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Die Erfindung betrifft ein Presssystem für eine Faserstoffbahn, insbesondere für eine Papier-, Karton- oder Tissuebahn, umfassend einen Pressschuh, einen um den Pressschuh rotierbar gelagerten, impermeablen Pressmantel und eine Gegenwalze, wobei der Pressschuh und die Gegenwalze derart ausgebildet sind, dass sie im bestimmungsgemäßen Betrieb des Presssystems einen in Maschinenrichtung des Presssystems verlängerten Pressspalt für die Faserstoffbahn bilden, wenn diese, vorzugsweise zusammen mit wenigstens einem Pressfilz, durch den verlängerten Pressspalt geführt wird, wobei der Pressmantel als mehrschichtiger Pressmantel ausgebildet ist, mit wenigstens einer harten Schicht und wenigstens einer weichen Schicht.
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Ein solches Pressensystem mit einem verlängerten Pressspalt weist gegenüber einem Pressensystem bestehend aus zwei gegenüberliegenden Walzen den Vorteil auf, dass zwar die Entwässerungsleistung relativ groß, aber gleichzeitig die auf die Faserstoffbahn wirkende Linienlast relativ gering ist. Letzteres ist wichtig, um die Faserstoffbahn möglichst wenig zu kompaktieren. Gerade bei der Tissueherstellung möchte man möglichst viel Bulk bzw. Dicke erhalten.
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Ein derartiges Presssystem ist aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Beispielsweise zeigt
1 der Druckschrift
US 4,978,428 A ein solches Pressensystem. Dabei wird in dieser Druckschrift ausgeführt, dass ein gerillter Pressmantel eine radial äußerste Schicht aufweist, die ausreichend hart sein soll, um ein Zusammendrücken der Nuten im Pressspalt zu verhindern, und eine von der radial äußerten Schicht weiter innen liegende Schicht aufweist, die ausreichend weich sein soll, um ein Biegen des Pressmantels im Pressspalt zu erlauben.
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Ein Problem bei der Herstellung eines solchen Presssystems besteht darin, dass bei der Fertigung der Gegenwalze extrem hohe Anforderungen an die Güte der dem Pressschuh zugewandten Oberfläche der Gegenwalze bestehen. Bereits geringe Deformationen bzw. Abweichungen von einer geometrischen Idealform führen dazu, dass der Pressschuh im bestimmungsgemäßen Betrieb nicht über die ganze Länge in Maschinenquerrichtung des Presssystems denselben Anpressdruck auf die Faserstoffbahn aufbringen kann. Dies wiederum kann zu einem ungleichmäßigen Profil in der fertigen Faserstoffbahn und/oder zu einem erhöhten Verschleiß am Pressmantel und/oder am Pressfilz führen. Besonders hoch sind die Anforderungen an die Geometrie der Gegenwalze, wenn die Gegenwalze beheizt ist, wie es dies üblicher Weise bei Yankee-Zylindern und MG-Zylindern der Fall ist. Durch die Beheizung kommen nämlich noch thermische Verformungen der Gegenwalze ins Spiel.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dieses Problem zu lösen oder zumindest zu reduzieren. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein eingangs beschriebenes, gattungsgemäßes Presssystem gelöst, bei welchem die Gegenwalze in Maschinenquerrichtung des Presssystems bombiert ausgebildet ist, wobei wenigstens eine Durchmesseränderung der Bombierung um mindestens 0,05mm von der Idealkurve der Bombierung in Maschinenquerrichtung des Presssystems abweicht.
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Die Gegenwalze mit einer Bombierung bzw. ballig zu fertigen, hat den Vorteil, dass hierdurch der Verformung der Gegenwalze, wenn diese beheizt wird, entgegenwirkt werden kann. Da sich an den stirnseitigen Längsenden der Gegenwalze Deckel befinden, vergrößert sich in der Regel der Umfangsradius der Gegenwalze an den radialen Längsenden stärker als im Bereich dazwischen. Durch die präventive Fertigung der Gegenwalze mit einer Bombierung, nähert sich die geometrische Form der Gegenwalze im bestimmungsgemäßen Gebrauch eher der Form eines geraden Kreiszylinders an. Dabei ist die Bombierung für einen bestimmten Produktionspunkt ausgelegt. In der Regel werden jedoch auf einer Maschine verschiedene Produktionspunkte bzw. Produktionen gefahren, so dass die Bombierung dann nur ein Kompromiss darstellt. Ziel ist es hier dann die Abweichungen auf einem akzeptablen Niveau zu halten. Auch wenn diese Erkenntnis per se nicht neu ist, war man bisher jedoch davon ausgegangen, dass unter diesen Umständen sehr strenge Fertigungstoleranzen hinsichtlich der Bombierung zwingend einzuhalten sind, um einen hinreichend gleichmäßigen Anpressdruck in Maschinenquerrichtung des Presssystems erzielen zu können. Insbesondere galten Durchmesseränderungen von 0,05mm oder mehr als Abweichung von der Idealkurve der Bombierung in Maschinenquerrichtung des Presssystems als unzulänglich.
