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Die
Erfindung betrifft das Gebiet der Faserbahnentwässerung. Insbesondere betrifft
die Erfindung eine Presse mit einer langen Presszone zur Behandlung
einer Faserbahn (siehe z. B. die FI-C-71369).
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Die
Entwässerung
einer Faserbahn erfolgt üblicherweise
mittels Walzenpressen, indem die Bahn über eine durch zwei Walzen
gebildete Presszone, d. h. einen Walzenspalt, geführt wird.
Die Bahn läuft
durch den Spalt zwischen Pressfilzen, und die Filze tragen das aus
der Bahn ausgepresste Wasser weg.
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In
einem durch zwei Walzen gebildeten Spalt wird die größte Druckkraft
als eine schmale Spitze in der Mitte des Spalts erreicht. Dies ist
nachteilig sowohl für
das Entwässerungsverfahren
als auch für die
Lebensdauer der Filze, da das Pressen von kurzer Dauer ist und bei
hohen Geschwindigkeiten erfolgt, und hohe Belastung auf die Filze
aufgebracht wird. Daher wurden verschiedene Arten so genannter Langspaltpressen
gebaut, worin eine Walze durch ein konkaves Gegenstück, einen
Press-Schuh, ersetzt werden kann. Auf der Seite des Schuhs wird
der Rotationsbewegung der Walze üblicherweise
eine wasserdichte endlose Gewebeschleife, ein Pressband, angepasst,
welches der Oberfläche
des geschmierten Gegenstücks
folgt und darauf gleitet. Das Pressband wird durch getrennte Walzen
gehalten, oder alternativ sind das Gegenstück oder die Halterung des Schuhs
in einer derartigen Gestalt ausgebildet, dass ein kurzes Band darum
herumgleiten kann, wobei die Schmierung an der Innenseite der durch das
Band gebildeten Endlosschleife angeordnet ist. Durch die Verwendung
von Schuhpressen werden Spalte erzielt, deren effektive Länge ungefähr 250 – 310 mm
betragen kann, abhängig
von der Größe der Walze.
Zusätzlich
zu den Walze / Schuh-Kombinationen offenbaren die unten stehend
erwähnten
Patentdokumente Pressen, welche aus zwei gegenüberliegenden Schuhen zusammengesetzt
sind.
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Um
eine optimale Entwässerungswirkung
zu erzielen, ist es erwünscht,
dass die Druckkraft innerhalb der Spaltzone eingestellt werden kann.
Die hereinkommende Bahn mit einem niedrigen Trockengehalt kann anfangs
keinen hohen Druck aufnehmen ohne zu reißen und ein Druckkraft-Profil
mit der falschen Gestalt kann Qualitätsprobleme in der Bahn verursachen,
wenn beispielsweise das Wasser nicht richtig von dem Filz aufgesaugt
werden kann, sondern von Kanälen
in der Bahn. Um den endgültigen gewünschten
Trockenheitsgrad zu erzielen, muss der Spitzendruck am Ende der
Pressstufe bereitgestellt werden.
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Um
dieses Ergebnis zu erhalten wurden viele verschiedene Ansätze unternommen.
Die Patentanmeldung CH 5152/86 offenbart einen Press-Schuh. An seiner
Oberfläche
unter dem Pressband sind Hohlräume
vorgesehen, die als Hydrostatik-Druckkammern dienen, wenn Hydraulikflüssigkeit
durch in dem Schuh ausgebildete Kanäle in sie eingeleitet wird.
Zusätzlich
zu dem Druck wird eine stufenweise Wärmebehandlung für die Bahn
erzielt, indem die Temperatur der Hydraulikflüssigkeit in den getrennten
Kammern einzeln reguliert wird. Die Patentanmeldung FI 896163 offenbart
auch einen Press-Schuh mit einer Vielzahl von Taschen an seiner
Gleitfläche,
für die
Zufuhr eines einzeln unter Druck gesetzten Schmiermittels, wobei
das Druckprofil in der Spaltzone für gewünschte Press- und Bahngeschwindigkeits-Bedingungen
eingestellt werden kann. Die schwedische Patentanmeldung SE 9103823-2
offenbart einen Press-Schuh, welcher mit einer Drucktasche versehen
ist, wobei das Tiefenprofil der Drucktasche in einer Kombination
aus hydrostatischer und hydrodynami scher Wirkung resultiert, um
ein gewünschtes
Kompressionsdruck-Profil zu erhalten. Die schwedische Patentanmeldung
SE 9201497-6 umfasst, zusätzlich
zu einer Profil-Drucktasche, ein Wärmesteuerungssystem für den vorderen
Rand und den hinteren Rand, um zu verhindern, dass Torsionskräfte als
ein Ergebnis von Temperaturunterschieden auf Grund von Reibung gebildet
werden.
