Kalander

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Kalander mit einem Walzenstapel, der zwei Endwalzen, von denen mindestens eine als harte Walze ausgebildet ist, und dazwischen mindestens drei Zwischenwalzen aufweist, wobei der harten Endwalze benachbart eine weiche Zwischenwalze angeordnet ist und mindestens eine Endwalze über eine Verzahnung mit einer vorbestimmten Zähnezahl mit einer Antriebseinrichtung verbunden ist.

[0002] Ein derartiger Kalander ist beispielsweise aus DE 295 04 034 U1 bekannt.

[0003] Kalander dieser Art, die auch als Superkalander bezeichnet werden, bilden eine Mehrzahl von Nips oder Arbeitsspalten, wobei jeder Nip durch eine harte Walze, beispielsweise aus Stahl oder Grauguß, und eine weiche Walze mit einer elastischen oder nachgiebigen Oberfläche gebildet ist. Die weichen Walzen haben in der Regel einen Belag aus einem Kunststoff. Die Zwischenwalzen sind in der Regel in Hebeln gelagert. Der Walzenstapel kann senkrecht stehen oder auch unter einem Winkel von beispielsweise 45° zur Senkrechten geneigt sein.

[0004] Man kann bei derartigen Mehrwalzenkalandern vielfach nach einer gewissen Betriebszeit ein sogenanntes "Barring" beobachten, bei dem sich in einer Papierbahn, die durch die Nips geleitet wird, Querstreifen zeigen. Spätestens ab dem Zeitpunkt, an dem die Querstreifen sichtbar werden, ist die Papierbahn Ausschuß und muß entsorgt werden. Auch vor der Sichtbarkeit dieser Barring-Streifen können sich Qualitätsverschlechterungen ergeben, die sich beispielsweise in einer unzufriedenstellenden Bedruckbarkeit äußern.

[0005] Sobald sich eine Barring-Bildung abzeichnet, müssen die daran beteiligten weichen Walzen überarbeitet werden. Da man davon ausgeht, daß diese Barring-Bildung darauf zurückzuführen ist, daß die Walzen "vieleckig" werden oder sich ein Wellenmuster an der Oberfläche ausbildet, werden die Walzen wieder rund geschliffen. Dies erfordert in der Regel einen Aus- und Einbau der Walzen. Darüber hinaus muß eine gewisse Belagstärke abgetragen werden, was die Lebensdauer der weichen Walze verringert.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Barring-Bildung zu vermindern.

[0007] Diese Aufgabe wird bei einem Kalander der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein Produkt aus Drehfrequenz der Endwalze und Zähnezahl ungleich einem ganzzahligen Vielfachen der Drehfrequenz der der angetriebenen Endwalze benachbarten weichen Zwischenwalze ist.

[0008] Obwohl die Ursachen der Barring-Bildung noch nicht restlos geklärt sind, geht man davon aus, daß bei den Walzen im Bereich des Endes des Walzenstapels eine Ursache für die Barring-Bildung die Zahneingriffsfrequenz des an dieser Walze angekoppelten Getriebes ist, über das die Walze angetrieben ist. Wenn man nun diese Walze ohne Bezug ausbildet, also als harte Walze, beispielsweise aus Hartguß, Stahl oder KSTV, und gegebenenfalls mit einer harten Beschichtung wie Chrom oder Wolframcarbid, dann kann sich auf dieser Endwalze selbst kein Barring mehr abbilden. Damit das Barring mit Zahneingriffsfrequenz nun nicht auf die an diese angetriebene Endwalze anliegenden weichen Zwischenwalzen übergebt, hat diese weiche Zwischenwalzen einen anderen Durchmesser als die Endwalze. Die Erregung aus dem Zahneingriff ist damit nicht mehr ortsfest zum Belag oder Bezug der an der Endwalze anliegenden weichen Zwischenwalzen, sondern ändert sich ständig. Das Barring mit Zahneingriffsfrequenz kann sich dann nicht mehr entwickeln.

