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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung einer
Endlosbahn, wie zum Beispiel einer Papierbahn, der im Oberbegriff
von Anspruch 1 definierten Art.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Seit
vielen Jahren werden Versuche unternommen, externen Luftdruck dazu
zu verwenden, Wasser aus einer Papierbahn herauszupressen. Statt
eine Bahn an einem Pressspalt so stark zu komprimieren, dass Wasser
durch Hydraulikdruck herausgetrieben wird, wie dies beim normalen
Nasspressen der Fall ist, wurde argumentiert, dass mehr Wasser entfernt
und das spezifische Bahnvolumen aufrechterhalten werden könnte, wenn
Luftdruck zum Ergänzen
oder Ersetzen von durch den Walzenpressspalt erzeugten Hydraulikdrücken angelegt werden
könnte.
Bei einem solchen Versuch wird eine Mehrwalzenstruktur bereitgestellt,
die eine geschlossene Kammer bildet, wobei Luft von der Kammer durch
die Walzenfläche
zirkuliert wird, um Feuchtigkeit aus der über die Walze gewickelten Papierbahn durch
Konvektion abzuführen.
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Des
Weiteren ist erkannt worden, dass herkömmliche Nasspressverfahren
insofern sehr ineffizient sind, als nur ein kleiner Teil des Umfangs
einer Walze zur Behandlung der Papierbahn verwendet wird. Um diese
Beschränkung
zu überwinden,
sind einige Versuche unternommen worden, ein massives undurchlässiges Band
dazu auszuführen,
einen verlängerten
Pressspalt zum Pressen der Papierbahn zwecks Entwässerung
der Papierbahn zu bilden. Ein Problem bei solch einem Lösungsansatz
besteht jedoch darin, dass das undurchlässige Band die Strömung eines
Trocknungsfluids, wie zum Beispiel Luft, durch die Papierbahn verhindert.
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Eine
Vorrichtung der oben angeführten
Art wird in der US-A-4 675 079 offenbart. Bei dieser bekannten Vorrichtung
wird durch vier Walzen eine Kammer zur Bereitstellung einer Mehrfachpressspalt-Saugpresse
definiert, wobei die Bahn nur innerhalb von Walzenpressspalten gepresst
und durch mindestens eine Hohlwalze in ihrem Laufbereich in der
Kammer mit Saugwirkung beaufschlagt wird. Die Bahn kann zwischen
zwei Filzen festgehalten werden, um eine Zwei-Filz-Presse zu erhalten.
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Demgemäß besteht
Bedarf an einer verbesserten Pressvorrichtung, die ein verbessertes
Entwässern
einer Endlosbahn gewährleistet,
indem sie gleichzeitig sowohl eine vorbestimmte Fluidströmung durch
eine Endlosbahn als auch eine mechanische Druckkraft daran bewirkt.
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KURZE DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine semipermeable
Membran umfasst, die neben der ersten Seite der Endlosbahn angeordnet
ist, um die Endlosbahn von direkter Verbindung mit der Kammer zu
trennen; wobei die Membran so strukturiert und ausgeführt ist,
dass ihre Permeabilität
größer als
Null und kleiner als ca. 0,14 m3 pro Minute
pro 0,09 m3 (ca. fünf CFM pro Quadratfuß), wie
durch das TAPPI-Testverfahren TIP 0404-20 gemessen, ist, wobei diese
Permeabilität
einen vorbestimmten Fluidstrom durch sie hindurch zur Endlosbahn
gestattet, wobei die Membran zur Verbindung mit der druckbeaufschlagten
Kammer und der Differenzdruckquelle oder dem mindestens einen Hohlraum
zum Anlegen einer mechanischen Druckkraft an die Endlosbahn strukturiert
und ausgeführt
ist.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Pressvorrichtung bereit, die ein
verbessertes Entwässern einer
Endlosbahn gewährleistet,
indem sie gleichzeitig sowohl eine vorbestimmte Fluidströmung durch eine
Endlosbahn als auch eine mechanische Druckkraft daran bewirkt.
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Eine
erste bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung umfasst mehrere Walzen, die zur zusammenwirkenden
Drehung angeordnet sind, wobei jede der mehreren Walzen ein erstes
kreisförmiges
Ende, ein zweites kreisförmiges
Ende und eine zylindrische Mittelfläche aufweist, wobei die mehreren
Walzen zur Definition entsprechender mehrerer Pressspalte positioniert
sind, wobei die Endlosbahn durch mindestens zwei der mehreren Pressspalte
behandelt wird und wobei mindestens eine erste Walze der mehreren
Walzen mindestens einen in der zylindrischen Mittelfläche ausgebildeten
Hohlraum aufweist, der als Stützfläche vorgesehen
ist; eine erste und eine zweite Dichtungsplatte zur Ineingriffnahme
des ersten und des zweiten kreisförmigen Endes jeder der mehreren
Walzen, wobei die erste und die zweite Dichtungsplatte und die mehreren
Walzen die druckbeaufschlagte Kammer definieren; und wobei die Membran
zur Verbindung mit der druckbeaufschlagten Kammer und dem mindestens
einen Hohlraum zum Anlegen einer mechanischen Druckkraft an die Endlosbahn
strukturiert und ausgeführt
ist.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
treten die Endlosbahn und die Membran an dem Einlass in die Kammer
ein und am Auslass aus der Kammer aus.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
definieren die erste und die zweite Dichtungsplatte und die mehreren
Walzen mehrere Kammern. Mindestens eine erste Fluiddruckquelle steht mit
jeder der mehreren Kammern in Strömungsverbindung, um die mehreren
Kammern mit Druck zu beaufschlagen. Die mindestens eine semipermeable Membran
ist zum Eingriff mit einem Teil der mehreren Einlasspressspalte
strukturiert und ausgeführt,
um mit der zylindrischen Mittelfläche eines Teils der mehreren
Hauptwalzen in hydraulischer Verbindung zu stehen und einen Teil
der mehreren Auslasspressspalte zwecks Definition mehrerer ausgedehnter Pressspalte
in Eingriff zu nehmen.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Erfindung
gleichzeitig sowohl eine vorbestimmte Fluidströmung durch eine Endlosbahn,
wie zum Beispiel eine Papierbahn, als auch eine mechanische Druckkraft
daran bewirkt, um ein verbessertes Entwässern der Endlosbahn zu fördern.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht bei Definition
mehrerer Kammern darin, dass sie gleichzeitig sowohl eine vorbestimmte
Fluidströmung
durch eine Endlosbahn als auch eine mechanische Druckkraft daran
in einer ersten Richtung in einer ersten Kammer bewirkt und gleichzeitig
sowohl eine vorbestimmte Fluidströmung durch eine Endlosbahn
als auch eine mechanische Presskraft daran in einer zweiten, der
ersten Richtung entgegengesetzten Richtung in einer zweiten Kammer
bewirkt, um ein Entwässern
durch beide Hauptflächen der
Endlosbahn zu bewirken.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
oben genannten und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung und die Art und Weise, wie sie erhalten werden können, gehen bei
Bezugnahme auf die folgende Beschreibung von Ausführungsformen
der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor; des
Weiteren wird ein besseres Verständnis
der Erfindung dadurch erhalten. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
teilweise schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
perspektivische Seitenansicht der Walzenkonfiguration der Ausführungsform
von 1;
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3 eine
Teilvorderansicht der Walzenkonfiguration der Ausführungsform
von 1;
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4 eine
schematische Darstellung einer Variante einer Enddichtungsplatte
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
schematische Darstellung einer Variante einer anderen Enddichtungsplatte
der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
vergrößerte Seitenansicht
einer Variante eines Hauptwalzenprofils der Erfindung;
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7 eine
schematische Darstellung einer Variante einer Einzelkammerausführungsform
von 1;
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8 eine
schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung mit
zwei Kammern;
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9 eine
schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung; und
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10 eine
schematische Darstellung noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
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In
sämtlichen
Ansichten bezeichnen einander entsprechende Bezugszeichnen einander
entsprechende Teile. Die hier angeführten Veranschaulichungen stellen
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung dar, und solche Veranschaulichungen sollen nicht als
den Schutzbereich der Erfindung auf irgendeine Weise einschränkend ausgelegt
werden.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nunmehr
auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 Bezug
nehmend, wird eine Pressenanordnung 10 gezeigt, die insbesondere
bei der Papierherstellung nützlich
ist. Die Pressenanordnung 10 enthält einen Rahmen 12,
einen Belastungszylinder 14, eine Presswalzenanordnung 16,
eine Spannanordnung 18, eine Membran 20 und eine
Steuereinheit 21.
