DE4022800C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Preßmantel für eine Preßeinrich­ tung, die insbesondere zum Entwässern oder Glätten einer Mate­ rialbahn, z. B. Papierbahn, dient. Ein Preßmantel mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen ist bekannt aus der WO 88/08 897. Das besondere dieses bekannten Preßmantels besteht darin, daß die Verstärkungsfäden nicht die Form eines Gewebes haben (wie z. B. beim Gegenstand der US-PS 45 52 620), sondern alle ziemlich genau parallel zu den Außenflächen des Preßmantels innerhalb des elastomeren Mantelmaterials liegen; denn die Verstärkungsfäden sind in zwei Lagen (oder "Schich­ ten") angeordnet, wobei Längsfäden eine innere Lage und Um­ fangsfäden eine äußere Lage bilden. Die Umfangsfäden sind nach Art einer ein- oder mehrgängigen Schraubenlinie in den Preßman­ tel eingewickelt. Ein weiteres wesentliches Merkmal des bekann­ ten, wie auch des erfindungsgemäßen Preßmantels ist, daß die elastomere Materialschicht aus einem einzigen Guß hergestellt und somit vollkommen homogen ist, obwohl sie die Verstärkungs­ fäden allseitig umhüllt. Mit anderen Worten, die Verstärkungs­ fäden liegen nirgends unmittelbar an einer Außenfläche des Preßmantels und ragen somit auch nirgends aus der Außenfläche hervor, wie z. B. beim Gegenstand der Fig. 2 und 3 der schon erwähnten US-PS 45 52 620.

Preßmäntel dieser Art sind im Betrieb hohen Beanspruchungen ausgesetzt. Wie aus Fig. 1 der WO 88/08 897 oder aus Fig. 5 der US-PS 45 52 620 ersichtlich, ist ein Preßmantel beim Pas­ sieren der Preßzone der Preßeinrichtung einer hohen Druck- und Walk-Beanspruchung ausgesetzt. Im Falle der Ausbildung des Preßmantels als schlauchförmiger Walzenmantel, der an seinen beiden Enden (durch Befestigung an Manteltragscheiben) ge­ schlossen ist, kommt noch eine Zugspannung infolge des Innen­ druckes hinzu. Die Befestigung der Preßmantel-Enden an den ge­ nannten Manteltragscheiben hat auch zur Folge, daß die Preßman­ tel-Enden nicht in der Lage sind, einer eventuellen Dehnung des Preßmantels in Umfangsrichtung zu folgen. Hieraus folgt die Forderung, daß der Preßmantel in Umfangsrichtung eine extrem hohe Zugfestigkeit aufweisen muß, damit die Dehnbarkeit in Um­ fangsrichtung so klein wie nur irgend möglich ist.

Eine zusätzliche Beanspruchungsart des bekannten schlauchförmi­ gen Preßmantels erkennt man aus der US-PS 49 23 570, insbeson­ dere der Fig. 2. Der normale Umlaufweg des Preßmantels ist we­ nigstens angenähert eine Kreisbahn. Beim Einlauf in die Preßzo­ ne muß der Preßmantel jedoch verhältnismäßig scharf umgelenkt werden. Ähnliches gilt für den Auslauf aus der Preßzone.

Alle diese Beanspruchungen beeinträchtigen die Lebensdauer des Preßmantels. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Preßmantel zu schaffen, der gegenüber den bekannten Aus­ führungen eine erhöhte Lebensdauer hat.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des An­ spruches 1 gelöst.

Durch die Erfindung gelingt es, zwei einander entgegengesetzte Forderungen gleichzeitig zu erfüllen, nämlich einerseits eine höchstmögliche Zugfestigkeit in Umfangsrichtung (und somit sehr geringe Dehnbarkeit) zu erzielen und andererseits dem Preßman­ tel in Umfangsrichtung eine gegenüber bisher wesentlich verbes­ serte "Biege-Weichheit" zu verleihen. Hierdurch gelingt es ins­ besondere, die Beanspruchungen des Preßmantels durch die rela­ tiv scharfen Umlenkungen beim Preßspalt-Ein- und -Auslauf we­ sentlich zu reduzieren.

