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Die
Erfindung betrifft eine Saugwalze in einer Maschine zur Herstellung
und/oder Veredlung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen
Faserstoffbahn mit einem rotierbaren, perforierten Walzenmantel
und zumindest einem Druckbereich, der mit wenigstens zwei Dichtelementen
mit abdichtbar ist, wobei jedes der Dichtelemente zumindest einen
Halter und zumindest eine relativ zum Halter bewegbare Dichtleiste
umfasst, die zur Bereitstellung der Dichtwirkung gegen die Innenseite
des Walzenmantels anpressbar ist.
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Unterdruckzonen
in Form eines Druckkastens, der an eine Unterdruckquelle angeschlossen
ist und an eine bewegte Fläche
wie den Walzenmantel angrenzt, kommen an verschiedenen Stellen einer Maschine
zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papiermaschine,
zum Einsatz, beispielsweise in der Formerpartie, in der Pressenpartie und/oder
in der Trockenpartie. Die Druckkästen
lassen sich etwa innerhalb von Saugwalzen einsetzen. Diese besitzen
gewöhnlich
feststehende, innere Saugkästen,
die Zonen unterschiedlicher Druckniveaus bilden, wobei die Abdichtung
der Unterdruckzonen durch Dichtelemente erfolgt, die sich in der
Regel zumindest im wesentlichen über
die gesamte Walzenlänge
erstrecken.
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Die
Dichtelemente, die den Druckkasten seitlich zur Innenseite des Walzenmantels
hin begrenzen, sind als Längsdichtleisten
und seitliche Dichtleisten ausgeführt und pressen den Druckkasten
gegen den Walzenmantel. Üblicherweise
werden aus Dichtleisten mittels Luftschläuchen pneumatisch an den Innendurchmesser
des Saugwalzenmantels angepresst und dichten dadurch die evakuierte Saugkammer
zur Umgebungsluft hin ab. Um den Dichtleistenverschleiß möglichst
zu minimieren, müssen
die Dichtleisten permanent durch Spritzwasser gekühlt und
geschmiert werden.
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Dabei
werden nach dem Stand der Technik in einer sich in Richtung eines
Pfeils A drehenden, in 1 im
Querschnitt dargestellten Saugwalze 1 mit zwei hintereinander
angeordneten Saugkammern 2, 3 von Haltern 4, 5, 6 aufgenommene
Dichtelemente 7, 8, 9 mittels mit Druckluft
gefüllter
Luftschläuche 10, 11, 12 gegen
die Innenseite eines sich drehenden Walzenmantels 13 der
Saugwalze 1 gepresst, so dass die evakuierten Saugkammern 2, 3 gegen
die Umgebungsluft abgedichtet sind. Aus Düsen 13 wird über die
gesamte Breite des Dichtelements 7 Spritzwasser in einem
Wasserstrahl 14 auf diese gespritzt, um diese zu kühlen und
zu schmieren.
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Hierbei
wird zwar das Dichtelement 7 optimal gekühlt, jedoch
wird das Spritzwasser von diesem Dichtelement 7 auch wieder
abgestreift, so dass die folgenden Dichtelemente 8, 9 nicht
mehr ausreichend geschmiert und gekühlt sind und an ihnen erhöhter Verschleiß auftritt.
Dies führt
zu kurzen Dichtleistenstandzeiten und somit zu ziemlich kurzen Walzenwechselintervallen.
Außerdem
werden die Dichtelemente 8, 9 durch den Unterdruck
in den Sauglöchern
angezogen, was den Anpressdruck am Walzenmantel erhöht und zu
einer Verkürzung
der Standzeit dieser Dichtelemente 8, 9 führt. In 2 ist die Dichtleiste 7 in
Verbindung mit dem ihn kühlenden Wasserstrahl 14 dargestellt.
Die Dichtleisten 7, 8, 9 bestehen jeweils
aus Gummi-Graphit und haben in Laufrichtung der Saugwalze betrachtet
eine Breite zwischen 20 und 90 mm.
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Die
zwischen den Dichtelementen und der bewegten Fläche des Walzenmantels entstehende Reibungskraft
führt zu
einem hohen Energiebedarf für
den Antrieb des Walzenmantels.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Dichtungseinrichtung zu schaffen,
bei der die Standzeit der Dichtelemente erhöht wird.
