CH376359A - Maschine zum Verdichten einer Bahn, insbesondere zur Herstellung einer ungekreppten, dehnbaren Papierbahn - Google Patents

Description

  Maschine zum Verdichten einer Bahn, insbesondere zur     Hersteflung    einer     ungekreppten,     dehnbaren Papierbahn    Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine  zum Verdichten einer Bahn.  



  Diese Maschine wurde im Zusammenhang mit  der Herstellung von     ungekrepptem,    dehnbarem Pa  pier entwickelt, ihre Verwendung ist jedoch nicht  hierauf beschränkt.  



  Zur Herstellung einer     ungekreppten,    streckbaren  Papierbahn wird bekanntlich eine feuchte Papier  bahn durch parallel zu ihrer Oberfläche wirkende  Kräfte verdichtet, aber gleichzeitig einer Kraft senk  recht zu ihrer Oberfläche ausgesetzt, um ein     Kreppen     oder Kräuseln der Bahn zu verhindern. Ein geeigne  tes Verfahren, um zum Zwecke ihrer Verdichtung  parallele Kräfte auf eine Bahn zu übertragen, welche  sich nicht selbst tragen kann, besteht darin, die Bahn  zwischen eine drehende Walze und eine umlaufende,  elastische Decke zu geben. Die Geschwindigkeit der  Decke wird gegenüber der Umfangsgeschwindigkeit  der Walze vor der Zuführungsstelle der Bahn be  schleunigt und nach deren Zuführungsstelle verzö  gert.

   Die Verzögerung der mit der Bahn in Berüh  rung stehenden Decke erzeugt die parallelen Kräfte,  welche die Bahn verdichten.  



  Die Beschleunigung und die nachfolgende Ver  zögerung der elastischen Decke erfolgt dadurch,     dass     die elastische Decke zu einer Verengung ihrer Um  laufbahn zwischen einer     Druckwalze    und der drehen  den, glatten Walze geführt wird, das heisst zu einem       Durchl#ass,    dessen Weite geringer ist als die Dicke  der Decke. Da die elastische Decke     kompressibel     ist, beschleunigt sie sich vor der Verengung, um     hin-          durchkommen    zu können, und verzögert sich nach  der Verengung.

   Die Papierbahn, welche auch zu der  Verengung geführt wird, kommt in Berührung mit  der Decke, nachdem diese beschleunigt worden ist,    und wird durch die infolge der Verzögerung der  Decke entstandenen parallelen Kräfte verdichtet.  Die Verdichtung wird durch die Veränderung der       Durchlassweite    variiert, welche eine Änderung der  Geschwindigkeit der Decke hervorruft. Dabei wird  von der Decke ein genügend grosser Druck senkrecht  zur Papierbahn ausgeübt, um ein     Kreppen    der Bahn  während der Verdichtung zu verhindern, so     dass    die  sich ergebende Papierbahn dehnbar. aber     ungekreppt     ist.  



  Gewöhnlich erstreckt sich die Druckwalze über  die ganze Breite der Decke, wobei die Umfangs  geschwindigkeit der Walze derjenigen der bewegten  Decke entspricht. Die Walzenenden sind in Lagern  gelagert, auf welche eine Kraft wirkt, so     dass    die  Walze einen Druck auf die wandernde Decke aus  übt, um sie bei der Verengung zu verformen.  



  Bei der Herstellung von streckbarem Papier     muss     auf die Decke bei der Verengung eine Kraft von  <B>27-35 kg</B> pro Zentimeter Länge ausgeübt werden,  um die elastische Decke genügend verformen zu  können und um die gewünschte Verdichtung der  Papierbahn zu erhalten. Je nach der Härte der  Decke werden sogar Kräfte bis zu<B>90 kg</B> pro Zenti  meter Länge aufgewendet. Mit zunehmender Breite  der Decke steigt der benötigte Druck proportional  an; ebenso steigt bei zunehmendem Lagerabstand das  Bestreben der Walze, sich durchzubiegen. Bei einer  üblichen Papiermaschine mit einer Breite von<B>6</B> m  und einer Papiergeschwindigkeit von 450     m/Min.     werden die Lager durch diese zusätzlichen durch die  Verdichtungsvorrichtung bedingten Belastungen sehr  stark beansprucht.  



  Wenn sich die Druckwalze durchbiegt, ergibt  sich eine ungleiche Druckverteilung, so     dass    die Pa-           pierbahn    über die Walzenlänge ungleichmässig zu  sammengedrückt wird. Wenn die Ränder der Decke  ungleich zusammengedrückt werden, weist die  Deckenoberfläche über ihre Breite unterschiedliche  Geschwindigkeiten auf, so     dass    die Papierbahn nicht  über die ganze Verengung mit der Deckengeschwin  digkeit eingegeben werden kann.

