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DE602004008751T2 - Schuhpresse - Google Patents

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DE602004008751T2
DE602004008751T2 DE602004008751T DE602004008751T DE602004008751T2 DE 602004008751 T2 DE602004008751 T2 DE 602004008751T2 DE 602004008751 T DE602004008751 T DE 602004008751T DE 602004008751 T DE602004008751 T DE 602004008751T DE 602004008751 T2 DE602004008751 T2 DE 602004008751T2
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DE
Germany
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cylinder
shoe
press
piston
support
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DE602004008751T
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English (en)
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DE602004008751D1 (de
Inventor
Roland Bengtsson
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Valmet Technologies Oy
Original Assignee
Metso Paper Oy
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Publication date
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Publication of DE602004008751T2 publication Critical patent/DE602004008751T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21GCALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/006Calenders; Smoothing apparatus with extended nips
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21FPAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02Wet presses
    • D21F3/0209Wet presses with extended press nip
    • D21F3/0218Shoe presses

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Footwear And Its Accessory, Manufacturing Method And Apparatuses (AREA)

Description

  • Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schuhpressen zum Aufbringen von Druck auf eine laufende Bahn aus Papier, Karton oder dergleichen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Schuhpresse von der Art, die eine Abstützung hat, die einen Pressschuh benachbart zu einem zylindrischen Verstärkungselement derart abstützt, dass der Pressschuh und ein Verstärkungselement einen verlängerten Spalt dazwischen ausbilden, und die eine hydraulische Vorrichtung zum Drängen des Pressschuhs in Richtung des Verstärkungselements hat, um Druck auf die durch den Spalt laufende Bahn aufzubringen. Die Schuhpresse der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel als eine Entwässerungspresse in der Pressenpartie einer Papier- oder Kartonmaschine, als ein Kalander mit verlängertem Spalt oder in einer Zellstoff- bzw. Seidenpapiermaschine verwendet werden, in der das Verstärkungselement durch einen Yankee-Trockner ausgebildet ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • In einer Papierherstellungsmaschine wird eine nasse Papierbahn oder dergleichen von der Formungspartie der Maschine typischerweise durch den Spalt einer Schuhpresse der vorangehend beschriebenen Art geführt, in der die Bahn zwischen zwei Lagen eines saugfähigen Filzes oder dergleichen zum Abführen von Feuchtigkeit von der Bahn gepresst wird. Solche Schuhpressen können auch zu anderen Zwecken als einem Entwässern verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Schuhpresse als ein Kalander mit verlängertem Spalt verwendet werden. In einem Kalander mit verlängertem Spalt kann das Verstärkungselement eine Walze sein, die mit einer Erwärmungseinrichtung versehen ist, z.B. ein Induktionserhitzer oder innere Kanäle für erhitztes Öl. Wenn eine Schuhpresse in einer Zellstoffmaschine verwendet wird, kann das Verstärkungselement ein Yankee-Trockner sein. Wenn eine Schuhpresse in der Pressenpartie einer Papier- oder Kartonmaschine verwendet wird, um Wasser aus einer nassen Bahn zu pressen, kann das Verstärkungselement zum Beispiel eine durchbiegungsausgleichende Walze sein.
  • Eine der vorgefundenen Schwierigkeiten bei Schuhpressen ist eine Wärmeausdehnung des Schuhs von einer Reibungserwärmung des Schuhs durch das Band bzw. Gürtel, der die Papierbahn durch die Presse führt, als auch von einem heißen Hydraulikfluid, das zu verschiedenen Zwecken durch den Schuh zirkuliert. Eine Wärmeausdehnung des Schuhs verursacht eine Ausdehnung des Schuhs in der Bearbeitungsquerrichtung. Der Schuh wird typischerweise durch eine Hydraulikvorrichtung in Richtung des Verstärkungselements gedrängt. Die Hydraulikvorrichtung kann durch eine Druckkammer ausgebildet sein, die sich in der Bearbeitungsquerrichtung über die gesamte Länge des Schuhs erstreckt. Die Druckkammer ist durch den Pressschuh an der radialen Außenseite der Kammer und einem Schuhbett unterhalb des Schuhs begrenzt, das auf einem stationären Abstützelement der Schuhpressenwalze ruht. Solch eine Schuhpresse ist zum Beispiel in DE 44 02 595 offenbart. Jedoch wird die Vielzahl der Schuhpressen, die derzeit hergestellt werden, stattdessen mit einer Vielzahl von hydraulischen Zylindern versehen, die sich in der Bearbeitungsquerrichtung in einer oder mehreren Reihen erstrecken. In solch einer Schuhpresse müssen die Hydraulikzylinder in der Lage sein, eine Wärmeausdehnung des Schuhs ohne einen Schaden an den Zylindern und/oder dem Schuh zu ermöglichen. Darüber hinaus darf der Betrieb der Schuhpresse nicht gestört werden. In US-Patent Nr. 6083352 ist eine Schuhpresse offenbart, die eine Vielzahl von gelenkigen Hydraulikbelastungszylindern aufweist, die in der Bearbeitungsquerrichtung entlang des Pressschuhs entfernt beabstandet sind. Jeder Belastungszylinder hat ein Kolbenelement, das innerhalb eines Zylinders angeordnet ist. Einer von dem Kolben und Zylindern weist ein zweiteiliges Element auf, das ein erstes Element, das relativ zu der Schuhpresse befestigt ist, und ein zweites Element hat, das relativ zu der Abstützung befestigt ist und von dem ersten Element beabstandet ist. Das andere von dem Kolben und Zylindern weist ein Verbindungsstück auf, das sowohl das erste als auch zweite Elements in Eingriff bringt. Das Verbindungsstück bringt das erste bzw. zweite Element an Dichtungen in Eingriff, die es dem Verbindungsstück ermöglichen, relativ zu dem ersten und zweiten Element um parallel zu der Bearbeitungsrichtung verlaufende Achsen zu schwenken. Dadurch ermöglichen die gelenkigen Hydraulikbelastungszylinder dem Pressschub, sich in der Bearbeitungsquerrichtung relativ zu der Abstützung zu bewegen.
