EP1081276A2 - Trocknungsvorrichtung - Google Patents

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Publication number
EP1081276A2
EP1081276A2 EP00111321A EP00111321A EP1081276A2 EP 1081276 A2 EP1081276 A2 EP 1081276A2 EP 00111321 A EP00111321 A EP 00111321A EP 00111321 A EP00111321 A EP 00111321A EP 1081276 A2 EP1081276 A2 EP 1081276A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shoe
drying device
endless belt
roller
gap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00111321A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1081276A3 (de
Inventor
Andreas Meschenmoser
Joachim Henssler
Walter Dr. Holzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Paper Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Paper Patent GmbH filed Critical Voith Paper Patent GmbH
Publication of EP1081276A2 publication Critical patent/EP1081276A2/de
Publication of EP1081276A3 publication Critical patent/EP1081276A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/006—Calenders; Smoothing apparatus with extended nips
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/0209—Wet presses with extended press nip
    • D21F3/0218—Shoe presses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B13/00—Machines and apparatus for drying fabrics, fibres, yarns, or other materials in long lengths, with progressive movement
    • F26B13/10—Arrangements for feeding, heating or supporting materials; Controlling movement, tension or position of materials
    • F26B13/101—Supporting materials without tension, e.g. on or between foraminous belts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B13/00—Machines and apparatus for drying fabrics, fibres, yarns, or other materials in long lengths, with progressive movement
    • F26B13/10—Arrangements for feeding, heating or supporting materials; Controlling movement, tension or position of materials
    • F26B13/105—Drying webs by contact with heated surfaces other than rollers or drums

Definitions

  • the invention relates to a drying device for a machine Production and / or treatment of a material web, in particular paper or cardboard web, in which the material web together with at least a sieve through a gap extended in the direction of web travel is guided between a rotating one supported on a shoe flexible endless belt and a counter surface is formed. It affects further a smoothing device specified in the preamble of claim 21 Art.
  • a drying device of the type mentioned at the outset is, for example known from DE 197 23 163 A1. It is also known to dry between two metal bands, one of which is heated and the other is chilled and between those starting from the heated Tape to the cooled tape, the paper web, a fine sieve and a coarse sieve are passed through. Arrangements are also known where the paper web and the screens are cooled or heated Cylinders are guided. A metal band is wrapped around the cylinder, that is heated with the cylinder cooled and with the cylinder heated is cooled. The paper web lies against the hot surface. Between the paper web and the cooled surface is at least again a sieve, usually a fine sieve lying against the paper web and a coarse sieve provided against the cooled surface is provided.
  • the pressure during the drying process by means of a pressurized gaseous or liquid cooling and / or Heating medium over an airtight surface such as in particular Metal tape on the sandwich formed between the two surfaces Transfer paper, fine sieve and coarse sieve (DE-A-26 57 041, Fig. 10; DE-A-32 03 571, Fig. 11; DE-A-35 32 853, Fig. 12).
  • a pressurized gaseous or liquid cooling and / or Heating medium over an airtight surface such as in particular Metal tape on the sandwich formed between the two surfaces Transfer paper, fine sieve and coarse sieve (DE-A-26 57 041, Fig. 10; DE-A-32 03 571, Fig. 11; DE-A-35 32 853, Fig. 12).
  • the pressurized liquid now requires in terms of Seal and in view of unbalanced forces very complex constructions. A change in the applied structural pressure is only possible through several pressure chambers, which again the constructive Increase effort.
  • the aim of the invention is to provide a drying device of the type mentioned Way of creating one during the drying process continuous course of the structural pressure in the web running direction over a significantly longer distance is possible.
  • one should appropriate smoothing device can be created.
  • this object is achieved according to the invention solved in that the shoe is segmented in the direction of web travel and that the interconnected shoe segments at least partially can be acted on separately.
  • the shoe is mechanically pressed against the counter surface to the Apply structural pressure to the material web. Over the whole the shoe segments across a jump-free occurs during operation preferably adjustable pressure profile.
  • the load on the segments can for example at the connection points and / or in between hydraulic stamping.
  • the shoe segments at least partially articulated together.
  • the segments can fall at the hinge points and / or in between be applied accordingly.
  • the shoe segments are at least partially through areas of a respective material weakening of the shoe. So the shoe on its side facing away from the gap Advantageously, several consecutive in the web running direction Have incisions.
  • Drying devices are subject to an appropriate application the shoe segments different pressure profiles in the gap adjustable.
  • the pressure in the gap can also be caused by two opposite one another Shoes are produced, at least one of the two shoes being segmented is.
  • the surface of the flexible endless belt and / or the counter surface to support pressure equalization in the area the gap outlet is structured accordingly, for example grooved, is.
  • the drying device is the all-round flexible endless belt formed by the flexible roll shell of a shoe roll.
  • the counter surface can in particular by a counter roller, for example an internally supported roller, in particular a bending compensation roller, is formed his.
  • the segmented shoe can fall from a cooling medium, for example Cooling water, be flowed through.
  • a cooling medium for example Cooling water
  • the flexible endless belt is advantageously at least partially on the inside by lubricating the area between the shoe and the endless belt serving lubricants, especially lubricating oil, cooled.
  • the flexible endless belt can be used to improve heat transfer in particular be formed by a steel band.
