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Elektromötorisch angetriebene, insbesondere zum unmittelbaren Aufwickeln
der von der Papiermaschine kommenden Papierbahn dienende Vorrichtung Die Erfindung
betrifft eine elektromotorisch angetriebene,-insbesondere zum unmittelbaren Aufwickeln
der von der Papiermasohine kommenden Papierbahn dienende Vorrichtung, bei der die
Aufwickeltrommel zunächst auf einer Stützwalze ruht und sowohl die Stützwalze als
auch die Aufwickeltrommel durch je einen besonderen Elektromotor angetrieben werden.
Das Neuartige wird darin gesehen, daß vor dem Übergang vom Stützwalzenzum Wickeltrommelantrieb
die Drehzahl des die Wickeltrommel antreibenden Motors vermittels eines zum Konstanthalten
der Papiergeschwindigkeit und des Papierzuges bei wachsendem Wickeltrommeldurchmesser
dienenden, mit dem Verstellorgan des Feldregelwiderstandes des vorgenannten Motors
gekuppelten Fühlhebels oder eines den Strom dieses- Motors überwachenden Relais
auf einen solchen Wert gebracht -wird, daß eine mechanische Kupplung zwischen der
Welle der zunächst noch von der Stützwalze angetriebenen Wickeltrommel und einer
durch den Wickeltrommelmotor angetriebenen Hilfswelle stoßlos stattfinden kann.
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Bekannt ist bereits eine Umrollmaschine, bei der für den Antrieb der
Stützwalze und der Aufwickelwelle je ein besonderer Elektromotor vorgesehen ist.
Dabei wird bei Beginn des Umrollvorganges die Wickelachse unmittelbar und von einem
bestimmten Durchmesser ab mittelbar über zwei Stützwalzen angetrieben. Es handelt
sich also um einen ganz anderen Arbeitsgang als bei der Erfindung. Auch ist ein
Antrieb für eine Umwickelvorrichtung vorgeschlagen «-orden, bei der der Antriebsmotör
der Aufwickelwelle -während des ganzen Wickelvorganges gleichzeitig mit dem Antriebsmotor
der Tragwalze arbeitet, wobei der Antriebsomotor der Wickelwelle von einem mit dem
Antriebsmotor gekuppelten Generator gespeist wird.
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Gegenüber diesen Vorrichtungen weist der Erfindungsgegenstand eine
Reihe Vorteile auf, die daher rühren, daß durch ihn die Vorteile des sogenannten
Trommelwicklers und des sogenannten Elektrowicklers unter Vermeidung der Nachteile
dieser vereinigt -werden.
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Bei dem Trommelwickler ruht eine Trommel ohne irgendwelchen Antrieb
zum Aufwickeln des Papiers auf Tragwalzen. Nur die letzteren werden dabei angetrieben:
Ihre Umfangsgeschwindigkeit gleicht nahezu der Geschwindigkeit des Papiers, während
die Aufwickeltrommel infolge ihres Druckes auf die Tragwalze mit praktisch der gleichen
Umfangsgeschwindigkeit
läuft, so daß das Papier auch bei steigendem
Walzendurchmesser mit konstanter Geschwindigkeit und Papierspannung aufgewickelt
wird. Den Vorteilen einer einfachen, verlustfreien Walzenauswechslung und der Brauchbarkeit
für alle Geschwindigkeiten stehen jedoch einige Nachteile entgegen, die darin bestehen,
daß das . vorgenannte Aufwickelverfahren steinharte Wikkel liefert, und daß man,
um das Auftreten von OOuerfalten zu verhindern, eine hohe Papierspannung leim Aufwickeln
verwenden muß, was für das angefeuchtete Papier, das sich gewissermaßen setzen soll,
sehr schädlich ist. Es bilden sich des öfteren Rillen im Papier, die nach dem Satinieren
wiederum zum Vorschein kommen und die unsatiniert zu lieferndes Papier des öfteren
völlig unverwendbar machen.