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Bei
einer Saugwalze der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass
zumindest eines der Dichtelemente eine Feder umfasst, mittels der
die Dichtleiste gegen die Innenseite des Walzenmantels andrückbar ist.
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Gemäß der Erfindung
wird eine Saugwalze in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn
geschaffen, bei der zumindest eines der Dichtelemente eine Feder
umfasst, welche derart mit Halter und Dichtleiste zusammenwirkt,
dass die Dichtleiste unter Einwirkung der Feder gegen den Walzenmantels
andrückbar
ist. Durch die Bereitstellung einer Andrückfeder kann die Dichtleiste
feinfühliger
als mit den bekannten Druckschläuchen
gegen die Innenseite des Walzenmantels angepresst werde. Hierdurch
entsteht ein geringerer Verschleiß der Dichtleiste und der Innenseite
des Walzenmantels. Des weiteren wird durch die Feder eine definierte
Anpresskraft bereitgestellt. Bedienungsfehler wie bei Druckschläuchen durch
ungewollte Bereitstellung eines zu hohen Anpressdruckes und damit
verbundenen erhöhten
Verschleiß können somit
ausgeschlossen werden. Darüber
hinaus ist die Ausführung
der Anpressung mittels Federkraft kostengünstiger als mittels Druckschlauch,
da auf die Bereitstellung von Druckluftleitungen verzichtet werden
kann.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den
Zeichnungen.
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Vorzugsweise
umfasst zumindest eine Dichtleiste einen verschleißfesten
Kunststoff. Ein solcher verschleißfester Kunststoff wird bspw.
durch einen faserverstärkten
Kunststoff, wie Kohlefaser verstärkten Kunststoff
(CFK) oder Glasfaser verstärkten
Kunststoff (GFK) bereitgestellt. Als Polymermaterial dient in diesem
Zusammenhang bspw. Epoxydharz. Durch die Bereitstellung einer Dichtleiste
aus einem verschleißfesten
Material kann das Dichtleistensystem ohne Spritzwasserzuführung betrieben
werden kann. Damit werden auch der an sich unerwünschte Wassereintrag in die
Faserstoffbahn und durch den Ausfall oder das Verlegen des Düsen des
Spritzrohresentstehende Ungleichmäßigkeiten im Feuchtequerprofil
vermieden. Das vorgesehene Dichtleistensystem eignet sich auch für den Einsatz
von Formatschiebern. Die Saugwalze lässt sich sowohl in der Nass-
aber auch in der Trockenpartie einsetzen. Des weiteren werden die
Dichtleistenstandzeit und die Walzenwechselintervalle gegenüber dem
Stand der Technik erhöht.
Soweit gemäß der Erfindung
kein Spritzwasser zur Schmierung der Dichtleisten mehr erforderlich
ist, werden zudem durch den Entfall des Spritzrohres und des Spritzwassers
Kosten eingespart.
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Von
Vorteil ist eine Ausführungsform
der Erfindung, in der die Dichtleiste im Kontaktbereich mit der
Innenseite des Walzenmantels eine Breite (in Laufrichtung der Walze
betrachtet) im Bereich zwischen 1,5 und 10 mm hat. Durch die geringe
Breite ergeben sich auch kleine, leicht zu beschleunigende Massen
der Dichtleisten, die auch bei fertigungsbedingten Abweichungen
des Walzenmantels, wie Rundlauffehlern, ein gutes Anliegen und damit
eine ständige
Abdichtung der Dichtleisten am Walzenmantel gewährleisten. Da die zu beschleunigende Masse
der erfindungsgemäßen Dichtleisten
im Vergleich zu den herkömmlichen
Dichtleisten sehr klein ist, erhöht
sich auch die Standzeit der Dichtleisten.
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Vorteilhaft
ist es ebenso, wenn die zumindest eine Dichtleiste zusätzlich zur
Feder mit einem Druckschlauch gegen die Innenseite des Walzenmantels
anpressbar ist.
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In
einer vorteilhaften Ausführung
der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dichtleiste von einem Halter
oder Grundträger
aufgenommen ist, der wenigstens teilweise aus einem Kunststoff mit
pultrusionsgezogenen GFK- und/oder CFK-Profilen, aus Stahl, insbesondere Edelstahl,
Messing oder Bronze besteht. Durch die Einbettung von Kohlefasern
(CFK) oder durch die Einbettung von Glasfasern in ein Reaktionsharz
wird ein hochtragfähiger
Kunststoff für die
Ausbildung des Halters für
eine Dichtleiste zur Verfügung
gestellt.
