Vorrichtung zum Führen einer laufenden FaserstoffbahnDevice for guiding a running fibrous web
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen einer laufenden Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn mit einem sich im wesentlichen über die gesamte Breite der Faserstoffbahn erstreckenden Führungselement.The invention relates to a device for guiding a running fibrous web, in particular paper or cardboard web, with a guide element which extends essentially over the entire width of the fibrous web.
Ein Fuhrungselement, welches sich über die gesamte Breite der Faserstoffbahn erstreckt, ist aus der EP- A2- 0744 388 bekannt. Die hier beschriebene, als Führungselement wirkende Gleitleiste ist feststehend unterhalb der laufenden Faserstoffbahn angeordnet. Die der Unterseite der Faserstoffbahn zugewandte Oberseite der Gleitleiste ist dabei konvex geformt.A guide element, which extends over the entire width of the fibrous web, is known from EP-A2-0744 388. The slide strip described here, which acts as a guide element, is fixedly arranged below the running fibrous web. The upper side of the slide strip facing the underside of the fibrous web is convex in shape.
Auch ist es üblich, die Faserstoffbahn über einen sogenannten Airtum zu führen. Damit ist eine kontaktlose Führung bei ebenfalls stehendem Führungselement möglich. Die vom Airturn abgegebene Luft erzeugt ein Luftpolster, welches allerdings ungleichmäßig ist, so dass keine faltenfreie Bahnführuπg gewährleistet ist.It is also common to guide the fibrous web over a so-called airtum. This enables contactless guidance while the guide element is also stationary. The air emitted by the air turn creates an air cushion, which is however uneven, so that no wrinkle-free web guidance is guaranteed.
Zur einwandfreien Bahnführung ist auch ein gewisser Bahnzug notwendig. Wird dieser zu hoch eingestellt, entstehen Längsfalten, die ihrer Form nach als Omegafalten bezeichnet werden.A certain amount of web tension is also necessary for perfect web guidance. If this is set too high, longitudinal folds occur, which are called omega folds in terms of their shape.
Diese besagten Omegafalten verursachen erhebliche Qualitätseinbußen, beispielsweise bei einer herzustellenden und/oder zu veredelnden Bahn.These omega folds cause considerable losses in quality, for example in the case of a web to be produced and / or refined.
Es hat sich in der Praxis herausgestellt, dass die mit allen bekannten Führungs- und Umlenkeinrichtungen erzeugten Luftkissen bzw. -polster zur Stützung und Führung der Faserstoffbahn der Faltenbildung nicht entgegen wirken, sondern eher den Falten noch nachgeben.It has been found in practice that the air cushions or cushions produced with all known guiding and deflecting devices for supporting and guiding the fibrous web do not counteract the formation of wrinkles, but rather yield more to the wrinkles.
Die bekannten kontaktlosen Bahnführungselemente, wie sogenannte Airtums (siehe US5242095) oder Schwebetrockner erfüllen zwar die Aufgabe, die Bahn zu stützen
oder sie umzulenken, jedoch vermögen sie nicht die gleichzeitige Vermeidung oder Beseitigung von Längsfalten. Auch der Einsatz von sogenannten Airfoils am Auslauf eines besagten Airtums konnte in dieser Hinsicht noch nicht voll überzeugen.The known contactless web guiding elements, such as so-called airtums (see US5242095) or floating dryers, do the job of supporting the web or to redirect them, but they are unable to avoid or eliminate wrinkles at the same time. The use of so-called airfoils at the outlet of said airtum was still not fully convincing in this regard.
Die Anmelderin hat daher in der nach veröffentlichten DE 10254777 vorgeschlagen, unterhalb der laufenden Faserstoffbahn ein bahnbreites Führungselement anzuordnen. Dieses ist in Form eines aerodynamischen Körpers mit tragflügelförmiger Oberseite gestaltet. Diese Oberseite ist der Faserstoffbahn zugewandt.The applicant has therefore proposed in published DE 10254777 to arrange a web-wide guide element below the running fibrous web. This is designed in the form of an aerodynamic body with a wing-shaped top. This top side faces the fibrous web.
Der damit so, wie ein bekannter Flugzeug-Tragflügel ausgestaltete Körper ist in der Lage, eine Breitstreckwirkung der feuchten beziehungsweise frisch gestrichenen Faserstoffbahn zu erzielen.The body thus configured as a known aircraft wing is able to achieve a spreading effect of the moist or freshly coated fibrous web.
Als gewisser Nachteil ist dessen relativ komplizierte Formgestaltung anzusehen.A certain disadvantage is its relatively complicated design.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit einem einfacher gestalteten oder bereitzustellenden Führungselement zu entwickeln, welches sowohl eine vorwiegend kontaktlose Führung und Umlenkung, als auch eine Beseitigung und/oder Vermeidung von Längsfalten einer laufenden Faserstoffbahn ermöglicht.The invention has for its object to develop a device with a more simply designed or to be provided guide element, which enables both a mainly contactless guidance and deflection, as well as elimination and / or avoidance of longitudinal folds of a running fibrous web.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine im Anspruch 1 angegebene Vorrichtung.The object of the invention is achieved by a device specified in claim 1.