  • the drying device is the flexible one that runs over the shoe Endless belt heated and the counter surface cooled.
  • both are flexible Endless belt as well as the counter surface each by a steel belt formed
  • the segmented shoe preferably a non-segmented Opposite shoe on which the steel band forming the counter surface is supported.
  • the two steel strips are preferably each around two floating deflection rollers, preferably bending compensation rollers, guided and driven by this.
  • the smoothing device according to the invention is characterized in that the heated roller is a shoe roller, the flexible roller shell in the Gap area supported by a shoe segmented in the direction of web travel is, the interconnected shoe segments at least can be partially charged separately. Otherwise, this smoothing device have the same structure as the drying device.
  • Figures 3 to 5 each show a purely schematic representation Drying device 10 of a machine for manufacturing and / or treatment a material web 12, which is in particular a Paper or cardboard web can act.
  • the material web 12 is together with one that touches the web 12 finely structured sieve 14 and a roughly structured sieve 16 an extended in the web running direction L gap S, which between a circumferential flexible endless belt supported on a shoe 18 20 and a counter surface 22 is formed.
  • the shoe 18 is segmented in the web running direction L, the individual Shoe segments 18 '(see also FIGS. 1 and 2) connected to one another and can be acted upon at least partially separately.
  • Figures 1 and 2 show two possible embodiments of the segmented Shoe 18.
  • the shoe segments 18 ' be articulated together.
  • the Shoe 18 in the embodiments according to Figures 2a and 2b its side facing away from the gap S a plurality of successive ones in the web running direction L, incisions forming the respective material weakening 26 on.
  • the incisions can be made 26, for example, in an area referring to a “normal profile” subsequent "relief" area may be provided.
  • the shoe 18 is thus mechanically opposed to a shoe press the counter surface 22 is pressed to apply the structural pressure to the material web 12 exercise.
  • the shoe 18 in connected segments 18 ' is subdivided, results in the web running direction L over a relative a continuous course of structural pressure over a long distance.
  • This continuous course can become clear, for example extend more than about 300 mm.
  • the profile of the pressing forces can during operation is monitored by pressure sensors and controlled in such a way that especially in the exit from the pressure range the vapor pressure is small enough to destroy the paper due to it still in the paper to prevent contained expanding steam. You can Force sensors in the shoe 18 and / or pressure sensors and force sensors within the rotating flexible endless belt 20 or in the counter roll be arranged.
  • the structural pressure can, as described below by way of example with reference to FIG. 5, also applied by two opposing shoes , at least one of which is segmented.
  • the pressure compensation when leaving the pressure area or gap S. can be formed by appropriately shaped or structured surfaces of the circumferential flexible endless belt 20 and / or the counter surface 22 be supported.
  • the surfaces in question can be grooved his.
  • the pressure profile of the shoe 18 can with the machine running suitable paper properties such as the modulus of elasticity and / or the thickness can be measured online.
  • the modulus of elasticity can, for example be determined with a suitable ultrasound device. Shows there is an increase in the thickness or a decrease in the stiffness of the paper can reduce the pressure profile at the end of the shoe 18 for so long and / or modified until the desired optimum is reached.
  • Automatic control algorithms can be defined. So can for example, based on the known and measured parameters and the pressure profile with a simulation of the drying process and determine the best possible change in the pressure profile. After that the pressure profile can be changed automatically.
  • the sieves 14, 16 and the material web can be made in a manner known per se 12 be flushed with steam D before entering gap S, thereby the extremely poorly heat-conducting air from the paper and the Seven is ousted. Heating is alternatively or additionally possible with other suitable means.
  • one Drying device 10 is the rotating flexible endless belt 20 in each case through the flexible roll shell of a shoe roll 28 and the counter surface 22 formed by a counter roller 30.
  • the in the direction of web travel L measured length of the gap S can for example be in a range from about 500 mm to about 1000 mm.
  • the diameter of the rollers 28, 30, for example, in a range of approximately 1800 mm lie.
  • the counter roller 30 can in particular be supported by an inside Roll, preferably a bending compensation roller, be formed (see. In particular Figure 3).
  • the shoe roller 28 is cooled and the counter roll 30 is heated.
  • the segmented shoe 18 of a cooling medium K for example cooling water, flows through.
  • the frictional heat between the loading elements 32 and the jacket of the Counter roll 30 can optionally be used to support the heating of the counter roll 30 can be used.
  • Up to about 180 ° C all types of heating are inside and outside the roller, conceivable. That is, for heating the Counter roll 30 can, for example, steam, gas, a heat transfer medium, Heating oil, inductive heating and / or the like can be used. For higher temperatures, an additional steam must be added Heat generation can be selected.
  • the jacket of the shoe roller 28 can be a so-called Qualiflex jacket his.
  • the shoe roller 28 is cooled in that the divided into segments Shoe 18 from the cooling medium K, e.g. Cooling water, flows through becomes.
  • the jacket of this shoe roller 28 can be cooled from the outside his.
  • the lubricating oil can be used for cooling can be used from the inside.
  • a roller jacket made of a steel strip conceivable. In this case, the side seal must be different from that of the shoe presses common today are designed so that the coat only one undergoes flat deformation (e.g. through a rubber hose).
  • Another cooling option is the sieves 14, 16 in front of the Cool gap S.
