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Die Erfindung betrifft einen Walzenbezug sowie eine Walze für eine Maschine, zur Herstellung oder Veredlung einer Faserstoffbahn, wie einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, die Verwendung einer solchen Walze, eine Pressvorrichtung und eine Maschine umfassend eine solche, im Einzelnen gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
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Derartige Walzen sind in einer Vielzahl von Positionen und mit einer Vielzahl von Funktionen in der eingangs genannten Maschine vorhanden. So sind Walzen mit vergleichsweise weichen Bezugsschichten zum Pressen und Entwässern der Faserstoffbahn geeignet, Walzen mit vergleichsweise harten Oberflächen, insbesondere auch mit einer Heizvorrichtung, kommen vor allem zum Glätten und Trocknen der Faserstoffbahn zur Anwendung.
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Zum Entwässern der Faserstoffbahn werden beispielsweise Saugpresswalzen eingesetzt. Diese umfassen einen auf einem Walzenkern angeordneten Walzenbezug. Walzenkern und Walzenbezug weisen Durchgangsbohrungen auf, die an eine entsprechende Saugeinrichtung angeschlossen sind, um Wasser aus der Faserstoffbahn über die Durchgangsbohrungen abzuführen. Dazu bilden die Saugpresswalzen mit einer entsprechenden Presswalze einen Presspalt, also einen Pressnip aus, durch den die Faserstoffbahn zu deren Entwässerung geführt wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft unter anderem derartige, gattungsgemäße Saugpresswalzen, aber auch sonstige Walzen, die in einer Papiermaschine Anwendung finden können.
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Unvermeidbar im Betrieb solcher Maschinen sind Schwingungen. Nachteilig wirken diese dann, wenn sich unterschiedliche Schwingungen überlagern. Es kommt dann zu Interferenzen, die sich von der Maschine auf die Walzen und schließlich auf die herzustellende Faserstoffbahn übertragen können. Folge hiervon können Masseschwankungen in Längsrichtung, also in Produktionsrichtung der Faserstoffbahn sein. Diese Masseschwankungen können sich als in Breitenrichtung auftretende Streifen manifestieren, die während oder nach der Herstellung der Faserstoffbahn nicht auffallen und sich erst bei deren Bedrucken zeigen.
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Es ist dementsprechend Aufgabe der Erfindung, einen Walzenbezug, eine Walze deren Verwendung, eine Pressvorrichtung sowie eine Maschine umfassend eine solche Walze anzugeben, die gegenüber dem Stand der Technik verbessert sind. Insbesondere soll die Ausbildung von Masseschwankungen der herzustellenden oder zu veredelnden Faserstoffbahn in Längsrichtung minimiert werden.
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Die Aufgabe wird durch einen Walzenbezug, eine Walze, deren Verwendung, eine Pressvorrichtung sowie eine Maschine mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführung finden sich in den Unteransprüchen wieder.
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Der Erfinder hat erkannt, dass durch Vorsehen eines Walzenbezugs, dessen Rillen und/oder Blindbohrungen besonders ausgeführt sind, die eingangs genannten Nachteile vermieden werden können. Gemäß einer ersten Alternative der Erfindung sind die Rillen und/oder Blindbohrungen nicht, wie bisher üblich, über den Umfang des Walzenbezugs symmetrisch verteilt oder bilden wie bisher auch kein regelmäßiges Muster aus. Die Rillen und/oder Blindbohrungen sind jedoch auch nicht chaotisch oder zufällig über den Umfang angeordnet. Vielmehr werden sie so angeordnet, dass sich Einzelstrukturen von Rillen und/oder Blindbohrungen ergeben und sich die Abstände von Einzelstrukturen von Rillen und/oder Blindbohrungen über den Umfang gesehen von Einzelstruktur zu Einzelstruktur ändern. Dabei können die Einzelstrukturen allesamt in Umfangsrichtung gesehen, also in Breitenrichtung, dieselbe Breite aufweisen. Es ergibt sich somit kein regelmäßig wiederholendes Gesamtmuster über dem Umfang des Walzenbezugs, obwohl die Einzelstrukturen selbst untereinander identisch ausgeführt sein können. Es wäre auch denkbar, dass die Abstände zwischen den Einzelstrukturen gleich sind, deren Breiten jedoch von Einzelstruktur zu Einzelstruktur in Umfangsrichtung variieren. Gemäß der zweiten Alternative können sich die Tiefen der Rillen und/oder Blindbohrungen von Einzelstruktur zu Einzelstruktur unterscheiden. Das bedeutet z.B., dass die Bohrungs- oder Rillentiefe zweier direkt benachbarter Einzelstrukturen - in Umfangsrichtung des Walzenbezugs gesehen - nicht gleich, also verschieden ist. Die Rillen und/oder Blindbohrungen können, wie bisher bekannt, auch symmetrisch über den Umfang des Walzenbezugs verteilt angeordnet sein und ein regelmäßiges Muster ausbilden. Man könnte auch sagen, dass dann die Einzelstrukturen in Umfangsrichtung des Walzenbezugs gesehen voneinander gleichmäßig beabstandet sind, sich jedoch die Tiefen der Bohrungen und/oder Rillen in Radialrichtung ändern.
