöglicht
einen Abfluss zum Walzeninneren.
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Die
Durchgangsbohrungen in der Abdeckung sind an einer jeweiligen Ummantelungsperforation
ausgerichtet, um ein Saugloch in der Walze bereitzustellen.
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Vorzugsweise
ist die Querschnittsfläche
jeder Ummantelungsperforation größer als
die Querschnittsfläche
jeder Durchgangsbohrung. Dies ermöglicht es, dass der Durchmesser
der Durchgangsbohrung derart reduziert ist, dass er die gleiche
Größe wie die
herkömmlichen
kleineren Sacklöcher
aufweist. Dies ermöglicht
eine Reduzierung des offenen Oberflächenbereichs mit den oben beschriebenen Vorteilen,
während
ermöglicht
ist, dass der Saugdruck über
die größere Ummantelungsperforation aufrecht
erhalten ist, welche durch den reduzierten Kanal durch die Durchgangsbohrung
gefördert
ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist ein Saugmittel innerhalb der Ummantelung bereitgestellt, um
Wasser durch die Sauglöcher
zu ziehen.
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Vorzugsweise
ist das Saugmittel eine innere Folie innerhalb der Saugwalze, deren
Aktivierung einen Saugdruck mit den Sauglöchern erzeugt. Dies hat den
Vorteil, dass es ein einfaches Mittel zum Vorsehen eines Saugdrucks
ohne die Aufwendungen für das
Bereitstellen und Betreiben eines Saugkastens oder Vakuumgebläses ist.
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Vorzugsweise
ist die Folie gegenüber
dem Presswalzenspalt der Walze befestigt und angeordnet. Dies hat
den Vorteil, dass der Presswalzenspalt die Folie aktivieren kann,
wodurch ermöglicht
ist, dass der Saugdruck dem Presswalzenspalt benachbart erzeugt
ist und dadurch Wasser, das seitlich von dem Walzenspalt fließt, beseitigt
wird.
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Vorzugsweise
ist das Aktivierungsmittel in der Walze zum Aktivieren der Folie
bereitgestellt. Dieses kann auf der Walze bereitgestellt sein, wenn die
Folie bezüglich
der Walze befestigt ist, oder es kann bezüglich der Walze befestigt sein,
wenn sich die Folie mit der Walze dreht.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist eine Saugwalze bereitgestellt, aufweisend
eine perforierte, hohle Trommel und eine Folie innerhalb der Trommel,
deren Aktivierung einen Saugdruck an den Perforationen erzeugt.
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Vorzugsweise
weist die Saugwalze ferner eine Saugwalzenabdeckung auf, die mit
Durchgangsbohrungen versehen ist, welche jede zu einer jeweiligen
Ummantelungsperforation verbinden, um Sauglöcher in der Walze bereitzustellen.
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Vorzugsweise
weist die Abdeckung außerdem
mehrere Sacklöcher
und/oder Rillen auf.
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Es
werden nun nur als Beispiel spezifische Ausführungsformen der Erfindung
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Teilansicht, die die Außenfläche der Walzenabdeckung darstellt,
welche gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gebaut ist;
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2 einen
Teilschnitt durch die Walzenabdeckung von 1;
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3 eine
schematische Teilansicht, die die Außenfläche der Walzenabdeckung darstellt,
welche gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gebaut ist;
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4 ein
Teilschnitt durch die Walzenabdeckung von 3;
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5 schematisch
die Verteilung von Sauglöchern
bezüglich
der Sacklöcher
für die
Ausführungsform
von 3 und 4 (zugunsten der Übersichtlichkeit
wurden die Rillen ausgelassen);
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6 eine
diagrammatische Längsschnittansicht
einer Walze, die mit der Walzenabdeckung von 3 und 4 versehen
ist; und
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7 und 8 diagrammatische
Darstellungen der Saugwalze von 3 und 4,
die eine Variation des Mittels darstellen, das eine Vakuumquelle
bereitstellt.