   Wenn ein Teil der  gleichmässig zugeführten Papierbahn langsamer läuft  als die Decke, wird dieser Teil von der schneller  bewegten Decke     gestreckt,    bevor er durch die Ver  zögerung verdichtet wird; dadurch wird an dieser  Stelle die Festigkeit<B>je</B> nach dem Grad der ungleichen  Druckverteilung vermindert. Die endgültige Verdich  tung wird also kleiner, als wenn keine     Vorstreckung     stattgefunden hätte. Wenn dagegen ein Teil der  gleichmässig zugeführten Papierbahn schneller als die  Decke läuft, staut sich die Bahn vor der Verengung  auf, was Faltenbildung oder andere nachteilige Wir  kungen zur Folge hat.

   In beiden Fällen werden ver  schiedene Längszonen der Papierbahn verschieden  behandelt, so     dass    das Endprodukt in Festigkeit und  Dehnbarkeit unterschiedlich ist und das Aussehen,  Glätte und Qualität des Produktes leiden.  



  Ein bekanntes Mittel zur Verminderung der       Durchbiegung    der Druckwalze besteht in der Ver  grösserung ihres Durchmessers. Wenn jedoch der  Durchmesser grösser ist, wird auch die Berührungs  fläche grösser, wodurch auch die zur Verformung  der Decke benötigte Totalkraft grösser wird. In  einigen Fällen steigt die benötigte Kraft schneller an  als die Festigkeit der Druckwalze, so     dass    auf diese  Weise der gewünschte gleichmässige Druck selbst bei  sehr stark vergrössertem Walzendurchmesser nicht  erhalten werden -kann. Zudem wird auf diese Weise  die auf die Lager wirkende Kraft grösser, wodurch  der Lagerunterhalt kompliziert wird und Lager  ausfälle häufiger werden.  



  Ein anderes Mittel zur Verminderung der     Durch-          biegung    der Druckwalze besteht darin, diese über  Laufrollen abzustützen. Solche Laufrollen müssen  die gleiche Umfangsgeschwindigkeit wie die Druck  walze aufweisen, was wiederum das Problem der  Beschaffung geeigneter Lager für die Laufrollen auf  wirft. Da dies sehr schwierig ist,     muss    gewöhnlich  die ganze Maschine mit verminderter Geschwindig  keit betrieben werden, was einen Produktionsausfall  zur Folge hat. Die Laufrollen ändern zudem die  Oberflächengüte der Druckwalze, so     dass    diese auf  dem Umfang gestreift erscheint.  



  Es wurde herausgefunden,     dass    selbst bei diesen  höheren Drücken die Druckwalze konventioneller  Konstruktion sehr leicht angehalten werden kann,  und zwar indem die Walze von Hand aufgehalten  wird, falls die sich berührenden Oberflächen der  Decke und der Walze genügend geschmiert sind.  Durch diese genügende Schmierung kann die Rei  bung zwischen der Gummidecke und der Walze so.  klein gemacht werden,     dass    die frei drehbare Walze  selbst bei hohen     Anpressdrücken    nicht von der  Decke in Umdrehung versetzt wird.    Zweck der vorliegenden Erfindung ist die  Schaffung einer Maschine mit einer solchen Schmie  rung.  



  Hierzu ist erfindungsgemäss eine Maschine zum  Verdichten einer Bahn, welche ein drehendes Organ,  eine elastische Decke mit einem auf einem Sektor  des Organs ablaufenden Teil, eine drehbar mon  tierte, druckausübende Walze mit einer glatten  Oberfläche zur Führung der Decke in einen     Durch-          lass    zwischen dem Organ und der Walze, dessen  Weite kleiner ist als die Dicke der Decke, wobei die  Walze die Decke an das Organ     anpresst,    und     Förder-          mittel,    um die Bahn mit der Eintrittsgeschwindigkeit  der Decke in den     Durchlass    zwischen dem Organ  und der Decke zu führen, aufweist,

   gekennzeichnet  durch weitere Mittel zur Zuführung eines Schmier  mittels zwischen die einander zugekehrten Ober  flächen der Decke und der Druckwalze, zur Erzeu  gung eines Schmierfilms, welcher die Reibung zwi  schen der Druckwalze und der Decke derart vermin  dert,     dass    die Bewegung der Decke die Walze wäh  rend des Betriebes der Maschine nicht in Umdrehung  versetzt.  



