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Gegenstand dieser Erfindung sind ein Verfahren zur
Belastung einer Saugwalzendichtung und eine
Saugwalzenabdichtung, deren zugehörige Dichtung eine
Verschleißfläche, Seitenflächen und eine untere Fläche
aufweist und über ihren Halter an den Konstruktionen des
im Inneren des Saugwalze befindlichen Saugkastens
angeordnet ist. Die Dichtung erstreckt sich im
Wesentlichen über die gesamte Arbeitslänge der Saugwalze.
Sie reicht mit ihrer Verschleißfläche bis an die
Innenfläche des Saugwalzenmantels und wird in ihrem
besagten Halter mit einem die Dichtung belastenden
Belastungsmittel im Wesentlichen in Richtung des
Saugwalzenradius bewegt.
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In Papiermaschinen dienen Saugwalzen zum einen zur
Bahnentwässerung, zum anderen zum Leiten der Papierbahn in
den Walzengruppen. Durch Beaufschlagung des Inneren der
gelochten Saugwalze mit Vakuum wird erreicht, dass die
Papierbahn in der gewünschten Weise der Walzenoberfläche
folgt. Zur Erzeugung des erforderlichen Vakuums dienen
Vakuumkammern, die mit über die gesamte Arbeitslänge der
Walze reichenden Dichtungsvorrichtungen zwischen
Walzenmantel und Saugkasten begrenzt werden. Die Saugwalze
hat in ihrem Inneren zwei oder mehr solche
Dichtungsvorrichtungen, die je eine bis an die
Mantelinnenfläche reichende Dichtung aufweisen. Beim
ständigen Drücken der Dichtung gegen die Mantelinnenfläche
kommt es zu einer schnellen Abnutzung der Dichtung.
Hauptsächlich zur Verringerung eben dieser Abnutzung
wurden zahlreiche verschiedene Dichtungsanpress- und
stellvorrichtungen entwickelt. Zum Beispiel in der in der
FI-Anmeldung 955275 entspr. der WO-Schrift WO-A-9717490
beschriebenen Lösung hat die Dichtung Belastungsschläuche,
wobei mit dem einen Belastungsschlauch die Dichtung an den
Mantel gedrückt und mit dem anderen Schlauch die Dichtung
um ein Geringes zurückgesetzt und gleichzeitig an ihrer
Stelle verriegelt wird. Das Prinzip besteht also darin,
die Dichtung nach dem Anlaufen der Saugwalze in einem
geringen Abstand vom Walzenmantel zu verriegeln, wodurch
sich ihre Abnutzung wesentlich verringert.
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Infolge der Durchbiegung des Saugkastens ist der
Bewegungsspielraum der Dichtung schnell erschöpft. Eines
der Probleme bei den heutigen Abdichtungen ist denn auch,
dass sie nur geringen elastischen Bewegungsspielraum
bieten. Die Größe des Saugkastens und damit der gesamten
Saugwalze konnte nicht reduziert werden, da der Saugkasten
nur eine geringe Durchbiegung haben durfte.
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Zur Verringerung der Abnutzung der Dichtungen wurde die
vorgenannte bekannte Lösung sehr aufwendig gestaltet. Die
aus mehreren Komponenten bestehenden Belastungsmittel
bedeuten eine erhöhte Gefahr von Funktionsstörungen.
Außerdem müssen die Belastungsmittel, sollen sie
funktionieren, sehr präzise hergestellt sein, was erhöhte
Fertigungs- und Wartungskosten und weiter erhöhtes Risiko
des Auftretens von Funktionsstörungen bedeutet. Auch ist
die Hublänge der Belastungsmittel begrenzt, so dass diese
sich nur für Dichtungen einer gewissen Höhe eignen.
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Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine
unkomplizierte, für verschiedene Dichtungshöhen passende
Saugwalzendichtung bereitzustellen, deren Druckwirkung auf
den Mantel regulierbar ist und mit der ein bedeutend
größerer flexibler Bewegungsspielraum als gegenwärtig
möglich erzielbar ist. Die kennzeichnenden Merkmale des
erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus Patentanspruch 1,
die kennzeichnenden Merkmale der dieses Verfahren
nutzenden Saugwalzenabdichtung aus Patentanspruch 2
hervor. Gemäß der Erfindung fungiert die Dichtung selbst
als Teil des Belastungsmittels, wodurch sich die
Dichtungskonstruktion vereinfacht. Die Belastungsschläuche
und anderen früher eingesetzten Hilfsmittel erübrigen sich
hierbei, da nun die Druckwirkung des Druckmediums
unmittelbar auf die Unterseite der Dichtung gerichtet
wird. Zusätzlich zum Andrücken der Dichtung gegen den
Mantel kann sie auch in ihrem Halter in gewünschter Weise
bewegt werden. Dabei ist gleichzeitig gewährleistet, dass
die Eigenschaften der Dichtung trotz Abnutzung derselben
unverändert erhalten bleiben. Weiter können bei der
Montage der erfindungsgemäßen Dichtung bereits vorhandene
Halter genutzt werden, und die Lebensdauer der Dichtung
lässt sich einfach durch Vergrößern ihrer Höhe verlängern.
