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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Düse, die zum Auftragen eines
Bindemittels auf eine laufende Papierbahn geeignet ist, wobei die
Düse mit
einer Schutzvorrichtung versehen ist, die dazu ausgestaltet ist,
die Düse
mit Druckluft vor partikulären,
betriebsstörenden
Kontaminationen zu schützen,
die Schutzvorrichtung umfasst ein Element zum Bestimmen eines freien
Raums, der die Düse
umgibt, ein Element zum Zuführen
von Luft in den Raum und ein Element zum Auslassen der Lift aus
dem Raum in einer Position zentral vor und in einem Abstand von
einer vorderen Endfläche
der Düse.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Auftragen eines Bindemittels
auf eine laufende Papierbahn, wobei die Vorrichtung eine Vielzahl
von Düsen
aufweist und jede Düse
wie oben gestaltet ist.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Auftragen eines Bindemittels
auf eine laufende Papierbahn vermittels Düsen, das folgende Schritte
umfasst:
- – Schützen der
Düsen gegen
partikuläre
Kontaminationen aus der Umgebung durch Schutzvorrichtungen, während Druckluft
zugeführt
wird, um die Funktionsfähigkeit
der Düsen
zu verbessern, wobei der Schritt des Schützens jeder Düse umfasst:
- – Anordnen
eines definierten Raumes, welcher die Düse umgibt, und Zuführen von
Luft in den definierten Raum und Evakuieren der Luft durch eine Öffnung,
die vor und in einem Abstand von der Düse angeordnet ist.
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Insbesondere,
jedoch nicht ausschließlich
ist die Erfindung in Verbindung mit einer laufenden Papierbahn beim
Wechseln von Rollen in einer Aufwickelvorrichtung einer Papiermaschine
anwendbar. Sie kann natürlich
auch auf eine Umrollvorrichtung oder eine Rollenpackmaschine, d.
h. in allen Typen von Maschinen zur Herstellung und Handhabung von Papier
verwendet werden.
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In
der vorliegenden Erfindung ist der Ausdruck "Bindemittel" in seinem weitesten Sinn zu verstehen
und soll auch solche Mittel umfassen, die für sich allein normalerweise
keine klebende oder adhäsive
Eigenschaft aufweisen, die aber eine Adhäsionswirkung bieten, wenn die
Papierbahn und z. B. die Wickelwelle miteinander in Kontakt gelangen.
Ein Beispiel für
ein solches Bindemittel ist Wasser.
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Eine
Vorrichtung zum Auftragen von Bindemittel ist aus der
SE 509 117 C2 bekannt.
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Es
hat viele fertigungstechnische Vorteile, eine Vorrichtung zum Auftragen
eines Bindemittels in enger Verbindung mit der Position anzuordnen,
an der die Bahnwicklung zum Wechsel der Wickelwellen erfolgt, d.
h. in enger Verbindung mit dem stützenden Zylinder der Aufwickelvorrichtung
und einer leeren Wickelwelle, die dagegen anliegt. Die Umgebung
ist jedoch in dieser Position des Bahnwickelns äußerst ungünstig dafür, zu ermöglichen, dass die Düsen über einen
längeren
Zeitraum zufriedenstellend funktionieren. Die ungünstige Umgebung
entsteht durch das Vorhandensein großer Mengen an Luftkontaminationen
in Form von Staubpartikeln, die in erster Linie aus Fasern und Faserteilen
bestehen, die aus der Bahn gerissen wurden, in Kombination mit starken Luftströmen, die
auf die Düsen
auftreffen, so dass dauernd Staub an den Düsen anhaftet und sich in dicken
Schichten ansammelt, wodurch die Kanäle der Düsen für Luft und Bindemittel an ihren
Auslassöffnungen
verstopft werden, was wiederum bedeutet, dass die Funktion der Düsen sich
ständig
verschlechtert und schließlich
unterbrochen wird, wodurch es zu teuren Betriebsstillständen kommt.
Dieser ungünstige
Prozess beschleunigt sich dadurch, dass die Temperatur in der betreffenden
Umgebung relativ hoch ist und dass die Staubpartikel elektrisch
geladen sind, was ihre Neigung, von den Düsen angezogen zu werden, noch
verstärkt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Betriebsfunktion
beim Auftrag von Bindemittel wesentlich zu verbessern, um unerwünschte Ausfälle im Wickelprozess
zu vermeiden.
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Die
Düse gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Luftzufuhrelement dazu ausgestaltet
ist, Luft zuzuführen,
wenn die Düse
sich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bindemittelaufträgen in einem
Ruhezustand befindet.
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Das
Verfahren zum Auftragen von Bindemittel gemäß der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, dass die Zufuhr und Evakuierung von Luft dann erfolgt,
wenn die Düsen
sich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bindemittelaufträgen in einem
Ruhezustand befinden.
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Im
Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher beschrieben.
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1 zeigt
in einer perspektivischen Ansicht Abschnitte einer Aufwickelvorrichtung
in einer Papiermaschine, die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Auftragen eines Bindemittels ausgestattet ist.
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2 ist
eine Seitenansicht eines stützenden
Zylinders, einer leeren Wickelwelle und von Abschnitten einer Papierrolle,
die ihre volle Größe erreicht
hat, und zeigt die Position der Vorrichtung zum Auftragen eines
Bindemittels entsprechend der Erfindung.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht von Abschnitten der Vorrichtung zum
Auftragen eines Bindemittels gemäß 1 und
zeigt eine Rotationsachse mit einem Aktor.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht eines inneren Düsenelementes der Vorrichtung
zum Auftragen eines Bindemittels gemäß 1 und zeigt
seine Anbringung an der Rotationsachse sowie verschiedene Leitungen
zum Zuführen
von Bindemittel und Luft.
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5 und 6 sind
eine Seitenansicht bzw. eine perspektivische Ansicht des Düsenelementes
gemäß 4 in
einer Ruheposition und außerdem
einer Schale zum Sammeln von Bindemittel.
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7 und 8 sind
eine Seitenansicht bzw. eine perspektivische Ansicht des Düsenelementes
gemäß 5 und 6 in
einer nach oben geschwenkten Auftragsposition.
