Walzenpresse zur Entwässerung von Bahnen aus Faserstoffen Bei der Herstellung endloser Bahnen aus Faser stoffen muss der Wassergehalt der Bahn von der ur sprünglichen Stoffsuspension stufenweise vermindert werden, um die Kosten der Trocknung im nachfolgen den Luft- oder Zylindertrockner so gering wie mög lich zu halten.
Nachdem die Bahn das Sieb verlassen hat, wird die Bahn bekanntlich über Filze, die mit der Bahn laufen, den Walzenpressen zugeführt. In jeder Presse kann nur eine bestimmte Wassermenge entfernt wer den. Die Höhe des jeweiligen Entwässerungsgrades hängt davon ab, wie schnell das Wasser, das im Press- spalt verdrängt wurde, aus der Bahn austreten kann. Dieses Wasser ist gezwungen, in der Bahn, entgegen gesetzt ihrer Laufrichtung, zu fliessen, und findet da durch in der Fasermasse einen erheblichen Wider stand. Staut sich das Wasser vor dem Spalt zwischen den beiden Walzen der Presse, so wird die Faser stoffbahn wieder zur Suspension aufgelöst, die Fasern verlagern sich und die Bahn wird zerstört.
Je dichter das Faserstoffgefüge, das heisst je feiner die Mahlung der Fasern ist, um so mehr Schwierig keiten hat das Presswasser zu überwinden. Fein ge mahlene Papiere können daher nur sehr langsam durch die Presse geführt werden, und der Entwässe rungsgrad je Presse ist gering. Um diesen Schwierig keiten zu begegnen, werden nach dem heutigen Stand der Technik Presswalzen eingesetzt, bei denen das Wasser, das aus der Bahn frei wird, durch ein Vakuum in die untere Presswalze gesaugt wird.
Diese sogenannten Saugpressen haben aber viele Nachteile. Sie verlangen einen sehr hohen Kraft aufwand für die Erzeugung des Vakuums. Bei schnell- laufenden Bahnen tritt der Kraft des durch das Vakuum erzeugten Luftstromes die Fliehkraft der radial beschleunigten Wasserteilchen entgegen, so dass erhebliche Kräfte notwendig sind, um die Wasser- teilchen entgegen ihrem natürlichen Verhalten in das Innere der Saugwalze zu befördern.
Da eine der Walzen der Saugpresse einen ge lochten Mantel haben muss, können nur geringe Press- drücke verwendet werden, da sonst die Bahn zu starke Markierungen erhält. Aus diesem Grunde ist die Wirkung der Saugpresse sowohl bei dicken als auch bei dünnen Faserstoffbahnen mit starker Mah- lung sehr gering.
Eine andere nachteilige Wirkung des Saugvor ganges besteht darin, dass die Luft durch das Papier und den Filz hindurchgesaugt werden muss, hierbei entspannt wird und eine entsprechende Abkühlung der Bahn und des Filzes bewirkt. Dazu trägt noch die zwangläufig auftretende Verdunstung des Was sers im Luftstrom bei. Mit der Abkühlung steigt die Viskosität des Wassers, und der Wasserfilm um die einzelnen Faserteilchen der Bahn und des Filzes ist schwerer zu zerstören, was von Nachteil für einen guten Entwässerungseffekt ist.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Walzen presse dar, die einen hohen Entwässerungseffekt ohne die Wirkung des Vakuums erzielen soll. Sie stützt sich auf Erfahrungen, die an sich bei der Her stellung von Faserbahnen der verschiedensten Art bekannt sind, und bringt diese Erfahrungen in einer neuen Anordnung zu höchster Wirkung.
Es ist bekannt, dass eine Gautschpresse auf dem Sieb auch bei höheren Drücken nicht den Zusammen hang der Fasern zerstört,' obwohl an dieser Stelle pro Breiteneinheit der Bahn und pro Zeiteinheit sehr viel Wasser abgeführt werden muss. Es ist ferner be kannt, dass an Andruckpressen für Glättzylinder ohne Bedenken hohe Drücke verwendet werden können und hohe Entwässerungsgrade erreicht werden, ohne dass dadurch die Bahn zerstört wird, weil in beiden Fällen verhindert wird, dass das ausgepresste Wasser auf die dem Filz abgewendete Seite der Bahn treten kann.