[0009] Vorzugsweise weist der Walzenstapel eine ungerade Anzahl von Walzen auf. Mit einer ungeraden Anzahl von Walzen kann man die Schwingungserscheinungen im Walzenstapel, die man ebenfalls für das Barring mitverantwortlich macht, kleiner halten.

[0010] Auch ist bevorzugt, daß inmitten des Walzenstapels zwei weiche Walzen einen Wechselnip bilden. Mit einer derartigen Ausgestaltung kann man beide Seiten der im Kalander behandelten Papierbahn an harten Walzen anliegen lassen und somit besser glätten.

[0011] Hierbei ist bevorzugt, daß der Wechselnip mit Hilfe der der Endwalze benachbarten weichen Zwischenwalze gebildet ist. Diese weiche Zwischenwalze wird dann auf beiden Seiten mit stark unterschiedlichen Kontaktbedingungen belastet, so daß Kontaktschwingungen, die sich zwischen der weichen Zwischenwalze und der benachbarten Endwalze ausbilden könnten, wirkungsvoll gedämpft werden.

[0012] Vorzugsweise ist die obere Endwalze angetrieben.

[0013] Auch ist von Vorteil, daß zumindest die angetriebene Endwalze als Durchbiegungseinstellwalze mit Stützquellen, über die ein Walzenmantel auf einem Träger abgestützt ist, ausgebildet ist, wobei die Stützquellen gedämpft sind. Auch dies führt dazu, daß die Kontaktschwingungen zwischen der Endwalze und der benachbarten weichen Zwischenwalze stark gedämpft wird, da sich die dämpfenden Eigenschaften der Durchbiegungseinstellwalze günstig auf den Kontakt auswirken.

[0014] Hierbei ist bevorzugt, daß die Durchbiegungseinstellwalze mit Mantelhub ausgebildet ist. Dies erlaubt eine besonders wirksame Dämpfung von Kontaktschwingungen.

[0015] Auch ist von Vorteil, daß die drei Walzen am Ende des Walzenstapels, an dem die angetriebene Endwalze angeordnet ist, unterschiedliche Durchmesser und unterschiedliche Massen aufweisen. Damit wird die der Endwalze benachbarte weiche Zwischenwalze zwischen zwei Walzen mit stark unterschiedlichem Schwingungs- und Dämpfungsverhalten angeordnet. Dies wirkt sich günstig auf die Kontaktschwingungen zwischen den Walzen aus, so daß eine Barring-Bildung relativ lange hinausgezögert oder sogar vollständig vermieden werden kann.

[0016] Bevorzugterweise ist eine weiche Zwischenwalze gegenüber einer Walzenebene, die die Achsen der beiden Endwalzen miteinander verbindet, mit einem Versatz senkrecht zur Walzenebene angeordnet. Dies ist eine weitere Möglichkeit, eine Barring-Bildung zu vermindern.

[0017] Hierbei ist besonders bevorzugt, daß der Versatz 1/4 Wellenlänge der Kontakteigenfrequenz dieser Zwischenwalze beträgt. Bei der Wahl eines derartigen Versatzes sind die Dämpfungen besonders stark ausgeprägt.

[0018] Vorzugsweise weist die weiche Zwischenwalze, die der angetriebenen Endwalze benachbart ist, einen Durchmesser außerhalb eines jeden Bereich auf, der zwischen z · D/n + A/2 und z · D/n - A/2 liegt, liegt, wobei n jede natürliche Zahl, z die Zähnezahl, D der Durchmesser der angetriebenen Endwalze und A eine Abdrehreserve ist. Man spart also "verbotene" Durchmesser aus und versieht die der angetriebenen Endwalze benachbarte weiche Zwischenwalze mit genau definierten Durchmessern, die auch unter Berücksichtigung einer Abdrehreserve immer außerhalb eines Bereichs liegen, der durch die Zahneingriffsfrequenz am Antrieb schwingungsgefährdet ist.

