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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine erweiterte Nip-Pressenvorrichtung
zum Pressen einer Papierbahn, die sich durch sie hindurch erstreckt.
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Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung eine verbesserte beheizte erweiterte
Nip-Pressenvorrichtung.
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ANGABEN ZUM
STAND DER TECHNIK
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Eine
ausgebildete Papierbahn, die von einem Bahnbildungsabschnitt weitergeleitet
wird, enthält
eine beträchtliche
Menge Wasser in sich. Demzufolge wird ein großer Teil dieses Wassers durch Pressen
der Bahn zwischen einem Paar sich gegenläufig drehender Walzen entfernt.
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In
jüngster
Zeit wurden erweiterte Nip-Pressen verwendet, in denen ein Schuh,
der eine konkave Oberfläche
aufweist, mit einer drehbaren Gegenwalze zusammenarbeitet. Die Anordnung
ist dergestalt, dass die Papierbahn, die von einer sich bewegenden Matte
getragen wird, sich durch den verlängerten Pressabschnitt erstreckt,
der zwischen der konkaven Oberfläche
und der Gegenwalze definiert ist. Solche erweiterten Nip-Anordnungen
wenden eine abgestuftere und kontrolliertere Beseitigung des Wassers
aus der Bahn an, weil die Verweilzeit der Bahn in dem Pressabschnitt
größer ist
als die entsprechende Verweilzeit in einer Walzenpaar-Presse.
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Bei
der erweiterten Nip-Pressenanordnung wurde beträchtliche Mühe auf die Anwendung von Wärme auf
die Gegenwalze verwendet, um die Wasserbeseitigungs-Fähigkeiten
der erweiterten Nip-Pressenvorrichtung weiter zu steigern.
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Insbesondere
kann durch die Anwendung von Wärme über eine
längere
Zeitdauer Wasser entfernt werden während der Bewegung der Bahn
durch den verlängerten
Pressabschnitt.
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In
DE-A-44 25 215 ist eine erweiterte Nip-Pressenvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 beschrieben. Insbesondere offenbart DE-A-44 25 915
eine erweitere Nip-Presse, in welcher der Pressschuh einen stromaufwärts liegenden Abschnitt
mit einer Einrichtung umfasst, um den stromaufwärts liegenden Abschnitt gegen
die Gegenwalze zu drängen,
und einen stromabwärts
liegenden Abschnitt, der sich vom stromaufwärts liegenden Abschnitt aus
erstreckt, wobei der stromabwärts
liegende Abschnitt in Bezug auf den stromaufwärts liegenden Abschnitt federnd
angeordnet ist, wobei eine weitere Einrichtung den stromabwärts liegenden
Abschnitt selektiv gegen die Gegenwalze drängt, um ein Druckprofil zu
kontrollieren, das von dem Schuh auf die Bahn angewendet wird.
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Allerdings
wurde insbesondere bei der Herstellung von Kartonsorten bei der
vorgenannten Hochtemperatur-Presstechnik insofern ein Problem festgestellt,
dass bei dem gepressten Karton eine Tendenz zum Delaminieren besteht,
wenn er den verlängerten
Pressabschnitt verlässt.
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Eine
solche Delaminierung kann durch den plötzlichen Abbau des Drucks auf
die Bahn verursacht werden, wenn die Bahn den Pressabschnitt verlässt. Die
vorliegende Erfindung überwindet
das vorher genannte Problem durch einen abgestuften und kontrollierbaren
Abbau des auf die Bahn angewendeten Drucks.
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Es
ist daher eine primäre
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine erweiterte Nip-Pressenvorrichtung
bereitzustellen, welche die vorher genannten Unzulänglichkeiten
der Anordnungen des Stands der Technik überwindet und einen beträchtlichen
Beitrag für
das Fachgebiet des Bahnpressens leistet. Die Vorteile, die sich
aus der Verwendung einer beheizten erweiterten Nip-Presse gemäß der vorliegenden
Erfindung ergeben, umfassen die Beseitigung von mehr Wasser aus
der Bahn, die Herstellung einer Bahn mit verbesserten Papiereigenschaften
und eine Energieeinsparung.
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Außerdem wird
durch die Verwendung einer erweiterten Nip-Presse gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Delaminierung vermieden, eine zusätzliche Trockenheit der Bahn
erzielt und ein erneutes Anfeuchten der Bahn vermieden.