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Mit dem Elektrowickler ist zwar eine konstante Papierspannung zu erreichen,
weil dabei die Winkelgeschwindigkeit der Aufwickeltrommel entsprechend dem wachsenden
Walzendurchmesser vermindert wird. z. B. mit Hilfe eines Tasters auf der Walze oder
mit Hilfe eines Relais, welches beim Steigen des Motorstroms anspricht. In beiden
Fällen wird regelnd auf den Regelwiderstand des Motors eingewirkt. Der Elektrowickler
hat aber den Nachteil, daß sich der Lauf der Papierbahn gegenüber dem Wasserzerstäuber
ändert, so daß das Papier ungleichmäßig benetzt wird. Ferner ist dieses Verfahren
auch nicht zum Aufwickeln mit großer Geschwindigkeit geeignet.
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Die Erfindung verwendet bei Beginn des Aufwickelns und bei der Walzenauswechslung
das System des Trommelwicklers und darauf das System des Elektrowicklers mit Taster
oder Relais. Außer zum unmittelbaren Aufwickeln der endlosen Papierbahn, die von
der Papiermaschine kommt, kann man das Verfahren nach der Erfindung auch beim Umwickeln
und Aufwickeln von Papierrollen anwenden. Es hat gegenüber dem bisher bekannten
folgende Vorteile: i. Während einer Aufwickelperiode kann man ganz nach Belieben
die Aufwickeltrommel von der Tragwalze antreiben lassen oder diese davon abheben
und frei schwebend Weiterwickeln, wo durch man je nach Belieben Rollen von jeder
gewünschten Härte und Weichheit Wickeln kann.
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2. Die Papiergeschwindigkeit und der Papierzug bleiben konstant, unabhängig
davon. ob die Aufwickeltrommel auf der Tragwalze aufliegt oder unabhängig von ihr
angetrieben wird.
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3. Das Papier Wird mit selbttätig konstant gehaltenem Papierzug aufgewickelt,
kann jedoch auch bei wachsendem Rollendurchmesser mit selbsttätig zurückgehendem
Papierzug gewickelt werden.
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.4. Der Papierzug ist einstellbar und wird selbsttätig konstant gehalten.
Dies trifft auch zu für den Papierzug zwischen Tragzylinder und der hiervon frei
laufenden Aufivickeltrommel.
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5. Einfache und verlustlose Trommelauswechslung, ohne dali eine neue
Zugeinstellung erforderlich ist.
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Es ist bereits eine Aufwickelvorrichtun g bekanntgeworden, bei welcher
die Wickelrolle zu Beginn des `'Wickelvorganges zunächst von angetriebenen Stützwalzen
getragen und nach ErrVichen eines vorbestimrnten Durchmessers von diesen Stützwalzen
abgehoben und freitragend his zur Beendigung de, Wickelvorganges unter Verwendung
eine: Differentialgetriebes durch den gleichen Motor angetrieben wird, der zum Antrieb
der Stützwalzen dient. Mit einer derartigen Vorrichtung lassen sich jedoch im Gegensatz
zu der erfindungsgemäßen keine Rollen mit konstanten Papierzug und konstanter Papiergeschwindigkeit
wickeln, da ja eine Verminderung der Motordrehzahl bei «-achsenden Durchmesser der
ohne Stützwalzen angetriebenen Rollen gar nicht vorgesehen ist. Die Papiergeschwindigkeit
und damit der Papierzug werden also gegen Ende des Aufwickelvorganges immer größer,
und die Rolle wird demnach immer härter. Schon aus dieser Tatsache ergibt sich,
daß mit der bekannten Wickelvorrichtung nicht die oben angeführten Vorteile der
Vorrichtung nach der Erfindung zu erzielen sind. Sie ist also nicht im Zuge einer
Papiermaschine zu verwenden; bei welcher das Papier mit gleichmäßiger Geschwindigkeit
von der 1laschine kommend anfällt und eine einfache und verlustlos Trommelaus«-echslung
unbedingt erforderlich ist.
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Zur Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen,
in der ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung angegeben ist.
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Abb. i ist eine Seitenansicht eines Trommelwicklers, auf welchen die
Erfindung angewendet ist.
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Abb. 2 ist eine ähnliche Seitenansicht wie in Abb. i und zeigt die
Wickeltrommel in der Stellung, in der sie mit dem Antrieb gekuppelt ist.
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Abb.3 zeigt die Vorrichtung mit Taster und einem Teil des Antriebes
mit Regelorganen.
