DE8715390U1 - Preßwalze für die Entwässerung von Stoffbahnen - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Preßwalze mit in ihrer Mantelfläche angeordneter Profilierung für das Abführen von Flüssigkeit aus Stoffbahnen.

Bei der Herstellung oder Trocknung von Stoffbahnen, wie Zellstoff, Papier, Pappe, Textilien, Filz cder anderen Fasergemischen, bereitet ein möglichst schnelles, schonendes und gutes Entfernen der in der Stoffbahn enthaltenen Flüssigkeit erhebliche Probleme und erfordert einen verhältnismäßig großen Aufwand.

So durchläuft beispielsweise bei der Herstellung von Papier die nasse Papierbahn zwecks Entfernung des aus der vorangehenden Siebpartie mitgeführten Wassers in der Pressenpartie einer Papiermaschine je nach Papiersorte einen oder mehrere zwischen je zwei miteinarder zusammenarbeitenden Walzen gebildete Preßspalte. Bei einseitiger Entwässerung der Papierbahn in Kontakt mit einer an dieser Seite der Papierbahn mitgeführten |

Filzbahn ist die papierseitige Preßwalze in der Regel ! aus einem harten Material wie beispielsweise Granit oder Steinersatzwerkstoff hergestellt, wogegen die filzs^itige Preßwalze zur Schonung des Filzes mit einem elastomeren Bezug aus Gummi oder Polyurethankautschuk versehen ist. Bei t^eiseitiger Entwässerung der Papierbahn durchläuft diese den zwischen den beiden PreBwalzen gebildeten Preßspalt zwischen zwei Filzbahnen, wobei dann vorteilhaft beide Walzen mit einem elastomeren Bezug versehen sein können.

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Da die Naßentwässerung in den Pressen nicht hur für das Papier vörteilhafteif, sondern auch wirtschaftlicher ist als die Verdampfung des Wassers in der nachfolgenden Trockenpartie, ist man bestrebt, die Naßehtwässerung in den Pressen so weit wie irgendmöglich zu treiben, wobei der Erfolg von einer Reihe von Parametern abhängt, wie Art und Flächengewicht des Papiers, Größe der Neigung des Stoffes der Papierbahn zum Entwässern, Stofftemperatur, Papierlaufgeschwin-

&Idigr;0 digkeit, Art und Anzahl der Pressen, Beschaffenheit der Pressen und in Verbindung damit möglicher Anpreßdruck entsprechend der Härte des Bezugs der Walze, Qualität und Durchlässigkeit der verwendeten Filze u.a.

Bei Vollmantelpressen weisen sowohl die elastomer bezogenen Preßwalzen wie auch die harten Preßwalzen eine glatte Oberfläche, also kein Profil auf. Das im Walzenspalt aus dem Papier in den Filz hineingepreßte Wasser kann infolgedessen nur vor dem Spalt abgequetscht oder hinter dem Spalt von der Filzbahn und der Walzenoberfläche mitgenommen werden.

Wegen des zunehmenden Wasserstaus auf der Einlaufseite und des hydrodynamischen Druckes in der Filzbahn ist die Entwässerungsleistung von Vollmantelpressen bei größeren Bahngeschwindigkeiten und hohem Wassergehalt von Papierbahn und auch Filzbahn beschränkt.

Um den hydrodynamischen Drück im Filz beim Durchlauf durch den Preßspalt zu senken und um damit die Entwässerungsleistung zu erhöhen, ist es bekannt, den Filz während der Wasseraufnahme aus dem Papier an

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seiner Rückseite zu entwässern, indem die filzseitige Preßwälze an ihrer Oberfläche mittelbar öder unmittelbar mit einem Entwässerungsprofil versehen wird.

Eine mittelbare Ausstattung der Oberfläche der filzseitigen Presse mit einem Entwässerungsprofil wird in bekannter Weise dadurch erreicht/ daß man zwischen der Walze und dem Filz ein Siebtuch aus einem doppeliagigen stabilen Plastiksieb in Form eines endlosen Bandes mitlaufen laßt oder aber ein solches Siebtuch als Gewebemantel auf die Walze aufschrumpft.

Bekannt ist es auch, die Mantelfläche der Preßwalze mit sogenannten Venta-Nip-Rillen zu versehen _t das sind mit geringem Steigungswinkel senkrecht zur Walzenachse sich erstreckende Rillen mit einer Stegbreite von etwa 2 bis 3 mm, einer Rillenbreite von etwa 0/3 bis 0,8 mm und einer Rillentiefe von etwa 2 bis 3 mm.