  • Für Schuhpressen kann es auch ein Problem sein, dass die Hydraulikvorrichtung oder Vorrichtungen, die zum Drängen des Pressschuhs in Richtung eines Gegenbauteils verwendet werden, mit Druck beaufschlagt werden können, selbst wenn kein Verstärkungsbauteil bzw. Verstärkungselement vorhanden ist. In US-Patent Nr. 5223100 ist eine Schuhpresse offenbart, die ein Schuhbett mit einer Druckkammer und einem Verbindungselement hat, das zwischen dem Schuhbett und einer Seite des Pressschuhs angeordnet ist. Es sei gesagt, dass das Verbindungselement die Schuhpresse zum Beispiel von einem ungewollten Ausbrechen aus dem Schuhbett unter einem in der Druckkammer vorherrschenden Druck oder unter der Gewichtskraft. Es sei angemerkt, dass das Verbindungselement einen Hilfskolben aufweisen kann, der Teil einer zusätzlichen Zylinder-Kolben-Einheit ist. Ein Zylinder der Einheit ist an die Außenseite des Schuhbetts festgemacht. Der Hilfskolben und der Kolben, der an das Schuhbett befestigt ist, werden beschrieben, wie sie ein Paar von Anschlagflächen ausbilden, die den Hub des Pressschuhs begrenzen.
  • WO-A-0198584 offenbart eine Schuhpresse gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs 1.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Schuhpresse mit einer Vielzahl von hydraulischen Betätigungsgliedern vorzusehen, die in der Bearbeitungsquerrichtung entfernt beabstandet sind, die eine Wärmeausdehnung des Schuhs in der Bearbeitungsquerrichtung ausgleichen kann und gleichzeitig eine Druckbeaufschlagung der hydraulischen Betätigungsglieder erlaubt, sogar wenn kein Verstärkungselement vorhanden ist. Es ist ebenfalls eine Aufgabe der Erfindung, eine Schuhpresse vorzusehen, die leicht zusammenzusetzen ist und die einen leichten Zugang für Wartungszwecke ermöglicht. Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden mit der Schuhpresse gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schuhpresse zum Aufbringen von Druck auf eine Faserstoffbahn. Die Schuhpresse weist einen konkaven bzw. gewölbten Pressschuh auf, der angepasst ist, um mit einem Verstärkungselement, wie zum Beispiel einer durchbiegungsausgleichenden Walze oder einem Yankee-Trockner, derart nebeneinander gesetzt zu sein, dass die Bahn durch einen Spalt, der dazwischen definiert ist, geführt werden kann. Der Pressschuh erstreckt sich in einer Bearbeitungsquerrichtung im Wesentlichen entlang einer vollen Breite der Bahn. Die Schuhpresse weist ferner eine Abstützung auf, die den Pressschuh abstützt. Die Abstützung kann zum Beispiel ein Gussbalken oder ein geschweißter Kastenbalken bzw. -träger sein. Eine Vielzahl von gelagerten bzw. gelenkigen Hydraulikbetätigungsgliedern sind an der Abstützung angeordnet und in der Bearbeitungsquerrichtung entlang des Pressschuhs derart beabstandet, dass der Pressschuh in einer Belastungsrichtung in Richtung des Verstärkungselements zum Aufbringen eines Drucks auf die Bahn bewegbar ist. Wenigstens ein Betätigungsglied hat einen ersten Zylinder, der mit dem Pressschuh verbunden ist, z.B. relativ zu dem Pressschuh befestigt ist, einen zweiten Zylinder, der damit verbunden ist, z.B. an die Abstützung befestigt, und ein Kolbenelement mit einem ersten Ende, das innerhalb des ersten Zylinders empfangen ist, und einem zweiten Ende, das innerhalb des zweiten Zylinders empfangen ist. Die Kolbenenden haben konvexe kugelförmige Flächen und die Zylinder haben Sitze mit konkaven kugelförmigen Flächen mit einer Krümmung, die zu der Krümmung der Kolbenenden korrespondieren kann. Es soll verstanden werden, dass die Krümmung der konvexen Flächen gleich der Krümmung der konkaven kugelförmigen Flächen sein kann, aber die Krümmung kann auch abweichen. Zum Beispiel kann der Radius der Krümmung der konvexen Flächen etwas kleiner sein als der Radius der Krümmung der konkaven Flächen.
  • Der Kolben bringt sowohl den ersten als auch zweiten Zylinder abdichtend in Eingriff. Der erste Zylinder wird von dem zweiten Zylinder weg gedrängt, wenn das Betätigungsglied mit Druck beaufschlagt wird. Die kugelförmigen Flächen der Kolbenenden ermöglichen dem Kolben, um Achsen parallel zu der Bearbeitungsrichtung herum zu schwenken. In diesem Kontext soll die Bearbeitungsrichtung als die Hauptrichtung eines Durchlaufs der Bahn durch den Spalt verstanden werden. Mit anderen Worten kann der Kolben relativ zu der Belastungsrichtung der Betätigungsglieder geneigt werden. Die konkaven kugelförmigen Flächen der Zylinder sind angeordnet/angepasst, um in der Lage zu sein, mit den kugelförmigen Flächen der Kolbenenden zusammenzuarbeiten, um die Kolbenenden an einem Verlassen der Zylinder zu hindern, aber dem Kolben zu gestatten, relativ zu der Belastungsrichtung der Betätigungsglieder geneigt zu werden, selbst bei einem vollen Hub, d. h., wenn die Betätigungsglieder an der Obergrenze ihres Hubs sind. Dies ermöglicht es dem Kolben, seine Endposition zu erreichen, wenn der Kolben wegen der Wärmeausdehnung des Schuhs geneigt ist, aber das Betätigungsglied kann immer noch seine eigene Kraft aufgrund des Zusammenarbeitens von kugelförmigen Flächen der Kolbenenden und der Zylindersitze aufnehmen. Die zusammenwirkenden kugelförmigen Flächen der Kolbenenden und der Zylindersitze können die Kraft des Betätigungsgliedes über eine größere Fläche verteilen und verhindern dadurch Schaden an dem Betätigungsglied.
