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Die
Erfindung betrifft einen Weichkalander, der zwei Gruppen aus drei
Walzen aufweist, die jeweils zwei aufeinanderfolgende Kalanderwalzenspalte
ausbilden, wenn die Walzen in den Gruppen aufeinander positioniert
sind.
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Zur
Erhöhung
der Glätte
und Ebenheit der Papier- oder Kartonoberfläche werden verschiedene Arten
von Kalandern verwendet. Der Kalander kann innerhalb (wie zum Beispiel
ein Vorkalander) einer eine Papier- oder Kartonbahn produzierenden
Maschine in demselben Fertigungsprogramm (online) oder danach positioniert,
oder die Papierbahn kann in einem separaten Offline-Vorgang nach
dem Abwickeln kalandriert werden. In dem Weichkalander weist mindestens
eine der den Kalanderwalzenspalt ausbildenden Walzen eine weiche
Oberfläche
auf. Typischerweise ist der Walzenspalt mittels übereinandergelagerter Walzen
mit weicher und harter Oberfläche
ausgebildet, wovon die weiche Walze typischerweise polymerbeschichtet,
und die Walze mit harter Oberfläche
eine beheizte Metallwalze, eine sogenannte Thermowalze ist.
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Es
gibt je nach Anwendung zahlreiche viele verschiedene Arten von Weichkalandern.
Zur Durchführung
einer zweiseitigen Behandlung der zu kalandrierenden Papierbahn
ist ein Kalander bekannt, der Gruppen enthält, die zwei separate Walzenpaare
in dem Kalanderrahmen ausbilden, so dass die weiche Walze und die
eine harte Oberfläche
aufweisende Walze in aufeinanderfolgenden Gruppen eine umgekehrte
Reihenfolge aufweisen. Es ist auch ein „Optigloss"-Weichkalander bekannt, bei dem zwei
Gruppen aus drei Walzen aufeinanderfolgend in dem Kalanderrahmen
positioniert sind, wobei in diesen Gruppen die Walze in der Mitte
eine Thermowalze mit harter Oberfläche ist, und ober- und unterhalb
derselben eine Walze mit weicher Oberfläche vorhanden ist, wobei in
dem Kalander insgesamt vier aufeinanderfolgende Walzenspalte ausgebildet
werden, wobei es möglich
ist, die Bahn so durch diese Walzenspalte hindurchzuführen, dass
sie auf beiden Seiten behandelt wird (beide Seiten der Bahn werden
gegen die Thermo walze gedrückt,
das heißt
in der ersten Gruppe von Walzen die erste Seite der Bahn, und in der
zweiten Gruppe von Walzen die zweite Seite der Bahn).
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Der
Kalander stellt einen Abschnitt der Papier- oder Kartonmaschine
dar, der die Maschinenlänge
erhöht.
Bei der Positionierung der Walzen in dem Rahmen muss auch der Wechsel
und die Wartung der Walzen berücksichtigt
werden, wobei es aus diesem Grund nicht immer einfach ist, die Länge des Kalanders
wunschgemäß zu minimieren.
Ein Optigloss-Weichkalander wird herkömmlicherweise in nach vorne
und hinten offenen Kalanderrahmen, das heißt Rahmen positioniert, welche
die Form von zwei C-Buchstaben aufweisen, deren Rückseiten
gegeneinander positioniert sind. Der Walzenwechsel erfolgt in Maschinenrichtung
auf der Vorderseite oder Rückseite
des Rahmens durch Kräne.
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Bei
Weichkalandern mit vier Walzenspalten sind die oberen und unteren
Walzen in beiden Walzengruppen durch die Befestigung der Lagergehäuse der
oberen und unteren Walzen an Armen gegen die mittlere Walze belastet,
die mit Belastungszylindern verbunden sind. In breiten Maschinen
nehmen die von den Lagergehäusen
auf den Rahmen übertragenen
Kräfte
beträchtliche
Ausmaße
an.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines solchen Kalanders
mit vier Walzenspalten, der zwei Gruppen aus drei Walzen aufweist, dessen
Rahmenkonstruktion leichter und weniger kompliziert ist. Um diesen
Zweck zu erreichen, ist der Kalander gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
dass die Walzengruppen in separaten vertikalen Rahmen positioniert
sind, und dass in mindestens einem vertikalen Rahmen die Lagergehäuse der Walzen
aneinander befestigt sind.