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Um
dies zu erreichen, ist die erweiterte Nip-Pressenvorrichtung der Erfindung durch
die Merkmale gekennzeichnet, die im kennzeichnenden Teil von Anspruch
1 beansprucht werden.
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Im
wesentlichen ist in der erweiterten Nip-Pressenvorrichtung der Erfindung
der stromabwärts
liegende Abschnitt dünner
als der stromaufwärts
liegende Abschnitt, so dass der stromabwärts liegende Abschnitt in Bezug
auf die Gegenwalze elastischer ist als der stromaufwärts liegende
Abschnitt, wodurch der auf die Bahn angewendete Druck allmählich abgebaut
wird, wenn die Bahn den Pressabschnitt verlässt, um eine Delaminierung
der Bahn zu verhindern.
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Weitere
Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann
problemlos erkennbar durch die Betrachtung der im Folgenden enthaltenen
detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen im
Anhang.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine erweiterte Nip-Pressenvorrichtung
zum Pressen einer Papierbahn, die sich durch sie hindurch erstreckt.
Die Vorrichtung umfasst eine drehbare Gegenwalze und einen Pressschuh,
der eine konkave Oberfläche
aufweist, die mit der Gegenwalze zusammenarbeitet. Die Anordnung
ist dergestalt, dass die konkave Oberfläche und die Gegenwalze zwischen
sich einen verlängerten
Pressabschnitt für
das Hindurchführen
der Bahn durch diesen definieren. Der Schuh umfasst einen stromaufwärts liegenden
Abschnitt und Mittel, um den stromaufwärts liegenden Abschnitt gegen
die Gegenwalze zu drängen.
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Ein
stromabwärts
liegender Abschnitt des Schuhs erstreckt sich vom stromaufwärts liegenden Abschnitt
aus, wobei der stromabwärts
liegende Abschnitt in Bezug auf den stromaufwärts liegenden Abschnitt federnd
angeordnet ist.
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Ein
weiteres Mittel drängt
selektiv den stromabwärts
liegenden Abschnitt des Schuhs gegen die Gegenwalze, um ein Druckprofil
zu kontrollieren, das von dem Schuh auf die Bahn angewendet wird,
um eine Delaminierung der Bahn zu verhindern.
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In
einer spezielleren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung des weiteren
Heizmittel zum Beheizen der Gegenwalze.
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Insbesondere
ist das Heizmittel eine Induktionsheizvorrichtung, und der Pressschuh
ist ein hydrodynamischer Schuh.
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Der
stromaufwärts
liegende Abschnitt und der stromabwärts liegende Abschnitt definieren
zusammen die konkave Oberfläche.
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Das
Mittel zum Dagegendrängen
des stromaufwärts
liegenden Abschnitts umfasst einen Zylinder und einen Kolben, der
im Zylinder verschiebbar angeordnet ist.
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Der
stromabwärts
liegende Abschnitt ist dünner
als der stromaufwärts
liegende Abschnitt, so dass der stromabwärts liegende Abschnitt in Bezug
auf die Gegenwalze elastischer ist als der stromaufwärts liegende
Abschnitt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein weiteres Mittel zum Dagegendrängen des
stromabwärts
liegenden Abschnitts ein pneumatisch belastetes Rohr, das an eine
Druckluftquelle angeschlossen ist. Die Anordnung ist dergestalt,
dass, wenn das Rohr kontrollierbar an die Druckluftquelle angeschlossen
ist, der stromabwärts
liegende Abschnitt selektiv gegen die Gegenwalze gedrängt wird,
um einen Differenzdruck in einer Maschinenrichtung zu erzeugen.
Der Druck zwischen dem stromaufwärts
liegenden Abschnitt und der Gegenwalze ist größer als ein Druck zwischen
dem stromabwärts
liegenden Abschnitt und der Gegenwalze, so dass, wenn sich die Bahn
durch den Pressabschnitt erstreckt, jede Tendenz der Bahn zum Delaminieren
beim Verlassen des stromaufwärts
liegenden Abschnitts durch den Druck kontrolliert wird, der auf
die Bahn zwischen dem stromabwärts
liegenden Abschnitt und der Gegenwalze ausgeübt wird.
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Viele
Modifizierungen und Varianten der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann
problemlos erkennbar durch die Betrachtung der im Folgenden enthaltenen
detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen im
Anhang. Allerdings fallen solche Modifizierungen und Varianten unter
den Gedanken und Umfang der vorliegenden Erfindung, wie sie in den
Ansprüchen
im Anhang definiert ist. Zu solchen Modifizierungen würde die
Verwendung eines hydraulisch belasteten Mittels anstatt eines pneumatisch
belasteten Rohrs zählen.
