Die Erfindung betrifft eine Saug- oder Blaswalze einer Maschine zur Herstellung
und/oder Veredlung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen
Faserstoffbahn mit einem rotierbaren, Öffnungen aufweisenden Walzenmantel und
zumindest einem sich nur über einen Teil des Walzenumfangs erstreckenden
Druckbereich, der von einem zum Walzenmantel hin offenen, feststehenden
Druckkasten im Walzeninneren gebildet wird, wobei der Druckkasten mit einer Unteroder
Überdruckquelle verbunden und gegenüber dem Walzenmantel mit wenigstens
einem Dichtelement abgedichtet ist.
Derartige Unter- oder Überdruckzonen in Form eines Druckkastens, der an eine
bewegte Fläche wie den Walzenmantel angrenzt, kommen an verschiedenen Stellen
einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer
Papiermaschine, zum Einsatz, beispielsweise in der Formerpartie, in der
Pressenpartie und/oder in der Trockenpartie. Die Druckkästen lassen sich etwa
innerhalb von Saugwalzen einsetzen. Diese besitzen gewöhnlich feststehende, innere
Saugkästen, die Zonen unterschiedlicher Druckniveaus bilden, wobei die Abdichtung
der Unterdruckzonen durch Dichtelemente erfolgt, die sich in der Regel zumindest im
wesentlichen über die gesamte Walzenlänge erstrecken.
Die offenen Volumina der bewegten Fläche, d. h. die Perforationen oder Öffnungen in
dem Walzenmantel, werden durch den Unterdruck in der Unterdruckzone evakuiert.
Auch nach dem Abgleiten der offenen Volumina über die Dichtelemente bleibt in den
offenen Volumina ein Restvakuum erhalten. Dieses Restvakuum wurde bislang durch
Einströmen von umgebender Luft aus dem Außenbereich abgebaut. Wenn nämlich
die Perforationen aus dem Druckbereich gelangen, so kommt es zu einem Ausgleich
des Luftdrucks (Unterdruck) in der Perforation mit dem der Umgebung
(Atmosphärendruck). Für Blaswalzen gilt das Umgekehrte: Erst allmählich wird der in
den Öffnungen des Walzenmantels vorhandene Überdruck abgebaut und dem
Luftdruck der Umgebungsluft angepasst.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Saug- oder Blaswalze zu schaffen, in der der
Unterdruck bzw. der Überdruck optimal ausgenützt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass im Bereich der
Wegführung der Faserstoffbahn von der Saug- bzw. Blaswalze in Rotationsrichtung
nach der Saug- bzw. Blaswalze ein Hohlraum angeordnet ist, der in Richtung zu den
Öffnungen im Walzenmantel und zu der Faserstoffbahn wenigstens teilweise offen ist
und eine sich zwischen dem Walzenmantel und der Faserstoffbahn erstreckende
Wand aufweist.
Dabei wird die Faserstoffbahn im allgemeinen von einem Entwässerungsband in
Form eines Siebes oder Filzes gestützt. Dies bedeutet, dass sich das
Entwässerungsband zwischen der Walze und der Faserstoffbahn befindet.
Auf diese Weise wird im Fall einer Saugwalze das in den offenen Volumina der
bewegten Fläche, d. h. der Saugwalze bzw. des Walzenmantels, vorhandene
Restvakuum noch zur weiteren Entfeuchtung der Papier- oder Faserstoffbahn
verwendet.
Durch den Einsatz der Erfindung wird infolge der weiteren Entfeuchtung der Papier-
bzw. der Faserstoffbahn ein höherer Trockengehalt. Der Hohlraum hat außerdem
eine schallreduzierende Wirkung, weil infolge geringerer Druckgradienten bei der
Wiederbefüllung der offenen Volumina in der bewegten Fläche und mit einer
Abschottung der Bereiche mit hoher Schalldruckentwicklung zu rechnen ist.
Entsprechendes gilt auch für den Einsatz von Überdruckzonen bei Blaswalzen. Auch
hier verringert sich die Lärmentwicklung.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen.
Um den Hohlraum in Richtung zu den Öffnungen in dem Walzenmantel und/oder zum
Entwässerungsband mit der Faserstoffbahn durchlässig zu machen, ist dieser in einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung perforiert und/oder geschlitzt.
Der Hohlraum weist eine Wand auf, die den Hohlraum über eine die Faserstoffbahn
bzw. deren Entwässerungsband mit der Saug- oder Blaswalze verbindende Fläche
abschließt und wenigstens eine, insbesondere verschließbare, Öffnung enthält.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der Hohlraum in
axialer Richtung ganz oder wenigstens über einen Teil der Breite der Saug- oder
Blaswalze erstreckt oder dass mehrere Hohlräume in axialer Richtung an der Saugoder
Blaswalze angeordnet sind.
