EP1312713B1 - Walzenmantel - Google Patents

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EP1312713B1
EP1312713B1 EP02022002A EP02022002A EP1312713B1 EP 1312713 B1 EP1312713 B1 EP 1312713B1 EP 02022002 A EP02022002 A EP 02022002A EP 02022002 A EP02022002 A EP 02022002A EP 1312713 B1 EP1312713 B1 EP 1312713B1
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Uwe Matuschczyk
Hermann Reichert
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Voith Patent GmbH
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Voith Patent GmbH
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    • 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
    • D21F3/0227—Belts or sleeves therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2922—Nonlinear [e.g., crimped, coiled, etc.]
    • Y10T428/2925—Helical or coiled

Definitions

  • the invention relates to a roll shell for a smoothing or press roll for treating a material web, in particular for dewatering a paper, cardboard, tissue or another fibrous web in a press nip of a machine for producing the fibrous web whose ends are connected to a roll axis and with a layer of elastomeric material, are embedded in the reinforcing approximately longitudinally and transversely to the running direction running threads, wherein at least partially at least one layer of additional reinforcing threads is embedded in the layer, wherein the reinforcing threads at an angle between 20 ° and 70 ° to the web running direction run.
  • Such roll shells have been known for a long time cf. DE 197 03631 A and are used in particular in shoe press rolls. There they are subject to constant deformation due to the concave pressing surface to form an extended press nip. With increasing machine speed, this results in considerable demands on the susceptibility to wear and tear.
  • the object of the invention is therefore to improve the stability and wear resistance of the roll shell without substantial impairment of its suitability and with reasonable effort
  • At least two layers of additional reinforcing threads are present and at least two layers of additional reinforcing threads are formed by a fabric having approximately mutually perpendicular reinforcing threads.
  • at least two layers of additional reinforcing threads form a woven or braided band which runs helically in the roll shell, wherein the reinforcing threads of the layers are approximately perpendicular to each other.
  • the longitudinally and transversely to the web running direction threads should at least each form a separate layer.
  • Advantages in terms of manufacturability arise when at least one layer of longitudinally and transversely to the web running direction threads formed by a tissue.
  • the torsional rigidity can be increased by arranging at least the predominant number of, preferably all reinforcing threads radially between the threads running in and across the running direction and the outer surface of the roll mantle.
  • the band runs along with the spirally wound and oriented in the direction of web travel threads, with one edge of the band is arranged above and the other edge under these threads.
  • the edges of the band should overlap, in particular, the edges of the band should cover the running in the web running direction threads on both sides.
  • the layers of the additional reinforcing threads may be arranged outside the threads running in and across the web running direction and / or between the threads running in and across the web running direction.
  • the additional reinforcing threads are embedded between two layers of threads running in and / or transverse to the running direction, the threads and reinforcing threads preferably having similar strength.
  • the roll shell is as flexible as possible or limp. This can be achieved in particular in that the diameter of the reinforcing threads and / or the other threads does not exceed 1 mm.
  • the additional reinforcing strands should also extend over the entire roll mantle.
  • the reinforcing threads or the corresponding fabric are wound with advantage during the casting of the roll shell from an elastomeric material.
  • the roll shell has approximately circumferentially extending grooves for water absorption, it is advantageous if the angle of the reinforcing threads with respect to the circumferential direction is greater than that of the grooves.
  • grooves instead of the grooves or in addition to the roll shell can also have blind holes for water absorption.
  • the roll shell is essentially formed as shown in FIG. 1 by a layer 1 of elastomeric material, for example polyurethane, into which a layer of threads 2 running in the direction of web travel 5 and threads 3 extending transversely thereto is embedded. These threads 2, 3 provide the roller shell with the required dimensional stability without impairing the deformability in the region of the press nip.
  • the roll shell has outside, for example, approximately in Web running direction 5 extending grooves 6 for receiving the squeezed water.