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Weitere
Versuche, das Druckprofil zu beeinflussen wurden durch Einstellen
der Anstellwinkel von dem Schuh unternommen. In der zuletzt erwähnten schwedischen
Patentanmeldung 9201497-6 wird z. B. beschrieben, wie der vordere
und der hintere Rand des Schuhs durch einzeln regulierte Hydraulikzylinder
gehalten werden. Die deutsche Patentanmeldung
DE 4113623 offenbart einen Press-Schuh, welcher
an einem Schuh-Bett
befestigt ist, das zusammen mit seinem Tragkörper einen hydraulischen Kolben
/ Zylinderaufbau bildet, der nicht nur radial bewegt sondern auch
geneigt werden kann. Die schwedische Patentanmeldung SE 8801933-6
offenbart auch einen Press-Schuh-Aufbau, welcher, zusätzlich zu
einer Hydrostatik- Drucktasche, Reihen von Hebeln unter dem vorderen
und hinteren Rand des Schuhs, welche ein Kippen ermöglichen,
umfasst.
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Gemäß dem finnischen
Patent FI 70952 wird das Kompressionsdruck-Profil in den verschiedenen Zonen der
Schuh-Oberfläche
eingestellt, indem getrennt gesteuerte Presselemente in der Oberfläche des
Press-Schuhs befestigt
werden. Zusätzlich
sind Hydrostatik-Druckkammern, die einen direkten Einfluss auf das
Pressband ausüben,
zwischen den Presselementen an der Oberfläche des Press-Schuhs angeordnet.
Somit dienen die Presselemente als Randabdichtungen für die Druckkammern.
In einer Ausführungsform
gemäß dem finnischen
Patent FI 71369 ist die Oberfläche
des Schuhs aus einer Gleitplatte aufgebaut, wobei ein oder mehrere Druckschläuche unter
der Platte angeordnet und in dem Schuh befestigt ist / sind.
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Es
ist das Ziel, eine maximale Druckkraft von etwa 8 MPa zu erreichen.
Dies erfordert eine große Steifigkeit
der Walze einer Langspaltpresse. In Verbindung mit Schuhpressen
wird durch Verwendung von Kompensationsaufbauten, eine Reihe hydraulisch
regelnder Zylinder und Gleitlager im Inneren der Walze, verhindert,
dass die Walze sich verbiegt. Eine solche Konstruktion ist jedoch
ziemlich teuer und mechanisch kompliziert.
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es, einen einfachen Langspaltpressen-Aufbau bereitzustellen, der
für die
Entwässerung
von Zellstoff- und Papierbahnen geeignet ist, und der eine Presszone,
welche mit einer Anzahl von Einstellmöglichkeiten versehen ist, umfasst.
Die Lösung
wird durch den Aufbau gemäß Anspruch
1 erhalten. Dieser umfasst eine Walze und ein konkaves Gegenstück, dessen
Gleitfläche aus
einer Pressplatte, welche an der Seite der hereinkommenden Bahn
an einem Rand in dem Gegenstück
verankert ist, aufgebaut ist, wobei der andere Rand der Platte bewegbar
in dem Gegenstück
befestigt ist. Unter der Pressplatte, in der Oberfläche des Gegenstücks, sind
hydraulische Druckkammern vorgesehen. Die Abdichtungen zwischen
diesen sind durch biegsame Druckrohre aufgebaut, welche senkrecht
zu der Bahnrichtung angeordnet sind. Somit bildet die Pressplatte
einen langen Spalt aus, indem sie die Bahn zum Teil um die Gegenwalze
herum wickelt. Es wird kein wirklicher Press-Schuh verwendet, woraus
sich ergibt, dass keine Steuersysteme für Hydraulikzylinder, wie sie
zur Steuerung der Stellung und der radialen Anordnung eines Schuhs
von Schuhpressen typisch sind, erforderlich sind. Demgemäß ist der
Aufbau der Presse ziemlich unkompliziert, sieht aber ausreichend
Möglichkeiten
vor, die Druckkraft über
die gesamte Spaltzone zu steuern und zu unterscheiden, und folglich,
um die Eigenschaften der Zellstoffbahn, welche die Presse verlässt, zu
beeinflussen.
