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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Führen
einer Papier- oder Pappbahn in einer Papierherstellungsmaschine,
einer Pappherstellungsmaschine, oder in Endbearbeitungseinheiten
in Verbindung mit derartigen Maschinen. Die Erfindung betrifft auch eine
Anordnung zur Verwendung der Siebführungswalzen der oben erwähnten Endbearbeitungseinheiten
zur Führung
der Bahn.
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Hintergrund
der Erfindung
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Im Folgenden wird die Erfindung lediglich
in Verbindung mit einer Papierherstellungsmaschine oder Papierendbearbeitungseinheiten
beschrieben, aber sie ist ebenso gut in Verbindung mit Pappherstellungsmaschinen
verwendbar.
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In modernen Hochgeschwindigkeitspapierherstellungsmaschinen
und Mehrstationenbeschichtern muss die in Behandlung oder Vorbehandlung
befindliche Bahn gerade, in einer genau ausgerichteten Weise laufen.
Da die Länge
der Maschinen als auch die durch die Bahn abgedeckte Entfernung
mit den erhöhten
Geschwindigkeiten der Maschinen anwächst, beeinflusst eine Geschwindigkeitserhöhung die
Bahnsteuerung auf viele Arten. Bei hohen Geschwindigkeiten wird
die Bahnsteuerung durch einen Luftfilm erschwert, welcher zwischen
der Bahn und den Walzen gebildet wird, welcher Film selbst einen exakt
ausgerichteten Satz von Walzen in einer Maschine daran hindert,
eine durch externe Kräfte
verursachte laterale Bewegung der Bahn zu verhindern. Externe, die
Bahnbewegung beeinflussende Kräfte werden
durch, z.B. ein Ungleichgewicht zwischen den Lufttrocknern, ungleichmäßige Bahnspannung, Feuchtigkeit
und Beschichtungsgewichtsprofile verursacht. Konstruktionsmerkmale,
welche die Bahnbewegung beeinflussen, enthalten die Senkrechtgenauigkeit
der Walzen als auch das Niveau der Walzenenden, die Symmetrie des
Saugeffekts der Lufttrockner und der Abstand desselben von der Bahn,
insbesondere Unterschiede in dem Abstand zwischen der Front und
der Antriebsseite der Maschine, der Senkrechtgenauigkeit des Abwicklers
und möglicherweise
die ungleichmäßige Seitigkeit
der Bahn. Das Ziel ist selbstverständlich einen Beschichter zu
konstruieren, so dass die Bahn gerade läuft, und dass, sollte die Bahnbewegung
aufgrund von, z.B. fehlerhafter Installation schief sein, das Problem durch
Einstellung der Maschine korrigiert werden kann.
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Bahnbewegung, die nicht aufgrund
von konstruktiven Merkmalen der Maschine erfolgt, ist schwieriger
zu steuern. Mit der wachsenden Geschwindigkeit einer siebausgerüsteten Zylindergruppe
tritt z.B. ein Phänomen
auf, wo ein Luftfilm zwischen der glatten Zylinderoberfläche und
der Papierbahn gebildet wird, wodurch Reibung verschwindet und,
aufgrund des Effekts von Zentrifugalkräften, die Bahn gegen das Trockensieb
gepresst wird, welches somit die Bewegung der Bahn alleine bestimmt.
In einer Hochgeschwindigkeitsmaschine bietet ein raues und luftdurchlässiges Trockensieb
zusammen mit der Abwickel-/Aufwickelsektion und den Rakelsektionen eine
der wenigen Möglichkeiten
für die
Bahn, in gutem Reibungskontakt mit einer Oberfläche zu sein.
