EP1602781A1 - Schuhpresse - Google Patents

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Publication number
EP1602781A1
EP1602781A1 EP05102106A EP05102106A EP1602781A1 EP 1602781 A1 EP1602781 A1 EP 1602781A1 EP 05102106 A EP05102106 A EP 05102106A EP 05102106 A EP05102106 A EP 05102106A EP 1602781 A1 EP1602781 A1 EP 1602781A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shoe
press
press shoe
web
shoe press
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Withdrawn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
EP05102106A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas SCHÜTTE
Dr. Jens MÜLLER
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 EP1602781A1 publication Critical patent/EP1602781A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention relates to a shoe press for the treatment of a material web especially in a paper machine, in a calender, in a calender or The like with a arranged in a roll shell press shoe.
  • the material web is used to treat it through a gap created by the Shoe press and formed against the shoe press pressing counter-element is passed through.
  • the shoe press for drainage of the web runs at least one press felt through the Gap.
  • the press shoe presses against the inside of the roller Roll shell, so that the material web and the at least one press felt against the counter element are pressed. Since the roll shell due to the Rotary movement of the roller relative to the pressing against the roll shell Press shoe moves, arises between the roll shell and the press shoe one Sliding friction, which particularly warms the press shoe. Of the Press shoe heats up only at its with the roll shell in contact coming surface, whereas the opposite surface of the Press shoe not heated.
  • step due to the deformation of the press shoe different moisture contents along the Width of the web on.
  • the deformation of the press shoe leads in the use of Shoe press in a calender for a different smoothness of the web along its width.
  • a shoe press which comprises a press shoe having, between its coming into contact with the roll shell Surface and the opposite surface with a thermal Insulating layer is provided.
  • the insulating layer is the undesirable deformation reduces the pressure shoe, the quality of the material web along its width not yet sufficiently ensured.
  • Paper machines with web speeds of over 1200 meters per minute occur despite the insulating layer quality fluctuations along the width of the Material web on. In webs with low surface masses are the quality losses due to the deformation of the press shoe particularly serious.
  • the invention has the object of a shoe press of the type mentioned to improve that the deformation of the press shoe significantly reduced becomes.
  • the invention solves the problem with a shoe press to treat a Material web, in particular in a paper machine, in a calender, in one Glättwerk or the like with a arranged in a roll shell Press shoe, according to the invention, the press shoe is made of a material, this has a very small thermal expansion coefficient and / or a very high one Having dieitkostoryen.
  • the shoe press according to the invention gives good results in negative cambered counter rolls, which have a roll diameter of less than eight Meters, as well as in drying cylinders with a roll diameter of less than 2.5 meters and calender rolls with a roll diameter of less than two meters.
  • the material from which the press shoe is made can be a fiber reinforced Be plastic. Fiber-reinforced plastics have due to their fiber filling low thermal expansion coefficient. As reinforcing fibers come because of their good temperature resistance both carbon fibers and glass fibers in Question.
  • the fibers in the plastic can have a have preferred orientation.
  • the thermal expansion of the press shoe is in Least the longitudinal direction of the fibers and transverse to the fiber longitudinal direction at highest.
  • the press shoe from a Aluminum alloy to manufacture.
  • Aluminum has a high coefficient of thermal conductivity, so that the temperature differences in the press shoe are compensated quickly which allows the undesirable deformation of the press shoe to a minimum is reduced.
  • the press shoe both solid as well as in his Interior to be provided with chambers.
  • the press shoe out of the fiber reinforced Plastic is massively manufactured, becomes anisotropic by the alignment of the fibers Thermal expansion coefficient generated. So it is possible, for example, the fibers in the production of the press shoe so that the Thermal expansion coefficient in the longitudinal direction of the press shoe is very small and is larger transversely to the longitudinal direction of the press shoe. This way is also at high temperatures an optimal contact pressure of the press shoe against the interior the roll shell ensured in the longitudinal direction.
  • the arrangement of chambers in the press shoe can also on constructive manner achieves anisotropy of the coefficient of thermal expansion become.
  • the chambers are arranged in such a way that the press shoe due to the heating in its longitudinal direction less deformed than transversely thereto.
  • the press shoe is made of a flexible material is made. It is particularly advantageous if the press shoe in his Longitudinally flexible, since it is then due to the heating modified contour of the mating element can easily adapt.
  • the material of the press shoe has a thermal expansion coefficient of at most 25 ⁇ 10 -6 1 / K.