Erfindungsgemäß umfasst diese Vorrichtung als Führungselement eine in Laufrichtung der Faserstoffbahn drehende Walze. Diese Walze ist so ausgebildet und darüber hinaus sind Mittel vorgesehen, die es ermöglichen einen dünnen Gasfilm bzw. nur eine Gasgrenzschicht zwischen der Oberfläche der Walze und der über diese Oberfläche laufenden Seite der unter Zugspannung stehenden Faserstoffbahn auszubilden. Der Gasfilm erstreckt sich durchgängig über den gesamten Umschlingungsbereich (d. h. jener Umgangsbereich der von der Faserstoffbahn
umschlungen wird). Überraschenderweise kann dadurch eine Breitstreckwirkung auf die Faserstoffbahn erzielt werden. Dieser dünne Gasfilm in Zusammenwirkung mit dem eingestellten Bahnzug übt auf die Bahn einen Druck aus und bewirkt so diesen Effekt. Die gefürchteten Längsfalten in der Faserstoffbahn können dadurch beseitigt oder gar völlig vermieden werden.According to the invention, this device comprises as a guide element a roller rotating in the running direction of the fibrous web. This roller is designed in this way and, in addition, means are provided which make it possible to form a thin gas film or only a gas boundary layer between the surface of the roller and the side of the fibrous web under tension which runs over this surface. The gas film extends continuously over the entire wrapping area (ie that handling area of that of the fibrous web is entwined). Surprisingly, a spreading effect on the fibrous web can thereby be achieved. This thin gas film in conjunction with the set web tension exerts pressure on the web and thus brings about this effect. The dreaded longitudinal folds in the fibrous web can thereby be eliminated or even avoided entirely.
Dieser Gasgleitfilm bewirkt auch einen solchen Abstand der Faserstoffbahn zur Walzenoberfläche bzw. hat eine solche Dicke, dass die Bahn im Wesentlichen kontaktlos (während des Betriebes der Vorrichtung) über der Walze schwebt.This gas sliding film also causes such a distance of the fibrous web from the roll surface or has such a thickness that the web hovers essentially contactlessly (during the operation of the device) over the roll.
Es versteht sich, dass die Bahn kurzzeitig oder lokal die Walze berühren kann, wenn die Betriebsgeschwindigkeit (oftmals bis zu 2000 m/min) noch nicht erreicht ist oder wenn besonders starke Ungleichmäßigkeiten und Falten in der Bahn bestehen. Dieser Kontakt ist unbedenklich.It goes without saying that the web can briefly or locally touch the roller if the operating speed (often up to 2000 m / min) has not yet been reached or if there are particularly strong irregularities and folds in the web. This contact is harmless.
Der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreichbare Gasfilm ist sehr dünn. Er beträgt zwischen Faserbahn und Walzenoberfläche gleich/kleiner 10 mm, vorzugsweise < 5 mm, insbesondere 0-2 mm.The gas film that can be achieved with the device according to the invention is very thin. It is equal to / less than 10 mm, preferably <5 mm, in particular 0-2 mm, between the fiber web and the roll surface.
In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Walze angetrieben läuft und eine höhere Umfangsgeschwindigkeit besitzt als die Laufgeschwiπdigkeit der Faserstoffbahn, die wie oben schon erwähnt zwischen 1500 und 2000 m/min beträgt.In an embodiment of the invention it is provided that the roller runs in a driven manner and has a higher peripheral speed than the running speed of the fibrous web, which, as already mentioned above, is between 1500 and 2000 m / min.
Erfϊndungsgemäß ist außerdem vorgesehen, dass die Walze einen relativ hohen Außendurchmesser besitzt. Dieser sollte mindestens 450 bis 600 mm, vorzugsweise aber 800 mm betragen. Die Wahl des Durchmessers ist dabei abhängig von der Bahngeschwindigkeit, von der Papier- bzw. Kartonsorte und auch von der Bahnbreite. Letztere beträgt oftmals aus Wirtschaftlichkeitsgründen ca. 10 m und mehr.According to the invention it is also provided that the roller has a relatively large outer diameter. This should be at least 450 to 600 mm, but preferably 800 mm. The choice of diameter depends on the web speed, the type of paper or cardboard and also the web width. The latter is often about 10 m and more for reasons of economy.
Mit beiden genannten Ausführungsmöglichkeiten, d.h. hohe Laufgeschwindigkeit und /oder großer Außendurchmesser der Walze, ist die Dicke des Gasfilmes und damit
der Abstand der Bahn von der Walzenoberfläche beeinflussbar. Je schneller also die Walze dreht, desto dicker ist der die Bahn führende Gasfilm. Bei größerem Durchmesser der Walze ist die Grundfläche des Gasfilmes größer und optimiert damit die Stabilität der Führung.With both of the mentioned design options, ie high running speed and / or large outside diameter of the roller, the thickness of the gas film is and thus the distance of the web from the roll surface can be influenced. So the faster the roller turns, the thicker the gas film that guides the web. With a larger diameter of the roller, the base area of the gas film is larger and thus optimizes the stability of the guide.