  • In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der Kolben in zwei Teile aufgeteilt, die angepasst sind, um miteinander verbunden oder getrennt zu werden.
  • Vorteilhafterweise hat jeder der gelagerten Zylinder einen ersten Zylinder, der mit dem Pressschuh verbunden ist oder relativ dazu befestigt ist, einen zweiten Zylinder, der relativ zu der Abstützung verbunden ist oder relativ dazu befestigt ist, und ein Kolbenelement mit einem ersten Ende, das in dem ersten Zylinder empfangen ist, und einem zweiten Ende, das in dem zweiten Zylinder empfangen ist, wobei die Kolbenenden konvexe kugelförmige Flächen haben und die Zylindersitze mit konkaven kugelförmigen Flächen mit einer Krümmung haben, die im Wesentlichen der Krümmung der Kolbenenden entspricht, sodass die Kolben in der Lage sind, um Achsen parallel zu der Bearbeitungsrichtung herum zu schwenken, aber Kolben am Verlassen der Zylinder zu hindern.
  • Vorzugsweise ist/sind der/die Kolben mit einem Durchgangsloch derart versehen, dass der/die erste/ersten Zylinder in einer Fluidverbindung mit dem/den zweiten Zylinder/Zylindern ist/sind.
  • In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung hat der zweite Zylinder einen gezackten äußeren Umfang.
  • Der zweite Zylinder kann in einen sperrenden Eingriff mit der Abstützung gedreht werden, sodass der gezackte äußere Umfang des zweiten Zylinders sich an einem unteren Ende des zweiten Zylinders benachbart zu der Abstützung befindet. Ein Verschluss kann dann entfernbar an die Abstützung gesichert sein, sodass er mit dem gezackten äußeren Umfang eingreift, um eine Drehung des zweiten Zylinders relativ zu der Abstützung zu verhindern.
  • In vorteilhaften Ausführungsformen kann jeder der ersten und zweiten Zylinder einen inneren Zylinderteil und einen äußeren Zylinderteil haben, die lösbar aneinander gesichert sind. Die konkave kugelförmige Fläche von wenigstens einem Zylinder befindet sich an einem Teil des äußeren Zylinders. Vorzugsweise befindet sich die konkave kugelförmige Fläche jedes Zylinders auf einem Teil des äußeren Zylinders.
  • Vorzugsweise kann wenigstens einer der Zylinder mit einer Lüftungsöffnung versehen sein.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Darstellung einer Schuhpresse zum Nasspressen.
  • 2 ist eine schematische Darstellung einer Schuhpresse, die als ein Kalander verwendet wird.
  • 3 ist eine schematische Darstellung einer Schuhpresse in einer Zellstoffmaschine, in der das Verstärkungselement ein Yankee-Trockner ist.
  • 4a ist ein Querschnitt eines zerlegten Hydraulikbetätigungsglieds für eine Schuhpresse.
  • 4b ist eine Explosionsdarstellung eines hydraulischen Betätigungsglieds für eine Schuhpresse.
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht, die das Hydraulikbetätigungsglied von 4a und 4b zeigt, nachdem es zusammengebaut wurde.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht des zusammengebauten Hydraulikbetätigungsglieds.
  • 7 ist eine Querschnittsansicht, die 6 entspricht, aber nur einige der Teile des Betätigungsglieds zeigt.
  • 8 ist eine Querschnittsansicht, die 6 entspricht, allerdings mit dem hydraulischen Betätigungsglied, das an der Obergrenze seines Hubs gezeigt ist.
  • 9 ist eine Querschnittsansicht, die 8 entspricht und zusätzlich den Effekt einer Wärmeausdehnung des Schuhs darstellt.
  • 10 zeigt im Querschnitt eine alternative Ausführungsform des hydraulischen Betätigungsglieds.
  • 11a ist eine perspektivische Ansicht eines Verschlusses zum Sichern eines Zylinders.
  • 11b zeigt den Verschluss von 11a in einer Position, in der er einen Zylinder gegen Rotation sperrt.
  • 12 zeigt eine erfindungsgemäße Schuhpresse im Betrieb.
  • 13 ist eine schematische Darstellung einer Schuhpresse, in der die Betätigungsglieder in zwei Reihen platziert sind, die in der Bearbeitungsrichtung voneinander entfernt sind.