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Es wurden Bemühungen gemacht, den Kontakt
zwischen der Bahn und den Walzen zu verbessern, indem, unter anderen
Lösungen,
die Walzen mit Luftauslasskanälen
versehen wurden, wodurch ein länger
anhaltender Führungseffekt
der Walzen erreicht wurde. Dies wird allerdings nicht ausreichen, wenn
hohe Laufgeschwindigkeiten angewandt werden, da die durch die Luftauslasskanäle bewältigte Luftmenge
erheblich sein wird und die Bahn trotz der Kanäle einen Luftfilm über die
Walzenkanten bilden wird. Bei hohen Geschwindigkeiten werden Zentrifugalkräfte die
Bahn von den Walzen abheben, wenn nicht sehr hohe Bahnspannungsniveaus
genutzt werden. Dies ist wiederum aufgrund des Risikos von Bahnbrüchen unmöglich. In
zukünftigen
Hochgeschwindigkeitsbeschichtern werden diese Punkte hervorgehoben,
da eine wahrscheinliche Entwicklungslinie einen Wechsel zu Maschinen
mit einer im Wesentlichen luftgeführten Bahn umfasst. Bei luftgeführter Bahnbewegung
verursacht selbst die kleinste Ungleichheit zwischen den Lufttrocknern
eine Bewegung der Bahn, und die Balance zwischen den Lufttrocknern
ist schwieriger zu steuern, als die Senkrechtgenauigkeit der Walzen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es ist das Ziel der vorliegenden
Erfindung ein Verfahren zur effektiven, aktiven Führung der
Bewegung der Bahn in der lateralen Richtung der Maschine zu erreichen.
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Gemäß der Erfindung wird die Wegposition von
wenigstens einem in Kontakt mit der Bahn laufenden Sieb (wire) derart
geändert,
dass der Geschwindigkeitsvektor des Siebs wenigstens an dem Kontaktpunkt
der Bahn und des Siebs seitwärts
in Relation zu der Laufrichtung der Mittellinie der Bahn gerichtet
wird, wenn die Bahn auf das Sieb gebracht wird.
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Die Erfindung macht von dem in Beschichtern
beobachteten Phänomen
Gebrauch, wodurch die Position der Bahn sehr effizient beeinflusst
werden kann. Die Position der Bahn wird vorteilhaft mittels des
Siebs der Trockenzylindergruppe gesteuert, indem die Senkrechtgenauigkeit
der Siebspannwalze eingestellt wird. Das Verfahren kann bei existierenden
Maschinen ohne jegliche Änderung
der Maschinenkonstruktion angewandt werden. Dann wird die Einstellung
der Bahnposition manuell ausgeführt.
Die Einstellung kann sogar einfach automatisch durchgeführt werden,
wobei z.B. die Siebspannwalze derart geändert wird, dass sie unter
Verwendung eines Schraubengewindes oder einer ähnlichen Betätigungseinheit
eingestellt werden kann. Durch Änderung
der Position der Siebspannwalze mittels einer Betätigungseinheit
kann die Bewegung der Bahn aktiv beeinflusst werden und die Bahn
dazu gebracht werden, zentral in der Maschine positioniert zu verbleiben,
selbst wenn sich die Bewegungskonditionen ändern. Eine Einstellung der
Bahnposition während der
Bewegung wird besonders vorteilhaft in Verbindung mit Bahnpositionsmessung
durchgeführt.
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Mittels des Siebs wird eine effektive
Bahnführung
selbst in Hochgeschwindigkeitsmaschinerien erreicht, weil die Bahn
einfach gegen eine luftdurchlässige
Bahn gepresst wird. Dies macht es möglich, das Sieb selbst in Maschinen
zu führen,
wo die Bahn hauptsächlich
in einer luftbeförderten
Weise geführt wird.
Es besteht keine Notwendigkeit die Bahnspannung zu erhöhen, noch
wird das Risiko von Bahnbrüchen
erhöht.
Während
Testläufen
war die Siebstärke nicht
beeinträchtigt
und der Siebführungseffekt
auf die Position der Bahn war klar und deutlich.