Es wurde gefunden, dass überraschenderweise ein dünner Gasfilm ausreichend ist, um die Bahn sicher und gleichmäßig zu führen und darüber hinaus auch Omegafalten ausgleichbar und/oder vermeidbar sind.It has been found that, surprisingly, a thin gas film is sufficient to guide the web safely and evenly and, moreover, omega folds can be compensated for and / or avoided.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass die Walze als Blaswalze mit integrierter Gaszuführung ausgebildet ist. Die Gaszufuhr erfolgt dabei durch Pumpwirkuπg, die durch die drehende Walze erzeugt wird, indem sie mit einer von der Bahn unterschiedlichen Geschwindigkeit angetrieben wird. Besonders zweckmässig ist dabei, wie vorstehend beschrieben, wenn die Geschwindigkeit der Walze höher als jene der Bahn ist. Die Walze braucht aber auch nicht angetrieben zu sein, um einen Gasfilm auszubilden. Beim Hochfahren der Maschine bzw. Inbetriebnahme der Vorrichtung dreht sich die Walze mit. Während des laufenden Betriebes staut sich dann die mitgerissene Luft zwischen der Walze und der Faserstoffbahn.An expedient embodiment of the invention can consist in the roller being designed as a blowing roller with an integrated gas supply. The gas is supplied by pumping, which is generated by the rotating roller by being driven at a speed different from that of the web. As described above, it is particularly expedient if the speed of the roller is higher than that of the web. However, the roller does not need to be driven in order to form a gas film. The roller rotates when the machine is started up or the device is started up. The entrained air then jams between the roller and the fibrous web during operation.
Die Blaswalze kann eine zu ihrem Außenumfang hin offene, feststehende Druckkammer aufweisen, welche mit einem Gas, insbesondere Luft oder Dampf beaufschlagbar ist.The blow roller can have a fixed pressure chamber which is open towards its outer circumference and which can be acted upon by a gas, in particular air or steam.
Erfiπdungsgemäß ist die Walze außerdem mit einem um ihre Achse drehenden Außenmantel versehen. In den Außenmantel sind eine Vielzahl von Durch- bzw. Austrittsöffnungen eingearbeitet, damit das Gas in Form von Strahlen austreten und die Walze dadurch als die besagte Blaswalze wirken kann.According to the invention, the roller is also provided with an outer jacket rotating about its axis. A large number of through or outlet openings are incorporated in the outer jacket, so that the gas can escape in the form of jets and the roller can thereby act as said blowing roller.
Zur gezielten Ausbildung des Gasfilmes und dessen Stabilisierung sind die Gas- Strahlen durch die Austrittsöffnungen hindurch, in Richtung der, der Blaswalze
zulaufenden Faserstoffbahn lenkbar.For the targeted formation of the gas film and its stabilization, the gas jets are through the outlet openings, in the direction of the blow roller tapered fibrous web steerable.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Ausströmrichtung und/oder die Größe der Austrittsöffnungen variierbar sind.It is expedient if the outflow direction and / or the size of the outlet openings can be varied.
Dadurch kann man besonders auf jenen Bereich der Bahn Einfluss nehmen, der Uπgleichmäßigkeiten aufweist und/oder eine besonders starke Faltenbildung erwarten lässt.As a result, it is possible to exert an influence particularly on that area of the web which exhibits irregularities and / or which can be expected to produce particularly strong wrinkles.
Eine sehr vorteilhafte und vor allem noch konstruktiv weniger aufwändige Lösung kann darin bestehen, dass die Führungswalze anstelle der vorstehend beschriebenen, Austrittsöffnuπgen aufweisenden Walze, als Vollmantel-Walze ausgebildet ist.A very advantageous and, above all, structurally less complex solution can consist in that the guide roller is designed as a solid jacket roller instead of the roller described above, which has outlet openings.
Zur Ausbildung bzw. Erhöhung des mit der laufenden Bahn und der schnell-laufenden Walze ohnehin bestehenden Luft-Grenzschicht, ist dem Vollmantel der Walze eine gesonderte, mit einem Gas, wie beispielsweise Luft, insbesondere konditionierte Luft oder Dampf beaufschlagte Blasdüse zugeordnet. Aus dieser Blasdüse können in gewünschtem Maße, ebenso wie bei der oben beschriebenen durchströmten Blaswalze, in Richtung und Größe variierbare Gas-Strahlen austreten, die als Grenzschicht mit der Walze mitgerissen werden und wie gesagt zwischen Walze und Faserstoffbahn den Gasfilm vergrößern und stabilisieren.To form or increase the air boundary layer which is present anyway with the running web and the fast-running roller, the solid jacket of the roller is assigned a separate blowing nozzle which is acted upon by a gas, such as air, in particular conditioned air or steam. From this blow nozzle, as in the blow roller described above, gas jets which are variable in direction and size can emerge to the desired extent, which are entrained with the roller as an interface and, as said, enlarge and stabilize the gas film between the roller and the fibrous web.
Dazu ist es am zweckmäßigsten, wenn die Blasdüse im Zulaufbereich (also jener Bereich der Walze, dem die Bahn in ihrer Laufrichtung zuläuft) der Faserstoffbahn angeordnet ist.For this purpose, it is most expedient if the blowing nozzle is arranged in the feed area (that is, the area of the roller to which the web runs in its running direction) of the fibrous web.
Eine mögliche Variante der Gestaltung der Blasdüse kann darin bestehen, dass diese im wesentlichen bahnbreit mit durchgehendem Blasschlitz ausgebildet ist.A possible variant of the design of the blowing nozzle can consist in the fact that it is designed essentially web-wide with a continuous blowing slot.