  • 14 ist eine Draufsicht einer Schuhpresse, die eine mögliche Ausführungsform zeigt, in der ein Zapfen an der stromabwärtigen Kante des Schuhs zum Einschränken einer Bewegung des Schuhs verwendet wird.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schuhpresse 1 zum Aufbringen eines Drucks auf eine Faserstoffbahn W. Mit Bezug auf 1 weist die Schuhpresse 1 einen konkaven Pressschuh 2 auf, der angepasst ist, um mit einem Verstärkungselement 6 derart nebeneinander gesetzt zu sein, dass die Bahn W durch einen Spalt N, der dazwischen definiert ist, geführt werden kann. Es soll verstanden werden, dass sich der Pressschuh 2 in einer Bearbeitungsquerrichtung (siehe 12) entlang einer im Wesentlichen vollen Breite der Bahn erstreckt. Die Schuhpresse 1 weist ferner eine Abstützung 4 auf, die den Pressschuh 2 abstützt. Die Abstützung 4 kann aus einem Gussbalken sein, wie zum Beispiel einem Guss-I-Träger. Die Abstützung 4 kann auch ein geschweißter Kastenbalken 4 sein. Der Pressschuh 2 ist in einer Belastungsrichtung in Richtung des Verstärkungselements 6 zum Aufbringen eines Drucks auf die Bahn bewegbar. Zum Bewegen des Pressschuhs 2 in Richtung des Verstärkungselements 6 weist die Schuhpresse eine Vielzahl von gelagerten bzw. gelenkigen hydraulischen Betätigungsgliedern 5 auf, die in der Bearbeitungsquerrichtung entlang des Pressschuhs 2 beabstandet sind. Die Betätigungsglieder 5 bilden daher eine Reihe, die sich in der Bearbeitungsquerrichtung erstreckt. Es soll verstanden werden, dass die Schuhpresse mehr als eine Reihe von Betätigungsgliedern 5 aufweisen könnte. In 13 sind zwei Reihen von Betätigungsgliedern 5 angezeigt, wobei die zwei Reihen in der Bearbeitungsrichtung entfernt beabstandet sind. Ein drehbarer, flexibler Mantel 3 windet sich um die Abstützung 4 und den Pressschuh 2. Der Mantel 3 (oft als Gürtel bezeichnet) ist typischerweise aus Polyurethan hergestellt, aber auch andere Materialien können in Betracht gezogen werden. Die Enden des Mantels 3 sind an Endwände 8 mit Lagern 33 gesichert, die den Endwänden 8 und dem Mantel 3 erlauben sich zu drehen. Die konkave Fläche des Pressschuhs 2 wird typischerweise mit Öl geschmiert. In 1 ist die Schuhpresse 1 eine Nasspresse zum Entwässern einer Faserstoffbahn W in der Presspartie einer Papier- oder Kartonmaschine. In 1 ist die Bahn W zwischen ein Paar von Wasser aufnehmenden Filzen F gelegt gezeigt. Für solch eine Anwendung kann die Breite in der Bearbeitungsrichtung (MD) eines Schuhs 2 typischerweise ungefähr 200-300 mm sein. Die Breite des Schuhs 2 in Bearbeitungsquerrichtung kann typischerweise 3-10 m sein, allerdings können einige Schuhpressen breiter als 10 m sein. In einigen besonderen Anwendungen, zum Beispiel Pilotmaschinen kann der Schuh 2 eine Breite von weniger als 3 m haben. Die Schuhpresse 1 der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls als ein Kalander mit verlängertem Spalt verwendet werden. 2 zeigt eine Kalanderkonfiguration, in der die Bahn W durch den Spalt N ohne einen Filz geführt wird. In der Kalanderkonfiguration ist das Verstärkungselement 6 eine Walze 6, die durch ein Heizgerät 7 erwärmt wird, zum Beispiel ein Induktionsheizgerät 7. Für Kalanderanwendungen kann die Schuhbreite in der Bearbeitungsrichtung ungefähr 50-70 mm sein. 3 zeigt eine noch andere Konfiguration, in der die Schuhpresse einen Teil einer Zellstoffmaschine ausbildet und das Verstärkungselement 6 ein Yankee-Trockner 6 ist. In der in der 3 gezeigten Konfiguration wird die Bahn W auf der unteren Seite eines Filzes F zu dem Spalt N geführt, wo die Bahn über die Oberfläche des Yankee-Trockners 6 geführt wird, von dem sie durch eine Rakel bzw. ein Streichmesser 9 gekreppt wird. In dieser Art von Anwendung kann die MD-Breite des Schuhs 2 ungefähr 100-200 mm sein.
  • Wenn eine Schuhpresse zum Aufbringen eines Drucks auf eine Bahn W verwendet wird, wird Reibungswärme zwischen dem flexiblen Mantel 3 und dem Schuh 2 erzeugt. Eine Schmierung des Schuhs 2 und der Innenfläche des Gürtels oder Mantels 3 wird verwendet, um Reibung zu reduzieren, allerdings kann Reibung nicht gänzlich beseitigt werden. Der Schuh 2 ist oftmals aus Stahl oder Aluminium hergestellt und wird sich in der Bearbeitungsquerrichtung ausdehnen, wenn er aufgrund von Reibung erwärmt wird. Die hydraulischen Betätigungsglieder 5 müssen in der Lage sein, diese Ausdehnung zu adsorbieren.
  • Die Erfindung wird nun mit Bezug auf 6-9 erklärt. Wie in 6 gesehen werden kann, hat wenigstens eines der Betätigungsglieder 5 einen ersten Zylinder 10, der mit dem Pressschuh 2 verbunden ist, zum Beispiel relativ zu dem Pressschuh 2 festgehalten ist, und einen zweiten Zylinder 11, der mit der Abstützung 4 verbunden ist oder relativ dazu befestigt ist. Ein Kolbenelement 12 hat ein erstes Ende 13, das in dem ersten Zylinder 10 empfangen ist, und ein zweites Ende 14, das in dem zweiten Zylinder 11 empfangen ist. Die Kolbenenden 13, 14 haben konvexe kugelförmige Flächen 15a, 15b. Wie am besten in 7 zu sehen ist, haben die Zylinder Sitze 16a, 16b mit konkaven kugelförmigen Flächen 17a, 17b. Die konkaven, kugelförmigen Flächen 17a, 17b können eine Krümmung haben, die der Krümmung der Kolbenenden 13, 14 entspricht. Vorteilhafterweise ist die Krümmung der Kolbenenden im Wesentlichen gleich der Krümmung der Zylindersitze. Jedoch ist es ebenfalls möglich, dass die Krümmung der konkaven, kugelförmigen Flächen 17a, 17b von der Krümmung der konvexen, kugelförmigen Flächen der Kolbenenden abweicht.
