[0001] Die Erfindung betrifft einen Breitnip-Kalander mit einem umlaufenden Mantel, der
zusammen mit einem Gegendruckelement einen Breitnip bildet, wobei der Mantel durch
einen Anpreßschuh in Richtung auf das Gegendruckelement belastbar ist. Ferner betrifft
die Erfindung einen Mantel für einen Breitnip-Kalander mit einem Pressenabschnitt,
der eine geringere axiale Länge als der Walzenmantel aufweist.
[0002] Ein derartiger Breitnip-Kalander wird hauptsächlich verwendet, um eine Papier- oder
Kartonbahn zu satinieren, d.h. mit erhöhtem Druck und in der Regel auch mit einer
erhöhten Temperatur zu beaufschlagen. Der Breitnip hat gegenüber dem Nip, der zwischen
zwei Walzen ausgebildet ist, eine vergleichsweise größere Bearbeitungslänge, d.h.
die Papier- oder Kartonbahn wird in einem längeren Zeitraum mit den für die Satinage
notwendigen Parametern beaufschlagt. Damit ist es beispielsweise möglich, die Druckspannungen
kleiner zu halten als in einem Nip, der zwischen zwei Walzen ausgebildet ist. Dies
ermöglicht es, bei vergleichsweise ähnlichen Oberflächeneigenschaften eine volumenschonende
Satinage durchzuführen.
[0003] Um die erforderliche Bearbeitungslänge im Breitnip sicherstellen zu können, ist es
erforderlich, den Mantel über einen vorbestimmten Winkelbereich am Umfang des Gegendruckelements
anliegen zu lassen, wenn das Gegendruckelement als Walze ausgebildet ist. Wenn das
Gegendruckelement als umlaufendes Band ausgebildet ist, das an einem Andruckelement
anordnet, ist es ebenfalls erforderlich, den Mantel aus seiner kreisrunden Querschnittsform
herauszubiegen. Die hierzu erforderliche Verformungsenergie beansprucht den Mantel.
[0004] Das Gegendruckelement ist in der Regel beheizt, es weist also eine höhere Temperatur
auf. Die höhere Temperatur des Gegendruckelements ist vielfach für den Mantel schädlich,
d.h. man muß verhindern, daß der Mantel und das heiße Gegendruckelement miteinander
in Berührung kommen. Über die Behandlungsbreite wird dies durch die Zwischenlage der
Papier- oder Kartonbahn erreicht. Außerhalb der Behandlungsbreite muß man den Mantel
vom Gegendruckelement abheben.
[0005] Dies wird normalerweise dadurch erreicht, daß man den Anpreßschuh, mit dem der Mantel
unter Zwischenlage der Papier- oder Kartonbahn am Gegendruckelement zur Anlage gebracht
wird, radial so gegenüber dem Mantel verfährt, daß sich der Mantel entsprechend einseitig
verformen muß. An den axialen Enden wird der Mantel festgehalten, so daß außerhalb
des Anpreßschuhs ein zunehmender Abstand zwischen dem Mantel und dem Gegendruckelement
entsteht. Allerdings erhöht dieser Zustand die mechanische Belastung des Mantels.
Es läßt sich ein relativ starker Verschleiß am Mantel beobachten.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Mantel weniger stark zu beanspruchen.
[0007] Diese Aufgabe wird bei einem Breitnip-Kalander der eingangs genannten Art dadurch
gelöst, daß der Mantel im Bereich des Anpreßschuhs einen größeren Durchmesser als
an seinen axialen Enden aufweist.
[0008] Mit dieser Ausgestaltung vermindert man die mechanische Beanspruchung des Mantels.
Der Mantel hat von sich aus bereits eine Form, die eine Anlage an das heiße Gegendruckelement
axial außerhalb des Anpreßschuhs verhindert. Er wird im Bereich des Anpreßschuhs nur
noch so verformt, daß er der Form des Gegendruckelements folgt. Ein radiales Herausziehen
des Mantels im Bereich des Anpreßschuhs ist hingegen nicht mehr erforderlich. Gleichwohl
ist es mit dieser Lösung möglich, einen Kontakt zwischen dem Mantel und dem heißen
Gegendruckelement zu verhindern.