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Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die
beigefügten, eine Ausführungsform der Erfindung zeigenden
Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 im Inneren einer Saugwalze angeordnete
erfindungsgemäße Abdichtungen in schematischer
Darstellung;
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Fig. 2 die erfindungsgemäße Abdichtung am
Druckluftstutzen im Querschnitt;
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Fig. 3 einen Schnitt der erfindungsgemäßen Abdichtung
stirnseitig in der Ebene der
Dichtungsoberfläche betrachtet;
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Fig. 4 eine gegenüber Fig. 3 an der Stirnseite der
Abdichtung anders gestaltete Ausführungsform.
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Fig. 1 zeigt eine Walzengruppe der Papiermaschine. In dem
Prozess wird die Papierbahn 10 zwischen der Saugwalze 11
und deren ersten Gegenwalze 12 auf die Saugwalze 11 und
von dieser über die zweite Gegenwalze 13 weiter geleitet.
Die erfindungsgemäße Abdichtung 14 ist an dem im Inneren
der Saugwalze 11 befindlichen Saugkasten 15 angeordnet. Im
hier gezeigten Beispiel sind im Bereich zwischen den von
der Saugwalze 11 und den Gegenwalzen 12 und 13 gebildeten
Nips im Inneren der Saugwalze 11 drei Abdichtungen 14
vorhanden, die die erforderlichen Vakuumkammern 18 und 19
bilden. Die Saugwalze 11 dient sowohl zum Leiten wie auch
zur Entwässerung der Papierbahn 10.
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In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Abdichtung 14 in
Arbeitsstellung gezeigt. Der herkömmliche Halter 20 hat im
Querschnitt U-Form. Er ist aus kalt gewalztem Stahlblech
hergestellt und hat also von Natur aus glatte Oberflächen.
Die Gleitflächen erfordern somit nur ein geringfügiges
Schleifen. Der Halter 20 ist mit einer seiner Flanken an
der Konstruktion des Saugkastens 15 befestigt. Der Halter
20 hat im Wesentlichen die gleiche Länge wie die Saugwalze
11 und biegt sich zusammen mit dem Saugkasten. Die
eigentliche Dichtung 21 ist dicht, wenngleich beweglich in
den Halter 20 eingepasst. Die Verschleißfläche 21.1 der
Dichtung 21 gleitet über die Innenfläche des Mantels 23.
Gemäß der Erfindung wirken der Halter 20, die untere
Fläche 21.2 der Dichtung 21 und der von ihnen begrenzte
Raum 22 zusammen und bilden dabei das Belastungsmittel.
Somit erübrigen sich separate Belastungsschläuche und
sonstige Zwischenteile zur Belastung der Dichtung 21. Die
bevorzugt aus Gummigraphit gefertigte Dichtung 21 lässt
sich auf einfache Weise durch Einleiten von Druckluft über
den Stutzen 24 in den vorgenannten Raum 22 gegen den
Mantel 23 der Saugwalze 21 schieben. Außerdem wird die
Dichtung bevorzugt durch O-Ring-Dichtband 25, das in Nuten
26 am unteren Ende der Dichtung 21 eingelegt wird, gegen
den Halter abgedichtet. Diese O-Ringdichtung 25 dichtet,
wie in Fig. 2 gezeigt, gegen die Innenflächen 28 des
Halters 20 ab. Der Raum 22 zwischen Halter 20 und Dichtung
21 ist, wie in Verbindung mit Fig. 3 näher erläutert
wird, auch an den stirnseitigen Teilen des Halters 20
abgedichtet.
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Mit Auflaufen der Papierbahn 10 auf die zwischen den Nips
16 und 17 liegende Saugzone steigt in den Vakuumkammern 18
und 19 das Vakuum. In der Praxis saugt der in den
Sauglöchern wirkende Unterdruck die Dichtung 21 gegen den
Mantel 23, selbst wenn der Druck unter der Dichtung 21
beseitigt wird. Trotz Beseitigung des Druckes schleift
dann die Dichtung 21 mit ihrer Verschleißfläche 21.1 unter
gleichzeitiger Abnutzung weiter am Saugwalzenmatel. Zur
Verringerung dieser Abnutzung wird gemäß der Erfindung in
dem von der Dichtung 21 und dem Halter 20 umschlossenen
Raum 22 ein Unterdruck erzeugt, der bewirkt, dass die
Dichtung 21 über ihre untere Fläche 21.2 von der
Mantelinnenfläche der Saugwalze 11 abgehoben wird. Mit
anderen Worten: Unter der Dichtung 21, an deren unteren
Fläche 21.2, wird Vakuum zur Wirkung gebracht, das den auf
die Verschleißfläche 21.1 wirkenden Sog kompensiert. Das
dafür erforderliche Vakuum ist geringer als der im Inneren
der Saugwalze wirkende Unterdruck, weil ja die Wirkfläche
am oberen Ende der Dichtung 21 wegen der Lochung der
Saugwalze 11 kleiner ist. In der Regel beträgt der
Lochanteil im Arbeitsbereich der Saugwalze 11 rund 25
Prozent der Saugwalzenoberfläche. Im Betrieb wird also zur
Kompensation des Sogs ein Viertel des in der Vakuumkammer
wirkenden Unterdruckes benötigt. Die Wirkung der
Hilfsdichtung 25 auf den Vakuumbedarf ist nur gering.