Wesentlich für das Erzielen der erhöhten Biege-Weichheit ist die erfindungsgemäße Verwendung von extrem dünnen Umfangsfäden (Größenordnung 0,4 bis 1 mm). Hierdurch gelingt es, die Preß­ mantel-Dicke gegenüber bisher wesentlich zu reduzieren (auf beispielsweise 3 bis 5 mm), wobei dennoch die Verstärkungsfäden vollkommen innerhalb der elastomeren Materialschicht eingebet­ tet sind. Letzteres ist wichtig, damit eine eventuelle von außen her verursachte Abnutzung der Verstärkungsfäden vermieden wird. Besonders günstige Ergebnisse sind erzielbar, wenn nicht nur die Umfangsfäden, sondern auch die Längsfäden extrem kleine Faden-Durchmesser aufweisen. Es ist sogar möglich, Längsfäden zu verwenden, deren Durchmesser noch kleiner ist als der Durch­ messer der Umfangsfäden.

Zwar sind Preßmäntel mit der oben erwähnten geringen Dicke in Papierherstellungsmaschinen schon benutzt worden. Jedoch sind dies Preßmäntel mit gewebten (also steif machenden) Verstär­ kungseinlagen, bei denen die äußeren Gewebefäden aus dem ela­ stomeren Mantelmaterial herausragen, also verschleißgefährdet sind.

Aus der EP 03 54 743 A1 ist ein Preßmantel bekannt, mit in Um­ fangsrichtung verlaufenden Rippen (und dazwischen befindlichen Nuten), bei dem ein Umfangsfaden oder zwei Umfangsfäden von beispielsweise 0,5 mm Durchmesser in jeder Rippe liegt. Wegen der im allgemeinen sehr geringen Breite der Rippen (Größenord­ nung 2 mm) erscheint es jedoch zweifelhaft, ob die Umfangsfäden - bei der Herstellung des Preßmantels - mit der erforderlichen Genauigkeit in den Rippen plaziert werden können, ohne (zumin­ dest stellenweise) in die Nuten hineinzuragen.

Gemäß einem weiteren wesentlichen Gedanken der Erfindung ist die Zugfestigkeit aller Umfangsfäden - bezogen auf ein Ein­ heits-Flächenstück des Preßmantels - höher (vorzugsweise um mindestens 40% höher) als die Zugfestigkeit aller Längsfäden.

Es wurde nämlich erkannt, daß man nur durch diese Maßnahme einen Preßmantel erhalten kann, der trotz des extrem kleinen Durchmessers der Umfangsfäden die erforderliche Zugfestigkeit in Umfangsrichtung aufweist. Bei Verwendung gleicher oder ähn­ licher Werkstoffe für die Längs- und Umfangsfäden, macht man die Summe aller Faden-Querschnitte, in Umfangsrichtung wesent­ lich größer als in Längsrichtung, bezogen auf das genannte Ein­ heitsflächenstück des Preßmantels. Dies bedeutet, bei Verwen­ dung gleich dicker Fäden, daß die Anzahl der Umfangsfäden größer ist als die Anzahl der Längsfäden, wiederum bezogen auf ein Einheitsflächenstück des Preßmantels. Alternativ oder zu­ sätzlich zu diesen Maßnahmen können die Umfangsfäden aus einem Material höherer Zugfestigkeit (z. B. aus Kohlefasern) gebildet sein als die Längsfäden, die z. B. wie bisher aus einem Polyamid bestehen können.