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Der
Rahmen 12 enthält
einen Hauptrahmen 22, einen oberen Schwenkrahmen 24,
einen unteren Schwenkrahmen 26, einen oberen Schwenkarm 28, einen
unteren Schwenkarm 30 und ein Paar Seitenrahmen 32, 33.
Der Seitenrahmen 32 wird mit einem weggebrochenen Teil
gezeigt, um einen inneren Teil des Seitenrahmens 33 freizulegen.
Die Schwenkrahmen 24, 26 sind zum Beispiel durch
Schweißungen oder
Schrauben fest am Hauptrahmen 22 angebracht. Die Schwenkarme 28, 30 sind
durch mehrere Drehzapfen 34 auf herkömmliche Weise schwenkbar an
den Schwenkrahmen 24 bzw. 26 angebracht. Jeder
der Schwenkarme 28, 30 weist ein erstes Ende 36,
bzw. 38 auf, das zum Anbringen gegenüberliegender Enden 40, 42 des
Belastungszylinders 14 über
Stifte 44 ausgeführt
ist. Jeder der Schwenkarme 28, 30 weist ein zweites
Ende 46, 48 auf, das zum festen Anbringen, wie
zum Beispiel durch Schweißungen
oder Schrauben, von Lagergehäusen 50 bzw. 52 ausgeführt ist.
Der erste und der zweite Seitenrahmen 32, 33 sind
an gegenüberliegenden
Seiten des Hauptrahmens 22 angebracht.
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Die
Presswalzenanordnung 16 enthält mehrere Walzen 60, 62, 64, 66 (vier
Walzen, wie gezeigt), die zur zusammenwirkenden Drehung im Rahmen 12 angeordnet
sind. Mit zusammenwirkender Drehung ist gemeint, dass eine Drehgeschwindigkeit
an der Umfangsfläche
jeder der Walzen 60, 62, 64, 66 im Wesentlichen
gleich ist, wobei zwischen den Walzenflächen im Wesentlichen kein Schlupf
besteht. Der Einfachheit halber werden manchmal die Walzen 60, 62 als
Hauptwalzen und die Walzen 64, 66 als Kappenwalzen
bezeichnet.
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Wie
in den 2 und 3 gezeigt, ist im Allgemeinen
jede der Walzen 60, 62, 64, 66 ein
geschlossener Hohlzylinder mit einem ersten kreisförmigen Ende 68, 70, 72 bzw. 74,
einem zweiten kreisförmigen
Ende 76, 78, 80 bzw. 82 und einer zylindrischen
Mittelumfangsfläche 84, 86, 88, 90,
die alle um eine Drehachse 92, 94, 96 bzw. 98 radialsymmetrisch sind.
Ein Satz von Dichtungen 99 kann an den ersten kreisförmigen Enden 68, 70, 72, 74 und
den zweiten kreisförmigen
Enden 76, 78, 80, 82 befestigt
sein. Die axialen Erstreckungen der Hauptwalzen 60, 62 und Kappenwalzen 64, 66 verlaufen
alle parallel. Vorzugsweise ist ein Umfang einer der Kappenwalzen 64, 66 kleiner
als ein Umfang einer der Hauptwalzen 60, 62. Wie
in 1 gezeigt, sind die Walzen 60, 62, 64, 66 zur
Definition einer entsprechenden Anzahl von Walzenpressspalten 100, 102, 104, 106 positioniert.
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Die
Kappenwalzen 64, 66 werden zur Erzeugung einer
Dichtung entlang der axialen Erstreckung der Hauptwalzen 60, 62 an
den Walzenpressspalten 100, 102, 104, 106 verwendet.
Jede der Walzen 60, 62, 64, 66 kann
einen elastischen Überzug,
wie zum Beispiel Gummi, aufweisen, um die Abdichtung an den Walzenpressspalten
zu unterstützen.
Die Abdichtung an den Walzenpressspalten 100, 102, 104, 106 erfordert
einen relativ gleichförmigen
Druck entlang aller Walzenpressspalte 100, 102, 104, 106. Aufgrund
der wahrscheinlichen Durchbiegung der Hauptwalzen 60, 62 aufgrund
des Anlegens einer Kraft daran durch die Kappenwalzen 64, 66 ist
irgendein Mechanismus zur Unterstützung der Bereitstellung eines
gleichförmigen
Pressspaltendrucks an den Walzenpressspalten 100, 102, 104, 106 erforderlich.
Demgemäß können die
Kappenwalzen 64, 66 Hydraulikdruck und eine Reihe
von Kolben im Walzenmantel der Walzen 64, 66 verwenden,
um den Walzenmantel der Walzen 64, 66 in den Walzenmantel
der Hauptwalzen 60, 62 zu pressen und so an den zugehörigen Pressspalten
einen gleichförmigen Druck
zu gewährleisten.
Als Alternative dazu könnte auch
eine ballige Kappenwalze verwendet werden.
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Wie
in 3 gezeigt, enthalten der erste und der zweite
Seitenrahmen 32, 33 eine erste und zweite Dichtungsplatte 108 bzw. 110,
die an einer Innenseite davon angebracht ist. Die erste und die
zweite Dichtungsplatte 108, 110 werden von den
Seitenrahmen 32, 33 dazu gezwungen, einen Teil
der ersten kreisförmigen
Enden 68, 70, 72, 74 und einen
Teil der zweiten kreisförmigen
Enden 76, 78, 80, 82 der Walzen 60, 62, 64, 66 der
Presswalzenanordnung 16 in Eingriff zu nehmen, um eine
Kammer 112 zu definieren und eine Enddichtung der Kammer 112 zu
bewirken. Wahlweise ist zwischen der ersten Dichtungsplatte 108 und
der zweiten Dichtungsplatte 110 in der Kammer 112 eine
Zugstange 113 verbunden. Bei einigen Ausführungsformen
sind die erste und die zweite Dichtungsplatte 108, 110 flexibel
und so strukturiert und ausgeführt,
dass sie sich im Wesentlichen der Form der ersten kreisförmigen Enden 68, 70, 72, 74 bzw.
der zweiten kreisförmigen
Enden 76, 78, 80, 82 der Walzen 60, 62, 64, 66 anpassen.
Um die Abdichtung der Kammer 112 weiter zu unterstützen, sind
zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsplatte 108, 110 und
den ersten und zweiten kreisförmigen
Enden 68, 70, 72, 74 bzw. 76, 78, 80, 82 Dichtungen
ausgebildet. Solche Dichtungen können
mechanische Dichtungen und Fluiddichtungen umfassen.
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Die
Hauptwalzen 60, 62 sind unter Verwendung herkömmlicher
Lagerbefestigungsanordnungen, wie zum Beispiel jene, die Rollenlager
oder Buchsen enthalten, fest und drehbar an den Seitenrahmen 32, 33 angebracht.
In diesem Zusammenhang bedeutet fest und drehbar, dass die Achsen 92, 94 der
Walzen 60, 62 bezüglich des Hauptrahmens 22 und
der Seitenrahmen 32, 33 nach der Installation nicht
verschoben werden können,
aber eine Drehung um die Achsen 92, 94 gestattet
ist.
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Vorzugsweise
enthält
die Hauptwalze 60, die über
die Membran 20 mit der Kammer 112 in Strömungsverbindung
steht, mindestens einen in ihrer Mittelumfangsfläche ausgebildeten Hohlraum
in Form einer Nut, eines Lochs oder einer Pore zur Erleichterung
einer Druckdifferenz an der Membran 20 und jeglichem dazwischen
liegenden Material, wie zum Beispiel einer Endlosbahn 140.