Obwohl ein hydrodynamischer Schuh in der bevorzugten Ausführungsform
gezeigt worden ist, kann die Erfindung gleichermaßen auch
auf eine hydrostatische Schuh-Anordnung angewendet werden. Des weiteren
kann die vorliegende Erfindung auf eine gekapselte Schuh-Anordnung angewendet
werden, in der das Schmieröl
in der geschlossenen Schleife der Matte eingedämmt ist, oder mit einer offenen
Matten-Anordnung, in der die Matte über eine Vielzahl von Führungswalzen
geführt
wird. Des weiteren, obwohl Induktionsheizvorrichtungen in der bevorzugten Ausführungsform
beschrieben sind, erkennt der Fachmann, dass das erfinderische Konzept
der vorliegenden Erfindung nicht auf Induktionsheizvorrichtungen
begrenzt ist, und dass erwärmtes Öl, das durch
die Gegenwalze zirkuliert, verwendet werden kann oder eine Kombination
aus Ölheizung
und Induktionsheizung oder jede andere Art einer Heizanordnung.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Seiten-Aufrissansicht
einer erweiterten Nip-Pressenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine Seiten-Aufrissansicht
einer erweiterten Nip-Pressenvorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist eine Seiten-Aufrissansicht
einer erweiterten Nip-Pressenvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 ist ein Diagramm, welches
das verbesserte Druckprofil, das durch den Einsatz der Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung erzielt wird, im Vergleich mit einem Standardprofil nach
dem Stand der Technik zeigt; und
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5 ist eine ähnliche
Ansicht zu der in 1 gezeigten,
stellt jedoch die vorliegende Erfindung angewendet auf eine gekapselte
erweiterte Nip-Presse
dar.
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Ähnliche
Bezugszeichen beziehen sich durchgängig auf ähnliche Teile in den verschiedenen Ansichten
der Zeichnungen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Seiten-Aufrissansicht
einer erweiterten, im allgemeinen mit 10 bezeichneten Nip-Pressenvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zum Pressen einer Papierbahn W, die sich durch sie hindurch
erstreckt. Die Vorrichtung 10 umfasst eine drehbare Gegenwalze 12 und
einen im allgemeinen mit 14 bezeichneten Pressschuh, der
eine konkave Oberfläche 16 aufweist,
die mit der Gegenwalze 12 zusammenarbeitet. Die Anordnung
ist dergestalt, dass die konkave Oberfläche 16 und die Gegenwalze 12 zwischen
sich einen verlängerten
Pressabschnitt 18 für
das Hindurchführen
der Bahn W durch diesen definieren. Der Schuh 14 umfasst
einen stromaufwärts
liegenden Abschnitt 20 und im Allgemeinen mit 22 bezeichnete
Mittel, um den stromaufwärts
liegenden Abschnitt 20 gegen die Gegenwalze 12 zu
drängen.
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Ein
stromabwärts
liegender Abschnitt 24 erstreckt sich vom stromaufwärts liegenden
Abschnitt 20 aus und ist in Bezug auf den stromaufwärts liegenden
Abschnitt 20 federnd angeordnet.
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Ein
weiteres Mittel 26 drängt
den stromabwärts
liegenden Abschnitt 24 selektiv gegen die Gegenwalze 12,
um ein Druckprofil in Maschinenrichtung zu kontrollieren, das durch
den Schuh 14 auf die Bahn W angewendet wird, um eine Delaminierung der
Bahn W zu verhindern.
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Wie
in 1 gezeigt ist, umfasst
die erweiterte Nip-Pressenvorrichtung 10 auch
Heizmittel 28 zum Beheizen der Gegenwalze 12.
Das Heizmittel ist insbesondere eine Induktionsheizvorrichtung.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist
der Pressschuh 14 ein hydrodynamischer Schuh.
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Die
stromaufwärts
und stromabwärts
liegenden Abschnitte 20 und 24 definieren zusammen
die konkave Oberfläche 16,
und das Mittel 22 zum Dagegendrängen des stromaufwärts liegenden
Abschnitts 20 umfasst einen Zylinder 30 und einen
Kolben 32, der im Zylinder 30 verschiebbar angeordnet
ist.