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9 ist
eine schematische Querschnittsdarstellung der Düse der Vorrichtung zum Auftragen eines
Bindemittels gemäß 1 in
einer Ruheposition und einer schützenden
Abdeckung und stellt Luftströme
aus der schützenden
Abdeckung dar.
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10 zeigt
die Düse
und die schützende Abdeckung
gemäß 9 in
einer Position zum Auftragen von Bindemittel und stellt Luftströme sowie
einen schnurförmigen
Strahl von Bindemittel aus der Düse
dar.
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11 ist
eine Seitenansicht eines Düsenelementes ähnlich demjenigen
aus 7, jedoch mit einer Düse versehen, die einen Strahl
in Form eines Sprühnebels
ausstößt.
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12 ist
eine schematische Querschnittsdarstellung der Düse und ihrer schützenden
Abdeckung gemäß 11 in
einer Ruheposition.
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13 zeigt
die Düse
und die schützende Abdeckung
gemäß 11 in
einer Auftragsposition.
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14 zeigt
in einer perspektivischen Ansicht Abschnitte einer Aufwickelvorrichtung
in einer Papiermaschine, die mit einer Vorrichtung zum Auftragen
eines Bindemittels gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung ausgestattet ist, wobei die Auftragvorrichtung sich
in einer Betriebsposition befindet.
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15 zeigt
die Aufwickelvorrichtung gemäß 14 mit
der Auftragvorrichtung in einer Wartungsposition.
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16 und 17 zeigen
die Auftragvorrichtung gemäß 14 in
verschiedenen perspektivischen Ansichten.
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18 zeigt
die Auftragvorrichtung gemäß 15.
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19 ist
eine fotografische Darstellung, die in einer perspektivischen Ansicht
schräg
von hinten die Auftragvorrichtung gemäß 14 in
einer Auftragsposition zeigt.
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20 ist
eine fotografische Darstellung, die in einer perspektivischen Ansicht
schräg
von vorn Abschnitte der Auftragvorrichtung gemäß 20 in einer
Wartungsposition zeigt.
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1 und 2 zeigen
Abschnitte einer Aufwickelvorrichtung in einer Papiermaschine zum Herstellen
einer Bahn 1 aus Papier. Die Aufwickelvorrichtung weist
ein Gestell 2 auf, das zwei vertikale Pfeiler 3, 4 und
ein bewegliches stützendes
Element 5 aufweist, das drehbeweglich in Lagern an dem
Gestell 2 angebracht ist und in der gezeigten Ausführungsform
aus einem stützenden
Zylinder besteht. Alternativ kann das stützende Element aus einem endlosen
stützenden
Mantel bestehen. Die Aufwickelvorrichtung weist eine obere Zufuhr
(nicht dargestellt) von leeren Wickelwellen 6 und Absenkarme (nicht
dargestellt) auf, die drehbeweglich in Lagern an dem Gestell 2 befestigt
sind, um eine neue, d. h. leere, Wickelwelle 6 zu einem
Primärsystem
(nicht dargestellt) zum Stützen
und Antreiben der neuen Wickelwelle 6 abzusenken, während gleichzeitig
die Wickelwelle 6 mit dem stützenden Zylinder 5 in Wechselwirkung
gebracht wird, so dass zwischen ihnen ein Nip ausgebildet wird,
wobei die Wickelwelle 6 und der stützende Zylinder 5 mit
denselben Umfangsgeschwindigkeiten angetrieben werden. 2 zeigt
auch eine wachsende Papierrolle 7, die sich ihrer Endgröße nähert.
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Die
Aufwickelvorrichtung ist mit einer Vorrichtung 8 zum Auftragen
eines Bindemittels ausgestattet, einschließlich einer Stützkonstruktion 9,
die an dem Gestell 2 der Aufwickelvorrichtung vor dem stützenden
Zylinder 5 angebracht ist und sich quer zur Maschinenlaufrichtung
erstreckt. In der gezeigten Ausführungsform
wird die Stützkonstruktion 9 von
einem horizontalen Stützträger gebildet,
der sich zwischen den beiden vertikalen Gestellpfeilern 3, 4 erstreckt
und starr daran angebracht ist. Außerdem weist die Vorrichtung 8 zum
Auftragen eines Klebemittels mehrere Düsenelemente 14, die
entlang einer Linie quer zur Maschinenlaufrichtung angeordnet sind,
sowie eine Montagevorrichtung zum Anbringen der Düsenelemente 14 an
dem Stützträger 9 auf.
Die Montagevorrichtung weist drei Halterungen 10 auf (siehe 1 und 3),
die jeweils einen horizontalen Abschnitt 11 und einen schräg nach oben
gerichteten Abschnitt 12 aufweisen, wobei jede Halterung 10 mit
ihrem horizontalen Abschnitt 11 starr an dem horizontalen
Stützträger 9 angebracht
ist. Die schräg nach
oben gerichteten Halterungsabschnitte 12 tragen einen geneigten
Staubschutz 13, der sich quer zur Maschinenlaufrichtung
erstreckt, wobei die untere horizontale Kante des Staubschutzes 13 oberhalb und
in einem Abstand von der Spitze jeder Halterung 10 angeordnet
ist.
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Die
Montagevorrichtung weist eine horizontale, längliche Stange 15 auf,
die sich unterhalb der Halterungen 10 quer zur Maschinenlaufrichtung
erstreckt und zu dem Stützträger 9 parallel
ist, wobei die Stange 15 schwenkbar in drei Lagerelementen 16 angebracht
ist, die starr an der Unterseite der Halterungen 10 angebracht
sind und sich nach unten erstrecken. In Verbindung mit jedem Lagerelement 16 ist
ein Lagerteil vorhanden, das an der Stange 15 selbst und/oder
in dem Lagerelement 16 angeordnet sein kann, so dass die
Stange 15 leicht um ihre Zentralachse gedreht werden kann.
Beispielsweise kann das Lagerteil ein gewöhnliches Gleitlager oder ein Kugel-
oder Rollenlager sein. Ein Aktor 17 ist an jedem Ende der
Stange 15 angeordnet, um die Stange 15 zu drehen,
die somit eine Rotationsachse bildet. In der dargestellten Ausführungsform
besteht jeder Aktor 17 aus einem Pneumatikzylinder, der
an seinem hinteren Ende schwenkbar in Lagern an einem Montageelement 18 gelagert
ist, das wiederum starr an dem Stützträger 9 angebracht ist.