Des Weiteren wird bevorzugt, dass die Hauptwalze 62, die
nicht über
die Membran 20 mit der Kammer 112 in Strömungsverbindung
steht, keinen solchen Hohlraum in seiner Mittelumfangsfläche enthält. Jede
der Walzen kann einen elastischen Überzug, wie zum Beispiel Gummi, über ihre
ganze Walzenfläche
oder einen Teil davon enthalten, um die Abdichtung der Kammer 112 an
den Walzenpressspalten 100, 102, 104, 106 zu
unterstützen.
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Die
Kappenwalzen 64, 66 sind drehbar an den Lagergehäusen 50 bzw. 52 angebracht.
Die Drehachsen 96, 98 der Walzen 64, 66 sind
jedoch bezüglich
des Hauptrahmens 22 über
die Schwenkarme 28 bzw. 30 beweglich, um eine
Belastung der Presswalzenanordnung 16 zu bewirken. Da ein
Umfang und ein entsprechender Durchmesser einer der Kappenwalzen 64, 66 vorzugsweise
kleiner ist als ein Umfang und ein entsprechender Durchmesser einer der
Hauptwalzen 60, 62, sind die an den Kappenwalzen 64, 66 erzeugten
Kräfte
reduziert, wodurch es kleineren Strukturen gestattet wird, die Kräfte in der Kammer 112 zu
halten.
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Da
die Kappenwalzen 64, 66 im Verhältnis kleiner
sind, erfordern sie zum Beispiel eine kleinere Betätigungskraft
als es bei einer im Verhältnis
größeren Kappenwalze
als Gegenstück
der Fall wäre. Wenn
der Durchmesser der Kappenwalzen 64, 66 ein Drittel
des Durchmessers der Hauptwalzen 60, 62 beträgt, können die
auf die Kappenwalzen 64, 66 ausgeübten Kräfte im Vergleich
zu den Kräften
an den Hauptwalzen 60, 62 um 40 Prozent reduziert werden.
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Im
Allgemeinen gilt, je kleiner der Abstand zwischen den Hauptwalzen 60 und 62 und
je größer der
Unterschied der Durchmesser zwischen den Hauptwalzen 60, 62 und
den Kappenwalzen 64, 66, desto größer der
Unterschied der durch die Hauptwalzen 60, 62 und
die Kappenwalzen 64, 66 auf den Rahmen 12 ausgeübten Kräfte. Diese
Anordnung gestattet eine einfachere Ausführung der Stützkonstruktion,
zum Beispiel des Rahmens 12, für die Presswalzenanordnung 16.
Da der Großteil
der Kraft durch die im Verhältnis
größeren Hauptwalzen 60, 62 ausgeübt wird,
sind die Hauptwalzen 60, 62 zum Beispiel an Lagern
angebracht, die fest an den Seitenrahmen 32, 33 befestigt
sind, die wiederum fest am Hauptrahmen 22 angebracht sind.
Durch strukturelles Zusammenbinden der Hauptwalzen 60 und 62 und
Festlegen ihrer relativen Positionen sind die Hauptkräfte in der Pressenanordnung 10 innerhalb einer
relativ einfachen mechanischen Konstruktion enthalten.
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Um
eine ordnungsgemäße Betriebsspannung
der Membran 20 aufrechtzuerhalten, ist eine Spannanordnung 18 am
Hauptrahmen 22 angebracht. Die Spannanordnung 18 enthält einen Spannzylinder 114 und
eine Spannrolle 116. Die Spannrolle 116 ist drehbar
mit dem Spannzylinder 114 verbunden, der die Spannrolle 116 in
einer quer zu einer Drehachse einer Spannrolle 116 verlaufenden
Richtung bewegt.
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Wie
in 1 mit Bezug auf 2 gezeigt, bewegt
sich die Membran 20 in Richtung des Pfeils 118 und
wird über
einen Teil der Umfangsfläche 88 der
Kappenwalze 64 geleitet, läuft in den Einlasswalzenpressspalt 100, über einen
Teil der Umfangsfläche 84 der
Hauptwalze 60 in der Kammer 112, aus dem Auslasswalzenpressspalt 102 heraus, über einen
Teil der Umfangsfläche 90 der
Kappenwalze 66 und um ungefähr die Hälfte der Umfangsfläche der Spannrolle 116 herum.
Die Membran 20 ist vorzugsweise ein Endlosband aus semipermeablem
Material, das so strukturiert und ausgeführt ist, dass es eine vorbestimmte
Permeabilität
aufweist, die eine vorbestimmte Fluidströmung dort hindurch gestattet.
Des Weiteren ist die semipermeable Membran 20 zu einem
bestimmten Grad sowohl gas- als auch flüssigkeitsdurchlässig. Darüber hinaus
ist die Membran 20 so strukturiert und ausgeführt, dass
sie die Abdichtung der Kammer 112 am Einlasspressspalt 100 und Auslasspressspalt 102 unterstützt. Nach
der Druckbeaufschlagung besteht in der Kammer 112 die kombinierte
Wirkung des Einlasspressspalts 100, der um den Umfang der
Hauptwalze 60 herumführenden Membran 20 und
des Auslasspressspalts 102 darin, einen einzigen, ausgedehnten
Pressspalt 115 zum Anlegen einer mechanischen Druckkraft
an die Hauptwalze 60 und jegliches dazwischen liegende, zwischen
der Membran 20 und der Hauptwalze 60 angeordnete
Material zu bilden. Somit steht die Membran 20 mit der
druckbeaufschlagten Kammer 112 und der Hauptwalze 60 in
Verbindung, um gleichzeitig sowohl eine vorbestimmte Fluidströmung durch das
dazwischen liegende Material als auch eine mechanische Druckkraft
darauf zu bewirken.
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Bei
bevorzugten Ausführungsformen
ist die Membran 20 aus gummiertem Gewebe mit einer Dicke
von höchstens
2,54 mm (0,1 Zoll) und ist durch Ausbildung mehrerer Löcher 117 (siehe 6)
durch das Gewebe, deren Größe, Form,
Häufigkeit und/oder
deren Muster zur Bereitstellung der erwünschten Permeabilität ausgewählt sind,
semipermeable gemacht. Vorzugsweise werden die mehreren Löcher mit
einem Laser hergestellt. Die Permeabilität ist so ausgewählt, dass
sie größer als
Null und kleiner als ca. 0,14 m3 pro Minute
pro 0,09 m2 (ungefähr fünf CFM pro Quadratfuß), wie
durch das TAPPI-Testverfahren TIP 0404-20 gemessen, ist, und ist besonders
bevorzugt so ausgewählt,
dass sie größer als
Null und kleiner als ca. 0,06 m3 pro Minute
pro 0,09 m2 (ca. zwei CFM pro Quadratfuß) ist.
Somit ist die semipermeable Membran 20 zu einem bestimmten
Grad sowohl gasdurchlässig
als auch flüssigkeitsdurchlässig.
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Die
Steuereinheit 21 enthält
eine Steuerung 120, eine Druckluftquelle 122,
eine Fluidquelle 124, eine Differenzdruckquelle 125 und
eine Sensoranordnung 126.
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Die
Steuerung 120 enthält
vorzugsweise einen Mikroprozessor und einen Speicher zum Speichern
und Ausführen
eines Steuerprogramms und enthält
eine Eingabe-Ausgabe-Vorrichtung zur Herstellung von Eingabe-/Ausgabe-Verbindungen
und zum Datentransfer mit externen Vorrichtungen. Die Steuerung 120 kann
zum Beispiel eine industrielle programmierbare Steuerung einer in
der Technik wohlbekannten Art sein.
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Die
Druckluftquelle 122 enthält mehrere einzeln steuerbare
Ausgänge.
Die Druckluftquelle 122 ist über eine Leitung 128 mit
dem Belastungszylinder 14 strömungsverbunden. Die Druckluftquelle 122 ist des
Weiteren über
eine Leitung 130 mit dem Spannzylinder 114 strömungsverbunden.
Obgleich das bevorzugte Arbeitsfluid zur Betätigung der Zylinder 14, 114 Druckluft
ist, ist für
Fachleute offensichtlich, dass das Druckluftsystem auch zu einer
anderen Fluidquelle, die ein anderes Gas oder ein flüssiges Arbeitsfluid
verwendet, umgerüstet
werden kann.
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Die
Fluidquelle 124 ist über
eine Leitung 132 mit der Kammer 112 strömungsverbunden.
