[0001] Die Erfindung betrifft einen Preßmantel für eine Preßeinrichtung, die insbesondere
zum Entwässern oder Glätten einer Materialbahn, z.B. Papierbahn, dient. Ein Preßmantel
mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen ist bekannt aus der
WO 88/08897. Das besondere dieses bekannten Preßmantels besteht darin, daß die Verstärkungsfäden
nicht die Form eines Gewebes haben (wie z.B. beim Gegenstand der US-PS 4,552,620),
sondern alle ziemlich genau parallel zu den Außenflächen des Preßmantels innerhalb
des elastomeren Mantelmaterials liegen; denn die Verstärkungsfäden sind in zwei Lagen
(oder "Schichten") angeordnet, wobei Längsfäden eine innere Lage und Umfangsfäden
eine äußere Lage bilden. Die Umfangsfäden sind nach Art einer ein-oder mehrgängigen
Schraubenlinie in den Preßmantel eingewickelt. Ein weiteres wesentliches Merkmal des
bekannten, wie auch des erfindungsgemäßen Preßmantels ist, daß die elastomere Materialschicht
aus einem einzigen Guß hergestellt und somit vollkommen homogen ist, obwohl sie die
Verstärkungsfäden allseitig umhüllt. Mit anderen Worten, die Verstärkungsfäden liegen
nirgends unmittelbar an einer Außenfläche des Preßmantels und ragen somit auch nirgends
aus der Außenfläche hervor, wie z.B. beim Gegenstand der Figuren 2 und 3 der schon
erwähnten US-PS 4,552,620.
[0002] Preßmäntel dieser Art sind im Betrieb hohen Beanspruchungen ausgesetzt. Wie aus Figur
1 der WO 88/08897 oder aus Figur 5 der US-PS 4,552,620 ersichtlich, ist ein Preßmantel
beim Passieren der Preßzone der Preßeinrichtung einer hohen Druck- und Walk-Beanspruchung
ausgesetzt. Im Falle der Ausbildung des Preßmantels als schlauchförmiger Walzenmantel,
der an seinen beiden Enden (durch Befestigung an Manteltragscheiben) geschlossen ist,
kommt noch eine Zugspannung infolge des Innendruckes hinzu. Die Befestigung der Preßmantel-Enden
an den genannten Manteltragscheiben hat auch zur Folge, daß die Preßmantel-Enden nicht
in der Lage sind, einer eventuellen Dehnung des Preßmantels in Umfangsrichtung zu
folgen. Hieraus folgt die Forderung, daß der Preßmantel in Umfangsrichtung eine extrem
hohe Zugfestigkeit aufweisen muß, damit die Dehnbarkeit in Umfangsrichtung so klein
wie nur irgend möglich ist.
[0003] Eine zusätzliche Beanspruchungsart des bekannten schlauchförmigen Preßmantels erkennt
man aus der US-PS 4,923,570, insbesondere der Figur 2. Der normale Umlaufweg des Preßmantels
ist wenigstens angenähert eine Kreisbahn. Beim Einlauf in die Preßzone muß der Preßmantel
jedoch verhältnismäßig scharf umgelenkt werden. Ähnliches gilt für den Auslauf aus
der Preßzone.
[0004] Alle diese Beanspruchungen beeinträchtigen die Lebensdauer des Preßmantels. Der Erfindung
liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Preßmantel zu schaffen, der gegenüber den
bekannten Ausführungen eine erhöhte Lebensdauer hat.
[0005] Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
[0006] Durch die Erfindung gelingt es, zwei einander entgegengesetzte Forderungen gleichzeitig
zu erfüllen, nämlich einerseits eine höchstmögliche Zugfestigkeit in Umfangsrichtung
(und somit sehr geringe Dehnbarkeit) zu erzielen und andererseits dem Preßmantel in
Umfangsrichtung eine gegenüber bisher wesentlich verbesserte "Biege-Weichheit" zu
verleihen. Hierdurch gelingt es insbesondere, die Beanspruchungen des Preßmantels
durch die relativ scharfen Umlenkungen beim Preßspalt-Ein- und -Auslauf wesentlich
zu reduzieren.