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Obwohl der Effekt noch nicht ganz abschließend geklärt ist, wird mittels eines solchen erfindungsgemäßen Walzenbezugs keine konstruktive Interferenz, sondern vielmehr eine destruktive Interferenz von sich im Betrieb der Maschine unterschiedlichen einstellenden Schwingungen erzielt. D.h. bestimmte, nachteilige Schwingungen erzeugende Frequenzen können vermindert werden. Durch die erfindungsgemäße Ausführung des Walzenbezugs können nun Masseänderungen in Längsrichtung der herzustellenden Faserstoffbahn, was der Umfangsrichtung des Walzenbezugs entspricht, minimiert werden.
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Unter einer Einzelstruktur im Sinne der Erfindung wird ein miteinander örtlich zusammenhängender Verbund mehrerer Rillen und/oder Bohrungen verstanden. Ein solcher Verbund kann durch eine Umhüllende gebildet werden, also eine Außenkontur, die alle solche zusammenhängende Rillen und/oder Bohrungen miteinander verbindet. Die Umhüllende, also die Einzelstruktur, kann in Form von geometrischen Figuren, wie Geraden oder Kreisen vorliegen. Damit sind Figuren gemeint, die aus einfachen Teilen wie Geraden und Kreisen zusammengesetzt sind. Einzelstrukturen sind damit als Verbunde von Ausnehmungen (Rillen und/oder Bohrungen), die von Zonen, die frei von Ausnehmungen sind, unterbrochen sind. In Umfangsrichtung des Walzenbezuges betrachtet wechseln sich somit Einzelstrukturen und Zonen, die frei sind von solchen Einzelstrukturen ab.
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Mit dem Abstand zweier benachbarter oder aufeinander folgender Einzelstrukturen ist diejenige kleinste auftretende Länge einer Lotrechten gemeint, welche jeweils auf den Umhüllenden zweier benachbarter oder aufeinanderfolgender Einzelstrukturen steht. Wenn davon die Rede ist, dass sich der Abstand von Einzelstruktur zu Einzelstruktur über den Umfang des Walzenbezugs gesehen ändert, dann ist damit für jede Einzelstruktur am Umfang gesehen der Abstand zu seinem einen direkten Nachbarn anders als zu seinem anderen direkten Nachbarn. Dies gilt dann sobald man immer drei in Umfangsrichtung direkt benachbarte Einzelstrukturen betrachtet. Ausgehend von der mittleren Einzelstruktur sind deren beiden Nachbarn in Umfangsrichtung gesehen unterschiedlich zu der mittleren Einzelstruktur beabstandet.
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Die Bohrungen können als Durchgangsbohrungen oder Blindbohrungen ausgebildet sein. Durchgangsbohrungen erstrecken sich über die gesamte Dicke des Walzenbezugs, in Radialrichtung bezogen auf dessen Drehachse gesehen. Durchgangsbohrungen können für Saugwalzen vorgesehen sein. Blindbohrungen hingegen erstrecken sich nicht über die gesamte Dicke des Walzenbezugs. Sie können bei herkömmlichen Presswalzen vorgesehen sein.
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Rillen können in Längsrichtung, d.h. parallel zur Drehachse des Walzenbezugs bzw. der Walze oder in Umfangsrichtung verlaufen. Kombinationen, bei denen die Rillen die in beide Richtungen verlaufen, also winklig zu der Längsrichtung, sind denkbar.