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Der
stromabwärts
liegende Abschnitt 24 weist eine Dicke t auf und ist dünner als
die Dicke T des stromaufwärts
liegenden Abschnitts 20, so dass der stromabwärts liegende
Abschnitt 24 elastischer in Bezug auf die Gegenwalze 12 ist
als der stromaufwärts
liegende Abschnitt 20.
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Wie
dargestellt, umfasst das weitere Mittel 26 zum Dagegendrängen des
stromabwärts
liegenden Abschnitts 24 wenigstens ein pneumatisch belastetes
Rohr 34, das an eine Druckluftquelle 36 angeschlossen
ist. Die Anordnung ist dergestalt, dass das Rohr 34 kontrollierbar
an die Druckluftquelle 36 angeschlossen ist. Der stromabwärts liegende
Abschnitt 24 wird selektiv gegen die Gegenwalze 12 gedrängt, um
einen Differenzdruck auf das Band in der Maschinenrichtung zu erzeugen,
die durch den Pfeil MD angegeben wird. Der Druck zwischen dem stromaufwärts liegenden
Abschnitt 20 und der Gegenwalze 12 ist größer als
ein Druck zwischen dem stromabwärts
liegenden Abschnitt 24 und der Gegenwalze 12.
Durch einen solchen Differenzdruck wird, wenn sich die Bahn W durch
den Pressabschnitt 18 erstreckt, jede Tendenz der Bahn
W zum Delaminieren beim Verlassen des stromaufwärts liegenden Abschnitts 20 durch
den Druck kontrolliert, der auf die Bahn W zwischen dem stromabwärts liegenden
Abschnitt 24 und der Gegenwalze 12 ausgeübt wird.
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2 ist eine Seiten-Aufrissansicht
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt
eine erweiterte, im Allgemeinen mit 10a bezeichnete Nip- Pressenvorrichtung
mit einem im Allgemeinen mit 14a bezeichneten hydrodynamischen
Pressschuh. Der Schuh 14a weist eine konkave Oberfläche 16a auf,
die mit einer Gegenwalze 12a zusammenarbeitet. Die Anordnung
ist dergestalt, dass die konkave Oberfläche 16a und die Gegenwalze 12a zwischen
sich einen verlängerten
Pressabschnitt 18a für
das Hindurchführen
der Bahn Wa durch diesen definieren. Ein stromaufwärts liegender Abschnitt 20a wird
durch ein (nicht gezeigtes) hydraulisches Mittel gegen die Gegenwalze 12a gedrängt.
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Ein
stromabwärts
liegender Abschnitt 24a erstreckt sich von dem stromaufwärts liegenden
Abschnitt 20a aus und ist mit der Schraube 25 an
dem stromaufwärts
liegenden Abschnitt 20a sicher federnd befestigt. Ein weiteres
Mittel 26a drängt
den stromabwärts
liegenden Abschnitt 24a selektiv gegen die Gegenwalze 12a,
um ein Druckprofil in Maschinenrichtung MDa zu kontrollieren, das
durch den Schuh 14a auf die Bahn Wa angewendet wird, um
ein Delaminieren der Bahn Wa zu verhindern.
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Wie
in 2 gezeigt, umfasst
die Pressenvorrichtung 10a eine Tragematte Ba, die mit
der konkaven Oberfläche 16a des
Schuhs in Oberflächenkontakt
tritt.
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Außerdem wird
die Bahn Wa zwischen einen Filz Fa und einen Filz Fal eingeschoben,
wobei der Filz Fa benachbart zur Matte Ba angeordnet ist.
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Der
stromabwärts
liegende Abschnitt 24a wird gegen die Walze 12a gedrängt mittels
eines einzelnen pneumatischen Rohrs 34a.
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3 ist eine Seiten-Aufrissansicht
einer weiteren anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 3 stellt
eine im Allgemeinen mit 10b bezeichnete Pressenvorrichtung
dar, die eine Gegenwalze 12b und einen Press schuh 14b umfasst, der
eine konkave Oberfläche 16b definiert,
die mit der Gegenwalze 12b zusammenarbeitet.
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Der
Schuh 14b umfasst einen stromaufwärts liegenden Abschnitt 20b und
einen stromabwärts
liegenden Abschnitt 24b. Der stromabwärts liegende Abschnitt 24b wird
gegen die Gegenwalze 12b gedrängt mittels pneumatisch aufblasbaren
Rohren 34b und 34b1.