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Zwischen
den separaten vertikalen Rahmen verbleibt ein Raum für verschiedene
Wartungsarbeiten und Hilfsvorrichtungen. Wenn die Lagergehäuse der
Walzen aneinander befestigt sind, wird nur ein kleiner Betrag der
von den Walzenspaltdrücken
resultierenden Kräfte
auf den Kalanderrahmen übertragen.
Die Walzenspaltkräfte
können
durch die Regulierung des Mantels der oberen Walze und der unteren
Walze der Walzengruppe in der radialen Richtung reguliert werden.
Konstruktionsseitig kann dies so bewerkstelligt werden, dass eine
durchbiegungskompensierte Walze als obere Walze und untere Walze
in der Gruppe von Walzen verwendet wird, wobei die Bewegung des
Mantels der durchbiegungskompensierten Walze in der radialen Richtung
durch Belastungselemente innerhalb der Walze produziert wird, die
durch eine ortsfeste Welle getragen werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
das Lagergehäuse
der Walze in der Mitte der Walzengruppe an dem vertikalen Rahmen
befestigt und die Walzen beiderseits der mittleren Walze sind an
ihren Lagergehäusen
an dem Lagergehäuse
der mittleren Walze befestigt.
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Im
Vergleich zu dem alten Optigloss-Weichkalander besteht ein Vorteil
der Erfindung darin, dass die Spannungen der Linearlasten mittels
einer Befestigungseinrichtung wie zum Beispiel Befestigungsbolzen
direkt auf die Lagergehäuse übertragen
werden. Die Lagergehäuse
erfahren nur als Ergebnis der Vorspannungskraft der Befestigungsbolzen
eine Druckbeanspruchung. Wenn die Lagergehäuse starr aneinander befestigt
sind, treten keine Probleme in Verbindung mit Schwingungen auf.
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Da
der vertikale Rahmen von der Seite gesehen U-förmig ist und einen Ring ausbildet,
wenn das Lagergehäuse
der mittleren Walze oben auf dem vertikalen Rahmen befestigt ist,
wird der Rahmen starrer als ein Rahmen, der ein C-förmiges Profil
aufweist und in Maschinenrichtung offen ist.
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Nachfolgend
wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
genauer beschrieben, wobei in
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1 eine Seitenansicht eines
Kalanders dargestellt ist,
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2 ein Kalander gemäß einer
weiteren Ausführungsform
in einer Seitenansicht dargestellt ist, und
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3 eine alternative Art der
Führung
der Bahn in einem Kalander gemäß 1 dargestellt ist.
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In 1 ist ein Kalander gemäß der Erfindung
in einer Seitenansicht dargestellt Der Kalander weist zwei Walzengruppen
A, B auf, die jeweils aus drei Kalanderwalzen bestehen und in Maschinenrichtung
aufeinanderfolgend positioniert sind. Beide Walzengruppen bilden
eine sogenannte Kalanderwalzenbaugruppe aus, in der zwei in Bewegungsrichtung
der Bahn aufeinanderfolgende Kalanderwalzenspalte N zwischen übereinandergelagerten
Kalanderwalzen 1 ausgebildet werden. In beiden Kalanderwalzenspalten
ist eines der Kalandrierbauteile die Walze in der Mitte der Walzengruppe,
bei der es sich um eine beheizte, sogenannte Thermowalze mit einer
Metalloberfläche
handelt. Die anderen Kalandrierbauteile der Walzenspalte bestehen
aus Walzen 1 mit weicher Oberfläche beiderseits der mittleren Walze,
wobei die Walzen mit weicher Oberfläche typischerweise mit einem
Polymerüberzug
ausgestattet sind. Diese oberen und unteren Walzen sind auch durchbiegungskompensierte
Walzen, bei welchen die Bewegung des Walzenmantels mittels Belastungselementen
erzielt wird, die auf einer ortsfesten Welle innerhalb der Walze
positioniert und unabhängig
regulierbar sind.