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Weitere Ziele und Aspekte der Erfindung werden
aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den zugehörigen beigefügten Figuren
hervorgehen. Es sollte allerdings verstanden werden, dass die Figuren
nur aus Gründen
der Klarheit vorgesehen sind und nicht als den Rahmen der Erfindung
bestimmend verstanden werden dürfen,
welcher aus den unten gebotenen Ansprüchen hervorgeht.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
einen Beschichter außerhalb
der Papiermaschine mit vier Beschichtungsköpfen.
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2 zeigt
eine Gruppe von Trockenzylindern.
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3 ist
eine schematische Darstellung des Effekts von Siebführung auf
die Bewegung der Bahn.
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Beschreibung
der vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen
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1 zeigt
einen typischen Beschichter außerhalb
der Papiermaschine, welcher zur doppelten Beschichtung von Papier
genutzt wird. Die Erfindung ist in keiner Weise auf diese Maschine
begrenzt, sondern ist auf alle zur Papierbehandlung oder Pappbehandlung
genutzten Einheiten anwendbar, worin die Bahn mittels eines über die
Walzen laufenden Siebs geführt
wird.
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Ein zur Doppelbeschichtung vorgesehener Beschichter
umfasst vier Beschichtungsköpfe 1– 4, und
jeder Beschichtungskopf wird von einer Trockensektion gefolgt, welche
Infrarottrockner 5, mit Luft arbeitende Bahntrockner 6 und
Gruppen von Trockenzylindern 7 umfasst. Die benötigte Trockenleistung hängt, unter
anderen Dingen, von der Geschwindigkeit der Maschine, dem Beschichtungstyp
und dem Beschichtungsgewicht ab. Mit einer erhöhten Trockenleistungsanforderung
wird auch die Maschinenlänge
erhöht
und die Gesamtlänge
einer, wie der in 1 dargestellten,
Maschine kann bis zu 400 m lang sein. Da dies ein Beschichter außerhalb
der Papiermaschine ist, umfasst er einen Abwickler 8 zum Abwickeln
einer Walze von der Papiermaschine und selbstverständlich einen
Aufwickeer 9, zum Aufwickeln des beschichteten Papiers. In einer
derartigen Maschine werden mehrere Walzen zur Führung der Bahn benötigt und
die Steuerung der Bewegung der Bahn ist eine anspruchsvolle Aufgabe.
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In 2 ist
eine Trockenzylindergruppe 7 abgebildet. Die Trockenzylindergruppe
besteht aus einem Trockensieb 11 und Trockenzylindern 10,
welche in zwei Reihen übereinander
angeordnet und senkrecht zu der Bahn und dem Sieb 11 mit
hoher Genauigkeit ausgerichtet sind, als auch aus Faltwalzen 12 ,
welche die Bewegungslinie des Siebs bestimmen. Die Bewegung des
Siebs 11 wird durch eine Siebführungswalze 14 gesteuert
und seine Spannung durch eine Siebspannwalze 13. Die beispielhafte
Vorrichtung von 2 hat
vier Trockenzylinder 10a–10d und das Trockensieb 11 läuft über die oberen
Walzen. Das Sieb
11 erreicht den ersten oberen Trockenzylinder 10b,
d.h., den zweiten Zylinder in der Bewegungsrichtung der Bahn 17,
geführt
durch die erste Faltwalze 12 und läuft über die zweite Faltwalze 12 und
den vierten Zylinder 10d zu der Siebspannwalze 13 oberhalb
der Trockenzylinder 10, dann zu der Siebführungswalze 14,
und letztendlich zu der Bahnführungswalze 15,
wonach die Siebschlaufe 11 an der ersten Faltwalze 12 komplettiert ist.
Die Papierbahn 17 wird von dem vorgehenden Behandlungsschritt,
in dem Fall von 1 von
den Lufttrocknern 6, zu dem ersten Trockenzylinder 10a gebracht
und läuft
derart über
die Zylinder 10, dass die Bahn 17 an den oberen
Trockenzylindern 10 durch das Sieb 11 gestützt läuft.