Die hierbei auftretenden Erscheinungen werden in der hier vorliegenden Erfindung, die in einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung gezeigt ist, in verbesserter Weise zum Ausdruck gebracht. In Fig. 1 wird ein Querschnitt durch eine Presse in schemati scher Anordnung gezeigt, in der Fig. 2 wird eine Seitenansicht der Presse mit der Schaberanordnung gezeigt, und in Fig. 3 wird die Anordnung des Schabers mit dem Arbeitsschema gezeigt.
Die Presse besteht aus zwei Presswalzen 1 und 2 und einer Leitwalze 3.
Zur Verdoppelung des Presseffektes ist eine wei tere Presswalze 4 angeordnet.
Der Pressvorgang erfolgt in der Berührungslinie zwischen den Walzen 1 und 2 und den Walzen 1 und 4.
Die Walzen 2, 3 und 4 sind in üblicher Weise gummiert, während die Walze 1 eine Oberfläche aus Metall, Stein, Kunststoff oder anderem Material haben kann.
Der die Bahn tragende Filz 5 wird über die Walzen 3 und 4 und auf der unteren Seite der Walze 1 geführt.
Erfindungsgemäss presst der Filz die Bahn fest gegen die Oberfläche der Walze 1, so dass in der Grenzfläche zwischen der Oberfläche der Walze 1 und der Faserbahn kein Wasser eindringen kann. Das Auftreten des gefürchteten Oberflächenwassers , und damit das Aufweichen der Bahn, wird dadurch vermieden. Es ist derselbe Vorgang wie bei der Andruckpresse eines Glättzylinders bzw. bei der Auf lage der Gautschpresse auf dem Sieb.
Der Andruck der Bahn gegen die Oberfläche der Walze 1 erfolgt allmählich, so dass die Luft bequem entweichen kann und eine innige Verbindung zwi schen Bahn und Walzenoberfläche entsteht. Erfolgt nunmehr die Pressung in der Verbindungslinie der Walzen 1 und 2, so muss das Wasser dem verringerten Volumen der Papierbahn entsprechend radial zum Mittelpunkt der Walze 1 aus der Papierbahn heraus- und in den Filz eintreten.
Durch die Anordnung der Zuführung der Bahn und des Filzes von oben her wird dieser Vorgang noch unterstützt. Die zweite Pressung zwischen der Walze 1 und der Walze 4 unterliegt den gleichen Bedingungen. Auch hier kann das Wasser nicht auf die der Walze 1 zugewandte Seite der Bahn ge langen. Bei schnellaufenden Maschinen wird die Ab führung des Wassers noch durch die Zentrifugalkraft, der die Wasserteilchen unterliegen, unterstützt.
Die Spannung des Filzes, die notwendig ist, um einen guten Andruck des Papiers gegen die Ober fläche der Walze 1 zu erzielen, kann durch die nor male Filzspannung erreicht werden. Sie kann aber auch erhöht werden, indem von der von der Kraft quelle angetriebenen Walze 2 Kraftübertragungen zu den Walzen 3 und 4, bestehend aus den Ketten 6 und 7, vorgesehen sind.
Diese Kraftübertragungen 6 und 7 sind so bemessen, dass die Walze 3 in ihrer Umfangsgeschwindigkeit gegenüber der Umfangs geschwindigkeit der Walze 2 ein wenig vermin dert ist, während die Umfangsgeschwindigkeit der Walze 4 gegenüber der der Walze 2 durch die Kraft übertragung 6 etwas erhöht wird. Dadurch entsteht ein Zug, sowohl in der Strecke zwischen den Walzen 2 und 3, als auch zwischen den Walzen 2 und 4.
Die Stärke dieses Zuges wird entweder durch eine Rutschkupplung auf der Achse der Walze 2, oder durch zwei Rutschkupplungen auf den Achsen der Walzen 3 und 4 geregelt. Das Drehmoment, das diese Rutschkupplung übertragen kann, kann in irgendeiner bekannten Weise hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch verändert werden.
