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Die
Erfindung betrifft eine Walze insbesondere für eine Maschine zur Herstellung
oder Veredelung einer Papier-, Karton oder sonstigen Faserstoffbahn
nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Walzen
befinden sich in Papiermaschinen an einer Vielzahl von Positionen.
Sie dienen dabei einerseits als Transportwalzen für das Papier
bzw. den beliebigen Faserstoff, andererseits als Umlenkung und Aufspannung
für Filze,
Vliese und Siebe, auf denen eine derartige Faserstoffbahn geführt wird.
Je nach ihrer Position sind die Walzen aus verschiedenen Materialien
gefertigt und mit einem entsprechend der Position angepassten Bezug
beispielsweise aus Gummi oder Polyurethan versehen.
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Durch
die teilweise hohe Belastung des Walzenbezuges während des Betriebes der Walze
verschleißt
der Bezug und muss erneuert werden. Für diesen Vorgang ist der gesamte
Walzenbezug zu entfernen und durch einen neuen zu ersetzen. Beim
Abdrehen des alten Bezuges passiert es relativ häufig, dass der Walzenkern ebenfalls
beschädigt
wird, da das abtragende Werkzeug an verschiedenen Positionen der
Walze unterschiedliche Restschichtstärken des Walzenkerns vorfindet.
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Besonders
bei Walzenkernen aus Stahl resultieren derartige Beschädigungen
in Wanddickenunterschieden und in der Folge in Verschlechterungen
der Rundlaufeigenschaften der Walze, die auch durch eine Neubeschichtung
nicht ausgeglichen werden können.
Dies schlägt
insbesondere bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten, wie sie in modernen
Papiermaschinen auftreten, zu Buche. Wenn die Massen- und Steifigkeitsunterschiede
durch die Beschädigung
des Walzenkerns aufgrund der Wanddickendifferenzen zu ausreichend
hohen Fliehkräften
führen,
ist bei hohen Geschwindigkeiten sogar eine Verformung des Walzenkerns
zu befürchten.
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Da
die Bezüge
nur über
eine dünne
Haftvermittlungsschicht auf den Walzenkern aufgebracht sind, ist
die Gefahr der Beschädigung
stets vorhanden, da auch diese Haftvermittlungsschicht zur Neubeschichtung
der Walze entfernt werden muss.
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Es
ist somit Aufgabe der Erfindung, die beschriebenen Beschädigungen
der Walzenkerne beim Entfernen des Altbezugs zu vermeiden und dadurch die
ursprüngliche
Steifigkeitsisotropie des Walzenkerns beizubehalten und gleichzeitig
eine beliebig oft wiederholbare Wiederbeschichtbarkeit zu gewährleisten.
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Die
Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs
gelöst.
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Erfindungsgemäß ist dabei
vorgesehen, dass zwischen dem Walzenkern und dem Bezug eine Adaptionsschicht
ausgebildet ist.
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Dadurch
ist mittels einer einfachen und kostengünstigen Maßnahme sichergestellt, dass
Beschädigungen
am Walzenkern, welche zu Laufunruhe, Schäden am Bezug und Ausschuss
beim Endprodukt führen,
effektiv verhindert werden können.
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Weitere
vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bevorzugt
ist dabei die Adaptionsschicht zwischen dem Walzenkern und der Bindeschicht ausgebildet.
Dadurch ist ein einfaches Abdrehen und Wiederbeschichten der Walze
möglich,
ohne Beschädigungen
des Walzenkerns befürchten
zu müssen.
Da die Bearbeitung nicht mehr unter der Maßgabe der Beschädigungsfreiheit
durchgeführt
werden muss, ist eine schnellere und damit kostengünstigere Bearbeitung
möglich.
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Besonders
bevorzugt besteht die Adaptionsschicht aus einem Faserverbundwerkstoff,
der eine Harzmatrix und Verstärkungsfasern,
insbesondere Kohle-, Glas-, Aramid- und/oder andere Verstärkungsfasern,
umfasst. Derartige faserverstärkte
Verbundwerkstoffe sind kostengünstig
herstellbar und durch ein einfaches Wickelverfahren auf den Walzenkern
aufbringbar.
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Vorzugsweise
ist die Steifigkeit der Adaptionsschicht sehr viel geringer als
die Steifigkeit des Walzenkerns, wodurch sichergestellt wird, dass
die mechanischen Eigenschaften der Walze unbeeinflusst bleiben.