  • the steam lock could then only be on the paper side be used.
  • the shoe roller 20 is heated and the counter roller 30 is cooled. The Heating thus takes place from the side of the shoe roller 28. Possibly. can the result of the friction of the jacket 20 on the shoe 18 Heat for heating the gap S can also be used.
  • the jacket and the lubricant would have to be removed one up to the temperature used, e.g. from about 140 ° C to about 180 ° C, resistant material.
  • the jacket 20 consist of steel and with a modified seal be provided on the edge.
  • the oil is airtight, for example a nitrogen filling or the like can be provided within the shoe roller 28.
  • sliding materials e.g. Bearing metal with embedded Graphite.
  • this embodiment has at least in accordance with FIG essentially the same structure as that of Figure 3. Moreover, this can In principle, the embodiment shown in FIG. 4 also for smoothing be used. In this case, the sieves and the steam lock fall away, and only the paper is fed through the heated nip. Corresponding the counter roller 30 can be cooled to the respective requirements, be uncooled or heated. Likewise, by the amount of the introduced Heat at the same time as smoothing also increased the dry content become.
  • the pressure in the Gap S also through two opposing shoes 18 and 34 be generated, only shoe 18 being segmented in the present case.
  • this is both about the segmented Shoe 18 guided flexible endless belt 20 as well as the counter surface 22 each formed by a steel band.
  • the segmented shoe 18 lies the non-segmented, firm shoe 34, on which the Counter surface 22 forming steel strip is supported.
  • the two steel strips 20, 22 are each around two floating deflecting rollers 36, 38, preferably bending compensation rollers, guided and driven by this.
  • the friction between the steel belts 20, 22 and the deflection rollers 36, 38 can be improved by suitable surfaces of the rollers.
  • suitable surfaces of the rollers For example, grooved and / or coated with hard metal Roll surfaces can be provided.
  • the Shoe 18 again consists of segments 18 'which can be acted upon separately. (see also Figures 1 and 2).
  • the opposite shoe 34 is stationary, taking measures to compensate for the deflections may or may not be.
  • segmented shoe 18 is cooled and not segmented fixed shoe 34 heated.
  • the heating can for example again similar to the embodiment shown in Figure 2, wherein here too the frictional heat can be used.
  • that heat-resistant material is used.
  • the cooling can be done by cooling channels in the respective shoe 18 and / or through which, for example, lubricant consisting of oil or water takes place, which is applied to the band 20 in front of the shoe 18.
  • the steel strips 20, 22 are made wider than the sieves 14, 18. Daszzy Lubrication between bands 20, 22 and shoes 18 and 34, respectively medium used can easily by on the driver's side and the On the drive side next to the shoes on the belt sliding seals are collected and after the shoes by a wedge-shaped scraper, for example 40 can be collected again.
  • the heating device assigned to the heated fixed shoe 34 is designated by H. Cooling coils for the cooling medium assigned to the segmented shoe 18 are denoted by K 1 . A box 42 is assigned to the non-segmented, solid shoe 34.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

In einer Trocknungsvorrichtung 10 einer Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Materialbahn 12 wie insbesondere Papier- oder Kartonbahn ist die Materialbahn 12 zusammen mit wenigstens einem Sieb 14, 16 durch einen in Bahnlaufrichtung L verlängerten Spalt S geführt, der zwischen einem an einem Schuh 18 abgestützten umlaufenden flexiblen Endlosband 20 und einer Gegenfläche 22 gebildet ist. Der Schuh 18 ist in Bahnlaufrichtung segmentiert, wobei die miteinander verbundenen Schuhsegmente 18' zumindest teilweise getrennt beaufschlagbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Trocknungsvorrichtung einer Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Materialbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, bei der die Materialbahn zusammen mit wenigstens einem Sieb durch einen in Bahnlaufrichtung verlängerten Spalt geführt ist, der zwischen einem an einem Schuh abgestützten umlaufenden flexiblen Endlosband und einer Gegenfläche gebildet ist. Sie betrifft ferner eine Glättvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 21 angegebenen Art.
Eine Trocknungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 197 23 163 A1 bekannt. Es ist auch bekannt, die Trocknung zwischen zwei Metallbändern vorzunehmen, von denen das eine beheizt und das andere gekühlt ist und zwischen denen ausgehend vom beheizten Band zum gekühlten Band hin die Papierbahn, ein feines Sieb und ein grobes Sieb hindurchgeführt werden. Es sind auch Anordnungen bekannt, bei denen die Papierbahn und die Siebe über einen gekühlten oder beheizten Zylinder geführt werden. Um den Zylinder wird ein Metallband geschlungen, das bei gekühltem Zylinder beheizt und bei beheiztem Zylinder gekühlt wird. Die Papierbahn liegt jeweils an der heißen Fläche an. Zwischen der Papierbahn und der gekühlten Fläche liegt wieder wenigstens ein Sieb, wobei in der Regel ein an der Papierbahn anliegendes feines Sieb und ein an der gekühlten Fläche anliegendes grobes Sieb vorgesehen sind. Bei allen diesen Anordnungen wird der Druck während des Trockenvorgangs mittels eines druckbeaufschlagten gasförmigen oder flüssigen Kühl- und/oder Heizmediums über eine luftdichte Fläche wie insbesondere ein Metallband auf das zwischen den beiden Flächen gebildete Sandwich aus Papier, feinem Sieb und grobem Sieb übertragen (DE-A-26 57 041, Abb. 10; DE-A-32 03 571, Abb. 11; DE-A-35 32 853, Abb. 12).