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Unter dem Begriff Funktionsschicht wird gemäß der Erfindung die der Faserstoffbahn zugewandte Oberfläche, also die Mantelfläche (radial äußerste Oberfläche) des Walzenbezugs bzw. der Walze verstanden. Es ist diejenige Oberfläche, die im bestimmungsgemäßen Betrieb in wenigstens mittelbaren Kontakt mit der Faserstoffbahn kommt.
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Die Rillen und/oder Bohrungen sind in die Mantelfläche, also in die Funktionsschicht des Walzenbezugs eingebracht.
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Grundsätzlich eignet sich der erfindungsgemäße Walzenbezug bzw. die Walze für jegliche Anwendungen in der eingangs genannten Maschine.
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Unter einer Faserstoffbahn im Sinne der Erfindung ist ein Gelege bzw. Gewirre von Fasern, wie Holzfasern, Kunststofffasern, Glasfasern, Kohlenstofffasern, Zusatzstoffen, Additiven oder dergleichen zu verstehen. So kann die Faserstoffbahn beispielsweise als Papier-, Karton- oder Tissuebahn ausgebildet sein. Sie kann im Wesentlichen Holzfasern umfassen, wobei geringe Mengen anderer Fasern oder auch Zusatzstoffe und Additive vorhanden sein können. Dies bleibt je nach Einsatzfall dem Fachmann überlassen.
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Mit Längsrichtung ist jene Richtung gemeint, die parallel zur Längsachse der Walze oder des Walzenbezugs verläuft. Die Längsachse entspricht zugleich der Symmetrie- oder Drehachse der Walze. Die Umfangsrichtung des Walzenbezugs verläuft um dessen radiale Begrenzung gesehen um die Längsachse herum.
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Die Erfindung betrifft auch eine Walze umfassend den erfindungsgemäßen Walzenbezug, der dann auf einem Walzenkern angeordnet ist. Der Walzenbezug kann derart ausgeführt sein, dass er nicht ohne dessen Zerstörung vom Walzenkern lösbar ist. Die Walze kann als Saugpresswalze, dann mit Durchgangsbohrungen oder als Presswalze, dann mit Blindbohrungen, ausgeführt sein.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Pressvorrichtung zur mechanischen Entwässerung einer Faserstoffbahn, wie einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, umfassend zumindest eine solche erfindungsgemäße Walze.
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Auch betrifft die Erfindung eine Maschine zur Herstellung oder Veredlung einer Faserstoffbahn, wie einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, umfassend eine erfindungsgemäße Pressvorrichtung.
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Schließlich betrifft die Erfindung eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Walze in einer erfindungsgemäßen Maschine.
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Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Ausprägungen der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die genannten Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, sondern auch einzeln untereinander kombiniert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
- 1 eine teilweise, schematische Darstellung einererfindungsgemäßen Papiermaschine gemäß einer möglichen Ausführungsform;
- 2 einen schematischen, nicht maßstabsgetreuen Querschnitt durch die Längsachse einer erfindungsgemäßen Walze gemäß einer möglichen Ausführungsform;
- 3 eine Abwicklung der Mantelfläche eines Walzenbezugs gemäß einer ersten Alternative der Erfindung;
- 4 eine Abwicklung der Mantelfläche eines Walzenbezugs gemäß einer zweiten Alternative der Erfindung;
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In 1 ist eine teilweise, schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Maschine 1, hier als Tissuepapiermaschine ausgeführt, gezeigt. Die zu trocknende und zu kreppende Faserstoffbahn 2, hier also die Tissuebahn, wird von rechts unten her kommend auf einer Bespannung transportiert und auf einen beheizten oder beheizbaren Trockenzylinder 3, wie Yankee-Zylinder überführt. Die Überführung erfolgt über eine Walze 6, hier als Saugpresswalze ausgebildet. Dazu ist die Walze 6 mit ihrer radial äußersten Oberfläche an die radial äußerste Oberfläche des Trockenzylinders 3 angelegt. Hierdurch bilden die beiden Elemente einen Pressnip 5 miteinander aus. Die Saugpresswalze 6 ist über eine nicht gezeigte Saugeinrichtung zur Erzeugung eines Vakuums besaugt, um die Faserstoffbahn 2 im Pressnip 5 zu entwässern.
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Die Tissuebahn 2 wird nach deren Überführung auf dem Trockenzylinder 3 getrocknet und anschließend mittels eines Kreppschabers 4 von der Oberfläche des Trockenzylinders 3 durch Kreppen abgelöst.