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Beide
Gruppen A, B sind in einem vertikalen Rahmen R1, R2 so unabhängig positioniert,
dass ein freier Raum zwischen den Rahmen verbleibt. Daher ist der
Mittelteil des Kalanders nach oben offen. Der vertikale Rahmen besteht
aus an den Enden der Walzen angeordneten Tragkonstruktionen. Die
Tragkonstruktionen weisen Uförmige
Seitenprofile auf (in Richtung der Achsen der Kalanderwalzen gesehen). Die
Lagergehäuse 2 der
Kalanderwalzen 1 sind in beiden vertikalen Rahmen R1, R2
aneinander befestigt. Als Ergebnis davon werden durch den Walzenspaltdruck
verursachte Kräfte,
die für
den Kalandrierungsprozess erforderlich sind, nicht auf den Kalanderrahmen übertragen.
In der Praxis sind die Kalanderwalzen 1 mittels ihrer Lagergehäuse 2 so
an dem Rahmen befestigt, dass das Lagergehäuse 2 der Kalanderwalze
in der Mitte (Thermowalze) mittels eine Vorspannungskraft erzeugender
Befestigungselemente, wie zum Beispiel Bolzen 3, die mittels
Muttern 3a festgezogen werden, an dem Rahmen R1 befestigt,
und die Lagergehäuse 2 der
Kalanderwalzen 1 oberhalb und unterhalb der mittleren Walze
werden ebenfalls mittels eine Vorspannungskraft erzeugender Befestigungselemente,
wie zum Beispiel Bolzen 4, die mittels Muttern 4a festgezogen
werden, an dem Lagergehäuse 2 der
mittleren Walze befestigt.
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Auf
beiden Seiten der Bahn wird das Lagergehäuse 2 der Walze oben
auf dem vertikalen Rahmen in den oberen En den der Schenkel (Pfosten)
der U-Form befestigt. Das Lagergehäuse 2 der unteren Walze
ist zwischen den Pfosten innerhalb der U-Form positioniert. Die
Lagergehäuse 2 der
oberen und unteren Walze sind an dem Lagergehäuse der Walze in der Mitte
mittels gemeinsamer Befestigungselemente für das obere und untere Lagergehäuse 2 befestigt,
wobei sich die Befestigungselemente in vertikaler Richtung über alle
drei übereinandergelagerten
Lagergehäuse 2 erstrecken.
Es sind zwei Befestigungselemente vorhanden, das heißt eines
auf beiden Seiten der durch die Walzenachsen ausgebildeten Linie.
Die Befestigung der Lagergehäuse 2 an
dem Rahmen und aneinander ist in beiden vertikalen Rahmen R1, R2 ähnlich.
Bei den Befestigungselementen handelt es sich um lange Bolzen 4,
sogenannte Stiftschrauben, deren beide Enden darauf aufgeschraubte
Muttern 4a aufweisen. Die Lagergehäuse der Walzen werden aneinander befestigt,
indem die Muttern so festgezogen werden, dass sie ein aus drei Lagergehäusen 2 bestehendes „Paket" ausbilden. Die an
den oberen Enden der Gewindestangen vorhandenen Muttern 4a sind
gegen das obere Lagergehäuse 2 positioniert,
und die Muttern 4a in den unteren Enden derselben sind
gegen das untere Lagergehäuse 2 positioniert.
Daher erfolgt das Festziehen der gemeinsamen Befestigungselemente
für die
Lagergehäuse
im Verhältnis zu
dem oberen Lagergehäuse 2 und
zu dem unteren Lagergehäuse 2 in
der Mitte mittels der Befestigungselemente.