  Die Druckwalze ist zweckmässig auf ihrer Länge  in Abständen von Lagerschuhen abgestützt, welche  den Druck auf die Walze verteilen. Wenn die Ma  schine in Betrieb genommen wird, setzt die umlau  fende Decke die Walze zuerst einmal in Umdrehung.  Eine     Schmierfilmschicht    entsteht jedoch zwischen der  Decke und der Walze, wodurch die Reibung so klein  wird,     dass    die Walze zu drehen aufhört. Dadurch  werden die Lagerprobleme auf jene, die beim An  laufen und vor der Anlegung des Druckes bestehen,  reduziert.  



  In der Tat entsteht bei richtiger Schmierung  keine direkte Berührung zwischen der Decke und  der Druckrolle. Der Schmierfilm ermöglicht es,     dass     die Decke sich auf und relativ zu der Oberfläche  der Druckwalze ohne nachteilige Folgen fortbewegen  kann.  



  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des  Erfindungsgegenstandes dargestellt-, es zeigen:       Fig.   <B>1</B> eine schematische Seitenansicht eines  Teils einer erfindungsgemässen Maschine, die einen  Teil einer Papiermaschine bildet,       Fig.    2 in grösserem Massstab einen Teil der in       Fig.   <B>1</B> dargestellten Maschine,       Fig.   <B>3</B> eine der     Fig.    2 ähnliche Ansicht, welche  eine andere Form der Lagerung zeigt, und       Fig.    4 einen Schnitt nach der Linie     IV-IV    der       Fig.   <B>1.</B>  



  In     Fig.   <B>1</B> kommt die feuchte Papierbahn P von  einem andern Teil der Papiermaschine her und ge  langt von den Förderwalzen 12 über eine Laufrolle  14 zur Verdichtungseinheit<B>10</B> mit einer Geschwin  digkeit, die der Eingabegeschwindigkeit in die Ver  dichtungseinheit entspricht.  



  Die Verdichtungseinheit<B>10</B> besitzt eine dampf  beheizte Walze<B>16</B> von etwa 1,2 m Durchmesser,  welche, z. B. verchromt ist. Die Walze<B>16</B> ist bie-           gungssteif    und mit einer angetriebenen Welle<B>17</B> ver  bunden. Diese Welle ist an jedem Walzenende in  robusten Rollenlagern gelagert. Es können beliebige  Mittel angewendet werden, um die Walze und den  Walzensupport steif und unnachgiebig zu machen.  



  Eine elastische Gummidecke<B>18</B> von etwa<B>2,5</B> cm  Dicke läuft über vier Führungsrollen 20, 21, 22  und 24, mittels denen sie gespannt wird. Ein Teil  der Decke läuft immer auf einem Teil der Walze<B>16</B>  ab. Die Decke weist<B>je</B> nach Verwendung eine     Shore-          Härte    von<B>35-90</B> auf und kann mit einer     unelasti-          sehen    Tragschicht aus einem Kordgewebe versehen  sein. Die Decke wird von der Walze<B>16</B> angetrieben.  Alle bisher beschriebenen drehenden Teile sind in  einem steifen     Gestellrahmen   <B>26</B> und<B>28</B>     (Fig.    4)  ausserhalb des Bereiches der Papierbahn P und der  Decke<B>18</B> montiert.  



  Eine steife     Andrückvorrichtung   <B>30</B> von ungefähr  der gleichen Länge wie die Walze<B>16</B> erstreckt sich  quer zur Maschine und ist an ihren Enden abgestützt.  Die     Andrückvorrichtung   <B>30</B>     umfasst    einen drehbar  montierten Zylinder 34 und einen steifen Balken<B>36</B>       (Fig.   <B>1).</B> Der Zylinder 34 und der Balken<B>36</B> sind  aus Stahl oder aus einer Stahllegierung und weisen  eine sehr grosse Festigkeit und Steife auf. Der Zylin  der 34 weist einen kleinen Durchmesser auf, z. B.

    <B>10</B> cm; aber die totale Länge der     Andrückvorrich-          tung   <B>30,</B> bestehend aus dem Zylinder 34 und dem  Balken<B>36,</B> ist beträchtlich grösser als der Durch  messer des Zylinders 34 und kann bei grossen     Ma-          hchinen    mehr als<B>6</B> m betragen. Der Zylinder 34  liegt auf     def    Decke<B>18</B> auf und drückt diese fest an  die Walze<B>16,</B> um einen gleichmässig verengten       Durchlass    für die Papierbahn P zu bilden. Dies ist  die Stelle, in welcher die Verdichtung der Papierbahn  erfolgt.  



