Presswalze für die Entwässerung von Stoffbahnen

Abstract

 Es ist bekannt, die Mantelflächen von Preß­walzen mit Blind- und Sauglöchern und Rillen zu versehen.
Mit der neuen Profilierung soll die Entwässe­rungsleistung von profilierten Preßwalzen ver­bessert, die Bildung von Profilschattenmarkie­rungen vermieden, im Walzenspalt möglichst viel Raum für die Aufnahme des Wassers geschaffen und der Druck auf der Rückseite des Filzes mög­lichst gering gehalten werden.
Das ist mit der erfindungsgemäßen Profilgestal­tung durch Rillen (5) gewährleistet, die sich unter einem Winkel von etwa 30 bis 90°C kreuzen. Dieses Kreuzrillenprofil ist mit seinen Abmessun­gen zweckmäßig so auf das Raster der Löcher ab­gestimmt, daß die Löcher mit den Kreuzungspunkten des Kreuzrillenprofils zusammenfallen.
Entwässerung von Stoffbahnen, insbesondere Papier­bahnen zwischen Walzen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Preßwalze mit in ihrer Mantelfläche angeordneter Profilierung für das Abführen von Flüssigkeit aus Stoffbahnen.

[0002] Bei der Herstellung oder Trocknung von Stoffbahnen, wie Zellstoff, Papier, Pappe, Textilien, Filz oder anderen Fasergemischen, bereitet ein möglichst schnel­les, schonendes und gutes Entfernen der in der Stoff­bahn enthaltenen Flüssigkeit erhebliche Probleme und erfordert einen verhältnismäßig großen Aufwand.

[0003] 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 miteinander 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 filzseitige Preßwalze zur Schonung des Filzes mit einem elastomeren Bezug aus Gummi oder Polyurethan­kautschuk versehen ist. Bei zweiseitiger Entwässerung der Papierbahn durchläuft diese den zwischen den beiden Preßwalzen gebildeten Preßspalt zwischen zwei Filzbahnen, wobei dann vorteilhaft beide Walzen mit einem elastomeren Bezug versehen sein können.

[0004] Da die Naßentwässerung in den Pressen nicht nur für das Papier vorteilhafter, sondern auch wirtschaft­licher ist als die Verdampfung des Wassers in der nachfolgenden Trockenpartie, ist man bestrebt, die Naßentwässerung 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, Papierlaufgeschwin­digkeit, 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.

[0005] 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.

[0006] 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.

[0007] Um den hydrodynamischen Druck 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 seiner Rückseite zu entwässern, indem die filzseitige Preßwalze an ihrer Oberfläche mittelbar oder unmittel­bar mit einem Entwässerungsprofil versehen wird.

[0008] 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 doppel­lagigen stabilen Plastiksieb in Form eines endlosen Bandes mitlaufen läßt oder aber ein solches Siebtuch als Gewebemantel auf die Walze aufschrumpft.

[0009] Bekannt ist es auch, die Mantelfläche der Preßwalze mit sogenannten Venta-Nip-Rillen zu versehen, 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.

[0010] Ebenso ist es bekannt, in der Mantelfläche in einem gegenseitigen Abstand von etwa 8 bis 12 mm Blindlöcher mit einem Durchmesser von etwa 2,3 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.

[0011] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Entwässerungsleistung von profilierten Preßwalzen weiter zu verbessern. Eine andere Aufgabe ist es, die Bildung von Profilschattenmarkierungen zu vermeiden, zumindest jedoch auf ein geringstmögliches Maß zu reduzieren. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, vor und im Walzenspalt möglichst viel Raum für die Aufnahme des Wassers zu schaffen, um die Bildung eines Wasserkeils im Spalteinlauf zu verhindern und damit der Gefahr der Stoffverdrückung entgegenzuwirken.

[0012] 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.

[0013] Der Grundgedanke der mit dem erfindungsgemäßen Kreuz­rillen-Entwässerungsprofil erzielbaren verbesserten Entwässerung beruht darauf, daß die Entwässerungslei­stung 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 welcher 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.

[0014] Gegenüber den bereits bekannten Entwässerungsprofilen hat das erfindungsgemäße Kreuzrillenprofil verschiedene Vorteile, beispielsweise eine gleichmäßig fein verteilte offene Oberfläche von etwa 15 bis 40 % gegenüber 15 bis 25 % bei den Venta-Nip-Rillen und 10 bis 25 % bei Loch­profilen. Die Abflußwege sind beim erfindungsgemäßen Profil bei gleicher Stegbreite zwischen den Rillen um ca. ein Drittel kleiner als bei einem 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 kleine Standflächen und ein Stauvolumen bis etwa 1300 ml/m² gegenüber einem solchen von nur 300 bis 600 ml/m² bei einer Venta-Nip-Rillenprofilierung.

[0015] 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 noch ein günstiges Selbstreinigungsverhalten des Profils sowie eine geringe Gefahr der Profilmarkierung infolge der vorteilhaft ausgebildeten gleichmäßig verteilten Standflächen zwischen den Rillen kommt.

[0016] 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 10 zu bemessen.

[0017] 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.

[0018] 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 Inneren der Walzen vorgesehenen Saugeinrichtungen in Verbindung stehen, so daß im Kreuzrillenprofil sogar ein Unterdruck erzeugt wird.

[0019] Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungs­beispiel gezeigt und wird anhand dieses nachfolgend erläutert.

[0020] Es zeigen

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.

[0021] Bei dem Preßwalzenpaar der Figur 1 ist die obere Walze 1 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.

[0022] 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, sind an einzelnen Eck- bzw. Schnittpunkten der diago­nalen Rillen Blindlöcher oder auch durchgehende Löcher 6 vorgesehen.

[0023] 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. 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.

[0024] Aus Figur 3, in welcher die Breite des Preßspaltes ebenso wie in Figur 2 mit a bezeichnet ist, ist zu erkennen, daß der Elastomer-Bezug 3 der Walze 2 unter der Einwirkung 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.

[0025] 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.

[0026] 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.

[0027] Anstatt lotrecht zur Walzenachse könnten sich die Rhomten 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.

[0028] 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 Rillen 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.

[0029] Als zusätzliche Maßnahme könnte auch vorgesehen werden, daß einzelne oder alle Romben, Quadrate oder Rechtecke mittels zusätzlicher Rillen gleicher oder unterschied­licher Abmessungen und/oder Querschnittsformen unter­teilt werden, so daß die verbleibenden Standflächen eine Dreiecksform aufweisen.

[0030] 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 werden. 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.

Ansprüche

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 den Walzenmantel durchdringenden Löchern, dadurch gekennzeichnet, daß das Kreuzrillenprofil mit seinen Abmessungen auf das Raster der Löcher (6) abgestimmt ist.

6. Preßwalze nach 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 des Kreuzrillenprofils zusammenfallen.

Zeichnung