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Achsloser Siebzylinder, insbesondere Vordruckwalze, für die Papierherstellung
Bei der maschinellen Herstellung von Papier kommen'Vordruckwalzen zur Amven)-dung,
das sind Siebwalzen, welche mit einem genau. geregelten Druck die. langsam weiterbewegte
Papiermasse belasten und, damit der Druck genau den vorgeschriebenen Wert hat, genau
zyllndrisch laufende Walzen sein müssen. Dadurch, daß die Walze den Papierbrei unter
Druck setzt, tritt notwendigerweise ein Teil des in der-Papiermasse enthaltenen
Wassers aus der Paplermasse -aus und dringt durch den siebartigen Afantel in das
Innere der Vordruckwalze hinein. Es ist imbedingt notwendig, daß das Wasser frei
eindringen und auch wieder austreten kann. Daher-ist die hohe Wasserdurchlässigkeit
eine wichtige Eigenschaft. Es muß deshalb, dafür gesorgt werden, daß nicht der Siebkörper
Anlaß,dazu gibt, daß die Wasserdurchlässigkeit an einzelnen Stellen der Vordruckwalze
kleiner ist als an anderen. Deshalb, darf auchder Sieb.-körper nicht die Verajilassung
zur -A-nsammlung von Papierstoffrückständen sein, weil' durch diese Rückstände eine
Verminderung der Wasserdurchlässigkeit hervorgerufenwürde. Die- Verminderung der
Wasserduxchlässigkeit führt unter Umständen zu einer .entsprechenden Zeichnung in
dem hergestellten Papier.
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Solche Konstruktionen der Vordruckwalze, bei denen der äußere Metalltuchmantel
auf einem Zylinder ruht, der durch ein gelochtes Blech ggebildet wird, sind wegen
unzureichender Wasserdurchlässigkeit schlecht. Man hat deshalb verschiedene Konstruktionen
ausi gedacht, bei denen der üb,erzug über eine Art Drahtgestell gezogen wird. Die
ver-.schiedenen. Konstruktionen von Siebkörpern, die bisher bekanntgeworden sind,
zeigen aber alle gewisse Nachteile, welcha gemäß. dem neuen Vorschlag überwunden
werden, Es gibt Siebkörper, welche aus nur zwei Lagen besteh-en, nämlich einer.
Lage. von Längsstäben und einer daruntex angieor,(Inetm Lage von-Ringen,o,der von
Kreisripgscheib#en. Diese haben vor allem den Nachteil, daß sie nicht torsionsfest
sind. Die Vordruck-Walze ist im Betrieb unfer Umständen recht erheblichen Torsionsbeanspruchungen
ausgesetzt und muß, entsprechend widerstandsfähig
gegen diesa Torsienskräfte
sein. Wenn bei den bekannten Konstruktionen Torslonskräfte auftreten, verbiegen
sich die Längsstäbe,.so daß also, der Zylinder in sich veiwürg gt wird. Dadurch
tritt an manchen Teil en der Papierbahnbreite eine gegenseitige Verschieb:ung zwischen
der Walzenoberfläche und der Papiermasse ein, -wodurch es unmöglich wird, eine gleichmäßig
gute Papierqualität zu erzielen, zumal die Torsionskräfte in dem #,Yalzenkörper
elastische Gegenkräfte auslösen.
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Man hat deshalb. auch bereits eine zusätzliche Verstärkungsw#endel
angewandt, welche durch entsprechende Löcher in den Kreisringscheiben hindurchgesteckt
wird. Die Längsstäbe, die Wendel und die Scheiben hat man miteinander verlötet.
Diese Konstruktion hat aber den Nachteil, der auch für
die ersterwähnten Konstruktionen
gilt, daß durch die Anordnung vieler Scheiben die Wasserbewegung im Innern der Walze
stark erschwert wird. Man muß sich. dies so vorstellen, daß die kräftige Durcheinander,
wirbelung des Wassers im Innern der Walze gleichzeitig der beste Schutz dagegeir
ist, daß sich an gewissen Stellen Papierstoffrückstände nie7derschlagen und ansammeln
können. Wenn, wie bei den erörterten bekannten Konstruktionen, auf die Länge der
Vordruckwalze verteilt, eine große Anzahl von Kreisringscheiben eingebaut ist, entstelit
eine lentsprechend gräße Anzahl enger Kammern, so, daß das Wasser -nur innerhalb.
dieser Kammern sich bewegen kann. Die große Zahl der zur Sicherung der zylindrischen
Form notwendigen Kreisringscheiben bedeutet zugleich eine giewaltige Erhöhung des
Gewichts, so daß man aus diesem Grunde von selbs#t dazu gekommen ist, die Kreisringscheiben
aus dünnen Blechen zu fertigen. Damit aber muß man den anderen Nachteil in Kauf
nehmen, daß chemische Zersetzungen sehr rasch die dünnen Bleche zerfressen, wodurch
die Lebensdauer der Vordruckwalze erheblich verkürzt wird.