  In den     Fig.   <B>1</B> und 4 ist der Balken<B>36</B> an seinen  Enden durch die     Gestellrahmen   <B>26</B> und<B>28</B>     festgehal-          t--n.    Der Balken<B>36</B> besteht mit dem Zylinder 34  nicht aus einem Stück, sondern dient als Träger  für den Zylinder, wobei Mittel dazwischengeschaltet  sind, um die Druckverteilung entlang dem Zylinder  sowie um den total ausgeübten Druck zu regeln.  



  An dem Balken<B>36</B> ist eine Reihe von gleichen,  einen Abstand voneinander aufweisenden Hebeln<B>90</B>  drehbar befestigt, welche z. B. durch Verschweissen  fest mit einem Traglager 124 des Zylinders 34 ver  bunden sind. Die untern, freien Enden der Hebel<B>90</B>  sind drehbar an Verbindungsgliedern 94 befestigt.  Jedes Verbindungsglied 94 ragt in ein Gehäuse<B>96</B>  hinein und ist dort fest mit einem     Druckdiaphragma     <B>98</B> verbunden. Jedes Gehäuse wird mittels des  Supportes<B>100</B>     unbewegbar    vom Balken<B>36</B> getragen  und durch sein     Diaphragma   <B>98</B> in eine Druckkammer  102 und eine der Atmosphäre frei zugängliche  Kammer<B>103</B> unterteilt. Druckmedium wird durch  eine Hauptleitung 46 und Leitungen 104 den Kam  mern 102 zugeführt.

   Jede Leitung 104 ist mit einem  handbetätigten Regulierventil<B>106</B> versehen, um in  der entsprechenden Kammer 102 den gewünschten    Druck zu erhalten, der vom benötigten Druck im  -von der betreffenden Kammer gesteuerten Abschnitt  des Zylinders 34 abhängt.  



  Dadurch wird eine gleichmässigere Wirkung auf  die Papierbahn erhalten als auf eine andere Art.  Nicht nur kann ein gleichmässiger Druck mittels des  Zylinders ausgeübt werden, sondern der Druck kann  auch lokal variiert werden. Dadurch können ver  schiedene     Durchbiegungen    an verschiedenen Stellen  entlang dem Zylinder 34, Variationen in der Wir  kung der Decke<B>18</B> bei verschiedenen Abständen  von den Rändern und andere variable Grössen ein  schliesslich Herstellungsungleichheiten kompensiert  werden.  



  In     Fig.    2 sind die den Zylinder 34 tragenden  Lager     Flüssigkeitsdrucklager.    Die Flüssigkeit wird  durch die Leitung<B>125</B> zu den Lagern 124 gefördert.  In     Fig.   <B>3</B> sind die Lager mit Weissmetall ausgegossen.  Ein Schmiermittel wird auf die in Berührung mit  einander stehenden Oberflächen des Zylinders 34  und der Decke<B>18</B> gegeben. Während der Bewegung  der Decke entsteht zwischen dem Zylinder und der  Decke ein     Schmiermittelfilm,    so     dass    der Zylinder  34 von der bewegten Decke nicht in     Rotation-ver-          setzt    wird, obgleich er frei drehbar ist, und obgleich  er fest an die Decke<B>18</B> angedrückt wird.  



  Das Schmiermittel wird durch einen von der  Leitung<B>82</B>     gespiesenen    Zerstäuber<B>70</B> zwischen den  Zylinder und die Decke gebracht. Das Schmiermittel  kann Wasser sein und kommt aus einem Reservoir  <B>76.</B> Eine Pumpe<B>80</B> saugt die Flüssigkeit durch eine  Leitung<B>78</B> an und fördert sie unter Druck durch  die Leitung<B>82.</B> Dieser Druckleitung<B>82</B> ist ein hand  betätigtes Regulierventil 84 zugeordnet, durch wel  ches der Druck in der Leitung<B>82</B> einstellbar ist.  Dieses Ventil 84 ist in der Rückleitung 82a ange  ordnet. Die Leitung<B>82</B> fördert das Schmiermittel  unter Druck zum Zerstäuber<B>70,</B> der es auf die ganze  Länge des Zylinders verteilt.  