  • the drive of the roll shell takes place from the opposite cylindrical press roll of the press nip. Since the roll mantle is rotatably mounted at the ends by means of side shields on the roll axis, the generally metal side shields also have to be accelerated or braked over the roll mantle. This torque causes shear stresses in the roll shell, the effective direction of which is ⁇ 45 ° to the web running direction 5.
  • the layer 1 also contains two additional reinforcing threads 4 according to FIG. 2 running perpendicular to one another and in each case at 45 ° to the web running direction 5. These reinforcing threads 4 are designed in the same way as the other threads 2, 3. In the interests of ease of manufacture and a high torsional rigidity, the reinforcing threads 4 are above the other threads 2,3, that is arranged outside of this.
  • the better torsional rigidity has a positive effect on the wear and especially on the abrasion.
  • FIG. 3 shows a roll shell in which the reinforcing threads 4 extending perpendicular to one another are formed by a fabric band which, together with the threads 2 oriented in the direction of web travel 5, extends spirally in the roll shell.
  • the edges of the band 7 overlap such that the running in the web running direction 5 threads 2 are covered on both sides of the belt 7.
  • the band 7 has a width between 5 and 50 mm, wherein the reinforcing threads 4 are inclined to the winding direction and preferably form the same angular amount to the winding direction.

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Walzenmantel für eine Glätt- oder Presswalze zur Behandlung einer Materialbahn, insbesondere zur Entwässerung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn in einem Pressspalt einer Maschine zur Herstellung der Faserstoffbahn dessen Enden mit einer Walzenachse verbunden sind und mit einer Schicht aus elastomerem Material, in die zur Verstärkung etwa längs und quer zur Bahnlaufrichtung verlaufende Fäden eingebettet sind, wobei zumindest abschnittsweise wenigstens eine Lage von zusätzlichen Verstärkungsfäden in die Schicht eingebettet ist, wobei die Verstärkungsfäden in einem Winkel zwischen 20° und 70° zur Bahnlaufrichtung verlaufen.
  • Derartige Walzenmäntel sind seit längerem bekannt vgl. DE 197 03631 A und werden insbesondere bei Schuh-Presswalzen eingesetzt. Dort unterliegen sie wegen der konkaven Pressfläche zur Bildung eines verlängerten Pressspaltes einer ständigen Verformung. Mit zunehmender Maschinengeschwindigkeit ergeben sich daraus erhebliche Anforderungen an die Verschleiß- und Rissempfindlichkeit.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die Stabilität und Verschleißfestigkeit des Walzenmantels ohne wesentliche Beeinträchtigung seiner Eignung und mit vertretbarem Aufwand zu verbessern
  • Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe gemäß den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
  • Dabei wurde erkannt, dass eine große Beanspruchung des Walzenmantels beim Antrieb desselben erfolgt. Da derartige Glätt- oder Presswalzen nicht direkt angetrieben werden, erfolgt der Antrieb von einem Band des Pressspaltes oder der anderen Walze des Glätt- bzw. Pressspaltes aus. Wegen dem Trägheitsmoment der Elemente zur Verbindung des Walzenmantels mit der Walzenachse sowie der Walzenachse selbst ist der Walzenmantel beim Anfahr- und Anhaltprozess als auch während des Betriebes einem erheblichen Drehmoment ausgesetzt. Das dabei entstehende Verdrehen führt zu Rissen und einem erhöhten Abrieb. Die winkelversetzt zur Drehrichtung verlaufenden zusätzlichen Verstärkungsfäden können diese Spannungen aufnehmen. Beim Anfahr- und Anhaltvorgang bewirken die unterschiedlichen Drehmomente auch Schubspannungen im Walzenmantel deren Wirkrichtung senkrecht zueinander verlaufen. Daher ist es vorteilhaft, wenn zumindest zwei Lagen von zusätzlichen Verstärkungsfäden vorhanden sind und zumindest zwei Lagen von zusätzlichen Verstärkungsfäden von einem Gewebe mit etwa senkrecht zueinander verlaufenden Verstärkungsfäden gebildet werden. Es ist aber auch möglich, dass zumindest zwei Lagen von zusätzlichen Verstärkungsfäden ein gewebtes oder geflochtenes Band bilden welches schraubenlinienförmig im Walzenmantel verläuft, wobei die Verstärkungsfäden der Lagen etwa senkrecht zueinander verlaufen.
