DE3727563C1 - Pressmantel einer Entwaesserungspresse fuer Papierherstellungsmaschinen od.dgl. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elastisch ver­ formbaren Preßmantel einer Entwässerungspresse für Papierher­ stellungsmaschinen od. dgl., wobei der Preßmantel an seiner Außenseite Stege aufweist, zwischen denen nach außen offene Rillen verbleiben.

Derartige Preßmäntel und Entwässerungspressen sind bekannt und werden, in der Pressenpartie von Papierherstellungsmaschi­ nen dazu benutzt, aus der noch nassen Papierbahn Wasser auszu­ pressen und abzuleiten. Die Papierbahn wird dabei gemeinsam mit einem Entwässerungsfilz, oder auch sandwichartig umhüllt von zwei Entwässerungsfilzen, durch eine Preßzone hindurchgeführt. Die Preßzone kann durch zwei drehbare Preßwalzen gebildet sein, wobei wenigstens eine der Preßwalzen einen elastisch verformba­ ren und mit Rillen versehenen Preßmantel aufweist. Die Preßzone kann aber auch durch nur eine drehbare Preßwalze und durch einen Druckschuh gebildet sein, der einen umlaufenden Preßman­ tel (unter Bildung einer in Laufrichtung verlängerten Preßzone) gegen die Preßwalze drückt. In jedem Fall wird in der Preßzone Wasser aus der Papierbahn ausgequetscht und unmittelbar an we­ nigstens einen Entwässerungsfilz abgegeben. Dabei gelangt ein Teil des Wassers durch die Poren des Filzes in die obenerwähn­ ten Rillen des Preßmantels.

Derartige Rillen werden insbesondere bei höheren Laufgeschwin­ digkeiten der Papierbahn, d. h. bei höheren Produktionsgeschwin­ digkeiten vorgesehen. Bekannt sind gerillte Preßwalzen, deren Rillen in einen metallischen Walzenmantel eingearbeitet sind. Bei diesen Walzen bleibt die Querschnittsform der Rillen in der Preßzone unverändert. Jedoch ist hier die spezifische Pressung in der Preßzone relativ hoch. Dadurch besteht die Gefahr, daß die Papierbahn verdrückt wird. Dagegen bleibt bei Verwendung eines elastischen Preßmantels die spezifische Pressung (auch bei relativ hoher Linienkraft) in vertretbarer Größenordnung. Jedoch werden hierbei die Stege zwischen den Rillen in der Preßzone ballig verformt und gleichzeitig werden die Rillen verengt. Daraus resultiert u. a. der Nachteil, daß das Wasser­ aufnahmevermögen der Rillen vermindert und der Wasserabfluß durch die Rillen behindert ist.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich ausschließlich mit dem elastischen Preßmantel. Ein derartiger Preßmantel kann ent­ weder als fester Belag auf einem drehbaren Walzenkörper aufge­ bracht sein (vgl. US-PS 43 53 296 und DE-PS 28 14 682). Oder er ist als biegsames Band oder als Schlauch ausgebildet, wobei das Band oder der Schlauch mittels eines Druckschuhs oder mittels eines rotierenden Walzenkörpers gegen eine Gegenwalze gepreßt wird (vgl. DE-OS 35 01 635 = US-PS 46 25 376; US-PS 45 52 620; US-PS 42 38 287).

Bei bekannten elastischen Preßmänteln sind schon Maßnahmen vor­ geschlagen worden mit dem Ziel, die Verengung der Rillen in der Preßzone zu vermeiden. In der Fig. 2a der US-PS 43 53 296 ist dargestellt, wie sich die Stege verformen. Vorgeschlagen wird, diese Verformungen durch Materialien mit anisotropen Eigenschaften zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren. So wird der Elastizitätsmodul - gemessen quer zur Umlaufrichtung - größer gewählt als der Elastizi­ tätsmodul - gemessen in der Umlaufrichtung.

In der DE-PS 28 14 682 ist eine Preßwalze mit einem elastischen Mantel beschrieben, bei dem die Rillen in ihrem Grund verbrei­ tert sind. Damit sind aber die Stege an ihrem "Fuß" erheblich geschwächt. Dadurch besteht die Gefahr, daß die Stege unter Last umkippen und daß hierdurch der Entwässerungsfilz beschä­ digt wird und/oder die Pressung der Papierbahn nicht mehr genü­ gend gleichförmig über ihre Breite erfolgt.