Eine weitere Variante kann darin bestehen, dass über die Breite der Walze verteilt
angeordnete Eiπzelblasdüsen vorgesehen sind. Mit diesen einzelnen Düsen lassen sich die auszustoßenden Strahlen in Größe und Richtung besser unabhängig voneinander einstellen und auch warten.Another variant can consist of being distributed over the width of the roller arranged individual blowing nozzles are provided. With these individual nozzles, the size and direction of the jets to be ejected can be better adjusted and maintained independently of one another.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der als Führungselement vorgeschlagenen Walze, insbesondere jener mit dem Vollmantel, kann darin bestehen, dass deren Außenfläche mit einer Oberfläche ausgestattet ist, die der eines Golfballes entspricht. Eine solche Oberfläche besteht aus einer Vielzahl von aneinandergereihten, gleichförmigen und kreisrunden Dellen, die in besonders hohem Maße die Flugeigenschaften des Golfballes - nämlich schnell, dadurch weit und in präziser Linie fliegen zu können - verbessern. Übertragen auf die vorliegende Faserstoffbahn bedeutet dies, verbesserte Laufeigenschaften innerhalb einer Herstellungs- und/oder Veredelungsmaschine für die Faserstoffbahn und auch Verbesserung von deren Qualität.A further advantageous embodiment of the roller proposed as a guide element, in particular that with the solid jacket, can consist in that its outer surface is equipped with a surface that corresponds to that of a golf ball. Such a surface consists of a large number of lined up, uniform and circular dents, which improve the flight characteristics of the golf ball in a particularly high degree - namely to be able to fly quickly, thereby far and in a precise line. Transferred to the present fibrous web, this means improved running properties within a manufacturing and / or finishing machine for the fibrous web and also an improvement in its quality.
Das erfindungsgemäße Fuhrungselement bzw. die beschriebene Walze ist daher vor allem geeignet, um innerhalb der besagten Maschine eingesetzt zu werden.The guide element according to the invention or the roller described is therefore particularly suitable for use within the said machine.
Die Walze kann in unmittelbarer Nähe eines kontaktlos arbeitenden Umlenkelementes, beispielsweise einem Airturn oder Schwebetrockner angeordnet sein.The roller can be arranged in the immediate vicinity of a contactless deflecting element, for example an air turn or floating dryer.
Alternierend ist die Walze auch als selbständiges Bahnführungselement wirkend, als Ersatz für einen Airturn, einsetzbar.Alternately, the roller can also be used as an independent web guiding element, as a replacement for an air turn.
Besonders vorteilhaft lässt sich die erfindungsgemäße Walze in Streichanlagen einsetzen. Hier ist hinsichtlich einer gleichmässigen Auftragsschicht die Bildung von Längsfalten besonders kritisch. Deshalb und zum Schutz der frisch aufgebrachten Schicht, ist diese in Laufrichtung der Faserstoffbahn einem Streichaggregat zum Beschichten einer oder beider Seiten der Faserstoffbahn nachgeordnet. Je nachdem, ob die Behandlung der Faserstoffbahn ein - oder beidseitig erfolgt, ist die Anordnung der Führuπgswalze nur an einer Bahnseite (bei einseitigem Auftrag) oder an beiden
Bahnseiten (bei beidseitigem Auftrag) sinnvoll.The roller according to the invention can be used particularly advantageously in coating systems. The formation of longitudinal folds is particularly critical here with regard to an even application layer. For this reason and to protect the freshly applied layer, it is arranged downstream of a coating unit for coating one or both sides of the fibrous web in the running direction of the fibrous web. Depending on whether the fibrous web is treated on one or both sides, the guide roller is only arranged on one side of the web (for one-sided application) or on both Web sides (for two-sided orders) make sense.
Durch diese Anordnung und die Richtung und Intensität der von der Blaswalze mit gelochtem Außenmantel in den Zulaufbereich der Faserstoffbahn abgegebenen Strahlen oder der von der Blasdüse an die Vollmantelwalze abgegebenen Strahlen wird der an sich bekannte Coanda-Effekt erzeugt. Er besteht darin, dass der Blasstrahl bzw. die Blasstrahlen hoher Geschwindigkeit im Bereich des konvex gekrümmten Außenmantels der Walze Unterdruck erzeugen. Dadurch entsteht eine gerade so dicke Gasschicht, dass die Faserstoffbahn nahezu kontaktlos darüber gleiten kann. Überdies wird die Bahn zur Walze hin gesaugt, stabilisiert und glättet sich dabei in Querrichtung. Bestehende Bahn-Längsfalten gleiten quer zur Bahnlaufrichtung, d.h. zur Seite und damit nach außen weg und verschwinden dadurch. Im günstigsten Fall entstehen bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung diese gefürchteten Längsfalten gar nicht erst.This arrangement and the direction and intensity of the jets emitted by the blow roller with a perforated outer jacket into the inlet area of the fibrous web or the jets emitted by the blow nozzle to the full jacket roller produce the known Coanda effect. It consists in the blowing jet or the blowing jets generating high speed in the region of the convexly curved outer jacket of the roller. This creates a gas layer that is just thick enough that the fibrous web can slide over it almost without contact. In addition, the web is sucked towards the roller, stabilized and smoothed in the transverse direction. Existing web longitudinal folds slide transversely to the web running direction, i.e. to the side and thus away to the outside and thereby disappear. In the most favorable case, these dreaded longitudinal folds do not even occur when the device according to the invention is used.