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In 2 ist in einem schematischen, nicht maßstabsgetreuen Querschnitt durch die Längsachse 6.1 der Walze 6, wie sie in einer Maschine der 1 eingesetzt sein könnte, gezeigt.
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Die Walze 6 umfasst einen Walzenkern 7 sowie einen auf die radial äußere Oberfläche des Walzenkerns 7 aufgebrachten Walzenbezug 8. Walzenkern 7 und Walzenbezug 8 weisen eine Mehrzahl von miteinander kommunizierenden - hier übertrieben groß dargestellten - Bohrungen 10 auf. Letztgenannte sind am Umfang der Walze 6 verteilt angeordnet und vorliegend als Durchgangsbohrungen ausgeführt.
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Über die Bohrungen 10 kann das im Pressnip 5 aus der Faserstoffbahn 2 austretende Wasser durch die nicht gezeigt Saugeinrichtung abgeführt werden.
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Obwohl der Walzenbezug 8 der Walze 6 in der 2 einschichtig dargestellt ist, könnte dieser auch mehrschichtig ausgeführt sein. Der Walzenbezug könnte somit mehr als die radial äußerste Funktionsschicht 9 aufweisen.
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Grundsätzlich wäre es denkbar, dass anstelle oder zusätzlich zu den dargestellten Ausnehmungen in Form von Bohrungen 10 auch Rillen vorgesehen sein könnten.
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Die Bohrungen könnten auch Blindbohrungen sein, das heißt, dass diese von der radial äußersten Mantelfläche nicht bis zum Walzenkern 7 reichen würden. Dies ist durch die Punkte in 2 angedeutet.
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Die Darstellung der 3 zeigt eine Abwicklung der radial äußersten Mantelfläche des Walzenbezugs 8 gemäß einer ersten Alternative der Erfindung in nicht maßstäblicher Darstellung. Wie man sieht, sind die Bohrungen 10 in Reihen angeordnet. Diese Reihen können als Einzelstrukturen 11 bezeichnet werden, von denen hier exemplarisch drei jeweils benachbarte Einzelstrukturen 11, die hier gestrichelt dargestellt sind.
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Die Einzelstrukturen können hier in der Breite (in Umfangsrichtung des Walzenbezugs) variieren, d.h. es sind z.B. drei Reihen von Bohrungen 10 zu einer entsprechenden Einzelstruktur 11 zusammengefasst.
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Um nun die erfindungsgemäßen Vorteile zu erzielen sind einander direkt benachbarte Einzelstrukturen in Umfangsrichtung gesehen - in 3 von links nach rechts - entweder breiter (also hier drei Reihen von Bohrungen 10 anstelle von einer) oder aber deren Abstand zueinander ändert sich von Einzelstruktur 11 zu Einzelstruktur 11 über den Umfang. Damit wird ein über die gesamte Mantelfläche bzw. den Umfang der Walze 6 irreguläres, also sich nicht wiederholendes Muster aus Einzelstrukturen 11 und dazwischen liegenden Zonen, die frei sind von Einzelstrukturen 11, erzielt.
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Durch diese besondere Anordnung der Bohrungen 10 ergibt sich ein besonderer Effekt. Es können nämlich bestimmte, nachteilige Schwingungen erzeugende Frequenzen im Betrieb der Maschine mittels einer solchen Walze 6 vermindert werden. Dadurch können nun Masseänderungen in Längsrichtung der herzustellenden Faserstoffbahn 2 minimiert werden.
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Gemäß der zweiten Alternative der Erfindung, wie sie in der 4 dargestellt ist, sind alle Reihen von Bohrungen 10 gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet, also stets im gleichen Abstand zueinander beabstandet. Auch hier sind drei willkürlich herausgegriffene, direkt benachbarte Einzelstrukturen 11 gestrichelt dargestellt. Man erkennt, dass der Abstand zwischen ihnen gleich ist und zwar für jede Einzelstruktur 11 über den gesamten Umfang des Walzenbezugs 8 gesehen. Um jedoch denselben Effekt, wie in der ersten Alternative zu erzielen, sind die Tiefen der Bohrungen 10 von benachbarter Einzelstruktur 11 zu benachbarter Einzelstruktur 11 verschieden. Gleiches gilt natürlich auch für die Ausführungsform mit Rillen (nicht dargestellt).