  • Mit Vorteil sollten die längs und quer zur Bahnlaufrichtung verlaufenden Fäden zumindest jeweils eine separate Lage bilden. Vorteile hinsichtlich der Herstellbarkeit ergeben sich dabei, wenn wenigstens je eine Lage von längs und quer zur Bahnlaufrichtung verlaufenden Fäden von einem Gewebe gebildet wird. Zur Beeinflussung der Torsionssteifigkeit kann es aber auch vorteilhaft sein, wenn zumindest zwei Lagen von etwa längs- und quer zur Bahnlaufrichtung verlaufenden Fäden radial betrachtet voneinander beabstandet sind.
  • Vorteile hinsichtlich des Biegeverhaltens ergeben sich, wenn die Entfernung der überwiegenden Anzahl der, vorzugsweise aller quer zur Bahnlaufrichtung verlaufenden Fäden zur äußeren Oberfläche des Walzenmantels zumindest genauso groß wie die, der in Bahnlaufrichtung verlaufenden Fäden zur äußeren Oberfläche des Walzenmantels ist. Außerdem kann die Torsionssteifigkeit dadurch vergrößert werden, dass wenigstens die überwiegende Anzahl der, vorzugsweise alle Verstärkungsfäden radial betrachtet zwischen den in und quer zur Bahnlaufrichtung verlaufenden Fäden und der äußeren Oberfläche des Walzenmantels angeordnet sind.
  • Vorteile hinsichtlich Herstellung und Stabilität ergeben sich dabei, wenn das Band gemeinsam mit den spiralförmig aufgewickelten und in Bahnlaufrichtung orientierten Fäden verläuft, wobei ein Rand des Bandes über und der andere Rand unter diesen Fäden angeordnet ist. Dabei sollten sich die Ränder des Bandes überlappen, insbesondere sollten die Ränder des Bandes die in Bahnlaufrichtung verlaufenden Fäden beidseitig abdecken.
  • Entsprechend den Anforderungen, der Belastung sowie der Art der Verstärkung können die Lagen der zusätzlichen Verstärkungsfäden außerhalb der in und quer zur Bahnlaufrichtung verlaufenden Fäden und/oder zwischen den in und quer zur Bahnlaufrichtung verlaufenden Fäden angeordnet sein. Mit Vorzug sind die zusätzlichen Verstärkungsfäden zwischen zwei Lagen von in und/oder quer zur Bahnlaufrichtung verlaufenden Fäden eingebettet, wobei die Fäden und Verstärkungsfäden vorzugsweise ähnliche Festigkeit aufweisen.
  • Es kann häufig bereits ausreichend sein, wenn die zusätzlichen Verstärkungsfäden nur in einem oder mehreren, vorzugsweise axial begrenzten Abschnitten des Walzenmantels vorhanden sind. Wegen der besonders großen Beanspruchung kommen dafür die Enden des Walzenmantels sowie dessen Mitte infrage.
  • Um die Beanspruchung des Walzenmantels im Bereich der Pressspalten insbesondere bei der Bildung eines verlängerten Glätt- oder Pressspaltes mit einem Pressschuh möglichst klein zu halten und so die Lebensdauer zu erhöhen, ist es vorteilhaft, wenn der Walzenmantel möglichst biegeweich bzw. biegeschlaff ist. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass der Durchmesser der Verstärkungsfäden und/oder der anderen Fäden 1 mm nicht überschreitet.
  • Soll der Walzenmantel jedoch umfassend vor Überbeanspruchung geschützt werden, so sollten sich auch die zusätzlichen Verstärkungsfäden über den gesamten Walzenmantel erstrecken.
