EP0675224A1 - Pressvorrichtung für bahnförmiges Material - Google Patents

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EP0675224A1
EP0675224A1 EP95103731A EP95103731A EP0675224A1 EP 0675224 A1 EP0675224 A1 EP 0675224A1 EP 95103731 A EP95103731 A EP 95103731A EP 95103731 A EP95103731 A EP 95103731A EP 0675224 A1 EP0675224 A1 EP 0675224A1
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EP
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pressure
roller
loading
press device
press
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Rolf Dr. Van Haag
Hans-Rolf Conrad
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Voith Sulzer Finishing GmbH
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Voith Sulzer Finishing GmbH
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/006—Calenders; Smoothing apparatus with extended nips
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/0209—Wet presses with extended press nip
    • D21F3/0218—Shoe presses

Definitions

  • the invention relates to a pressing device for web-shaped material, in particular for smoothing a paper web, with a press nip which is formed between a preferably heatable roller and a pressure shoe which is optionally covered by a circumferential belt, the pressure shoe having a concave pressure surface adapted to the curvature of the roller surface has and can be pressed against the roller by means of a loading device.
  • Such a pressing device is known from DE 39 20 204 C2.
  • the pressure shoe is formed by a centrally acting loading device, which is designed as a pressure transmitter in the form of a piston-cylinder unit, to which pressure medium can be supplied via a line.
  • the press nip has a substantially greater length in the web running direction than when two rollers interact. This increases the length of time the web stays in the press nip. This is particularly advantageous when smoothing a paper web.
  • the number of ways to influence the sheet material is take, low.
  • only the loading force and thus the compressive stress in the press nip can be varied.
  • the invention has for its object to provide a pressing device of the type described above, in which there are additional options for influencing and therefore an even better adaptation to the desired properties of the web to be treated is possible.
  • the loading device has at least two loading elements offset in the circumferential direction of the roller, the loading forces of which are each individually adjustable.
  • the load forces are set to the same value, the conditions are similar to those previously used. However, if the load forces are set differently, the compressive stress changes over the width of the press nip. In particular, despite the same line load, the maximum value of which is determined by the design of the roller, differently high compressive stresses can be generated. Either all loading elements can work with a relatively low loading force due to the width of the press nip, or one loading element is operated with a large loading force, all other loading elements, however, with a reduced loading force. The compressive stress can be varied continuously between these two extreme positions while the line load remains the same. This means that it is in your hand to specifically influence certain parameters of the sheet material, for example the thickness, gloss or smoothness of the paper.
  • the load elements are advantageously pressure transmitters designed as piston-cylinder units, the pressure chambers of which pressure medium can be supplied at different pressures.
  • Such load elements can be controlled particularly easily with the help of pressure regulating valves and adapted to the circumstances.
  • the pressure surface has at least two pockets offset in the circumferential direction of the roller and covered by the band, each of which is connected to the pressure chamber of different pressure transmitters via a throttle channel.
  • the masking tape is guided over the printing surface largely without friction and is largely loaded by the pressure medium.
  • the radius of curvature of the concave pressure surface in the unloaded state is somewhat larger than the sum of the roll radius, web thickness and strip thickness and can be reduced depending on the loading forces.
  • the width of the press nip increases with increasing load forces because the pressure surface adapts more and more to the roll surface. You can therefore influence both the compressive stress profile and the gap width, i.e. the duration of action.
  • the larger radius of curvature is only provided over part of the printing surface.
  • the compressive stress can be varied with the loading force in the first half and the press nip width with the loading force in the second half.
  • the pressing device illustrated in FIG. 1 has a roller 1 which has a drive 2 and can be heated by means of an induction heater 3.
  • a pressure shoe 5 is supported on a carrier 4.
  • a plurality of pressure shoes arranged one behind the other in the longitudinal direction of the roll can also be provided.
  • the pressure shoe has a concave pressure surface 6, which is covered by an elastic endless belt 7, the speed of which is preferably equal to the peripheral speed of the roller 1 or the web speed.
  • the arrows P1, P2 and P3 indicate the direction of movement of the roller surface, the masking tape 7 and the web 10, respectively.
  • the pressure shoe 5 is provided with two load elements 11 and 12 arranged symmetrically to the central plane, each of which is provided as a pressure transmitter with a piston 13, cylinder 14, pressure chamber 15 and pressure medium supply line 16.
  • Two pockets 17 and 18 offset in the circumferential direction of the roller are provided in the printing surface 6, which are each connected via a throttle channel 19 to the pressure chamber 15 of the associated load element.
  • the pockets 17 and 18 are covered by the elastic band 7, so that there is a hydrostatic bearing of the band.
  • the radius of curvature of the printing surface 6 is equal to the sum of the radius of the roller 1, the thickness of the paper web 10 and the thickness of the belt 7. If the loading elements 11 and 12 are subjected to the same pressure, the result is approximately the same across the entire width of the printing surface 6 same compressive stress. However, if a higher pressure is applied to the load element 11 than the load element 12, a stepped pressure stress profile results in the press nip 9.
  • the pressures to be supplied to the load elements 11 and 12 can be freely selected. The only limitation is that the maximum permissible line load of the roller is not exceeded.
  • the same reference numerals as in FIG. 1 are used for the same parts, and reference numerals increased by 100 for modified parts.
  • the pressure surface 106 in the first half a has a radius which is equal to the sum of the roll radius, the thickness of the web 10 and the thickness of the strip 7, while in the second half b the radius is somewhat larger .
  • the effective width of the press nip 109 is limited to the first half a in the unloaded state.
  • the loading force exerted by the loading element 11 is converted into a corresponding compressive stress in the first half a.
  • the second half b of the pressure surface 106 gradually deforms, so that the effective press gap 109 increases increasingly.
  • forces in the Press gap so that not only the width of this gap, but also the compressive stress profile changes.
  • the height of the compressive stress can be influenced with the first loading element 11 and the width of the press nip 109 with the second loading element 12.
  • more than two load elements can be arranged one behind the other in the circumferential direction.
  • the loading elements can also be arranged one behind the other in the direction of the roller axis in order to additionally provide deflection compensation.
  • the roller 1 is also the possibility of designing the roller 1 as a deflection compensation roller, in which a roller shell is supported on a non-rotatably supported support by means of supporting elements.