Der Zylinder 17 weist eine Kolbenstange 19 auf,
die von dem vorderen Ende des Zylinders 17 vorstehen kann
und die gelenkig mit einem Gelenkarm 20 verbunden ist,
der wiederum starr mit dem zugehörigen
Ende der Rotationsachse 15 verbunden ist. Die Bezugsziffer 21 bezeichnet
ein Anschlagelement, das starr an dem horizontalen Halterungsabschnitt 11 angebracht
ist, um mit dem Gelenkarm 20 in Wechselwirkung zu treten, so
dass die Drehbewegung der Rotationsachse 15 eingeschränkt wird.
Eine Betätigung
der Luftzylinder 17 führt
somit zu einer Drehung der Rotationsachse 15 im Uhrzeigersinn
oder entgegen dem Uhrzeigersinn.
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Die
Düsenelemente 14 sind
einheitlich verteilt, um zu ermöglichen,
dass die Bahn 1 entlang ihrer gesamten Breite mit Bindemittel
versehen wird, d. h. innerhalb eines Oberflächenbereiches, der sich zwischen
den parallelen Kanten der Bahn senkrecht zur Maschinenlaufrichtung
erstreckt.
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Die
Montagevorrichtung weist eine Vielzahl Stützkörper 23, die jeweils
ein Düsenelement 14 tragen,
und Gelenkarme 25 auf, die jeweils starr an einem Stützkörper 23 sowie
an der Rotationsachse 15 angebracht sind. Die starren Verbindungen
können auf
alle geeigneten Arten erreicht werden, z. B. vermittels geeigneter
Sperrelemente, die z. B. Eingriffs- und/oder Klemmverbindungen bilden.
Die starren Verbindungen zwischen den Gelenkarmen 25 und der
Rotationsachse 15 sind nicht detaillierter dargestellt.
In der gezeigten Ausführungsform
wird die starre Verbindung zwischen jedem Gelenkarm 25 und seinem
dazugehörigen
Stützkörper 23 ausgebildet durch
einen horizontalen Stützstift 31,
der sich von dem Gelenkarm 25 erstreckt und starr an diesem
angebracht ist, eine sperrbare, zweiteilige Klemmvorrichtung 32,
die starr an dem Stützkörper 23 angebracht
ist und den Stützstift 31 festklemmt.
Die Bezugsziffer 34 bezeichnet eine Leitung zur Zufuhr
von Bindemittel zu dem Düsenelement 14 durch
den Stützkörper 23.
Es ist ersichtlich, dass vermittels der starren Verbindungen eine
drehbewegliche Einheit aus der Rotationsachse 15 und allen
Gelenkarmen 25, Stützkörpern 23 und
Düsenelementen 14 erzielt wird.
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Jedes
Düsenelement 14 weist
einen verbindenden Abschnitt 35 und eine darin angebrachte Düse 36 auf.
Eine erste Ausführungsform
einer Düse 36 ist
schematisch in 9 und 10 gezeigt.
Die Düse 36 hat
eine flache vordere Oberfläche 37 und einen
linearen, zentralen Kanal 38 zum Zuführen von Bindemittel, der einen
hinteren Kanalabschnitt 39 und einen vorderen Kanalabschnitt 40 aufweist,
welcher in der vorderen Oberfläche 37 endet.
Der vordere Kanalabschnitt 40 weist eine vorgegebene Länge und
einen vorgegebenen, relativ kleinen Durchmesser auf, so dass in
dem vorderen Kanalabschnitt 40 befindliches, nicht unter
Druck stehendes Bindemittel ohne Tropfen durch Kapillarwirkung darin
gehalten werden kann, wenn die Düse 36 sich
in einem Nicht-Betriebszustand befindet, der in der dargestellten
Ausführungsform
als Ruhezustand bezeichnet werden kann. Der verbindende Abschnitt 35 des
Düsenelementes 14 weist
einen Kanal für
Bindemittel (nicht dargestellt) auf, der mit dem hinteren Kanalabschnitt 39 in
der Düse 36 und
mit einem Kanal für
Bindemittel (nicht dargestellt) in dem Stützkörper 23 verbindet,
welcher wiederum mit der oben erwähnten äußeren Leitung 34 für Bindemittel
verbunden ist. Eine zentrale Ventilnadel 41 ist in dem
hinteren Kanalabschnitt 39 zum Schließen und Öffnen des Einlasses in den
engen vorderen Kanalabschnitt 40 angeordnet, wobei die
Ventilnadel 41 mit einem Aktor (nicht dargestellt) verbunden
ist, um linear in eine geschlossene Position (siehe 9)
bzw. eine offene Position (siehe 10) versetzt
zu werden.
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Außerdem ist
die Düse 36 mit
einer Vielzahl von Luftkanälen 42 versehen,
die mit einer gemeinsamen äußeren Leitung 56 zur
Luftzufuhr verbunden sind und vordere Kanalabschnitte 43 aufweisen,
die in demselben Abstand von der Auslassöffnung des vorderen Kanalabschnitts 40 in
der vorderen Oberfläche 37 enden.
Jeder vordere Kanalabschnitt 43 ist schräg von der
Zentrallinie 44 der Düse 36 weggerichtet,
so dass der austretende Luftstrahl 45 sich nicht mit der
oben erwähnten
Zentrallinie 44 in ihrer Verlängerung aus der Auslassöffnung des
vorderen Kanalabschnittes 40 schneidet und die austretenden Luftstrahlen
einander nicht überschneiden.
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Jedes
Düsenelement 14 ist
mit einer Schutzvorrichtung versehen, die zum Schutz der Düse 36 vor
Kontaminationen oder Schmutzpartikeln vorgesehen ist, wie z. B.
Staub, der in erster Linie aus Fasern oder Faserteilen gebildet
ist, die aus der Bahn gerissen sind. In der gezeigten Ausführungsform weist
die Schutzvorrichtung eine schützende
Abdeckung 46 auf, die einen inneren, freien Raum 47 aufweist,
der die Düse 36 umgibt.