Die Fluidart kann durch den Benutzer in Abhängigkeit von dem von der Pressenanordnung 10 behandelten
Material gewählt
werden. Bei einigen Anwendungen kann es zum Beispiel wünschenswert
sein, trockene Druckluft zur Druckbeaufschlagung der Kammer 112 auf
einen vordefinierten Druck zu verwenden, bei dem es sich bei bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung um einen Druck von über 206,84·103 Pa (30
psi) über
dem Druck des Differenzdrucks der Differenzdruckquelle 125 handelt.
Bei anderen Anwendungen kann es wünschenswert sein, ein druckbeaufschlagtes
Gas, wie zum Beispiel ein erwärmtes Gas,
oder eine Flüssigkeit,
wie zum Beispiel Wasser oder eine flüssige Lösung, zu verwenden.
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Bei
der Ausführungsform
von 1 strömt Fluid über die
Leitung 132 in die Kammer 112 und über die
Hohlräume,
zum Beispiel Nuten, Löcher oder
Poren, die in der Mittelumfangsfläche 84 der Hauptwalze 60 ausgebildet
sind, aus der Kammer 112 heraus. Die Hohlräume in der
Hauptwalze 60 stehen über
eine Leitung 133 mit der Differenzdruckquelle 125 in
Verbindung. Die Differenzdruckquelle 125 kann zum Beispiel
eine Unterdruckquelle, eine bei einem Druck unter dem Druck in der
Kammer 112 arbeitende Druckquelle oder einfach eine Entlüftung an
die Atmosphäre
sein, die über
die Leitung 133 mit dem Inneren der Walze 60 verbunden
ist, um eine Evakuierung der Hohlräume zu bewirken.
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Als
Alternative dazu kann möglicherweise keine
Entlüftung über die
Leitung 133 erforderlich sein, wenn die Hauptwalze 60 genutete
Hohlräume enthält und die
Nuten mit Atmosphärendruck
in Verbindung stehen. Ebenso kann möglicherweise auf ein Entlüften über die
Leitung 133 verzichtet werden, wenn die Walzenhohlräume, wie
zum Beispiel Grundlöcher,
groß genug
sind und wenn sie bei einem Druck, der kleiner als der Kammerdruck
ist, in den Pressspalt eintreten. In diesem Fall wirken die Hohlräume wie
eine Differenzdruckquelle, bis die Hohlräume den Kammerdruck erreichen.
Die Hohlraumgröße kann
zur Steuerung der Wirksamkeit des Entwässerungsprozesses gewählt werden.
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Die
druckbeaufschlagte Kammer 112 enthält insofern eine inhärente Druckentlastung,
als der in der Kammer 112 aufgebaute Überdruck dazu führt, dass
sich eine oder mehrere der Walzen 60, 62, 64, 66 öffnen, um
den Druck abzulassen, anstatt plötzlich zu
versagen.
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Die
Steuerung 120 ist über
ein elektrisches Kabel 134 elektrisch mit der Druckluftquelle 122 verbunden,
um deren Fluidausgabe gezielt zu steuern und so den Betrieb des
Belastungszylinders 14 unabhängig zu steuern, um die Presswalzenanordnung 16 zu
belasten, und den Betrieb des Spannzylinders 114 unabhängig zu
steuern, um die semipermeable Membran 20 mit einer vorbestimmten
Spannung zu beaufschlagen.
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Die
Steuerung 120 ist über
ein elektrisches Kabel 136 elektrisch mit der Fluidquelle 124 verbunden.
Des Weiteren ist die Steuerung 120 über ein elektrisches Kabel 138 elektrisch
mit der Sensoranordnung 126 verbunden. Die Sensoranordnung 126 enthält einen
oder mehrere Erfassungsmechanismen, um der Steuerung 120 elektrische
Rückkopplungssignale
zu liefern, die eine oder irgendeine Kombination aus einem Druck,
einer Temperatur oder einem anderen Umgebungsfaktor in der Kammer 112 darstellen.
Die Steuerung 120 verarbeitet die Rückkopplungssignale zur Erzeugung
von Ausgangssignalen, die der Fluidquelle 124 zugeführt werden,
um deren Fluidausgabe gezielt zu steuern.
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Im
Betrieb verarbeitet die Steuerung 120 von der Sensoranordnung 126 erhaltene
Rückkopplungssignale,
um einen Druck der druckbeaufschlagten Kammer 112, vorzugsweise
auf einen Druck von über 206,84·103 Pa (30 psi) über dem Druck der Differenzdruckquelle 125,
zu steuern. Die Walzen 60, 62, 64, 66 werden
mit wenig oder ohne Schlupf zwischen ihnen gedreht, und die Membran 20 wird
mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Oberflächengeschwindigkeit der Walzen 60, 62, 64, 66 angetrieben.
Eine Endlosbahn, oder Papierbahn, 140 und eine Bahntraglage 142 werden
in Richtung von Pfeil 143 in den Einlasswalzenpressspalt 100 gestartet
und durch die Membran 20 durch den ausgedehnten Pressspalt 115 zum
Auslasswalzenpressspalt 102 geführt. Die Membran 20 ist
so in der Walzenanordnung 16 positioniert, dass sie neben
einer ersten Seite 144 der Endlosbahn 140 liegt,
um die Endlosbahn 140 effektiv von direkter Verbindung
mit der druckbeaufschlagten Kammer 112 zu trennen. Mit
anderen Worten, das Fluid in der Kammer 112 kann nur durch
die Membran 20 auf die Endlosbahn 140 wirken.
Die Bahntraglage 142 ist so positioniert, dass sie die
zylindrische Mittelfläche 84 der
Hauptwalze 60 und eine zweite Seite 146 der Endlosbahn 140 berührt.
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Die
Membran 20 ist so strukturiert und ausgeführt, dass
ihre Permeabilität
eine vorbestimmte Fluidströmung
durch eine Endlosbahn 140 gestattet, und steht mit der
druckbeaufschlagten Kammer 112 und mindestens einem Hohlraum
der Hauptwalze 60 in Verbindung, um eine Druckdifferenz
an der Membran 20 und der Endlosbahn 140 zu erzeugen.
Dieser Druckabfall führt
dazu, dass eine mechanische Presskraft an die Endlosbahn 140 angelegt
wird, die zu ihrer Verfestigung beiträgt. Somit steht die Membran 20 mit
der druckbeaufschlagten Kammer 112 und der Hauptwalze 60 in
Verbindung, um gleichzeitig in Kombination sowohl eine vorbestimmte
Fluidströmung
durch die und eine mechanische Presskraft an der Endlosbahn 140 zu
bewirken, um eine verbesserte Entwässerung der Endlosbahn 140 zu
fördern.
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Die
Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn der Trockengehalt der
Endlosbahn 140 vor der Entwässerung höher als 6 Prozent und niedriger
als 70 Prozent ist und wenn das Flächengewicht der Endlosbahn 140 größer als
ca. 25 g/m2 ist.
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Die
Bahntraglage 142 weist vorzugsweise eine Dicke von höchstens
ca. 2,54 mm (0,1 Zoll) und kann ein Filz sein oder als Alternative
dazu einen neben einer hydrophoben Lage positionierten Filz enthalten,
wobei die hydrophobe Lage neben der zweiten Seite 146 der
Endlosbahn 140 positioniert ist. Die Bahntraglage 142 enthält vorzugsweise
eine Filzlage 142A mit einer hydrophoben Lage 142B,
wobei die hydrophobe Lage 142B Wasser über Kapillarwirkung von der
Endlosbahn 140 weg befördert,
um von der Filzlage 142A (siehe 6) aufgenommen
zu werden. Die hydrophobe Lage 142B verhindert eine Wiederbefeuchtung,
wodurch vermieden wird, dass Wasser in die Endlosbahn 140 zurückfließt.
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Die
relativen Größen des
an die Endlosbahn 140 angelegten mechanischen Drucks werden
durch Faktoren, wie zum Beispiel den Kammerdruck in der Kammer 112,
die Permeabilität
der semipermeablen Membran 20 und die Permeabilität der Endlosbahn 140 erhalten.