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Abstract

Eine Preßvorrichtung für bahnförmiges Material, insbesondere zum Glätten einer Papierbahn, weist einen Preßspalt (9) zwischen einer Walze (1) und einem Druckschuh (5) auf. Dieser wird durch mindestens zwei in Umfangsrichtung der Walze (1) versetzte Belastungselemente (11, 12) belastet, deren Belastungskräfte je für sich einstellbar sind. Auf diese Weise kann man über die Breite des Preßspalts (9) ein Druckspannungsprofil nach Wunsch einstellen. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Preßvorrichtung für bahnförmiges Material, insbesondere zum Glätten einer Papierbahn, mit einem Preßspalt, der zwischen einer vorzugsweise beheizbaren Walze und einem gegebenenfalls durch ein umlaufendes Band abgedeckten Druckschuh gebildet ist, wobei der Druckschuh eine der Krümmung der Walzenoberfläche angepaßte konkave Druckfläche aufweist und mittels einer Belastungsvorrichtung gegen die Walze drückbar ist.
  • Eine solche Preßvorrichtung ist aus DE 39 20 204 C2 bekannt. Der Druckschuh wird durch eine mittig angreifende Belastungsvorrichtung, die als Druckgeber in der Form einer Kolben-Zylinder-Einheit, dem über eine Leitung Druckmittel zuführbar ist, ausgebildet ist. Bei einer solchen Preßvorrichtung hat der Preßspalt in Bahnlaufrichtung eine wesentlich größere Länge als beim Zusammenwirken zweier Walzen. Hierdurch wird die Verweilzeit der Bahn im Preßspalt verlängert. Dies bringt insbesondere beim Glätten einer Papierbahn Vorteile.
  • Bei einer gegebenen Preßvorrichtung ist die Zahl der Möglichkeiten, auf das bahnförmige Material Einfluß zu nehmen, gering. Neben einer Änderung der Walzentemperatur und einer Änderung der Bahngeschwindigkeit kann man lediglich die Belastungskraft und damit die Druckspannung im Preßspalt variieren.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Preßvorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der zusätzliche Möglichkeiten zur Einflußnahme bestehen und daher eine noch bessere Anpassung an die gewünschten Eigenschaften der zu behandelnden Bahn möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Belastungsvorrichtung mindestens zwei in Umfangsrichtung der Walze versetzte Belastungselemente aufweist, deren Belastungskräfte je für sich einstellbar sind.
  • Werden die Belastungskräfte auf den gleichen Wert eingestellt, ergeben sich ähnliche Verhältnisse wie bisher. Stellt man aber die Belastungskräfte unterschiedlich ein, ergibt sich über die Breite des Preßspalts eine veränderliche Druckspannung. Insbesondere kann man trotz gleicher Streckenlast, deren Maximalwert durch die Auslegung der Walze bedingt ist, unterschiedlich hohe Druckspannungen erzeugen. Entweder können alle Belastungselemente mit einer durch die Breite des Preßspalts bedingten relativ niedrigen Belastungskraft arbeiten, oder ein Belastungselement wird mit großer Belastungskraft betrieben, alle anderen Belastungselemente dagegen mit einer verminderten Belastungskraft. Zwischen diesen beiden Extrempositionen kann die Druckspannung bei gleichbleibender Streckenlast stufenlos variiert werden. Dadurch hat man es in der Hand, bestimmte Parameter des bahnförmigen Materials, zum Beispiel Dicke, Glanz oder Glätte des Papiers, gezielt zu beeinflussen.
  • Mit Vorteil sind die Belastungselemente als Kolben-Zylinder-Einheiten ausgebildete Druckgeber, deren Druckräumen Druckmittel mit unterschiedlichem Druck zuführbar ist. Solche Belastungselemente lassen sich mit Hilfe von Druckregelventilen besonders leicht steuern und den Gegebenheiten anpassen.
  • Des weiteren ist es günstig, daß die Druckfläche mindestens zwei in Umfangsrichtung der Walze versetzte, durch das Band abgedeckte Taschen aufweist, die jeweils über einen Drosselkanal mit dem Druckraum unterschiedlicher Druckgeber verbunden sind. Das Abdeckband wird hierbei weitgehend reibungsfrei über die Druckfläche geführt und großflächig durch das Druckmittel belastet.
  • In der einfachsten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß zwei in Umfangsrichtung versetzte Belastungselemente vorgesehen und symmetrisch zur Mittelebene des Druckschuhs angeordnet sind. In aller Regel reichen zwei Belastungselemente auch aus, um die in der Praxis auftretenden Forderungen zu erfüllen.
  • Sehr günstig ist es ferner, daß der Krümmungsradius der konkaven Druckfläche im unbelasteten Zustand etwas größer als die Summe von Walzenradius, Bahndicke und Banddicke und in Abhängigkeit von den Belastungskräften verkleinerbar ist. Bei dieser Konstruktion nimmt die Breite des Preßspalts mit wachsenden Belastungskräften zu, weil sich die Druckfläche immer mehr an die Walzenoberfläche anpaßt. Man kann daher sowohl auf das Druckspannungsprofil als auch auf die Spaltbreite, also die Wirkungsdauer, Einfluß nehmen.