Die schützende
Abdeckung 46 ist schwenkbar und sperrbar mit dem Verbindungsabschnitt 35 verbunden,
um zu ermöglichen,
dass sie geöffnet
und herabgelassen wird, um eine innere Reinigung der Düse 36 und
der schützenden
Abdeckung 46 zu ermöglichen,
wenn dies für
nötig gehalten
wird. Eine äußere Leitung 48 ist
mit der schützenden
Abdeckung 46 an ihrem oberen Abschnitt verbunden, um Luft
durch einen Einlass 49 in den Raum 47 zuzuführen. Die
vordere Wand 51 der schützenden
Abdeckung 46 ist mit einer zentralen, kreisförmigen Auslassöffnung 50 verbunden,
die koaxial unterhalb der vorderen Oberfläche 37 der Düse 36 angeordnet
ist und einen etwas größeren Durchmesser
als der Durchmesser des konzentrischen Kreises aufweist, in dem
die Auslassöffnungen
der vorderen Kanalabschnitte 43 angeordnet sind, damit die
ausströmenden
Luftstrahlen 45 nicht negativ beeinflusst werden. Die vordere
Wand 51 ist in einem vorgegebenen axialen Abstand von der
vorderen Oberfläche 37 der
Düse 36 angeordnet.
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Außerdem weist
die Vorrichtung zum Auftragen eines Bindemittels ein Sammelelement 52 für Bindemittel
auf, das direkt unterhalb der Düsen 36 angeordnet
ist, um Bindemittel aufzufangen, das in bestimmten Situationen absichtlich
aus den Düsen 36 ausgegeben
wird, wenn diese sich in ihren vertikalen Ruhe- oder unbenutzten
Positionen befinden. In der dargestellten Ausführungsform weist die Sammelvorrichtung 52 eine
Vielzahl schalenartiger Behälter 53 auf,
die sich nach oben öffnen
und starr an einer horizontalen, quer verlaufenden Stützstange 54 angeordnet
sind, die wiederum starr an den Halterungen 10 angeordnet
ist. Die Schalen 53 haben eine Länge, die geeignet ist, für ein Düsenelement 14 bereitzustehen.
Die nach oben offenen Schalen 35 sind dazu gestaltet und
angeordnet, die von den Düsenelementen 14 getragenen
schützenden
Abdeckungen 46 aufzunehmen, wenn die Düsenelemente 14 in
einem Bogen nach unten in ihre vertikalen Ruhepositionen geschwenkt
werden, so dass die unteren zentralen Auslassöffnungen 50 der schützenden
Abdeckungen 46 in einem geeigneten Abstand von den Böden der
Schalen 53 angeordnet werden und zugelassen wird, dass
aus den schützenden
Abdeckungen 46 strömende
Luft aus den Schalen 53 heraus weiterströmt.
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Die
Vorrichtung zum Auftragen eines Bindemittels weist weiterhin eine
Druckluftquelle (nicht dargestellt), welche die vorhandenen Luftzylinder 17 versorgt
und die Düsenelemente 14 durch
die Leitungen 56, 48 mit Luft versorgt, die mit
den Düsen 36 und
den schützenden
Abdeckungen 46 verbunden sind, sowie eine Pumpe 55 auf,
die den Düsen 36 Bindemittel
aus einem Vorrat (nicht dargestellt) von heißem Bindemittel durch die Leitungen 34 zuführt, welche
in Verbindung mit Positionen kurz vor den Düsenelementen 14 mit
elektrischen Heizvorrichtungen 57 versehen sind, um das
Bindemittel auf der gewünschten
Betriebstemperatur zu halten, und auch eine Steuereinheit (nicht
dargestellt), die dazu angeordnet ist, den Prozess des Bindemittelauftrags durch
Beeinflussung der vorhandenen Funktionen zu den verschiedenen Zeitpunkten
und innerhalb der verschiedenen Zeitintervalle zu steuern, wobei
die Steuereinheit durch den Wickelprozess in der Aufwickelvorrichtung
hinsichtlich des Papierrollenwechsels und möglicher Bahnabrisse gesteuert
wird.
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Die
Steuereinheit ist dazu programmiert, den Prozess des Auftrags eines
Bindemittels in Verbindung mit dem Papierrollenwechsel zu steuern.
Dieser Wechsel kann vermittels eines sogenannten Wickelns auf gesamter
Breite oder durch ein sogenanntes Wickeln mit breitem Aufführstreifen
erfolgen, wobei ein Aufführstreifen
mit einer vorgegebenen Breite, in der Regel 400–600 mm, dadurch erzielt wird,
dass ein Aufführstreifen
aus der Bahn vor dem stützenden Zylinder 5 geschnitten
wird. Diejenigen Düsen 36,
die sich außerhalb
des Aufführstreifens
befinden, werden bei der Durchführung
des Wickelns mit breitem Auffürstreifen
getrennt.
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Wenn
die Papiermaschine in Betrieb ist, während die Bahn 1 auf
eine Wickelwelle 6 gewickelt wird, befinden sich die Düsen 36 in
ihren unteren Ruhepositionen, wobei ihre Kanäle 38 für Bindemittel vertikal
zu den Bodenabschnitten der Sammelschalen 53 gerichtet
sind. In dieser Sequenz wird Luft durch die schützenden Abdeckungen 46 geblasen, um
das Eindringen von Staub in die Düsen 36 zu verhindern,
und durch die Luftkanäle 42,
um auch diese von Staub an den Auslassöffnungen reinzuhalten. Soll
ein Papierrollenwechsel erfolgen, z. B. vermittels eines Wickelns
der Bahn 1 auf der gesamten Breite um eine leere Wickelwelle 6,
wird die Wickelwelle in die Wickelposition abgesenkt, und die Düsenelemente 14 werden
nach oben in ihre Auftragspositionen geschwenkt, in denen die Kanäle 38 für Bindemittel der
Düsen senkrecht
oder nahezu senkrecht zu der Bahn 1 gerichtet sind. Wenn
die leere Wickelwelle 6 mit dem stützenden Zylinder 5 in
Kontakt kommt, wird die Blasleitung 58 gleichzeitig verbunden,
während der
sekundäre
Wagen (nicht dargestellt) der Aufwickelvorrichtung um eine kleine
Distanz vorwärts
bewegt wird und kurzzeitig abgebremst wird, so dass die Bahn 1 eine
Schlaffstelle 59 (siehe 2) in dem Raum
ausbildet, der zwischen dem stützenden
Zylinder 5 und der fertigen Papierrolle 7 erzielt
wird, wobei die Luft aus der Blasleitung 58 auf diese Schlaffstelle 59 in
der Weise einwirkt, dass sie angehoben wird und dabei einen so genannten
Ballon ausbildet. Danach wird die Luftzufuhr zu den Luftkanälen 42 der Düsen 36 erhöht, und
die Luftzufuhr zu den schützenden
Abdeckungen 46 wird geschlossen. Die Ausgabe von Bindemittel
beginnt zu oder einige Sekunden nach dem Zeitpunkt, an dem das Ballonblasen eingesetzt
hat, d. h. in dem Zeitintervall von 0 bis 60 Sekunden.
