DE9421548U1

DE9421548U1 - Walzenmaschine zur Behandlung einer Papierbahn

Info

Publication number: DE9421548U1
Application number: DE9421548U
Authority: DE
Original assignee: Voith Sulzer Finishing GmbH
Current assignee: Voith Sulzer Finishing GmbH
Priority date: 1994-12-31
Filing date: 1994-12-31
Publication date: 1996-02-01
Anticipated expiration: 2005-01-01

Description

Walzenmaschine zur Behandlung einer Papierbahn

Die Erfindung bezieht sich auf eine Walzenmaschine zur Behandlung einer Papierbahn, wie Kalander oder Glättwerk, mit wenigstens zwei einen Spalt bildenden. Walzen, von denen eine eine zonenweise mit unterschiedlichen Drücken ansteuerbare Biegeeinstellwalze ist, mit einer Temperiervorrichtung zum Beeinflussen der Temperatur zumindest einer der beiden Walzen, mit einer Meßvorrichtung, die Meßwerte über die Breite der Walzenmaschine erfaßt, und mit einer Steuervorrichtung, die Drücke und Walzentemperatur unter Berücksichtigung der Meßwerte einstellt.

Eine solche Walzenmaschine ist aus DE 35 16 535 C2 bekannt. Die Biegeeinstellwalze besitzt einen Mantel, der durch nebeneinander angeordnete, druckbelastete hydrostatische Stützelemente auf einem den Mantel durchsetzenden, drehfest gelagerten Träger abgestützt ist. Den Stützelementen wird einzeln oder gruppenweise Druck zugeführt, der in Abhängigkeit von Istwerten der Bahnbeschaffenheit berechnet wird. Außerdem wird der Wal-

zenmantel durch die Druckflüssigkeit beheizt, die zu diesem Zweck über einen Wärmetauscher an einen Heizkreislauf angeschlossen ist. Hierdurch wird die Temperatur des Walzenmantels auf einem wählbaren Wert gehalten. Auf diese Weise kann der Papierbahn hinsichtlich einer Bahnbeschaffenheit ein vorgegebenes Querprofil verliehen werden.

Aus DE 34 38 375 C2 ist eine Walzenmaschine bekannt, bei der eine Walze, die massiv oder durchbiegungssteuerbar ist, am Umfang durch eine Leiterschleife induktiv beheizt wird. Mit Hilfe von polstückartigen Konzentratoren, die fest montiert oder parallel zur Walze und/oder radial zu ihr verlagerbar sind, läßt sich eine lokale Erhöhung der Beheizung erzielen und damit die Temperaturverteilung korrigieren. Die axiale und/oder radiale Lage der Konzentratoren kann anhand von Meßwerten der Warenbahn, z.B. Feuchtigkeits- oder Dickenwerten, automatisch eingestellt werden. Auch hiermit kann lediglich eine Bahnbeschaffenheit einem vorgegebenen Querprofil nachgeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walzenmaschine der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit der der Papierbahn gleichzeitig die Querprofile von zwei Bahnbeschaffenheiten, nämlich einerseits der Dicke und andererseits eines Oberflächenwertes (Glanz), verliehen werden kann.

0 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Temperiervorrichtung einzelne Arbeitselemente aufweist, mit denen zonenweise unterschiedliche Walzentemperaturen einstellbar sind, daß die Meßvorrichtung die Dicke und den Glanz der Papierbahn mißt und daß die Steuervorrichtung zonenweise bei einer Dickenabweichung den Druck und bei einer Glanzabweichung die Walzentemperatur ändert.

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Der Begriff "Glanz" soll hierbei irgendeine kennzeichnende Oberflächenbeschaffenheit beschreiben und beispielsweise auch die Glätte umfassen.