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In
einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die in 1 und 2 dargestellt ist,
weist eine Walze eine feste Metalltrommel oder -ummantelung 2 auf,
die in eine Polyurethanummantelungsabdeckung 4 gekleidet
ist. Die Stärke
der Abdeckung beträgt
21 mm, und ihre äußerste Oberfläche ist
mit gleichmäßig verteilten
Sacklöchern 6 versehen,
die jeweils einen Durchmesser von 2,4 mm aufweisen. Die Sacklöcher weisen
mehrere Tiefen auf, nämlich
5, 6 und 6,5 mm. Die Sacklöcher 6 sind durch
eine Umfangsrille 8 miteinander verbunden, die durch jedes
Sackloch 6 schneidet, wobei sich die Rille 8 spiralförmig um
die Walzenabdeckungsoberfläche
erstreckt. Die Rillen weisen eine halbkreisförmige Grundfläche auf,
um Reibungswiderstand gegen Wasserfluss daran entlang zu reduzieren.
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In
der zweiten Ausführungsform,
die in 3 und 4 dargestellt ist, ist die Walze
der ersten Ausführungsform
dahingehend modifiziert, dass die feste Metallummantelung 2 mehrere
gleichmäßig verteilte
Perforationen 10 aufweist, die jede einen Durchmesser von
3 mm aufweist. Die Abdeckung ist dahingehend modifiziert, dass mehrere
der Sacklöcher
durch gleichmäßig verteilte
Durchgangsbohrungen 12 ersetzt sind, die jede einen Durchmesser
von 2,4 mm aufweisen, und zu einer jeweiligen Perforation 10 verbinden,
um ein Saugloch 14 auszubilden. Jedes Saugloch 14 ist
von einem benachbarten Saugloch 14 durch die Einfügung eines
Sacklochs 6 dazwischen getrennt, sodass jedes Saugloch 14 von gleichmäßig verteilten
Sacklöchern 6 vollständig umgeben
ist, wie am besten in 5 veranschaulicht.
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Das
hohle Innere der Saugrolle ist mit einem standardmäßigen Saugkasten
(nicht dargestellt) versehen, um ein Vakuum an den Sauglöchern 14 vorzusehen.
Alternativ könnte
die Saugwalze mit einer Vakuumquelle versehen sein, wie sie in 6 dargestellt
ist, welche einen diagrammatischen Querschnitt einer Walze 16 zeigt,
die eine zylindrische Walzenhülse 4,
Endkappen 18 und Drehzapfen 20, 22 aufweist.
Der Drehzapfen 20 ist fest und dient nur als Drehlager
für die
Walze 16. Der Drehzapfen 22 weist jedoch eine
axiale Bohrung 24 auf, die sich entlang eines axialen Schafts 26 der
Walze erstreckt, und die Wand des Schafts 26 ist mit mehreren Öffnungen 28 durchbohrt,
die das Innere der Bohrung 24 mit dem Innenvolumen der
Walze 16 verbinden. Ein Sauggerät, wie etwa eine Pumpe oder
ein Gebläse,
ist mit der Bohrung 24 verbunden, um Luft und mitgenommenes
Wasser aus der Oberfläche
der Walze 16 und dadurch aus jeglichem nassen Material,
das darauf ruht, durch die Sauglöcher 14 und Öffnungen 28 zu ziehen.
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In
einer dritten Ausführungsform
der Erfindung, wie in 7 und 8 dargestellt,
ist die Saugwalze der zweiten Ausführungsform dahingehend modifiziert,
dass anstelle des Erzeugens eines Vakuums mithilfe eines Saugkastens
oder Drehzapfens 20 ein Vakuum mithilfe einer befestigten
Folie 30 im Inneren der Saugwalze 16 erzeugt ist.
Unter Bezugnahme auf 7 läuft Papier 42, das
auf einem Pressfilz 34 gestützt ist, zwischen der Saugwalze 16 und
der Oberwalze 32 hindurch, um Wasser aus dem Papier auszudrücken. Wenn
sich die Walze 16 dreht, aktiviert der Presswalzenspalt 36,
der zwischen den Walzen geschaffen ist, die Folie, um einen positiven Druckimpuls 38 und
einen negativen Druckimpuls 40 herzustellen, und erzeugt
dadurch ein Vakuum zum Ziehen von Wasser über die Sauglöcher 14 in
das Innere der Walze 16.