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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Walze für eine Papiermaschine
oder Kartonmaschine gemäß der Definition
in dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Bei
Papiermaschinen oder Kartonmaschinen wendet eine Bahnbildungspartie
hauptsächlich Saugwalzen
an, die üblicherweise
einen perforierten Walzenmantel aufweisen, der an Endflanschen an den
Enden der Walze angebracht ist. Die Endflansche sind wiederum an
Befestigungsflanschen drehbar gelagert, die sich an den Enden der
Flansche befinden und an dem Rahmen der Maschine angebracht sind.
Innerhalb des Walzenmantels kann ein Statiksaugkasten vorhanden
sein, der an den Befestigungsflanschen angebracht ist, um einen
Saugvorgang zu ermöglichen,
der auf einen vorgegeben Sektor der Saugwalze aufgebracht wird.
Das Innere der Walze kann auch leer sein, wobei in diesem Fall ein Saugvorgang
auf den gesamten Umfang des Walzenmantels aufgebracht wird. Die
Enden der Walze sind mit Kanälen
versehen, durch die eine externe Unterdruckquelle mit der Walze
verbunden sein kann. Darüber
hinaus sind Bohrungen, die sich durch den Walzenmantel erstrecken,
normalerweise an der Außenfläche des
Mantels mit Ansenkungen versehen, durch die die nicht unterbrochenen
Verbindungsabschnitte, die die Löcher
der Bohrungen an der Außenfläche des
Walzenmantels umgeben, kleiner gestaltet sind und der offene Bereich
der Außenfläche des
Walzenmantels vergrößert ist.
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Die
Pressenpartie von Papiermaschinen oder Kartonmaschinen wiederum
wendet Walzen an, die einen Walzenmantel haben, der perforiert ist
oder mit Sacklöchern
versehen ist. In diesem Fall ist das Innere der Walze nicht unbedingt
mit einer separaten Unterdruckquelle verbunden. In einem Pressenspalt wird
Wasser in die Löcher,
Sacklöcher
oder andere Vertiefungen des Walzenmantels gesaugt und von diesen
nach dem Pressenspalt mittels der Zentrifugalkraft entfernt. Um
den Kontaktdruck zu verringern, ist der Mantel der Pressenpartiewalzen
normalerweise mit einem Material beschichtet, das weicher als Stahl
ist, beispielsweise mit einem gummiartigen Material. Die Sacklöcher in
einer Walze, die mit einem beschichteten Mantel versehen ist, können sich
einen gewissen Abstand in den Stahl in den Stahlmantel oder lediglich
in die Beschichtung in Abhängigkeit von
einem erwünschten
Volumen der Bohrungen erstrecken. Darüber hinaus sind sowohl Durchgangsbohrungen
als auch Sacklochbohrungen normalerweise mit Ansenkungen in der
Außenfläche des
Mantels versehen, um die Größe der nicht
unterbrochenen Verbindungsabschnitte, die die Löcher oder Vertiefungen an der
Außenfläche des
Walzenmantels umgeben, zu verringern und den offenen Bereich der Außenfläche des
Walzenmantels zu vergrößern.
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Um
die Perforationen des Walzenmantels an der Außenfläche des Walzenmantels herum
verbleiben trotz der Löcher,
Sacklöcher
oder Vertiefungen relativ große
nicht unterbrochene Verbindungsabschnitte, an denen der Saugeffekt
schwächer
ist. Aus diesem Grund verursacht die nicht unterbrochene Außenfläche des
Walzenmantels ein Markieren bei der Papierbahn.
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Eine
Lösung
für dieses
Markierungsproblem war es, den Walzenmantel beispielsweise mit einem Grobdrahtnetz
zu versehen, durch das die offene Oberfläche der Außenfläche des Walzenmantels vergrößert worden
ist. Das Drahtnetz oder eine Drahtsocke ist in den meisten Fällen aus
Kunststoff hergestellt und ist an Ort und Stelle durch Schrumpfen
angebracht, um die äußerste Lage
der Walze auszubilden. Die Herstellung einer derartigen Drahtsocke
und ihr Einpassen an der Außenfläche des
Walzenmantels bilden eine zusätzliche
Arbeitsstufe bei der Herstellung der Walze. Außerdem verschleißt die Drahtsocke
bei der Anwendung und muss somit bei bestimmten Intervallen ersetzt
werden.