Die unter Druck stehende Flüssigkeit erfordert nun aber hinsichtlich der Dichtung und angesichts unausgeglichener Kräfte sehr aufwendige Konstruktionen. Eine Änderung des aufgebrachten Strukturdruckes ist nur durch mehrere Druckkammern möglich, die wieder den konstruktiven Aufwand erhöhen.
Es sind auch Einrichtungen bekannt, bei denen der Druck während des Trocknens mechanisch durch eine oder mehrere Schuhpressen erzeugt wird, die gegen einen beheizten Zylinder gepreßt werden. Damit kann der zur Erzeugung des Strukturdruckes erforderliche konstruktive Aufwand verringert werden, und das Druckprofil kann durch Wahl der Form der Schuhe in gewissen Grenzen vorgewählt werden (EP-A-0 890 675, Abb. 13). Wird nun aber nur ein Schuh verwendet, so ergibt sich eine Länge von etwa 200 bis 300 mm, was sehr kurz ist. Werden mehrere Schuhe verwendet, wird das Papier zwischen den einzelnen Schuhen immer wieder entlastet. Damit läßt sich kein kontinuierlicher Prozeß aufbauen, denn nach jedem Nip muß der Dampfdruck innerhalb des Papiers auf den Außendruck abgesenkt werden, um eine Zerstörung des Papiers zu vermeiden.
Überdies sind auch Lösungen bekannt, bei denen der Strukturdruck durch mehrere Belastungswalzen gegen einen beheizten Zylinder erzeugt wird. Auch hier kann kein kontinuierlicher Verlauf des Strukturdruckes über eine größere Zeit aufgebaut werden (vgl. z.B. US-A-5 787 603, Abb. 14).
Ziel der Erfindung ist es, eine Trocknungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der während des Trocknungsvorgangs ein kontinuierlicher Verlauf des Strukturdruckes in Bahnlaufrichtung über eine deutlich längere Strecke hinweg möglich ist. Überdies soll auch eine entsprechende Glättvorrichtung geschaffen werden.
Bezüglich der Trocknungsvorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst daß, der Schuh in Bahnlaufrichtung segmentiert ist und daß die miteinander verbundenen Schuhsegmente zumindest teilweise getrennt beaufschlagbar sind.
Aufgrund dieser Ausbildung kann während des Trocknungsvorgangs ein kontinuierlicher Verlauf des Strukturdruckes in Maschinenlaufrichtung über eine deutlich längere Strecke als beispielsweise 300 mm erzeugt werden. Es ist beispielsweise möglich, das Profil der Preßkräfte auch während des Betriebs durch Drucksensoren zu überwachen und so zu steuern, daß vor allem im Bereich des Austritts aus dem Druckbereich der Dampfdruck klein genug ist, um eine Zerstörung des Papiers durch noch im Papier enthaltenen expandierenden Dampf zu verhindern. Dazu können beispielsweise im Schuh entsprechende Kraftsensoren vorgesehen sein. Ist das umlaufende flexible Endlosband beispielsweise durch den flexiblen Walzenmantel einer Schuhwalze gebildet, so können entsprechende Drucksensoren und Kraftsensoren beispielsweise in der rotierenden Schuhwalze oder in der Gegenwalze zur Schuhpreßwalze vorgesehen sein.
Der Schuh wird mechanisch gegen die Gegenfläche gepreßt, um den Strukturdruck auf die Materialbahn aufzubringen. Über die Gesamtheit der Schuhsegmente hinweg entsteht ein sprungfreies, während des Betriebs vorzugsweise regelbares Druckprofil. Die Belastung der Segmente kann an den Verbindungsstellen und/oder dazwischen beispielsweise mit hydraulischen Stempeln erfolgen.
Bei einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform sind die Schuhsegmente zumindest teilweise gelenkig miteinander verbunden. In diesem Fall können die Segmente an den Gelenkpunkten und/oder dazwischen entsprechend beaufschlagt werden.
Bei einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform sind die Schuhsegmente zumindest teilweise durch Bereiche einer jeweiligen Materialschwächung des Schuhs gebildet. So kann der Schuh auf seiner vom Spalt abgewandten Seite zweckmäßigerweise mehrere in Bahnlaufrichtung aufeinanderfolgende Einschnitte aufweisen.
Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung sind über eine entsprechende Beaufschlagung der Schuhsegmente unterschiedliche Druckprofile im Spalt einstellbar.
Der Druck im Spalt kann auch durch zwei einander gegenüberliegende Schuhe erzeugt sein, wobei wenigstens einer der beiden Schuhe segmentiert ist.
Von Vorteil ist auch, wenn die Oberfläche des flexiblen Endlosbandes und/oder die Gegenfläche zur Unterstützung des Druckausgleichs im Bereich des Spaltauslaufs entsprechend strukturiert, beispielsweise gerillt, ist.
Bei einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung ist das umlaufende flexible Endlosband durch den flexiblen Walzenmantel einer Schuhwalze gebildet.