[0007] Wesentlich für das Erzielen der erhöhten Biege-Weichheit ist die erfindungsgemäße
Verwendung von extrem dünnen Umfangsfäden (Größenordnung 0,4 bis 1 mm). Hierdurch
gelingt es, die Preßmantel-Dicke gegenüber bisher wesentlich zu reduzieren (auf beispielsweise
3 bis 5 mm), wobei dennoch die Verstärkungsfäden vollkommen innerhalb der elastomeren
Materialschicht eingebettet sind. Letzteres ist wichtig, damit eine eventuelle von
außen her verursachte Abnutzung der Verstärkungsfäden vermieden wird. Besonders günstige
Ergebnisse sind erzielbar, wenn nicht nur die Umfangsfäden, sondern auch die Längsfäden
extrem kleine Faden-Durchmesser aufweisen. Es ist sogar möglich, Längsfäden zu verwenden,
deren Durchmesser noch kleiner ist als der Durchmesser der Umfangsfäden.
[0008] Zwar sind Preßmäntel mit der oben erwähnten geringen Dicke in Papierherstellungsmaschinen
schon benutzt worden. Jedoch sind dies Preßmäntel mit gewebten (also steif machenden)
Verstärkungseinlagen, bei denen die äußeren Gewebefäden aus dem elastomeren Mantelmaterial
herausragen, also verschleißgefährdet sind.
[0009] Aus der EP 0 354 743 A1 ist ein Preßmantel bekannt, mit in Umfangsrichtung verlaufenden
Rippen (und dazwischen befindlichen Nuten), bei dem ein Umfangsfaden oder zwei Umfangsfäden
von beispielsweise 0,5 mm Durchmesser in jeder Rippe liegt. Wegen der im allgemeinen
sehr geringen Breite der Rippen (Größenordnung 2 mm) erscheint es jedoch zweifelhaft,
ob die Umfangsfäden - bei der Herstellung des Preßmantels - mit der erforderlichen
Genauigkeit in den Rippen plaziert werden können, ohne (zumindest stellenweise) in
die Nuten hineinzuragen.
[0010] Gemäß einem weiteren wesentlichen Gedanken der Erfindung ist die Zugfestigkeit aller
Umfangsfäden - bezogen auf ein Einheits-Flächenstück des Preßmantels - höher (vorzugsweise
um mindestens 40 % höher) als die Zugfestigkeit aller Längsfäden.
[0011] Es wurde nämlich erkannt, daß man nur durch diese Maßnahme einen Preßmantel erhalten
kann, der trotz des extrem kleinen Durchmessers der Umfangsfäden die erforderliche
Zugfestigkeit in Umfangsrichtung aufweist. Bei Verwendung gleicher oder ähnlicher
Werkstoffe für die Längs- und Umfangsfäden, macht man die Summe aller Faden-Querschnitte,
in Umfangsrichtung wesentlich größer als in Längsrichtung, bezogen auf das genannte
Einheitsflächenstück des Preßmantels. Dies bedeutet, bei Verwendung gleich dicker
Fäden, daß die Anzahl der Umfangsfäden größer ist als die Anzahl der Längsfäden, wiederum
bezogen auf ein Einheitsflächenstück des Preßmantels. Alternativ oder zusätzlich zu
diesen Maßnahmen können die Umfangsfäden aus einem Material höherer Zugfestigkeit
(z.B. aus Kohlefasern) gebildet sein als die Längsfäden, die z.B. wie bisher aus einem
Polyamid bestehen können.
[0012] Falls es sich um einen schlauchförmigen und an seinen beiden Enden geschlossenen
Preßmantel handelt, soll der Fadendurchmesser der Umfangsfäden gemäß der Erfindung
nur ungefähr 1/4000 bis 1/1000 (in Sonderfällen bis 1/500) des Außendurchmessers des
Preßmantels betragen. Falls der Preßmantel dagegen als seitlich offene Preßband-Schlaufe
verwendet werden soll (gemäß Figur 5 der US-PS 4,552,620), so soll der Faden- durchmesser
der Umfangsfäden ungefähr zwischen 1/8000 bis 1/2000 eines gedachten Band-Durchmessers
betragen, z.B. des Außendurchmessers des zum Herstellen des Preßmantels erforderlichen
Gießzylinders.