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Die Trockenzylindergruppe gemäß der Erfindung
umfasst zusätzlich
zu der Siebführungswalze 14 wenigstens
eine Walze 15, deren Senkrechtstellung in Relation zu dem
Sieb 11 einstellbar ist, um es zu ermöglichen, die Position des Siebs
in der Maschine zu steuern. Diese Walze 15 wird die Bahnführungswalze
genannt. Wenn die Bahn von den Trockenzylindern 10 bei
hohen Geschwindigkeiten aufgrund des Einflusses der mit der Bahn 17 laufenden Luft
gelöst
wird, aber das luftdurchlässige
Sieb in Kontakt mit der Bahn bleibt, ist es das Sieb 11,
welches die Bewegung der Bahn 17 bestimmt. Normalerweise
ist es das Ziel, das Sieb 11 gerade und zentral in der
Maschine ausgerichtet zu halten. Dann wird das Sieb durch Drehen
der Siebführungswalze 14 in
Relation zu dem Sieb 11 geführt, wodurch das Sieb in die
durch die ausschwenkbare Position der Walze bestimmte Richtung bewegt
wird. Siebspannung und die gegen die Trockenzylinder gerichtete Kraft
werden mittels einer Siebspannwalze 13 gesteuert, welche
in einer transversalen Richtung in Relation zu dem Sieblevel eingestellt
werden kann. Beide Enden der Siebspannwalze 13 werden parallel
bewegt, um das transversale Spannungsprofil gleichmäßig zu halten.
Die Spannwalze 13 wird auch zur Kompensation von Siebverlängerung
während
des Betriebs benutzt.
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Das Sieb kann aufgrund von Zusammenarbeit
der Bahnführungswalze 15 und
der Siebführungswalze 14 zur
Steuerung der Bahnbewegung genutzt werden. Hierbei wird ein Bahnpositionsmessgerät 16 vorteilhaft
ausgenutzt. Wenn das Bahnpositionsmessgerät 16 eine Abweichung
der Bahn 17 von der Mittellinie der Maschine entdeckt,
wird die Walze 15, welche die Bahn führt derart gedreht, dass sie das
Sieb 11 an dem Rand strafft, zu welchem die Bahn bewegt
werden soll. Dann wird die, durch diesen Rand des Siebs zurück gelegte
Distanz verlängert
und die Siebgeschwindigkeit an diesem Rand wird erhöht. Dies
resultiert in einem Unterschied in der Geschwindigkeit der Bahnränder und
die Geschwindkeitsvektoren des Siebs weichen von der Mittellinie
des Siebs gegen den gestrafften Rand (3)
ab. Die auf dem Sieb laufende Bahn tendiert dazu, zu dem gestrafften
Rand, zu der höheren
Geschwindigkeit zu laufen, was in einem Pumpeffekt resultiert, welcher
die Bahn bewegen wird. Wenn die Trockenzylindergruppe verlassen
wird, läuft
die Bahn in der Maschinenrichtung weiter.
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Die Bahnführungswalze 15 beeinflusst
die Bewegung des Siebs 11 in einer dem Effekt der Siebführungswalze 14 entsprechenden
Weise, welche die Bewegungsrichtung des Siebs verändert. Um
die Position des Siebs an der Trockenzylindergruppe vor Veränderung
zu bewahren, muss der Effekt der Bahnführungswalze 15 auf
den Weg des Siebs mittels der Siebführungswalze 14 kompensiert
werden. Mittels dieser zwei Walzen wird zwischen den Rändern des
Siebs ein die Bahn bewegender Geschwindigkeitsunterschied erreicht
und das Sieb kann dazu gebracht werden, korrekt positioniert in
Relation zu der Mittellinie der Maschine zu verbleiben.