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1 ist
eine Querschnittsansicht von dem Aufbau eines Pressenspalts gemäß der Erfindung
in der Richtung der Bahnbewegung;
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2 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der in 1 dargestellten Presse, soweit die Druckleitungen
und deren Abdichtung betroffen sind;
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3 ist
eine Querschnittsansicht von einem Teil der in 1 dargestellten
Presse, in der Längsrichtung
der Walze und an dem Ende der Walze;
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4 ist
eine Querschnittsansicht des Aufbaus von dem Ende der in 1 bis 3 dargestellten
Presse in der Richtung der Bahnbewegung und an der Stelle C – C von 3;
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Presse gemäß der Erfindung
in derselben Art wie 1;
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6 ist
eine Querschnittsansicht von dem Ende der in 5 dargestellten
der Presse quer zu der Bewegungsrichtung und an der Stelle A – A;
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7 zeigt
eine dritte Ausführungsform
der Presse gemäß der Erfindung;
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8 ist
eine Querschnittsansicht von der Mitte der Presse quer zu der Bewegungsrichtung
und an der Stelle B – B;
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9 zeigt
eine vierte Ausführungsform
der Presse gemäß der Erfindung;
und
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10 zeigt
das Druckkraftprofil, welches mittels einer Presse gemäß der Erfindung
erhalten wird.
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Die
Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen in größerem Detail
beschrieben. 1 ist eine Querschnittsansicht
von dem Spalt der Presse gemäß der Erfindung
in der Richtung der Bahnbewegung. Eine Faserbahn 1 tritt
von links in die Presse ein, gestützt von einem unteren Filz 2.
Die Presszone wird gebildet durch den Spalt zwischen einer Walze 3 und
einem Gegenstück 4,
wo die Bahn zwischen dem unteren Filz 2 und einem oberen
Filz 23 gepresst wird. Ein flüssigkeitsundurchlässiges Endlos-Pressband 5 gleitet
auf dem Gegenstück 4.
Es kann z. B. aus einem Polyurethangewebe- oder Gummimaterial bestehen.
Die Oberfläche
des Pressbands kann glatt oder gerillt sein, um die Entwässerung
effektiver zu machen. Vorzugsweise ist das Gegenstück derart konstruiert,
dass es dem Pressband erlaubt, ohne äußere Zusatzwalzen darauf zu
gleiten, mit dem Ergebnis, dass das Gegenstück und das Band eine geschlossene
Einheit bilden. Somit arbeitet das System, welches für die Schmierung
zwischen dem Pressband und dem Gegenstück sorgt, in einer bekannten
Weise, indem es Öl
im Inneren der Einheit zirkuliert.
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In
der Presszone ist die Oberfläche
des Gegenstücks
aus einer biegsamen Pressplatte 6 aufgebaut, welche der
Krümmung
der Walze folgt. Die Platte ist, an der Seite der Zufuhrrichtung
der Bahn, durch einen geformten Rand 7 in dem Gegenstück verankert.
Das andere Ende 8 der Platte 6 ist in einer in
dem Gegenstück
ausgebildeten Nut 9 bewegbar befestigt. Folglich ist die
Platte in einem begrenzten Ausmaß in Bezug auf das Gegen stück radial
bewegbar.
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Die
Pressplatte besteht vorzugsweise aus Stahl, und ihre Oberfläche ist
poliert oder auf andere Art derart behandelt, dass die Reibung zwischen
der Platte und dem Pressband verringert wird. Andere Materialien
wie zum Beispiel Bronze oder mit Chrom-Teflon überzogene Materialien können je nach
Angemessenheit verwendet werden. Die Dicke der Stahlplatte beträgt vorzugsweise
etwa 8 mm. Um ein geeignetes Maß an
Biegsamkeit zu erzielen, kann die Platte Zonen unterschiedlicher
Dicke umfassen. Schmiermittel wird von einer Düsen-Schmiervorrichtung 10 zwischen
das Pressband 5 und die Platte 6 zugeführt.