[0019] Auch ist von Vorteil, daß eine Papierbahn durch mindestens einen Nip verläuft, deren Asche- oder Füllstoffgehalt mindestens 20% beträgt. Man geht davon aus, daß zur Entstehung von Barring immer auch ein gewisses abrasives Verhalten der Papierbahn notwendig ist. Der Füllstoffgehalt beziehungsweise der Aschegehalt der Papierbahn sind die härtesten Materialien in der Papierbahn. Diese sind hauptsächlich am Abrieb der elastischen Beläge beteiligt. Man kann, da man die an der Barring-Bildung beteiligten Schwingungen klein hält, durchaus ein relativ starkes abrasives Verhalten zulassen, ohne daß man die Barring-Bildung deutlich verschlechtert.

[0020] Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1

eine erste Ausführungsform eines Kalanders und

Fig. 2

eine zweite Ausführungsform eines Kalanders.

[0021] Ein Kalander 1 weist eine Stuhlung 2 auf, in der ein Walzenstapel 3 angeordnet ist. Der Walzenstapel 3 weist eine obere Endwalze 4 und eine untere Endwalze 5 auf. Die obere Endwalze 4 ist als harte Walze ausgebildet, d.h. sie weist eine Oberfläche aus Hartguß, Stahl oder KSTV ohne einen Kunststoffbelag auf. Die untere Endwalze 5 ist hingegen als weiche Walze ausgebildet, d.h. sie weist einen elastischen Belag 6 auf, der weicher ist als die Oberfläche der harten oberen Endwalze 4.

[0022] Zwischen den beiden Endwalzen 4, 5 sind mehrere Zwischenwalzen 7-11 angeordnet, von denen die Zwischenwalzen 7, 9, 10 als weiche Walzen mit elastischen Belägen 12 ausgebildet sind, während die Walzen 8, 11 als harte Walzen ausgebildet sind. Durch schematisch angedeutete Heizkanäle 13 ist symbolisiert, daß die beiden harten Walzen 8, 11 als beheizte Walzen ausgebildet sind.

[0023] Zwischen den Walzen 4, 7-11, 5 sind Nips 14-19 gebildet, durch die eine Papierbahn 20 geführt ist. Die Nips 14-16, 18, 19 sind als "weiche" Nips ausgebildet, die jeweils von einer harten Walze 4, 8, 11 und einer weichen Walze 7, 9, 10, 5 begrenzt werden. Der Nip 17 ist als Wechselnip ausgebildet, der durch zwei weiche Walzen 9, 10 begrenzt ist.

[0024] Nur schematisch sind Leitwalzen 21 dargestellt, über die die Papierbahn 20 zwischen den Nips 14-19 geführt ist. Die Papierbahn 20 weist hier einen Füllstoff- oder Aschegehalt von mindestens 20% auf. Weitere Elemente des Kalanders, wie Hebel, an denen die Zwischenwalzen 7-11 gelagert sind, Führungseinrichtungen, Breitstreckwalzen, Schaberklingen und ähnliches sind hier aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt.

[0025] Die obere Endwalze 4 ist über einen nur schematisch dargestellten Motor 22 und ein Getriebe 23 angetrieben. Das Getriebe 23 wirkt hierbei über eine Kardanwelle 24 (ebenfalls nur schematisch dargestellt) auf die obere Endwalze 4. Die obere Endwalze 4 hat dabei eine nicht näher dargestellte Verzahnung mit beispielsweise 37, 42 oder 44 Zähnen. Die obere Endwalze 4 ist als Durchbiegungseinstellwalze mit Mantelhub ausgebildet. Durchbiegungseinstellwalzen sind an sich bekannt. Sie weisen einen durchgehenden und undrehbar gehaltenen Träger auf, auf dem ein Walzenmantel mit Hilfe von Stützquellen abgestützt ist. Die Abstützung kann dabei hydrostatisch oder auch hydrodynamisch erfolgen. Die Stützquellen bewirken eine gewisse Dämpfung, d.h. sie dämpfen Schwingungen ab, wenn solche in den Walzenmantel eingetragen werden.

