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Die
Erfindung betrifft einen Breitnip-Kalander mit einer Schuhwalze,
einer Gegenwalze und einem zwischen der Schuhwalze und der Gegenwalze
ausgebildeten Breitnip, wobei die Schuhwalze einen umlaufenden Mantel
aufweist, der durch eine Anpreßschuhanordnung
in Richtung auf die Gegenwalze belastbar ist.
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Ein
Breitnip, der auch als "extended" Nip bezeichnet wird,
hat gegenüber
einem "normalen" Nip, der zwischen
zwei Walzen gebildet ist, eine größere Arbeitslänge. Dies
führt dazu,
daß eine
Materialbahn, die in dem Breitnip satiniert wird, bei gleicher Geschwindigkeit
eine längere
Bearbeitungszeit erhält. Bei
gleichen Streckenlasten wird hingegen die auf die Bahn wirkende
Druckspannung vermindert. Dies führt
zu einer Satinage mit in der Regel verbesserten Oberflächeneigenschaften
aufgrund der vergrößerten Behandlungszeit
und geringe rer Verdichtung aufgrund der verringerten Druckspannungen.
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Der
Mantel der Schuhwalze wird üblicherweise
durch einen Anpreßschuh
gegen die Gegenwalze gedrückt.
Der Anpreßschuh
ist aus einem starren Metallblock gebildet, der eine Anpreßfläche aufweist,
die an die Gegenwalze angepaßt
ist. Wenn man den Radius der Gegenwalze, die Dicke der zu satinierenden
Materialbahn und die Dicke des Mantels kennt, dann kann man die
Kontur der Anpreßfläche berechnen
und sie dann einschleifen. Die Anpreßfläche ist dann im Rahmen der
Toleranzen mehr oder weniger gut an die Gegenwalze angepaßt.
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Das
Einschleifen der Anpreßfläche ist
ein relativ aufwendiger Vorgang. Wenn sich die Dicke der Materialbahn ändert oder
beispielsweise ein neuer Mantel der Schuhwalze verwendet wird, der
noch nicht verschlissen ist und dementsprechend eine etwas größere Dicke
als ein alter Mantel aufweist, dann ist im Prinzip eine Änderung
der Kontur der Anpreßfläche erforderlich,
die aber aus wirtschaftlichen Gründen
nicht erfolgt. Das Satinageergebnis ist dementsprechend nicht optimal.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Satinage zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Breitnip-Kalander der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, daß die Anpreßschuhanordnung
mindestens eine mit einer Druckeinstelleinrichtung verbundene Druckkammer
aufweist, die zumindest auf ihrer mit dem Mantel zusammenwirkenden
Seite durch eine flexible Membran begrenzt ist, wobei in der Membran
mindestens eine Schmiermittelaustrittsöffnung vorgesehen ist, die
mit einer zusätzlich
zur Druckeinstelleinrichtung vorgesehenen Schmiermittelversorgungseinrichtung
verbunden ist.
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Mit
dieser Ausgestaltung erreicht man eine automatische Anpassung der
Druckbeaufschlagung an die Kontur der Gegenwalze unabhängig davon, welche
Dickenschwankungen die einlaufende Materialbahn hat, und unabhängig davon,
mit welchen Toleranzen der Mantel versehen ist. Die Membran kann hier
durch einen Kunststoff gebildet sein. Es ist aber auch möglich, eine
Metallmembran zu verwenden. Der in der Druckkammer herrschende Druck,
der insbesondere durch eine Druckflüssigkeit hervorgerufen wird,
wirkt überall
in gleicher Weise auf die Membran, erzeugt also über die gesamte Fläche der
Membran eine gleichmäßige Anpreßkraft.
Dementsprechend kann die Membran der Kontur der Gegenwalze ohne größere Schwierigkeiten
folgen. Die Berührungsfläche zwischen
der Außenseite
der Membran und dem Mantel wird durch ein Schmiermittel geschmiert,
das von der Schmiermittelversorgungseinrichtung her zugeführt wird.