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Es
ist außerdem
bekannt, an dem Walzenmantel einen separaten Wabenaufbau zu montieren, der
aus Metall hergestellt ist, wobei mittels diesem die offene Oberfläche der
Außenfläche des
Walzenmantels vergrößert wird.
Es ist schwierig diese Art an Metallwabe an der Fläche des
Walzenmantels zu befestigen, und es kann sein, dass sie sich bei
der Anwendung löst.
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Das
Patent
DE 21 40 776 offenbart
eine Saugwalze einer Papiermaschine, die einen Mantel, der gegenüber einem
Biegen versteift ist, und eine Perforation aufweist, die sich durch
den Mantel der Walze erstreckt und ein bestimmtes Muster ausbildet.
Außerdem
ist die Manteloberfläche
der Walze mit Nuten versehen, die eine Reihe an Löchern so verbinden,
dass ein symmetrisches geprägtes
Muster der Oberfläche
in der Praxis ausgebildet ist. Die Lochfläche in der Oberfläche des
Walzenmantels beträgt
mehr als 50% und sie kann annähernd
90% der Gesamtfläche
des Walzenmantels betragen. Es ist außerdem in dieser Veröffentlichung
aufgeführt,
dass einige der vorstehend erwähnten
Löcher
Sacklochbohrungen sein können
oder dass zusätzlich
zu den vorstehend erwähnten
Löchern
Sacklochbohrungen in die Oberfläche
des Mantels gestaltet werden, um die Wasserretentionskapazität der Walze
zu verbessern. Bei diesem Aufbau bildet die Verbindungsfläche der
Wände zwischen
zwei benachbarten Nuten in der Oberfläche des Mantels einen festen
Verbindungsabschnitt, der das Sieb oder dergleichen stützt.
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Das
Problem bei diesem Aufbau des Patentes
DE 21 40 776 sind die massiven Verbindungsabschnitte,
an denen der Saugeffekt der Walze schwächer ist. Diese massiven Verbindungsabschnitte
bilden ein Hindernis gegenüber
der freien Strömung des
Wassers in die Löcher
oder Sacklöcher.
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Der
erfindungsgemäße Aufbau
schafft eine wesentliche Verbesserung gegenüber den Aufbauarten des Standes
der Technik.
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Die
hauptsächlichen
kennzeichnenden Merkmale der erfindungsgemäßen Walze sind in dem kennzeichnenden
Teil von Anspruch 1 aufgeführt.
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Die
Walze gemäß der vorliegenden
Erfindung schafft eine sehr gute und gleichmäßige Strömung des Wassers in die Löcher, die
sich durch den Mantel der Walze erstrecken und/oder in die Sacklöcher und/oder äquivalente Öffnungen,
die sich an der Außenfläche des
Walzenmantels befinden. Darüber hinaus
ist bei der erfindungsgemäßen Walze
keine separate Drahtsocke an der Außenfläche des Walzenmantels erforderlich.
Der offene Bereich der äußeren Fläche des
Mantels der erfindungsgemäßen Walze
beträgt
ungefähr
70–90%
in Abhängigkeit
von der Anwendung.
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Der
Aufbau der vorliegenden Erfindung kann bei einer Walze einer Papiermaschine
oder Kartonmaschine angewendet werden, die entweder Öffnungen,
die sich durch den Walzenmantel erstrecken, wie beispielsweise Durchgangsbohrungen,
oder Vertiefungen, die in die äußere Fläche des
Mantels ausgebildet sind, wie beispielsweise Sacklochbohrungen,
oder eine Kombination von diesen aufweist. Derartige Walzen werden
beispielsweise bei einer Bahnbildungspartie und bei einer Pressenpartie
angewendet. Die vorliegende Erfindung kann bei einer Saugwalze angewendet
werden, bei der ein Saugvorgang auf den Umfang des gesamten Mantels
aufgebracht wird, oder bei einer Saugwalze angewendet werden, die
einen Statiksaugkasten hat, mit dem ein Saugvorgang auf einen vorgegebenen
Sektor der Walze aufgebracht wird. Der erfindungsgemäße Aufbau
kann außerdem
bei einer Walze angewendet werden, die keine externe Unterdruckquelle
anwendet, durch die ein Unterdruck in dem Inneren der Walze gehalten
wird. In diesem Fall wird das Wasser, das aus der Bahn entfernt
wird, in die Löcher
und/oder Sacklöcher
des Walzenmantels an dem Kompressionspunkt durch die Wirkung eines
Druckunterschieds übertragen,
der in dem Sieb oder dergleichen erzeugt wird, das die Bahn stützt.