[0026] Die untere Endwalze 5 ist ebenfalls als Durchbiegungseinstellwalze ausgebildet. Sie wird aber von einem Kraftgeber 25 belastet, so daß sie nicht als Walze mit Mantelhub ausgebildet ist.

[0027] Aus Fig. 1 ist zu erkennen, daß die drei oberen Walzen, also die obere Endwalze 4, die der oberen Endwalze benachbarte weiche Zwischenwalze 7 und die folgende Walze 8 unterschiedliche Durchmesser haben. Sie haben auch unterschiedliche Massen oder Trägheitsmomente. Dadurch wird zum einen erreicht, daß die obere Zwischenwalze 7 zwischen zwei Walzen 4, 8 mit stark unterschiedlichem Schwingungs- und Dämpfungsverhalten gebettet ist. Der Kontakt der oberen (barring-kritischen) weichen Zwischenwalze 7 mit dem Mantel der Biegeausgleichswalze 4 führt dazu, daß die Kontaktschwingung stark gedämpft wird. Die dämpfenden Eigenschaften der Durchbiegungseinstellwalze 4 wirken sich auch günstig auf das Schwingungsverhalten der der Endwalze 4 benachbarten weichen Zwischenwalze 7 aus.

[0028] Darüber hinaus ist vorgesehen, daß ein Produkt aus der Drehfrequenz der oberen Endwalze 4 und der Zähnezahl ungleich einem ganzzahligen Vielfachen der Drehfrequenz der der Endwalze 4 benachbarten weichen Zwischenwalze 7 ist. Auf der oberen Endwalze 4, die als harte Walze ausgebildet ist, kann sich ohnehin kein Barring ausbilden. Damit das Barring mit Zahneingriffsfrequnz nun nicht mehr auf die der Endwalze 4 benachbarte weiche Walze 7 übergehen kann, hat diese weiche Zwischenwalze 7 einen anderen Durchmesser als die obere Endwalze 4. Die Erregung aus dem Zahneingriff ist damit nicht mehr ortsfest zum Belag 12 der oberen weichen Zwischenwalze 7, sondern ändert sich ständig. Das Barring mit Zahneingriffsfrequenz kann sich also nicht mehr entwickeln.

[0029] Da der Durchmesser der oberen Endwalze 4 und die Zähnezahl bekannt sind, kann man nun erlaubte Durchmesser für die obere Zwischenwalze 7 angeben. Diese Durchmesser liegen außerhalb eines Bereichs, dessen Grenzen durch z · D/n + A/2 und z · D/n - A/2 definiert sind, wobei n jede natürliche Zahl, z die Zähnezahl, D der Durchmesser der oberen Endwalze 4 und A eine Abdrehreserve ist. Aufgrund der großen Vielzahl von natürlichen Zahlen ergibt sich eine große Vielzahl von "verbotenen" Durchmessern.

[0030] Da nun die Schwingungen bereits im Kalander 1 wirkungsvoll unterdrückt werden, kann man eine Papierbahn 20 verwenden, deren Asche- oder Füllstoffgehalt mindestens 20% beträgt. Der Asche- oder Füllstoffgehalt ist im Grunde für das abrasive Verhalten der Papierbahn 20 hauptverantwortlich. Auch mit einem relativ großen Asche- bzw. Füllstoffgehalt wird eine Barring-Bildung nur verzögert beobachtet.

[0031] Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung, bei der der Wechselnip durch die obere weiche Walze 7 und eine weitere weiche Walze 9 begrenzt ist. Dafür wird die beheizte harte Walze 8 um eine Position nach unten verlagert. Diese Ausgestaltung hat sich in gewissen Situationen als besonders vorteilhaft erwiesen, weil sich für die obere weiche Zwischenwalze 7 stark unterschiedliche Eigenschaften der Kontaktbedingungen nach oben und nach unten ergeben. Dadurch werden Schwingungen wirkungsvoll gedämpft.