Der Hohlraum kann verschiedene geometrische Abmessungen haben und sich
beispielsweise in Umfangsrichtung des Walzenmantels nur über eine Länge von
wenigstens einigen Millimetern erstrecken; er kann sich aber auch über einen großen
Bereich des Walzenmantels erstrecken.
In einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, dass zumindest an ein Dichtelement
eine wenigstens im wesentlichen luftundurchlässige, in Umfangsrichtung verlaufende
und außerhalb des Druckkastens angeordnete Abdeckung angrenzt bzw. in der Nähe
einer Seitenwand des mindestens einen Druckkastens an der Innenseite des
Walzenmantels angeordnet ist, wobei die Abdeckung entweder mit dem
Walzenmantel in Kontakt steht oder einen Abstand von weniger als 100 mm zu
diesem besitzt. Die Abdeckung ist somit entweder ganz luftundurchlässig oder lässt
Luft nur zu einem geringen Teil hindurch.
Die Abdeckung ist entweder auf der Innenseite des Walzenmantels angeordnet, wo
sie vorzugsweise unmittelbar an eine Wandung des Druckkastens angrenzt, oder in
einem geringen Abstand zu der Wandung des Druckkastens angebracht. Oder es ist
vorgesehen, dass die Abdeckung bis auf einen definierten, insbesondere auch
erfindungsgemäß veränderbaren Abstand an den Berührungsbereich zwischen dem
Band und dem Walzenmantel heranreicht.
Diese Abdeckung verhindert den Druckausgleich zwischen der Perforation und dem
Walzeninneren erheblich oder sogar gänzlich. Im Ergebnis ist ein Druckausgleich im
wesentlichen nur mit dem Außenbereich der Walze oder je nach Ausführungsform im
wesentlichen nur mit dem Innenbereich der Walze möglich.
Der im Bereich dieser Walzen häufig vorhandene Wassernebel erhöht den
Strömungswiderstand, so dass der Druckausgleich allmählicher und damit auch mit
weniger Lärm erfolgt. Außerdem bildet sich im sich öffnenden Spalt zwischen der
Faserstoffbahn oder einem diese stützenden Entwässerungsband und der Walze am
in Rotationsrichtung liegenden Ende des Druckbereiches ein Unterdruck, der bei
Saugwalzen einer Belüftung der Perforation nach dem Druckbereich entgegenwirkt.
Um die Luftströmung im Walzeninneren erheblich zu reduzieren, sollte der Abstand
zwischen der Abdeckung und dem Walzenmantel kleiner als 20 mm, vorzugsweise
kleiner als 10 mm sein.
Je nach Anwendungsfall und den Anforderungen kann der Abstand zwischen
Walzenmantel und Abdeckung überall im wesentlichen gleich sein oder vom
Druckkasten weg zunehmen oder abnehmen oder sogar in Längs- und/oder in
Querrichtung der Maschine schwanken (wellenförmige Abdeckung).
Besonders effizient ist es, wenn sich die Abdeckung an ein etwa quer zur
Bahnlaufrichtung verlaufendes Dichtelement anschließt. Dabei kann die Luftströmung
in der Perforation besonders deutlich gesenkt werden, wenn sich eine Abdeckung an
das in Rotationsrichtung liegende Ende des Druckkastens anschließt.
Um die größtmögliche Wirksamkeit der Abdeckung erreichen zu können, sollte sich
die Abdeckung über einen Umfangsbereich von wenigstens 100 mm, vorzugsweise
zumindest über einen Umfangsbereich von wenigstens 10 mm und insbesondere
mehr als 200 mm erstrecken.
Die größtmögliche Lärmreduzierung wird natürlich erreicht, wenn sich die Abdeckung
axial zumindest über den gesamten Öffnungen aufweisenden Bereich des
Walzenmantels erstreckt.
Es kann jedoch zur Minimierung des Aufwandes bereits auch ausreichen, wenn sich
die Abdeckung axial nur über einen Teil der Öffnungen, d. h. Perforationen,
aufweisenden Bereichs des Walzenmantels erstreckt. Dies gilt insbesondere für
Walzen mit mehreren axial nebeneinander angeordneten Druckbereichen. Hier kann
die Anordnung der Abdeckung im Bereich des Druckbereiches mit dem größten
Unter- oder Überdruck genügen.