  • Die kugelförmigen Kolbenflächen 15a, 15b der Kolbenenden ermöglichen dem Kolben 12, sich in dem ersten und zweiten Zylinder 10, 11 um Achsen parallel zu der Bearbeitungsrichtung herum zu schwenken, um eine Wärmeausdehnung des Schuhs 2 in der Bearbeitungsquerrichtung auszugleichen. Daher wird der Kolben 12 in einer Ebene senkrecht zu der Bearbeitungsrichtung schwenken, wenn der Schuh einer Wärmeausdehnung ausgesetzt wird. In diesem Kontext sollte der Ausdruck „Bearbeitungsrichtung" verstanden werden, als die Richtung, in der die Faserstoffbahn den Spalt durchläuft. Deshalb ist die „Bearbeitungsrichtung" nicht notwendigerweise horizontal, obwohl dies sehr oft der Fall sein wird. Wenn der Kolben 12 um die Achse parallel zu der Bearbeitungsrichtung schwenkt, heißt das, dass er relativ zu der Belastungsrichtung der Schuhpresse geneigt werden wird.
  • Die sphärischen bzw. kugelförmigen Flächen 15a, 15b der Kolbenenden sind angepasst, um mit den konkaven Flächen 17a, 17b der Zylinder 10 und 11 zusammenzuwirken, um den Kolben 12 am Verlassen der Zylinder 10 und 11 zu hindern, wenn der Kolben 12 das Ende seines Hubs erreicht. Zur selben Zeit erlauben die zusammenwirkenden sphärischen Flächen 15a, 15b, 17a und 17b dem Kolben relativ zu der Belastungsrichtung der Betätigungsglieder geneigt zu werden, selbst bei einem vollen (maximalen) Zylinderhub des Betätigungsglieds 5, wenn die sphärischen Flächen 15a, 15b der Kolben die sphärischen Flächen 17a, 17b der Zylinder 10, 11 berühren. Falls der Kolben an seinen Endpositionen geneigt ist, d. h. der Position eines maximalen Hubs, wird die Kraft des Betätigungsglieds über die sphärischen Flächen 15a, 15b, 17a und 17b verteilt, was das Risiko signifikant reduziert, dass der Kolben und/oder die Zylinder Schaden erleiden werden, falls die Betätigungsglieder 5 mit Druck beaufschlagt werden, wenn kein Verstärkungselement 6 vorhanden ist.
  • Vorzugsweise hat jedes der gelagerten Betätigungsglieder 5 Zylinder 10, 11 mit konkaven sphärischen Flächen 17a, 17b und einen Kolben 12 mit konvexen sphärischen Flächen 15a, 15b.
  • Die Komponenten des Aktuators bzw. Betätigungsglieds können im Detail in 4a und 4b betrachtet werden. Wie in 4a und 4b am besten zu sehen ist, kann der Kolben 12 zwei getrennte Teile 18, 19 aufweisen, die angepasst sind, um miteinander verbunden zu werden, z.B. durch ein aneinandergeschraubt Werden. Zum Beispiel kann ein Außengewinde an dem unteren Kolbenabschnitt 19 von 4b mit einem Innengewinde in dem oberen Kolbenteil 18 von 4b zusammenwirken. In 6, 8, 9 und 10 sind die Kolbenteile 18 und 19 miteinander verbunden gezeigt. In 4a und 4b kann außerdem entnommen werden, dass der erste Zylinder 10 ein äußeres Zylinderteil 26a und ein inneres Zylinderteil 25a aufweisen kann. Auf die gleiche Art und Weise kann der zweite Zylinder 11 ein äußeres Zylinderteil 26b und ein inneres Zylinderteil 25b aufweisen. Die inneren Zylinderteile 25a und 25b können z.B. durch ein Schrauben in die äußeren Zylinderteile 26a und 26b gesichert werden. Deshalb können die inneren Zylinderteile 25a und 25b ein äußeres Gewinde haben, während die äußeren Zylinderteile 26a und 26b ein Innengewinde haben, das zu dem Gewinde der inneren Zylinderteile passt. Der zweite Zylinder 11 kann an seinem Boden einen Zapfen bzw. Stift 24 haben, der ein Außengewinde hat, das es dem zweiten Zylinder 11 ermöglicht in einem Gewindeloch in der Abstützung 4 gesichert zu werden. Dichtungsringe 31, 32 sind für den Kolben 12 vorgesehen und können in Kanäle 34, 35 eingepasst werden. Dichtungsringe 36, 37 können in Kanäle 38, 39 eingepasst werden, um eine Dichtung zwischen den inneren Zylinderteilen 25a und 25b und den äußeren Zylinderteilen 26a und 26b vorzusehen. In der Ausführungsform, die in 4a gezeigt ist, sind die konkaven, sphärischen Flächen 17a, 17b der Zylinder 10, 11 an einem Stück der inneren Zylinderteile 25a, 25b ausgebildet. Wie zum Beispiel in 6 gezeigt ist, kann der erste Zylinder 10 einen Stift bzw. Zapfen 50 haben, der mit einem Loch in dem Schuh 2 in Eingriff gelangt, um den ersten Zylinder an den Schuh 2 zu sichern. Es ist möglich, dass der erste Zylinder 10 an den Schuh auf solch eine Art und Weise gesichert werden kann, dass er fest an dem Schuh 2 verriegelt ist. Zum Beispiel kann er an den Schuh 2 geschraubt werden. Jedoch ist es ebenfalls möglich und manchmal wünschenswert, dass der Zapfen bzw. Stift 50 nur den ersten Zylinder an den Schuh 2 in der Bearbeitungsrichtung und der Bearbeitungsquerrichtung sichert, aber dass der Schuh 2 einfach von dem Zapfen bzw. Stift 50 (oder Stifte 50) und dadurch auch von den Betätigungsgliedern 5 abgehoben werden kann. Aus diesem Grund kann der Stift 50 eine gleichmäßige Oberfläche haben und das Loch in dem Schuh 2, das den Stift 50 empfängt, kann geringfügig größer als der Stift sein. Im Prinzip ist es möglich, sich ähnliche Lösungen für den zweiten Zylinder 11 vorzustellen.