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Nachstehend
ist die vorliegende Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich auf
die Einzelheiten von diesen beschränkt sein soll.
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1 zeigt
eine schematische Schnittansicht von einer Saugwalze.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Oberflächenmusters
bei einem Mantel einer Walze gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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3 zeigt
eine Variante des Ausführungsbeispiels
von 2.
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4 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel eines
Oberflächenmusters
bei einem Mantel einer Walze gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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5 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel eines
Oberflächenmusters
bei einem Mantel einer Walze gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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1 zeigt
eine Ansicht von einem Prinzip einer Saugwalze, bei der der erfindungsgemäße Aufbau
angewendet werden kann. Die Saugwalze weist einen Walzenmantel 11 auf,
der an Achslagern 13A und 13B drehbar gelagert
ist, die mit dem Walzenmantel 11 durch Endflansche 12A und 12B verbunden
sind. Der Walzenmantel 11 hat Perforationen 15, die
aus vielen Löchern 15 ausgebildet
sind, die sich durch den Walzenmantel 11 hindurch erstrecken.
Die Zeichnung zeigt lediglich einige der Perforationen 15 von
dem Mantel 11. Das Innere der Walze ist hierbei leer, jedoch
kann im Inneren der Walze auch ein Saugkasten vorhanden sein, durch
den die Saugwirkung zu einem vorgegebenen Sektor des Walzenmantels
geführt
wird. Zumindest ein Achslager 13B der Achslager weist Kanäle auf,
die zu dem Inneren der Walze führen
und mit dem eine externe Unterdruckquelle (die in der Zeichnung
nicht gezeigt ist) verbunden werden kann. Luft wird (siehe Pfeil
P2) mittels der Unterdruckquelle von dem
gesamten Inneren der Walze oder an dem Sektor der durch den Saugkasten
ausgebildet ist, herausgesaugt, wobei in diesem Zusammenhang eine
entsprechende Menge an Luft (siehe Pfeil P1)
in die Walze durch die Perforationen 15 des Walzenmantels
strömt.
Die Perforationen 15 von dem Walzenmantel können aus
Bohrungen bestehen, die sich mit dem gleichen Durchmesser durch
den gesamten Mantel 11 erstrecken, oder Ansenkungen können in
die Bohrungen an der Außenfläche des
Mantels 11 gestaltet sein, wodurch die Fläche der
Löcher 15,
die zu der Außenfläche des Mantels 11 hin
offen sind, vergrößert ist.
Die Perforationen 15 von dem Walzenmantel 11 sind
vorteilhafter Weise so ausgebildet, dass sie spiralförmig sind, so
dass die Löcher
sich nicht in Reihen in der axialen Richtung der Walze befinden.
Durch diesen Aufbau kann das Wasser-Entleeren der Löcher 15 und
das anschließende
Befüllen
der Löcher
mit Luft so eingerichtet sein, dass es schrittweise im Hinblick
auf die Zeit stattfindet, wodurch das dadurch bewirkte Geräusch verringert
werden kann. Der Durchmesser der Löcher 15 beträgt im Allgemeinen
ungefähr
2–5 mm und
der Durchmesser der Ansenkungen beträgt im Allgemeinen 2–15 mm.
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2A zeigt
ein Ausführungsbeispiel
von einem Muster bei einer Außenfläche eines
Mantels einer Walze gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Löcher
und/oder Sacklöcher
oder deren Ansenkungen 15, die sich in dem Walzenmantel
befinden, bilden ein regelmäßiges Muster
in der Außenfläche des Walzenmantels.
Durch eine Linie, die durch die Mitten der Löcher und/oder Sacklöcher 15 gebildet
wird, ist es möglich,
eine Kurve zu zeichnen, die sich gewunden oder spiralartig entlang
der Außenfläche des Walzenmantels
erstreckt und deren Spiralwinkel in Bezug auf die Achse X-X der
Walze α ist.
In dieser Zeichnung ist der Winkel α ungefähr 45°, jedoch ist bei praktischen
Anwendungen der Spiralwinkel α jedoch
erheblich geringer als 45°,
damit die Löcher und/oder
Sacklöcher 15 nicht
in Reihen parallel zu der Achse X-X der Walze angeordnet sind. Bei
dem Beispiel von 4, bei dem ein anderes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, ist der Spiralwinkel α ungefähr 10°. Der erfindungsgemäße Aufbau
kann an sich bei jedem Spiralwinkel α und mit einem beliebigen regulären Muster,
das durch Löcher
und/oder Sacklöcher
ausgebildet ist, verwendet werden.