Mit Vorteil ist an der Saug- oder Blaswalze eine Verstellvorrichtung vorhanden, durch
die eine Abdeckung axial über ihre gesamte Breite oder über einen Teil ihrer Breite
bezüglich ihres Abstandes oder ihres Anstellwinkels zu dem Walzenmantel
veränderbar ist. Die Verstellvorrichtung lässt sich beispielsweise hydraulisch,
pneumatisch oder mechanisch verstellen.
Die Position lässt sich in einer Ausgestaltung der Erfindung durch eine
Regeleinrichtung verstellen, die einen Regler umfasst. Dieser beaufschlagt in
Abhängigkeit von einer von einer Messeinrichtung gemessenen Regelgröße über
eine Signalgröße die Verstellvorrichtung, die entsprechend der Signalgröße die
Position einer Abdeckung verändert. Die von der Messeinrichtung gemessene
Regelgröße ist beispielsweise der Druck in dem Druckkasten oder die Feuchtigkeit
der Faserstoffbahn oder des Siebes oder des Filzes, über das die Faserstoffbahn
geführt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Saug- oder Blaswalze wird mit Vorteil ein weiterer
Regler eingesetzt, der in Abhängigkeit von einer von einer Messeinrichtung
gemessenen Regelgröße über eine Signalgröße ein zweiter Regler vorhanden ist, der
in Abhängigkeit von einer von einer Messeinrichtung gemessenen Regelgröße
entsprechend der Signalgröße ein Verschlussmittel zum Verschließen der Öffnung in
der Wand betätigt und dadurch die Größe der mindestens einen Öffnung in der Wand
einstellt.
Nachfolgend wird die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In der beigefügten Zeichnung zeigen:
- Figur 1:
- einen schematischen Querschnitt mit mehreren Abdeckungen,
- Figur 2:
- einen Querschnitt mit einer durchgehenden Abdeckung und
- Figur 3:
- einen Querschnitt mit einer einzigen Abdeckung, die über einen
Abstandshalter und eine Verstellvorrichtung verstellbar ist.
Bei den Walzen handelt es sich um Saugwalzen mit einem Öffnungen aufweisenden,
rotierbaren Walzenmantel 1, wie sie in Papiermaschinen insbesondere im Former bei
der Blattbildung, in der Pressenpartie sowie in der Trockenpartie zum Einsatz
kommen.
Diese Saugwalzen werden hier von einem luftdurchlässigen Band 3, also
beispielsweise einem Sieb oder einem Filz oder einem aus einem sonstigen Stoff
bestehenden Band, und der außen liegenden Faserstoffbahn 2 umschlungen, wobei
der Unterdruckbereich 9 im Umschlingungsbereich liegt. Dieser Unterdruckbereich 9
wird von einem zum Walzenmantel 1 hin offenen, feststehenden Druckkasten 6 im
Walzeninneren gebildet. Das Innere des Druckkastens 6 ist mit einer
Unterdruckquelle verbunden. Um die Leckluft zu minimieren, ist der Druckkasten 6
vollständig über Dichtelemente 5 in Form von Dichtleisten gegenüber dem
Walzenmantel 1 hin abgedichtet.
Auf diese Weise bewirkt der Unterdruck des Druckkastens 6 durch die Löcher der
Perforation des Walzenmantels 1 ein Ansaugen der Faserstoffbahn 2 an das
luftdurchlässige Band 3 im Druckbereich 9.
In Figur 1 schließen sich an die axial verlaufenden Dichtelemente 7 in
Umfangsrichtung verlaufende, luftundurchlässige Abdeckungen 5 an. Diese
Abdeckungen 5 haben nur einen geringen Abstand von weniger als 10 mm zum
Walzenmantel 1, wobei der Abstand von dem Druckkasten 6 weg zunimmt. In einer
anderen Ausführung bleibt der Abstand zwischen dem Walzenmantel 1 und einer der
Abdeckungen 5 oder beiden Abdeckungen 5 konstant.
Diese Abdeckungen 5 vermindern am Einlauf des Druckkastens 6 die Leckluft und
am Auslauf die Belüftung der Perforation vom Walzeninneren her. Im Ergebnis kommt
es zu einer erheblichen Verminderung der Lärmemission. Am Einlauf überdeckt die
Abdeckung 5 etwa einen Bereich von 25° und am Auslauf von 50°.
In dem sich öffnenden Zwickel zwischen dem Band 3 und der Saugwalze im Bereich
der Bahnablösung, d. h. in unmittelbarer Nähe zu dem ablaufseitigen Dichtelement 7
des Druckkastens 6, ist ein Hohlraum 8 angebracht. Er hat zwei gerade Längsseiten
10, 11 und eine an den von dem Walzenmantel 1 gebildeten Kreisbogen angepasste
bogenförmige Seite 12.