  • Um das in 4b gezeigte Betätigungsglied zusammenzusetzen, wird der untere Kolbenteil 19 derart in das innere Zylinderteil 25b gesetzt, dass die konvexe, sphärische Fläche 15b des Kolbenteils 19 der konkaven, sphärischen Fläche 17b des inneren Zylinderteils 25b zugewandt ist. Der Dichtungsring 32 wurde bereits in den Kanal 35 des Kolbenteils 19 platziert. Der Dichtungsring 36 ist in dem Kanal 38 an der Bodenfläche des inneren Zylinderteils 25b eingepasst. Der innere Zylinderteil 25b wird dann in den äußeren Zylinderteil 26b gesetzt und an den äußeren Zylinderteil 26b z.B. durch Schrauben gesichert. Auf dieselbe Art und Weise kann der obere Kolbenteil 18 in den oberen inneren Zylinderteil 25a gesetzt werden mit der konvexen, sphärischen Fläche 15a, die der konkaven, sphärischen Fläche 17 des oberen inneren Zylinderteils 25a zugewandt ist (der Ausdruck „oberen" bezieht sich nur auf das, was der „obere" Teil in der Figur ist). Mit dem Dichtungsring 37 an der Stelle in dem Kanal 39 kann dann der innere Zylinderteil 25a in dem äußeren Zylinderteil 26a platziert werden und an dem äußeren Zylinderteil 26a gesichert werden. Entweder bevor oder nachdem der innere Zylinderteil 25a in dem äußeren Zylinderteil 26b platziert ist, werden die Kolbenteile 18, 19 miteinander verbunden. Das zusammengesetzte Betätigungsglied 5 ist in einer Perspektive in 5 gezeigt.
  • Vorzugsweise ist der Kolben 12 mit einem Durchgangsloch 20 versehen, so dass der erste Zylinder 10 in Fluidverbindung mit dem zweiten Zylinder 11 steht. Wie in 8 zu sehen ist, ist eine erste Arbeitskammer 40 durch den Kolben 12 und den ersten Zylinder 10 definiert. Eine zweite Arbeitskammer 41 ist durch den Kolben 12 und den zweiten Zylinder 11 definiert. Das Durchgangsloch 20 ermöglicht eine Fluidverbindung zwischen den Arbeitskammern 40 und 41. Hydraulikflüssigkeit (zum Beispiel Hydrauliköl) kann durch den Kanal 42 zugeführt werden, um die Arbeitskammern 40 und 41 mit Druck zu beaufschlagen. Es soll verstanden werden, dass in einigen Ausführungsformen die Arbeitskammern 40 und 41 unabhängig voneinander mit Druck beaufschlagt werden könnten. In solchen Ausführungsformen würde der Kolben 12 kein Durchgangsloch 20 haben.
  • Die Funktion der erfindungsgemäßen Schuhpresse wird nun mit Bezug auf 6, 8, 9 und 12 erläutert. 6 stellt eine Situation dar, in der das Betätigungsglied 5 nicht oder nur geringfügig mit Druck beaufschlagt ist. Der erste Zylinder 10 ist ruhend auf dem zweiten Zylinder 11 gezeigt. Die konvexen sphärischen Flächen 15a, 15b des Kolbens 12 sind nicht in Kontakt mit den konkaven sphärischen Flächen 17a, 17b der Zylinder. 8 stellt eine Situation dar, in der die Arbeitskammern 40, 41 des Betätigungsglieds 5 mit Druck beaufschlagt wurden, z.B. durch den Kanal 42. Die Zylinder 10, 11 wurden voneinander getrennt und die konvexen sphärischen Flächen 15a, 15b des Kolbens 12 haben die konkaven sphärischen Flächen 17a, 17b der Zylinder 10, 11 erreicht. Dies verhindert eine weitere Bewegung des Kolbens 12 relativ zu den Zylindern 10, 11. Daher, falls die Betätigungsglieder 5 in einer Situation mit Druck beaufschlagt wurden, wo kein Verstärkungselement 6 vorhanden ist, wird dies die Betätigungsglieder nicht veranlassen, auseinander zu fallen. Es soll verstanden werden, dass, während eines normalen Betriebs, der Kolben 12 nicht notwendigerweise die in 8 gezeigte Position erreichen wird, in der der Kolben seinen maximalen Hub erreicht hat. 9 stellt eine Situation dar, in der die Betätigungsglieder 5, wie in 8, bei einem maximalen Hub ausgefahren sind und in der der konkave Schuh sich in der Bearbeitungsquerrichtung infolge einer Reibungswärme ausgedehnt hat, die während eines Betriebs der Schuhpresse erzeugt wird. Die Ausdehnung des Schuhs bedeutet, dass ein Betätigungsglied 5 in der Lage sein muss, eine Elongation bzw. Dehnung e, wie in 9 gezeigt ist, in einer Bearbeitungsquerrichtung zu absorbieren. Dies ist möglich, da die sphärischen Flächen 15a, 15b des Kolbens 12 mit den sphärischen Flächen 17a, 17b der Zylinder 10, 11 zusammenwirken können. Deshalb kann der Kolben 12 um eine Achse parallel zu der Bearbeitungsrichtung, wie in 9 angezeigt ist, schwenken und wird dadurch relativ zu der Belastungsrichtung des Schuhs geneigt. Wie in 12 angezeigt ist, haben Betätigungsglieder 5 auf die Elongation bzw. Verlängerung des Schuhs entlang der Bearbeitungsquerrichtung des Schuhs 2 reagiert. Das Betätigungsglied oder Betätigungsglieder 5 an der Mitte des Schuhs haben wenig oder gar nicht reagiert, während die Betätigungsglieder an den Rändern eine relativ große Elongation bzw. Verlängerung absorbiert haben.