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Die
Ausgabe von Bindemittel kann innerhalb eines Zeitraums von wenigstens
1 Sekunde und normalerweise höchstens
10 Sekunden erfolgen. Das Bindemittel wird innerhalb eines Oberflächenbereiches
der Bahn 1 aufgetragen, der sich über die gesamte Bahn 1 erstreckt,
d. h. von Kante zu Kante senkrecht zur Maschinenlaufrichtung. Durch
das Bindemittel haftet die Bahn 1 an der neuen Wickelwelle 6 an,
so dass die Bahn 1 um sie herum mitgeführt wird, um danach infolge
der in der Bahn 1 entstehenden Zugkraft zwischen der fertigen
Papierrolle 7 und der neuen, nun umwickelten Wickelwelle 6 abgerissen
zu werden. Die Blasleitung 58 für das Ballonblasen wird getrennt,
und unmittelbar nach Beendigung des Klebstoffauftrags werden die
Düsenelemente 14 wieder
nach unten in ihre vertikalen Ruhepositionen geschwenkt. Der Luftstrom
durch die Luftkanäle 42 der
Düsen 36 wird
verringert, und die Luftzufuhr in die schützenden Abdeckungen 46 beginnt
wieder. Auf diese Weise werden die Düsen 36 in einem solchen Zustand
gehalten, dass sie bereit sind, einen neuen Klebstoffauftrag durchführen zu
können,
der zu einem vorgegebenen Zeitpunkt erfolgen soll, z. B. 20 Minuten
nach der durchgeführten
Wicklung.
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In
der oben beschriebenen Ausführungsform sind
die Düsen 36 somit
dazu angeordnet, eine Ruheposition, in der die Kanäle 38 für Bindemittel
vertikal ausgerichtet sind, und eine Auftragsposition einzunehmen,
in der die Düsen 36 durch
Drehen der Rotationsachse 15 nach oben geschwenkt worden
sind, so dass die Kanäle 38 für Bindemittel
einen im Wesentlichen gestreckten Winkel mit der Bahn 1 bilden. In
der Ruheposition wird das Bindemittel durch die Wirkung der Kapillarkraft
in dem Kanalabschnitt 40 gehalten. Luft strömt durch
die Luftkanäle 42 mit
einer relativ niedrigen Geschwindigkeit, die ausreicht, sie offen
zu halten, da durch die ausströmende
Luft verhindert wird, dass sich Staubpartikel um die und in den
Auslassöffnungen
der Luftkanäle 42 festsetzen. Die
ausströmende
Luft darf jedoch keine solche Geschwindigkeit haben, dass sie das
in dem vorderen Kanalabschnitt 40 vorhandene Bindemittel
negativ beeinflusst, so dass Bindemittel aus ihm herausgezogen wird
und trocknet, mit dem Ergebnis, dass die Auslassöffnung durch erstarrtes Bindemittel
verstopft wird. Die Luft, die durch die schützende Abdeckung 46,
um die Düse 36 und
durch die Auslassöffnung 50 hinausströmt, sollte
durch die Auslassöffnung 50 hindurch
eine Geschwindigkeit haben, die ausreichend ist, z. B. ca. 10 m/s,
damit das Eindringen von Staubpartikeln in die schützende Abdeckung 46 verhindert wird.
Vermittels dieser Anordnung und dieser Maßnahmen wird sichergestellt,
dass die Düsen 36 bis
zu dem nächsten
Auftragzeitpunkt, der relativ lange Zeit nach dem vorhergehenden
Auftragzeitpunkt liegt, in funktionsfähigem Zustand sind. Falls aus
irgendeinem Grund ein Stillstand der Papierherstellung eintritt,
so dass die Düsen
nicht verwendet werden und der geplante Zeitpunkt für einen
nachfolgenden Auftrag überschritten
wird, wird die Ventilnadel 41 während des Stillstandes in regelmäßigen Abständen für kurze
Zeit geöffnet,
so dass eine kleine Menge Bindemittel aus jeder Düse 36 ausgegeben
wird und von den Schalen 53 aufgefangen wird und immer
frisches Bindemittel an den Auslassöffnungen vorhanden ist. Auf
diese Weise wird die Funktionsfähigkeit
der Düsen
auch während
solcher, in der Regel ungeplanter, längerer ungenutzter Perioden
oder Ruheperioden sichergestellt.
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In
den Auftragspositionen der Düsen 36 ist die
Luftzufuhr zu den schützenden
Abdeckungen 46 geschlossen, während der Luftstrom durch die
Luftkanäle 42 auf
eine vorgegebene Geschwindigkeit erhöht wird, so dass die Luftstrahlen 45 aus
den Luftkanälen 42 den
strangartigen Strahl 60 von Bindemittel, der gleichzeitig
aus dem Kanal 38 für
Bindemittel gedrückt
wird, günstig
beeinflussen. Dadurch, dass die Luftstrahlen 45 von der
verlängerten
Zentrallinie 44 des für
Bindemittel bestimmten Kanals 38 weg und in Umfangsrichtung
schräg
vorwärts
gerichtet werden, beeinflussen sie den ausgestoßenen Strahl 60 von Bindemittel,
so dass er in eine Helixform gedreht wird, die in Richtung zu der
Bahn 1 zunehmende Breite aufweist. Außerdem üben die Luftstrahlen 45 eine
Zugkraft auf den Strahl 60 von Bindemittel aus, die dazu
beiträgt,
den Strahl 60 von Bindemittel aus dem Kanalabschnitt 40 herauszuziehen.