Eine weitere Möglichkeit zur Lösung des genannten Problems ist in WO 87/02 080 am Beispiel eines elastischen Preßban­ des für eine Druckschuh-Presse beschrieben. Das Preßband besteht gemäß Fig. 2 aus einer elastomeren Materialschicht mit einem darin eingebetteten Verstärkungsgewebe. Die Fig. 3 zeigt, wie sich die Stege in der Preßzone verformen und die Rillen verengen. Um dies zu ver­ meiden, wird vorgeschlagen, die beiden Seiten der elastomeren Materialschicht aus unterschiedlichen Werkstoffen zu bilden. Hierzu wird das Verstärkungsgewebe auf seinen bei­ den Seiten mit unterschiedlichen Kunststoff-Sorten beschichtet, damit die über den Druckschuh gleitende Seite des Preßbandes eine geringere Härte aufweist als die andere Seite, in welche die Rillen eingearbeitet sind. Ein derartiges Herstellungsverfahren ist jedoch sehr aufwendig weil das Beschichten des Verstärkungsgewebes in zwei getrennten Arbeitsgängen stattfinden und dazwischen das Preßband gewendet werden muß. Außerdem besteht die Gefahr, daß sich die beiden unterschiedlichen elastomeren Schichten mit der Zeit voneinan­ der lösen.

Wie weiter unten im einzelnen erläutert werden wird, hat man auch schon vorgeschlagen, das Wasseraufnahme-Vermögen der Rillen in der Preßzone - trotz Verformung der Stege - dadurch zu erhöhen, daß man die Rillen verbreitert. Dies hatte aber zur Folge, daß die Rillen im fertigen Papier erkennbar wurden; d. h. im Papier ergab sich in unerwünschter Weise die sogenannte Rillen­ markierung (siehe US-PS 43 53 296 Spalte 1, Zeilen 32-37).

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen elastisch verformbaren und auf seiner Außenseite mit Rillen versehenen Preßmantel derart zu gestalten, daß die Rillen in der Preßzone ein hohes Wasseraufnahmevermögen haben und daß dennoch die Rillenmarkierung im fertigen Papier vermieden wird.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 dadurch gelöst, daß die "Kopffläche" der Stege, im Querschnitt betrachtet, konkav ausgebildet ist.

Hierdurch wird folgendes erreicht: Wenn der erfindungsgemäß ausgebildete elastische Preßmantel zusammen mit dem ebenfalls elastischen Entwässerungsfilz (und zusammen mit der Papierbahn) dem Preß­ druck ausgesetzt ist, dann verformen sich die Stege derart, daß ihre Kopfflächen - im Querschnitt gesehen - eben werden. Dies bedeutet, daß der Filz (weitgehend oder vollkommen) über die gesamte Breite jedes Steges gleichmäßig komprimiert wird. Hier­ durch wird es bei dem Preßmantel nach der Erfindung möglich, daß man die Rillen breiter ausführt als dies bisher möglich war (um trotz der Verformung ein hohes Wasseraufnahmevermögen zu erzielen) und daß trotzdem die Gefahr der Rillenmarkierung im fertigen Papier vermieden wird. Denn aus der gleichmäßigeren Komprimierung des Filzes resul­ tiert eine wesentlich gleichmäßigere Komprimierung und Entwäs­ serung der Papierbahn über deren Breite.

Bevorzugte Abmessungen der Rillen und Stege sind in den An­ sprüchen 2 und 3 angegeben.

Der erfindungsgemäße Preßmantel kann (wie die eingangs erwähn­ ten bekannten Preßmäntel) als fester Walzenbezug oder als Schlauch oder Band ausgebildet sein, das bzw. der lose umläuft. Im letzteren Falle hat der erfindungsgemäße Preßmantel - ver­ glichen mit dem Preßmantel nach der WO 87/02 080 - den Vorteil, daß auf unterschiedliche Werkstoffe und Härtegrade an den beiden Seiten (Außen- und In­ nenseite) der elastomeren Materialschicht verzichtet werden kann. Es kann also für beide Seiten eine einheitlicher Werkstoff verwendet werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher er­ läutert. Diese zeigt in

Fig. 1 eine Presse zum Entwässern von Papierbahnen mit einem über einen Druckschuh geführten Preßmantel;

Fig. 2 einen achsparallelen Querschnitt an der Außenseite eines Preßmantels mit Entwässerungs-Rillen gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 3 den Querschnitt gemäß Fig. 2 unter Belastung durch den Preßdruck;

