DE3250109C2 - Verfahren zum Betrieb eines Kalanders für Papier- und andere Materialbahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Be­ trieb eines Kalanders für Papier- und andere Material­ bahnen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Papierkalander (US-PS 3 254 593), der unmittelbar an eine Papiermaschine angeschlossen ist, durchläuft die Papierbahn zwei Baueinheiten, die je aus einer Basiswalze und zwei diametral gegenüber­ liegenden Arbeitswalzen bestehen. Die Bahn wird daher in vier Preßspalten behandelt, wobei die eine Bahnseite in den ersten beiden Preßspalten und die andere Bahn­ seite in den anderen beiden Preßspalten an der beheiz­ ten Basiswalze anliegt. Die Arbeitswalzen sind in ver­ schwenkbaren Lagern gehalten und können mittels pneuma­ tischer Druckgeber aus ihrer Trennposition in ihrer Arbeitsposition an der Basiswalze gedrückt werden. Die Arbeitswalzen empfangen ihren Antrieb über einen Rie­ mentrieb und eine verstellbare Kupplung von der Welle der Basiswalze. Hiermit kann die Drehzahl der Arbeits­ walzen geringfügig geändert und ihre Umfangsgeschwin­ digkeit etwa mit derjenigen der Basiswalze synchroni­ siert werden.

Die Basiswalze wird als hart bezeichnet, weil sie einen Walzenmantel aus Hartguß, Stahl oder einem anderen me­ tallischen Material mit einer harten Oberfläche hat. Die Arbeitswalzen werden als elastisch bezeichnet, weil sie mit einem elasto-viskosen Bezugsmaterial, z. B. Pa­ pier, versehen sind. Die Lebensdauer einer solchen ela­ stischen Walze ist aufgrund der allgemeinen Abnutzung oder einer Beschädigung durch das Bahnmaterial wesent­ lich kürzer als diejenige einer Basiswalze. Wenn bei der bekannten Ausführung eine elastische Arbeitswalze beschädigt oder abgenutzt ist, muß der Kalander still­ gesetzt werden, damit man die betreffende Arbeitswalze auswechseln kann. Hierbei muß ein Produktionsausfall von 30 Minuten bis einigen Stunden und außerdem der Aufwand eines erneuten Anfahrens der Anlage in Kauf genommen werden.

Bei einem anderen bekannten Onmachine-Superkalander für eine Papiermaschine (DE-OS 31 21 713) sind mehrere Walzengruppen vorgesehen, die je eine mittlere Basis­ walze und zwei mit ihr einen Preßspalt bildende Ar­ beitswalzen aufweisen. Die obere Arbeitswalze ist ge­ stellfest gelagert und die untere Arbeitswalze durch eine für den Druck in beiden Spalten verantwortliche Antriebsvorrichtung belastbar. Bei einer Beschädigung einer Walze in einer Walzengruppe werden alle Spalte des Kalanders geöffnet und dieser stillgesetzt. Anstel­ le der genannten Walzengruppe wird eine Reservewalzen­ gruppe verwendet, die in aller Regel eine neue Route der Bahn erfordert. Wenn der Kalander wieder in Betrieb genommen ist, kann die beschädigte Walze ausgetauscht werden. Hierdurch läßt sich die Dauer der Produktions­ unterbrechung minimieren.

Des weiteren ist ein Maschinen-Superkalander für Papier bekannt (DE-OS 31 19 691), bei dem die Bahn nacheinan­ der durch mehrere Walzengruppen hindurchgeführt wird, die jeweils nur aus einer ortsfest gelagerten Basiswal­ ze und einer durch eine Antriebsvorrichtung belastbaren Arbeitswalze bestehen. Wenn eine Arbeitswalze beschä­ digt ist, kann sie abgehoben und durch eine Reservewal­ ze ersetzt werden. Während dieser Zeit ist aber die Qualität des Bahnmaterials vermindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem der Austausch einer elastischen Arbeitswalze ohne Betriebs­ unterbrechung und ohne wesentliche Änderung der Quali­ tät des Bahnmaterials erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, daß eine der Arbeitswalzen während des Normal­ betriebs in der Trennposition gehalten ist, kann sie als Reservewalze sehr rasch die Funktion der bisher in der Arbeitsposition befindlichen Arbeitswalze überneh­ men. Weil die Reservewalze nicht an dieselbe Stelle wie die auszuwechselnde Arbeitswalze gebracht zu werden braucht, erfolgt die Funktionsübernahme sehr schnell, so daß der Betrieb ohne Unterbrechung fortgesetzt wer­ den kann. Da beide Arbeitswalzen etwa die gleiche Bahn­ behandlung bewirken, führt der Walzenaustausch nicht zu einer Änderung der Qualität des Bahnmaterials. Weil die zweite Arbeitswalze mit der Umfangsgeschwindigkeit der Basiswalze synchronisiert worden ist, muß weder ein Bahnriß noch eine Beschädigung der Bahn befürchtet wer­ den. Die als Reservewalze vorgesehene Arbeitswalze wird in der Trennposition ganz langsam gedreht, so daß eine durch Schwerkraft bedingte Verformung, z. B. ein Durch­ hängen, dieser Arbeitswalze, verhindert wird und ihre Oberfläche den Umwelteinflüssen, beispielsweise der Temperatur der Basiswalze, gleichmäßig ausgesetzt wird. Hierfür genügt eine sehr geringe Drehzahl, die kleiner als 1% der betrieblichen Drehzahl ist und auch noch kleiner als die beim Einführen des Bahnmaterials übli­ chen Drehzahlen.