Die Fluidströmung,
vorzugsweise Luft, durch die Endlosbahn 140 wird durch
Faktoren, wie zum Beispiel den Kammerdruck in der Kammer 112, die
Permeabilität
der semipermeablen Membran 20 und die Größe (zum
Beispiel die Länge)
der Kammer 112 erhalten. Der dynamische Fluiddruck in der druckbeaufschlagten
Kammer 112 wird auf Grundlage der Überwachung des Kammerdrucks
durch die Sensoranordnung 126 gesteuert. Die Sensoranordnung 126 erfasst
einen Druck in der Kammer 112 und liefert ein Druckrückkopplungssignal
an die Steuerung 120. Die Steuerung 120 verarbeitet
das Druckrückkopplungssignal,
um ein Druckausgangssignal zu erzeugen, das der Fluidquelle 124 zugeführt wird, um
deren Fluidausgabe gezielt zu steuern und so einen Druck der druckbeaufschlagten
Kammer 112 auf einen vorbestimmten Druck, vorzugsweise
auf einen Druck von über
206,84·103 (30 psi) über dem Druck einer Differenzdruckquelle 125,
zu steuern. Wenn eine Temperatur in Bezug auf Druck in der druckbeaufschlagten
Kammer 112 von Bedeutung ist, kann die Sensoranordnung 126 dazu
ausgelegt werden, eine Temperatur in der Kammer 112 zu
erfassen und der Steuerung 120 ein Temperaturrückkopplungssignal
zuzuführen.
Die Steuerung 120 verarbeitet das Temperaturrückkopplungssignal
zusammen mit dem Druckrückkopplungssignal,
um Ausgangssignale zu erzeugen, die der Fluidquelle 124 zugeführt werden, um
den Druck und die Temperatur in der druckbeaufschlagten Kammer 112 zu
regeln.
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Des
Weiteren steuert die Steuerung 120 die Belastung der Hauptwalzen 60, 62 durch
die Kappenwalzen 64, 66 durch Steuerung einer
Größe des Drucks,
die der Belastungszylinder 14 an den oberen und den unteren
Schwenkarm 28, 30 anlegt. Vorzugsweise steht die
Belastungsgröße der Hauptwalzen 60, 62 mit
einem Druck in der druckbeaufschlagten Kammer 112 in Beziehung,
der durch einen Drucksensor der Sensoranordnung 126 überwacht wird.
Die Belastung kann eine Vorbelastung zusätzlich zu einer zum Druck in
der Kammer 112 proportionalen Belastung umfassen.
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Natürlich sind Änderungen
der oben beschriebenen Ausführungsform
möglich.
Zum Beispiel und unter Bezugnahme auf 4 kann zur
Aufrechterhaltung der Enddichtung der Kammer 112 und zur Verhinderung
von Verschleiß zwischen
den Dichtungsplatten 108, 110 und den Walzen 60, 62, 64, 66 über einen
Leitungsring 150, der über
die Leitung 153 mit der Fluidquelle 152 verbunden
ist, ein Schmier- und Dichtungsfluid wie Luft oder Wasser, oder
irgendein viskoses Fluid, in mehrere Dichtungsöffnungen 148 gezwängt werden.
Die Druckfluidquelle 152 ist über ein elektrisches Kabel 155 elektrisch
mit der Steuerung 120 verbunden und wird durch diese gesteuert.
Die Dichtungsöffnungen 148 in
den Dichtungsplatten 108, 110 sind so angeordnet,
dass sie den Enden der Walzen 60, 62, 64, 66 gegenüberliegen,
um das druckbeaufschlagte Schmier- und Dichtungsfluid zwischen die
Dichtungsplatten 108, 110 und die Teile der jeweiligen
kreisförmigen
Enden 68, 70, 72, 74 und 76, 78, 80, 82 zu
leiten. Aufgrund des Einspritzens des Schmier- und Dichtungsfluids schwimmen
die Dichtungsplatten 108, 110 in kleinen steuerbaren
Abständen über den
kreisförmigen
Enden 68, 70, 72, 74 und 76, 78, 80, 82,
wobei zwischen den Dichtungsplatten 108, 110 und
den kreisförmigen
Enden 68, 70, 72, 74 und 76, 78, 80, 82 der
Walzen 60, 62, 64, 66 ein geringer
oder gar kein physischer Kontakt besteht. Obgleich um solch eine
Dichtungsanordnung herum eine Leckage besteht, kann das Ausmaß der Leckage
durch sorgfältige
Wahl der Abstandstoleranzen und des Schmier- und Dichtungsfluids
so gesteuert werden, dass es klein ist.
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Darüber hinaus
ist vorgesehen, dass die Hauptwalze 62 auch an eine Differentialquelle
entlüften
kann und dass die Endlosbahn 140 zusammen mit der Membran 20 so
geleitet werden kann, dass sie durch alle vier Pressspalte, wie
zum Beispiel in den Pressspalt 106, aus dem Pressspalt 104,
in den Pressspalt 100 und aus dem Pressspalt 102,
führt, um
die Verweilzeit zu verlängern,
die die Membran 20 mit der Endlosbahn 140 zusammenwirkt.
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5 zeigt
eine andere Variante der Erfindung, bei der die Enddichtung der
Kammer 112 dadurch verbessert wird, dass die Fluidöffnungen 154 in den
Dichtungsplatten 108, 110 so angeordnet werden,
dass sie sich in der Nähe
der Enden der Walzen 60, 62, 64, 66 befinden,
ihnen aber nicht gegenüberliegen.
Ein Leitungsring 156 ist mit den Öffnungen 154 und über die
Leitung 158 mit der Fluidquelle 152 verbunden,
um ein Schmier- und Dichtungsfluid, wie zum Beispiel Luft oder Wasser,
oder irgendein anderes viskoses Fluid, durch die Öffnungen 154 in
die Kammer 112 zu leiten. Die Fluidquelle 152 ist über das
elektrische Kabel 155 mit der Steuerung 120 elektrisch
verbunden und wird von ihr gesteuert. Der Druck in der Kammer 112 zwängt das
zugesetzte Fluid zwischen die kreisförmigen Enden 68, 70, 72, 74 und 76, 78, 80, 82 der
Walzen 60, 62, 64, 66 und die Dichtungsplatten 108 bzw. 110,
wodurch die Dichtungsplatten 108, 110 über den
kreisförmigen
Enden schwimmen können.
Bei dieser Ausführungsform wird
Leckage durch Steuerung des Abstands zwischen den kreisförmigen Enden 68, 70, 72, 74 und 76, 78, 80, 82 der
Walzen 60, 62, 64, 66 und den Dichtungsplatten 108 bzw. 119 gesteuert,
so dass es in einem Bereich zu keiner übermäßigen Leckage kommt und ein übermäßiger Verschleiß zwischen den
Dichtungsplatten 108, 110 und den Walzen 60, 62, 64, 66 vermieden
wird.
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6 zeigt
eine andere Variante der Erfindung, bei der eine Hauptwalze 160 mit
dem gezeigten Profil die Hauptwalze 60 ersetzen würde. Die Hauptwalze 160 enthält ein erstes
kreisförmiges Ende 162,
ein zweites kreisförmiges
Ende 164, eine erste zylindrische Endfläche 166 und eine zweite
zylindrische Endfläche 168,
eine erste geneigte ringförmige
Fläche 170,
eine zweite geneigte ringförmige Fläche 172 und
eine zylindrische Mittelfläche 174. Die
erste zylindrische Endfläche 166 befindet
sich neben dem ersten kreisförmigen
Ende 162 und die zweite zylindrische Endfläche 168 befindet
sich neben dem zweiten kreisförmigen
Ende 164. Die zylindrische Mittelfläche 174 weist einen
Umfang auf, der kleiner ist als ein Umfang der ersten und zweiten
zylindrischen Endfläche 166, 168.
Die erste geneigte ringförmige
Fläche 170 stellt
einen Übergang
von der zylindrischen Mittelfläche 174 zur
ersten zylindrischen Endfläche 166 bereit,
und die zweite geneigte ringförmige
Fläche 172 stellt
einen Übergang
von der zylindrischen Mittelfläche 174 zu
einer zweiten zylindrischen Endfläche 168 bereit.