Fig. 4 einen Querschnitt gemäß Fig. 2 mit gegenüber dieser Darstellung verbreiterten Entwässerungsrillen, ebenfalls gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 5 den Querschnitt gemäß Fig. 4 unter Belastung durch den Preßdruck;

Fig. 6 einen achsparallelen Querschnitt an der Außenseite eines Preßmantels mit erfindungsgemäß ausgebildeten Stegen;

Fig. 7 einen Querschnitt gemäß Fig. 6 unter Belastung durch den Preßdruck;

Fig. 8 einen quer über die Breite einer Papierherstel­ lungsmaschine verlaufenden Schnitt durch einen Preßmantel der erfindungsgemäßen Art;

Fig. 9 einen Teilschnitt gemäß Fig. 6, jedoch mit Maßpfei­ len.

In Fig. 1 ist schematisch - ohne Stuhlung - eine Presse 1 zur Entwässerung einer laufenden Papierbahn 2 dargestellt. Diese Presse 1 besteht im wesentlichen aus einer Oberwalze 3 und einer Unterwalze 4, die ihrerseits einen feststehenden Kern 5 aufweist, in dem ein hydraulisch gegen die Oberwalze 3 gepreß­ ter Druckschuh 6 geführt ist. Der feststehende Kern 5 und der hydraulisch gelagerte Druckschuh 6 der Unterwalze 4 sind von einem endlosen, schlauchförmigen, elastischen Preßmantel 7 um­ hüllt, der aus einem elastomeren Material mit eingebetteten Verstärkungsfäden besteht.

Dieser Preßmantel 7 läuft mit seiner glatten Innenfläche glei­ tend über den Druckschuh 6, der zusammen mit der Oberwalze 3 eine verlängerte Preßzone 8 (Langspaltpresse) bildet. Die kon­ kave Außenseite des Druckschuhs 6 ist an den Durchmesser der Oberwalze 3 angepaßt.

Zur Verminderung der Reibung zwischen dem Druckschuh 6 und dem Preßmantel 7 ist eine - nicht dargestellte - Einrichtung zum Benetzen der inneren Seite des Preßmantels 7 mit Schmiermittel vorgesehen.

Die Papierbahn 2 wird zwischen zwei Entwässerungsfilzen 9, 10 der genannten Preßzone 8 zugeführt (Pfeil d). Aufgrund der Rei­ bung zwischen dem unteren Entwässerungsfilz 10 und dem Preßman­ tel 7 wird der letztere über den Druckschuh 6 bewegt (Pfeil p). Die gemäß den Fig. 2 bis 9 mit Rillen versehene Außenseite des Preßmantels 7 nimmt in der Preßzone 8 vom unteren Entwäs­ serungsfilz 10 Wasser auf, das der Papierbahn 2 entzogen wurde. Das Wasser wird in den Rillen vorübergehend gespeichert und außerhalb der Preßzone 8 aus diesen wieder entfernt.

Diese Rillen sind dabei in äquidistanten Durchmesserebenen des Preßmantels 7 quer über die gesamte Breite der Presse 1 vorge­ sehen; die Rillen können auch schraubenlinienförmig quer über die gesamte Breite des Preßmantels 7 verlaufen.

Der Querschnitt der Rillen ist im allgemeinen rechteckig und die Abmessungen dieses Rechtecks sind so, daß das Verhältnis zwischen Rillentiefe und Rillenbreite etwa bei 5 : 1 liegt.

In Fig. 2 ist ein Ausschnitt eines achsparallelen Querschnitts durch die Außenseite eines herkömmlichen Preßmantels 7 darge­ stellt, im Zustand ohne Belastung durch den Preßdruck. Diese Außenseite besteht aus einer homogenen Folge von Stegen 11 und Rillen 12. Die Kopfflächen der Stege 11 bilden die zylindrische Form des Preßmantels 7; d. h. die Kopfflächen sind, im Quer­ schnitt gesehen, eben. Die Rillen 12 bilden in der Preßzone (8, Fig. 1) ein Speichervolumen für einen Teil des aus der Pa­ pierbahn ausgepreßten Wassers, das über den Entwässerungs­ filz 10 in die Rillen gelangt.