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Es ist auch bereits eine Konstruktion bekanntgeworden, welche Längsstäbe
in Verbindung mit einer Wendel von großer ra-dialer Höhe, einer Bandwendel, benutzt.
Zur Erhöhung der Steifigkeit sind weitere achsparallete Stäbe vorgesehen, welche
durch Bohrungen in der Bandwendel hindurchgesteckt sind. Auch bei dieser Konstruktion
ist aus G#ewichtsgründen die Bandwendel aus dünnwandigein Blech. Die Bandwendel
bildet ferner, ähnlich wie bel der Walze mit Kr#eisringscheiben, ein System mit
vielen Kammern, so, daß das eindringende Wasser nur verhältnismäßig geordnet innerhalb
der Bandwendel fließen kann, Dadurch ist aber die so wertvolle Spülarbeit des Wassers
praktisch verhindert. Die. hohe Bandwendel macht selbst eine zusätzliche künstliche
Spülung schwierig. Schließlich ist auch die Herstellung dieser Konstruktion schwierig
und teuer; derm 'die Notwendigkeit, Bohrungen innerhalb der ,#liandwend,el an passender
Stelle anzubringen, so daß sich achsparallele Stäbe hindurchstecken lassen, bedeutet
eine erhehliche Erschwernis, weil geringe Verdrehungen des Siebkörpers, welche sich
auf die Größe des Außendurchmessers der Wendel kaum auswirken, bereits zueiner solchen
gegenseitigen, Versetzung der Bohrlöcher führ-en, daß die Einführung der Längsstäbe
nicht mehr möglich ist.
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Eine andere #ebenfalls bekanntgewordene Konstruktion besteht aus vier
Lagen, und zwar aus zwei Wendeln und zwei Lagen von Längsdrähten. Die beiden Wendel
werden hierbei auf Lücke gesetzt, desgleichen in beiden Lagen die Längsstäbe. Abgesehen
davon, daß diese Konstruktion besonders schwer ist, ist sie auch schwer von Ansammlungen
von Papierstoffrückständen frei zu halti#n. Es ist auch sehr schwierig, eine energische
Spülung durch die vier Lagen hindurch.auszuführen. Zumal der Umstand, daß die Wendeln
und die Längsstäbe auf Lücke eingestellt werden, erschwert die Durchspül-ung und
verriiigert auch die Wasserdurchlässigkeit. Die Herstellung dieser besond-.rs schweren
Vordruckwalze ist zudem teuer.
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Es sind auch Vordruckwalzen mit einer Lage von Längsstähen und zwei
im Innern liegenden Drahtwendeln bekannt. Dabei sind jedoch an den überkreuzungsstellen
der Windung-en der Wendeln die Drähte geknickt, wodurch ihre Festigkeit gegen mechanische
Beanspruchungen vermindert ist. Eine weitere Bauart weist im Innern eines von Längsstäben
gebildeten zylindrischen Käfigs eine- Wendel aus einem radial hochkant gestellten
Band auf, auf dessen Innenkante flach liegend ein zweites Band aufgesetzt ist. So
bilden das radial hochkant gestellte und das flach liegende Band je eine
Wendel von untereinander gleicher Ganghöhe. Wenn die Längsstäbe ausreichend durch
die hochkant- stehende Wendel gestützt werden, dann liegen die Windungien der flach
liegenden Wendel so dicht nebeneinander, daß die Wasserdurchlässigkeit ungenügend
wird. Da die innerste Wendel die darüberliegenden Windungen der anderen Wendel nicht
kreuzt, bildet sie für diese nicht eine Verstrie-bun g .
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Nach dem neuen Verschlag werden alle die dargelegten Nachteile bei
einem aclislosan Siebzylinder, im besonderen einer Vordruckwalze, für die Papierherstellung
mit zwei im Innern eines Käfigs aus vorzugsweise radial hochkant gestellten Längsstäben
angeordneten,
schraubenförmig gewundenen Drähten (Wendeln) verschiedener
GangIlöhe dadurch -vermieden, daß die Wendeln und die Längsstäbe einander nicht
durchdringende Zylinderflächen bilden und #da# die innere Wendel eine größere Ga#ghöhe
hat als die darüber* liegende.