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:ibb.4 ist ein Schaltungsschema.
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Abb.5 zeigt schematisch eine Seitenansicht, aus der die Betriebsanordnung
der von der Tragwalze z abgehobenen Trommel .I zu ersehen ist.
Die
Papierbahn i wird voll einer nicht gezeichneten Papiermaschine auf die Tragwalze
2 geführt und darauf auf die Wickeltrommel 3, auf welche die Papierbahn auf= gewickelt
werden soll. In der Zeichnung ist 4 die bereits vollgewickelte Trommel; die abgenommen
werden soll.
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Die Wickeltrommel 3 ruht mit ihren Zapfen 5 in einem offenen Lager
6, daß am Arm 7 befestigt ist. Dieser Arm 7 ist um die Welle 8 drehbar und ist mit
einem Zahnsegment 9 versehen. In dieses Zahnsegment greift ein Zahnrad io ein, das
seinerseits mit einem Zahnrad, das sich auf der Welle eines Handrades i i befindet,
in Eingriff steht. Durch Drehung des Handrades i i wird, nachdem die Trommel d.
entfernt -\vorden ist, der Arm 7 um die Welle 8 gedreht, und die Trommel 3 wird
nach rechts verschoben, wie auch aus Abb. 2 zu ersehen ist.
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In Abb. i ruht die volle Trommel q. mit ihren Zapfen 12 in einem offenen
Lager 13 eines Armes rd., der ebenfalls mittels eines nicht gezeichneten Zahnsegments,
Zahnrades und Handrades gedreht werden kann.
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Die Zapfen der Wickeltrommeln 3 und .a., die sich an der anderen Seite
der Maschine befinden, besitzen je ein Zahnrad; in der Stellung der Wickeltrommel
q. nach Abb. i stellt das Zahnrad 32 (Abb. 3.) des Zapfens 12 der Trommel 4 mit
einem Zahnrad 33 (Abb. 3) des zur Aufwickeltrommel gehörigen elektrischen Antriebsmotors
in Eingriff.
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In Abb.-> ist die volle Wickeltrommel der Abb. i :gerade entfernt,
und durch Drehung des Handrades i i wird die Wickeltrommel 3 vom Lager 6 in das
aus der Abb. i ersiehtliehe Lager 13 überführt. Dabei kommt also das Zahnrad 32
(Abb. 3), das sich auf dem Zapfen an der Hinterseite der Trommel :4 befindet, mit
dem Zahnrad 33 des Antriebsmechanismus in Eingriff.
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Die Trommel 3, die in Abb. i auf der Tragwalze 2 ruht und von letzterer
angetrieben wird, ist also nach Überführung in das Lager i3 entsprechend Abb. 2
und weiterer Drehung des Armes 14 nach rechts völlig von der Tragwalze frei.
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Abb. 3 zeigt den Taster 15, bestehend aus einer Rolle 16, die drehbar
auf einer Stange 17 angeordnet ist. Diese Rolle liegt an der Oberfläche des Papiers
an, das sich auf der Trommel befindet. Beim Dickerwerden der Papierschicht auf der
Trommel wird die Rolle 16 also nach unten gedrückt. Diese Verschiebung der Rolle
16 wird durch die Stange 17, den Hebel 18 und die im Lager i9 drehbar gelagerte
Welle 2o in eine Drehung des Kettenrades 21 umgewandelt. Das Kettenrad 21 ist durch
eine Kette 22 mit dem Zahnrad 23 eines Regelwiderstandes verbunden. Auf diese Weise
wird bei zunehmender Dicke der Papierschicht auf der Trommel die Winkelgeschwindigkeit
der Aufwickelwalze selbsttätig vermindert. Mit dem Ausrückhebel 31 kann das Zahnrad
33 seitwärts verschoben und mit dem Zahnrad 32 in Eingriff gebracht werden, so daß
die Aufwickeltrommel mit der eigenen elektrischen Antriebsvorrichtung (Motor 3o,
Abb. 5; gekuppelt wird.
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In Abb: 4. ist das Prinzip des Schaltschemas angegeben. Dort ist 24
das Netz der konstanten Spannung, 25 die variable Spannung, 26 der Anlaßwiderstand,
27 ein zur Abgleichung der Regelwirkung dienender Justierwiderstand, 28 ein regelbarer
Feldeinstellwiderstand, 29 der Regelwiderstand, der vom Taster i 5 gesteuert wird.
und 3o der Antriebsmotor der Wickeltrommel.