Falls es sich um einen schlauchförmigen und an seinen beiden Enden geschlossenen Preßmantel handelt, soll der Fadendurchmes­ ser der Umfangsfäden gemäß der Erfindung nur ungefähr 1/4000 bis 1/1000 (in Sonderfällen bis 1/500) des Außendurchmessers des Preßmantels betragen. Falls der Preßmantel dagegen als seitlich offene Preßband-Schlaufe verwendet werden soll (gemäß Fig. 5 der US-PS 45 52 620), so soll der Fadendurchmesser der Umfangsfäden ungefähr zwischen 1/8000 bis 1/2000 eines gedach­ ten Band-Durchmessers betragen, z. B. des Außendurchmessers des zum Herstellen des Preßmantels erforderlichen Gießzylinders.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Preßmantels kann eine wesentlich erhöhte Lebensdauer erwartet werden. Diese wird nicht nur aus der erhöhten Biege-Weichheit resultieren, sondern auch aus der Tatsache, daß wegen der geringeren Preßmantel- Dicke die Beanspruchung durch Schubkräfte beim Einlauf in die Preßzone wesentlich reduziert wird. Außerdem verringert sich die Walk-Beanspruchung; daraus resultiert, daß die Gefahr des Lösens der Bindung zwischen den Verstärkungsfäden und der ela­ stomeren Materialschicht beseitigt oder zumindest wesentlich verringert wird. Diese Gefahr kann auch durch die Verwendung multifiler Fäden (anstelle monofiler Fäden) verringert werden oder durch die Verwendung monofiler Fäden, die flachgedrückte Abschnitte aufweisen (siehe Fig. 4a/4b der WO 88/08 897).

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Preßmantels erfolgt über­ wiegend entsprechend den Angaben der WO 88/08 897. Insbesondere die Einrichtungen zum Aufspannen der Längsfäden auf einem Gieß­ zylinder sind dort im einzelnen beschrieben; diese Beschreibung wird deshalb hier nicht wiederholt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung und einige Einzelheiten der Vorrichtung zur Herstellung des Preßmantels werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.

Die Fig. 1 zeigt einen Teilquerschnitt durch eine Langspalt- Preßeinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Preßmantel.

Die Fig. 2 zeigt ein vergrößertes Detail A aus Fig. 1.

Die Fig. 3 ist eine schematische Ansicht auf ein Teilstück eines Preßmantels mit den darin befindlichen Verstärkungsfäden.

Die Fig. 4 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Vor­ richtung zum Herstellen eines Preßmantels.

Die Fig. 5 ist ein vergrößerter Teil-Längsschnitt entlang der Linie V der Fig. 4.

Die Fig. 6 ist ein Teillängsschnitt durch eine andere Preßman­ tel-Ausführung.

Die wesentlichen Elemente der in Fig. 1 dargestellten (und überwiegend bekannten) Preßeinrichtung sind ein stationärer Tragkörper 11 (von dem nur ein kleiner Teil sichtbar ist), ein mehrteiliger Preßschuh 13, der parallel zu einer Preßebene E verschiebbar ist und eine Gegenwalze 15. Der Preßschuh 13 ist unterteilt in ein Unterteil 14 und ein Oberteil 16. Das Unter­ teil 14 ist als Kolben in einer Druckkammer 12 angeordnet (ge­ bildet als eine Ausnehmung des Tragkörpers 11 und begrenzt durch Dichtleisten, die in Dichtleistenträgern 18 und 19 ru­ hen). Das Oberteil 16 hat eine überwiegend konkave, an die Form der Gegenwalze 15 angepaßte Gleitfläche, über die ein Preßman­ tel 10 gleitet. Das Preßschuh-Oberteil 16 bildet zusammen mit der Gegenwalze 15 einen sogenannten "verlängerten" Preßspalt, der in der (durch einen Pfeil gekennzeichneten) Laufrichtung die Länge b hat. Außer dem Preßmantel 10 läuft durch den Preß­ spalt ein Filzband 21, außerdem zwischen diesen beiden eine Pa­ pierbahn 20, die durch eine gepunktete Linie angedeutet ist.

Außerhalb des Preßspaltes läuft der Preßmantel 10 auf einer im wesentlichen kreisförmigen Umlaufbahn, deren Mittelpunkt mit 9a und deren Radius mit R bezeichnet ist (die Drehachse 9a des Preßmantels 10 ist gegenüber der Mittelachse 7a des stationären Tragkörpers 11 versetzt angeordnet). Am Einlauf in den Preß­ spalt hat das Preßschuh-Oberteil 16 eine Verlängerung 17, die einen gerundeten Übergang bildet von der kreisförmigen Umlauf­ bahn zu dem konkaven Teil der Gleitfläche. Ein ähnlicher gerun­ deter Übergang ist am Auslauf aus dem Preßspalt vorgesehen.