  Das Verdichten der Papierbahn ist an Hand der       Fig.    2 leicht verständlich. Wenn die Decke gleich  mässig dick und der Abstand zwischen dem Zylinder  34 und der Walze 12 z. B.     dreiviertel    der normalen  Deckendicke beträgt,     muss    die Gummidecke mit     413     der normalen Geschwindigkeit der mit der Papier  bahn in Berührung kommenden Oberfläche der  Decke durch die Verengung hindurch. Diese erhöhte  Geschwindigkeit ist die Eingabegeschwindigkeit der  Papierbahn oder die Geschwindigkeit, mit welcher  die Förderwalzen 12 die Bahn zum Verdichten fort  bewegen, und die niedrigere Geschwindigkeit ist die  Geschwindigkeit der Bahn nach dem Verdichten.

   Im  vorliegenden Fall würde die Bahn um     2511/o    ver  dichtet und würde, falls keine beabsichtigte oder un  beabsichtigte Streckung der feuchten Papierbahn     ein-          tritt,        eine        Dehnbarkeit        von        331/3%        aufweisen.        Diese     Dehnbarkeit ist grösser, als in den meisten Fällen  benötigt wird. Anderseits stellt sie aber nicht die  Grenze der in einem Arbeitsgang erreichbaren dar,  wenn eine grössere Verdichtung und Dehnbarkeit er-      wünscht ist.

   Da der Druck von der     Andrückvorrich-          tung   <B>30</B> gleichmässig ausgeübt wird, ist die Verdich  tung über die ganze Bahnbreite gleichmässig. Da der  Druck auf eine kleine Fläche beschränkt ist, kann in  einem einzelnen Arbeitsgang eine hohe Verdichtung  erreicht werden.  



  Die bewegte Decke<B>18</B> nimmt genügend vom  Zerstäuber<B>70</B> aufgebrachtes Schmiermittel mit, uni  zwischen den Oberflächen der Decke<B>18</B> und des  Zylinders 34 einen gleichförmigen     Schmiermittelfilm     zu bilden. Beim Anfahren wird sich der Zylinder 34  drehen, bis sich der     Schmiermittelfilm    ausgebildet  hat, wobei die Reibung zwischen den Kontaktflächen  so stark absinkt,     dass    der Zylinder 34 selbst unter  Last nicht mehr rotiert. Die Belastung des Zylin  ders kann erst nach Bildung des     Schmiermittelfilms     erfolgen.

   Die Erzeugung eines     Schmiermittelfilms,     welcher genügt, die Reibung so stark herabzu  setzen,     dass    der Zylinder 34 zu drehen aufhört, wird  erleichtert, indem die Auflage der Decke<B>18</B> auf dem  Zylinder auf ein Minimum reduziert wird.  



  Natürlich kann die eigentliche Verdichtungs  einheit<B>10</B> auch separat oder auf einer andern Ma  schine angebracht sein.

Claims (1)

1. <B>PATENTANSPRUCH</B> Maschine zum Verdichten einer Bahn, welche ein dreh-,ndes Organ, eine elastische Decke mit einem auf einem Sektor des Organs ablaufenden Teil, eine drehbar montierte, druckausübende Walze mit einer glatten Oberfläche zur Führung der Decke in einen Durchlass zwischen dem Organ und der Walze, dessen Weite kleiner ist als die Dicke der Decke, wobei die Walze die Decke an das Organ anpresst, und Fördermittel, um die Bahn mit der Eintrittsgeschwindigkeit der Decke in den Durchlass zwischen dem Organ und der Decke zu führen, auf weist, gekennzeichnet durch weitere Mittel zur Zu führung eines Schmiermittels zwischen die einander zugekehrten Oberflächen der Decke und der Druck walze,

   zur Erzeugung eines Schmierfilms, welcher die Reibung zwischen der Druck-walze und der Decke derart vermindert, dass die Bewegung der Decke die Walze während des Betriebes der Maschine nicht in Umdrehung versetzt. UNTERANSPRÜCHE <B>1.</B> Maschine nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Schmiermittel auf die Decke aufgesprüht wird, um von ihr zwischen die in gegen seitiger Berührung stehenden Oberflächen der Decke und der Druckwalze getragen zu werden und dort den Schmierfilm zu bilden. 2.

   Maschine nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass dritte Mittel vorgesehen sind, um Kräfte von solcher Grösse und in solchen Abständen auf die Druckwalze wirken zu lassen, dass die Decke im Durchlass unter einem auf der ganzen Decken breite gleichmässig verteilten Druck steht. <B>3.</B> Maschine nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass diese Mittel zum Ausüben der Kräfte Lager zur Lagerung der Walze aufweisen, damit die Walze beim Anfahren der Maschine ro tieren kann. 4. Maschine nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Walze hochglanzpoliert ist.

   <B>5.</B> Maschine nach Unteranspruch<B>1,</B> dadurch ge kennzeichnet, dass das Schmiermittel Wasser ist.