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Ebenso
lässt sich
mit Vorteil vorsehen, dass sich die mindestens eine Dichtleiste
aus zwei Materialien zusammensetzt, von denen das eine zur Schmierung
der Grenzfläche
zwischen dem Dichtelement und der Innenseite des Walzenmantels dient und
das andere zur Abdichtung des Saugkastens dient. Eine Verbindung
der beiden Materialien erfolgt hierbei bspw. durch Verkleben, Verschrauben
oder Verschmelzen der aneinandergrenzenden Grenzflächen.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung sieht mit Vorteil vor, dass in Drehrichtung der Saugwalze eine
erste Dichtleiste aus mit Schmieradditiven versehenem Gummi-Graphit oder aus
Gummi-Graphit in Verbindung mit einer Vorrichtung zur Zuführung von Schmieradditiven
vorgesehen ist und dass der ersten Dichtleiste mindestens eine weitere
Dichtleiste aus einem Kunststoff nachgeordnet ist.
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Die
Breite der ersten Dichtleiste beträgt bevorzugt zwischen 20 und
30 mm, während
die mindestens eine weitere Dichtleiste eine Dicke zwischen 2,8
und 10 mm aufweist.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der Zeichnungen in Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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Es
zeigen
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1, 2:
Saugwalze nach dem Stand der Technik;
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3–7:
jeweils einen Ausschnitt einer Saugwalze mit einer Dichtleiste,
die an einem Halter befestigt ist,
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8–10:
verschiedene Ausführungsformen
erfindungsgemäßer Saugwalzen.
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In
Innern einer Saugwalze 15 (3) ist unterhalb
eines sich in Richtung eines Pfeils B drehenden Walzenmantels 16,
der Bohrungen 17 aufweist, eine Dichtleiste 18 vorgesehen,
die in einem Halter 19 gehaltert wird. Die Dichtleiste 18 besteht
aus einem verschleißfesten
Kunststoff, beispielsweise aus GFK, CFK.
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Die
Dichtleiste 18 wird durch eine Spiralfeder 20 elastisch
federnd in einem Schlitz 21 in dem Halter 19 gehalten.
Dabei ist durch eine Ausnehmung 22 in der Dichtleiste 18,
die von einer in dem Halter 19 befestigten Schraube 23 durchgriffen
wird, ein Spielraum festgelegt, innerhalb dessen sich die Dichtleiste 18 bewegen
darf. Der Halter 19 ist seinerseits mittels Schrauben 24 mit
einer Wandung 25 des Saugkastens verbunden. Der Halter 19 besteht
beispielsweise aus einem Kunststoff, der insbesondere auch durch
Glasfasern (GFK) verstärkt
sein kann.
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In
einer anderen Ausführung
(4) ist die Dichtleiste 18 in einem Halter 19 aus
Stahl gelagert, der seinerseits in einer Halterung 26 positioniert
ist. Dabei ist zwischen dem Halter 19 und der Halterung 26 ein
Druckschlauch 27 angeordnet, der je nach Befüllung mit
einem unter Druck stehenden, komprimierbaren Fluid, insbesondere
Luft, die Position des Halters 19 und damit auch der Dichtleiste 18 gegenüber der
Innenseite des Walzenmantels 16 anpasst. Die Halterung 26 kann,
beispielsweise über
eine Schraubverbindung 28, mit einer Wandung 25 (vgl. 3)
verbunden sein. Die Bewegbarkeit der Dichtleiste 18 in
radialer Richtung wird dadurch gewährleistet, dass der Halter 19 einen
radialen Anschlag 29 aufweist, die in einer Ausnehmung 30 in
der Halterung 26 bewegbar ist. Durch die Kombination von zwei
Federelementen, der Spiralfeder 20 und dem Druckschlauch 27,
werden eine Grob- und eine Feinanpassung der Dichtleiste 18 an
den Walzenmantel 16 in Kombination miteinander ermöglicht,
wobei die Grobanpassung durch den Druckschlauch 27 und
die Feinanpassung durch die Spiralfeder 20 realisiert werden.
