DE68926547T2 - Rolle oder Zylinder für eine Papiermaschine oder für eine Maschine zur Fertigung von Papier - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf eine Walze oder einen Zylinder für eine Papiermaschine oder für eine Papieroberflächenbearbeitungsmaschine insbesondere auf eine Kalandrierwalze, die heizbar ist.
• Heizwalzen werden beim Kalandrieren unmittelbar nach dem Trocknen oder, in einigen Fällen, auch bei der mitten in der Trocknung stattfindenden Behandlung verwendet. Überdies können Heizwalzen ebenso beim Superkalandrieren verwendet werden, das ein von der Papiermaschine separater Papieroberflächenbearbeitungsschritt ist. Einige der Kalandrierwalzen werden oftmals mit Dampfbeheizung versehen, da die Temperatur der Walzen das Kalandrieren derart beeinflußt, daß eine hohe Temperatur die Glattheit verbessert. Überdies treten in der Papierbahn Schwankungen auf, die von dem feuchten Ende der Papiermaschine und von der Trockenpartie herrühren. Eine Betriebsart zum Kompensieren dieser Defekte ist das Regulieren der Temperatur der Walzen an unterschiedlichen Punkten des Mantels in Querrichtung der Bahn.
• Als eine erfinderische Idee ist eine Heizwalze nicht neu, sondern sind derartige Walzen bereits bei aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen aufgetreten, insbesondere bei Kalandrier-Lösungen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch neu und unterscheidet sich von aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen und verschafft eine beträchtliche Verbesserung.
• Eine Lösung ist in der veröffentlichten DE-Patentanmeldung Nr. 2 902 956 vorgeschlagen, auf welcher der Oberbegriff des Patentanspruches 1 basiert. Diese Lösung hat eine Walze, die mit einer ortsfesten Achse und mit einem an der Achse gelagerten Mantel versehen ist, wobei der Mantel über nahezu seine gesamte Länge mit Hilfe von Strahlen ausgehend von der Innenseite heizbar ist. Das Kühlen der Enden des Walzenmantels ist nicht separat eingerichtet, wobei die Walze mit einer Einrichtung für das Steuern der Abweichung der Walze versehen ist.
• In einer weiteren, aus dem Stand der Technik bekannten, in der FI-Patentanmeldung Nr. 853 223 beschriebenen Lösung ist eine Walze vorgeschlagen, die mit einer ortsfesten Achse und mit einem an der Achse gelagerten Mantel versehen ist, wobei der Mantel mit Hilfe von, durch den Zwischenraum zwischen dem Mantel und der Achse eingeführtem, heißen Öl ausgehend von der Innenseite heizbar ist. Überdies können die Enden des Walzenmantels mittels einer von den Lagerungen kommenden Ölströmung gekühlt werden. Die Walze ist mit einer Einrichtung für das Steuern der Abweichung der Walze versehen.
• Ferner sind entsprechende aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen von Heizwalzen beispielsweise in den Patentanmeldungen FI-870989 und FI-862974 beschrieben. Diese weisen eine Walze auf, die mit einer ortsfesten Achse und mit einem an der Achse gelagerten Mantel versehen sind, wobei der Mantel mittels einer Ölströmung von der Innenseite heizbar ist. Das Kühlen der Enden des Walzenmantels wird mittels des kälteren Schmieröles der Lagerungen durchgeführt.
• In den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen sind verschiedenartige Probleme aufgetreten. Beispielsweise ist ein Ende der Walze wärmer als das andere, wodurch der Mantel konisch wird, was unterschiedliche Kalandriereigenschaften in der Querrichtung der Papierbahn verursacht. Überdies liegt im Falle von Heizwalzen ein Problem in einer ungleichmäßigen Temperatur des Mantels und in durch die ungleichmäßige Temperatur in den Endbereichen des Mantels verursachten Verformungen. Somit verursacht eine ungleichmäßige Temperatur ein ungleichmäßiges Kalandrieren der Papierbahn sowie Defekte in der Form des Mantels, die ebenso als Defekte in der Papierbahn sichtbar sind. Wenn überdies heiße Flüssigkeit in ein Ende der Walze gespeist wird, während durch das andere Ende der Walze die Entfernung der gekühlten Flüssigkeit stattfindet, ist das Temperaturprofil der Walze abfallend, woraus sich unterschiedliche Kalandriereigenschaften in der Querrichtung der Bahn ergeben.
• Eine aus dem Stand der Technik bekannte Lösung ist mit perforierten Mänteln vorgesehen, wobei die Strömungsrichtung der in dem Mantel enthaltenen Flüssigkeit frei wählbar ist. Eine derartige Lösung ist teuer und verursacht eine gewisse Ungleichmäßigkeit in der Fläche sowie eine Unkreisförmigkeit des Mantels und Schwingungen.
• Aus der DE-A-3 014 891 ist eine Walze für eine Papiermaschine bekannt, in welche Fluide für das Steuern der Temperatur der Walzenenden im wesentlichen axial zur Walze durch Leitungskanäle in die Lagerzapfen eingespeist werden.