Ebenso ist es bekannt, in der Mantelfläche in einem gegenseitigen Abstand von etwa 8 bis 12 mm Blindlöcher mit einem Durchmesser von etwa 2_f3 bis 2,5 mm und einer Tiefe von etwa 8 bis 12 mm vorzusehen, oder auch in etwa gleichen gegenseitigen Abständen durch den Bezug und den Walzenmantel hindurchgehende Löcher mit einem Durchmesser von etwa 3,0 bis 4,5 mm auszubilden, die dann durch einen Unterdruck von der Innenseite der hohlen Walze her entwässert werden. Zur Verbesserung der Entwässerungsleistung der Pressen hat man mit mehr oder weniger Erfolg diese Blind- und Sauglöcher auch in Kombination mit den Venta-Nip-Rillen zur Anwendung gebracht.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die ' Entwasseruiigsleistung Von profilierten Preßwalzen , weiter zu verbessern. Eine andere Aufgabe ist es, die j Bildung von Profilschattenmarkierungen zu vermeiden, , zumindest jedoch auf ein geringstmögliches Maß zu ! reduzieren. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht f aarin, vor und im Walzenspalt möglichst viel Räum für die Aufnahme des Wassers zu schaffen, um die Bildung eines Wasserkeils im Spalteinlauf zu verhindern und damit der Gefahr der Stoffverdrückung entgegenzuwirken.

Bei einer Preßwalze mit in ihrer Mantelfläche angeordneter Profilierung für das Abführen der Flüssigkeit aus Stoffbahnen wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Profilierung als sich unter einem Winkel von etwa 30° bis 90° kreuzende Rillen ausgebildet wird.

Der Grundgedanke der mit dem erfindungsgemäßen Kreuzrillen-Entwässerungsprofil erzielbaren verbesserten Entwässerung beruht darauf, daß die Entwässerungslei · stung im Preßspalt von der Druckdifferenz zwischen den Hohlräumen in der Stoffbahn und den öffnungen in dem in der Regel verwendeten Filz und diese Druckdifferenz widerum Von der rückseitigen Entwässerung des Filzes abhängt. Um den Druck auf der Rückseite des Filzes gering zu halten, muß dieser in möglichst kurzen Abständen mit einer offenen Profilfläche in Verbindung stehen, in weicher ein möglichst geringer Druck herrscht. Dies ist mit der erfindungsgemäßen Profilgestaltung dadurch gewährleistet, daß durch die Verbindung zwischen atmosphärischem Luftdruck im Spaltein- und -auslauf im Kreuzrillenprofil ein Druckausgleich stattfindet.

Gegenüber den bereits bekannten EntwässerungsprofÜen hat das erfindungsgemäße Kreuzrilienprofil verschiedene Vorteile/ beispielsweise eine gleichmäßig fein verteilte offene Oberfläche von etwa 15 bi3 40 % gegenüber 15 bis 25 % bei den Venta-Nip-Rillen und 10 bis 25 % bei Loch** profilen. Die Abflußwege sind beim erfindungsgemäßen Profil bei gleicher Stecj&jreite zwischen den Rillen tifii ca. ein Drittel kleiner als bei ainem Venta-Nip-Profil und etwa 40 % kleiner als bei Blindlöchern sowie etwa 70 % kleiner als bei einer mit durchgehenden Löchern versehenen Saugpresswalze. Weiterhin ergeben sich durch das erfindungsgemäße Profil gleichmäßig verteilte kleinu Standflächen und ein Stauvolumen bis etwa 1300 ml/m^a gegenüber einem solchen von nur 300 bis 600 ml/m² bei einer Venta-Nip-Rillenprofilierung.

Aus diesen Vorteilen resultiert über den gleichmäßig verminderten Druck in Profil und Filz eine verbesserte Entwässerung der Stoffbahn beim Durchlaufen des Preßspaltes. Durch das erzielte große Stauvolumen wird die Bildung eines Wasserkeils und damit die Gefahr der Stoffverdrückung vermieden, wozu »och ein günstiges Selbstreinigungsverhalten des Profils sowie eine geringe Gefahr der Profilmarkierung infolge der vorteilhaft ausgebildeten gleichmäßig verteilten Standflächen zwischen den Rillen koEunt.

In zweckmäßiger Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, die Rillenbreite mit etwa 0,3 bis 0,8 mm, die Rillentiefe mit etwa 2 bis 4 mm und das Verhältnis zwischen Steg- und Rillenbreite mit etwa 8 bis IC ^u bemessen.