  • Die Verstärkungsfäden bzw. das entsprechende Gewebe werden mit Vorteil während des Gießens des Walzenmantels aus einem elastomeren Material aufgewickelt.
  • Falls der Walzenmantel etwa in Umfangsrichtung verlaufende Rillen zur Wasseraufnahme besitzt, so ist es vorteilhaft, wenn der Winkel der Verstärkungsfäden bezüglich der Umfangsrichtung größer als der der Rillen ist.
  • Anstatt der Rillen oder zusätzlich dazu kann der Walzenmantel auch Blindbohrungen zur Wasseraufnahme aufweisen.
  • Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:
    • Figur 1: einen schematischen Querschnitt des Walzenmantels und
    • Figur 2: ein Teilschnitt des Walzenmantels.
    • Figur 3: einen schematischen Querschnitt des Walzenmantels mit Bändern 7.
  • Der Walzenmantel wird im wesentlichen wie in Figur 1 zu sehen von einer Schicht 1 aus elastomerem Material, beispielsweise Polyurethan gebildet, in die eine Lage von in Bahnlaufrichtung 5 verlaufende Fäden 2 und quer dazu verlaufende Fäden 3 eingebettet ist. Diese Fäden 2,3 liefern dem Walzenmantel die erforderliche Formstabilität, ohne die Verformbarkeit im Bereich des Pressspaltes zu beeinträchtigen. Der Walzenmantel besitzt außen beispielsweise etwa in Bahnlaufrichtung 5 verlaufende Rillen 6 zur Aufnahme des ausgepressten Wassers.
  • Der Antrieb des Walzenmantels erfolgt von der gegenüberliegenden zylindrischen Presswalze des Pressspaltes. Da der Walzenmantel an den Enden über Seitenschilde auf der Walzenachse drehbar gelagert ist, müssen auch die im allgemeinen metallischen Seitenschilde über den Walzenmantel beschleunigt oder abgebremst werden. Dieses Drehmoment bewirkt im Walzenmantel Schubspannungen, deren Wirkrichtung ± 45° zur Bahnlaufrichtung 5 verläuft.
  • Um die Torsionssteifigkeit des Walzenmantels zu erhöhen, enthält die Schicht 1 auch zwei senkrecht zueinander und jeweils 45° zur Bahnlaufrichtung 5 verlaufende, zusätzliche Verstärkungsfäden 4 gemäß Figur 2. Diese Verstärkungsfäden 4 sind genauso ausgebildet wie die anderen Fäden 2,3. Im Interesse einer einfachen Herstellbarkeit sowie einer hohen Torsionssteifigkeit sind die Verstärkungsfäden 4 über den anderen Fäden 2,3, das heißt außerhalb dieser angeordnet.
  • Die bessere Torsionssteifigkeit wirkt sich positiv auf den Verschleiß und insbesondere auf den Abrieb aus.
  • Figur 3 zeigt einen Walzenmantel bei dem die senkrecht zueinander verlaufenden Verstärkungsfäden 4 von einem Gewebeband gebildet werden, welches gemeinsam mit den in Bahnlaufrichtung 5 orientierten Fäden 2 spiralförmig im Walzenmantel verläuft. Dabei überlappen sich die Ränder des Bandes 7 derart, dass die in Bahnlaufrichtung 5 verlaufenden Fäden 2 beidseitig vom Band 7 abgedeckt werden. Das Band 7 hat eine Breite zwischen 5 und 50 mm, wobei die Verstärkungsfäden 4 zur Wickelrichtung geneigt verlaufen und vorzugsweise den gleichen Winkelbetrag zur Wickelrichtung bilden.