Mit der Maßnahme nach Anspruch 2 kann ein kontinuierli­ cher Betrieb erfolgen, auch wenn mehrere Arbeitswalzen nacheinander gewechselt werden müßten. Dies bedeutet im einfachsten Fall gemäß Anspruch 3 daß zwei Arbeitswal­ zen wechselweise als Reservewalzen genutzt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, eine als Reservewal­ ze dienende zweite Arbeitswalze für mehrere in der Ar­ beitsposition befindliche erste Arbeitswalzen vorzuse­ hen und dann die zuerst beschädigte oder abgenutzte Arbeitswalze durch die Reservewalze zu ersetzen.

Mit der Maßnahme nach Anspruch 4 ist sichergestellt, daß bei einem Walzenaustausch beide Bahnseiten in glei­ cher Weise weiterbehandelt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Verstellvorrich­ tung,

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer zwei­ ten Ausführungsform einer Verstellvor­ richtung,

Fig. 4 eine schematische Walzenansicht,

Fig. 5 eine andere Ausführungsform der Erfin­ dung,

Fig. 6 eine dritte Ausführungsform der Erfin­ dung und

Fig. 7 eine vierte Ausführungsform der Erfin­ dung.

Beim Kalander der Fig. 1 sind in einem Kalandergestell 1 zwei Baueinheiten 2 und 3 vorgesehen. Die Baueinheit 2 umfaßt eine harte Basiswalze 4, eine erste elastische Arbeitswalze 5 und eine zweite elastische Arbeitswalze 6. Die Baueinheit 3 umfaßt eine harte Basiswalze 7, eine erste elastische Arbeitswalze 8 und eine zweite elastische Arbeitswalze 9. Die Basiswalze 4 ruht in gestellfesten Lagern 10 und ist mit einem eigenen An­ triebsmotor 11 (Fig. 4) versehen. Die Arbeitswalze 5 ist mittels einer durch einen Pfeil angedeuteten Ver­ stellvorrichtung 12 wahlweise in die veranschaulichte Arbeitsposition A oder in die strichpunktiert darge­ stellte Trennposition B verstellbar. Sie weist einen eigenen Antriebsmotor 13 auf und ist mit einer Durch­ biegungsregelvorrichtung 14 versehen. Sie bildet mit der Basiswalze 4 einen Spalt 15. Die zweite Arbeitswal­ ze 6 ist ebenfalls mit einer durch einen Pfeil angedeu­ teten Verstellvorrichtung 16 wahlweise in eine veran­ schaulichte Trennposition B und in eine gestrichelt dargestellte Arbeitsposition A verstellbar. Die zweite Arbeitswalze 6 besitzt ebenfalls einen eigenen Antrieb 17 und weist eine Durchbiegungsregelvorrichtung 18 auf. Sie bildet zusammen mit der Basiswalze einen Spalt 19. Der Aufbau der Baueinheit 3 ist entsprechend. Hier gibt es den Spalt 20 zwischen der ersten Arbeitswalze und der Basiswalze 7 und den Spalt 21 zwischen der zweiten Arbeitswalze und der Basiswalze 7.