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Aus Abb. 5 ist die Antriebsanordnung der um eine Welle 34 schwenkbaren
Wickeltrommel 4. zu ersehen. Zum Antrieb dieser Trommel, die in der Abb. 5 in verschiedenen
Stellungen zur Tragwalze 2 gezeichnet ist. dient der schematisch dargestellte Motor
3o, der über ein geeignetes Übersetzungsgetriebe das Zahnrad 33 antreibt, welches
mit dem vermittels des in Abb. 3 dargestellten Handhebel 31 seitlich verschiebbar
ist und mit dem Zahnrad 32 in Eingriff gebracht werden kann. Der Taster 15 ist in
der Abb. 5 in zwei verschiedenen Lagen dargestellt. Die Übertragungsorgane 21 und
22 der Tasterbewegung auf den Regler 23 sind gleichfalls in der Abbildung angedeutet.
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Wie bereits bemerkt wurde, muß bei Anwendung des sogenannten Trommelwicklers
mit hoher Spannung ,im Papier gewick-elt werden.
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Infolge der Befeuchtung des Papiers vor dem Aufwickeln entsteht auf
dem Papier eine dünne Wasserschicht, die die aufeinanderfolgenden Papierschichten
getrennt hält.
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Der Reibungskoeffizient der Wickelschichten, die von einer sehr dünnen
Wasserschicht getrennt sind, ist kleiner als derjenige zwischen Tragwalze und trockenem
Papier. Ist nun die Wickelspannung, mit welcher das Papier auf die Walze gewickelt
werden soll, zu klein, so schiebt sich die aufwickelnde Schicht über die vorhergehende,
und es entsteht ein Zwischenraum zwischen den Wicklungen. Dadurch wird eine Verschiebung
vor dem Berührungspunkt der Aufwickeltrommel und Tragwalze verursacht wie auch ein
Doppelschlagen und die Bildung von dicken Querfalten.
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Obschon dieser Nachteil teilweise behoben «-erden kann. indem man
die Umspannung der Tragwalze vom Papier vergrößert, ist die dadurch mögliche Erniedrigung
des Druckes, mit welchem die Aufwickeltrommel auf der
Tragwalze
ruht, für stark befeuchtete Papiersorten nicht genügend. Sogar bei stark verinindertem
Druck treten noch Rillen im Papier auf, die auch später nicht mehr verschwinden.
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Wie aus obenstehendem klar hervorgeht, beliebt die Erfindung die obigen
Nachteile völlig. Nach der Erfindung läuft die Aufwickeltrommel nach der Rollenwechslung
auf der Tragwalze. Nachdem auf sie einige Papierschichten als fester Kern aufgewickelt
worden sind, wird die Wickeltrommel .durch Drehung des Tragarmes 7 in die Lager
13
des Tragarmes i-. überführt, der nun die Wickeltrommel bis zum Vollwickeln
übernimmt. Der Taster wird nun gegen die Aufwickeltrommel gelegt. wodurch ein Zahnrad
33 (Abb.3) auf einer Hilfswelle genau dieselbe Geschwindigkeit. wie das Zahnrad
32 bekommt. das sich auf dem Zapfen der Aufwickeltrommel befindet. Die Aufwickeltrommel
wird durch Verschiebung des Zahnrades mit ihrem eigenen elektrischen Antrieb gekuppelt.
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Durch das Verstellen des in der Abb. 4. mit 27 bezeichneten Synchronisiereinstellwiderstandes
kann der Antriebsmotor der Wickeltrommel nach Wunsch belastet und auf diese Weise
erreicht werden, daß die Aufwickeltrommel von der Tragwalze völlig freikommt.