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Unter
der Platte, an der Oberfläche
des Gegenstücks,
sind Hydrostatik-Drucktaschen
vorgesehen; die in 1 dargestellte Ausführungsform
umfasst zwei davon, 11, 12. Für die Abdichtung der Drucktaschen
und die Abdichtung der äußersten
Tasche an dem hinteren Rand der Bahn sorgen biegsame Druckschläuche 13, 14, 15,
die in der Längsrichtung
des Gegenstücks
angeordnet sind. 2 zeigt ein Detail der Ausführungsform,
wobei ein dünnes Stahlrohr 28 an
Stelle von Druckschläuchen
verwendet wird, und wobei Gummidichtungen 29 mit einem runden
Profil, und welche an gegenüberliegenden Flächen, eine
an jedem der Stahlrohre, befestigt sind, für die Abdichtung sorgen. Wie
in der Figur dargestellt, kann das Stahlrohr 28, wenn es
sich nicht in einem Zustand unter Druck befindet, einen ovalen Querschnitt
aufweisen, um genügend
Spielraum für die
Pressplatte 6 bereitzustellen.
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Eine
Hydraulikflüssigkeit
mit einem eingestellten Druck zirkuliert in den Drucktaschen 11, 12, wodurch
die Flüssigkeit
somit auch für
Kühlung
sorgt. Um die Temperatur auszugleichen, kann die Strömung der
Hydraulikflüssigkeit
z. B. derart angeordnet sein, dass die Flüssigkeit von gege nüberliegenden Enden
in die Druckkammern eintritt. Der Einlass kann in der Mitte und
der Auslass an den Enden in einer Tasche angeordnet sein, wobei
die Anordnung in der benachbarten Tasche umgekehrt ist. Des Weiteren kann
die Drucktasche Umlenkplatten, welche parallel zu der Richtung der
Bahnbewegung sind, umfassen, um sicherzustellen, dass die Hydraulikflüssigkeit dem
gewünschten
Verlauf folgt.
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Die
Anordnung gemäß der Erfindung
ergibt eine gute Einstellbarkeit der Druckkraft über die gesamte Presszone.
In der in 1 dargestellten Ausführungsform
werden die Drücke
in den Druckleitungen 13, 14, 15 (oder 28)
im Vergleich mit den Drücken
in den benachbarten Drucktaschen ausreichend hoch gehalten, um zu
verhindern, dass irgend eine Flüssigkeit
von einer Tasche in eine andere strömt. Das in den Druckleitungen
aufrecht gehaltene Druckniveau wird durch die Querschnitte und durch die
Steifigkeit der Wände
bestimmt. Ein gewünschtes Druckprofil
in der Presszone wird durch Einstellen des Drucks der Drucktaschen
erzielt. Die äußerste Druckleitung
in der Richtung der Bahnbewegung, d. h. Druckleitung 15 an
dem hinteren Rand, kann ebenfalls an der Erzeugung des Druckprofils
beteiligt sein. Die Schmierung ist mittels eines in dem Gegenstück integrierten
Schmiermittelzufuhrrohrs 10 vorgesehen, wobei von dem Rohr
Schmiermittel zwischen das Pressband 5 und die Pressplatte 6 gefördert wird.
Das Schmiermittel zirkuliert, von dem Pressband getragen, in Rückgewinnungs-Kanalsysteme, welche
in dem Gegenstück 4 vorgesehen
sind, von wo es über
ein Kühlsystem
zurück
in das Schmierungsrohr 10 zirkuliert wird.
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3 zeigt,
wie die Enden der Drucktaschen in der in 1 dargestellten
Ausführungsform
mittels Gummidichtungen 24, welche auf die Druckschläuche 14,
und auf die Pressplatte 6 und auf ein durch Schrauben an
dem Körper
von dem Gegenstück 4 befestigtes
Stück 27 vulkanisiert
oder geklebt sind, abgedichtet werden können. In den Zwischenräumen zwischen
den Druckschläuchen 14 (oder
den Rohren 28, 2) können Platten 25 vorgesehen
sein, welche an deren oberem Rand an der Pressplatte 6 befestigt
und mit dieser bewegbar sind, um die Dichtung zu halten und ihre
senkrechte Bewegung zu begrenzen. Schläuche 26 können verwendet
werden, um die Drucktaschen 11, 12 mit Öl zu versorgen.