In den Fällen, in denen es nicht erwünscht ist, den normalen Filz einer hohen Zugspannung aus zusetzen, kann der Filz durch Metallfäden ver stärkt werden, die in der Laufrichtung des Filzes ein gewebt sind. Anderseits ist vorgesehen, dass ein Gewebe aus mechanisch festem Material, z. B. aus Kunststoffasern, oder aus Metallfäden, mit dem Filz umläuft. Dieses Gewebe 8 wird unterhalb des Filzes über die Walzen 3 und 4 geführt und durch die Walzen 9 und 10 in Umlauf gebracht. Die Walze 11 ist dann die Regelwalze für die Sieblaufregelung.
Unter Verwendung des verstärkten Filzes oder des Metall- oder Kunststoffgewebes 8 kann ein er heblicher Andruck des Papiers an die Oberfläche der Walze 1 erreicht werden. Damit ist in noch höherem Masse sichergestellt, dass das aus der Bahn austretende Wasser nicht die Stoffbahn auflösen kann. Es lassen sich mit einer derartigen Presse selbst schmierige Stoffe noch von 25 /o Trockengehalt bis auf 48 Trockengehalt entwässern, ohne dass Schwierigkeiten hinsichtlich der Aufrechterhaltung des ursprüng- lichen Fasergefüges eintreten.
Bei Verwendung der zweistufigen Presse mit den Walzen 2 und 4 lassen sich noch erheblich höhere Entwässerungsgrade in einer Pressenanordnung erzielen.
Eine solche Presse ist gleichzeitig bestens ge eignet zur Anwendung des bekannten Verfahrens zur Erwärmung des Wassers, das in der Stoffbahn ent halten ist, indem der Stoff und der Filz als Wider stand in den Kreis eines elektrischen Stromes einge schaltet werden. In diesem Fall wird von einer Strom quelle über Schleifringe 12 der Strom zu der Walze 1 und zu den Walzen 9 und 10 geführt.
Die Walze 1 ist gegenüber dem Maschinengestell spannungsführend, so dass der Strom von der Walze 1 über das dann verwendete Metalltuch 8 zu den Wal zen 9 und 10 fliesst, und von hier aus über die Schleifringe zurück zu der Stromquelle. In diesem Fall ist das Metalltuch durch die Schleifringe 12 ständig mit dem Maschinengestell elektrisch verbunden, so dass nur der obere Halbkreis der Walzenoberfläche 1 zur Berührung zugänglich ist und besonders geschützt werden müsste.
Durch die Anordnung einer solchen Presse mit dem Metalltuch 8 und die dadurch erreichte grosse Kontaktfläche, und ferner des durch die mechanische Spannung des Metalltuches zwischen den Walzen 2 und 3 und 2 und 4 mittels der Kraftübertragung 6 und 7 erzielten guten Andruckes, wird ein geringer Widerstand in der Faserbahn erzwungen, so dass die zur Erwärmung der Faserbahn notwendige elektrische Energie mit geringer Spannung zugeführt werden kann.
Da bei der der Erfindung entsprechenden Presse mit viel höherem Liniendruck als bisher gearbeitet werden kann, besteht die Gefahr, dass die Papierbahn leichter an der Oberfläche :der Walze 1 festklebt, wenn irgendwelche Harz- oder Leimreste in der Stoffmasse enthalten sind. Um Betriebsstörungen dieser Art zu vermeiden, erhält die Presse eine besondere An ordnung des Schabers. Der Schaber soll selbsttätig dafür sorgen, dass die durch diese Störung entstehen den Einrisse in der Bahn so schnell wie möglich be seitigt werden. Hierfür ist das in der Fig. 3 grund sätzlich gegebene Ausführungsbeispiel vorgesehen.