Diese erfindungsgemaße Vorrichtung erhöht zum einen den Laufzeitwirkungsgrad bei hoher Betriebssicherheit der Herstellungs- und/oder Veredeluπgs- sprich Streichmaschine und zum anderen wird eine Verbesserung der Produktqualität, wie der eines gestrichenen Papieres erhöht.This device according to the invention on the one hand increases the runtime efficiency with high operational reliability of the manufacturing and / or finishing machine, that is to say the coating machine, and on the other hand improves the product quality, such as that of a coated paper.
Dabei ist jeder Zeit eine effektive Anpassung an die jeweiligen aktuellen Bedingungen, wie Strömungsverhältnisse, Bahngeschwindigkeit und Art der Faserstoffbahn möglich.An effective adaptation to the respective current conditions, such as flow conditions, web speed and type of fibrous web, is possible at any time.
Maßnahmen zur Erhöhung des Bahnzuges sind nicht mehr notwendig. Das ist um so bedeutender, da eine noch nicht vollständig getrocknete Bahn oder eine frisch gestrichene Bahn besonders abrissgefährdet ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass nur geringe Gaszufuhrmengen notwendig sind, um die Faserstoffbahn weitgehend kontaktlos zu führen.Measures to increase the train train are no longer necessary. This is all the more important since a web that has not yet dried completely or a freshly painted web is particularly at risk of tearing. Another advantage of the invention is that only small amounts of gas are required to guide the fibrous web largely without contact.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
wie eine bombierte oder eine gebogene Ausführung des Führungselementes (Walze), ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen.Further advantageous design features of the device according to the invention, Like a cambered or a curved design of the guide element (roller) result from further subclaims.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden:The invention will be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments:
Es zeigen in schematischer Darstellung:In a schematic representation:
Figur 1, 2 und 3: eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Führungselement in Form einer Walze im Querschnitt Figur 4: die Draufsicht auf das Oberflächenprofil der erfindungsgemäßenFigures 1, 2 and 3: a device according to the invention with a guide element in the form of a roller in cross section Figure 4: the top view of the surface profile of the invention
Walzen aus den Figuren 1 bis 3 Figur 5 bis 8: Einbaumöglichkeiten innerhalb einer Streichmaschine.Rolls from Figures 1 to 3 Figures 5 to 8: Installation options within a coating machine.
In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In der Beschreibungen der einzelnen Figuren sind deshalb nur die Veränderungen gegenüber den anderen Figuren aufgezeigt.In the figures, the same or equivalent components are provided with the same reference numerals. Therefore, only the changes compared to the other figures are shown in the descriptions of the individual figures.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein Fuhrungselement, welches als Walze ausgebildet ist und allgemein mit 1 in allen Figuren bezeichnet ist.The device according to the invention comprises a guide element which is designed as a roller and is generally designated 1 in all figures.
Die Figur 1 zeigt eine spezielle Ausführungsform der Walze 1 , die hier als Blaswalze wirkt und mit 1.0 bezeichnet ist.FIG. 1 shows a special embodiment of the roller 1, which acts here as a blowing roller and is designated 1.0.
Diese Blaswalze 1.0 besteht im wesentlichen aus einem Walzenkern 1.1 , einem konzentrischen Tragteil 1.2 und einem Außenmantel 1.3 mit einer Oberfläche O. Das Tragteil 1.2 enthält eine durch Seitenwände 1.4 und 1.5 abgeschottete, aber durch wenigstens eine verstellbare Seitenwaπd (das ist im Beispiel die Wand 1.4) eine in ihrer Größe verstellbare Druckkammer 1.6.This blow roller 1.0 essentially consists of a roller core 1.1, a concentric support part 1.2 and an outer jacket 1.3 with a surface O. The support part 1.2 contains a partition walled off by side walls 1.4 and 1.5, but by at least one adjustable side wall (in the example, this is wall 1.4 ) an adjustable pressure chamber 1.6.
Diese Druckkammer 1.6 steht mit einer Gas-Zuführleitung 1.7, insbesondere einer Druckluftleitung in Verbindung und ist zum Außenmantel 1.3 hin offen. Die
Druckkammer 1.6 ist feststehend ausgebildet, während der mit einer Vielzahl von Durchtritts- bzw. Austrittsöffnungen 1.8 versehene Außenmantel 1.3 sich in Richtung des Pfeiles R um den Kern 1.1 bzw. das Tragteil 1.2 dreht. Die Austrittsöffnungen 1.8 sind darüberhinaus in ihrer Größe (beispielsweise durch Anordnung von nicht dargestellten Schiebern) und auch in ihrer Ausströmrichtung verstellbar.This pressure chamber 1.6 is connected to a gas supply line 1.7, in particular a compressed air line, and is open to the outer jacket 1.3. The Pressure chamber 1.6 is designed to be stationary, while the outer casing 1.3, which is provided with a large number of passage or outlet openings 1.8, rotates in the direction of the arrow R around the core 1.1 or the supporting part 1.2. The outlet openings 1.8 are also adjustable in size (for example by arranging slides, not shown) and also in their outflow direction.
Durch die Öffnungen 1.8 werden dadurch sehr effektiv Gas-Strahlen 3 ausgestoßen und zwar in Richtung der Zulaufseite 4 einer der Blaswalze 1.0 zulaufenden Papierbahn 5.Gas jets 3 are thereby very effectively expelled through the openings 1.8, specifically in the direction of the inlet side 4 of a paper web 5 tapering towards the blowing roller 1.0.