Der Druckschlauch 27 stellt einen zusätzlichen Hub innerhalb des
Dichtleistensystems zur Verfügung,
der beim Auftreten außergewöhnlicher
Belastungen auf den Saugkasten infolge von Schwankungen des Unterdrucks,
beispielsweise beim Aufführen
der Faserstoffbahn, ein Durchschlagen des Dichtleisteneinsatzes
am Dichtleistenhaltergrund verhindert, welches zum Bruch der Befestigungsschrauben 24 (vgl. 3)
des Halters 19 führen kann.
In der Saugwalze 15 können,
wie in 1 dargestellt, mehrere Saugzonen hintereinander
angeordnet sein. Diese Saugzonen werden dann gegenüber dem
Walzenmantel 16 durch eine Anordnung abgedichtet, wie sie
in 3 oder einer der nachfolgenden 4 bis 7 dargestellt
ist.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung (5) dient ähnlich wie
in 4 die Halterung 26 zur Aufnahme der Dichtleiste 18.
Im Unterschied zu der in 4 dargestellten Ausführungsform
weist hier jedoch der Halter 19 keinen Vorsprung, sondern eine
Ausbuchtung 31 auf, in die eine durch eine Bohrung in der
Halterung 26 hineingeschraubte Schraube 32 hineinragt,
um den Federweg des Halters 19 und damit der Dichtleiste 18 zu
begrenzen.
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In
der in der 6 gezeigten Ausführungsform
ist der Halter 19, im Gegensatz zu den Ausführungsformen
der 4 und 5 relativ zur Halterung 26 nicht
beweglich, sondern über
einen Flansch 33 in der Halterung 26 fixiert.
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In
einer weiteren Ausführungsform
(7) ist der die Dichtleiste 18 aufnehmende
Halter 19 ähnlich
der in 6 dargestellten Ausführungsform in der Halterung 26 fixiert.
Hierzu dient in diesem Fall eine Schraube 36. In dieser
Ausführungsform
wird über
die Dichtleiste 18' ein
Schmiermittel zugeführt.
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Die
in der 8 dargestellte Saugwalze 15 weist drei
in Laufrichtung L der Saugwalze 15 nacheinander angeordnete
Dichtelemente A und zweimal B auf, wie diese aus den 2 und 6 bekannt sind.
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Das
aus der 2 bekannte Dichtelement A bildet
hierbei das in Drehrichtung L zuerst angeordnete Dichtelement der
Saugwalze 15, dessen Dichtleiste 7 in an sich
bekannter Weise zur Kühlung
und zur Verminderung der Reibung zwischen der Dichtleiste 18' und der Innenseite
der Walze 15 durch eine Kühlflüssigkeit gekühlt werden
kann, die in einem Strahl 14 auf die Innenseite des Walzenmantels 16 gespritzt
wird. Die Halterung 4 ist auf einer Wandung 35 des
Saugkastens befestigt. Da die erste Dichtleiste 7 einem
hohen Verschleiß unterliegt,
besteht diese aus Gummi-Graphit und hat eine Dicke zwischen 20 und
30 mm, während
die nachfolgenden Dichtleisten 18 der beiden Dichtelemente
B in Laufrichtung jeweils eine Dicke zwischen 1,5 und 10 mm aufweisen. Die
Dichtleisten 18 bestehen dabei verschleißbeständigen Material,
wie bspw. aus CFK oder GFK.
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Die
in der 9 dargestellte Saugwalze 15 umfasst die
Dichtleiste 18' des
ersten Dichtelements A zwei Materialabschnitt 36, 37,
von denen der erste Materialabschnitt 36 zur Schmierung
der Grenzfläche
zwischen der Dichtleiste 18' und
der Innenseite des Walzenmantels 16 dient und der andere
Materialabschnitt zur Abdichtung des Saugkastens dient. Die in der
Dichtleiste 18' enthaltenen
adhäsiven Schmieradditive
setzen sich am Innendurchmesser des Walzenmantels 16 fest
und sorgen durch die gute Schmierung des Walzenmantels 16 für eine Erhöhung der
Standzeit nachfolgender Dichtleisten 18.
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Bei
der in der 10 dargestellten Ausführungsform
sind alle Dichtelemente B wie in 6 ausgeführt, d.h.
die Dichtleisten 18 sind u.a. aus einem verschleißfesten
Material, wie bspw. einem faserverstärkten Kunststoff ausgeführt.
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Selbstverständlich können neben
den aus der 6 bekannten Dichtelementen auch
die aus den 3–5 und 7 bekannten
Dichtelemente für
die Ausführungen
der Saugwalzen der 8–10 verwendet
werden.