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Dabei sollen der Antrieb und alle selbsttätigen Regelorgane des Antriebsmechanismus
15 bis 32 (Abb. 3) mit Bezug auf die Aufwickeltrommel 4. ihre richtige
Lage behalten. Die als Elektrowickler angetriebene Trommel wickelt man mit konstanter
Papierspannung weiter, während die Tragwalze infolge ihrer teilweisen Papierumspannung
nur als Zufuhrwalze dient.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist folgende: Die
Abb. i zeigt den Betriebsfall, bei dem gerade eine leere Wickeltrommel in die Lager
6 des Tragarmes 7 gelegt worden ist. Dies geschieht bei Inbetriebnahme der Aufwickelvorrichtung
bzw. bei der Auswechslung der Wickeltrommel, wenn eine Trommel 4 vollgewickelt ist.
Die mit i bezeichnete Papierbahn wird frei unter der nett eingelegten Trommel
3, die vorläufig noch nicht auf der Tragwalze 2 ruht, über diese Tragwalze,
die zunächst als Führungswalze arbeitet, nach der Aufwickeltrommel d. geführt. Mit
dem Drehen des Tragarmes 7 nach rechts wird die Wickeltrommel 3 auf die Tragwalze
2 gelegt und dann von der Tragwalze 2 mit der Papierzulaufgeschwindigkeit angetrieben.
Das Papier kann jetzt um die Wickeltrommel3 geführt werden, ohne daß sich irgendein
Ausschuß des Papiers während des Umlegens auf die neue Wickeltrommel 3 bildet. Die
v(;11-gewickelte Trommel q. wird nun entfernt und dann durch Drehung des Tragarmes
7 nach rechts, nachdem der Arm 1q. nach links geschwenkt ist, die Wickeltrommel3
in das Lager 13 des Tragarmes 1d. übergeführt.
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Es ist nun der Zustand erreicht, der in Abb. 2 dargestellt ist. Es
werden nun auf elektrischem Wege die Umfangsgeschwindigkeiten der aus der Abb. 3
ersichtlichen Zahnräder 32 und 33 einander angeglichen. Dann wird mittels des Hebels
3i das Zahnrad 33 seitwärts geschoben und mit dem Zahnrad 32 in Eingriff gebracht.
Nun ist die Wickeltrommel mit ihrer eigenen Antriebswelle 3. gekuppelt, ohne daß
diese Welle eine Leistung zum Antrieb der Wickeltrommel überträgt. Durch Ausschaltung
des dem Anker vorgeschalteten Synchronisierwiderstandes. der in der Abb. d mit 27
bezeichnet ist, wird die gewünschte Leistung zum Aufwickeln der Papierbahn von der
Antriebswelle 3.4 geliefert. Die Wickeltrommel kann jetzt von der Tragwalze durch
Rechtsdrehung des Tragarmes 14 abgehoben werden.
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Vermittels des Fühlhebels 15 wird nun die Drehzahl der Antriebswelle
3.1. automatisch geregelt, damit die gewünschte Papierspannung konstant bleibt.
Mit der Vergrößerung des Umfanges der Aufwickeltrommel geht ihre Umdrehungszahl
bis zur Beendigung des Aufwickelvorganges entsprechend zurück.
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Zu Beginn des Wickelns beim Auswechseln der Wickelwalzen wie auch
beim evtl. Papierbruch kann die Wickeltrommel, ohne dali der in Abb. d. mit 29 bezeichnete
Einstellwiderstand irgendwie geändert wird. wieder auf die Tragwalze aufgelegt werden
und nach dem erneuten überführen des Papiers wieder aufgehoben werden.
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Das gleiche Prinzip kann man ferner bei allen Wickelmaschinen verwenden.
wo Tragwalzen als Antrieb der Aufwickeltrommel angewendet werden.
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Zur Erzeugung eines Papiers mit guten Eigenschaften ist es von Bedeutung,
daß mit kurzen Zügen niedriger Papierspannung und ohne Druck auf. das Papier gewickelt
werden kann.
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Da allen diesen Anforderungen genügt wird und eine Spannungsverteilung
über zwei Organe, nämlich über die Tragwalze 2 und die gesondert angetriebene Trommel..
erhalten wird, wodurch sogar mit einer bedeutend niedrigeren Papierspannung gewickelt
werden kann, als es mit dem obenerwähnten Elektrowickler möglich ist. ist es klar,
daß die Erfindung eine bedeutende Verbesserung in der Papierfabrikation herbeiführt.
aus der sich schließlich bessere Eigenschaften des Papiers und weniger Verluste
ergeben.