Die Gegenfläche kann insbesondere durch eine Gegenwalze, beispielsweise eine innen gestützte Walze, insbesondere eine Biegeausgleichswalze, gebildet sein.
In bestimmten Fällen ist es zweckmäßig, wenn das über den Schuh geführte flexible Endlosband gekühlt und die Gegenfläche beheizt ist. In diesem Fall kann der segmentierte Schuh von einem Kühlmedium, beispielsweise Kühlwasser, durchströmt sein. Alternativ oder zusätzlich kann auch das am Schuh abgestützte flexible Endlosband von außen und/oder von innen gekühlt sein.
Vorteilhafterweise ist das flexible Endlosband innenseitig zumindest teilweise durch das der Schmierung des Bereichs zwischen Schuh und Endlosband dienende Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, gekühlt.
In bestimmten Fällen kann es auch zweckmäßig sein, wenn das Sieb in Bahnlaufrichtung vor dem Spalt gekühlt wird.
Um den Wärmeübergang zu verbessern, kann das flexible Endlosband insbesondere durch ein Stahlband gebildet sein.
Bei einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung ist das über den Schuh geführte flexible Endlosband beheizt und die Gegenfläche gekühlt.
Bei einer vorteilhaften praktischen Ausführungsform sind sowohl das flexible Endlosband als auch die Gegenfläche jeweils durch ein Stahlband gebildet, wobei dem segmentierten Schuh ein vorzugsweise nicht segmentierter Schuh gegenüberliegt, an dem das die Gegenfläche bildende Stahlband abgestützt ist. Die beiden Stahlbänder sind vorzugsweise jeweils um zwei schwimmende Umlenkwalzen, vorzugsweise Biegeausgleichswalzen, geführt und durch diese angetrieben.
Die erfindungsgemäße Glättvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die beheizte Walze eine Schuhwalze ist, deren flexibler Walzenmantel im Spaltbereich durch einen in Bahnlaufrichtung segmentiert Schuh abgestützt ist, dessen miteinander verbundenen Schuhsegmente zumindest teilweise getrennt beaufschlagbar sind. Im übrigen kann diese Glättvorrichtung den gleichen Aufbau wie die Trocknungsvorrichtung besitzen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
Figur 1
eine schematische Darstellung eines segmentierten Schuhs einer Trocknungsvorrichtung,
Figur 2a, 2b
eine schematische Darstellung weiterer Ausführungsformen eines segmentierten Schuhs,
Figur 3
eine schematische Darstellung einer Trocknungsvorrichtung mit gekühlter Schuhwalze und beheizter Gegenwalze,
Figur 4
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Trocknungsvorrichtung mit beheizter Schuhwalze und gekühlter Gegenwalze und
Figur 5
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Trocknungsvorrichtung mit einem zwischen zwei Stahlbändern gebildeten Spalt.
Die Figuren 3 bis 5 zeigen in rein schematischer Darstellung jeweils eine Trocknungsvorrichtung 10 einer Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Materialbahn 12, bei der es sich insbesondere um eine Papier- oder Kartonbahn handeln kann.
Die Materialbahn 12 ist zusammen mit einem die Bahn 12 berührenden fein strukturierten Sieb 14 und einem grob strukturierten Sieb 16 durch einen in Bahnlaufrichtung L verlängerten Spalt S geführt, der zwischen einem an einem Schuh 18 abgestützten umlaufenden flexiblen Endlosband 20 und einer Gegenfläche 22 gebildet ist.
Der Schuh 18 ist in Bahnlaufrichtung L segmentiert, wobei die einzelnen Schuhsegmente 18' (vgl. auch die Figuren 1 und 2) miteinander verbunden und zumindest teilweise getrennt beaufschlagbar sind.
Die Figuren 1 und 2 zeigen zwei mögliche Ausführungsformen des segmentierten Schuhs 18.
Wie anhand der Figur 1 zu erkennen ist, können die Schuhsegmente 18' gelenkig miteinander verbunden sein. Die Beaufschlagung der Schuhsegmente 18' kann in den Gelenkpunkten 24 und/oder dazwischen beispielsweise mit hydraulischen Stempeln erfolgen.
Die Schuhsegmente 18' können beispielsweise auch durch Bereiche einer jeweiligen Materialschwächung des Schuhs 18 gebildet sein. So weist der Schuh 18 bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 2a und 2b auf seiner vom Spalt S abgewandten Seite mehrere in Bahnlaufrichtung L aufeinanderfolgende, die jeweilige Materialschwächung bildende Einschnitte 26 auf. Wie der Figur 2b entnommen werden kann, können die Einschnitte 26 beispielsweise in einem sich an einen "Normalprofil"-Bereich anschließenden "Entlastungs"-Bereich vorgesehen sein.