Die Walzen sind vollausgezogen in ihrer derzeitigen Betriebsstellung dargestellt. Die ersten Arbeitswalzen 5 und 8 sind daher an die zugehörigen Basiswalzen 4 und 7 angestellt, so daß die Spalte 15 und 20 Preßspalte sind. Die zweiten Arbeitswalzen 6 und 9 dagegen haben einen Abstand von den Basiswalzen 4 und 7, so daß die Spalte 19 und 21 offen sind. Zum Transport einer Pa­ pierbahn 22 durch den Kalander sind ortsfest gelagerte Leitwalzen 23 bis 29 und verstellbare Führungswalzen 30 bis 33 vorgesehen, die beispielsweise als Knickwalze oder Breitstreckwalze ausgebildet sind und von der Pa­ pierbahn 22 um weniger als 90° umschlungen werden. Die vorgeschalteten Führungswalzen 30 bis 33 haben in allen Fällen die gleiche Zuordnung zum zugehörigen Spalt 15, 19, 20 bzw. 21. Auch die nachgeschalteten Leitwalzen 25 bis 28 haben die gleiche Zuordnung zum zugehörigen Spalt. Infolgedessen ist in allen Spalten dafür ge­ sorgt, daß der gleiche Einlaufwinkel α und der gleiche Auslaufwinkel β vorhanden ist und daß die Bahn 22 auf beiden Seiten jeder Basiswalze 4 und 7 die gleiche Auf­ lagefläche hat. Den Leitwalzen 25 bis 28 ist je eine antreibbare Einführwalze 34 bis 37 zugeordnet, die in Richtung des Pfeiles gegen die zugehörige Leitwalze gedrückt werden kann, so daß sich ein Zugwalzenpaar ergibt, das für den Bahneinzug verwendet werden kann.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Verstellvorrich­ tung 16 der Arbeitswalze 6. An einer Führung 38 des Kalandergestells 1 ist mittels eines Anschlags 39 ein Walzenlager 40 fixiert, beispielsweise durch einen von oben wirkenden Hydrozylinder (nicht veranschaulicht). Zwei solcher Lager 40 halten einen drehfesten Träger 41. Auf ihm sind Lager 42 für einen Walzenmantel 43 mittels der Führungen 44 vertikal verschiebbar, wenn die Druckgeber der Durchbiegungsregelvorrichtung 18 entsprechend betätigt werden. Einen entsprechenden Auf­ bau zeigt beispielsweise DE-OS 30 04 915.

Eine andere Ausführungsform der Verstellvorrichtung 16 zeigt Fig. 3. Hier sind die beiden Walzenlager 45, in denen die Welle 46 der Arbeitswalze 6 unmittelbar gela­ gert ist, mit zwei Kleinhubzylindern 47 und 48 verse­ hen, deren Kolben sich an gehäusefesten Stützflächen 49 bzw. 50 abstützen können. Solche Kleinhubzylinder sind beispielsweise in der älteren Patentanmeldung P 30 43 901 beschrieben. Durch wahlweises Betätigen die­ ser Kleinhubzylinder können die beiden Positionen A oder B eingenommen werden. Für die jeweils unteren Ar­ beitswalzen gelten entsprechende Anordnungen. Bei­ spielsweise kann die erste Arbeitswalze 5 in durch Kleinhubzylinder verstellbaren Lagern 51 gehalten sein.

Gemäß Fig. 4 dienen zwei Abstandssensoren 52 und 53 dazu, die Verstellvorrichtung 16, also die Hydrozylin­ der 47 und 48, so zu betätigen, daß die Arbeitswalze 6 in genauer Parallelführung an die Basiswalze 4 heran­ geführt werden kann.

Den drei Walzen 4, 5 und 6 sind kontaktlose Sensoren 54, 55 und 56 zugeordnet, welche Markierungen 57 auf der jeweiligen Walze abtasten, wodurch in einem als Regler ausgebildeten Rechner 58 zunächst die Umfangs­ geschwindigkeit der Walzen ermittelt und in Abhängig­ keit hiervon die Antriebsmotoren 13 und 17 geregelt werden. Insbesondere wird der Antriebsmotor 13 so be­ trieben, daß Arbeitswalze 5 und Basiswalze 4 genau gleiche Umfangsgeschwindigkeit haben oder eine kleine, genau definierte Differenz vorhanden ist. Der Motor 13 wird, solange sich die zweite Arbeitswalze 6 in der Trennposition B befindet, mit ganz langsamer Drehzahl angetrieben, wofür am Eingang 59 ein entsprechender Sollwert vorgegeben wird, der mit dem Istwert der Um­ fangsgeschwindigkeit dieser Walze verglichen wird. Wenn jedoch die zweite Arbeitswalze 6 in Arbeitsposition A gebracht werden soll, wird dieser Istwert der Umfangs­ geschwindigkeit mit einem Sollwert verglichen, der der Umfangsgeschwindigkeit der Basiswalze 4 entspricht und dann die Drehzahl der Walze 6 bis etwa zum Synchronlauf erhöht.