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Eine
Breite der zylindrischen Mittelfläche 174 wird so gewählt, dass
sie ungefähr
gleich einer Breite der Membran 20 ist. Die erste und die
zweite geneigte ringförmige
Fläche 170, 172 definiert
eine Führungsbahn
für die
Membran 20, die Endlosbahn 140 und die Bahntraglage 142.
Vorzugsweise enthalten die Membran 20 sowie die Bahntraglage 142 jeweils ein
Paar sich verjüngender
Außenränder, die
die erste und die zweite geneigte ringförmige Fläche 170, 172 berühren. Besonders
bevorzugt enthält
die permeable Membran 20 ein Paar sich verjüngender,
undurchlässiger
Längsaußenränder 20A, 20B,
die neben einem semipermeablen Teil 20C ausgebildet sind,
um die Abdichtung entlang den geneigten ringförmigen Flächen 170, 172 zu
verbessern. Des Weiteren enthält
die Bahntraglage 142 eine Filzlage 142A und eine
hydrophobe Lage 142B. Wahlweise kann die Bahntraglage 142 ein
Paar undurchlässiger Längsaußenränder enthalten,
die die erste und die zweite geneigte ringförmige Fläche 170, 172 berühren.
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7 zeigt
schematisch eine andere Variante der Erfindung, bei der eine Pressenanordnung 200 eine
Walzenanordnung 201 enthält, die mehrere Walzen 202, 204, 206, 208 aufweist,
welche in einem quadratischen Muster zur zusammenwirkenden Drehung
bei der Verarbeitung einer ersten Endlosbahn 209, wie zum
Beispiel einer Papierbahn, die auf einer Bahntraglage 210 läuft, und
einer zweiten Endlosbahn 212, wie zum Beispiel einer Papierbahn,
die auf einer Bahntraglage 214 läuft, angeordnet sind. Die Bahntraglagen 210, 214 können zum
Beispiel Filzlagen sein.
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Jede
der Walzen 202, 204 ist von der oben zuvor als
Hauptwalze 60 beschriebenen Art, und jede der Walzen 206, 208 ist
von der oben als Kappenwalze 64, 66 beschriebenen
Art, und somit werden sie nicht erneut ausführlich beschrieben. Des Weiteren versteht
sich, dass Dichtungsplatten der gleichen allgemeinen Art, wie oben
in Bezug auf die Dichtungsplatten 108 und 110 beschrieben,
auf die Art, wie unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben,
zur Definition einer Kammer 216 verwendet werden würden. Die
Steuerung und Druckquellenverbindungen zur Kammer 216 und
die zugehörige
Funktionsweise sind wie oben in Bezug auf die 1–4 beschrieben
und werden hier nicht wiederholt.
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Für Erläuterungszwecke
werden die Walzen 202 und 204 als Hauptwalzen
und die Walzen 206, 208 als Kappenwalzen bezeichnet,
obgleich die Walzen 202, 204, 206, 208 bei
der vorliegenden Ausführungsform
ungefähr
die gleiche Größe aufweisen. Die
Hauptwalzen 202, 204 und die Kappenwalzen 206, 208 sind
so positioniert, dass sie mehrere Walzenpressspalte 220, 222, 224, 226 definieren,
von denen auf Grundlage einer Drehung der Hauptwalze 202 in
die durch den Pfeil 230 dargestellte Richtung die Walzenpressspalte 220, 224 Einlasswalzenpressspalte
der Pumpenanordnung 200 und die Walzenpressspalte 222, 226 Auslasswalzenpressspalte bilden.
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Die
erste Endlosbahn 209 und die erste Bahntraglage 210 treten
in den Einlasspressspalt 220 ein und werden durch die Kammer 216 um
den Umfang der Hauptwalze 202 herum verarbeitet. Die zweite
Endlosbahn 212 und die zweite Bahntraglage 214 treten
in den Einlasspressspalt 224 ein und werden durch die Kammer 216 um
die Umfangsfläche der
Hauptwalze 204 herum verarbeitet. Die erste Bahntraglage 210,
die Endlosbahn 209, die Endlosbahn 212 und die
zweite Bahntraglage 214 werden durch den Auslasspressspalt 222 verarbeitet,
um eine aus den Endlosbahnen 209, 212 bestehende
laminierte Bahn 228 zu bilden. Während der Verarbeitung bleibt
die zweite Endlosbahn 212 aufgrund von Oberflächenspannung
oder aufgrund von Entlüftung in
der Hauptwalze 202 durch Löcher, Nuten oder Poren, die
in der zylindrischen Fläche
der Hauptwalze 202 ausgebildet sind, mit der ersten Endlosbahn 209 in
Kontakt. Es wird vorgesehen, dass die zweite Endlosbahn 212 und
die zweite Bahntraglage 214 auch durch eine Überzugslage
ersetzt werden könnten, die
auf die Endlosbahn 209 aufgebracht werden würde.
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8 ist
eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei
der eine Pumpenanordnung 300 eine Walzenanordnung 301 mit
mehreren Walzen 302, 304, 306, 308, 310 und 312 enthält, die
zur zusammenwirkenden Drehung bei der Verarbeitung einer Endlosbahn 314,
wie zum Beispiel einer Papierbahn, angeordnet sind. Jeder der Walzen 302, 304 ist
von der zuvor als Hauptwalze 60 und/oder 160 beschriebenen
Art und ist so wie oben beschrieben mit einer Differenzdruckquelle strömungsverbunden.
Die Walzen 306, 308, 310, 312 sind
von der oben unter Bezugnahme auf nicht entlüftete Haupt- und Kappenwalzen,
wie zum Beispiel die Hauptwalze 62 und die Kappenwalze 64,
beschriebenen Art und werden deshalb nicht erneut ausführlich beschrieben.
Des Weiteren ist die Dichtungsplatte 316 von der gleichen
allgemeinen Art wie oben unter Bezugnahme auf die Dichtungsplatten 108 und 110 beschrieben,
und kann so wie oben unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben
verwendet werden.
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Für Erläuterungszwecke
werden auf Grundlage ihrer jeweiligen Hauptfunktion in einer gegebenen
Kammer bezüglich
der Endlosbahn 314 die Walzen 302 und 304 als
Haupftwalzen und die Walzen 306, 308, 310 und 312 als
Kappenwalzen bezeichnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform
weisen die Walzen 302, 304, 306, 308, 310 und 312 ungefähr die gleiche
Größe auf.
Die Hauptwalzen 302, 304 und die Kappenwalzen 306, 308, 310, 312 sind
so positioniert, dass sie mehrere Walzenpressspalte 320, 322, 324, 326, 328, 330, 332 definieren,
von denen auf Grundlage einer Drehung der Hauptwalze 302 in die
durch den Pfeil 334 gezeigte Richtung die Walzenpressspalte 320, 326, 330 Einlasswalzenpressspalte
der Pumpenanordnung 300, die Walzenpressspalte 322, 328, 332 Auslasswalzenpressspalte
und der Walzenpressspalt 324 einen Kammerteilungsspalt
bilden. Die Ausrichtung und/oder die Größe der Walzen 302, 304, 306, 308, 310 und 312 kann
modifiziert werden, um die Pressspalte an den gewünschten
Stellen anzuordnen und so die Wirksamkeit der Verarbeitung zu optimieren.
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Die
Dichtungsplatte 316 definiert zusammen mit den Walzen 302, 304, 306, 308, 310 und 312 eine erste
Kammer 336 und eine zweite Kammer 338, wobei jeder
Kammer mindestens ein Einlasspressspalt und mindestens ein Auslasspressspalt
zugeordnet ist.
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Eine
erste Druckquelle 340 ist über Leitung 342 mit
der Kammer 336 strömungsverbunden,
und eine zweite Druckquelle 344 ist über die Leitung 346 mit
der Kammer 338 strömungsverbunden.
Die Leitungen 342 und 346 erstrecken sich von
der Dichtungsplatte 316 in die Kammern 336 bzw. 338,
um eine Fluidströmung
darin zu verteilen. Die Steuerung 120 ist über ein
elektrisches Kabel 348 mit der Druckquelle 340 und über ein
elektrisches Kabel 350 mit der Druckquelle 344 elektrisch
verbunden. Eine Sensoranordnung 352 ist über ein
elektrisches Kabel 354 mit der Steuerung 120 elektrisch
verbunden. Die Sensoranordnung 352 ist dazu ausgeführt, den Druck
und die Temperatur jeder der Kammern 336, 338 zu überwachen.