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Vorteilhafterweise
ist die Dichte der Adaptionsschicht sehr viel geringer als die Dichte
des Walzenkerns. Weiterhin sollte die Dichte der Adaptionsschicht
ungefähr
der Dichte des Bezugs entsprechen. Durch diese Maßnahmen
sind Fliehkraftunterschiede und daraus folgende dynamische Verformungen
vermeidbar.
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Besonders
bevorzugt ist die Adaptionsschicht so aufgebaut, dass die Walze
nach einer Beschädigung
ohne die Notwendigkeit des Abdrehens auf den Walzenkern rekonfektionierbar
ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung kann die Adaptionsschicht einen Indikator aufweisen, welcher
das Erreichen der minimalen Schichtdicke anzeigt. Dadurch kann die
Bearbeitung rechtzeitig unterbrochen werden, ohne Beschädigungen
hervorzurufen.
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Der
Indikator als optischer Indikator kann dabei beispielsweise in Form
einer Einfärbung
der Harzmatrix und/oder durch das Einbinden verschiedenfarbiger
Fasern in den Faserverbund ausgebildet sein, was eine sehr einfache
und kostengünstige Form
der Indikation darstellt.
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Alternativ
ist denkbar, den Indikator als elektrischen Indikator auszubilden,
wobei elektrisch leitende Elemente oder Fasern in der Adaptionsschicht angeordnet
sind, welche beim Kontakt mit dem Bearbeitungswerkzeug oder einer
zusätzlichen
mitlaufenden Elektrode ein Abschaltsignal erzeugen. Dies ist insbesondere
für automatisierte
Verfahren vorteilhaft.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
stark schematisierte geschnittene Ansicht einer beispielhaften Walze
gemäß dem Stand
der Technik, und
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2 eine
stark schematisierte geschnittene Ansicht einer beispielhaften erfindungsgemäßen Walze.
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In 1 ist
eine Walze 1 gemäß dem Stand der
Technik in einer Schnittdarstellung dargestellt. Es handelt sich
im Ausführungsbeispiel
um eine Coater-Gegenwalze 1, welche in einem Streichaggregat zur
Veredelung einer Papierbahn Anwendung findet. Derartige Coater-Gegenwalzen 1 zeichnen
sich durch eine hohe Rundlaufgüte
aus, da sie für
die Gleichmäßigkeit
eines auf die Papierbahn aufgebrachten flüssigen oder pastösen Mediums
mitverantwortlich sind. Ist der Rundlauf der Walze 1 nicht gewährleistet,
fällt die
Strichstärke,
also die Menge des auf die Papierbahn aufgebrachten Mediums, unterschiedlich
aus, was am Endprodukt sichtbar ist und somit zu Ausschuss führt.
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Die
Walze 1 weist einen Walzenkern 2 auf, welcher
gewöhnlich
aus einem Eisenwerkstoff, beispielsweise Stahl, gefertigt ist. Auf
den Walzenkern 2 wird ein Bezug 3 aufgebracht,
der je nach Material und Walzenposition aus mehreren Schichten bestehen
kann. Die Krümmung
des Walzenkerns 2 und der Schichten des Bezugs 3 sind
in den Figuren vernachlässigt.
Die Dicken der einzelnen Schichten sind zudem nicht maßstäblich dargestellt.
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Bei
Walzen 1 gemäß dem Stand
der Technik wird auf den Walzenkern 2 zunächst ein
Haftanstrich, eine Haftvermittlerschicht oder Bindeschicht 4 aufgebracht,
welche für
die Anbindung des Bezuges 3 an den Walzenkern 2 sorgt.
Eine oder mehrere Zwischenschichten mit beispielsweise stabilisierender Funktion
können
anschließen,
es ist jedoch auch möglich,
eine Funktions- oder Nutzschicht 5 des Bezuges 3 direkt
auf der Bindeschicht 4 aufzutragen oder aufzuwickeln. In 1 wird
von einer einfachen Schichtfolge mit Bindeschicht 4 und
Funktionsschicht 5 ausgegangen.
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Ist
der Bezug 3 einer Walze 1 verschlissen und muss
erneuert werden, kann nicht davon ausgegangen werden, dass der Verschleiß über die
Walzenbreite gleichmäßig vorliegt,
vielmehr ist beispielsweise bei der Coater-Gegenwalze 1 durch
das direkte Anliegen eines das pastöse oder flüssige Medium verteilenden Streichmessers
in den Randbereichen ein stärkerer
Verschleiß zu
verzeichnen. Wird nun der Bezug 3 abgedreht, besteht die
Gefahr, dass besonders bei einem automatisierten Drehvorgang zu viel
Material abgenommen wird. Dabei kann es zu den erwähnten Beschädigungen
des Walzenkerns 2 kommen. Der gleiche Effekt ist zu beobachten,
wenn sich eine Walze aufgrund großer Länge unter Einfluss der Schwerkraft
setzt, also verformt. Auch hier werden in manchen Bereichen der
Walze 1 Reste des Bezugs 3 stehenbleiben, während in
anderen Bereichen bereits der Walzenkern 2 angeschnitten wird.