Die Dicke d des Preßmantels 10 beträgt ungefähr (Größenordnung) 3 bis 5 mm. Der Außendurchmesser des Preßmantels (also das Dop­ pelte der Summe von Radius R und Dicke d) liegt beispielsweise in der Größenordnung von 1,5 m. In einem Sonderfall kann er auch kleiner als 1,0 m sein. Nicht dargestellt in Fig. 1 sind Manteltragscheiben, an denen die beiden Enden des Preßmantels 10 befestigt sind und die um die Drehachse 9a drehbar gelagert sind.

Die Fig. 2 zeigt einen stark vergrößerten Ausschnitt aus dem Preßmantel 10 (Detail A der Fig. 1). Man erkennt das elastomere Mantelmaterial 22 (z. B. Polyurethan), und die darin vollkommen eingebetteten Verstärkungsfäden 23 und 24. Es sind dies die Längsfäden 23, die sich parallel zur Drehachse 9a erstrecken und die Umfangsfäden 24, die stets die äußere Fadenlage bilden, also auf die innen liegenden Längsfäden 23 aufgewickelt sind. Der Durchmesser f der Umfangsfäden 24 beträgt nur ungefähr 1/4000 bis 1/1000, in dem genannten Sonderfall bis 1/500 des Außendurchmessers D des Preßmantels 10. Bezogen auf die Fig. 1 ist D =2(R+d).

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Anzahl der Umfangsfäden 24, bezogen auf ein Einheitsflächenstück, wesentlich größer ist als die Anzahl der Längsfäden 23. Beispielsweise kann die Anzahl der Umfangsfäden 24 dreimal größer sein als die Anzahl der Längsfäden 23. Hierbei ist angenommen, daß der Durchmesser e der Längsfäden 23 in der gleichen Größenordnung liegt wie der Durchmesser f der Umfangsfäden 24, und daß gleiche oder ähn­ liche Werkstoffe verwendet werden für Längs- und Umfangsfäden.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel können etwa die folgenden Abmessungen vorgesehen werden:

Durchmesser e der Längsfäden 23 in der Größenordnung von 0,5 mm; Durchmesser f der Umfangsfäden 24 in der Größenordnung von 1,0 mm; Dicke d des Preßmantels zwischen 3 und 4 mm; Anzahl der Umfangsfäden 24, bezogen auf ein Einheitsflächenstück, nur etwa 1,2-2,0 mal größer als die Anzahl der Längsfäden 23.

Zu der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung zur Herstellung eines Preßmantels 10 gehören ein stationärer Maschinentisch 25, ein darauf längs verfahrbarer Support 26 und ein in Lagerschil­ den 27 drehbar gelagerter Gießzylinder 28. Für diesen ist ein nicht dargestellter Antrieb vorgesehen, der gekoppelt ist mit einer drehbaren Spindel 29, die zum Verfahren des Supports 26 (in Führungsschienen 30) dient. Dabei sind die Drehzahl des Gießzylinders 28 und die Laufgeschwindigkeit des Supports 26 aufeinander abgestimmt.

Auf dem Support 26 befinden sich Vorratsbehälter 33 für die Komponenten des elastomeren Mantelmaterials, außerdem ein Mi­ scher 34, eine Zuführungsleitung 35 und eine Gießdüse 36. Deren Mündung befindet sich unmittelbar in der Nähe der Oberfläche des Gießzylinders 28. Auf dem Support 26 ist außerdem eine Ab­ wickeleinrichtung 32 für die Umfangsfäden 24 befestigt. Diese Abwickeleinrichtung 32 ist bezüglich der Drehrichtung des Gieß­ zylinders 28 (gekennzeichnet durch einen Pfeil) hinter der Gießdüse 36 angeordnet.