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Die
Druckanordnung 300 enthält
weiterhin eine erste semipermeable Membran 360 und eine zweite
semipermeable Membran 362. Die Membrane 360, 362 wirken
mit den Umfangsflächen
der Hauptwalzen 302, 304 zusammen, um einen ersten
ausgedehnten Pressspalt 364 und einen zweiten ausgedehnten
Pressspalt 366 zu definieren. Der ausgedehnte Pressspalt 364 befindet
sich in der ersten Kammer 336 und der ausgedehnte Pressspalt 366 befindet
sich in der zweiten Kammer 338.
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Die
Endlosbahn 314 enthält
eine erste Seite 370 und eine zweite Seite 372.
Während
es sich in der Kammer 336 befindet, strömt ein Fluid am ausgedehnten
Spalt 364 durch die Endlosbahn 314 in einer ersten
Richtung von der ersten Seite 370 zur zweiten Seite 373.
Während
es sich in der Kammer 338 befindet, strömt ein Fluid am ausgedehnten
Spalt 364 durch die Endlosbahn 314 in einer zweiten,
der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung von der zweiten Seite 372 zur
ersten Seite 370. Die erste Membran 360 steht
mit der ersten Kammer 336 und der Hauptwalze 302 in
Verbindung, um eine mechanische Druckkraft in der ersten Richtung,
das heißt von
der ersten Seite 370 zur zweiten Seite 372, an die
Endlosbahn 314 anzulegen. Die zweite Membran 362 steht
mit der zweiten Kammer 338 und der Hauptwalze 304 in
Verbindung, um eine mechanische Druckkraft in der zweiten Richtung,
das heißt von
der zweiten Seite 372 zur ersten Seite 370, an die
Endlosbahn 314 anzulegen. Somit stehen die Membrane 360, 362 mit
den druckbeaufschlagten Kammern 336 bzw. 338 und
den Hauptwalzen 302 bzw. 304 in Verbindung, um
gleichzeitig sowohl eine vorbestimmte Fluidströmung als auch eine mechanische
Druckkraft auf der Endlosbahn 314 in Kombination in zwei
Richtungen zu bewirken und so eine verbesserte Entwässerung
der Endlosbahn 314 zu fördern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
enthalten die Hauptwalzen 302, 304 jeweils mindestens
einen Hohlraum, wie zum Beispiel ein Loch, eine Nut oder eine Pore,
um eine Druckdifferenz an der Endlosbahn 314 zu bewirken.
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Vorzugsweise
bestehen sowohl die erste semipermeable Membran 360 als
auch die zweite semipermeable Membran 362 aus einem gummierten
Gewebe mit einer Dicke von höchstens
ca. 2,54 mm (0,1 Zoll) und sind durch Ausbildung mehrerer Löcher durch
das Gewebe, deren Größe, Form,
Häufigkeit und/oder
dessen Muster zur Bereitstellung der wünschten Permeabilität ausgewählt sind,
semipermeable gemacht. Vorzugsweise werden die mehreren Löcher mit
einem Laser hergestellt. Die Permeabilität sowohl der ersten semipermeablen
Membran 360 als auch der zweiten semipermeablen Membran 362 ist
so ausgewählt,
dass sie größer als
Null und kleiner als ca. 0,14 m3 pro Minute
pro 0,09 m2 (ungefähr fünf CFM pro Quadratfuß), wie
durch das TAPPI-Testverfahren TIP 0404-20 gemessen, ist, und ist besonders
bevorzugt so ausgewählt,
dass sie größer als
Null und kleiner als ca. 0,06 m3 pro Minute
pro 0,09 m2 (ca. zwei CFM pro Quadratfuß) ist.
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Bei
bevorzugten Ausführungsformen
enthält die
Pressenanordnung 300 weiterhin eine erste Bahnstützlage 361 und
eine zweite Bahnstützlage 363,
die jeweils auf gegenüberliegenden
Seiten der Endlosbahn 314 angeordnet sind. Wie in 8 gezeigt,
ist die erste Bahnstützlage 361 zwischen
der Membran 362 und den Walzen 302 und 312 und
die zweite Bahnstützlage 363 zwischen
der Membran 360 und den Walzen 306 und 304 angeordnet. Als Alternative
dazu kann die erste Bahnstützlage 361 so angeordnet
sein, dass sie zwischen der Endlosbahn 314 und der Membran 360 liegt.
Vorzugsweise ist jede Bahnstützlage 361, 363 ein
integrales Gewebe mit einer Filzlage und einer hydrophoben Lage
mit einer Gesamtdicke von höchstens
ca. 2,54 mm (0,1 Zoll) und ist so ausgerichtet, dass die hydrophobe Lage
der Endlosbahn 314 gegenüberliegt.
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Wie
in 8 gezeigt, weisen die ausgedehnten Pressspalte 364 und 366 im
Wesentlichen die gleiche Länge
auf. Die Pressspaltlängen
können
jedoch verschiedene Längen
aufweisen, die zum Beispiel durch Wahl von Hauptwalzen mit unterschiedlichen
Umfängen
und/oder Ändern
der Umfangsgröße von irgendeiner
oder mehrerer der Kappenwalzen bewirkt werden können, um die Position eines
oder mehrerer der Walzenpressspalte 320, 324 und 328 effektiv
zu ändern.
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Der
Innendruck sowohl der ersten Kammer 336 als auch der zweiten
Kammer 338 wird durch die Steuerung 120 einzeln
gesteuert und kann auf verschiedene Drücke beaufschlagt werden. Vorzugsweise
wird die Kammer 338 auf einen höheren Druck als den Druck der
Kammer 336 beaufschlagt. Des Weiteren kann es in einigen
Fällen
wünschenswert
sein, die Kammer 336 mit einem ersten Material und die Kammer 338 mit
einem zweiten Material, das von dem ersten Material verschieden
ist, zu laden. Zu solchen Materialen können trockene Luft, Dampf,
ein anderes Gas, Wasser oder ein anderes Fluid gehören.
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Neben
der Steuerung der Drücke
in den Kammern 336 ist es in einigen Fällen wünschenswert, die Temperaturen
der Kammern 336, 338 auf die gleichen oder möglicherweise
unterschiedliche Temperaturen zu steuern. Weiterhin zeigt 8 eine Temperaturregeleinheit 374,
die über
die Leitungen 376, 378 mit den Kammern 336 bzw. 338 strömungsverbunden
ist, um den Kammern 336, 338 ein Heiz- oder Kühlfluid,
wie zum Beispiel Luft, zuzuführen.
Die Temperaturregeleinheit 374 ist über ein elektrisches Kabel 380 mit
der Steuerung 120 elektrisch verbunden. Die Steuerung 120 empfängt Temperatursignale,
die die Temperaturen der Kammern 336, 338 von der
Sensoranordnung 352 darstellen. Dann verwendet die Steuerung 120 diese
Temperaturen zur Erzeugung von Temperaturausgangssignalen auf Grundlage
vordefinierter Solltemperaturen, die einer Temperaturregeleinheit 374 zugeführt werden.
Die Temperaturregeleinheit 374 reagiert dann auf die Temperaturausgangssignale
zur Regelung der Temperaturen der Kammern 336, 338.
Vorzugsweise wird die Temperatur der Kammer 338 so gesteuert,
dass sie höher
ist als die Temperatur der Kammer 336.
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Als
Alternative dazu kann die Temperaturregelung der Kammern 336, 338 durch
Regeln der Temperatur der den Kammern 336 bzw. 338 durch die
erste Druckquelle 340 und/oder die zweite Fluidquelle 344 zugeführten Fluide
bewirkt werden. In solch einem Fall kann auf die Temperaturregeleinheit 374 verzichtet
werden.
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Nunmehr
auf 9 Bezug nehmend, wird schematisch eine Pressenanordnung 450 gezeigt, die
eine eine Kammer 454 definierende Pressanordnung 452 enthält. Die
Kammer 454 enthält
einen Einlass 456 und einen Auslass 458, die die
semipermeable Membran 20, die Endlosbahn 140 und
die Bahntraglage 142 in die und aus der Kammer 454 führen.