[0009] Vorzugsweise weist der Mantel einen vom Ende des Anpreßschuhs zum axialen Ende des
Mantels hin abnehmenden Durchmesser auf. Dies erleichtert die Herstellung. Der Mantel
muß im Bereich des Anpreßschuhs keine größere Stufe aufweisen, die die Durchmesservergrößerung
bewirkt. Aufgrund des abnehmenden Durchmessers wird aber unmittelbar neben der Arbeitsbreite
des Mantels, d.h. axial außerhalb des Anpreßschuhs, bereits ein ausreichender Abstand
zwischen dem Mantel und dem Gegendruckelement bewirkt, so daß eine thermische Überbeanspruchung
des Mantels mit hoher Zuverlässigkeit vermieden werden kann.
[0010] Hierbei ist bevorzugt, daß der Mantel zwischen seinen Enden und dem Anpreßschuh einen
Übergangsbereich aufweist, der konisch ausgebildet ist. Die konische Ausbildung läßt
sich relativ einfach herstellen. Sie hat darüber hinaus den Vorteil, daß die durch
den Anpreßschuh notwendige Verformung des Mantels leichter bewirkt werden kann. Es
müssen keine Bereiche verformt werden, die senkrecht zur Verformungsrichtung verlaufen.
Eine Verformung von Bereichen, die geneigt zur Verformungsrichtung verlaufen, ist
wesentlich einfacher möglich.
[0011] Hierbei ist bevorzugt, daß der Mantel im Übergangsbereich eine geringere Stärke als
im Bereich des Anpreßschuhs aufweist. Damit läßt sich die notwendige Verformung im
Übergangsbereich mit einer geringeren Belastung des Walzenmantels verbinden.
[0012] Auch ist von Vorteil, daß der Mantel an seinen axialen Enden mitrotierende Seitenscheiben
aufweist. In diesem Fall ist es ohne größere Schwierigkeiten möglich, zwischen dem
Mantel und dem Anpreßschuh eine Schmierung mit einer Schmierflüssigkeit vorzunehmen.
Die Seitenscheiben verhindern dann, daß die Schmierflüssigkeit an den axialen Enden
aus dem Hohlraum herausfließt, der vom Mantel umgrenzt ist. Durch geeignete Fördermittel
läßt sich die Schmierflüssigkeit dann gezielt aus dem Hohlraum herausfördern.
[0013] Die Aufgabe wird bei einem Mantel für einen Breitnip-Kalander der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, daß er im Pressenabschnitt einen größeren Durchmesser als an seinen
axialen Enden aufweist.
[0014] Der Walzenmantel ist also bereits so vorgeformt, daß er sich der gewünschten Betriebsform
weitgehend annähert. Es ist lediglich eine Verformung in Umfangsrichtung erforderlich,
wenn der Mantel zwischen dem Anpreßschuh und dem Gegendruckelement hindurch bewegt
wird. Diese Verformung in Umfangsrichtung hat natürlich eine entsprechende Verformung
an den Bereichen zur Folge, die außerhalb des Pressenabschnitts liegen. Die Verformung
in diesen Bereichen hält sich aber in weitaus engeren Grenzen als eine Verformung
eines an sich zylinderförmigen Mantels, der im Bereich des Anpreßschuhs nicht nur
aus seiner Zylinderform heraus verformt wird, sondern zusätzlich auch noch in radialer
Richtung aus der Zylindermantelfläche herausgezogen wird.
[0015] Vorzugsweise weist der Mantel einen vom Ende des Anpreßschuhs zum axialen Ende des
Mantels hin abnehmenden Durchmesser auf. Damit wird bereits im unverformten Zustand
erreicht, daß der Mantel außerhalb des Pressenabschnitts, in dem die Papier- oder
Kartonbahn zwischen dem Mantel und dem Gegendruckelement angeordnet ist, nicht in
Berührung mit dem heißen Gegendruckelement kommt. Dies erleichtert u.a. das Bereithalten
des Mantels in einem Leerlaufzustand, in dem über den Anpreßschuh noch kein Druck
aufgebracht wird und der Mantel vom Gegendruckelement abgehoben ist.
[0016] Vorzugsweise weist der Mantel zwischen seinen Enden und dem Pressenabschnitt einen
Übergangsbereich auf, der konisch ausgebildet ist. Der Übergangsbereich stellt also
sicher, daß der Mantel außerhalb des Pressenabschnitts den notwendigen Abstand zum
heißen Gegendruckelement einnehmen kann.