  • the thermal expansion coefficient is 15 ⁇ 10 -6 1 / K.
  • the heat conduction coefficient of the press shoe material is preferably at least 60 W / m 2 K. In practice, however, a heat conduction coefficient of 150 W / m 2 K has proven to be very advantageous.
  • the shoe press shown in Figure 6 consists of a flexible roll shell 6, the via a press shoe 1 with concave pressing surface against a cylindrical Press roller 8 is pressed.
  • the press forces were thereby from a Pressing element 7 of the shoe press, which press shoe 1 to the press roller. 8 presses, generates.
  • an elongated press nip is formed by the concave pressing surface, which can be used for intensive but nevertheless gentle dewatering or smoothing of a material web 9.
  • the press shoe 1 shown in FIGS. 1 to 5 is made of a flexible plastic whose thermal expansion coefficient is less than 25 ⁇ 10 -6 1 / K.
  • polyurethane is suitable. This leads to a large reduction in the deformation of the press shoe 1 due to heating.
  • the press shoe 1 according to FIG. 1 contains glass fiber balls to increase the stability 2 and fibers 3, 4 in the web running direction 10 and transverse thereto.
  • the fibers 3 run exclusively transversely to the Web running direction 10 and thus reduce the extensibility of the press shoe across the Web running direction 10.
  • a press shoe 1 which has only fibers 4, which in Web running direction 10 and so the extensibility in the web running direction 10th Reduce.
  • the press shoe 1 shown in Figure 4 has only glass fiber balls 2 for reinforcement.
  • the embodiment shown in Figure 5 indicates the possibility of fibers 5 in to arrange an acute angle to the web running direction 10.
  • the orientation of the fibers 2, 3, 4, 5 should be according to the specific load of press shoe 1 in the shoe press. This depends essentially on the geometry, the dimensions and the pressing forces of the press arrangement.
  • the press shoe 1 according to Figure 7 consists of a metal with a high Thermal conductivity, here aluminum or an aluminum alloy. Because of the high Thermal conductivity equalize temperature differences in the press shoe 1 quickly which minimizes deformations thereof.
  • the press shoe 1 has two transverse to the running direction 10 chambers 11, 12.
  • Chambers 11, 12 are intended to improve the bending behavior of the press shoe 1.
  • the Chambers 11, 12 are also in press shoes 1 made of plastic advantageous.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schuhpresse zur Behandlung einer Materialbahn (9) insbesondere in einer Papiermaschine, in einem Kalander, in einem Glättwerk oder dergleichen mit einem in einem Walzenmantel (6) angeordneten Pressschuh (1). Der Pressschuh (1) erwärmt sich infolge der Reibung, die zwischen ihm und dem umlaufenden Walzenmantel (6) entsteht. Aus der Erwärmung resultiert eine Verformung des Pressschuhs (1), die zu Qualitäseinbußen bei der Behandlung der Materialbahn (9) führt. Die Erfindung hat die Aufgabe eine Schuhpresse dahingehend zu verbessern, dass die Verformung des Pressschuhs (1) deutlich reduziert wird. Die Schuhpresse weist efindungsgemäß einen Pressschuh (1) auf, der aus einem Material gefertigt ist, das einen sehr kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten und/oder einen sehr hohen Wärmeleitkoeffizienten aufweist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Schuhpresse zur Behandlung einer Materialbahn insbesondere in einer Papiermaschine, in einem Kalander, in einem Glättwerk oder dergleichen mit einem in einem Walzenmantel angeordneten Pressschuh.
Die Materialbahn wird zu ihrer Behandlung durch einen Spalt, der von der Schuhpresse und einem gegen die Schuhpresse drückenden Gegenelement gebildet wird, hindurchgeführt. Wenn die Schuhpresse zur Entwässerung der Materialbahn eingesetzt wird, läuft außer der Materialbahn mindestens ein Pressfilz durch den Spalt. Der Pressschuh drückt dabei von der Innenseite der Walze gegen den Walzenmantel, so dass die Materialbahn und der mindestens eine Pressfilz gegen das Gegenelement gedrückt werden. Da sich der Walzenmantel infolge der Drehbewegung der Walze relativ zum gegen den Walzenmantel drückenden Pressschuh bewegt, entsteht zwischen dem Walzenmantel und dem Pressschuh eine Gleitreibung, wodurch sich insbesondere der Pressschuh stark erwärmt. Der Pressschuh erwärmt sich nur an seiner mit dem Walzenmantel in Berührung kommenden Oberfläche, wohingegen sich die gegenüberliegende Oberfläche des Pressschuhs nicht erwärmt.