Die Druckkammer hat die Querschnittsfoπm eines Kreissektors und wirkt aufgrund ihrer Verstellbarkeit durch die Seitenwand 1.4 mengenregulierend.The pressure chamber has the cross-sectional shape of a circular sector and, due to its adjustability through the side wall 1.4, regulates the quantity.
Die Druckkammerwand 1.4 sollte in einem Winkel von ca. 45°, insbesondere im Bereich von 15° bis 30° zu einer gedachten vertikalen Walzenachse Av eingestellt sein, weil die sich daran anschließende Druckkammer 1.6 in diesem Bereich das gewählte Gas für die Ausbildung des Gasfilmes GF optimal zugeführt werden kann.The pressure chamber wall 1.4 should be set at an angle of approximately 45 °, in particular in the range from 15 ° to 30 ° to an imaginary vertical roller axis Av, because the pressure chamber 1.6 adjoining it in this area contains the gas selected for the formation of the gas film GF can be optimally fed.
Infolge der hohen Geschwindigkeit (ca. 2000m/min) der in Laufrichtung L laufenden Papierbahn 5 und der noch höheren Walzendrehzahl der in derselben Laufrichtung R drehenden Blaswalze 1.0, bildet sich der gewünschte Gasfilm GF aus, welcher der Führung und Stabilisierung der Papierbahn 5 dient. Im Bereich der kreisrunden Außenfläche 1.9 der Blaswalze wird zudem noch ein Unterdruck gebildet, der die Luftgrenzschicht strömen lässt und unter der Bezeichnung "Coanda-Effekt" bekannt ist. Diese Luftströmung kann nun ausgenutzt werden, um Längsfalten bzw. Omega- Falten in der Faserstoffbahn, beziehungsweise in einer mit einem flüssigen bis pastösen Auftragsmedium behandelten noch feuchten Faserstoffbahn 5 zu beseitigen oder zu gar zu vermeiden.As a result of the high speed (approx. 2000 m / min) of the paper web 5 running in the direction of travel L and the even higher roller speed of the blowing roller 1.0 rotating in the same direction of travel R, the desired gas film GF is formed, which serves to guide and stabilize the paper web 5. A vacuum is also formed in the area of the circular outer surface 1.9 of the blowing roller, which allows the air boundary layer to flow and is known as the "Coanda effect". This air flow can now be used to eliminate or even avoid longitudinal folds or omega folds in the fibrous web, or in a still moist fibrous web 5 treated with a liquid to pasty application medium.
Die Dicke des Gasfilmes zwischen Walzenoberfläche und der Faserstoffbahn braucht dazu zweckmäßigerweise nur sehr gering zu sein. Geregelt wird die Dicke a als
Regelgröße durch Verändern des gefördertem Luftvolumens und/oder des eingestellten Druckes und/oder der Drehzahl der Walze als Stellgröße. Bei der Regelung kann noch beispielsweise der Umschlingungswinkel der Bahn 5 an der Walze 1 und/oder Oberflächenparameter - wie Federsteifigkeit, Reibungskoeffizient, Oberflächenstruktur der Walze 1 - berücksichtigt werden. Die Regelung kann zudem noch in Abhängigkeit der Bahnspanπung und/oder der Laufgeschwindigkeit der Bahn 5 erfolgen.The thickness of the gas film between the roller surface and the fibrous web expediently only needs to be very small. The thickness a is regulated as Control variable by changing the conveyed air volume and / or the set pressure and / or the speed of the roller as a manipulated variable. For example, the wrap angle of the web 5 on the roller 1 and / or surface parameters - such as spring stiffness, coefficient of friction, surface structure of the roller 1 - can also be taken into account in the control. The regulation can also take place as a function of the web tension and / or the running speed of the web 5.
Die in den Figuren 2 und 3 dargestellten Vorrichtungen beruhen auf demselben Prinzip, wie bei Figur 1 beschrieben.The devices shown in Figures 2 and 3 are based on the same principle as described in Figure 1.
Bei Figur 2 ist ebenfalls eine Blaswalze 1.0, wie bei Figur 1 vorhanden, aber mit im wesentlichen nach unten gerichteten Strahlen 3. Die Walze 1.0 ist nur mit dem Außenumriss (also ohne Innenleben) dargestellt. Dreht nun die Walze 1.0 schneller als die Geschwindigkeit der Papierbahn 5 beträgt, wird eine besonders stabile Luftgrenzschicht LG aufrecht erhalten. Die Walzendrehzahl ist beispielsweise um 1 m/s erhöht gegenüber der Bahngeschwindigkeit.In FIG. 2 there is also a blowing roller 1.0, as in FIG. 1, but with jets 3 directed essentially downwards. The roller 1.0 is only shown with the outer contour (ie without an interior). If the roller 1.0 now rotates faster than the speed of the paper web 5, a particularly stable air boundary layer LG is maintained. For example, the roller speed is increased by 1 m / s compared to the web speed.
Aus Figur 3 ist eine andere, einfacher herzustellende Ausführungsvariante der Walze 1 entnehmbar. Die Walze 1 weist hier anstelle eines gelochten Außenmantels einen Vollmantel 6 auf. Außerdem enthält sie keine Druckkammer.Another variant of the roller 1 that is easier to manufacture can be seen in FIG. The roller 1 here has a solid jacket 6 instead of a perforated outer jacket. It also contains no pressure chamber.