Außerdem erzeugen
die Luftstrahlen 45 einen Luftschleier um den helixförmigen Strahl 60 von
Bindemittel, so dass er durch die Luftstrahlen 45 gestützt und
vorwärts
getragen wird und in seiner Helixform zusammengehalten wird.
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In
der oben beschriebenen Ausführungsform ist
es erforderlich, dass die Düsen 36 zwischen
ihren Ruhepositionen und Auftragspositionen beweglich sind, da die
Bahn 1 an der Auftragstelle einen ansteigenden, geneigten
Verlauf hat, d. h. die Bahn 1 bildet einen spitzen Winkel
zur Horizontalen. In dem Fall, dass die Bahn an der Auftragstelle
horizontalen Verlauf hat, hat die Vorrichtung zum Auftragen eines
Bindemittels gemäß der Erfindung
ortsfeste Düsen,
deren Kanäle
für Bindemittel
ständig,
d. h. sowohl im Ruhezustand als auch im Auftragzustand, vertikal gerichtet
sind. In einer solchen Ausführungsform (nicht
dargestellt) mit ortsfesten Düsen
sind daher die Bindemittel sammelnden Schalen beweglich angeordnet,
so dass sie in seitlicher Richtung versetzt werden können, um
einen freien Pfad für
das Bindemittel bis ganz zu der Bahn zu bieten. Zu diesem Zweck
kann ihre gemeinsame Stützstange
in der Weise angeordnet sein, dass sie zwischen einer ersten Position,
in der die Schalen direkt unterhalb der ortsfesten Düsen angeordnet
sind, und einer zweiten Position parallel versetzt wird, in der
die Schalen neben den Düsen
angeordnet sind, ohne den Bindemittelauftrag zu behindern. In der
oben beschriebenen Ausführungsform
wird ein Bindemittel verwendet, das erwärmt werden soll, um anwendbar
zu sein. Natürlich
können
auch andere Bindemittel verwendet werden, die keine Erwärmung erfordern
und die bei Raumtemperatur klebend sind oder wenigstens zum Auftragzeitpunkt
Adhäsionswirkung
haben, wenn die Bahn mit der Wickelwelle in Kontakt gebracht wird. Ein
Beispiel für
ein Bindemittel des letztgenannten Typs ist Wasser.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform (nicht
dargestellt) ist es in bestimmten Fällen möglich, die schützende Abdeckung 46 wegzulassen
und mit Druckluft durch die Kanäle 42 sowie
möglicherweise
zusätzliche
Kanäle
innerhalb der oder um die Düse
sicherstellen zu lassen, dass die Düse saubergehalten wird.
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Anstelle
von Düsen,
die einen kontinuierlichen, schnurförmigen Strahl von Bindemittel
ausgeben, ist es natürlich
auch möglich,
Düsen zu
verwenden, die einen Strahl in Form eines Sprühnebels oder alternativ in
Form von Tropfen ausgeben. 11 zeigt
eine Auftragvorrichtung ähnlich
der ersten beschriebenen, wobei jedoch das Düsenelement stattdessen eine
solche Düse
aufweist, die einen Strahl 61 in Form eines Sprühnebels
ausgibt und die in einer schematischen Darstellung in 12 und 13 in
einer Ruheposition bzw. einer Auftragsposition näher dargestellt ist, in gleicher
Weise wie die erste beschriebene in 9 und 10.
Die Düse 36 gemäß 11 ist
mit einer schützenden
Abdeckung 46 versehen, die der oben beschriebenen ähnlich ist
und auf dieselbe Weise funktioniert. Die Düse 36 hat einen zentralen
Kanal 62 zum Zuführen
einer homogenen Mischung aus Bindemittel und Luft und weist einen
hinteren Kanalabschnitt 63 und einen vorderen Kanalabschnitt 64 auf.
Der vordere Kanalabschnitt 64 ist relativ kurz und eng.
Eine zentrale Ventiladel 65 ist dazu ausgestaltet, den
vorderen Kanalabschnitt 64 zu schließen und zu öffnen, und sie dringt dann wenigstens
teilweise in diesen vorderen Kanalabschnitt 64 ein, so
dass keine wesentliche Verstopfungsgefahr besteht. In 12 ist
die Düse 36 in
einer Ruheposition bei der Zufuhr von Luft gezeigt, die um die Düse verteilt
wird, um anschließend
durch die Auslassöffnung 50 der
schützenden
Abdeckung 46 auszuströmen,
wie oben beschrieben. In anderen Ausführungsformen (nicht dargestellt)
sind die Düsen 36 zum
Auftragen von Bindemittel in Form eines Strahls in Sprühnebelform
in einer ortsfesten Position und senkrecht oder im Wesentlichen
senkrecht zu der Bahn angeordnet. Wenn die Bahn an der Auftragstelle
vertikal oder im Wesentlichen vertikal verläuft, kann es zweckmäßig sein,
eine Sammelschale oder dergleichen unterhalb der Düse anzuordnen,
um Bindemittel zu sammeln, das evtl. von der Düse herabtropft, insbesondere
nach einem beendeten Bindemittelauftrag. Wenn die Bahn an der Auftragstelle
horizontal verläuft
oder einen spitzen Winkel zur Horizontalen bildet, so dass die Sammelschale
einen ausgegebenen Strahl von Bindemittel und Luft in Form eines
Sprühnebels
behindert, ist die Sammelschale beweglich angeordnet, um seitlich
versetzt zu werden, so dass der Strahl von der Sammelschale nicht
behindert wird.
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Die
Vorrichtung zum Auftragen eines Bindemittels gemäß der Erfindung wird auch dann
vorteilhaft genutzt, wenn ein Bahnabriss auftritt, wobei der mit
Bindemittel versehene Aufführstreifen
dazu gebracht wird, an der bereits begonnenen Papierrolle durch
ein Wickeln derselben anzuhaften. Außerdem kann die Vorrichtung
zum Befestigen des Endes einer fertiggestellten Rolle durch ein
Bindemittel genutzt werden.