Der Schuh 18 wird somit ähnlich einer Schuhpresse mechanisch gegen die Gegenfläche 22 gepreßt, um den Strukturdruck auf die Materialbahn 12 auszuüben. Nachdem der Schuh 18 in miteinander verbundene Segmente 18' unterteilt ist, ergibt sich in Bahnlaufrichtung L über eine relativ lange Strecke hinweg ein kontinuierlicher Verlauf des Strukturdruckes. Dieser kontinuierliche Verlauf kann sich beispielsweise über deutlich mehr als etwa 300 mm erstrecken. Das Profil der Preßkräfte kann während des Betriebs durch Drucksensoren überwacht und so gesteuert werden, daß vor allem im Austritt aus dem Druckbereich der Dampfdruck klein genug ist, um eine Zerstörung des Papiers durch noch im Papier enthaltenen expandierenden Dampf zu verhindern. Dabei können Kraftsensoren im Schuh 18 und/oder Drucksensoren und Kraftsensoren innerhalb des umlaufenden flexiblen Endlosbandes 20 oder in der Gegenwalze angeordnet sein.
In der jeweiligen Trocknungsvorrichtung 10 können Temperaturen von beispielsweise etwa 100 bis etwa 250°C und Drücke bis beispielsweise etwa 60 bar und vorzugsweise bis etwa 15 bar vorherrschen. Der Strukturdruck kann, wie weiter unten beispielhaft anhand der Figur 5 beschrieben, auch durch zwei einander gegenüberliegende Schuhe aufgebracht werden, von denen zumindest einer segmentiert ist.
Der Druckausgleich beim Auslaufen aus dem Druckbereich oder Spalt S kann durch entsprechend geformte oder strukturierte Oberflächen des umlaufenden flexiblen Endlosbandes 20 und/oder der Gegenfläche 22 unterstützt sein. So können die betreffenden Flächen beispielsweise gerillt sein.
Zur Verhinderung einer Delamination und zur Überprüfung der optimalen Einstellung des Druckprofils des Schuhes 18 können bei laufender Maschine geeignete Papiereigenschaften wie beispielsweise der E-Modul und/oder die Dicke online gemessen werden. Der E-Modul kann beispielsweise mit einem geeigneten Ultraschallgerät bestimmt werden. Zeigt sich eine Zunahme der Dicke oder ein Abfall der Steifigkeit des Papiers, so kann das Druckprofil am Ende des Schuhes 18 so lange reduziert und/oder modifiziert werden, bis das gewünschte Optimum erreicht ist. Es können automatische Regelalgorithmen definiert werden. So können beispielsweise aufgrund der bekannten und gemessenen Parameter und des Druckprofils mit einer Simulation der Trocknungsprozeß berechnet und die bestmögliche Änderung des Druckprofils ermittelt werden. Danach kann das Druckprofil automatisch verändert werden.
In an sich bekannter Weise können die Siebe 14, 16 und die Materialbahn 12 vor dem Einlaufen in den Spalt S mit Dampf D gespült werden, wodurch die äußerst schlecht wärmeleitende Luft aus dem Papier und den Sieben verdrängt wird. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Beheizung mit anderen geeigneten Mitteln möglich.
Bei den in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen einer Trocknungsvorrichtung 10 ist das umlaufende flexible Endlosband 20 jeweils durch den flexiblen Walzenmantel einer Schuhwalze 28 und die Gegenfläche 22 durch eine Gegenwalze 30 gebildet. Die in Bahnlaufrichtung L gemessene Länge des Spaltes S kann beispielsweise in einem Bereich von etwa 500 mm bis etwa 1000 mm liegen. Dabei können die Durchmesser der Walzen 28, 30 beispielsweise in einen Bereich von etwa 1800 mm liegen. Die Gegenwalze 30 kann insbesondere durch eine innen gestützte Walze, vorzugsweise eine Biegeausgleichswalze, gebildet sein (vgl. insbesondere Figur 3).
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 ist die Schuhwalze 28 gekühlt und die Gegenwalze 30 beheizt. Dabei ist der segmentierte Schuh 18 von einem Kühlmedium K, beispielsweise Kühlwasser, durchströmt. Die Reibungswärme zwischen den Belastungselementen 32 und dem Mantel der Gegenwalze 30 kann ggf. zur Unterstützung der Beheizung der Gegenwalze 30 verwendet werden. Bis etwa 180°C sind alle Beheizungsarten, innerhalb und außerhalb der Walze, denkbar. Das heißt, zur Beheizung der Gegenwalze 30 können beispielsweise Dampf, Gas, ein Wärmeträgermedium, Heizöl, eine induktive Heizung und/oder dergleichen eingesetzt werden. Für höhere Temperaturen muß ergänzend zu Dampf eine zusätzliche Wärmeerzeugung gewählt werden.
Der Mantel der Schuhwalze 28 kann ein sogenannter Qualiflex-Mantel sein. Die Schuhwalze 28 wird dadurch gekühlt, daß der in Segmente unterteilte Schuh 18 von dem Kühlmedium K, z.B. Kühlwasser, durchströmt wird. Zusätzlich kann der Mantel dieser Schuhwalze 28 von außen gekühlt sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Schmieröl zur Kühlung von innen genutzt werden. Um den Wärmeübergang zum Kühlen zu verbessern, ist auch ein aus einem Stahlband bestehender Walzenmantel denkbar. In diesem Fall muß die seitliche Abdichtung anders als bei den heute üblichen Schuhpressen gestaltet werden, so daß der Mantel nur eine ebene Verformung erfährt (z.B. durch einen Gummischlauch).
Es ist auch möglich, ein separates, gekühltes Stahlband 20' über dem flexiblen Kunststoff-Preßmantel der Schuhpreßwalze durch den Nip zu führen (vgl. Figur 3).