Außerdem herrschen auf der mit dem Walzenmantel in Berührung kommenden Oberfläche des Pressschuhs in Bandlaufrichtung betrachtet am Pressschuhanfang und am Pressschuhende unterschiedliche Temperaturen.
Durch die ungleichmäßige Erwärmung verformt sich der Pressschuh, sodass er quer zur Laufrichtung der Materialbahn nicht mehr gleichmäßig gegen den Walzenmantel gedrückt werden kann. Die ungleichmäßige Anpressung des Pressschuhs gegen den Walzenmantel führt zu einer Qualitätsänderung der Materialbahn entlang ihrer Breite.
Wenn die Schuhpresse zur Entwässerung der Materialbahn eingesetzt wird, treten durch die Verformung des Pressschuhs unterschiedliche Feuchtegehalte entlang der Breite der Materialbahn auf. Die Verformung des Pressschuhs führt beim Einsatz der Schuhpresse in einem Glättwerk zu einer unterschiedlichen Glätte der Materialbahn entlang ihrer Breite.
Auch aus dem Stand der Technik bekannte Ölschmierungen können die Reibung zwischen dem Pressschuh und dem Walzenmantel und somit die Verformung des Pressschuhs und die damit verbundene Qualitätsänderung der Materialbahn nicht zufriedenstellend reduzieren.
In der DE 102 33 922.8 wird eine Schuhpresse beschrieben, die einen Pressschuh aufweist, der zwischen seiner mit dem Walzenmantel in Berührung kommenden Oberfläche und der gegenüberliegenden Oberfläche mit einer thermischen Isolierschicht versehen ist. Obwohl die Isolierschicht die unerwünschte Verformung des Pressschuhs reduziert, kann die Qualität der Materialbahn entlang ihrer Breite noch nicht ausreichend sichergestellt werden. Bei sehr schnell laufenden Papiermaschinen mit Bahngeschwindigkeiten von über 1200 Metern pro Minute treten trotz der Isolierschicht nach wie vor Qualitätsschwankungen entlang der Breite der Materialbahn auf. Bei Materialbahnen mit geringen flächenbezogenen Massen sind die Qualitäseinbußen infolge der Verformung des Pressschuhs besonders gravierend.
Die Erfindung hat die Aufgabe eine Schuhpresse der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die Verformung des Pressschuhs deutlich reduziert wird.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer Schuhpresse zur Behandlung einer Materialbahn insbesondere in einer Papiermaschine, in einem Kalander, in einem Glättwerk oder dergleichen mit einem in einem Walzenmantel angeordneten Pressschuh, wobei erfindungsgemäß der Pressschuh aus einem Material gefertigt ist, das einen sehr kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten und/oder einen sehr hohen Wärmeleitkoeffizienten aufweist.
Durch Verwendung eines Werkstoffes für den Pressschuh mit einem sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten wird auch bei einer starken ungleichmäßige Erwärmung des Pressschuhs eine Verformung des Pressschuhs deutlich reduziert.
Da der Werkstoff des Pressschuhs alternativ oder zusätzlich auch einen sehr hohen Wärmeleitkoeffizienten aufweisen kann, kann bei einer unterschiedlichen Erwärmung des Pressschuhs der Wärmeunterschied schnell ausgeglichen werden, sodass die unerwünschte Verformung des Pressschuhs nahezu ausgeschlossen ist. Dies ist besonders vorteilhaft vor dem Hintergrund der immer weiter steigenden Bahngeschwindigkeiten und bezüglich der Materialbahnen mit niedrigen flächenbezogenen Massen.
Deutliche Vorteile ergeben sich auch, wenn ein gegen die Schuhpresse drückendes Gegenelement eine Gegenwalze mit einem relativ niedrigen Walzendurchmesser ist. So liefert die erfindungsgemäße Schuhpresse gute Ergebnisse bei negativ bombierten Gegenwalzen, die einen Walzendurchmesser von weniger als acht Metern aufweisen, wie auch bei Trockenzylindern mit einem Walzendurchmesser von weniger als 2,5 Metern und bei Kalanderwalzen mit einem Walzendurchmesser von weniger als zwei Metern.