[0017] Hierbei ist bevorzugt, daß der Mantel im Übergangsbereich eine geringere Stärke als
im Bereich des Anpreßschuhs aufweist. Wenn der Mantel im Übergangsbereich eine geringere
Stärke hat, dann läßt er sich dort leichter verformen. Dementsprechend ist eine geringere
Verformungsenergie notwendig. Dies hält einerseits den Energieaufwand zum Betreiben
des Breitnip-Kalanders klein und beschränkt andererseits die Belastung des Mantels.
[0018] Vorzugsweise weist der Mantel an seinen axialen Enden mitrotierende Seitenscheiben
auf. Wie oben erwähnt, ist es bei dieser Ausgestaltung möglich, zwischen dem Anpreßschuh
und dem Mantel eine Schmierung mit einer Schmierflüssigkeit vorzunehmen. Diese Schmierflüssigkeit
wird durch die Seitenscheiben in dem Hohlraum gehalten, der vom Mantel umgrenzt wird.
Der kleinere Durchmesser an den axialen Enden hat darüber hinaus den zusätzlichen
Vorteil, daß die Flüssigkeit im Inneren des Mantels höher anstehen kann als dies bislang
der Fall war, ohne daß man die Seitenscheiben übermäßig vergrößern muß.
[0019] Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in
Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigt die
- einzige Figur
- eine schematische Ansicht eines Breitnip-Kalanders.
[0020] Ein Breitnip-Kalander 1 weist einen umlaufenden Mantel 2 und eine Gegenwalze 3 auf,
die mit dem Mantel 2 einen Breitnip 4 bildet. Durch den Breitnip 4 können Materialbahnen,
insbesondere Papier- oder Kartonbahnen, geführt werden, um dort mit erhöhtem Druck
und erhöhter Temperatur beaufschlagt zu werden.
[0021] Der Druck im Breitnip 4 wird mit Hilfe eines Anpreßschuhs 5 erzeugt, der in nur schematisch
dargestellter Weise auf einem den Mantel 2 durchsetzenden, nicht rotierenden Träger
6 abgestützt ist. Die erhöhte Temperatur im Breitnip 4 wird dadurch erreicht, daß
die Gegenwalze 3 beheizt ist. Hierzu ist die Gegenwalze 3 mit einer ebenfalls nur
schematisch dargestellten Heizeinrichtung 7 versehen. Die Heizeinrichtung 7 kann beispielsweise
durch periphere Bohrungen gebildet sein, durch die ein Wärmeträgermedium, beispielsweise
heißes Wasser, heißes Öl oder Dampf, geleitet werden kann. Die Heizeinrichtung 7 kann
auch als induktive Erregeranordnung ausgebildet sein, die die Gegenwalze 3 mit Hilfe
von Wirbelströmen beheizt.
[0022] Der Mantel 2 weist an seinen beiden axialen Enden Seitenscheiben 8 auf, die mit Hilfe
von Wälzlagern 9 rotierend auf dem Träger 6 gelagert sind. Die Seitenscheiben 8 schließen
ein Hohlraum 10, der vom Mantel 2 umgeben ist, in axialer Richtung ab, gegebenenfalls
zusammen mit den Lagern 9.
[0023] Der Mantel 2 darf nur in einem Preßbereich 11, in dem auch die nicht näher dargestellte
Materialbahn angeordnet ist, gegen die Gegenwalze 3 gedrückt werden. Außerhalb dieses
Preßbereichs 11 ist ein Kontakt des Mantels 2 mit der Gegenwalze 3 zu vermeiden. Ein
derartiger Kontakt würde den Mantel 2 thermisch beschädigen. Im Preßbereich 11 hingegen
wirkt die Materialbahn als thermischer "Isolator", der einen Wärmeübergang von der
Gegenwalze 3 zum Mantel 2 zwar nicht verhindert, den Wärmeübergang aber so beschränkt,
daß eine thermische Überbeanspruchung des Mantels 2 nicht erfolgt.
[0024] Der Mantel 2 weist im Bereich seiner axialen Enden einen Durchmesser d auf, der kleiner
ist als ein Durchmesser D im Preßbereich 11, d.h. im Bereich des Anpreßschuhs 5. Zwischen
den axialen Enden 12 und dem Preßbereich 11 ist ein Übergangsbereich 13 angeordnet,
in dem der Durchmesser des Mantels 2 vom Anpreßschuh 5, d.h. vom Preßbereich 11, d.h.
vom großen Durchmesser D zum kleinen Durchmesser d an den axialen Enden 12 hin stetig
abnimmt. Im Übergangsbereich 13 ist der Mantel 2 also konisch ausgebildet. Im Übergangsbereich
13 weist der Mantel 2 auch eine etwas geringere Materialstärke auf als im Preßbereich
11.