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In 1 ist auch dargestellt,
wie es möglich ist,
vor dem Walzenspalt oder zwischen Walzenspalten zum Führen der
zu kalandrierenden Papier- oder Kartonbahn positionierte Walzen
in den Enden der Pfosten des Rahmens R1, R2 zu verwenden. In 1 tritt die zu kalandrierende
Papierbahn W über eine
erste Breitstreckwalze 5, die in dem Ende des Pfostens
des Rahmens R1 positioniert ist, in die erste Kalanderwalzengruppe
A ein, bewegt sich zwischen der unteren Kalandrierwalze 1 und
der mittleren Kalandrierwalze 1 durch einen Kalanderwalzenspalt
N hindurch zu einer Bahnführungsrolle 6 in
dem Ende eines weiteren Pfostens in demselben Rahmen, und danach
zwischen der mittleren Walze 1 und der oberen Walze 1 durch
den Kalanderwalzenspalt N hindurch zu einer Bahnführungsrolle 6 auf
der Einlaufseite der Bahn, wobei sich die Papierbahn danach unter
der Führung
der zwei auf verschiedenen Seiten der Walzenbaugruppe positionierten
Bahnführungsrollen 6 über die
Walzengruppe A bewegt, und sich dann unter der Führung einer zwischen den Walzengruppen
A, B positionierten Breitstreckwalze 5 zu dem oberen Walzenspalt
N in der zweiten Walzengruppe B bewegt, wobei der Walzenspalt zwischen der
mittleren Kalanderwalze 1 und der oberen Kalanderwalze 1 ausgebildet
ist. Danach bewegt sich die Bahn W unter der Führung einer Bahnführungsrolle 6 und
einer in dem Ende des Pfostens des Rahmens R2 positionierten Breitstreckwalze 5 zu
dem zwischen der mittleren Kalanderwalze 1 und der unteren Kalanderwalze 1 ausgebildeten
unteren Kalanderwalzen spalt N, wobei sie sich danach unter der Führung von
zwei zwischen den Walzengruppen A, B positionierten Bahnführungsrollen 6 von
unterhalb der Walzengruppe A zu einer auf der Auslaufseite der Bahn
positionierten Bahnführungsrolle 6,
und dann aus dem Kalander hinaus bewegt.
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Auf
diese Weise ist es möglich,
die Bahn W auf beiden Seiten auf ähnliche Art und Weise zu kalandrieren,
da beide Seiten wechselweise mit einer Thermowalze 1 in
der Mitte in aufeinanderfolgenden Kalanderwalzenspalten N in Berührung stehen,
das heißt
die Oberseite in der ersten Walzengruppe A und die Unterseite in
der zweiten Walzengruppe B. Wenn die Bahn in dem gesamten Kalander
bei ähnlicher
Behandlung auf beiden Seiten nur in zwei Walzenspalten zu kalandrieren
ist, wird die Bahn W entlang einer mit gestrichelten Linien gekennzeichneten Bahn
geführt,
wobei die Bahn 6 den hinteren (oberen) Kalanderwalzenspalt
in der ersten Walzengruppe A und den hinteren (unteren) Kalanderwalzenspalt
N in der zweiten Walzengruppe B passiert.
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Beide
Rahmen R1, R2 weisen sich in Querrichtung der Maschine erstreckende
Schienen 7 auf, wobei es möglich ist, entlang dieser Schienen
die unterste Kalanderwalze seitlich aus dem Kalander heraus oben
auf einen Trägerschlitten
zu verlagern, um einen Walzenwechsel durchzuführen, nachdem deren Lagergehäuse 2 von
dem Lagergehäuse
der mittleren Walze gelöst
ist, und auf den darunter positionierten Trägerschlitten abgesenkt wird,
und zwar mittels eines in dem Rahmen unterhalb beider Lagergehäuse der
untersten Walze positionierten kleinen Hydraulikzylinders. Der Hydraulikzylinder
wird angehoben, um das Lagergehäuse
zu stützen,
bevor die untersten Muttern 4a der Befestigungsbolzen 4 gelöst werden.
Dementsprechend ist es möglich,
mittels derselben Zylinder die Lagergehäuse der untersten Walze gegen
die Lagergehäuse
der mittleren Walze anzuheben, während
die Befestigungsbolzen 4 festgezogen werden. Der vertikale
Rahmen des Kalanders ist an dem Standort der untersten Kalanderwalze 1 (das
Lagergehäuse 2 der
Walze ist zwischen den Pfosten positioniert) nach den Seiten offen.
Die obere Kalanderwalze 1 kann mittels eines Kranes durch
das Oberteil hindurch gewechselt werden, nachdem ihr Lagergehäuse 2 von
dem Lagergehäuse
der mittleren Kalanderwalze 1 gelöst ist. Der Walzenwechsel in
dem Kalander erfordert keinen Raum in Maschinenrichtung.