Erfindungsgemäß erfolgt eine Glanzregelung in Querrichtung durch zonenweise Beeinflussung der Walzentemperatur und eine Dickenregelung in Querrichtung durch eine entsprechende Druckzufuhr. Zwar führt eine zonenweise Temperaturänderung zu einer Durchmesseränderung der Walze an dieser Stelle, die Einfluß auf die Dicke haben kann. Dies kann aber durch entsprechende Druckänderung in der genannten Zone kompensiert werden. Zwar führt eine zur Beseitigung einer Dickenabweichung durchgeführte Druckänderung in einer Zone auch zu einer leichten Glanzänderung. Dies kann aber durch eine entsprechende Temperaturänderung in der genannten Zone kompensiert werden. Wenn sich infolge der Kompensation erneut Abweichungen des Glanzes oder der Dicke ergeben, kann man die angegebenen Schritte iterativ wiederholen. Schon nach wenigen Wiederholungen läßt sich in jeder Zone der Sollwert von Dicke und Glanz erreichen.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für gestrichene Papiere, bei denen der Glanz zu den Hauptkriterien der Papierqualität gehört und auch die Papierdicke sehr genau eingehalten werden muß.

Mit Vorteil sind die Einflußbreiten der Druckansteuerung und der Temperaturansteuerung einander gleich. Man 0 kann daher die gewünschte Doppeleinstellung von Glanz und Dicke über die gesamte Einflußbreite erzielen.

Des weiteren empfiehlt es sich, daß die Zonen der Biegeeinstellwalze und die Zonen der Temperiereinrichtung 5 einander entsprechen. Jede der mit unterschiedlichem Druck ansteuerbaren Zonen ist daher einem Arbeitselement der Temperiervorrichtung zugeordnet.

Die Zonen haben mit Vorteil eine Breite kleiner 400 mm. Dies erlaubt eine den praktischen Bedürfnissen entsprechende Korrektur. Besonders günstig ist es aber, daß die Zonen eine Breite kleiner 200 mm, vorzugsweise von 50 bis 100 mm, haben. Auf diese Weise läßt sich eine Regelung des Dicken-Querprofils auch im kurzwelligen Bereich (kleiner ca. 300 mm) erzielen, ohne daß dabei die Regelung des Glanz-Querprofils aufgegeben werden muß.

Derart schmale Zonen lassen sich insbesondere erzielen, wenn die Biegeeinstellwalze einen Mantel aufweist, der durch nebeneinander angeordnete, druckbelastete hydrostatische Stützelemente auf einen den Mantel durchset-&zgr;enden, drehfest gelagerten Träger abgestützt ist und jedes Stützelement eine eigene Druckzufuhr besitzt.

Als Arbeitselemente der Temperiervorrichtung kommen alle bekannten Arten, beispielsweise eine Infrarot-Heizung, in betracht. Besonders empfehlenswert sind aber induktiv arbeitende Heizelemente oder solche Arbeitselemente, die die Walzenoberfläche mit Heiß- oder Kaltluft beaufschlagen.

Zweckmäßig ist es ferner, daß die Meßvorrichtung einen parallel zur Walzenachse hin und her bewegbaren Support aufweist, der sowohl einen Dicken-Sensor als auch einen Glanz-Sensor trägt. Man kommt dann mit einem bewegbaren Support aus, mit dessen Hilfe zwei Bahnbeschaffenheiten 0 erfaßt werden können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: 35

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Walzenmaschine in Vorderansicht, teilweise im Schnitt, und

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine geringfügig abgewandelte Walzenmaschine.

Die Walzenmaschine der Fig. 1 weist eine Unterwalze 1 und eine Oberwalze 2 auf, die zwischen sich einen Spalt 3 bilden. In ihm wird eine Papierbahn 4 mittels Druck und Temperatur behandelt.

Die Unterwalze 1 ist eine Biegeeinstellwalze. Sie weist einen Mantel 5 und einen diesen durchsetzenden Träger 6 auf, der an seinen beiden Enden in Lagern 7 und 8 drehfest gehalten ist. Der Walzenmantel 5 ist über an den Enden angeordnete Wälzlager 9 und 10 auf dem Träger 6 abgestützt. Dazwischen gibt es eine Reihe von dem Spalt 3 zugewandten, lasttragenden Stützelementen 11 und auf der gegenüberliegenden Seite eine Reihe von entgegengesetzt wirkenden Stützelementen 12, die eine verbesserte Einspannung des Walzenmantels bewirken. Alle Stützelemente sind durch Druckgeber 13, die in bekannter Weise als Kolben-Zylinder-Einheiten ausgebildet sind, belastbar. Zu diesem Zweck sind die Druckgeber der lasttragenden Stützelemente 11 einzeln über je eine Leitung 14 mit Druckflüssigkeit versorgbar, während die Druckgeber der Stützelemente 12 an eine gemeinsame Druckleitung 13 angeschlossen sind. Außerdem ist noch eine Ablaufleitung 16 vorgesehen.