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Auch
wenn die Erfindung oben im Zusammenhang mit einer laufenden Papierbahn
beim Wechseln von Rollen in einer Aufwickelvorrichtung einer Papiermaschine
beschrieben wurde, kann sie natürlich
auch auf eine Umrollvorrichtung oder einer Rollenpackmaschine angewendet
werden, d. h. in allen Typen von Maschinen zur Herstellung und Handhabung
von Papier.
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Die
Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen
begrenzt, sondern kann innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche vielfältig variiert
und modifiziert werden, ohne von der erfinderischen Idee abzuweichen.
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14 zeigt
eine der Aufwickelvorrichtung gemäß 1 ähnliche
Aufwickelvorrichtung, die jedoch mit einer Auftragvorrichtung 8 gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der Erfindung versehen ist. Wie in der ersten beschriebenen Ausführungsform weist
die Auftragvorrichtung 8 eine trägerförmige Stützkonstruktion 9,
mehrere Düsenelemente 14 und eine
Montagevorrichtung auf, die drei Halterungen 10 aufweist,
welche einen Staubschutz 13 abstützen. Ansonsten ist die Montagevorrichtung
gemäß 14 hinsichtlich
der Konstruktion vollkommen anders gestaltet. Sie hat eine horizontale,
transversale, fixierte Stützschiene 70,
eine in Relation zu dieser bewegliche Stützschiene 71, einen
trägerförmigen,
horizontalen, transversalen Düsenhalter 72,
der vermittels eines Verbindungselementes 73 an der beweglichen Stützschiene 71 aufgehängt ist.
Die fixierte Stützschiene 70 ist
auf fixierte Weise an den Halterungen 10 angebracht, um
von diesen gestützt
zu werden. Sie weist einen inneren, sich axial erstreckenden Raum
auf, der an den Enden der fixierten Stützschiene 70 offen
ist und an der Unterseite der fixierten Stützschiene 70 eine
längliche Öffnung aufweist,
so dass die bewegliche Stützschiene 71 in
dem Raum aufgenommen ist und obere Abschnitte des Verbindungselementes 73 in
der nach unten weisenden Öffnung
aufgenommen sind. Die fixierte Stützschiene 70 ist mit
einem umgekehrten U-Profil vergleichbar. An den Innenseiten der
beiden vertikalen Wände
der fixierten Stützschiene 70 befinden
sich mehrere Paare von Stützrollen 74,
die in Lagern in regelmäßigen Abständen entlang
der fixierten Stützschiene 70 drehbeweglich
gelagert sind, wobei die beiden Stützrollen in jedem Paar vertikal
in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet sind. Die Achsen der
Stützrollen
sind parallel zur Maschinenlaufrichtung. Die bewegliche Stützschiene 71 hat
die Form eines Hohlprofils mit rechteckigem, z. B. quadratischem
Querschnitt. Dadurch weist die bewegliche Stützschiene 71 zwei
vertikale Außenseiten
auf, an denen längliche
Stützelemente 75 in
fixierter Weise angebracht sind, eines an jeder Seite, um sich zwischen
den beiden Stützrollen
jedes Paars von Stützrollen 74 zu
erstrecken, wobei die Stützrollen
somit in Kontakt mit den horizontalen Ober- und Unterseiten der
Stützelemente 75 verlaufen.
An jedem Ende der beweglichen Stützschiene 71 befindet
sich ein axial ausgerichteter Griff 76, dessen Querschnitt
eine Maximalgröße aufweist,
die kleiner ist als der Querschnitt des besagten Raumes, so dass
einer der Griffe 76 in dem Raum aufgenommen werden kann, wenn
die bewegliche Stützschiene 71 vermittels
des anderen Griffes 76 in einer der Richtungen aus der
fixierten Stützschiene 70 herausgezogen
wird.
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Der
Düsenhalter 72 hat
die Form eines Hohlprofils, das einen rechteckigen, z. B. quadratischen Querschnitt
aufweist, und stützt
mehrere Düsenelemente 14 an
der Seitenwand, die in Laufrichtung der Bahn gewandt ist. Der Düsenhalter 72 enthält Leitungen,
um die Düsen 36 und
ihre schützenden
Abdeckungen 46 mit Luft und Bindemittel zu versorgen, wie
bereits für
die erste Ausführungsform
beschrieben. Die Leitungen haben Verbindungen 77 (siehe 16)
an der Außenseite
eines Endes des Düsenhalters 72 zum
Verbinden von Koppelelementen der äußeren Leitungen für Luft und
Bindemittel. Die Koppelelemente, die nicht dargestellt sind, sind
dazu ausgestaltet, von den Verbindungen 77 getrennt zu werden,
wenn der Düsenhalter
aus der Maschine in eine Wartungsposition außerhalb der Maschine gemäß 15 herausgezogen
werden soll. Gemäß einer
Ausführungsform,
die nicht dargestellt ist, kann das Verbindungselement 73 eine
starre, d. h. nicht schwenkbare Verbindung zwischen der beweglichen Stützschiene 71 und
dem Düsenhalter 72 bilden,
z. B. in Form zweier Verbindungsstangen oder Platten, die an die
Enden der beweglichen Stützschiene 71 und
des Düsenhalters 72 geschweißt sind.
In der dargestellten Ausführungsform
besteht das Verbindungselement 73 aus zwei Paaren Lagerohren 78, die
in fixierter Weise an der beweglichen Stützschiene 71 und dem
Düsenhalter 72 angebracht
sind, und einer Lagerachse für
jedes Paar Lagerohren, wobei die Lagerachse die beiden Lagerohren
miteinander verbindet, während
sie eine horizontale Oszillationsachse für den Düsenhalter 72 bildet.