Eine weitere Kühlmöglichkeit besteht darin, die Siebe 14, 16 vor dem Spalt S zu kühlen. Die Dampfschleuse könnte dann nur auf der Papierseite eingesetzt werden. Bei der in der Figur 4 dargestellten Ausführungform ist die Schuhwalze 20 beheizt und die Gegenwalze 30 gekühlt. Die Beheizung erfolgt somit von der Seite der Schuhwalze 28 her. Ggf. kann die infolge der Reibung des Mantels 20 auf dem Schuh 18 entstehende Wärme zur Beheizung des Spalts S mit genutzt werden.
Im letzteren Fall müßten allerdings der Mantel und das Schmiermittel aus einem bis zu der verwendeten Temperatur, z.B. von etwa 140°C bis etwa 180°C, beständigen Material bestehen. Wie bereits im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäß Figur 3 erwähnt, könnte beispielsweise auch hier der Mantel 20 aus Stahl bestehen und mit einer modifizierten Dichtung am Rand versehen sein. Bei einer Verwendung von Öl sind derzeit Temperaturen bis beispielsweise etwa 180°C denkbar. Dazu muß jedoch das Öl luftdicht geführt werden, wozu beispielsweise eine Stickstoffüllung oder ähnliches innerhalb der Schuhwalze 28 vorgesehen sein kann. Alternativ können beispielsweise Gleitwerkstoffe, z.B. Lagermetall mit eingebettetem Graphit, eingesetzt werden.
Im übrigen besitzt diese Ausführungsform gemäß Figur 4 zumindest im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die der Figur 3. Überdies kann diese in der Figur 4 dargestellte Ausführung grundsätzlich auch zum Glätten verwendet werden. In diesem Fall fallen die Siebe und die Dampfschleuse weg, und es wird nur das Papier durch den beheizten Spalt geführt. Entsprechend den jeweiligen Anforderungen kann die Gegenwalze 30 gekühlt, ungekühlt oder beheizt sein. Ebenso kann durch die Menge der eingebrachten Wärme gleichzeitig zur Glättung auch der Trockengehalt gesteigert werden.
Wie insbesondere anhand der Figur 5 zu erkennen ist, kann der Druck im Spalt S auch durch zwei einander gegenüberliegende Schuhe 18 und 34 erzeugt sein, wobei im vorliegenden Fall nur der Schuh 18 segmentiert ist.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 5 ist sowohl das über den segmentierten Schuh 18 geführte flexible Endlosband 20 als auch die Gegenfläche 22 jeweils durch ein Stahlband gebildet. Dem segmentierten Schuh 18 liegt der nicht segmentierte, feste Schuh 34 gegenüber, an dem das die Gegenfläche 22 bildende Stahlband abgestützt ist.
Die beiden Stahlbänder 20, 22 sind jeweils um zwei schwimmende Umlenkwalzen 36, 38, vorzugsweise Biegeausgleichswalzen, geführt und durch diese angetrieben.
Die Reibung zwischen den Stahlbändern 20, 22 und den Umlenkwalzen 36, 38 kann durch geeignete Oberflächen der Walzen verbessert werden. So können beispielsweise gerillte und/oder mit Hartmetall beschichtete Walzenoberflächen vorgesehen sein.
Zwischen den beiden jeweiligen Umlenkwalzen 36, 38 wird die mit Strukturdruck beaufschlagte, durch den Spalt S gebildete Strecke durch die beiden einander gegenüberliegenden Druckschuhe 18, 34 gebildet. Der Schuh 18 besteht wieder aus getrennt beaufschlagbaren Segmenten 18' (vgl. auch die Figuren 1 und 2). Der gegenüberliegende Schuh 34 ist feststehend, wobei Maßnahmen zum Ausgleich der Durchbiegungen vorgesehen sein können oder auch nicht.
Im vorliegenden Fall ist der segmentierte Schuh 18 gekühlt und der nicht segmentierte feste Schuh 34 beheizt. Die Beheizung kann beispielsweise wieder ähnlich wie bei der Ausführung gemäß Figur 2 erfolgen, wobei auch hier wieder die Reibungswärme mit verwendet werden kann. Bezüglich des Gleitvorgangs des Bandes auf dem Schuh ist allerdings zu beachten, daß wärmebeständiges Material verwendet wird.
Die Kühlung kann durch Kühlkanäle im jeweiligen Schuh 18 und/oder durch das beispielsweise aus Öl oder Wasser bestehende Gleitmittel erfolgen, das vor dem Schuh 18 auf das Band 20 aufgebracht wird. Die Stahlbänder 20, 22 sind breiter ausgeführt als die Siebe 14, 18. Das zur Schmierung zwischen den Bändern 20, 22 und den Schuhen 18 bzw. 34 verwendete Medium kann leicht durch auf der Führerseite und der Triebseite neben den Schuhen am Band gleitende Dichtungen aufgefangen und nach den Schuhen durch einen beispielsweise keilförmigen Abstreifer 40 wieder gesammelt werden.
In der Figur 5 ist die dem beheizten festen Schuh 34 zugeordnete Heizeinrichtung mit H bezeichnet. Dem segmentierten Schuh 18 zugeordnete Kühlschlangen für das Kühlmedium sind mit K1 bezeichnet. Dem nicht segmentierten, festen Schuh 34 ist ein Kasten 42 zugeordnet.