Claims (15)

  1. Walzenmantel für eine Glätt- oder Presswalze zur Behandlung einer Materialbahn, insbesondere zur Entwässerung einer Papier-, Karton-, Tissue-oder einer anderen Faserstoffbahn in einem Pressspalt einer Maschine zur Herstellung der Faserstoffbahn dessen Enden mit einer Walzenachse verbunden sind und mit einer Schicht (1) aus elastomerem Material, in die zur Verstärkung etwa längs und quer zur Bahnlaufrichtung (5) verlaufende Fäden (2,3) eingebettet sind, wobei zumindest abschnittsweise wenigstens eine Lage von zusätzlichen Verstärkungsfäden (4) in die Schicht (1) eingebettet ist und die Verstärkungsfäden (4) in einem Winkel zwischen 20° und 70° zur Bahnlaufrichtung (5) verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest zwei Lagen von zusätzlichen Verstärkungsfäden (4) vorhanden sind die ein gewebtes oder geflochtenes Band (7), welches schraubenlinienförmig im Walzenmantel verläuft, oder ein Gewebe bilden, wobei die Verstärkungsfäden (4) der Lagen etwa senkrecht zueinander verlaufen.
  2. Walzenmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    die längs und quer zur Bahnlaufrichtung (5) verlaufenden Fäden (2,3) zumindest jeweils eine Lage bilden.
  3. Walzenmantel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens je eine Lage von längs und quer zur Bahnlaufrichtung (5) verlaufenden Fäden (2,3) von einem Gewebe gebildet wird.
  4. Walzenmantel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest zwei Lagen von etwa längs- und quer zur Bahnlaufrichtung (5) verlaufenden Fäden (2,3) radial betrachtet voneinander beabstandet sind.
  5. Walzenmantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Entfernung der überwiegenden Anzahl der, vorzugsweise aller quer zur Bahnlaufrichtung (5) verlaufenden Fäden (3) zur äußeren Oberfläche des Walzenmantels zumindest genauso groß wie die, der in Bahnlaufrichtung (5) verlaufenden Fäden (2) zur äußeren Oberfläche des Walzenmantels ist.
  6. Walzenmantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens die überwiegende Anzahl der, vorzugsweise alle Verstärkungsfäden (4) radial betrachtet zwischen den in und quer zur Bahnlaufrichtung (5) verlaufenden Fäden (2,3) und der äußeren Oberfläche des Walzenmantels angeordnet sind.
  7. Walzenmantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die zusätzlichen Verstärkungsfäden (4) in einem Winkel zwischen 35° und 70°, vorzugsweise von ca. 45° zur Bahnlaufrichtung (5) verlaufen.
  8. Walzenmantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Band (7) gemeinsam mit den spiralförmig aufgewickelten und in Bahnlaufrichtung (5) orientierten Fäden (2) verläuft, wobei ein Rand des Bandes (7) über und der andere Rand unter diesen Fäden (2) angeordnet ist.
  9. Walzenmantel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
    sich die Ränder des Bandes (7) überlappen.
  10. Walzenmantel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Ränder des Bandes (7) die in Bahnlaufrichtung (5) verlaufenden Fäden (2) beidseitig abdecken.
  11. Walzenmantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest eine Lage der zusätzlichen Verstärkungsfäden (4) außerhalb der in und quer zur Bahnlaufrichtung (5) verlaufenden Fäden (2,3) angeordnet ist.
  12. Walzenmantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest eine Lage der zusätzlichen Verstärkungsfäden (4) zwischen zwei Lagen von in und/oder quer zur Bahnlaufrichtung (5) verlaufenden Fäden (2,3) angeordnet ist.
  13. Walzenmantel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die zusätzlichen Verstärkungsfäden (4) nur in einem oder mehreren, vorzugsweise axial begrenzten Abschnitten des Walzenmantels vorhanden sind.
  14. Walzenmantel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
    sich die zusätzlichen Verstärkungsfäden (4) über den gesamten Walzenmantel erstrecken.
  15. Walzenmantel mit etwa in Umfangsrichtung verlaufenden Rillen (6) an der äußeren Oberfläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Winkel der Verstärkungsfäden (4) bezüglich der Umfangsrichtung größer als der der Rillen (6) ist.
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