[0013] Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Preßmantels kann eine wesentlich erhöhte
Lebensdauer erwartet werden. Diese wird nicht nur aus der erhöhten Biege-Weichheit
resultieren, sondern auch aus der Tatsache, daß wegen der geringeren Preßmantel-Dicke
die Beanspruchung durch Schubkräfte beim Einlauf in die Preßzone wesentlich reduziert
wird. Außerdem verringert sich die Walk-Beanspruchung; daraus resultiert, daß die
Gefahr des Lösens der Bindung zwischen den Verstärkungsfäden und der elastomeren Materialschicht
beseitigt oder zumindest wesentlich verringert wird. Diese Gefahr kann auch durch
die Verwendung multifiler Fäden (anstelle monofiler Fäden) verringert werden oder
durch die Verwendung monofiler Fäden, die flachgedrückte Abschnitte aufweisen (siehe
Figur 4a/4b der WO 88/08897).
[0014] Die Herstellung des erfindungsgemäßen Preßmantels erfolgt überwiegend entsprechend
den Angaben der WO 88/08897. Insbesondere die Einrichtungen zum Aufspannen der Längsfäden
auf einem Gießzylinder sind dort im einzelnen beschrieben; diese Beschreibung wird
deshalb hier nicht wiederholt.
[0015] Ausführungsbeispiele der Erfindung und einige Einzelheiten der Vorrichtung zur Herstellung
des Preßmantels werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.
Die Figur 1 zeigt einen Teilquerschnitt durch eine Langspalt-Preßeinrichtung mit einem
erfindungsgemäßen Preßmantel.
Die Figur 2 zeigt ein vergrößertes Detail A aus Figur 1.
Die Figur 3 ist eine schematische Ansicht auf ein Teilstück eines Preßmantels mit
den darin befindlichen Verstärkungsfäden.
Die Figur 4 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Herstellen
eines Preßmantels.
Die Figur 5 ist ein vergrößerter Teil-Längsschnitt entlang der Linie V der Figur 4.
Die Figur 6 ist ein Teillängsschnitt durch eine andere Preßmantel-Ausführung.
[0016] Die wesentlichen Elemente der in Fig. 1 dargestellten (und überwiegend bekannten)
Preßeinrichtung sind ein stationärer Tragkörper 11 (von dem nur ein kleiner Teil sichtbar
ist), ein mehrteiliger Preßschuh 13, der parallel zu einer Preßebene E verschiebbar
ist und eine Gegenwalze 15. Der Preßschuh 13 ist unterteilt in ein Unterteil 14 und
ein Oberteil 16. Das Unterteil 14 ist als Kolben in einer Druckkammer 12 angeordnet
(gebildet als eine Ausnehmung des Tragkörpers 11 und begrenzt durch Dichtleisten,
die in Dichtleistenträgern 18 und 19 ruhen). Das Oberteil 16 hat eine überwiegend
konkave, an die Form der Gegenwalze 15 angepaßte Gleitfläche, über die ein Preßmantel
10 gleitet. Das Preßschuh-Oberteil 16 bildet zusammen mit der Gegenwalze 15 einen
sogenannten "verlängerten" Preßspalt, der in der (durch einen Pfeil gekennzeichneten)
Laufrichtung die Länge b hat. Außer dem Preßmantel 10 läuft durch den Preßspalt ein
Filzband 21, außerdem zwischen diesen beiden eine Papierbahn 20, die durch eine gepunktete
Linie angedeutet ist.
[0017] Außerhalb des Preßspaltes läuft der Preßmantel 10 auf einer im wesentlichen kreisförmigen
Umlaufbahn, deren Mittelpunkt mit 9a und deren Radius mit R bezeichnet ist (die Drehachse
9a des Preßmantels 10 ist gegenüber der Mittelachse 7a des stationären Tragkörpers
11 versetzt angeordnet). Am Einlauf in den Preßspalt hat das Preßschuh-Oberteil 16
eine Verlängerung 17, die einen gerundeten Übergang bildet von der kreisförmigen Umlaufbahn
zu dem konkaven Teil der Gleitfläche. Ein ähnlicher gerundeter Übergang ist am Auslauf
aus dem Preßspalt vorgesehen.