Der Schaber besteht aus der Klinge 13 und der Schaberhalterung 14 sowie den Armen 15, die den Schaber tragen. Der Schaber ist mit den Armen 15 im Mittelpunkt der Walze 1 gelagert. Das Lager 16 umfasst z. B. die Achse der Walze 1 oder ihre gleich sinnig wirkenden Maschinenteile. Am äusseren Um fang des Lagers 16 ist ein Zahnkranz vorgesehen, in den die Zahnstange 17 eingreift. Die Zahnstange 17 wird betätigt durch pneumatische oder hydraulische Arbeitszylinder 18.
Der Schaber kann um die Achse der Walze 1 geschwenkt werden, sobald die Druckzylinder 18 einen entsprechenden Impuls erhalten.
Im Ruhezustand liegen die Schaberarme am An schlag 19 auf. Der Impuls zur Schwenkung des Scha bers kann von Hand gegeben werden oder wird selbst tätig in folgender Weise erreicht: Oberhalb der Befesti gungsleiste für die Schaberklinge 13 liegt eine Metall schiene 20. Diese Metallschiene ist über ein Relais 21 mit der Stromquelle 22 verbunden. Der zweite Pol der Stromquelle ist am Gehäuse mit der allgemeinen Masse des Schabers verbunden. Die nasse Bahn hat eine gewisse Leitfähigkeit.
Sobald die Bahn von der Oberfläche der Wake 1 auf die Schaberklinge 13 gebracht wird, staut sie sich vor der Leiste 20 und bringt hier einen Stromfluss über das Relais 21 zu stande. Das Relais 21 ist sehr empfindlich; es kann auch als elektronisches Relais ausgebildet sein, so dass auch bei geringen Ansammlungen von Papiermasse vor der Leiste 20 der Impuls für die Schwenkung des Schabers ausgelöst wird.
Dies geschieht folgender massen: Das Relais 21 schliesst den Stromkreis eines Magnetventils 23, das einen Luft- oder öldruckstrom zu den dem Walzenmittelpunkt zugewendeten Seiten der Zylinder 18 freigibt. Die Kolben üben nun eine entsprechende Kraft auf die Zahnstangen 17 aus und schwanken den ganzen Schaber bis zu einer vorher bestimmten Grenzlage des Anschlages 25.
Mit der Betätigung des Relais 21 wird über ein Zeitlaufwerk 26 ein Magnetventil 27 geöffnet, welches Druckluft in den hohlen Träger der Schaberklinge über das biegsame Rohr 28 einführt. Der Träger der Schaberklinge ist so ausgebildet, dass eine Düse ent steht, durch die nunmehr, nachdem der Schaber die Grenzlage am Anschlag 25 erreicht hat, Druckluft geblasen wird, die die jetzt angesammelte Bahn von der Klinge fort auf den Filz bläst.
Ist die Bahn von der Schaberklinge fortgeblasen worden, so fällt das Relais 21 ab, und es wird der Pressluft- oder öldruckstrom durch das Ventil 23 auf die der Mitte der Walze 1 abgewendete Seite der Arbeitszylinder 18 gegeben. Der Schaber schwenkt jetzt wieder in die Grenzlage am Anschlag 19, wäh rend die Druckluft über das Ventil 27 mit der durch das Zeitverzögerungsglied 26 gegebenen Verzögerung gesperrt wird.
Es ist somit durch diese Anordnung für eine schnelle und gegebenenfalls vollkommen selbst tätige Beseitigung der Betriebsstörungen Sorge ge tragen, die durch das Festhaften der Bahn an der Walzenoberfläche entstehen könnten.
Durch den hohen Entwässerungsgrad, den die er findungsgemässe Anordnung der Presse ermöglicht und durch die Möglichkeit, die Presse zur gleich zeitigen Erwärmung von Bahn und Filz mittels elek trischen Stromes zu benutzen, wird durch die ver minderte Viskosität des Wassers in diesen beiden Teilen eine noch leichtere und ergiebigere Entwässe rung erzielt, und schliesslich ist die Presse durch die selbsttätige Beseitigung der Betriebsstörungen, die durch das Auflaufen der Bahn entstehen können, weiterhin geeignet, eine wesentliche Verbesserung bei der Herstellung von Bahnen aus Faserstoffen zu er reichen.