Schematisch dargestellt sind in Fig. 4 zahlreiche ungefähr parallel zur Drehachse des Gießzylinders 28 und in geringem Ab­ stand von der Zylindermantelfläche aufgespannte Längsfäden 23. Das elastomere Mantelmaterial 22 wird durch die Zwischenräume zwischen den Längsfäden 23 hindurch in Form einer schrauben­ linienförmigen Raupe auf den Gießzylinder 28 aufgegossen. In möglichst kurzem Abstand hinter der Gießdüse 36 laufen die Um­ fangsfäden 24 über eine Umlenkrolle 31 in das soeben aufgegos­ sene Mantelmaterial 22 hinein.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, können beispielsweise vier ne­ beneinanderliegende Umfangsfäden 24 gleichzeitig aufgewickelt werden. Bei dem dargestellten Beispiel tauchen die Umfangsfäden 24 zunächst nur wenig in das Mantelmaterial ein. Deshalb wird nach einem Umlauf des Gießzylinders 28 (wie mit gestrichelten Linien angedeutet), noch weiteres Mantelmaterial auf die Um­ fangsfäden gegossen. Dies erreicht man dadurch, daß die Breite der Gießdüse 36 - in einer Ansicht gemäß Fig. 5 gesehen - unge­ fähr doppelt so groß ist als der Vorschub des Supports 26 bei einer Umdrehung des Gießzylinders 28. Dabei ist die Anord­ nung, wie man aus Fig. 5 sieht, folgendermaßen getroffen: Die Gießdüse 36 überdeckt sowohl den Bereich (I) derjenigen (z. B. vier Fäden umfassenden) Umfangsfäden-Windung, welche unmittel­ bar hinter der Gießdüse eingewickelt wird, als auch den Bereich (II) der vorangehenden (ebenfalls vier Fäden umfassenden) Um­ fangsfäden-Windung. Bei Bedarf kann die Breite der Gießdüse noch weiter vergrößert werden, so daß sie beispielsweise die Bereiche von drei oder vier Umfangsfäden-Windungen überdeckt. Das Ergebnis ist, daß sich jeweils verhältnismäßig dünne Mate­ rialschichten einander überlappen. Würde man dagegen relativ dicke "Raupen" einfach nur nebeneinander aufgießen, so bestünde die Gefahr, daß noch flüssiges Material vom Gießzylinder 28 ab­ tropft.

Wenn ein Preßmantel fertig gegossen und ausgehärtet ist, dann wird seine Oberfläche durch mechanisches Bearbeiten geglättet und dabei die gewünschte Dicke des Preßmantels hergestellt. Ab­ weichend von den Fig. 2 und 5 kann ein Preßmantel mit größe­ rer Dicke d hergestellt werden durch Aufgießen einer größeren Menge elastomeren Mantelmaterials. In diesem Falle können bei Bedarf (zwecks vorübergehenden Speicherns von Preßwasser im Preßspalt) Umfangsrillen und/oder Sackbohrungen in die Außen­ fläche des Preßmantels eingearbeitet werden.

Wie eingangs schon erwähnt, ist ein besonderer Vorzug des er­ findungsgemäßen Preßmantels 10 seine gegenüber bisher erhöhte "Biege-Weichheit". In Anwendungsfällen, bei denen diese Eigen­ schaft von geringerer Bedeutung ist, können beim Herstellen des Preßmantels beispielsweise zwei Lagen von Umfangsfäden in das elastomere Mantelmaterial eingewickelt werden. Dementsprechend erhöht sich die Dicke des fertigen Preßmantels.

Eine andere Möglichkeit ist in Fig. 6 dargestellt. Bei diesem Preßmantel 10′ ist absichtlich ein gewisser Abstand zwischen den Umfangsfäden 24 und den Längsfäden 23 vorgesehen, bei­ spielsweise in der Größenordnung des Faden-Durchmessers. Hier­ durch sind also die Umfangsfäden 24 - bei einer nur geringfügi­ gen Erhöhung der Dicke des Preßmantels 10′ - in die Nähe der Außenfläche verlagert. Hierdurch kann, speziell in der Außen­ schicht des Preßmantels, die Dehnung beim Durchgang durch den Preßspalt noch weiter verringert werden.