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4 ist
eine Querschnittsansicht von dem in 3 dargestellten
Ende in der Richtung der Bahnbewegung an der Stelle C – C.
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Gemäß einer
weiteren, in 5 dargestellten Ausführungsform
der Erfindung ist die Dichtung der Drucktaschen mittels eines elastischen
Films 16, der den Böden
der Drucktaschen folgt, gesichert. Der Film ist durch Befestigungsmittel 17, 18, 19 an
der Pressplatte angebracht. Diese können beispielsweise Stahlbeschläge mit einem
geeigneten Profil sein und sich über
die gesamte Breite der Pressplatte erstrecken, und durch Schrauben
derart an der Pressplatte befestigt sein, dass der elastische Film
zwischen den Befestigungsmitteln und der Pressplatte gepresst wird.
Während
der elastische Film dem Boden der Drucktaschen folgt und die Oberflächen der Druckschläuche an
die Pressplatte stoßen,
wird jegliche Strömung
von Hydraulikflüssigkeit
von einer Drucktasche zu einer anderen und von den Drucktaschen
in die Umgebung vollständig
verhindert.
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In
dieser Ausführungsform
können
die Drucktaschen an den Enden der Presse abgedichtet werden, ohne
zu kleben, da der elastische Film 16 und die Pressplatte 6 so
zusammengepresst werden können,
dass der Film, die Pressplatte und das Endstück 24 einen eingekapselten
Raum ausbilden. 6 ist eine Querschnittsansicht
von dem Ende der in 5 dargestellten Presse quer
zu der Bewegungsrichtung und an der Stelle A – A. Das Pressband 5 ist
an einer rotierende Endeinheit 22 befestigt. Die Versor gung
der Drucktasche 11 mit Öl
ist durch einen Schlauch 23 vorgesehen. Der elastische
Film 16 und die Pressplatte 6 sind, z. B. durch
Schrauben, an dem Endstück 24 befestigt.
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Gemäß einer
dritten, in 7 dargestellten Ausführungsform
der Erfindung ist zusätzlich
zu der Druckleitung 15 ein Balken 20 in Verbindung
mit dem hinteren Rand der Pressplatte angeordnet. Unter Verwendung
des Balkens kann der hintere Rand mittels einer Reihe von hydraulischen
Zylindern 21, welche zwischen dem Balken und dem Körper des
Gegenstücks 4 angeordnet
sind, in Richtung der Walze 3 geschoben werden. Diese Anordnung
ermöglicht es,
die Druckkraft in den verschiedenen Seitenzonen der Presse einzeln
einzustellen, da die Hydraulikflüssigkeit
mit einzeln eingestellten Drücken
in die Hydraulikzylinder eingeleitet werden kann. 8 ist eine
Querschnittsansicht von der in 6 dargestellten
Mitte der Presse quer zu der Richtung der Bahnbewegung und an der
Stelle B – B.
Die Hydraulikzylinder 21 sind vorzugsweise in Gruppen von
zwei oder mehr Zylindern unterteilt, in welchem Fall die zonenspezifische
Einstellbarkeit dadurch bereitgestellt wird, dass der Balken 20 in
entsprechende Gestalten gezwungen wird, z. B. wie in 8 dargestellt.
Es ist beispielsweise möglich,
den Druck an dem hinteren Rand der Pressplatte mittels Schlauch 15 auf
einem Grundniveau zu halten, und die Druckkraft mittels Zylindern
oder Gruppen von Zylindern, in Abhängigkeit davon, wie viel Pressen
die Bahn gemäß der Echtzeitmessung
des Wassergehalts erfordert, Zone für Zone einzustellen. Somit
kann jegliche Verbiegung der Walze oder jegliche Asymmetrie der
Walze, die entstehen kann, kompensiert werden..
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9 zeigt
eine Ausführungsform,
worin der vordere Rand der Pressplatte in dem Gegenstück verankert
ist, um eine größere Bewegung
in Richtung der Walze zu ermöglichen
als bei den Ausführungsformen
gemäß den 1, 5 und 7.