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In 2 ist ein Kalander gemäß einer
zweiten Ausführungsform
dargestellt, der zwei Walzengruppen A und B mit der Ausführungsform
von 1 entsprechenden
Walzen aufweist. Die Befestigung der Walzen aneinander und an den
vertikalen Rahmen R1, R2 ist auch ähnlich. Die Walzen sind jedoch hier
mittels der Lagergehäuse 2 so
miteinander verbunden, dass die durch die Kalanderwalzenspalte N ausgebildete
Walzenspaltlinie im Vergleich zu der vollständig vertikalen Linie in eine
ge neigte Position verlagert wird, das heißt die Walzenbaugruppe befindet
sich in einer geneigten Position. Der Winkel α zwischen der Vertikallinie
und der Walzenspaltlinie beträgt
in 2 etwa 10°, kann jedoch
variieren. In der Praxis weisen die obere und untere Oberfläche der Lagergehäuse 2 der
mittleren Walze 1, gegen welche die Lagergehäuse 2 der
oberen und unteren Walze positioniert sind, eine entsprechende abfallende Form
in der Weise auf, dass die Walzenbaugruppe eine geneigte Position
einnimmt, wenn die Lagergehäuse 2 der
oberen Walze 1 und die untere Walze 1 an dem Lagergehäuse 2 der
mittleren Walze befestigt sind. Die Neigung der Walzenbaugruppe
(Winkel α)
weicht vorteilhafterweise um höchstens
15° von der
Vertikallinie ab. Bei einer geneigten Walzenbaugruppe treten die
Kugellager der Thermowalze 1 in der Mitte niemals in den
Nullbelastungsbereich ein.
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In 2 wird die Bahn so befördert, dass
sie sich zuerst durch den obersten Walzenspalt N in der ersten Walzengruppe
A bewegt. Um die Kalandrierung auf beiden Seiten durchzuführen, bewegt
sich die Bahn W von einer oberen Ebene an der ersten Walzengruppe
A nach unten vorbei, und von einer unteren Ebene an der zweiten
Walzengruppe B nach oben vorbei, wobei sie sich an der ersten Walzengruppe
A unterhalb derselben, und an der zweiten Walzengruppe B oberhalb
derselben vorbeibewegt.
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In 3 ist eine Ausführungsform
dargestellt, bei der die Walzenspaltlinien der Walzengruppen A,
B vertikal sind, das heißt
die Befestigung der Lagergehäuse 2 gemäß 1 realisiert ist, aber die Bahn
W auf ähnliche
Art und Weise wie bei der Ausführungsform
von 2 befördert wird.
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In
allen Zeichnungen ist der Kalander von einer Seite dargestellt.
Es ist offensichtlich, dass die Konstruktion des Kalanders auf der
anderen Seite in Querrichtung ähnlich
ist. Beide vertikale Rahmen R1, R2 umfassen somit zwei U-förmige Tragkonstruktionen
in den einander gegenüberliegenden
Enden der Kalanderwalze, das heißt auf in Maschinenrichtung gesehen
verschiedenen Seiten des Kalanders. Beide Lagergehäuse der
Kalanderwalze in der Mitte sind an der entsprechenden U-förmigen Tragkonstruktion befestigt.
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Die
Streckenführungen
der Bahn können durch
die Veränderung
der Position der Bahnführungsrollen 6 und
der Breitstreckwalzen sowie der Drehrichtungen der Antriebe der
Kalanderwalzen 1 verändert
werden. Auf ähnliche
Art und Weise ist in den Zeichnungen dargestellt, dass es bei allen
Ausführungsformen
möglich
ist, den zweiten Kalanderwalzenspalt in beiden Walzengruppen A,
B zu umgehen, um die Papierbahn auf beiden Seiten in insgesamt zwei
anstatt vier Kalanderwalzenspalten zu kalandrieren.
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Zusammenfassung
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Weichkalander
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Ein
Weichkalander weist zwei Walzengruppen (A,B) aus drei Walzen auf,
die jeweils zwei aufeinanderfolgende Weichkalanderwalzenspalte (N) ausbilden,
während
die Walzen in den Gruppen aufeinander positioniert sind. Die Walzengruppen
(A,B) sind in separaten vertikalen Rahmen (R1,R2) positioniert.
In beiden Walzengruppen (A,B) ist das Lagergehäuse (2) der Walze
(1) in der Mitte an dem vertikalen Rahmen (R1,R2) befestigt
und die obere und die untere Walze (1) sind auf beiden
Seiten derselben mittels ihrer Lagergehäuse (2) an dem Lagergehäuse (2)
der mittleren Walze befestigt.
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