  • Vorteilhaft ist es hierbei, daß der größere Krümmungsradius nur über einen Teil der Druckfläche vorgesehen ist. Wenn beispielsweise der größere Krümmungsradius der zweiten Hälfte zugeordnet ist, kann mit der Belastungskraft in der ersten Hälfte die Druckspannung und mit der Belastungskraft in der zweiten Hälfte die Preßspaltbreite variiert werden.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    schematisch eine erfindungsgemäße Preßvorrichtung und
    Fig. 2
    eine abgewandelte Ausführungsform.
  • Die in Fig. 1 veranschaulichte Preßvorrichtung weist eine Walze 1 auf, die einen Antrieb 2 besitzt und mittels einer Induktionsheizung 3 beheizbar ist. An einem Träger 4 ist ein Druckschuh 5 abgestützt. Statt eines Druckschuhs können auch mehrere in Walzenlängsrichtung hintereinander angeordnete Druckschuhe vorgesehen sein. Der Druckschuh besitzt eine konkave Druckfläche 6, die durch ein elastisches endloses Band 7 abgedeckt ist, dessen Geschwindigkeit vorzugsweise gleich der Umfangsgeschwindigkeit der Walze 1 bzw. der Bahngeschwindigkeit ist. Zwischen Druckfläche 6 und Oberfläche 8 der Walze 1 befindet sich ein Preßspalt 9, in dem eine Bahn 10, insbesondere eine Papierbahn, durch Druck und Temperatur behandelt wird. Die Pfeile P1, P2 und P3 geben die Bewegungsrichtung der Walzenoberfläche, des Abdeckbandes 7 bzw. der Bahn 10 an.
  • Der Druckschuh 5 ist mit zwei symmetrisch zur Mittelebene angeordneten Belastungselementen 11 und 12 versehen, die jeweils als Druckgeber mit Kolben 13, Zylinder 14, Druckraum 15 und Druckmittelzuleitung 16 versehen sind. In der Druckfläche 6 sind zwei in Umfangsrichtung der Walze versetzte Taschen 17 und 18 vorgesehen, die jeweils über einen Drosselkanal 19 mit dem Druckraum 15 des zugehörigen Belastungselements verbunden sind. Die Taschen 17 und 18 sind durch das elastische Band 7 abgedeckt, so daß sich eine hydrostatische Lagerung des Bandes ergibt.
  • Der Krümmungsradius der Druckfläche 6 ist gleich der Summe aus dem Radius der Walze 1, der Dicke der Papierbahn 10 und der Dicke des Bandes 7. Werden die Belastungselemente 11 und 12 mit gleichem Druck beaufschlagt, ergibt sich über die gesamte Breite der Druckfläche 6 annähernd die gleiche Druckspannung. Führt man jedoch dem Belastungselement 11 einen höheren Druck als dem Belastungselement 12 zu, ergibt sich ein gestuftes Druckspannungsprofil im Preßspalt 9. Hierbei sind die den Belastungselementen 11 und 12 zuzuführenden Drücke frei wählbar. Eine Begrenzung ist nur dadurch gegeben, daß die maximal zulässige Streckenlast der Walze nicht überschritten wird.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 werden für gleiche Teile dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet, für abgewandelte Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen. Unterschiedlich ist im wesentlichen, daß die Druckfläche 106 in der ersten Hälfte a einen Radius besitzt, der gleich der Summe aus dem Walzenradius, der Dicke der Bahn 10 und der Dicke des Bandes 7 ist, während in der zweiten Hälfte b der Radius etwas größer ist. Dies hat zur Folge, daß im unbelasteten Zustand die wirksame Breite des Preßspalts 109 auf die erste Hälfte a beschränkt ist. Die vom Belastungselement 11 ausgeübte Belastungskraft setzt sich in eine entsprechende Druckspannung in der ersten Hälfte a um. Wenn die Belastungskraft im Belastungselement 12 ansteigt, verformt sich die zweite Hälfte b der Druckfläche 106 allmählich, so daß sich der wirksame Preßspalt 109 zunehmend vergrößert. Gleichzeitig wirken zunehmend Kräfte im Preßspalt, so daß sich nicht nur die Breite dieses Spaltes, sondern auch das Druckspannungsprofil ändert. Insbesondere kann mit dem ersten Belastungselement 11 die Höhe der Druckspannung und mit dem zweiten Belastungselement 12 die Breite des Preßspalts 109 beeinflußt werden.
  • Von den dargestellten Ausführungsformen kann in vielfacher Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können mehr als zwei Belastungselemente in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sein. Die Belastungselemente können auch in Richtung der Walzenachse hintereinander angeordnet sein, um zusätzlich einen Durchbiegungsausgleich zu schaffen. Es besteht auch die Möglichkeit, die Walze 1 als Durchbiegungsausgleichswalze auszubilden, bei der ein Walzenmantel über Stützelemente auf einem drehfest gehaltenen Träger abgestützt ist.