Der Hohlraum 8 ist in Richtung der offenen Volumina der Saugwalze und in Richtung
der bewegten Faserstoffbahn 2 offen oder wenigstens teilweise offen. Die Seiten 10
und 12 werden daher von Wänden gebildet, die mit Bohrungen, Perforationen,
Schlitzen und dgl. ausgestattet sind. Durch die Öffnungen in der Wand 10 kann durch
das Band 3 hindurch Feuchtigkeit aus der Faserstoffbahn 2 in den Hohlraum 8
eintreten, so dass die Entfeuchtung der Faserstoffbahn 2 auch durch den Hohlraum 8
unterstützt wird.
In Figur 2 wird eine Ausführung gezeigt, bei der sich die Abdeckung 5 in
Umfangsrichtung über den gesamten, außerhalb des Druckkastens 6 liegenden
Bereich erstreckt. Dies verhindert gänzlich eine Belüftung von innen, insbesondere
dann wenn der Abstand zwischen der Abdeckung 5 und dem Walzenmantel 1 im
Bereich von wenigen Millimetern liegt oder die Abdeckung 5 sogar mit dem
Walzenmantel 1 in Kontakt steht. In axialer Richtung erstrecken sich die
Abdeckungen 5 hier über den gesamten, Öffnungen aufweisenden Bereich des
Walzenmantels 1.
Die Wirksamkeit der Erfindung wird durch eine Abdichtung der offenen Volumina in
dem Walzenmantel 1 durch den Einsatz der geschlossenen Abdichtungen weiter
erhöht.
Auch der Hohlraum 8 erstreckt sich vorzugsweise in axialer Richtung über die ganze
Breite des Bereiches, in dem Öffnungen in dem Walzenmantel 1 vorhanden sind.
Anstelle eines einzigen Hohlraums 8 kann auch eine Mehrzahl einzelner Hohlräume
in axialer Richtung nebeneinander oder mit Unterbrechungen angeordnet sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Saug- oder Blaswalze (Fig. 3) sind
Abstandshalter 13, 14 an der Abdeckung 5 angebracht. Die Abstandshalter 13, 14
bestehen entweder aus Kunststoff oder Metall und sind entweder als Stäbe oder als
Dichtleisten, insbesondere aus Blech, ausgebildet.
Die Position der Abdeckung 5 wird durch eine Verstellvorrichtung 15 verändert. Diese
ist beispielsweise über eine Druckleitung 16 mit den Abstandshaltern 13, 14
verbunden, so dass sich der Abstand der Abdeckung 5 bezüglich des Walzenmantels
1 sowohl am vorderen Ende als auch am hinteren Ende der Abdeckung 5, 10 durch
ein über die Leitung 16 zugeführtes fluides Medium (Öl, Wasser, Luft) hydraulisch
oder pneumatisch verändern lässt.
Die Vorrichtungen 15 wird beispielsweise durch eine Messeinrichtung mit einer
Signalgröße beaufschlagt, die aus einem in dem Druckkasten 6 als Regelgröße
gemessenen Druck gewonnen wird.
Gemäß der in Fig. 3 dargestellten Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Hohlraum
8 ist in der Wand 11 mindestens eine Öffnung 17 vorhanden, durch die Luft in
kontrollierter Menge in den Hohlraum 8 einströmen kann. Die Öffnung 17 kann jedoch
je nach Bedarf auch verschlossen werden. Vorzugsweise ist eine Regeleinrichtung
mit einer Stelleinrichtung 18 vorhanden, die über eine Leitung 19 ein Verschlussmittel
20 zum Verschließen oder Öffnen der Öffnung 17 betätigt.
Der teilweise geöffnete Hohlraum 8 bewirkt, dass die evakuierten Volumina in dem
Walzenmantel 1 nicht wie üblich von deren Umgebung mit Luft befüllt werden,
sondern gezwungenermaßen Luft durch die Papierbahn 2 ansaugen. Dadurch wird
die Rückbefeuchtung der abgleitenden Bahn 2 reduziert, eine weitere Entfeuchtung
der über den Hohlraum 8 bewegten Bahn 2 ist möglich.
Beim Einsatz eines Hohlraums 8 in Verbindung mit einer Blaswalze kann auch aus
dem Hohlraum noch Druckluft durch die Faserstoffbahn 2 hindurchgedrückt werden.
Es ist gemäß Figur 3 auch möglich, den Hohlraum 8 in Bahnlaufrichtung 4 zu
verschieben und so den Abstand zwischen der Walze und dem Hohlraum
einzustellen.