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Es sind im wesentlichen drei mechanische Beanspruchungen, denen die
Vordruckwalze gewachsen sein muß, nämlicl-1 die Biegebeansprucliung, da die Walze
-nur an den Enden gelagert ist und infolgedessen bei nicht ausreichender Steifigkeit
in der Mittue durchhängt. Ferner die Torsionsbeansprucliung, die sich daraus ergibt,
daß, der Antrieb der Walze durch die Papierbiahn erfolgt, während die Widerstände
-für -,die Drehung in den seitlichen Lagern entstehen, wobei die Widerstände
an den beiden Enden der Walze erheblich verschieden voneinander sein können. Die
dritte Beanspruchung kommt da-
durch zustande, daß die Walze mit einem gewissen
Druck auf der Papiermasse aufli#egt, so daß also durch diesen Druck eine Walze von
zu geringer Steifigkeit ihre zylindrisch-- Form verlieren würde.
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Diese drei Beanspruchungen werden im wesentlichen durch die drei Lagen,
aus denen der Walzenkörper nach der Erfindung besteht, aufgenommen. Die Durchblegung
der Mittellinie wird bei Walzen mit eingebauter tragender Achse durch die Blegiesteifigkeit
dieser Achse unterdrückt; bei einer achslosen Walze, um die es sich hier handelt,
wird -die Biegesteifigkeit in der Hauptsache durcli die Steifigkeit der achsparallelen
Stäbe erzielt,. Zu diesem Zweck istes besonders vorteilhäft, hier radial hochkant
gestellte Stäbe zu verwenden. Die- Torsionsbeanspruchuilg wird in der Hauptsache
durch die innerste Wendel ,aufgenommen, deren Windungen einen wesentlich anders
gerichteten Verlauf haben als die Windunj#en der mittleren Wendel. Die innefste
Wendel wirkt auf diese Weise als Verstrebung ge-en eine etwaige Verdrehun
. de Zylinder-0 9 s körpers. Es ist vorteilhaft, wenn . diese
innerste Wendel aus einem Draht oder einem Band von hoher SteiRgkeit, aber geringer
radieler Nghe besteht, wobei auch nach Mög-
lichkeit die Breite des Bandes
oder DraIhtes klein bleiben soll. Infolge der geringen Höhe hat diese Wendel die
besondere Wirkung# daß das'eindringende Wasser bei der Weiterdrehung der Walze kräftig
_ durcheinandergewirbelt wird, weil das Wasser ' über diese Windungen
der innersten Wendel wasserfallä'hnli#cli hinübersprudelt. Dabei bekommt es gleichzeitig
infolge der schrägen Windungsl#age dieser Wendelaucli eine axial gerichtete Bewegung,
so daß etwalge Papierstoffteilchen sich nicht ruhig ab-setzen können, sondern durch
die ständige Durcliwirbelung des Wassers stets schwimmend erhalten und wieder herausgespült
werden.
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Die innere Wendel, welche hls Versteifung gegen eine etwaige Verdrehung
wirkt, hat weit weniger Windungien als die über ihr liegende Wendel. Infolgedessen
ist die Drahtlänge dieser innersten Wendel und daher ,auch ihr Gewicht sehr klein,
so. daß man,ohne weiteres zur Verwendung eines kräftigen Drahtquerschnitts greifen
kann. Wegen der Kürze der Drahtlänge der innersten Wendel wird durch-sie die Wasserdurchlässigkeit
des Körpers nicht im geringsten herabgesetzt. Sowohl für die durch zusätzliches
Spritzwasser künstlIch-lierbeigeführte wieauch für die natürliche Selbstreinigung
duxcl-l das eingedrungene Wasser bildet es einen großen Vorteil, daß die innerste
Wendel nur sehr wenig Drahtlänge aufweist und infolg,#dessen, auch nur einenganz
verschwindenden Bruchteil der Innenfläche der Walze bedeckt. -
Die mittlere
Drahtwendel sichert* dem Körper seine stets kreisförmige Querschnittsform. Sie nimmt
also,in der Hauptsache den Druck auf, welcher von der Paplerbahn hex- gegen die
Walzenoberfläche gerichtet ist -und diese einzudrücken versucht. An den Berührungsstellen
oder den meisten Berührungsstellen z wisc * hen den Längsstäben und der einen Wendel
üder zwischen den beiden Wendeln ,erfolgt zweckmäßig eine feste Verbindung durch
Hartlötung oder durch Schweißung. Obwohl beim Aufbau der Walze sclion durch Vermeidung
allzu schwacher Drahtstärken ,oder dünner Bleche die Zerstörungdurcli chemischen
Angriff ausgeschaltet wird, wird auch noch durch Walil entsprechender Metalle eine
Verkürzung der Lebensdauer des Siebkörpers durch chemische Zersetzung verhindert,
indem man beispielsweise solche MetaUe verwendet, zwischen denen keine elektrolytischen
Spannungen entstehen oder zwischen deinen jedenfalls die etwa entstehende Spannung
mölglichst gering ist. Hierfür eignen sicli Kupfer-Zink-, Kupfer-Zinn- und Kupfer-Nickel-Legierungen.