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Bahnführung kann manuell oder automatisch mittels
eines Bahnpositionsmessgeräts 16 und
einer Bahnführungswalze
ausgeführt
werden, welche unter Verwendung eines Betätigungselements bewegt werden
kann. In dem einfachsten Fall wird eine der Siebfaltwalzen 12 oder
Spannwalzen 13 als die Bahnführungswalze genutzt, welche
Falt- oder Spannwalze
dann leicht in Relation zu dem Sieb innerhalb der Installationseinstellbegrenzung
der Walze gedreht wird, wenn eine Änderung in der Bahnbewegung
in der Maschine gewünscht
wird. Vorzugsweise wird die Positionsmessung der Bahn allerdings zusammen
mit einer Siebführungswalze
genutzt, welche mittels eines Betätigungselements gedreht werden
kann, wodurch die Bahnposition automatisch beobachtet werden kann.
Bei automatischer Beobachtung wird die Position der Siebführungswalze
auf der Basis von Messdaten von dem Bahnpositionsmessgerät geändert. Auf
diese Weise können Änderungen
in der Bewegungsrichtung schnell kompensiert werden, welche durch
viele Faktoren verursacht werden, die die Bewegung der Bahn beeinflussen. Eine
manuelle Einstellung ist hauptsächlich
zur Steuerung von langsamen Änderungen
in der Bahnbewegung geeignet, welche während langfristiger Anwendung
auftreten.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung wurde an einem
schnellen Beschichter außerhalb
der Papiermaschine getestet, welcher im normalen Produktionsbetrieb
genutzt wird. Der Beschichter entsprach dem in 1 dargestellten. Die Maschine hatte vier Beschichtungsköpfe und
eine Gesamtlänge
von 400 m. Zu Beginn des Tests wurde das Sieb etwa 60 mm abseits
der Mittellinie des Aufwickelendes positioniert, welches eine ausreichend
große
Abweichung ist, um Führung
und Abwicklung schwierig zu gestalten. Als die Bahn auf dem Schräglauf lief,
wurde die Siebspannwalze der zweiten Trockenzylindergruppe in eine
3 mm geneigte Position gesetzt, wodurch das Sieb die Bahn seitwärts gezogen
hat und zu der oben erwähnten
Abweichung zwischen der Bahnmittellinie und der Maschinenmittellinie über die
gesamte Maschinenlänge
geführt
hat. Wenn die Siebführungswalze
gestrafft wurde, kehrte die Bahn zu ihrer zentralen Laufposition
zurück.
Normale Siebabnutzung wurde beobachtet, der Siebrand verblieb gerade
und es wurden weiter keine anderen Hindernisse beobachtet.
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Auf der Basis des Tests können die
folgenden Schlüsse
gezogen werden:
- – Selbst die kleinste Änderung
in der Position einer jeden das Sieb führenden Walze beeinflusst die
Bewegung des Siebs, und beeinflusst daher wesentlich die Position
der Bahn,
- – Führung hat
keinen schädlichen
Einfluss auf das Sieb, und
- – die
Position der Bahn in der Maschine kann unter Verwendung des Siebs,
mittels kleiner Bewegungen einer das Sieb führenden Walze effektiv gesteuert
werden.
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Das Verfahren der Erfindung kann
auf alle Papierherstellungsmaschinen angewandt werden, wo die Bahn
durch das Sieb geführt
läuft.
Als Bahnführungswalze
kann jede Walze genutzt werden, über
welche das Sieb läuft,
mit Ausnahme der Siebführungswalze,
welche genutzt wird, um das Sieb zu repositionieren, welches durch
die Bahnführungswalze
abgelenkt wurde. Da die benötigten
Walzenbewegungen sehr klein sind, ist eine Bahnführungswalze, welche mittels
eines Betätigungselements
steuerbar ist, einfach einzurichten. In Verbindung mit Erneuerung
oder Wartung von schon in Betrieb befindlichen Sieben kann eine
zweite führbare
Walze installiert werden, wodurch die Bahn in der oben beschriebenen
Weise führbar
wird.