Das Kippen des Düsenhalters 72 in
eine Auftragsposition ist kraftgesteuert und wird durch Kraftübertragungsvorrichtungen 79 erreicht,
z. B. zwei Kolbenzylinder, bevorzugt vom pneumatischen Typ, die
an der oberen Seite der fixierten Stützschiene 70 angebracht
sind und deren Kolbenstangen mit einem Gelenkarm 80 verbunden sind,
einem für
jede, der mit seinem Gelenkabschnitt schwenkbar an der hinteren
Seitenwand der fixierten Stützschiene 70 gelagert
ist und dessen oberes Ende schwenkbar mit den Kolbenstangen verbunden
ist. Das andere, untere Ende jedes Gelenkarms 80 trägt eine
Rolle 84 (siehe 19), die
dazu angeordnet ist, in rollendem Kontakt mit der hinteren Seite
des Düsenhalters 72 zu
stehen, abgewandt von der mit den Düsen versehenen vorderen Seite,
wenn die Kolbenzylinder 79 betätigt werden, um den Düsenhalter 72 aus
seiner Ruheposition gemäß 16 in
seine Auftragsposition gemäß 17 zu
kippen. Wenn der Düsenhalter 72 sich
in der Ruheposition befindet, ist die Rolle 84 jedes Gelenkarms 80 dazu
angeordnet, die hintere Seite des Düsenhalters mit ausreichend großem Abstand
zu passieren, so dass eine Versetzung des Düsenhalters 72 in Längsrichtung
erfolgen kann, ohne dass die Rolle 84 mit ihm in Eingriff
tritt.
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An
der oberen Seite der fixierten Stützschiene befinden sich zwei
Kolbenzylinder 81, welche Sperrvorrichtungen 82 zum
Sperren der beweglichen Stützschiene 71 in
der Betriebsposition der Auftragvorrichtung und zum Freigeben der
beweglichen Stützschiene 71 beeinflussen,
wenn eine Wartung der Düsen 36 durchzuführen ist.
Nachdem die Sperrvorrichtungen 82 inaktiviert worden sind,
um die bewegliche Stützschiene 71 freizugeben,
kann die bewegliche Stützschiene 71 mit
einem der Griffe 76 in einer gewünschten Richtung aus der fixierten
Stützschiene 70 herausgezogen
werden, so dass die betreffenden Teile der Auftragvorrichtung 8 aus
der Maschine heraus in eine Wartungspostion gebracht werden, in
der die Düsen 36 wie
erforderlich inspiziert, gereinigt und ausgetauscht werden können. Dementsprechend
bilden die bewegliche Stützschiene 71 und
der Düsenhalter 72 eine
bewegliche Einheit, die in begrenztem Ausmaß quer zur Maschinenlaufrichtung
versetzbar ist.
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Eine
Sammelwanne 83 ist in fixierter Weise an den Halterungen 10 angebracht
und erstreckt sich unterhalb der Düsen 36, um Bindemittel
aufzufangen, das aus den Düsen 36 tropfen
kann, wenn sich diese in einer Ruheposition gemäß 16 befinden. Wenn
die von einer Maschinenseite aus zugänglichen Düsen 36 inspiziert
worden sind usw., wird die gesamte Einheit in die Maschine zurückgeschoben, woraufhin
sie mit dem anderen Griff 76 an der anderen Maschinenseite
herausgezogen wird, so dass die übrigen
Düsen 36 inspiziert
werden können
usw.
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Die
oben beschriebene Ausführungsform
der Auftragvorrichtung 8 gemäß 14–18 ermöglicht eine
sichere und einfache Durchführung
einer Wartung der Düsen 36,
die in diesem Zusammenhang in der Regel als Klebstoffdüsen bezeichnet
werden. Diese Klebstoffdüsen 36 sind
in der Nähe
und oberhalb des stützenden
Zylinders in der Aufwickelvorrichtung angeordnet, wo es normalerweise
sehr staubig und heiß ist.
Diese Umgebung hat zur Folge, dass die Funktion der Klebstoffdüsen 36 sich
im Laufe der Zeit verschlechtern kann. Im Hinblick auf den Zeitaspekt
führt die
Verwendung einer schützenden Abdeckung 46 und
einer Zufuhr von Luft um die Klebstoffdüse, wie im Zusammenhang mit
der ersten Ausführungsform
der Auftragvorrichtung 8 ausführlicher beschrieben, zu einer
wesentlichen Verbesserung der Funktion der Klebstoffdüse 36,
jedoch könnte
diese schwierige Umgebung nach einem längeren Zeitraum dazu führen, dass
eine Klebstoffdüse
verstopft wird oder einer anderen Störung unterliegt, so dass sie
beispielsweise ausgetauscht werden muss. Durch ausziehbare Gestaltung
des Düsenhalters 72, wie
vorangehend beschrieben, müssen
die Mitarbeiter, wenn eine Wartung der Düsen vorzunehmen ist, sich nicht
in die Maschine begeben, wo es normalerweise sehr staubig und heiß ist. Außerdem ist
es weitaus sicherer, die Wartung außerhalb der Maschine durchzuführen als
innerhalb der Maschine. Dementsprechend wird die Arbeitsumgebung
der Wartungsmitarbeiter in mehrfacher Hinsicht verbessert. Zudem
kann diese Wartung während
eines Zeitraums, in dem kein Bindemittel zugeführt werden muss, auch dann
ohne Probleme durchgeführt
werden, wenn die Maschine in Betrieb ist. In der Wartungsposition,
die der Düsenhalter 72 in 15 einnimmt,
können
die Wartungsmitarbeiter Wartung auf sichere Weise durchführen und
stehend arbeiten. Um Zugang zu den übrigen Düsen 36 zu erlangen,
wird der Düsenhalter 72 in
die Betriebsposition zurückgeführt, um
anschließend
mit dem anderen Griff 76 an der anderen Seite der Maschine
herausgezogen zu werden. In dem Fall, dass an einer Seite der Maschine
ausreichend Platz vorhanden ist, kann die fixierte Stützschiene,
falls gewünscht,
an dieser einen Seite außerhalb
der Maschine verlängert
sein, so dass der Düsenhalter 72 und
die bewegliche Stützschiene 71 an
dieser einen Seite herausgezogen werden können und alle Düsen an dieser
einen Seite der Maschine für
die Wartung zugänglich
werden.
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Die
Düsen können von
jeder Art sein und müssen
nicht unbedingt mit Mitteln zum Reinigen mit Druckluft versehen
sein, d. h. es kann, falls gewünscht,
auf die dargestellten schützenden
Abdeckungen 46 mit Zubehör verzichtet werden, da das Konzept
eines Düsenhalters,
der in eine Wartungsposition außerhalb
der Maschine ausziehbar ist, auf jede Auftragvorrichtung angewandt
werden kann, unabhängig
von der Gestaltung der Düsenelemente
mit oder ohne den oben beschriebenen Schutz der Düsen. Ein
solcher Schutz wird jedoch bevorzugt.