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Wie
in 3 gezeigt, trägt die Tragematte Bb
einen Filz Fb und die Bahn Wb durch den Pressabschnitt, wobei der
Filz Fb zwischen der Bahn Wb und der Tragematte Bb angeordnet ist,
so dass die Bahn Wb in direkten Oberflächenkontakt mit der beheizten
Oberfläche 31 der
Gegenwalze 12b kommt. Die Oberfläche 31 wird mit Hilfe
der Induktionsheizvorrichtung 28b beheizt.
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4 ist ein Diagramm, welches
das Druckprofil 100, das durch den Einsatz der Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung erzielt wird, im Vergleich mit einem Standardprofil darstellt.
Das Diagramm zeigt den angewendeten Druck in Bezug auf den Abstand
in cm (Zoll) von der vorderen Kante des Pressschuhs.
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5 ist eine ähnliche
Ansicht zu der in 1 gezeigten,
stellt jedoch einen Schuh 14c dar, der in einer gekapselten
erweiterte Nip-Presse angeordnet ist, in der eine Tragematte Bc
den Schuh 14c umschließt.
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Beim
Betrieb der Vorrichtung, wie sie in den 1 bis 3 und 5 gezeigt ist, sollte beachtet
werden, dass ein Impulstrocknen stattfindet, wenn eine nasse Papierbahn
und Filz durch einen Pressspalt eines Walzenpaars oder einer walze
und eines Schuhs hindurchlaufen. Eine der Oberflächen in dem Spalt wird auf
eine hohe Temperatur aufgeheizt, um die Trockenheit und Papiereigenschaften
der Bahn zu verbessern. Es wurde aufgezeigt, dass Impulstrocknen oder Pressen
bei hoher Temperatur nicht nur zu Energie-Einsparungen führt, sondern
auch die Verformbarkeit der Fasern der Papieroberfläche und
die Zwischenfaserbindung verbessert.
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Ein
Problem bei der Verwendung des Impulstrocknens besteht jedoch darin,
dass die Papierbahn eine Tendenz zur Delaminierung aufweist, insbesondere,
wenn schwere Papiersorten gepresst werden. Das vorher genannte Problem
war das Haupthindernis hinsichtlich der kommerziellen Nutzung des
Impulstrocknens.
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Untersuchungen
führten
zu einer Erklärung des
Delaminierungsphänomens.
Im Allgemeinen ist klar, dass, wenn eine Papierbahn einen belasteten Spalt
verlässt,
der auf die Bahn ausgeübte
Druck einen raschen Abfall erfährt.
Eine derartige Druckreduzierung des Spalts kann zur Verdunstung
in dem erwärmten
Fluid in der Bahn führen.
Aufgrund des Widerstands der Papierbahn gegenüber dem Abfließen von
Dampf kann ein hoher Dampfdruck erzeugt werden. Wenn sich der Dampfdruck
in der Bahn bis zu einem Punkt aufbaut, an dem die Bahnstruktur
gestört wird,
delaminiert die Bahn.
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Um
das Delaminierungsproblem zu minimieren, ist die vorliegende Erfindung
bestrebt, den Abbauprozess des Spaltdrucks zu verlangsamen. Dadurch
hat der Dampf mehr Zeit, zu entweichen. Außerdem stellt der verlängerte Druck
eine Auflage für die
Bahn während
des Verdunstungsprozesses bereit.
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In
der vorliegenden Erfindung ist die Erweiterung flexibel mit dem
stromaufwärts
liegenden Abschnitt des Schuhs verbunden und verwendet ein aufblasbares
Rohr zum Kontrollieren des nach dem Spalt folgenden Drucks. Das
Lastrohr und eine richtig ausgelegte Dicke der Erweiterung stellen
ein gewünschtes
Druckprofil nach dem Spalt unter einer großen Bandbreite von Druckbelastungsbedingungen
bereit. Die vorher genannte Auslegung ermöglicht es einem Bediener auch,
den Druck nach dem Spalt während
des Durchlaufs zu korrigieren, ohne die Belastung auf dem Schuh
zu ändern.
Ein gewisses Dickenprofil kann erforderlich sein, um ein optimiertes
Druckprofil zu erzielen.
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Abhängig von
der Länge
der Erweiterung und dem gewünschten
Druckprofil nach dem Spalt kann ein einzelnes Rohr oder, wie in 3 dargestellt, eine Anordnung
aus einer Vielzahl von Rohren verwendet werden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine eindeutige Anordnung zum Verhindern
einer Delaminierung bereit, insbesondere in einer beheizten erweiterten Nip-Pressenvorrichtung.