Wenn im Betrieb festgestellt wird, daß die erste Ar­ beitswalze 5 beschädigt ist, wird zunächst die Drehzahl der in Bereitschaft gehaltenen zweiten Arbeitswalze 6 mit Hilfe des Antriebs 17 bis auf Synchron-Umfangsgeschwindigkeit er­ höht. Dann wird die Arbeitswalze 6 mittels der Ver­ stellvorrichtung 16 an die Basiswalze 4 angestellt und gleichzeitig die erste Arbeitswalze 5 von der Basiswal­ ze 4 abgehoben. Die Arbeitswalze 6 übernimmt daher praktisch zeitgleich die Funktion der Arbeitswalze 5, so daß die Bearbeitung des Bahnmaterials in dieser Bau­ einheit praktisch überhaupt keine Unterbrechung er­ fährt. Die Arbeitswalze 5 kann dann ausgebaut, abtrans­ portiert und durch eine neue Arbeitswalze ersetzt wer­ den. Diese kann dann in die Trennposition B der Ar­ beitswalze 5 gebracht und dort als Reservewalze in Be­ reitschaft gehalten werden.

Dieser Walzenaustausch erfolgt sehr rasch, weil die zweite Arbeitswalze 6 in der Trennposition fertig mon­ tiert war, also an das zugehörige Druckgebungssystem, an die Energieversorgungs- und Steuerungssysteme der Durchbiegungsregelvorrichtung und an den Antrieb ange­ schlossen war. Die Verfahrensbedingungen für die Bahn­ behandlung werden nicht beeinträchtigt, da die Bahngeo­ metrie in beiden Spalten 15 und 19 völlig gleich ist und die Arbeitswalze 6 erst in die Arbeitsposition A gebracht wird, wenn sie synchron mit der Basiswalze 4 umläuft.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 werden für entspre­ chende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen gegenüber Fig. 1 verwendet. Hier sind zwei Baueinheiten 102 und 103 vorgesehen. In der Baueinheit 102 sind einer Ba­ siswalze 104 zwei erste Arbeitswalzen 105 und 105a so­ wie zwei zweite Arbeitswalzen 106 und 106a zugeordnet. Erste und zweite Arbeitswalzen liegen einander paarwei­ se diametral gegenüber. In der Baueinheit 103 sind ei­ ner Basiswalze 107 zwei erste Arbeitswalzen 108 und 108a sowie zwei zweite Arbeitswalzen 109 und 109a zu­ geordnet. Sie haben dieselbe Lage wie in der Baueinheit 102. Auf diese Weise ergeben sich die Preßspalte 115, 115a, 120, 120a sowie die offenen Spalte 119, 119a, 121 und 121a. Die Bahn 122 wird mit Hilfe der Führungs- und Leitwalzen, von denen lediglich die Walze 130 mit einem Bezugszeichen versehen ist, abwechselnd durch je einen Preßspalt und einen offenen Spalt geführt. In den Bau­ einheiten liegen unterschiedliche Seiten der Bahn 122 an der Basiswalze 104 bzw. 107 an. Bei dieser Anordnung wird auf kleinem Raum eine größere Zahl von Preßspalten untergebracht.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 werden für entspre­ chende Teile um 200 gegenüber Fig. 1 erhöhte Bezugszei­ chen benutzt. Hier umfaßt die Baueinheit 202 zwei Ba­ siswalzen 204 und 204a, denen je eine erste Arbeitswal­ ze 205 bzw. 205a und eine gemeinsame zweite Arbeitswal­ ze 206 zugeordnet ist. Die Baueinheit 203 weist zwei Basiswalzen 207 und 207a mit je einer ersten Arbeits­ walze 208 bzw. 208a und einer gemeinsamen zweiten Arbeitswalze 209 auf. Auf diese Weise ergeben sich die Preßspalte 215, 215a, 220 und 220a sowie die offenen Spalte 219, 219a, 221 und 221a. Die Bahn 222 wird durch Führungs- und Leitwalzen, von denen lediglich die Walze 224 mit einem Bezugszeichen versehen ist, durch den Kalander hindurchgeführt.