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Betrachtet
man nun 2, ist erfindungsgemäß zur Behebung
der geschilderten Nachteile eine weitere Schicht 6 vorgesehen,
welche im Folgenden als Schonschicht oder Adaptionsschicht 6 bezeichnet wird.
Die Adaptionsschicht 6 ist dabei direkt auf dem Walzenkern 2 ausgebildet.
Auf die Adaptionsschicht 6 wird in weiterer Folge die Bindeschicht 4 und
dann die der Position der Walze 1 angemessene Schichtfolge
aus Zwischenschichten und Funktionsschicht 5 in gewohnter
Weise aufgebracht.
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Bei
der Erstbeschichtung der Walze 1 ist es zudem denkbar,
dass die Adaptionsschicht 6 die Aufgabe der Bindeschicht 4 übernimmt
und diese ersetzt, so dass eine der Schichten eingespart werden kann.
Die kombinierte Binde- und Adaptionsschicht 4, 6 der
Erstbeschichtung wird dann bei der Rekonfektionierung zur Adaptionsschicht 6,
auf welche die Bindeschicht 4 des neuen Bezuges 3 aufgebracht wird.
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Die
Adaptionsschicht 6 besteht dabei vorzugsweise aus einem
Faserverbundwerkstoff, also einer Harzmatrix mit darin eingebetteten
Glas-, Kohle-, Aramid- oder sonstigen Fasern. Die Adaptionsschicht 6 weist
eine wesentlich geringere Dichte als Stahl auf, so dass eventuelle
Anschnitte beim Überdrehen
nur unwesentliche Fliehkräfte
verursachen können.
Weiters weist die Adaptionsschicht 6 eine wesentlich geringere
Steifigkeit als Stahl auf, so dass eventuelle Anschnitte nur geringfügige unerwünschte Effekte
verursachen können.
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Zudem
ist die Adaptionsschicht 6 so dimensioniert und in ihrer
chemischen und physikalischen Auslegung so konzipiert, dass sie
mehrere Abdreh- und Neubeschichtungsvorgänge inklusive der nötigen Bearbeitungsschritte
wie Härten
oder Behandlungen im Autoklav etc. überstehen kann, ohne an Festigkeit
und Haftvermittlung zu verlieren.
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Die
Dichte der Adaptionsschicht 6 entspricht sinnvollerweise
ungefähr
der Dichte der Funktionsschicht aus Gummi oder Polyurethan. Haben
die Adaptionsschicht 6 – die ggf. nach einem Neubeschichtungsvorgang
bereits beschädigt
ist – und
die Funktionsschicht 5 die gleiche Dichte, entstehen keine Fliehkraftunterschiede
und demnach auch keine dynamischen Verformungen.
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Die
Adaptionsschicht 6 ist dabei bevorzugt so ausgebildet,
dass sie auch bei einer Beschädigung
schnell und einfach repariert werden kann, ohne bis auf den Walzenkern 2 abgedreht
werden zu müssen.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterentwicklung kann die Adaptionsschicht 6 auch
einen Indikator enthalten, welcher das Erreichen der Adaptionsschicht 6 signalisiert
und damit einen zu hohen Abtrag verhindert. Der Indikator kann dabei
beispielsweise eine optische Komponente wie eine Einfärbung der
Harzmatrix oder die Verwendung andersfarbiger Fasern in der Wicklung
der Adaptionsschicht 6 sein. Auch die Einbringung elektrisch
leitfähiger
Fasern in die Adaptionsschicht 6 ist möglich, wodurch bei Kontakt
mit dem Bearbeitungswerkzeug oder einer mitlaufenden Elektrode ein
Abschaltsignal erzeugt werden kann.
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Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern
insbesondere auch für
Walzen 1 aus faserverstärkten
Kunststoffen anwendbar, da diese durch Abdrehen ebenfalls beschädigt werden
können,
was zu Schäden
der Fasern der Wicklungen des Walzenkerns 2 und weiter
zu schweren Beschädigungen
des ganzen Walzenkerns 2 führen kann.