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Zur Beaufschlagung der Unterseite der Dichtung 21 mit
passendem Vakuum ist deshalb am Halter 20 wenigstens ein
Stutzen 24 vorhanden, der an die (nicht dargestellten)
erforderlichen Ventile und Druckregler angeschlossen ist.
Bevorzugt werden jeder Dichtung eigene Ventile zugeordnet,
so dass auch unterschiedliche Gegebenheiten der Dichtungen
ausgeglichen werden können.
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In Fig. 3 ist der Halter 20 der erfindungsgemäßen
Abdichtung 14 im Längsschnitt gezeigt. Um Ausdehnung der
Dichtung 21 während des Betriebs zu ermöglichen, ist der
Halter auf bekannte Weise stirnseitig offen. Deshalb muss
ein Abdichten des Endes der Dichtung 21 gegen den Boden 27
und die Seitenflächen 28 des Halters 20 erfolgen. Eine
Lösungsmöglichkeit dafür ist in Fig. 3 gezeigt: In einer
am Ende der Dichtung 21 vorhandenen Aussparung 29 ist eine
im Wesentlichen halterbreite stirnseitige Abdichtung 30
angeordnet, welche die Hilfsdichtung 25 längs der
Innenflächen 27 und 28 des Halters 20 unter die Dichtung
21 führt. Außerdem passt sich die stirnseitige Abdichtung
30 der Bewegung der Dichtung 21 an. Zur Sicherung der
Abdichtung wird die Dichtungsvorrichtung 30 durch eine
Feder 31 belastet. Bei dieser Lösung haben die in Höhen-
und Längsrichtung erfolgenden Bewegungen der Dichtung 21
keinen Einfluss auf die Abdichtung.
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In Fig. 4 ist eine verbesserte Ausführung der
stirnseitigen Abdichtung gezeigt. Funktional einander
entsprechende Teile haben die gleichen Bezugszahlen wie in
Fig. 3. Der Boden 27 des Halters 20 ist am Halterende
aufgeschnitten, und die Flanken 28 sind nach unter
verlängert. Der Boden 27 findet seine Fortsetzung in dem
Flansch 32. Am Ende der Dichtung 21 ist ein Gummistreifen
33 eingesetzt, der an den Flanken der Dichtung 21 über
eine gewisse Strecke die Hilfsdichtung 25 überlappt. Zu
diesem Zweck erstreckt sich der Gummistreifen 33 an den
Flanken längs der Dichtung 21 weiter als in der Mitte. Der
Gummistreifen 33 hat in leicht gestauchtem Zustand die
Breite des Innenraums des Halters 20 und ist an seinem
einen Ende durch einen Bolzen 26 am Flansch 32 befestigt.
Somit sperrt der Gummistreifen 33 den Raum 22 zur
Stirnseite hin hermetisch ohne jedoch die Bewegung und
Wärmeausdehnung der Dichtung 21 zu behindern.
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Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich am besten für die
in Einlaufrichtung betrachtet zweite und die darauf
folgenden Dichtungen, in gewissen Fällen auch für die
erste Dichtung. Die Konstruktion kann auf bereits
vorhandene Saugkästen angewendet werden, ohne dass
erhebliche Umrüstarbeiten am Saugkasten erforderlich
wären. Die Verringerung der auf die Dichtung wirkenden
Belastung erhöht die Lebensdauer der Dichtung und damit
auch die Wartungsintervalle der Walze wesentlich.
Verlängert werden kann die Lebensdauer weiter durch
Verwendung von Dichtungen, die eine größere Höhe als
normalerweise haben, denn zum Beispiel wegen des Wegfalls
der Belastungsschläuche lässt sich die Verschleißhöhe der
Dichtung um ca. 5 mm erhöhen. Im Prinzip kann die
erfindungsgemäße Dichtung so lange benutzt werden wie sie
vom Halter gehalten wird und ausreichende Abdichtung
gewährleistet ist.