Zur Ausbildung des Luftpolsters und des die Breitstreckwirkung erzielenden Gasfilmes GF ist eine gesonderte Blasdüse 7 im Einlaufzwickel Z bzw. der Bahnzulaufseite 4 angeordnet. Die Ausströmrichtung der Blasdüse 7 zielt auf den Vollmantel 6 hin.To form the air cushion and the gas film GF that achieves the spreading effect, a separate blowing nozzle 7 is arranged in the inlet gusset Z or the web inlet side 4. The outflow direction of the blowing nozzle 7 is aimed at the solid jacket 6.
Die Blasdüse 7 ist im vorliegenden Beispiel in Form eines an die Breite der Walze 1 angepassten Rohres 7.1 mit einer Vielzahl von Ausströmöffnungen 7.2 gestaltet, könnte aber auch einen durchgehenden Ausströmschlitz aufweisen mit getrennt beaufschlagbaren Gaszuführungen. Als Medium für die Ausbildung des Gasfilmes GF kommt ebenfalls wie bei der Blaswalze gemäß Fig. 1 und 2 Luft oder Dampf in Frage.
The blowing nozzle 7 is designed in the present example in the form of a pipe 7.1 adapted to the width of the roller 1 with a plurality of outflow openings 7.2, but could also have a continuous outflow slot with gas feeds which can be acted upon separately. Air or steam can also be used as the medium for the formation of the gas film GF, as in the blow roller according to FIGS.
In einer weiteren Figur 4 ist ein bevorzugtes Oberflächenprofil der Walze 1 oder 1.0 zu sehen. Es ist nach Art des Oberflächenprofiles eines Golfballes, mit einer vorzugsweise die gesamte Oberfläche O bedeckenden Vielzahl von Dellen 8 gestaltet. Die Dellen 8 weisen einen sanften Einlaufradius zum Ausgangsniveau der Walzenoberfläche O bzw. Außenmantel 1.3 auf.In a further FIG. 4, a preferred surface profile of the roller 1 or 1.0 can be seen. It is designed in the manner of the surface profile of a golf ball, with a plurality of dents 8 which preferably cover the entire surface O. The dents 8 have a gentle inlet radius to the initial level of the roll surface O or outer jacket 1.3.
Eine solche Oberflächenstruktur wirkt sich ganz besonders positiv auf das Laufverhalten der Papierbahn 5 aus. Eine Leitwalze mit einer solchen Oberfläche ist aus der DE-A1 10048305.4 bekannt.Such a surface structure has a particularly positive effect on the running behavior of the paper web 5. A guide roller with such a surface is known from DE-A1 10048305.4.
Je nach Größe, das heißt Durchmesser und Tiefe der Dellen 8 und deren Anzahl verteilt über die Walzeπoberfläche O, lassen sich die gewünschten Strömungsverhältnisse der Gasgleitschicht GF beeinflussen.Depending on the size, that is the diameter and depth of the dents 8 and their number distributed over the roll surface O, the desired flow conditions of the gas sliding layer GF can be influenced.
Als Material für vorstehend beschriebene Walzenarten 1, 1.0 oder 6 kann Metall aber auch Kunststoff, beispielsweise ein faserverstärkter Kunststoff, wie glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK), gewählt werden.As a material for the roller types 1, 1.0 or 6 described above, metal or plastic, for example a fiber-reinforced plastic such as glass-fiber reinforced plastic (GRP), can be selected.
Die Figuren 5 bis 8 zeigen die erfindungsgemäße Walze im Zusammenhang mit einer Streichmaschine 9. Die Streichmaschine 9 ist einer nicht in den Figuren dargestellten Trockenpartie einer Maschine zur Herstellung und Veredelung einer Papier- oder Kartonbahn nachgeordnet. Die erfindungsgemäße Walze könnte aber auch in anderen Partien der Maschine Anwendung finden, wo die Papierbahn 5 aufgrund Ihres Feuchtigkeitsgehaltes zur Faltenbildung neigt oder wo Unregelmäßigkeiten in der Faserstoffbahn erwartet werden.FIGS. 5 to 8 show the roller according to the invention in connection with a coating machine 9. The coating machine 9 is arranged downstream of a drying section (not shown in the figures) of a machine for producing and finishing a paper or cardboard web. The roller according to the invention could also be used in other parts of the machine where the paper web 5 tends to wrinkle due to its moisture content or where irregularities in the fibrous web are expected.
Die Streichmaschine 9 beinhaltet in diesen Beispielen die nipbildenden Auftragswalzen 9.1 und 9.2 sowie Auftragsaggregate 9.3 hier zum indirekten Auftrag.In these examples, the coating machine 9 contains the nip-forming application rollers 9.1 and 9.2 and application units 9.3 here for indirect application.
Auf die detaillierte Darstellung und Beschreibung der speziellen Auftragsaggregate,
die selbstverständlich auch ohne Auftragswalzen direkt auf die Papierbahπ einwirken können, soll hier verzichtet werden, da diese hinlänglich bekannt sind. In den Figuren 6 und 7 wurden die Auftragsaggregate 9.3 aus Vereinfachungsgründen nicht mit eingezeichnet.On the detailed representation and description of the special application units, which, of course, can also act directly on the paper web without application rollers, should be dispensed with here, since these are sufficiently known. In FIGS. 6 and 7, the application units 9.3 have not been included for reasons of simplification.