• Aus der EP-A-0 210 388 ist ein Kühlkreislauf für die Lagerung des Walzenmantels an der Achse eines Papiermaschinenzylinders oder einer Walze bekannt, wobei der Kühlkreislauf von einem Heizkreislauf für den Walzenmantel separiert ist.
• Aufgabe der Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es, im Vergleich mit aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen merkliche Verbesserungen zu schaffen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es überdies, die Konstruktion der Heizwalze derart zu verbessern, daß das Temperaturprofil der Heizwalze in Querrichtung relativ zur Laufrichtung der Bahn so gleichförmig wie möglich ist, wodurch optimale Kalandriereigenschaften erzielt werden.
• Eine weitere Aufgabe der erfindungsgemäßen Lösung ist es, jegliche Verformungen des Endteiles dadurch zu beseitigen, daß kalte Flüssigkeit von den Enden eingespeist wird. In der erfindungsgemäßen Walze sind die durch ein ungleichmäßiges Temperaturprofil in den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen verursachten Probleme mittels gleichmäßiger Wärmeeinleitung und örtlicher Temperaturkorrekturen durch das Einspeisen von kalter Flüssigkeit durch die Achsenlagerzapfen gelöst worden. Ein gleichmäßiges Besprühen von Flüssigkeit ist theoretisch die korrekte Lösung, sofern es erstrebenswert ist, ein gleichmäßiges Temperaturprofil zu erreichen, wobei die Form des Endes mittels der Zufuhr von kalter Flüssigkeit geregelt werden kann.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist eine Lösung, die vorteilhafte Herstellungskosten und eine einfache Konstruktion aufweist.
• Zusätzlich zu verschiedenartigen Kalandrieranwendungen kann die erfindungsgemäße Lösung auch bei Trockenzylinder in der Trockenpartie einer Papiermaschine angewendet werden.
• Mittels der erfindungsgemäßen Lösung ist hinsichtlich der oben genannten Nachteile eine beträchtliche Verbesserung erreicht worden. Diesbezüglich ist die erfindungsgemäße Lösung durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruches l gekennzeichnet.
• Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in den Patentansprüchen 2 bis 9 beschrieben.
• Nachstehend ist die Erfindung ausführlich anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 die Konstruktion einer Heizwalze in Laufrichtung der Bahn;
• Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer Heizwalze.
• Gemäß Fig. 1 ist innerhalb des zylindrischen Mantels 1' der Heizwalze 1 eine ortsfeste Achse 2 konstruiert, die an Lagergehäusen 3 abgestützt ist, an welchen die Achse 2 mit Hilfe von Stützteilen 4 verbunden ist. Das Lagergehäuse 3 ist durch Befestigungselemente 25 an den Rest der Kalandrier- Konstruktion befestigt. Ein Ende der Achse 2 ist mit einer Öffnung 6 für die Zufuhr von heißer Flüssigkeit versehen, durch welche die heiße Flüssigkeit in die Kammer 15 und weiter in die Düsen 10 gespeist wird. Überdies ist das Ende der Achse 2 mit einer Auslaßöffnung 7 versehen, durch welche die entlang der Auslaßkammer 16 strömende Rückführflüssigkeit entfernt wird. An beiden Enden der Achse 2 befinden sich Öffnungen 8 für die Zufuhr von kalter Flüssigkeit, von welchen die Flüssigkeit entlang dem Leitungskanal 19 in die Kühldüse 9 geleitet wird. Der Raum 20 zwischen der Achse 2 und dem Mantel 1' ist mit Flüssigkeit gefüllt. In der Achse 2 befinden sich gleichmäßig beabstandete Düsen 10, durch welche Düsen die heiße Flüssigkeit gesprüht wird. Die Endlagerzapfen 11 der Walze 1, die als eine geschweißte Konstruktion oder aus solidem Eisen gefertigt werden, stützen den Mantel 1' an den Lagerungen 5 ab. Die innere Achse 2 trägt lediglich das Gewicht der Flüssigkeit und ihr Eigengewicht und ist aus einem Blechzylinder oder einer weiteren entsprechenden Konstruktion angefertigt. Einstellbare thermische Isolierungen (in der Figur nicht gezeigt) können an der Achse 2 angebracht werden. Die an der Achse 2 angeordneten Düsen 10, von denen es in Radiusrichtung mehrere Reihen geben kann, sprühen einen ringförmigen Strahl.
• Fig. 2 zeigt eine hohle innere Achse 2 der Walze 1, in deren Inneren sich die durch Schweißen angebrachte Heißflüssigkeitskammer 15 befindet, wobei die Kammer 15 durch Drosselstücke 17 mit den Düsen 10 und damit mit dem Raum 20 zwischen dem Mantel 1' und der Achse 2 in Verbindung steht.
• Die Rückführflüssigkeit wird aus dem Raum 20 zwischen dem Mantel 1' und der Achse 2 durch die Öffnung 18 in die Auslaßkammer 16 gespeist.
• Vorstehend ist die Erfindung anhand von nur einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben worden. Die Erfindung soll jedoch nicht auf dieses besondere Beispiel beschränkt werden, sondern sind, wie es für einen Fachmann naheliegend ist, viele Variationen innerhalb des in den folgenden Patentansprüchen definierten Bereiches der erfinderischen Idee möglich.