Bei dieser Ausführungsform kann die gemeinsame Arbeits­ walze 206 aus der Trennposition B nach links in die gestrichelte Arbeitsposition A an die Basiswalze 204 angestellt werden und die Funktion der Arbeitswalze 205 übernehmen. Sie kann aber auch nach rechts in die ge­ strichelte Arbeitsposition A′ an die Basiswalze 204a angestellt werden und die Funktion der Arbeitswalze 205a übernehmen. Da in diesem Fall die Durchbiegungsre­ gelvorrichtung 218 in unterschiedlichen Richtungen ar­ beiten können muß, ist eine Drehvorrichtung 260 vorge­ sehen, mit der der gesamte Träger der Durchbiegungsre­ gelvorrichtung um 180° gedreht werden kann.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 werden um 300 er­ höhte Bezugszeichen gegenüber Fig. 1 verwendet. Hier arbeitet eine Basiswalze 304 mit einer ersten Arbeits­ walze 305 zusammen, die jedoch keine eigene Durchbie­ gungsregelvorrichtung besitzt, sondern durch eine Durchbiegungsregel- und Andruckwalze 361 gegen die Ba­ siswalze 304 drückbar ist. In gleicher Weise besitzt auch die zweite Arbeitswalze 306 keine eigene Durchbie­ gungsregelvorrichtung, sondern kann mittels einer Durchbiegungsregel- und Andruckwalze 362 gegen die Ba­ siswalze 304 gedrückt werden. Die Bahn 322 wird hierbei durch einen Preßspalt 315 und eine offenen Spalt 319 hindurchgeleitet. Es besteht die Möglichkeit, die Bahn auch durch den weiteren Spalt 363 zu leiten, sofern dies auch auf der gegenüberliegenden Seite durch den Spalt 364 geschieht.

Wie beispielsweise ein Vergleich zwischen den Fig. 1 und 6 zeigt, können die Walzen innerhalb einer Bauein­ heit sowohl horizontal nebeneinander als auch vertikal übereinander angeordnet sein. Es sind aber auch belie­ big andere Zuordnungen der Walzen zueinander möglich. Das Temperierungssystem der Basiswalze kann beispiels­ weise gemäß DE-OS 28 14 244 ausgeführt sein. Die Durch­ biegungsregelvorrichtung kann beispielsweise gemäß DE-OS 30 22 491 ausgeführt sein. Der offene Spalt braucht nicht allzu groß zu sein. Es genügt, wenn er diejenige Öffnungsweite hat, die man zur Einführung und Durchfüh­ rung der Bahn benötigt. Die Umfangsgeschwindigkeit kann auch aus dem Umfangsdurchmesser und der Drehzahl der elastischen Walze mit Hilfe eines Rechners berechnet werden. Am günstigsten ist es, wenn sämtliche Arbeits­ walzen so ausgestaltet sind, daß sie als Reservewalze eingesetzt werden können. In manchen Fällen reicht es aber auch aus, nur einigen der Arbeitswalzen die für die Tätigkeit als Reservewalze erforderlichen Mittel zuzuordnen.

Claims (4)

1. Verfahren zum Betrieb eines Kalanders für Papier- und andere Materialbahnen, der mindestens eine vor­ zugsweise temperierbare, gestellfest gelagerte, harte Basiswalze mit mindestens zwei elastischen, je mit der Basiswalze einen von der Bahn durchsetz­ ten Spalt bildenden Arbeitswalzen aufweist, die in eine Arbeitsposition, in der sie gegen die Basis­ walze angedrückt sind, und in eine Trennposition, in der sie von der Basiswalze abgehoben sind, ver­ stellbar sowie auf annähernd die gleiche Umfangs­ geschwindigkeit wie die Basiswalze bringbar sind, wobei die Bahn so geführt ist, daß sie bei in Trennposition befindlichen Arbeitswalzen lediglich auf der Basiswalze aufliegt, dadurch gekennzeich­ net, daß von den zwei Arbeitswalzen, die in ihrer Ar­ beitsposition etwa die gleiche Bahnbehandlung be­ wirken, die erste Arbeitswalze in der Arbeitsposi­ tion gehalten wird und die zweite Arbeitswalze als Reservewalze für die erste Arbeitswalze in der Trennposition gehalten und mit langsamer Drehzahl angetrieben wird und daß zum Wechsel der ersten Arbeitswalze die zweite Arbeitswalze etwa auf die gleiche Umfangsgeschwindigkeit wie die Basiswalze gebracht, dann in die Arbeitsposition verstellt und etwa gleichzeitig mit dieser Verstellung die erste Arbeitswalze in die Trennposition abgehoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Wechsel der beschädigten oder abgenutzten ersten Arbeitswalze nach deren Ausbau an deren Stelle eine erneuerte Arbeitswalze als Reservewalze dient.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Arbeitswalzen wechselweise als Reservewal­ zen genutzt werden.

4. Verfahren, bei dem die Bahn mit einer Seite an min­ destens einer Basiswalze und mit der anderen Seite an mindestens einer zweiten Basiswalze anliegt, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sowohl an der ersten als auch an der zweiten Basiswalze mindestens eine Arbeitswalze als Reservewalze in der Trennposition gehalten wird.