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Die
durch die Löcher
und/oder Sacklöcher 15 in
einer ersten Richtung S1 in 2A gebildete
Reihe ist mittels einer ersten Nut 16 verbunden, die in der
Außenfläche des
Walzenmantels ausgebildet ist, und die Reihe, die durch diese Löcher und/oder Sacklöcher 15 in
einer zweiten Richtung S2 ausgebildet ist, ist mittels einer zweiten
Nut 17 verbunden, die in der Außenfläche des Walzenmantels ausgebildet ist.
Diese Zeichnung zeigt lediglich zwei benachbarte Nuten 16,
die in der ersten Richtung S1 laufen, und zwei benachbarte Nuten 17,
die in der zweiten Richtung S2 laufen. Die Breite der sich kreuzenden
Nuten 16, 17 an der Außenfläche des Walzenmantels entspricht
im Wesentlichen dem Durchmesser und/oder Sacklöcher oder deren Ansenkungen 15 in
der Außenfläche des
Mantels. Wenn die erste Nut 16 in der Außenfläche des
Mantels an den Löchern
und/oder Sacklöchern 15 gestaltet
wird, wird ein massiver Verbindungsabschnitt 16' zwischen den
benachbarten Nuten 16 in der Außenfläche des Mantels ausgebildet,
wobei dieser Verbindungsabschnitt eine freie Strömung des Wassers in die Löcher und/oder
Sacklöcher 15 verhindert.
Dieser massive Verbindungsabschnitt 16' ist mittels der zweiten Nut 17 unterbrochen,
die sich quer in Bezug auf die erste Nut 16 befindet und
an den Löchern
und/oder Sacklöchern 15 ausgebildet
ist. In diesem Fall verbleibt zwischen vier Löchern und/oder Sacklöchern oder
deren Ansenkungen 15, die am nächsten zueinander sind, ein viereckförmiger Stützpunkt 18 für ein Sieb
oder ein gleichwertiges Stützelement
der an der Oberfläche der
Walze laufenden Bahn, wobei der Stützpunkt sich bei einer Höhe mit der
ursprünglichen
Außenfläche des
Mantels befindet.
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Durch
den in 2A gezeigten Aufbau kann die
offene Fläche
oder der offene Bereich der Außenfläche des
Walzenmantels maximal um ungefähr 90%
so vergrößert werden,
dass lediglich die kleinen viereckförmigen Stützpunkte 18 das an
der Oberfläche
der Walze laufende Sieb stützen.
Von den Rändern
der viereckförmigen
Stützpunkte 18 ist
die Oberfläche
des Mantels zu dem Mantel hin geneigt und zu den Löchern und/oder
Sacklöchern 15 des
Mantels hin offen, wobei in diesem Zusammenhang das von der Bahn
entfernte Wasser frei und gleichmäßig in die Löcher und/oder Öffnungen
des Mantels strömen kann.
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2B zeigt
einen Querschnitt des Walzenmantels an den Stützpunkten 18. Der
Querschnitt zeigt ein Profil der Nuten 16, 17,
das vorteilhafterweise die Form eines Konus hat, der nach oben zu
der Außenfläche des
Mantels hin breiter wird. Die Stützpunkte 18 sind
hierbei derart abgebildet, dass ihre Außenfläche eine Ebene bildet, was
der am ehesten zu bevorzugende Aufbau vom Gesichtspunkt des Herstellverfahrens
ist. Bei dem Aufbau, der im Hinblick auf den Betrieb am ehesten
zu bevorzugen ist, ist die Außenfläche der
Stützpunkte
hemisphärisch bzw.
halbkugelartig derart, dass die Ränder der viereckförmigen Stützpunkte
keinen spitzen Winkel für das
Sieb ausbilden. Die hemisphärische
Oberfläche schafft
eine gleichmäßige Stützfläche für das sich
an der Oberfläche
der Walze bewegende Sieb. Die Tiefe der Nuten 16, 17 beträgt vorteilhafter
Weise ungefähr 1,5–2 mm und
sie können
in die äußere Fläche des Walzenmantels
beispielsweise durch Drehen, Fräsen oder
Bördeln
gestaltet werden.