Dadurch, daß man
die Schmiermittelversorgungseinrichtung zusätzlich zur Druckeinstelleinrichtung
vorsieht, kann man den Druck in der Druckkammer in weiten Grenzen
unabhängig
von dem Druck einstellen, der zur Schmierung der Berührungsfläche zwischen
Mantel und Membran erforderlich ist. Der Breitnip-Kalander ist also
in relativ weiten Grenzen sehr flexibel einsetzbar. Gleichwohl ist
die Schmierung in allen Betriebszuständen sichergestellt, so daß der Verschleiß des Mantels
und der Membran klein gehalten werden kann.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Druckeinstelleinrichtung
und die Schmiermittelversorgungseinrichtung voneinander getrennt
sind. Damit wird eine vollständige
Entkopplung der Druckeinstellung von der Schmiermittelversorgung
gewährleistet.
Man kann den Druck in der Druckkammer unabhängig von der Zufuhr des Schmiermittels
einstellen. Der mögliche
Arbeitsbereich des Breitnip-Kalanders wird damit erweitert. Die Schmierung
kann beispielsweise hydrostatisch oder hydrodynamisch erfolgen,
wobei hydrostatisch bevorzugt wird.
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Bevorzugterweise
ist zwischen der Schmiermittelversorgungseinrichtung und der Schmiermittelaustrittsöffnung eine
flexible Leitung angeordnet. Da sich die Membran im Betrieb verformt,
wenn sie an die Kontur der Gegenwalze angepaßt wird, ist eine flexible
Leitung außerordentlich
vorteilhaft. Über die
flexible Leitung läßt sich
das Schmiermittel auch der veränderten
Form der Membran nachführen.
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Vorzugsweise
ist die Leitung zumindest teilweise innerhalb der Membran angeordnet.
Man verwendet also die Membran selbst als Führung für das Schmiermittel. Dies bedingt
lediglich eine spezielle Ausformung der Membran.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß die
Leitung einen Innenraum aufweist, der durch die Membran begrenzt
ist. Man kann also bei der Herstellung der Membran bereits Kanäle oder
Ausnehmungen einführen,
die dann später
die Leitung bilden.
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Vorzugsweise
ist die Schmiermittelaustrittsöffnung
durch die Mündung
einer Ausnehmung gebildet, die sich bis in das Innere der Leitung
erstreckt. Man erzeugt also bei der Herstellung der Membran zunächst einmal
die Kanäle,
die später
die Leitung bilden, und stellt zusätzlich die Schmiermittelaustrittsöffnung dadurch
her, daß man
eine Verbindung zwischen dem Kanal und der Oberfläche der
Membran bildet. Die Schmiermittelaustrittsöffnung kann dann beispielsweise
durch Bohren hergestellt werden, bei der ein Bohrer von der äußeren Oberfläche der
Membran bis in die Leitung abgesenkt wird. Wenn die Membran aus
Kunststoff gegossen wird, dann kann man beim Gießvorgang bereits die entsprechenden Öffnungen
vorsehen.
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Bevorzugterweise
weist die Membran im Bereich der Leitung eine Verdickung auf. Wenn
die Membran selbst dick genug ist, dann kann man die Leitung problemlos
innerhalb der Membran unterbringen. Wenn die Membran jedoch nur
relativ dünn ist,
dann wird das Unterbringen der Leitung schwierig. In diesem Fall
kann man auf der Innenseite der Membran, also in der Druckkammer,
eine Verdickung vorsehen, die dann zur Aufnahme der Leitung dient.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß die
Verdickung einstückig
mit der Membran ausgebildet ist. Dies empfiehlt sich vor allem dann,
wenn die Membran aus einem Kunststoff gebildet ist. Die Verdickung
bildet dann eine Art "Wulst", der in die Druckkammer
hineinragt.
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In
einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß die Verdickung
durch einen Ansatzkörper
ge bildet ist. Diese Ausbildung empfiehlt sich vor allem dann, wenn
die Membran durch ein Metall gebildet ist, In diesem Fall kann der
Ansatzkörper,
beispielsweise ein Rohr oder eine Halbschale, an die Membran angeschweißt werden.
Auch in diesem Fall wird dann die Schmiermittelaustrittsöffnung durch
Bohren hergestellt. Selbstverständlich
sind auch bei einer metallischen Membran eine einstückige Ausbildung
und bei einer Kunststoffmembran ein Ansatzkörper verwendbar.