Insbesondere bei negativ bombierten Gegenwalzen, das sind Walzen, bei denen im Längsschnitt betrachtet die mit der Materialbahn in Kontakt kommende Oberfläche konkav ist, entstehen an den Rändern höhere Temperaturen, sodass sich der Pressschuh in diesen Bereichen ebenfalls besonders stark erwärmt.
Das Material, aus dem der Pressschuh gefertigt ist, kann ein faserverstärkter Kunststoff sein. Faserverstärkte Kunststoffe haben aufgrund ihrer Faserfüllung geringe Wärmeausdehnungskoeffizienten. Als Verstärkungsfasern kommen wegen ihrer guten Temperaturbeständigkeit sowohl Kohlefasern als auch Glasfasern in Frage.
Um die Wärmeausdehnung des aus dem faserverstärkten Kunststoff hergestellten Pressschuhs gezielt einstellen zu können, können die Fasern im Kunststoff eine bevorzugte Ausrichtung aufweisen. Die Wärmeausdehnung des Pressschuhs ist in Längsrichtung der Fasern am geringsten und quer zur Faserlängsrichtung am höchsten.
In einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, den Pressschuh aus einer Aluminiumlegierung zu fertigen. Aluminium hat einen hohen Wärmeleitkoeffizienten, sodass die Temperaturunterschiede im Pressschuh schnell ausgeglichen werden können, wodurch die unerwünschte Verformung des Pressschuhs auf ein Minimum reduziert wird.
Es ist möglich den Pressschuh sowohl massiv zu fertigen als ihn auch in seinem Inneren mit Kammern zu versehen. Wenn der Pressschuh aus dem faserverstärkten Kunststoff massiv gefertigt ist, wird durch die Ausrichtung der Fasern ein anisotroper Wärmeausdehnungskoeffizient erzeugt. So ist es beispielsweise möglich die Fasern bei der Herstellung des Pressschuhs so auszurichten, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient in Längsrichtung des Pressschuhs sehr klein ist und quer zur Längsrichtung des Pressschuhs größer ist. Auf diese Weise ist auch bei hohen Temperaturen eine optimale Anpressung des Pressschuhs gegen das Innere des Walzenmantels in Längsrichtung sichergestellt.
Durch die Anordnung von Kammern im Pressschuh kann jedoch auch auf konstruktive Weise eine Anisotropie des Wärmeausdehnungskoeffizienten erreicht werden. Dabei sind die Kammern in der Weise angeordnet, dass sich der Pressschuh durch die Erwärmung in seiner Längsrichtung weniger verformt als quer dazu.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Pressschuh aus einem biegeweichen Material hergestellt ist. Dabei ist es besonders günstig, wenn der Pressschuh in seiner Längsrichtung biegeweich ist, da er sich dann an die durch die Erwärmung veränderte Kontur des Gegenelementes problemlos anpassen kann.
Vorzugsweise weist das Material des Pressschuhs einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von höchstens 25·10-6 1 / K auf. Besonders gute Ergebnisse werden jedoch erzielt, wenn der Wärmeausdehnungskoeffizient 15·10-6 1 / K beträgt.
Der Wärmeleitkoeffizient des Pressschuhmaterials liegt bevorzugterweise bei mindestens 60 W / m 2 K. In der Praxis hat sich jedoch ein Wärmeleitkoeffizient von 150 W / m 2 K als sehr vorteilhaft erwiesen.
Wegen der relativ geringeren, erforderlichen Pressdrücke eignet sich die Schuhpresse insbesondere zur Behandlung, vorzugsweise Entwässerung von Tissuebahnen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schuhpresse anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Figuren 1 bis 5:
einen Pressschuh 1 aus Kunststoff mit verschiedenen Formen der Verstärkung;
Figur 6:
einen schematischen Querschnitt durch eine Schuhpresse und
Figur 7:
einen Pressschuh 1 mit Kammern 11, 12.
Die in Figur 6 gezeigte Schuhpresse besteht aus einem flexiblen Walzenmantel 6, der über einen Pressschuh 1 mit konkaver Pressfläche gegen eine zylindrische Presswalze 8 gedrückt wird. Die Presskräfte wurden dabei von einem Anpresselement 7 der Schuhpresse, welche den Pressschuh 1 zur Presswalze 8 presst, erzeugt.
Durch die konkave Pressfläche bildet sich dabei ein verlängerter Pressspalt heraus, der für eine intensive aber dennoch schonende Entwässerung oder Glättung einer Materialbahn 9 genutzt werden kann.