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3 zeigt
eine Variante des Ausführungsbeispiels
von 2. In 3 sind die
Nuten 40, 41, die in der ersten Richtung S1 und
in der zweiten Richtung S2 ausgebildet sind, zwischen Reihen an
Löchern
und/oder Sacklöchern 15 derart
vorgesehen, dass die Ränder
der Nuten 40, 41 eine Tangente gegenüber den
Löchern
und/oder Sacklöchern
oder deren Ansenkungen 15 an der Außenfläche des Mantels ausbilden.
Bei diesem Aufbau verbleiben um jedes Loch und/oder Sackloch oder
deren Ansenkung 15 an der Außenfläche des Mantels vier Stützpunkte 42 für ein Sieb
oder ein gleichwertiges Element, das die Bahn stützt. Der offene Bereich der
Außenfläche des
Mantels, der durch dieses Ausführungsbeispiel vorgesehen
wird, ist nicht so groß wie
bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel,
jedoch bewegt sich auch in diesem Fall Wasser relativ effizient
und gleichmäßig in die
Löcher
und/oder Sacklöcher 15.
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4 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel von
einem Muster bei einer Außenfläche eines
Walzenmantels gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Löcher
und/oder Sacklöcher
oder deren Ansenkungen 15, die sich an dem Walzenmantel
befinden, sind in der Zeichnung als vollständig ausgefüllte Kreise gezeigt. Zusätzlich zu
den Löchern
und/oder Sacklöchern
oder deren Ansenkungen 15 sind kreisartige Nuten 30 in
der Außenfläche des
Walzenmantels ausgebildet. Die Nuten 30 sind derart gestaltet,
dass die Mitte von jeder Nut 30 mit der Mitte der Löcher und/oder
Sacklöcher 15 übereinstimmt,
und der Mittenradius der Nuten 30 ist gleich dem Abstand
zwischen den Mitten der Löcher
und/oder Sacklöcher 15.
Die Mitten der Löcher
und/oder Sacklöcher 15 befinden
sich bei diesem Beispiel bei den Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks.
Die Außenfläche des
Mantels, die die Löcher
und/oder Sacklöcher
oder deren Ansenkungen 15 umgibt, kann mittels der Nuten 30 offen
sein. Verbindungskanäle,
die sich zu der Tiefe der Nuten 30 erstrecken, sind somit
zwischen den Löchern
und/oder Sacklöchern
oder deren Ansenkungen 15 in der Außenfläche des Mantels ausgebildet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist das Sieb oder dergleichen durch Dreieckstützpunkte 31 gestützt. Der
offene Bereich der Außenfläche des
Walzenmantels kann bei diesem Ausführungsbeispiel reguliert werden,
indem die Breite der Nuten 30 reguliert wird. Auch dieses
Ausführungsbeispiel
schafft eine effiziente Strömung
des Wassers in die Löcher und/oder
Sacklöcher 15.
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5 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel von
einem Muster bei einer Außenfläche eines
Mantels einer Walze gemäß der vorliegenden
Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind Sacklochbohrungen 50 zwischen Löchern und/oder Sacklöchern oder
deren Ansenkungen 15 derart vorgesehen, dass jede Sacklochbohrung
eine Verbindung zu den nächsten
Löchern
und/oder Sacklöchern
oder Ansenkungen 15 öffnet,
die diese umgeben. Dadurch kann der offene Bereich des Walzenmantels
vergrößert werden.
Die Größe des offenen
Bereiches der Außenfläche des
Mantels hängt
bei diesem Ausführungsbeispiel
unter anderem von der Art des Musters der Löcher und/oder Sacklöcher 15 ab,
die an der Außenfläche des
Mantels ausgebildet sind. Wenn Sacklöcher 50 zu dem in 4 gezeigten
Lochmuster gestaltet sind, kann ein relativ großer offener Bereich erzielt
werden, und wenn Sacklöcher 50 zu
dem in 5 gezeigten Lochmuster gestaltet sind, wird ein geringfügig kleinerer Öffnungsbereich
erzielt. Die das Sieb stützenden
Stützpunkte
sind hierbei durch das Bezugszeichen 51 bezeichnet.
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Die
Ansprüche
sind nachstehend aufgeführt und
die Einzelheiten der Erfindung können
innerhalb der erfinderischen Idee der Ansprüche variieren und sich von
der vorstehend in lediglich beispielartiger Art und Weise aufgezeigten
Offenbarung unterscheiden.