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Um zu verhindern, daß die zwischen den Rillen gebildeten Stege infolge der forlaufend auf sie ausgeübten Druckbeanspruchung an ihren Fußkanten etwa durch Kerbwirkung einreißen und brechen, sieht die Erfindung vor, gleichgerichtete benachbarte Rillen mit unterschiedlicher Tiefe auszubilden. Zusätzlich oder anstelle dieser Maßnahme kann nach der Erfindung der Rillengrund abgerundet werden. Diese Rundung kann genau halbkreisförmig ausgebildet sein oder auch in anderer Weise. Wesentlich ist dabei nur, daß die Stegflanken mit einer guten Ausrundung in den Rillengrund übergehen.

In zweckmäßiger weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, den Mantel der Preßwalze in an sich bekannter Weise mit durchgehenden Löchern zu versehen und das Kreuzrillenprofil mit seinen Abmessungen auf das gewählte Raster der Löcher abzustimmen oder umgekehrt. Ebenso wie die Rillen sich schraubenlinienförmig in der Mantelfläche der Walze erstrecken, werden entsprechend die Löcher schraubenlinienförmig angeordnet. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Rillen und Löcher so aufeinander abgestimmt sind, daß im Walzenpreßspalt jede Rille mit wenigstens einem Loch, vorteilhaft jedoch mit mehreren Löchern in Verbindung steht. Eine besonders zweckmäßige Anordnung ergibt sich dann, wenn die Löcher mit Kreuzungspunkten der Rillen zusammenfallen, was jedoch nicht unbedingt erforderlich ist, da eine gute Entwässerungsleistung auch dann erzielt wird, wenn die Rillen die Löcher außermittig berühren und insbesondere letztere in bekannter Weise mit im Inneifen deli Walzen vorgesehenen Saugeinrlchtungen in Verbindung stehen, so daß im Kreuzrilienprofil sogar ein Unterdruck erzeugt wird*

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Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel gezeigt und wird anhand dieses nachfolgend erläutert.

■ Es zeigen

(j) Figur 1 in schematischer Darstellung und in stark verkleinertem Maßstab ein Preßwalzenpaar,

Figur 2 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus der elastomer bezogenen Preßwalze der Figur 1 mit im linken Teil eingezeichneten Sauglöchern,

Figur 3 einen Schnitt gemäß der Linie X-X der Figur 2 und

Figur 4 einen Schnitt gemäß der Linie Y-Y der Figur 2.

Bsi dem Preßwalzenpaar der Figur 1 ist die obere Walze als harte Preßwalze und die untere Walze 2 als Preßwalze mit dem elastomeren Bezug 3 ausgebildet. Diese Walzen sind in der üblichen Weise mit dem Zapfen 4 versehen, mittels deren sie in bekannter Weise in der Maschine gelagert sind und in ebenfalls bekannter Weise gegeneinander gedrückt werden.

Bei dem Ausschnitt der Figur 2 aus der mit dem elastomeren Bezug aus Gummi oder Polyurethankautschuk bezogenen Preßwalze 2 sind die diagonalen Rillen 5 unter einem Kreuzungswinkel von hier 60° angeordnet, so daß sie ein rhombisches Muster bilden, wobei die Längserstreckung der Rhomben sich lotrecht zur Walzenachse erstreckt. Wie im linken Teil der Figur gezeigt, öind an einzelnen Eck- bzw. Schnittpunkten der diagonalen Rillen Blindlöcher oder auch durchgehende Löcher t> vorgesehen.

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Die Pfeile 7 geben die Umlaufrichtung der Walze an und die Pfeile 8 die Fließrichtung des aus der Papierbahn bzw. aus dem Filz ausgepreßten Wassers. Mit den gestrichelten Linien 9 und 10 sind die Wasserscheiden der einzelnen zwischen den Rillen 5 gebildeten erhabenen Felder 11 des Elastomerbezuges 3 angedeutet. Die beim Preßvorgang sich in diesen Feldern ausbildenden Isobaren, d.h&ldquor; Linien gleichen Druckes, sind mit 12 bezeichnet. Die Pfeile 13 zeigen die Fließrichtung des durch den Druck der Felder 11 auf die Papierbahn bzw. auf den Filz aus diesen ausgedrückten Wassers.

Aus Figur 3, in welcher die Breite des Preßspaltes ebenso wie in Figur 2 mit a bezeichnet ist, ist zu erkenner«, da^i der Elastomer-Bezug 3 der Walze 2 unter der Einwirkur^ der harten Oberwalze 1 eine Verformung erfährt. Durch den Druck im Preßspalt wird gemäß den Pfeilen 8 Wasser aus der Papierbahn 14 in den Filz 15 und aus diesem in die Rillen 5 gedrückt. Die Pfeile 7 geben wieder die Umlaufrichtung der Walzen 1 und 2 bzw. die Laufrichtung von Papierbahn 14 und Filzbahn 15 an und mit 16 sind die sich in der Filzbahn ausbildenden Linien gleichen Druckes bezeichnet.