Fig. 3 zeigt den Ausschnitt von Fig. 2 mit dem in der Preßzone 8 an der Außenseite des Preßmantels 7, d. h. an den Stegen 11 aufliegenden Entwässerungsfilz 10. Preßmantel 7 und Filz 10 sind nun dem Preßdruck ausgesetzt; dabei verformt sich das elastische Material des Preßmantels 7 so, daß hauptsächlich die Kopfflächen der Stege 11 sich ballig verformen und die Rillen 12 sich gleichzeitig an ihrer offenen Seite verengen. Die "bal­ lige Verformung" der Kopfflächen der Stege 11 bedeutet, daß diese Kopfflächen, im Querschnitt betrachtet, eine konvexe Form bekommen. Auf dieser konvex geformten Kopffläche liegt der ebenfalls komprimierte Entwässerungsfilz 10 formschlüssig auf; d. h. der Filz wird in der Mitte jedes Steges stärker kompri­ miert als an den beiden Rändern. Die Rillen 12 sind, wie er­ wähnt, nach außen hin verengt und erhalten näherungsweise die Querschnittsform eines gleichschenkligen Trapezes. Diese Veren­ gung der Rillen 12 ist meistens so stark, daß die Rillen nur eine relativ geringe Wassermenge aufnehmen können.

In den Fig. 4 und 5 ist eine ebenfalls herkömmliche Abwand­ lung des Preßmantels 7 gegenüber den Fig. 2 und 3 gezeigt. Hier sind die Rillen 12′ breiter als in Fig. 2 ausgeführt. So­ mit ist die Verengung der Rillen (infolge des Preßdruckes) re­ lativ zur Rillenbreite in Fig. 5 geringer als in Fig. 3, so daß das Wasseraufnahmevermögen der Rillen 12′ und der Abflußquer­ schnitt für das Wasser ausreichend sind. (Eine weitere Verbrei­ terung der Rillen 12, bei gleichbleibendem Rillenabstand, ist im Hinblick auf den hierdurch kleiner werdenden Widerstand der Stege gegen Kippen nicht sinnvoll). Die Stege 11′ sind, ent­ sprechend der Verbreiterung der Rillen 12′, schmaler als die Stege 11.

Gemäß Fig. 5 verformen sich die Stege 11′ im Prinzip genauso wie die Stege 11 in Fig. 3. Ein Nachteil der größeren Rillen­ breite ist, daß sich nun der Entwässerungsfilz 10 nicht nur an die konvex geformten Kopfflächen anlegt, sondern auch noch - viel mehr als in Fig. 3 - partiell in die Rillen 12′ hinein gedrückt wird. Außerdem sieht man, daß der elastische Filz 10 - noch mehr als in Fig. 3 - in der Mitte des Steges stärker kom­ primiert wird als an den Rändern. Dies ist die Ursache für die unerwünschte und oben schon erwähnte Rillenmarkierung im ferti­ gen Papier. Auch sieht man, daß die bisherigen Vorstellungen (Fig. 2a der US-PS 43 53 296 und Fig. 3 der WO 87/02 080) über die Art der Verformung der Stege wohl nicht zutreffend sind; denn sie berücksichtigen nicht, daß der in der Preßzone an die Kopfflächen der Stege angepreßte Filz ebenfalls elastisch ver­ formbar ist. Jedenfalls ist in Fig. 5 die Gleichförmigkeit der Pressung (und somit der Entwässerung der Papierbahn) über die Maschinenbreite so stark vermindert, daß die Papierqualität den gestellten Anforderungen nicht mehr gerecht wird.

In Fig. 6 ist ein Ausschnitt eines Preßmantels 7 gemäß der vor­ liegenden Erfindung dargestellt, und zwar ungefähr mit der gleichen Rillenbreite und dem gleichen Rillenabstand wie in den Fig. 4 und 5. Die Stege 11′′ sind nun an ihrer Kopffläche 13, im Querschnitt gesehen, konkav ausgebildet.

Wenn nun - wie in Fig. 7 dargestellt - der Entwässerungsfilz 10 (zusammen mit der Papierbahn) und der Preßmantel 7 durch die Preßzone 8 (Fig. 1) laufen, so werden die höherstehenden Randbe­ reiche der konkaven Kopfflächen 13 der Stege 11′′ flachgedrückt; die Seiten der Rillen 12′′ werden gleichzeitig nach innen ge­ drückt, so daß diese Rillen 12′′ wiederum im wesentlichen die Querschnittsform eines gleichschenkligen Trapezes haben.