Claims (6)

  1. Preßvorrichtung für bahnförmiges Material, insbesondere zum Glätten einer Papierbahn, mit einem Preßspalt, der zwischen einer vorzugsweise beheizbaren Walze und einem gegebenenfalls durch ein umlaufendes Band abgedeckten Druckschuh gebildet ist, wobei der Druckschuh eine der Krümmung der Walzenoberfläche angepaßte konkave Druckfläche aufweist und mittels einer Belastungsvorrichtung gegen die Walze drückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsvorrichtung mindestens zwei in Umfangsrichtung der Walze versetzte Belastungselemente (11, 12) aufweist, deren Belastungskräfte je für sich einstellbar sind.
  2. Preßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungselemente (11, 12) als Kolben-Zylinder-Einheiten ausgebildete Druckgeber sind, deren Druckräumen (15) Druckmittel mit unterschiedlichem Druck zuführbar ist.
  3. Preßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfläche (6; 106) mindestens zwei in Umfangsrichtung der Walze (1) versetzte, durch das Band (7) abgedeckte Taschen (17, 18) aufweist, die jeweils über einen Drosselkanal (19) mit dem Druckraum (13) unterschiedlicher Druckgeber verbunden sind.
  4. Preßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Umfangsrichtung versetzte Belastungselemente (11, 12) vorgesehen und symmetrisch zur Mittelebene des Druckschuhs (5) angeordnet sind.
  5. Preßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der konkaven Druckfläche (6; 106) im unbelasteten Zustand etwas größer als die Summe von Walzenradius, Bahndicke und Banddicke und in Abhängigkeit von den Belastungskräften verkleinerbar ist.
  6. Preßvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der größere Krümmungsradius nur über einen Teil der Druckfläche vorgesehen ist.
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