Claims (9)

1. Preßmantel (10) für eine Preßeinrichtung, die insbesondere zum Entwässern oder Glätten einer Materialbahn (z. B. Pa­ pierbahn 20) dient, mit den folgenden Merkmalen:

• a) der Preßmantel (10) ist gebildet aus einem elastomeren Mantelmaterial (22) und aus zwei Lagen von Verstär­ kungsfäden (23, 24), nämlich einer inneren Lage und einer äußeren Lage;
• b) die innere Lage wird durch Längsfäden (23) gebildet, die sich beim Betrieb der Preßeinrichtung parallel zur Drehachse (9a) des Preßmantels (10) erstrecken;
• c) die äußere Lage wird durch Umfangsfäden (24) gebildet, die schraubenlinienförmig gewickelt sind und die sich beim Betrieb der Preßeinrichtung ungefähr in der Lauf­ richtung des Preßmantels (10) erstrecken;
• d) die Verstärkungsfäden (23, 24) sind allseitig von der elastomeren Materialschicht (22) umhüllt, die homogen, d. h. aus einem einzigen Guß hergestellt ist;

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• e) die eingewickelten Umfangsfäden (24) haben einen Durch­ messer (f) von höchstens 1/500 des Außendurchmessers (D) des Preßmantels (10);
• f) bezogen auf ein Einheitsflächenstück des Preßmantels (10) ist die Zugfestigkeit aller Umfangsfäden (24) größer als die Zugfestigkeit aller Längsfäden (23).

2. Preßmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß - bezogen auf das Einheitsflächenstück des Preßmantels - die Summe aller Faden-Querschnitte der Umfangsfäden (24) größer ist als die Summe aller Faden-Querschnitte der Längsfäden (23).

3. Preßmantel nach Anspruch 1 oder 2, der im Betrieb die Form eines schlauchartigen Walzenmantels (10) aufweist, dessen Enden an Manteltragscheiben befestigt sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umfangsfäden (24) einen Durchmesser (f) von nur 1/4000 bis 1/500 des Außendurchmessers (D) des Wal­ zenmantels haben.

4. Preßmantel nach Anspruch 1 oder 2, der im Betrieb die Form einer endlosen und nach beiden Seiten hin offenen Band- Schlaufe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangs­ fäden einen Durchmesser von 1/8000 bis 1/2000 eines gedach­ ten Band-Außendurchmessers haben.

5. Preßmantel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß seine Dicke (d) nur 3 bis 5 mm beträgt.

6. Preßmantel (10′) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der inneren Lage der Längsfäden (23) und der äußeren Lage der Umfangsfäden (24) ein Abstand besteht, etwa in der Größenordnung des Faden- Durchmessers (Fig. 6).

7. Vorrichtung zum Herstellen eines Preßmantels (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem drehbaren Gießzylinder (28) und einer darauf angeordneten Einrichtung zum Aufspannen der Längsfäden (23) sowie mit einer parallel zur Drehachse des Gießzylinders verfahrbaren Gießdüse (36) und mit einer ebenso verfahrbaren Abwickeleinrichtung (32) für die Umfangsfäden (24), dadurch gekennzeichnet, daß die Abwickeleinrichtung (32) bezüglich der Drehrichtung des Gießzylinders (28) hinter der Gießdüse (36) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die fol­ genden Merkmale, gesehen in einem parallel zur Drehachse des Gießzylinders (28) verlaufenden Schnitt:

• a) die Breite der Gießdüse (36) ist größer als die von einer Umfangsfäden-Windung überdeckte Teillänge des Gießzylinders (28);
• b) die Gießdüse (36) überdeckt sowohl den Bereich (I) der unmittelbar hinter der Gießdüse eingewickelten Umfangs­ fäden-Windung als auch den Bereich (II) der vorangehen­ den Umfangsfäden-Windung.