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Bevorzugterweise
ist die Leitung mit einem flexiblen Schlauch verbunden. Der flexible
Schlauch kann dann den Bewegungen der Membran auch in einem größeren Umfang
folgen.
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Vorzugsweise
ist der flexible Schlauch durch die Druckkammer hindurchgeführt. Dies
ist eine relativ einfache Ausgestaltung, um die Versorgung der Schmiermittelaustrittsöffnung sicherzustellen.
Der flexible Schlauch stört
außen
nicht.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung sind mehrere Schmiermittelaustrittsöffnungen
vorgesehen, die einzeln oder gruppenweise mit der Schmiermittelversorgungseinrichtung
verbunden sind. In diesem Fall können
die Schmiermittelaustrittsöffnungen einzeln
oder gruppenweise angesteuert werden. Beispielsweise kann man in
Maschinenrichtung Schmiermittelaustrittsöffnungen in den Bereichen,
in denen die Membran in bestimmten Betriebszuständen nicht mit dem Mantel zusammenwirkt,
von der Versorgung ausschließen.
In diesem Fall geht einerseits weniger Schmiermittel verloren. Andererseits
ist es einfacher, den zur Zufuhr des Schmiermittels erfor derlichen
Druck von der Schmiermittelversorgungseinrichtung bereitstellen
zu lassen.
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Vorzugsweise
ist die Schmiermittelaustrittsöffnung
mit mindestens einer Tasche an der mit dem Mantel zusammenwirkenden
Außenseite
verbunden. Diese Tasche (die Tasche kann auch eine längliche Form
haben und bildet dann eine Art Kanal) kann das Schmiermittelpolster
in eine bestimmte Form bringen oder das Schmiermittel an Positionen
leiten, die nicht direkt mit der Schmiermittelaustrittsöffnung verbunden
sind. Dadurch wird auf einfache Weise sichergestellt, daß die Berührungsfläche zwischen
der Membran und dem Mantel so geschmiert wird, wie das zur Vermeidung
von Verschleiß erforderlich
ist.
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Bevorzugterweise
bildet die Membran mit der Druckeinstelleinrichtung eine die Arbeitslänge des
Breitnips verändernde
Längeneinstelleinrichtung.
Gegebenenfalls kann auch noch vorgesehen sein, daß ein den
Druckraum tragender Träger
mehr oder weniger an die Gegenwalze angenähert wird. Auf diese Weise
ist es mit geringem Aufwand möglich,
die Membran so zu beaufschlagen, daß sie die Gegenwalze über einen
kleineren oder einen größeren Winkel
umschlingt und so die Arbeitslänge
des Breitnips verändert.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
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1 einen
Ausschnitt aus einem Breitnip-Kalander,
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2 eine
erste Ausführungsform
eines Anpreßschuhs
mit Membran,
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3 eine
zweite Ausführungsform
eines Anpreßschuhs
mit Membran und
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4 eine
dritte Ausführungsform
eines Anpreßschuhs
mit Membran.
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1 zeigt
einen Ausschnitt aus einem Breitnip-Kalander 1, der eine
Schuhwalze 2 mit einem umlaufenden Mantel 3 und
eine Gegenwalze 4 aufweist. Wenn der Mantel 3 an
der Gegenwalze 4 anliegt, dann entsteht ein Breitnip 5.
Im Betrieb sollte allerdings der Mantel 3 nicht direkt
an der Gegenwalze 4 anliegen, sondern unter Zwischenlage
einer zu satinierenden Materialbahn, beispielsweise einer Bahn aus
Papier oder Karton, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
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Um
den Mantel 3 an die Gegenwalze 4 anzudrücken, ist
eine Anpreßschuhanordnung 6 vorgesehen,
die einen Anpreßschuh 7 aufweist,
der auf einem den Mantel 3 durchsetzenden Träger 8 angeordnet
ist. Der Träger 8 ist
ortsfest.
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Zwischen
dem Träger 8 und
dem Anpreßschuh 7 ist
eine Hubeinrichtung 9 angeordnet, die über eine Steuereinrichtung 10 betätigt wird.
Die Hubeinrichtung 9 kann beispielsweise als Kolben-Zylinder-Einrichtung
ausgebildet sein.