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Die
Pressanordnung 452 enthält
ein U-förmiges
Gehäuse 460 und
die Walze 160, die zur Ineingriffnahme des U-förmigen Gehäuses 460 zur
teilweisen Definition der druckbeaufschlagten Kammer 454 und
zur Definition des Einlasses 456 und des Auslasses 458 angeordnet
ist. Die Walze 160, wie oben ausführlicher beschrieben, enthält eine
zylindrische Mittelfläche 174,
die über
die Leitung 133 mit einer Differenzdruckquelle in Strömungsverbindung
steht. Die Membran 20, die Endlosbahn 140 und
die Bahnstützlage 142 werden
durch den Einlass 456 und den Auslass 458 der
Kammer 454 geführt,
wobei die Endlosbahn 140 zwischen der Membran 20 und
der Bahnstützlage 142 angeordnet
ist.
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Eine
Druckquelle ist über
die Leitung 132 mit der Kammer 454 strömungsverbunden,
um die Kammer 454 mit einem Fluid, wie zum Beispiel ein
Gas oder eine Flüssigkeit,
das über
Umgebungstemperatur erwärmt
sein kann, druckzubeaufschlagen. Die Differenzdruckquelle ist über die
Leitung 133 mit der Kammer 454 verbunden, um eine
Fluidströmung durch
die Kammer 454 zur semipermeablen Membran 20 zu
bewirken. Die Membran 20 ist neben der ersten Seite 144 der
Endlosbahn 140 positioniert. Wie oben genauer angeführt, ist
die Membran 20 so strukturiert und ausgeführt, dass
ihre Permeabilität eine
vorbestimmte Strömung
des Fluids durch sie hindurch zur Endlosbahn 140 gestattet
und ist zur Verbindung mit der druckbeaufschlagten Kammer 454 und
der Differenzdruckquelle strukturiert und ausgeführt, um an die Endlosbahn 140 eine
mechanische Druckkraft anzulegen.
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Während sie
sich in der druckbeaufschlagten Kammer 454 befindet, stützt die
zylindrische Mittelfläche 174 der
Walze 160 direkt die Bahnstützlage 142, die wiederum
mit der zweiten Seite 146 der Endlosbahn 140 in
Kontakt steht. Die semipermeable Membran 20 ist so positioniert,
dass sie mit der druckbeaufschlagten Kammer 454 direkt
in Verbindung steht. Die zylindrische Mittelfläche 174 enthält mindestens
einen Hohlraum in Verbindung mit der Differenzdruckquelle über die
Leitung 133. Somit wirkt eine Druckdifferenz auf die semipermeable Membran 20 und
die zylindrische Mittelfläche 174, um
die Endlosbahn 140 mit einer mechanischen Druckkraft zu
beaufschlagen, und gleichzeitig fließt eine vorbestimmte Fluidströmung durch
die semipermeable Membran 20 zu der Endlosbahn 140 und durch
sie hindurch.
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Als
Alternative dazu ist möglicherweise
keine Entlüftung über die
Leitung 133 erforderlich, wenn die Hauptwalze 160 genutete
Hohlräume
enthält
und die Nuten mit Atmosphärendruck
in Verbindung stehen. Ebenso kann möglicherweise auf eine Entlüftung über die
Leitung 133 verzichtet werden, wenn die Walzenhohlräume, wie
zum Beispiel Grundlöcher, groß genug
sind und wenn sie bei einem Druck unter dem Kammerdruck in den Pressspalt
eintreten. In diesem Fall wirken die Hohlräume wie eine Differenzdruckquelle,
bis sie den Kammerdruck erreichen. Die Hohlraumgröße kann
zur Steuerung der Wirksamkeit des Entwässerungsprozesses gewählt werden.
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10 zeigt
eine schematische Darstellung einer Variante der Ausführungsform
von 9. Es wird eine Pressenanordnung 470 gezeigt,
die eine eine Kammer 474 definierende Pressanordnung 472 enthält. Die
Kammer 474 enthält
einen Einlass 476 und einen Auslass 478, die die
semipermeable Membran 20, die Endlosbahn 140 und
die Bahntraglage 142 in die und aus der Kammer 474 führen.
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Die
Pressanordnung 472 enthält
ein U-förmiges
Gehäuse 460 und
einen Stützschuh 480,
der zur Ineingriffnahme des U-förmigen
Gehäuses 460 angeordnet
ist, um die druckbeaufschlagte Kammer 474 teilweise zu
definieren und um den Einlass 476 und den Auslass 478 zu
definieren. Der Stützschuh 480 enthält eine
Stützfläche 482 und
eine oder mehrere Durchgänge 484 (gestrichelt
dargestellt), die von der Stützfläche 482 zur
Differenzdruckleitung 133 verlaufen. Die Stützfläche 482 kann
aus mehreren beabstandeten Stützplatten
oder vertikal angeordneten Stützblättern bestehen,
wobei die Durchgänge 484 zwischen
benachbarten Stützplatten
bzw. Stützblättern ausgebildet
sind. Als Alternative dazu kann der Stützschuh 480 ein einteiliges
Plattenglied mit mindestens einem Hohlraum und vorzugsweise mehreren
Hohlräumen,
wie zum Beispiel Poren, Durchgangslöchern, Nuten, Schlitzen usw.,
sein, die über die
Leitung 133 mit der Differenzdruckquelle oder direkt mit
der Atmosphäre
in Strömungsverbindung stehen.
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Die
Druckquelle ist über
die Leitung 132 mit der Kammer 474 strömungsverbunden,
um die Kammer 474 mit einem Fluid, wie zum Beispiel einem Gas,
einer Flüssigkeit
oder einer Lösung,
das über Umgebungstemperatur
erwärmt
sein kann, druckzubeaufschlagen. Die Differenzdruckquelle ist über die Fluidleitung 133 mit
der Kammer 474 verbunden, um eine Fluidströmung durch
die Kammer 474 zur semipermeablen Membran 20 zu
bewirken. Die Membran 20 ist neben der ersten Seite 144 der
Endlosbahn 140 positioniert. Wie oben detaillierter angeführt, ist die
Membran 20 so strukturiert und ausgeführt, dass ihre Permeabilität eine vorbestimmte
Strömung
des Fluids durch sie hindurch zur Endlosbahn 140 gestattet
und sie ist zur Verbindung mit der druckbeaufschlagten Kammer 474 und
der Differenzdruckquelle zum Anlegen einer mechanischen Druckkraft
an die Endlosbahn 140 strukturiert und ausgeführt.
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Die
Membran 20, die Endlosbahn 140 und die Bahnstützlage 142 werden
durch den Einlass 476 und den Auslass 478 der
Kammer 474 geführt,
wobei die Endlosbahn 140 zwischen der Membran 20 und der
Bahnstützlage 142 positioniert
ist. Während
sie sich in der druckbeaufschlagten Kammer 474 befindet,
stützt
die Stützfläche 482 direkt
die Bahnstützlage 142,
die wiederum mit der zweiten Seite 146 der Endlosbahn 140 in
Kontakt steht. Die semipermeable Membran 20 ist so positioniert,
dass sie mit der druckbeaufschlagten Kammer 474 in direkter
Verbindung steht. Wie oben angeführt,
enthält
die Stützfläche 482 mindestens
einen Hohlraum/Durchgang, der über
die Leitung 133 mit der Differenzdruckquelle in Verbindung
steht. Somit wird zwischen der Kammer 474 und der Stützfläche 482 eine
Druckdifferenz erzeugt, um eine mechanische Druckkraft an der Endlosbahn 140 über die
semipermeable Membran 20 zu bewirken, und gleichzeitig
wird eine vorbestimmte Strömung
des Fluids durch die semipermeable Membran 20 zu der und
durch die Endlosbahn 140 bereitgestellt.
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Weiterhin
soll diese Anmeldung solche Abweichungen von der vorliegenden Offenbarung
mit umfassen, die der bekannten und gebräuchlichen Ausübung in
der Technik entsprechen, auf die sich die Erfindung bezieht, und
die innerhalb der Grenzen der angehängten Ansprüche fallen.