  • Mit Bezug auf 14 kann die Schuhpresse eine stromabwärtige Abstützung 43 für den Schuh 2 aufweisen, um Kräfte in der Bearbeitungsrichtung zu absorbieren. In 14 ist es angedeutet, dass die stromabwärtige Abstützung 43 einen Schlitz bzw. Aussparung 44 haben kann, der sich in der Belastungsrichtung erstreckt, während ein Zapfen bzw. Stift 45 sich an einem mittleren Punkt der Breite des Schuhs befinden kann, um mit dem Schlitz 44 in Eingriff zu gelangen. Alternativ kann sich der Schlitz in dem Schuh 2 befinden. Auf diese Art und Weise steht es dem Schuh 2 frei, sich in Richtung auf das Verstärkungselement zu und davon weg zu bewegen, aber wird an einem Bewegen in der Bearbeitungsquerrichtung gehindert, wie in US-Patent Nr. 6083352 beschrieben ist. Demzufolge kommt eine Wärmeausdehnung des Schuhs 2 in der Bearbeitungsquerrichtung nicht in einer einzigen Richtung alleine vor, sondern kommt eher in entgegengesetzten Richtungen auf beiden Seiten der Längsmittellinie des Schuhs auf.
  • Es soll verstanden werden, dass, während eines normalen Betriebs, eine Wärmeausdehnung des Schuhs 2 den Kolben 12 veranlassen wird, sich ohne weiteres zu schwenken, bevor er seine volle Hublänge erreicht hat. Es soll außerdem verstanden werden, dass, während eines normalen Betriebs, der Kolben 12 möglicherweise niemals seine volle Hublänge erreicht. Die in 9 dargestellte Situation kann deshalb als eine extreme bzw. außergewöhnliche Situation verstanden werden.
  • Eine alternative Ausführungsform wird nun mit Bezug auf 10 erläutert werden. Wie mit Bezug auf 4a und 4b erläutert ist, kann jeder von den ersten und zweiten Zylindern 10, 11 einen inneren Zylinderteil 25a, 25b und einen äußeren Zylinderteil 26a, 26b aufweisen, die lösbar aneinander gesichert sind. In der in 4a, 4b und 6-9 dargestellten Ausführungsform sind die konkaven sphärischen Flächen der Kolben 10, 11 an den inneren Zylinderteilen 25a, 25b. Dies macht es notwendig, Dichtungsringe 36, 37 zwischen den inneren Zylinderteilen 25a, 25b und den äußeren Zylinderteilen 26a, 26b zu verwenden, wie in 8 und 9 gezeigt ist. In der in 10 gezeigten Ausführungsform wurden die konkaven, sphärischen Flächen 17a, 17b an den äußeren Zylinderteilen 26a, 26b ausgebildet. In dieser Ausführungsform können die Dichtungsringe 36, 37 zwischen den inneren Zylinderteilen 25a, 25b und den äußeren Zylinderteilen 26a, 26b entfernt werden, da die Kontaktfläche zwischen den Zylinderteilen nicht gefährdet ist, einem druckbeaufschlagten, hydraulischen Fluid ausgesetzt zu sein. In dieser Ausführungsform sollte die konkave sphärische Fläche 17a, 17b von wenigstens einem Zylinderteil an einem Teil des äußeren Zylinders 26 befinden.
  • In 10 kann außerdem betrachtet werden, dass einer der Zylinder 10, 11 mit einer Lüftungsöffnung 29 mit einem entfernbaren Stopfen 30 versehen sein kann. Dies kann auch bei der Ausführungsform von 4-9 anwendbar sein.
  • Wie zum Beispiel in 5 zu sehen ist, hat einer der Zylinder 10, 11 einen gezackten äußeren Umfang 21. In 5 ist es der zweite Zylinder 11, der einen gezackten äußeren Umfang hat, aber es soll verstanden werden, dass auch der erste Zylinder einen gezackten äußeren Umfang haben könnte.
  • Während eines Zusammenbaus der Schuhpresse 1 kann der gezackte äußere Umfang 21 des Zylinders 11 verwendet werden, um eine gute Griffigkeit bzw. Haftung an dem Zylinder 11 zu erreichen, wenn der Zylinder 11 an die Abstützung 4 gesichert bzw. befestigt wird. Der Zylinder 11 ist typischerweise an die Abstützung oder den Abstützbalken 4 mit Hilfe des Gewindezapfens 24 geschraubt. Während des Schraubvorgangs macht es der gezackte äußere Umfang einfacher, eine gute Griffigkeit bzw. Haftung an dem Zylinder 11 zu erreichen.
  • Nun wird Bezug genommen auf 11a und 11b. Wenn der zweite Zylinder 11 erst einmal in sperrenden Eingriff mit der Abstützung 4 (z.B. durch ein Schrauben) gedreht worden ist, wird sich der gezackte äußere Umfang 21 des zweiten Zylinders 11 an einem unteren Ende des zweiten Zylinders 11 benachbart zu der Abstützung 4 befinden. In 11b kann ersehen werden, dass ein Verschluss 22, der entfernbar an die Abstützung 4 befestigt ist, mit dem gezackten äußeren Umfang 21 in Eingriff gelangt, um eine Drehung des zweiten Zylinders 11 relativ zu der Abstützung 4 zu verhindern. Der Verschluss 22 ist in einer Perspektive in 11a gezeigt. Ein kleines Schraubloch (nicht gezeigt) kann sich benachbart zu der Position des zweiten Zylinders 11 befinden. Wenn der zweite Zylinder erst einmal an die Abstützung geschraubt worden ist, wird der Verschluss 22 über das kleine Schraubloch platziert, um mit dem gezackten äußeren Umfang 21 in Eingriff zu gelangen. Der Verschluss 22 kann dann an die Abstützung 4 geschraubt werden, um den Zylinder 11 in Position zu halten.
  • Die Abmessungen der Betätigungsglieder hängen von der speziellen Anwendung der Schuhpresse ab. In einer Nasspresse ist der Schuh 2 in der Bearbeitungsrichtung relativ breit. Bei einem gegebenen Spaltdruck muss die Linienlast entsprechend hoch sein. Deshalb sind relativ große Abmessungen erforderlich, wenn die Schuhpresse 1 als eine Nasspresse verwendet wird. Wenn die Schuhpresse als ein Kalander mit verlängertem Spalt verwendet wird, d. h. ein Schuhkalander, ist die Linienlast typischerweise niedriger und die Abmessungen der Betätigungsglieder sind normalerweise kleiner.