In diesem Fall ist, um ein Festkleben zu verhindern, eine Vorrichtung 30 in
der Verbindung zwischen der Pressplatte und dem Körper des
Gegenstücks
eingepasst. Die Vorrichtung kann eine Druckleitung sein, in welche
ein Druck eingeleitet wird, der hoch genug ist, um die Pressplatte
von dem Gegenstück
außer
Eingriff zu bringen. Sie kann z. B. auch eine Walze oder eine entsprechende
mechanische Vorrichtung sein.
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Ein
Balken 20 kann ebenfalls in den in 1 und 9 dargestellten
Pressen angeordnet sein, in welchem Fall das in 2 dargestellte
Dichtungssystem zwischen dem Balken und der Pressplatte 6 angeordnet
sein kann.
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In
den in den 1, 5, 7 und 9 dargestellten
Ausführungsformen
gibt es in der Presszone zwei Druckkammer-Abschnitte und drei Druckschläuche oder
-Rohre. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anzahlen beschränkt. Auch
andere Kombinationen können
innerhalb des Schutzbereiches technisch bedeutungsvoller Lösungen verwendet
werden, in Abhängigkeit
von dem gewünschten
Druckkraft-Profil.
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Die
vorliegende Erfindung sorgt im Vergleich mit den Langspaltpressen
nach dem Stand der Technik für
wesentliche Vorteile. Die Gestalt des Spalts einer Schuhpresse ist
mit dem Schuh-Profil verknüpft. Die
Pressfilze verschleissen und werden im Verlauf der Verwendung flach,
was darin resultiert, dass der durch die Filze, die Bahn und das
Pressband gebildete pressbare Körper
während
der Lebensdauer der Filze um bis zu 5 mm in der Dicke abnehmen kann. Der
Press-Schuh und die Gegenwalze weisen im Wesentlichen konstante
Krümmungen
auf. Somit ändert
sich das effektive Spaltprofil einer Schuhpresse während der
Lebensdauer der Filze beträchtlich,
was auch die brauchbare Länge
des Spalts einschränkt. In
der Presse gemäß der Erfindung
kann die Gestalt des Spalts eingestellt werden. Der Spalt hat daher während der
gesamten Lebensdauer der Filze im Wesentlichen das selbe Profil.
Zugleich kann ein beträchtlich
längerer
Spalt als in einer Schuhpresse verwendet werden.
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10 zeigt
ein Beispiel des Kompressionsdruckprofils, welches eine Presse gemäß der Erfindung
in der Richtung der Bahnbewegung erzeugen kann. Die Kurve 22 stellt
ein Druckprofil dar, das von einem Paar Walzen mit 1500 mm Durchmesser
erzeugt wird, wodurch die effektive Länge des Spalts auf etwa 100
mm beschränkt
ist. Es ist einzusehen, dass der Maximaldruck, etwa 5 MPa, in der
Mitte des Spalts erreicht wird, und dass die Bahn einer Druckkraft
von etwa 350 kN/m unterworfen ist. Die vier weiteren Kurven in der
Figur stehen für
die Kompressionsdruckprofile, welche mittels der Presse gemäß der Erfindung
durch einzelnes Einstellen des Drucks der Drucktaschen 11, 12 und
der Druckleitungen 13, 14, 15 (oder 28)
und, wenn nötig,
der Hydraulikzylinder 21, erzeugt werden können. Die
Presse gemäß der Erfindung
stellt, wenn eine Gegenwalze mit der selben Größe wie die Walzen der Presse
von Kurve 22 verwendet wird, eine Presszone mit einer Länge von
etwa 400 mm oder mehr bereit, wobei die Druckkräfte der verschiedenen Abschnitte
in Abhängigkeit davon,
wie viele Drucktaschen und zwischengeschaltete Druckleitungen das
Gegenstück
umfasst, eingestellt werden können.
In diesem Fall kann z. B. eine Kraft von 1200 – 1600 kN/m auf die Bahn in
der Presse gerichtet werden. Dieser Bereich wird durch die schattierte
Fläche
dargestellt. Der Maximaldruck mit ungefähr 80 MPa wird an hinteren
Ende des Spalts erreicht.