Figur 5 zeigt, dass das Führungselement bzw. die Walze 1 als selbständiges Bahπführungselement in einem Bereich eines freien Bahnzuges wirken kann.FIG. 5 shows that the guide element or the roller 1 can act as an independent web guide element in a region of a free web tension.
Genauso ist diese Walze 1 aber auch in unmittelbarer Nähe eines kontaktlos arbeitenden Umlenkelementes, beispielsweise einem Airturn 10 und/oder eines kontaktlosen Bahntrocknungselementes, einem Schwebetrockner 11 , wie Figur 6 bis 8 zeigen, anwendbar.However, this roller 1 can also be used in the immediate vicinity of a contactless deflecting element, for example an air turn 10 and / or a contactless web drying element, a floating dryer 11, as shown in FIGS. 6 to 8.
Die Walze 1 ist in diesen Figuren wie gesagt, innerhalb eine freien Bahnzuges angeordnet.In these figures, the roller 1 is arranged within a free web train, as said.
Bei Figur 5, 7 und 8 ist jeweils eine solche Walze 1 beiden Bahnseiten 5a und 5b zugeordnet. Figur 6 zeigt die Anordnung je einer Walze 1 vor und hinter einem Schwebetrockner 11.In FIGS. 5, 7 and 8, such a roller 1 is assigned to both web sides 5a and 5b. FIG. 6 shows the arrangement of one roller 1 in front of and one behind a floating dryer 11.
Es sind jedoch auch noch andere Konfigurationen denkbar.However, other configurations are also conceivable.
So wäre die erfindungsgemäße Vorrichtung auch einsetzbar bei einer Konstruktion, die im Unternehmen der Anmelderin unter dem Namen "Module Dryer" bekannt ist , und teilweise in Figur 8 gezeigt ist, möglich. Hier ist eine Walze 1 oder 1.0 oder 6 sowohl der nach oben laufenden, als auch der wieder nach unten laufenden Papierbahπ 5 zugeordnet und wirkt dabei als Airtum (d.h. als Umlenkelement, welches auch gleichzeitig als Trockner ausgebildet sein kann), wobei sie unmittelbar eine Baueinheit mit dem Schwebetrockπer 11 bildet.Thus, the device according to the invention could also be used in a construction which is known in the applicant's company under the name "Module Dryer" and is partially shown in FIG. 8. Here, a roller 1 or 1.0 or 6 is assigned to both the upward and downward paper webs 5 and acts as an air reservoir (ie as a deflection element, which can also be designed as a dryer), whereby it is directly a structural unit with the Schwebetrockπer 11 forms.
Wie die Figuren 5 bis 7 zeigen, sind prinzipiell mehrere Walzen 1, 1.0 bzw. 6
einsetzbar. Der Außendurchmesser jeder dieser Walze sollte im Hinblick auf die Ausbildung des Gasfilmes einen Mindestdurchmesser von 450 mm haben.As FIGS. 5 to 7 show, there are in principle several rollers 1, 1.0 and 6 used. The outer diameter of each of these rollers should have a minimum diameter of 450 mm in view of the formation of the gas film.
In den Figuren ist die Form der Walze 0, 1.0 bzw. 6 nicht verdeutlicht.The shape of the roller 0, 1.0 or 6 is not illustrated in the figures.
Sie kann aber über ihre Länge hinweg einen gleichmäßigen Querschnitt aufweisen, gebogen sein oder aber auch bombiert ausgeführt sein.However, it can have a uniform cross-section over its length, be curved or can also be designed cambered.
Es hat sich gezeigt, dass die Bildung unerwünschter Längsfalten bei höheren Strichgewichten und/oder stärkerer Penetration in die Papierbahn 5 besonders häufig auftreten und dort die beschriebene, erfindungsgemaße Vorrichtung bevorzugt eingesetzt werden sollte. Die aufgetragene Schicht eines flüssigen bis pastösen Auftragsmediums, wie Streichfarbe, Leim oder Stärke bleibt bei Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung unbeschädigt, vor allem aber kann die durch den Strichauftrag verursachte Quellung mit anschließender Faltenbildung aus der Bahn erfolgreich ausgebügelt werden.It has been shown that the formation of undesired longitudinal folds occurs particularly frequently in the case of higher coating weights and / or greater penetration into the paper web 5 and the device according to the invention described here should preferably be used there. The applied layer of a liquid to pasty application medium, such as coating color, glue or starch, remains undamaged when the device according to the invention is used, but above all the swelling caused by the application of the line with subsequent wrinkling can be successfully ironed out of the web.
Zumeist entstehen die besagten, unerwünschten Falten bei der Umlenkung der Papierbahn. Mit dem Einbau der erfindungsgemäßen Walzen vor einer Umlenkeinrichtung, können sogar die Falten verhindert, mit dem Einbau nach der Umlenkeinrichtung, vorzugsweise nach der ersten kontaktlosen Umlenkung, lassen sich Falten ausgleichen.
Most of the time, the said undesirable folds occur when the paper web is deflected. With the installation of the rollers according to the invention in front of a deflection device, even the folds can be prevented, with the installation after the deflection device, preferably after the first contactless deflection, folds can be compensated for.