Der in den Figuren 1 bis 5 dargestellte Pressschuh 1 ist aus einem biegeweichen Kunststoff gefertigt, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient kleiner als 25·10-6 1 / K beträgt. Hierfür eignet sich insbesondere Polyurethan. Dies führt zu einer starken Verminderung der Verformung des Pressschuhs 1 infolge Erwärmung.
Um das Dehnungsverhalten und die Festigkeit des Pessschuhs 1 zu beeinflussen, enthält dieser Fasern 2, 3, 4, 5.
Der Pressschuh 1 gemäß Figur 1 enthält zur Erhöhung der Stabilität Glasfaser-Kugeln 2 sowie Fasern 3, 4 die in Bahnlaufrichtung 10 und quer dazu verlaufen.
Bei der Ausführung gemäß Figur 2 verlaufen die Fasern 3 ausschließlich quer zur Bahnlaufrichtung 10 und vermindern so die Dehnbarkeit des Pressschuhs quer zur Bahnlaufrichtung 10.
In Figur 3 ist ein Pressschuh 1 dargestellt, der ausschließlich Fasern 4 aufweist, die in Bahnlaufrichtung 10 verlaufen und so die Dehnbarkeit in Bahnlaufrichtung 10 vermindern.
Der in Figur 4 gezeigte Pressschuh 1 besitzt nur Glasfaser-Kugeln 2 zur Verstärkung.
Die in Figur 5 dargestellte Ausführung weist auf die Möglichkeit hin, Fasern 5 in einem spitzen Winkel zur Bahnlaufrichtung 10 anzuordnen.
Die Ausrichtung der Fasern 2, 3, 4, 5 sollte entsprechend der speziellen Belastung des Pressschuhs 1 in der Schuhpresse gewählt werden. Dies hängt wesentlich von der Geometrie, den Ausmaßen und den Presskräften der Pressanordnung ab.
Der Pressschuh 1 gemäß Figur 7 besteht aus einem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit, hier Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Wegen der hohen Wärmeleitfähigkeit gleichen sich Temperaturunterschiede beim Pressschuh 1 schnell aus, was Verformungen desselben minimiert.
Der Pressschuh 1 besitzt zwei quer zur Bahnlaufrichtung 10 verlaufenden Kammern 11, 12.
Diese Kammern 11, 12 sollen das Biegeverhalten des Pressschuhs 1 verbessern. Die Kammern 11, 12 sind auch bei Pressschuhen 1 aus Kunststoff von Vorteil.

Claims (8)

  1. Schuhpresse zur Behandlung einer Materialbahn (9) insbesondere in einer Papiermaschine, in einem Kalander, in einem Glättwerk oder dergleichen mit einem in einem Walzenmantel (6) angeordneten Pressschuh (1), dadurch gekennzeichnet, dass
    der Pressschuh (1) aus einem Material gefertigt ist, das einen sehr kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten und/oder einen sehr hohen Wärmeleitkoeffizienten aufweist.
  2. Schuhpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material ein faserverstärkter Kunststoff ist.
  3. Schuhpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (2, 3, 4, 5) im Kunststoff eine bevorzugte Ausrichtung haben.
  4. Schuhpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material eine Aluminiumlegierung ist.
  5. Schuhpresse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Pressschuh massiv ist oder in seinem Inneren mit Kammern versehen ist.
  6. Schuhpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
    der Pressschuh (1) biegeweich ist.
  7. Schuhpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Material einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von höchstens 25·10-6 1 / K aufweist.
  8. Schuhpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Material einen Wärmeleitkoeffizienten von mindestens 60 W / m 2 K aufweist.
EP05102106A 2004-05-29 2005-03-17 Schuhpresse Withdrawn EP1602781A1 (de)

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DE200410026372 DE102004026372A1 (de) 2004-05-29 2004-05-29 Schuhpresse

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DE (1) DE102004026372A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5925219A (en) * 1996-05-31 1999-07-20 Voith Sulzer Papiermaschinen Gmbh Shoe press with stop
EP1273703A1 (de) * 2001-07-05 2003-01-08 Vaahto OY Verfahren zum Einstellen der Lage des Schuhs in einer Langspaltpresse und Langspaltpresse
EP1348804A1 (de) * 2002-03-27 2003-10-01 Voith Paper Patent GmbH Pressschuh

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DE102004026372A1 (de) 2005-12-15

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