Wie sich bei einem Vergleich der Figuren 3 und 4, bei denen gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigt, erfährt der Elastomerbezug 3 der Walze 2 zwar eine Verformung in der Walzenumfangsrichtung, jedoch so, daß diese Verformung in der Walzenlängsrichtung an allen Stellen der einzelnen achsparallelen Mantellinien jeweils gleich groß ist.

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Abweichend von der in Figur 1 gezeigten Darstellung können Blindlöcher und/oder durchgehende Löcher auch in allen Eck- oder Kreuzungsstellen der Rillen vorgesehen werden, ebenso aber auch in unregelmäßiger Aufeinanderfolge und in einer mehr oder weniger großen Anzahl. Ebenso können die Löcher, die auch eine andere Querschnittsform aufweisen können, in bezug auf die Rillen auch so angeordnet sein, daß sie die Rillen nur tangieren oder außermittig mit diesen zusammentreffen.

Anstatt lotrecht zur Walzenachse könnten sich die Rhomben mit ihrer Hauptrichtung auch parallel zur Walzenachse erstrecken oder auch unter einem beliebigem Winkel zu dieser. Besondern zweckmäßig in bezug auf die Einwirkung auf den den Walzenspalt passierenden Stoff ist es jedoch, wenn sich die Rhomben mit ihrer Hauptrichtung zumindest annähernd in Richtung der Walzenachse oder senkrecht zu dieser erstrecken.

Für den Fall, daß der Kreuzungswinkel der Rillen mit 90° bemessen wird, so daß zwischen den Rillen quadratische und/oder rechteckige Standflächen gebildet sind, erweist es sich im Hinblick auf die auf die Stoffbahn ausgeübte Druckeinwirkung als besonders vorteilhaft, die Pillen möglichst genau parallel bzw. senkrecht zur Walzenachse anzuordnen. Bei genau quadratischer Ausbildung der Standflächen können sich die Rillen ebensogut aber auch unter einem Winkel von 45° zur Walzenachse erstrecken.

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Als zusätzliche Maßnahme könnte auch vorgesehen werden/ daß einzelne oder alle Romben/ Quadrate oder Rechtecke mittels zusätzlicher Rillen gleicher oder unterschiedlicher Abmessungen und/oder Qüerschnittsformen ünterteilt werden/ so daß die verbleibenden Standflächen eine Dreiecksform aufweisen.

Je nach Erfordernis können die Rillen anstatt in einem elastomeren Walzenbezug aus Gummi oder Polyurethankautschuk selbstverständlich auch in einer ohne Bezug ausgebildeten harten Preßwalze vorgesehen weiden. Entsprechend den jeweiligen Gegebenheiten werden selbstverständlich in beiden Fällen die Querschnittsform und die Abmessungen der Rillen (und gegebenenfalls Löcher) ebenso wie deren Anzahl und Abstände voneinander sowie ihre Steigung in bezug auf die Walzenachse in Abstimmung mit den in der Einleitung erwähnten Parametern von Fall zu Fall in der bestmöglichen Weise festgelegt*

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.Schutzansprüche

1. Preßwalze mit in ihrer Mantelfläche angeordneter Profilierung für das Abführen von Flüssigkeit aus Stoffbahnen, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung als sich unter einem Winkel von etwa 30° bis 90° kreuzende Rillen (5) ausgebildet ist.

2. Preßwalze nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Rillenbreite etwa 0,3 bis 0,8 mm, die Rillentiefe etwa 2 bis 4 mm und das Verhältnis von Steg- zu Rillenbreite etwa 8 bis 10 beträgt.

3. Preßwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß gleichgerichtete benachbarte Rillen (5, unterschiedliche Tiefe aufweisen.

4. Preßwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (5) in ihrem Grunde abgerundet sind.

5. Preßwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit dei> Walzenmantel durchdringenden Löchern, dadurch gekennzeichnet, daß das Kreuzrillenprofil mit seinen Abmessungen auf das Raster der Löcher (6) abgestimmt ist.

6. Preßwalze nach einem der Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Preßspalt jede Rille (5) mit mindestens einem Loch (6) in Verbindung steht.

7. Preßwalze nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (6) mit Kreuzungspunkten Krbüzrillenprofil8 zusammenfallen.