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Die Längsstäbe bestehen zweckmäßig aus radial hochkant gestellten
Stäben, für welche Zwecke Profildraht oder flach gewalzier Runddraht verwendet werden
kann.
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Ausführungsbeispiele für einen achslosen Siebkörper gemäß dem neuen
Vorschlag sind durch Zeichnungen erläutert.
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Die Figuren haben nur die Bedeutung von Beispielen, so daß sich der
neue Vorschlag nicht -nur auf die wiedergegebenen Anor#dnungen erstreckt.
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Fig. i gibt einen Schnitt parallel 'zur Achse des Siebkörpers wieder,
Fig. 2 einen Schnitt quer zur Zylinderachse. -
In Fig. i
sind mit i zwei Längsstäbe hezeichnet, die übrigen Längsstäbe sind nicht eingezeichnet,
um aid diese Weise das Bild zu vereinfachen. Die Längsstäbe i sind in der Fig. 2
im Schnitt erkennbar. Fig'. 2 Zeigt ,auch, daß diese Längsstäbe radial hochkant
gestellt sind. Unter den Längsstäben i liegt .eine Wendel mit den Windungen 2. Diese
Wendel 2 ist in Fig. 2 in Seitenansicht zu sehen. In ihrem Innern ist eine weitere
Wendel 3, die aber, wie Fig. i erkennen läßt, eine wesentlich -geringere
Wind.ungszahl hat ,als die Wendel 2. Die. Wendel 3 ist diejenige, welche
im wesentlichen die Verstrebung des Siebkörpers gegen Torsion darstellt. Die Drahtlänge
der Wendel 3 ist vielmals kleiner als die der Wendel 2. Sie erhöht das Gesamtgewicht
des Walzenkörpers nur unwesentlich. Beim Drehen übersprudelt das Wasser im Innern
der Walze die Windungen der Wendel 3, wodurch eine wirksame Selbstreimgung
erzielt ist. Um den Winkelunterschied zwischen den Winduxigien 2 und den Windungen
3 recht groß zu gestalten, ist in dem dargestellt-en Ausführungsbeispiel
die Windungsrichtung der Wendel 3 anders als die der Wendel 2, was aber nicht
unbedingt erforderlich ist. Biesondere Ausgiestaltungen des neuen Siebzylinders
werden beispielsweise durch die Fig. 3 und 4 erläutert.
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Dabei sind die Stäbe und Drähte hohl und an eine Leitung angeschlossen,
durch welche .eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder Dampf, zugeleitet wird.
Die hohlen Stäbe und Drähte sind am Umfang mit Düsen io versehen und spritzen die
zugeleitete Flüssigkeit oder Dampf gegen den Zylinderkörper und das darübergezogene
Metalltuch, wodurch sich die Anordnung fortlaufend selbst reinigt. Es brauchen zu
diesem Zweck nicht alle Stäbe und Drähte hohl zu sein. In der schematischen Darstellung
der Fig. 3 haben die Bezugszahlen 1, 2 und 3 die gleiche Bedeutung
wie in Fig. i und 2. Die hohlen Stäbe und Drähte münden in hohle Stirnscheiben 4
ein. Bei Vordruckwalzen mit Achslagerung wird die Druckflüssigkeit oder der Dampf
durch eine Zuleitung 5 und die hohle Achse 6 in die Stirnscheibe 4
geleitet. Dies kann auf einer Stirnseite oder auch gegebenenfalls getrennt für verschiedene
Drähte und Stäbe an beiden Stirnseiten erfolgen.
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Filg. 4 erläutert schematisch die entsprechende Anordnung an der Stirnseite
-einer Offenendvordruckwalze. An dem hohlen Kragen 7, welcher das Ende der
Walze bildet, wird ein S-förmiges Rohr 8 angebracht, welches mit einem in
der Achse liegenden Stü#ck 9
endet. An dieses wird unter Benutzungeiner Kupplung,
welche Drehbewegungen des Rohrstückes -zuläßt, das Zuleitungsrohr oder ein Zuleitungsschlaucb.
angeschlossen.