Die Gegenwalze 2 ist mit ihren Zapfen 17 und 18 in Lagern 19 bzw. 2 0 gehalten, welche durch Kräfte P in Pfeilrichtung belastbar sind. Die Walze 2 ist durch eine Temperiervorrichtung 21 von außen beheizbar, kann aber außerdem auch von innen beheizt werden, wie es eine Wärmeträgerzuleitung 22 andeutet. Die Heizvorrichtung 21 weist eine Vielzahl von einzelnen, induktiv arbeitenden Arbeitselementen 2 3 auf, die dicht nebeneinander angeordnet sind und je über eine eigene Leitung 24 Heizenergie zugeführt erhalten. Die Heizenergie kann

dosiert sein, sei es durch unterschiedliche Heizströme, sei es durch eine radiale Verstellung der einzelnen Arbeitselemente.

Bei der Ausführungsform der Fig. 2 besteht die der Walze 2 zugeordnete Heizvorrichtung 121 aus nebeneinander angeordneten Arbeitselementen 123. Diese weisen jeweils eine Blasdüse auf, mit deren Hilfe Kaltluft 25 oder Heißluft 26 oder ein Gemisch hiervon auf die Oberfläche der Walze 2 geblasen werden kann.

Eine Meßvorrichtung 27 weist einen Support 28 auf, an dem ein Dicken-Sensor 29 und ein Glanz-Sensor 3 0 angebracht sind. Dieser Support ist in Richtung des Pfeils 31 auf Schienen 32 quer zur Vorlaufrichtung 33 der Papierbahn 4 bewegbar. Die Sensoren 29 und 3 0 befinden sich hinter dem Walzenspalt 3 und messen daher Daten der Bahn nach ihrer Behandlung im Walzenspalt 3.

0 Eine Steuervorrichtung 34, die mit mikroprozessorgesteuerten Regelkreisen ausgestattet sein kann, weist einen Eingang 35 für die vom Dicken-Sensor 29 gemessenen Dicken-Istwerte und einen Eingang 3 6 für die vom Glanz-Sensor 3 0 gemessenen Glanz-Istwerte auf. Über einen Eingang 37 können die Sollwerte des Dicken-Querprofils und über einen Eingang 38 die Sollwerte des Glanz-Querprofils eingegeben werden. Ein erster Ausgang 39 steuert eine Ventilgruppe 40, welche die einzelnen Druckgeber 13 mit Druckflüssigkeit unterschiedlichen 0 Drucks versorgt. Ein zweiter Ausgang 41 steuert eine

Verteilerschaltung 42, mit deren Hilfe den Arbeitselementen 23 die erforderliche Heizleistung bzw. den Arbeitselementen 123 die entsprechende Heiz- oder Kühlleistung zugeführt wird.
35

Wie die Zeichnungen schematisch darstellen, ist die Wirkungsbreite aller Arbeitselemente 23 gleich der Wir-

kungsbreite der Stützelemente 11. Weiterhin sind Arbeitselemente 23 und Stützelemente 11 jeweils über eine Zone 43 wirksam, die eine Breite a von weniger als 200 mm und bevorzugt zwischen 50 und 100 mm hat. Diese Zone 43 ist in Fig. 1 auf der Walze 2 und in Fig. 2 auf der Papierbahn 4 angedeutet.