Ansprüche

1. Kalander mit einem Walzenstapel, der zwei Endwalzen, von denen mindestens eine als harte Walze ausgebildet ist, und dazwischen mindestens drei Zwischenwalzen aufweist, wobei der harten Endwalze benachbart eine weiche Zwischenwalze angeordnet ist und mindestens eine harte Endwalze über eine Verzahnung mit einer vorbestimmten Zähnezahl mit einer Antriebseinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Produkt aus Drehfrequenz der angetriebenen Endwalze (4) und Zähnezahl ungleich einem ganzzahligen Vielfachen der Drehfrequenz der der Endwalze benachbarten weichen Zwischenwalze (7) ist.

2. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenstapel (2) eine ungerade Anzahl von Walzen aufweist.

3. Kalander nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß inmitten des Walzenstapels (2) zwei weiche Walzen einen Wechselnip (9, 10; 7, 9) bilden.

4. Kalander nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselnip (7, 9) mit Hilfe der der Endwalze (4) benachbarten weichen Zwischenwalze (7) gebildet ist.

5. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Endwalze (4) angetrieben ist.

6. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die angetriebene Endwalze (4) als Durchbiegungseinstellwalze mit Stützquellen, über die ein Walzenmantel auf einem Träger abgestützt ist, ausgebildet ist, wobei die Stützquellen gedämpft sind.

7. Kalander nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbiegungseinstellwalze mit Mantelhub ausgebildet ist.

8. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Walzen (4, 7, 8) am Ende des Walzenstapels, an dem die angetriebene Endwalze (4) angeordnet ist, unterschiedliche Durchmesser und unterschiedliche Massen aufweisen.

9. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine weiche Zwischenwalze (10) gegenüber einer Walzenebene (26), die die Achsen der beiden Endwalzen miteinander verbindet, mit einem Versatz (V) senkrecht zur Walzenebene (26) angeordnet ist.

10. Kalander nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Versatz (V) 1/4 Wellenlänge der Kontaktegenfrequenz dieser Zwischenwalze (10) beträgt.

11. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die weiche Zwischenwalze (7), die der angetriebenen Endwalze (4) benachbart ist, einen Durchmesser außerhalb eines jeden Bereich aufweist, der zwischen z - D/n + A/2 und z - D/n - A/2 liegt, wobei n jede natürliche Zahl, z die Zähnezahl, D der Durchmesser der angetriebenen Endwalze und A eine Abdrehreserve ist.

12. Verwendung eines Kalanders nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Papierbahn (20) durch mindestens einen Nip (14-19) verläuft, deren Asche- oder Füllstoffgehalt mindestens 20% beträgt.

Claims

1. Calender having a roll stack which has two end rolls, of which at least one is formed as a hard roll, and at least three intermediate rolls in between, the hard end roll being arranged adjacent to a soft intermediate roll and at least one hard end roll being connected to a drive device via a toothing system having a predetermined number of teeth, characterized in that a product of the rotational frequency of the driven end roll (4) and the number of teeth is not equal to an integer multiple of the rotational frequency of the soft intermediate roll (7) adjacent to the end roll.

2. Calender according to Claim 1, characterized in that the roll stack (2) has an uneven number of rolls.

3. Calender according to Claim 1 or 2, characterized in that, in the centre of the roll stack (2), two soft rolls form a reversing nip (9, 10; 7, 9).

4. Calender according to Claim 3, characterized in that the reversing nip (7, 9) is formed with the aid of the soft intermediate roll (7) adjacent to the end roll (4).

5. Calender according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the top end roll (4) is driven.

6. Calender according to one of Claims 1 to 5, characterized in that at least the driven end roll (4) is constructed as a controlled deflection roll having sources of support via which a roll shell is supported on a carrier, the sources of support being damped.

7. Calender according to Claim 6, characterized in that the controlled deflection roll is constructed with shell deflection.