Aus dieser Verformung der Stege 11′′ resultiert, daß die Grenze zwischen dem Entwässerungsfilz 10 und den Stegen 11′′ nunmehr geradlinig quer über die Breite des Preßmantels 7 verläuft. Sicher wird der Entwässerungsfilz 10 auch in Fig. 7 partiell in die Rillen 12′′ hineingedrückt. Im Vergleich der Darstellungen nach Fig. 3, 5 und 7 läßt sich jedoch leicht erkennen, daß die Verformungen des Entwässerungsfilzes 10, d. h. die maximalen Abweichungen zwischen den geometrischen Punkten Mitte Steg und Mitte Rille - vgl. x in Fig. 3, y in Fig. 5 und z in Fig. 7 - beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel in Fig. 7 am gering­ sten sind. Dies bedeutet aber auch, daß es gelungen ist, eine weitgehend gleichmäßige Pressung der Papierbahn über ihre Breite und gleichzeitig ein relativ großes Wasseraufnahmevermö­ gen der Rillen zu erzielen. Letztlich ist auch ein geringerer Verschleiß des Entwässerungsfilzes 10 zu erwarten.

Die spezielle konkave Geometrie der Kopfflächen 13 der Stege 11′′ ist als bogenförmige, V-förmige oder auch polygon-ähnliche Ausnehmung oder Auskerbung denkbar. Die günstigste Form, sowie die günstigsten Abmessungen hängen ab von dem jeweils verwende­ ten Preßmantel-Werkstoff und von dem jeweiligen Typ des Entwäs­ serungsfilzes.

Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt eines schlauchförmigen Preßman­ tels 7 mit einer Mehrzahl homogen aufeinanderfolgender Stege 11′′ und Rillen 12′′. Diese Stege 11′′ und Rillen 12′′ verlaufen in Umfangsrichtung oder wendelförmig quer über den gesamten Preß­ mantel. Die Kopfflächen 13 der Stege 11′′ sind wiederum, im Querschnitt gesehen, konkav ausgebildet.

Der in Fig. 8 gezeigte Preßmantel 7 weist im Bereich zwischen der (mit den Rillen 12′ versehenen) Außenseite und der glatten, über den Druckschuh (6 in Fig. 1) gleitenden Innenseite Verstärkungsfäden 15 hoher Festigkeit auf, deren Elastizität geringer ist als die des elastomeren Preßmantelmaterials.

Anhand der Fig. 9 sollen im folgenden noch bevorzugte Abmessun­ gen bezüglich der Rillen bzw. der Stege angegeben werden.

Der Abstand der Rillen zueinander (Maß a) beträgt vorzugsweise 2,5 . . . . 3,5 mm. Die Breite der Rillen im unbelasteten Zustand (Maß b) beträgt dabei dann vorzugsweise 0,7 . . . . 1,2 mm, und dies bei einer Tiefe (Maß t) von vorzugsweise dem (0,8 . . . . 1,0)-fachen des Rillenabstandes a.

Die Tiefe der erfindungsgemäßen an den Kopfflächen der Stege vor­ gesehenen konkaven Mulden (Maß m) beträft vorzugsweise 0,02 . . . . 0,4 mm, wobei diese Muldentiefe m auf das Material des Preßmantels und die Preßkraft im Preßspalt abzustimmen ist.

Unter Umständen ist es auch denkbar, die sich mit der Zeit (aufgrund von Verschleiß an den Muldenrändern) ergebende Ver­ kleinerung der Muldentiefe m während des Betriebes dadurch zu kompensieren, daß die Linienkraft im Preßspalt mit zunehmender Betriebsdauer, d. h. zunehmendem Verschleiß, reduziert wird. Dadurch ist es möglich, die Muldentiefe m eines neuen Preßman­ tels zunächst relativ groß, d. h. im Bereich der genannten 0,4 mm zu wählen.

Claims (3)

1. Elastisch verformbarer Preßmantel einer Entwässe­ rungspresse für Papierherstellungsmaschinen od. dgl., wobei der Preßmantel an seiner Außenseite Stege aufweist, die nach Art von Kreisringen in vorzugsweise äquidistanten Durchmesserebenen liegen oder die schraubenlinienförmig umlaufen, wobei zwischen den Stegen (11′′) nach außen offene Rillen (12′′) verbleiben, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steg (11′′), im Querschnitt gesehen, eine konkave Kopffläche (13) aufweist.

2. Preßmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (b) der Rillen ca. 0,7 . . . . 1,2 mm beträgt.

3. Preßmantel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopffläche (13) - im Querschnitt gesehen - in der Mitte um das Maß m = 0,02 . . . . 0,4 mm tiefer ist als an den beiden Rändern.