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Ein
Positionssensor 11 ermittelt die Position des Anpreßschuhs 7 in
Bezug auf den Träger 8.
Die Position der Gegenwalze 4 zum Träger 8 läßt sich
auf andere Weise ermitteln. Beispielsweise durch außerhalb
der Schuhwalze 2 angeordnete Sensoren läßt sich die Position des Anpreßschuhs 7 relativ
zur Gegenwalze 4 mit Hilfe des Positionssensors 11 bestimmen.
Der Positionssensor 11 kann natürlich auch an einer anderen
Stelle angeordnet sein.
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Mit
Hilfe einer Eingabeeinrichtung 12 läßt sich nun eine Arbeitslänge des
Breitnips 5 vorgeben. Diese Position wird in der Steuereinrichtung 10 in Steuersignale
umgerechnet, mit denen die Hubeinrichtung 9 betätigt werden
kann, um den Anpreßschuh 7 anzuheben,
so daß die
gewünschte
Arbeitslänge
des Breitnips 5 erreicht wird.
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Der
Anpreßschuh 7 weist
einen Druckraum 13 auf, der auf der der Gegenwalze 4 zugewandten Seite
von einer elastischen und flexiblen Membran 14 begrenzt
ist. Die Membran 14 bildet auch noch einen Teil von Seitenwänden 15.
Der Anpreßschuh 7 weist einen
Rahmen 16 auf, der als durchgehende Platte ausgebildet
ist und einen Anschluß 17 zur
Zufuhr eines Druckfluids aufweist. An den Rahmen 16 schließen sich
Seitenwände 18 an,
an denen die Membran 14 befestigt ist.
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Im
Druckraum 13 ist ein Drucksensor 19 angeordnet,
der ebenfalls mit der Steuereinrichtung 10 verbunden ist.
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Im "Leerlauf", der in 1 dargestellt
ist, liegt der Mantel 3 der Schuhwalze 2 mit seiner
Eigenspannung unter Zwischenlage einer nicht näher dargestellten Materialbahn
an der Gegenwalze 4 an. Der Anpreßschuh 7 ist noch
nicht aktiv. Wenn nun der Druckraum 13 über den Anschluß 17 mit
Druckflüssigkeit
gefüllt
und unter Druck gesetzt wird, dann wölbt sich die Membran 14,
wie dargestellt, zunächst in
Richtung auf die Gegenwalze 4 aus.
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Wenn
nun über
die Eingabeeinrichtung 12 eine vorbestimmte Arbeitslänge des
Breitnips 5 eingestellt wird, dann wird der Anpreßschuh 7 in
Richtung auf die Gegenwalze 4 hochgefahren (die Richtungsangabe
bezieht sich auf die Darstellung der Zeichnung). Dabei taucht die
Gegenwalze 4 (unter Zwischenlage der Materialbahn und des
Mantels 3) in die Membran 14 ein. Je nach Hubhöhe ergibt
sich eine unterschiedliche Arbeitslänge. Wird die Hubhöhe vergrößert, ergibt
sich eine größere Arbeitslänge.
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Zusätzlich kann
man nun den Druck im Druckraum 13 steuern, um die Arbeitslänge und
den Arbeitsdruck im Breitnip 5 noch zu beeinflussen. Die Steuereinrichtung 10 wird
in Abhängigkeit
von einer vorgegebenen Druckspannung im Breitnip 5 den Druck
im Druckraum 13 und die Hubhöhe so wählen, daß die gewünschte Arbeitslänge zustande
kommt.
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Die
Membran 14 kann durch einen Kunststoff oder durch ein Metall
gebildet sein. Sie muß lediglich flexibel
genug sein, um sich an die Kontur der Gegenwalze 4 anpassen
zu können,
wenn die Hubeinrichtung 9 den Anpreßschuh 7 anhebt.
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Wenn
die Membran 14 mit ihrer Außenseite an der Innenseite
des Mantels 3 anliegt, dann entsteht eine erhebliche Reibung.