8. Calender according to one of Claims 1 to 7, characterized in that, at the end of the roll stack at which the driven end roll (4) is arranged, the three rolls (4, 7, 8) have different diameters and different masses.

9. Calender according to one of Claims 1 to 8, characterized in that a soft intermediate roll (10) is arranged opposite a roll plane (26) which connects the axes of the two end rolls to each other, with an offset (V) at right angles to the roll plane (26).

10. Calender according to Claim 9, characterized in that the offset (V) is ¼ of the wavelength of the inherent contact frequency of this intermediate roll (10).

11. Calender according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the soft intermediate roll (7) which is adjacent to the driven end roll (4) has a diameter which lies outside that range which lies between z · D/n + A/2 and z · D/n - A/2, where n is any natural number, z the number of teeth, D the diameter of the driven end roll and A a lathe-machining reserve.

12. Use of a calender according to one of Claims 1 to 11, characterized in that a paper web (20) of which the ash or filler content is at least 20% runs through at least one nip (14-19).

Revendications

1. Calandre avec une pile de rouleaux, qui comprend deux rouleaux d'extrémité, dont au moins un est un rouleau dur, et au moins trois rouleaux intermédiaires entre ceux-ci, dans laquelle un rouleau souple est disposé à proximité du rouleau d'extrémité dur et au moins un rouleau d'extrémité dur est relié à un dispositif d'entraînement au moyen d'une denture comportant un nombre de dents prédéterminé, caractérisée en ce qu'un produit de la fréquence de rotation du rouleau d'extrémité entraîné (4) et du nombre de dents n'est pas égal à un multiple entier de la fréquence de rotation du rouleau intermédiaire souple (7) voisin du rouleau d'extrémité.

2. Calandre selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pile de rouleaux (2) comprend un nombre impair de rouleaux.

3. Calandre selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que deux rouleaux souples forment une ligne de contact alternée (9, 10; 7, 9) au milieu de la pile de rouleaux (2).

4. Calandre selon la revendication 3, caractérisée en ce que la ligne de contact alternée (7, 9) est formée à l'aide du rouleau intermédiaire souple (7) voisin du rouleau d'extrémité (4).

5. Calandre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le rouleau d'extrémité supérieur (4) est entraîné.

6. Calandre selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'au moins le rouleau d'extrémité entraîné (4) est un rouleau à flèche réglable avec des sources d'appui, au moyen desquelles une enveloppe de rouleau est appuyée sur un support, dans laquelle les sources d'appui sont amorties.

7. Calandre selon la revendication 6, caractérisée en ce que le rouleau à flèche réglable est réalisé avec une levée de l'enveloppe.

8. Calandre selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les trois rouleaux (4, 7, 8) présentent des diamètres différents et des masses différentes, à l'extrémité de la pile de rouleaux à laquelle le rouleau d'extrémité entraîné (4) est disposé.

9. Calandre selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'un rouleau intermédiaire souple (10) est disposé, par rapport à un plan des rouleaux (26), qui relie l'un à l'autre les axes des deux rouleaux d'extrémité, avec un décalage (V) perpendiculaire au plan des rouleaux (26).

10. Calandre selon la revendication 9, caractérisée en ce que le décalage (V) vaut 1/4 de la longueur d'onde de la fréquence propre de contact de ce rouleau intermédiaire (10).

11. Calandre selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le rouleau intermédiaire souple (7), qui est voisin du rouleau d'extrémité entraîné (4), présente un diamètre qui est extérieur à la plage qui est comprise entre z · D/n + A/2 et z · D/n - A/2, où n est chaque nombre naturel, z est le nombre de dents, D est le diamètre du rouleau d'extrémité entraîné et A est une réserve de tournage.

12. Utilisation d'une calandre selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'une bande de papier (20) circule à travers au moins une ligne de contact (14-19), avec une teneur en cendres ou en matières de charge valant au moins 20 %.

Zeichnung