Claims (7)

1. Walze oder Zylinder für eine Papiermaschine oder für eine Papieroberflächenbearbeitungsmaschine, insbesondere eine Kalanderwalze, die heizbar ist, wobei die Walze (1) einen zylindrischen Mantel (1') und eine innerhalb des Mantels (1') angebrachte feststehende Achse (2) hat, an welcher Achse (2) Düsen (10) montiert sind, die Flüssigkeit in einen, den Mantel und die Achse separierenden Raum (20) sprühen, um in Axialrichtung der Walze (1) ein gleichmäßiges Temperaturprofil mit einstellbarem Pegel zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Enden der Achse (2) eine Zufuhröffnung (8), ein Leitungskanal (19) und eine Düse (9) für kalte Flüssigkeit für das Kühlen der Enden der Walze (1) vorgesehen sind, wobei der Raum (20) mit der Düse (9) für die kalte Flüssigkeit in Verbindung steht, daß die Achse (2) eine Zufuhröffnung (6) und eine Kammer (15) für heiße Flüssigkeit aufweist, mit deren Hilfe die heiße Flüssigkeit durch Drosselstücke (17) in die Düsen (10) geleitet wird, und daß die Achse (2) eine Flüssigkeitsauslaßöffnung (7) und eine Flüssigkeitsauslaßkammer (16) aufweist, mit deren Hilfe die gekühlte Flüssigkeit aus dem Raum (20) zwischen der Achse (2) und dem Mantel (1') entfernbar ist.

2. Walze gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (2) mit Hilfe von Stützteilen (4) an den Lagergehäusen (3) abgestützt ist.

3. Walze gemäß Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Walze in Betrieb ist, der Raum zwischen der Achse (2) und dem Mantel (1') mit Flüssigkeit gefüllt ist.

4. Walze gemäß einem der Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (2) der Walze (1) hohl ist.

5. Walze gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (10) in mehreren Axialreihen, vorzugsweise in 3 bis 6 symmetrischen Reihen, in Umfangsrichtung der Walze (1) gleichmäßig beabstandet montiert sind.

6. Walze gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß einstellbare thermische Isolierungen der Seitenbereiche an der Achse (2) angebracht sind.

7. Walze gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze bei verschiedenartigen Kalandrier-Anwendungen als eine beheizte Walze oder in der Trockenpartie einer Papiermaschine als ein Trockenzylinder verwendet wird.