[0025] Dadurch, daß der Mantel 2 bereits im unbelasteten Zustand eine Form aufweist, in
der der Übergangsbereich 13 konisch ausgebildet ist, werden die Verformungskräfte
auf den Mantel 2 im Bereich des Breitnips 4 klein gehalten. Es ist zwar erforderlich,
daß der Mantel 2 in Umfangsrichtung über einen vorbestimmten Winkelbereich an die
Gegenwalze 3 zur Anlage gebracht wird. Hierzu ist es erforderlich, daß der Mantel
2 im Preßbereich 11 etwas aus der Form eines Zylindermantels heraus verformt wird.
Es ist aber nicht notwendig, daß der Mantel 2 hierbei zu seinen axialen Enden 12 hin
nennenswert verformt wird. Der Mantel 2 muß also im Bereich des Anpreßschuhs 5 nicht
mehr so stark verformt werden, wie ein Mantel, der von sich aus die Form einer Zylindermantelfläche
über die gesamte axiale Länge aufweist.
[0026] Anstelle des konischen Übergangsbereichs 13 kann man auch einen Übergangsbereich
verwenden, in dem der Mantel kleinere Stufen aufweist. Ein konischer Übergangsbereich
ist jedoch bevorzugt, weil er sich an den axialen Enden des Anpreßschuhs 5 leichter
verformen läßt.
[0027] Als Material des Mantels 2 wird bevorzugterweise ein Kunststoff verwendet, insbesondere
ein Kunststoff, wie er auch für "NipcoFlex"-Mäntel der Voith Paper GmbH, Krefeld,
verwendet wird.
[0028] Durch die Form des Mantels 2 hat der Mantel 2 auch im unbeaufschlagten Zustand keinen
Kontakt mit der heißen Gegenwalze 3.
[0029] Dargestellt ist, daß der Mantel 2 mit einer Gegenwalze 3 als Gegendruckelement zusammenwirkt.
Es ist aber genauso gut möglich, daß der Mantel 2 mit einem anderen Gegendruckelement
zusammenwirkt, beispielsweise einem umlaufenden Band aus Metall oder einem vergleichbaren
Werkstoff, der von einem Stützschuh unterstützt wird.
1. Breitnip-Kalander mit einem umlaufenden Mantel, der zusammen mit einem Gegendruckelement
einen Breitnip bildet, wobei der Mantel durch einen Anpreßschuh in Richtung auf das
Gegendruckelement belastbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (2) im Bereich des Anpreßschuhs (5) einen größeren Durchmesser (D) als
an seinen axialen Enden (12) aufweist.
2. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (2) einen vom Ende des Anpreßschuhs (5) zum axialen Ende (12) des Mantels
(2) hin abnehmenden Durchmesser aufweist.
3. Kalander nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (2) zwischen seinen Enden (12) und dem Anpreßschuh (5) einen Übergangsbereich
(13) aufweist, der konisch ausgebildet ist.
4. Kalander nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (2) im Übergangsbereich (13) eine geringere Stärke als im Bereich des
Anpreßschuhs (5) aufweist.
5. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel an seinen axialen Enden (12) mitrotierende Seitenscheiben (8) aufweist.
6. Mantel für einen Breitnip-Kalander mit einem Pressenabschnitt, der eine geringere
axiale Länge als der Walzenmantel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß er im Pressenabschnitt (11) einen größeren Durchmesser (D) als an seinen axialen
Enden (12) aufweist.
7. Mantel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er einen vom Ende des Pressenabschnitts (11) zum axialen Ende (12) hin abnehmenden
Durchmesser aufweist.
8. Mantel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er zwischen seinen Enden (12) und dem Pressenabschnitt (11) einen Übergangsbereich
(13) aufweist, der konisch ausgebildet ist.
9. Mantel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er im Übergangsbereich (13) eine geringere Stärke als im Bereich des Pressenabschnitts
(11) aufweist.
10. Mantel nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er an seinen axialen Enden (12) mitrotierende Seitenscheiben (8) aufweist.