Die sich aus der vorangehenden Beschreibung und den einzelnen Figuren ergebenden Merkmale können auch einzeln vorgesehen oder in beliebiger Weise miteinander kombiniert sein.
Bezugszeichenliste
10
Trocknungsvorrichtung
12
Materialbahn
14
fein strukturiertes Sieb
16
grob strukturiertes Sieb
18
segmentierter Schuh
18'
Schuhsegmente
20
umlaufendes flexibles Endlosband
20'
gekühltes umlaufendes flexibles Endlosband
22
Gegenfläche
24
Gelenkpunkte
26
Materialschwächung, Einschnitte
28
Schuhwalze
30
Gegenwalze
32
Belastungselement
34
nicht segmentierter Schuh
36
Umlenkwalze
38
Umlenkwalze
40
Abstreifer
42
Kasten
D
Dampf
H
Heizeinrichtung
K
Kühlmedium
L
Bahnlaufrichtung
S
Spalt

Claims (21)

  1. Trocknungsvorrichtung (10) einer Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Materialbahn (12), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, bei der die Materialbahn (12) zusammen mit wenigstens einem Sieb (14, 16) durch einen in Bahnlaufrichtung (L) verlängerten Spalt (S) geführt ist, der zwischen einem an einem Schuh (18) abgestützten umlaufenden flexiblen Endlosband (20) und einer Gegenfläche (22) gebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Schuh (18) in Bahnlaufrichtung (L) segmentiert ist und daß die miteinander verbundenen Schuhsegmente (18') zumindest teilweise getrennt beaufschlagbar sind.
  2. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schuhsegmente (18') zumindest teilweise gelenkig miteinander verbunden sind.
  3. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schuhsegmente (18') zumindest teilweise durch Bereiche einer jeweiligen Materialschwächung (26) des Schuhs (18) gebildet sind.
  4. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Schuh (18) auf seiner vom Spalt (S) abgewandten Seite mehrere in Bahnlaufrichtung (L) aufeinanderfolgende Einschnitte (26) aufweist.
  5. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß über eine entsprechende Beaufschlagung der Schuhsegmente (18') unterschiedliche Druckprofile im Spalt (S) einstellbar sind.
  6. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Druck im Spalt durch zwei einander gegenüberliegende Schuhe (18, 34) erzeugt ist, wobei wenigstens einer (18) der beiden Schuhe segmentiert ist.
  7. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Oberfläche des flexiblen Endlosbandes (20) und/oder die Gegenfläche (22) zur Unterstützung des Druckausgleichs im Bereich des Spaltauslaufs entsprechend strukturiert, vorzugsweise gerillt, ist.
  8. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das umlaufende flexible Endlosband (20) durch den flexiblen Walzenmantel einer Schuhwalze (28) gebildet ist.
  9. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Gegenfläche (22) durch eine Gegenwalze (30) gebildet ist.
  10. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Gegenwalze (30) durch eine innen gestützte Walze, vorzugsweise eine Biegeausgleichswalze, gebildet ist.
  11. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das über den Schuh (18) geführte flexible Endlosband (20) gekühlt und die Gegenfläche (22) beheizt ist.
  12. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der segmentierte Schuh (18) von einem Kühlmedium (K) durchströmt ist.
  13. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das flexible Endlosband (20) von außen und/oder von innen gekühlt ist.
  14. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das flexible Endlosband (20) innenseitig zumindest teilweise durch das der Schmierung des Bereichs zwischen Schuh (18) und Endlosband (20) dienende Schmiermittel gekühlt ist.
  15. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Sieb (14, 16) in Bahnlaufrichtung (L) vor dem Spalt (S) gekühlt wird.
  16. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das flexible Endlosband (20) durch ein Stahlband gebildet ist.
  17. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das über den Schuh (18) geführte flexible Endlosband (20) beheizt und die Gegenfläche (22) gekühlt ist.
  18. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sowohl das flexible Endlosband (20) als auch die Gegenfläche (22) jeweils durch ein Stahlband gebildet sind und dem segmentierten Schuh (18) ein nicht segmentierter Schuh (34) gegenüber liegt, an dem das die Gegenfläche (22) bildende Stahlband abgestützt ist.
  19. Trocknungsvorrichtung nach Anspruch 18,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die beiden Stahlbänder (20, 22) jeweils um zwei schwimmende Umlenkwalzen (36, 38), vorzugsweise Biegeausgleichswalzen, geführt und durch diese angetrieben sind.
  20. Trocknungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß schuhpreßwalzenseitig ein separates gekühltes Stahlband (20') vorgesehen ist.
  21. Glättvorrichtung (10) einer Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Materialbahn (12), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, bei der die Materialbahn (12) durch einen Spalt (S) geführt ist, der zwischen einer beheizten Walze (28) und einer Gegenwalze (30) gebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die beheizte Walze (28) eine Schuhwalze ist, deren flexibler Walzenmantel (20) im Spaltbereich durch einen in Bahnlaufrichtung (L) segmentiert Schuh (18) abgestützt ist, dessen miteinander verbundenen Schuhsegmente (18') zumindest teilweise getrennt beaufschlagbar sind.
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