  • Die Erfindung verleiht unter anderem den Vorteil, dass die Betätigungsglieder ihre eigene Kraft verwenden können, selbst bei einem maximalen Hub, und auch wenn die Kolben infolge einer Wärmeausdehnung des Schuhs geschwenkt sind. Die zusammenwirkenden sphärischen Flächen erhöhen die Fähigkeit der Betätigungsglieder, deren eigene Kraft zu aufzunehmen. Der Erfinder hat herausgefunden, dass das Design bzw. die Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung dem Kolben erlaubt, zu einem Winkel von bis zu ungefähr 4° und möglicherweise sogar mehr zu schwenken. Die Gefahr, dass die Kolben deren Zylinder verlassen, falls die Betätigungsglieder belastet werden, wenn kein Verstärkungselement vorhanden ist, ist beseitigt.
  • Falls der Kolben in zwei Teile geteilt ist, wird dies den Vorteil verleihen, dass ein Zusammenbau des Betätigungsglieds einfacher wird. Wenn die Zylinder in äußere und innere Zylinderteile geteilt werden, macht es dies außerdem einfacher, das Betätigungsglied zusammenzusetzen und es mit dem Schuh und Abstützung zu verbinden.
  • Die Erfindung kann auch in Form eines Verfahrens zum Zusammenbau des vorangehend beschriebenen hydraulischen Betätigungsglieds definiert werden.

Claims (9)

  1. Schuhpresse (1) zum Aufbringen eines Drucks auf eine Faserstoffbahn (W), wobei die Schuhpresse Folgendes aufweist: einen konkaven Pressschuh (2), der angepasst ist, um mit einem Verstärkungselement (6) derart nebeneinander gesetzt zu sein, dass die Bahn (W) durch einen Spalt (N), der dazwischen definiert ist, geführt werden kann, wobei sich der Pressschuh (2) in einer Bearbeitungsquerrichtung entlang einer im Wesentlichen vollen Breite der Bahn (W) erstreckt; eine Abstützung (4), die den Pressschuh (2) derart abstützt, dass der Pressschuh (2) in einer Belastungsrichtung in Richtung des Verstärkungselements (6) zum Aufbringen eines Drucks auf die Bahn (W) bewegbar ist; eine Vielzahl von gelagerten Hydraulikbetätigungsgliedern (5), die in der Bearbeitungsquerrichtung entlang des Pressschuhs (2) beabstandet sind, wobei wenigstens ein Betätigungsglied (5) einen ersten Zylinder (10) der mit dem Pressschuh (2) verbunden ist, einen zweiten Zylinder (11) der mit der Abstützung (4) verbunden ist, und ein Kolbenelement (12) hat, das ein erstes Ende (13), das in dem ersten Zylinder (10) aufgenommen ist, und ein zweites Ende (14) hat, das in dem zweiten Zylinder (11) aufgenommen ist, wobei die Kolbenenden (13, 14) konvexe sphärische Flächen (15a, 15b) haben, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder Sitze (16a, 16b) mit konkaven sphärischen Flächen (17a, 17b) haben, die angepasst sind, um mit den konvexen sphärischen Flächen (15a, 15b) der Kolbenenden (13, 14) zusammenzuwirken, um dem Kolben (12) zu gestatten, relativ zu der Belastungsrichtung selbst bei einem vollen Zylinderhub geneigt zu werden, aber den Kolben (12) von einem Verlassen der Zylinder (10, 11) abzuhalten.
  2. Schuhpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (12) in zwei Teile (18, 19) geteilt ist, die angepasst sind, um miteinander verbunden oder voneinander gelöst zu werden.
  3. Schuhpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes von den gelagerten Betätigungsgliedern (5) einen ersten Zylinder (10), der mit dem Pressschuh (2) verbunden ist, einen zweiten Zylinder (11), der mit der Abstützung (4) verbunden ist, und ein Kolbenelement (12) hat, das ein erstes Ende (13), das in dem ersten Zylinder (10) aufgenommen ist, und ein zweites Ende (14) hat, das in dem zweiten Zylinder (11) aufgenommen ist, wobei die Kolbenenden (13, 14) konvexe sphärische Flächen (15) haben und die Zylinder Sitze (16) mit konkaven sphärischen Flächen (17) haben.
  4. Schuhpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Kolben (12) mit einem Durchgangsloch (20) derart versehen ist/sind, dass der/die erste/ersten Zylinder (10) in einer Fluidverbindung mit dem/den zweiten Zylinder/Zylindern (11) ist/sind.
  5. Schuhpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zylinder (11) einen gezackten äußeren Umfang (21) hat.
  6. Schuhpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zylinder (11) in sperrendem Eingriff mit der Abstützung (4) gedreht wurde, dass der gezackte äußere Umfang (21) des zweiten Zylinders (11) sich an einem unteren Ende des zweiten Zylinders (11) benachbart zu der Abstützung (4) befindet, und dass ein Verschluss (22), der entfernbar an die Abstützung (4) gesichert ist, mit dem gezackten äußeren Umfang (21) eingreift, um eine Drehung des zweiten Zylinders (11) relativ zu der Abstützung (4) zu verhindern.
  7. Schuhpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder von den ersten und zweiten Zylindern (10, 11) einen inneren Zylinderteil (25) und einen äußeren Zylinder (26) aufweist, die lösbar aneinander gesichert sind.
  8. Schuhpresse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die konkave sphärische Fläche (17) des wenigstens einen Zylinders sich an einem Teil des äußeren Zylinders (26) befindet.
  9. Schuhpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Zylinder (10, 11) mit einer Lüftungsöffnung (29) versehen ist.
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