Um diese Reibung zu vermindern und damit den Verschleiß des Mantels 3 und
der Membran 14 klein zu halten, ist eine Schmiermittelversorgungseinrichtung 20 vorgesehen,
die über
eine in 1 nur schematisch dargestellte
Leitung 21 ein Schmiermittel zu einer ebenfalls nur schematisch
dargestellten Schmiermittelaustrittsöffnung 22 dem Berührungsbereich
zwischen Membran 14 und Mantel 3 zuführt. Die
Schmiermittelversorgungseinrichtung 20 ist hierbei unabhängig von
der nicht näher
dargestellten Druckeinstelleinrichtung, die über den Anschluß 17 den
Druck im Druckraum 13 beeinflußt, d.h. die Schmierung der
Berührungsfläche zwischen
der Membran 14 und dem Mantel 3 kann weitgehend
unabhängig
von dem im Druckraum 13 eingestellten Druck vorgenommen
werden.
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2 zeigt
eine erste Möglichkeit,
wie man die Membran 14 ausgestalten kann, um das Schmiermittel
der Außenseite 23 der
Membran zuzuführen. Gleiche
Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 versehen.
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Die
in 1 schematisch dargestellte Leitung 21 ist
mit Kanälen 24 verbunden,
die parallel zur Achse der Gegenwalze 4 im Innern der Membran 14 angeordnet
sind. Jeder Kanal 24 steht über mehrere Schmiermittelaustrittsöffnungen 22 (in 2 pro
Kanal 24 nur eine erkennbar) mit der Außenseite 23 in Verbindung.
Die Schmiermittelaustrittsöffnungen 22 sind
durch Bohrungen gebildet, die von der Außenseite 23 der Membran 14 her
bis in den Kanal 14 eingebracht worden sind.
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Die
Kanäle 24 können von
der Schmiermittelversorgungseinrichtung 20 einzeln versorgt
werden, d.h. man muß nicht
durch alle Kanäle 24 ein Schmiermittel
treten lassen. Wenn beispielsweise die Membran 14 nur über einen
geringeren Umfangswinkel an der Innenseite des Mantels 3 anliegt,
dann kann es beispielsweise ausreichen, nur die mittleren drei oder
fünf Kanäle 24 mit
Schmiermittel zu versorgen.
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Die
Kanäle 24 können beim
Gießen
der Membran 14 hergestellt werden, wenn die Membran als
Kunststoffelement ausgebildet ist. Beim Gießen können natürlich auch die Schmiermittelaustrittsöffnungen 22 hergestellt
werden.
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Wenn
die Membran 14 selbst nicht dick genug ist, um die Kanäle 24 aufzunehmen,
dann kann man die Membran 14 mit Wülsten 25 auf ihrer
Innenseite 26 versehen, wobei sich die Wülste 25 ebenfalls parallel
zur Achse der Gegenwalze 4 erstrecken. Die Wülste 25 haben
also praktisch keinen Einfluß auf
die Fähigkeit
der Membran 14, sich der Kontur der Gegenwalze 4 anzupassen.
Die Wülste 25 können, wie dies
in 3 dargestellt ist, einstückig mit der Membran 14 ausgebildet
sein. Dies empfiehlt sich vor allem dann, wenn die Membran 14 als
Kunststoffteil ausgebildet ist. Wenn die Membran 14 aus
einem Metall gebildet ist, dann kann es zweckmäßig sein, die Wülste 25 an
die Innenseite der Membran 26 anzusetzen, beispielsweise
in Form einer Halbschale oder eines Rohres, wobei derartige Ansatzteile
dann mit der Membran 14 verschweißt werden können.
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4 zeigt
eine Möglichkeit,
bei der die Membran 14 über
eine Leitung 21, die flexibel ausgebildet ist, mit einem
Zuflußrohr 27 verbunden
ist, das wiederum mit der Schmiermittelversorgungseinrichtung 20 (nicht
darge stellt) verbunden ist. Die flexible Leitung 21 ist
durch den Druckraum 13 hindurchgeführt. In der Umgebung der Schmiermittelaustrittsöffnung 22 ist
eine Tasche 28 vorgesehen, die das austretende Schmiermittel
auf einen etwas größeren Bereich
verteilt. Derartige Taschen oder Oberflächenkanäle oder Nuten können auch
bei den Ausgestaltungen nach den 2 und 3 vorgesehen
sein.