[0018] Die Dicke d des Preßmantels 10 beträgt ungefähr (Größenordnung) 3 bis 5 mm. Der Außendurchmesser
des Preßmantels (also das Doppelte der Summe von Radius R und Dicke d) liegt beispielsweise
in der Größenordnung von 1,5 m. In einem Sonderfall kann er auch kleiner als 1,0 m
sein. Nicht dargestellt in Fig. 1 sind Manteltragscheiben, an denen die beiden Enden
des Preßmantels 10 befestigt sind und die um die Drehachse 9a drehbar gelagert sind.
[0019] Die Fig. 2 zeigt einen stark vergrößerten Ausschnitt aus dem Preßmantel 10 (Detail
A der Fig. 1). Man erkennt das elastomere Mantelmaterial 22 (z.B. Polyurethan), und
die darin vollkommen eingebetteten Verstärkungsfäden 23 und 24. Es sind dies die Längsfäden
23, die sich parallel zur Drehachse 9a erstrecken und die Umfangsfäden 24, die stets
die äußere Fadenlage bilden, also auf die innen liegenden Längsfäden 23 aufgewickelt
sind. Der Durchmesser f der Umfangsfäden 24 beträgt nur ungefähr 1/4000 bis 1/1000,
in dem genannten Sonderfall bis 1/500 des Außendurchmessers D des Preßmantels 10.
Bezogen auf die Fig. 1 ist D = 2(R + d).
[0020] Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Anzahl der Umfangsfäden 24, bezogen auf ein Einheitsflächenstück,
wesentlich größer ist als die Anzahl der Längsfäden 23. Beispielsweise kann die Anzahl
der Umfangsfäden 24 drei mal größer sein als die Anzahl der Längsfäden 23. Hierbei
ist angenommen, daß der Durchmesser e der Längsfäden 23 in der gleichen Größenordnung
liegt wie der Durchmesser f der Umfangsfäden 24, und daß gleiche oder ähnliche Werkstoffe
verwendet werden für Längs- und Umfangsfäden.
[0021] Bei einem anderen Ausführungsbeispiel können etwa die folgenden Abmessungen vorgesehen
werden:
Durchmesser e der Längsfäden 23 in der Größenordnung von 0,5 mm; Durchmesser f der
Umfangsfäden 24 in der Größenordnung von 1,0 mm; Dicke d des Preßmantels zwischen
3 und 4 mm; Anzahl der Umfangsfäden 24, bezogen auf ein Einheitsflächenstück, nur
etwa 1,2 - 2,0 mal größer als die Anzahl der Längsfäden 23.
[0022] Zu der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung zur Herstellung eines Preßmantels 10 gehören
ein stationärer Maschinentisch 25, ein darauf längs verfahrbarer Support 26 und ein
in Lagerschilden 27 drehbar gelagerter Gießzylinder 28. Für diesen ist ein nicht dargestellter
Antrieb vorgesehen, der gekoppelt ist mit einer drehbaren Spindel 29, die zum Verfahren
des Supports 26 (in Führungsschienen 30) dient. Dabei sind die Drehzahl des Gießzylinders
28 und die Laufgeschwindigkeit des Supports 26 aufeinander abgestimmt.
[0023] Auf dem Support 26 befinden sich Vorratsbehälter 33 für die Komponenten des elastomeren
Mantelmaterials, außerdem ein Mischer 34, eine Zuführungsleitung 35 und eine Gießdüse
36. Deren Mündung befindet sich unmittelbar in der Nähe der Oberfläche des Gießzylinders
28. Auf dem Support 26 ist außerdem eine Abwickeleinrichtung 32 für die Umfangsfäden
24 befestigt. Diese Abwickeleinrichtung 32 ist bezüglich der Drehrichtung des Gießzylinders
28 (gekennzeichnet durch einen Pfeil) hinter der Gießdüse 36 angeordnet.