Wenn eine Papierbahn 4 den Walzenspalt 3 durchläuft, aber im kurzwelligen Bereich (kleiner ca. 300 mm) Dikkeschwankungen im Querprofil aufweist, die beispielsweise von der Arbeitsweise des Stoffauflaufs herrühren, wird durch eine Erhöhung des Drucks in ausgewählten Zonen 43 die Abweichung des Dicken-Istwerts vom zugehörigen Sollwert ausgeglichen. Aufgrund der erhöhten Pressung ergibt sich stellenweise ein leichter Glanzanstieg. Dieser wird durch eine Temperaturerniedrigung in ausgewählten Zonen 43 kompensiert. In ähnlicher Weise wird vorgegangen, wenn der Glanz-Sollwert vom Istwert abweicht. Es wird an den weniger glänzenden Stel-0 len die Temperatur zonenweise derart erhöht, daß der Istwert mit dem Sollwert übereinstimmt. Wenn diese Temperaturerhöhung zu einer Durchmesservergroßerung der Walze führt, die eine zu starke Dickenreduzierung hervorruft, muß in der betreffenden Zone der Druck etwas zurückgenommen werden. Gegebenenfalls müssen die beiden Schritte abwechselnd wiederholt werden. Auf jeden Fall ist es aber möglich, unabhängig voneinander ein gewünschtes Dicken-Querprofil und ein gewünschtes Glanz-Querprofil zu erzielen. Bei gegebener Abweichung des 0 Dicken-Istwerts und des Glanz-Istwerts vom Sollwert läßt sich die erforderliche Änderung des Drucks und der Temperierungsleistung auch aufgrund früherer Versuche oder durch ein iteratives Rechenverfahren festlegen.

Von der veranschaulichten Ausführungsform kann in vielfacher Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So kann der Mantel 5

der Biegeeinstellwalze 1 unter Fortfall der Wälzlager 9, 10 radial verschiebbar auf dem Träger 6 abgestützt sein. Die Stützelemente 12 können entfallen. Die Beheizung in der Temperiervorrichtung 21 kann allein durch die Arbeitselemente 23 erfolgen oder durch eine Grundbeheizung im Innern der Walze 2 und zusätzlich durch die Arbeitselemente 23. Die Arbeitselemente der Temperiervorrichtung können auch im Inneren der Walze, auch der Biegeeinstellwalze, angeordnet sein. Die bewegbaren Sensoren 29 und 30 können ersetzt werden durch jeweils eine Reihe von ortsfesten Dicken-Sensoren und Glanz-Sensoren, die über die Breite der Papierbahn verteilt sind.

Claims

■ &ngr;»— ■"■»■· ■···· KW 176 GM S chut &zgr; ansprüche

1. Walzenmaschine zur Behandlung einer Papierbahn, wie Kalander oder Glättwerk, mit wenigstens zwei einen Spalt bildenden Walzen, von denen eine eine zonenweise mit unterschiedlichen Drücken ansteuerbare Biegeeinstellwalze ist, mit einer Temperiervorrichtung zum Beeinflussen der Temperatur zumindest einer der beiden Walzen, mit einer Meßvorrichtung, die Meßwerte über die Breite der Walzenmaschine erfaßt, und mit einer Steuervorrichtung, die Drücke und Walzentemperatur unter Berücksichtigung der Meßwerte einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiervorrichtung (21; 121) einzelne Arbeitselemente (23; 12 3) aufweist, mit denen zonenweise unterschiedliche Walzentemperaturen einstellbar sind, daß die Meßvorrichtung (27) die Dicke und den Glanz der Papierbahn (4) mißt und daß die Steuervorrichtung (34) zonenweise bei einer Dickenabweichung den Druck und bei einer Glanzabweichung die Walzentemperatur ändert.

2. Walzenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einflußbreiten der Druckansteuerung und der Temperaturansteuerung einander gleich sind.

3. Walzenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen (43) der Biegeeinstellwalze (1) und die Zonen (43) der Temperiereinrichtung einander entsprechen.

4. Walzenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen (43) eine Breite kleiner 400 mm haben.

5. Walzenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen (43) eine Breite kleiner 2 00 mm haben.

6. Walzenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Zonen (43) eine Breite von 50 bis 100 mm haben.

7. Walzenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Biegeeinstellwalze einen Mantel aufweist, der durch nebeneinander angeordnete, druckbelastete hydrostatische Stützelemente auf einen den Mantel durchsetzenden, drehfest gelagerten Träger abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Stützelement (12) eine eigene Druckzufuhr 0 besitzt.

8. Walzenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitselemente (23) der Temperiervorrichtung (21) induktiv arbeitende Heizelemente sind.

9. Walzenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitselemente (123) der Temperiervorrichtung (121) die Walzenoberfläche mit Heiß- oder Kaltluft beaufschlagen.

10. Walzenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (27) einen parallel zur Walzenachse hin und her bewegbaren Support (28) aufweist, der sowohl einen Dikken-Sensor (29) als auch einen Glanz-Sensor (30) trägt.

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