[0024] Schematisch dargestellt sind in Fig. 4 zahlreiche ungefähr parallel zur Drehachse
des Gießzylinders 28 und in geringem Abstand von der Zylindermantelfläche aufgespannte
Längsfäden 23. Das elastomere Mantelmaterial 22 wird durch die Zwischenräume zwischen
den Längsfäden 23 hindurch in Form einer schraubenlinienförmigen Raupe auf den Gießzylinder
28 aufgegossen. In möglichst kurzem Abstand hinter der Gießdüse 36 laufen die Umfangsfäden
24 über eine Umlenkrolle 31 in das soeben aufgegossene Mantelmaterial 22 hinein.
[0025] Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, können beispielsweise vier nebeneinanderliegende
Umfangsfäden 24 gleichzeitig aufgewickelt werden. Bei dem dargestellten Beispiel tauchen
die Umfangsfäden 24 zunächst nur wenig in das Mantelmaterial ein. Deshalb wird nach
einem Umlauf des Gießzylinders 28 (wie mit gestrichelten Linien angedeutet), noch
weiteres Mantelmaterial auf die Umfangsfäden gegossen. Dies erreicht man dadurch,
daß die Breite der Gießdüse 36 - in einer Ansicht gemäß Fig. 5 gesehen - ungefähr
doppelt so groß ist als der Vorschub des Supports 26 bei einer Umdrehung des Gießzylinders
28. Dabei ist die Anordnung, wie man aus Fig. 5 sieht, folgendermaßen getroffen: Die
Gießdüse 36 überdeckt sowohl den Bereich (I) derjenigen (z.B. vier Fäden umfassenden)
Umfangsfäden-Windung, welche unmittelbar hinter der Gießdüse eingewickelt wird, als
auch den Bereich (11) der vorangehenden (ebenfalls vier Fäden umfassenden) Umfangsfäden-Windung.
Bei Bedarf kann die Breite der Gießdüse noch weiter vergrößert werden, so daß sie
beispielsweise die Bereiche von drei oder vier Umfangsfäden-Windungen überdeckt. Das
Ergebnis ist, daß sich jeweils verhältnismäßig dünne Materialschichten einander überlappen.
Würde man dagegen relativ dicke "Raupen" einfach nur nebeneinander aufgießen, so bestünde
die Gefahr, daß noch flüssiges Material vom Gießzylinder 28 abtropft.
[0026] Wenn ein Preßmantel fertig gegossen und ausgehärtet ist, dann wird seine Oberfläche
durch mechanisches Bearbeiten geglättet und dabei die gewünschte Dicke des Preßmantels
hergestellt. Abweichend von den Figuren 2 und 5 kann ein Preßmantel mit größerer Dicke
d hergestellt werden durch Aufgießen einer größeren Menge elastomeren Mantelmaterials.
In diesem Falle können bei Bedarf (zwecks vorübergehenden Speicherns von Preßwasser
im Preßspalt) Umfangsrillen und/oder Sackbohrungen in die Außenfläche des Preßmantels
eingearbeitet werden.
[0027] Wie eingangs schon erwähnt, ist ein besonderer Vorzug des erfindungsgemäßen Preßmantels
10 seine gegenüber bisher erhöhte "Biege-Weichheit". In Anwendungsfällen, bei denen
diese Eigenschaft von geringerer Bedeutung ist, können beim Herstellen des Preßmantels
beispielsweise zwei Lagen von Umfangsfäden in das elastomere Mantelmaterial eingewickelt
werden. Dementsprechend erhöht sich die Dicke des fertigen Preßmantels.
[0028] Eine andere Möglichkeit ist in Fig. 6 dargestellt. Bei diesem Preßmantel 10' ist
absichtlich ein gewisser Abstand zwischen den Umfangsfäden 24 und den Längsfäden 23
vorgesehen, beispielsweise in der Größenordnung des Faden-Durchmessers. Hierdurch
sind also die Umfangsfäden 24 - bei einer nur geringfügigen Erhöhung der Dicke des
Preßmantels 10' - in die Nähe der Außenfläche verlagert. Hierdurch kann, speziell
in der Außenschicht des Preßmantels, die Dehnung beim Durchgang durch den Preßspalt
noch weiter verringert werden.
1. Preßmantel (10) für eine Preßeinrichtung, die insbesondere zum Entwässern oder
Glätten einer Materialbahn (z.B. Papierbahn 20) dient, mit den folgenden Merkmalen:
a) der Preßmantel (10) ist gebildet aus einem elastomeren Mantelmaterial (22) und
aus zwei Lagen von Verstärkungsfäden (23, 24), nämlich einer inneren Lage und einer
äußeren Lage;
b) die innere Lage wird durch Längsfäden (23) gebildet, die sich beim Betrieb der
Preßeinrichtung parallel zur Drehachse (9a) des Preßmantels (10) erstrecken;
c) die äußere Lage wird durch Umfangsfäden (24) gebildet, die schraubenlinienförmig
gewickelt sind und die sich beim Betrieb der Preßeinrichtung ungefähr in der Laufrichtung
des Preßmantels (10) erstrecken;
d) die Verstärkungsfäden (23, 24) sind allseitig von der elastomeren Materialschicht
(22) umhüllt, die homogen, d.h. aus einem einzigen Guß hergestellt ist;
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
e) die eingewickelten Umfangsfäden (24) haben einen Durchmesser (f) von höchstens
1/500 des Außendurchmessers (D) des Preßmantels (10);
f) bezogen auf ein Einheitsflächenstück des Preßmantels (10) ist die Zugfestigkeit
aller Umfangsfäden (24) größer als die Zugfestigkeit aller Längsfäden (23).
2. Preßmantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß - bezogen auf das Einheitsflächenstück
des Preßmantels - die Summe aller Faden-Querschnitte der Umfangsfäden (24) größer
ist als die Summe aller Faden-Querschnitte der Längsfäden (23).
3. Preßmantel nach Anspruch 1 oder 2, der im Betrieb die Form eines schlauchartigen
Walzenmantels (10) aufweist, dessen Enden an Manteltragscheiben befestigt sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die Umfangsfäden (24) einen Durchmesser (f) von nur 1/4000 bis
1/500 des Außendurchmessers (D) des Walzenmantels haben.
4. Preßmantel nach Anspruch 1 oder 2, der im Betrieb die Form einer endlosen und nach
beiden Seiten hin offenen Band-Schlaufe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Umfangsfäden einen Durchmesser von 1/8000 bis 1/2000 eines gedachten Band-Außendurchmessers
haben.
5. Preßmantel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß seine Dicke (d)
nur 3 bis 5 mm beträgt.
6. Preßmantel (10') nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der inneren Lage der Längsfäden (23) und der äußeren Lage der Umfangsfäden
(24) ein Abstand besteht, etwa in der Größenordnung des Faden-Durchmessers (Fig. 6).
7. Vorrichtung zum Herstellen eines Preßmantels (10) nach einem der vorangehenden
Ansprüche, mit einem drehbaren Gießzylinder (28) und einer darauf angeordneten Einrichtung
zum Aufspannen der Längsfäden (23) sowie mit einer parallel zur Drehachse des Gießzylinders
verfahrbaren Gießdüse (36) und mit einer ebenso verfahrbaren Abwickeleinrichtung (32)
für die Umfangsfäden (24), dadurch gekennzeichnet, daß die Abwickeleinrichtung (32)
bezüglich der Drehrichtung des Gießzylinders (28) hinter der Gießdüse (36) angeordnet
ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale, gesehen
in einem parallel zur Drehachse des Gießzylinders (28) verlaufenden Schnitt:
a) die Breite der Gießdüse (36) ist größer als die von einer Umfangsfäden-Windung
überdeckte Teillänge des Gießzylinders (28);
b) die Gießdüse (36) überdeckt sowohl den Bereich (I) der unmittelbar hinter der Gießdüse
eingewickelten Umfangsfäden-Windung als auch den Bereich (11) der vorangehenden Umfangsfäden-Windung.