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Es ist das Verdienst des Erfinders, erkannt zu haben, dass solche Abweichungen kein Grund sind, die Gegenwalze als Ausschuss zu betrachten oder nachzuarbeiten, wenn ein mehrschichtiger Pressmantel mit wenigstens einer harten und wenigstens einer weichen Schicht zum Einsatz kommt. Durch die weiche Schicht wird dem Pressmantel nämlich die Fähigkeit verliehen, sich auch dann der Oberfläche der Gegenwalze gut anzupassen und einen in Maschinenquerrichtung gleichförmigen Pressdruck auf die Faserstoffbahn auszuüben, wenn dort Abweichungen von der Idealkurve von 0,05mm oder mehr vorliegen. Dies gilt selbst dann, wenn nach einer Durchmessererhöhung („Berg“) direkt eine Durchmesserverringerung („Tal“) folgt. Durch die harte Schicht wird hingegen sichergestellt, dass ein ausreichend hoher Druck auf die Faserstoffbahn im Pressspalt ausgeübt werden kann, beispielsweise eine Linienlast zwischen 80 und 150 kN/m auf eine Tissuebahn.
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Insbesondere können Gegenwalzen im Presssystem verwendet werden, bei denen wenigstens eine Durchmesseränderung der Bombierung zwischen 0,1mm und 0,3mm von der Idealkurve der Bombierung in Maschinenquerrichtung des Presssystems abweicht.
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Hierzu sei angemerkt, dass bei einer Schuhpresse in der Regel ein Pressschuh zum Einsatz kommt, der in Maschinenquerrichtung der Bombierung der Gegenwalze sehr gut folgen kann. Hierzu sollte der Pressschuh entsprechend flexibel sein, was aber je nach Ausführung bzw. Aufbau seine Limitierungen hat. Im Gegensatz hierzu sollen kurzwellige Bombierungsabweichungen durch den erfindungsgemäßen Pressmantel ausgleichen werden.
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Wie bereits erwähnt, ist die Bombierung insbesondere dann sinnvoll, wenn die Gegenwalze im bestimmungsgemäßen Betrieb beheizt ist. Sie kann zum Beispiel von innen dampfbeheizt sein, wie es dies üblicher Weise bei Yankee-Zylindern der Fall ist. Es sei hierbei angemerkt, dass die Bombierung und die Durchmesseränderung der Bombierung um von der Idealkurve der Bombierung in Maschinenquerrichtung des Presssystems auf die Geometrie der Gegenwalze im nicht beheizten Zustand bezogen sind. Insbesondere sind sie auf den Fertigungszustand bezogen.
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Als besonders praktikabel hat es sich erwiesen, wenn die wenigstens eine harte Schicht eine Härte zwischen 10 und 26 P&J aufweist und/oder dass die wenigstens eine weiche Schicht eine Härte zwischen 25 und 40 P&J aufweist. Natürlich ist die Härte der harten Schicht dabei stets größer als die Härte der weichen Schicht. Vorzugsweise beträgt der Härteunterschied wenigstens 5 P&J, weiter bevorzugt wenigstens 10 P&J. Die in der Papierindustrie für Walzenbezüge übliche Maßeinheit P&J steht für Pusey & Jones, wobei gilt, dass ein Werkstoff umso härter ist, je kleiner der P&J-Wert ist.
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Die wenigstens eine weiche Schicht weist bevorzugt eine größere Kompressibilität gegenüber der wenigstens eine harte Schicht auf. Während die Härte ein Maß für den mechanischen Widerstand ist, den ein Werkstoff der mechanischen Eindringung es anderen Körpers entgegensetzt, stellt die Kompressibilität ein Maß für eine allseitige Druckänderung dar, die notwendig ist, um das Volumen eines Körpers zu ändern. Beides ist somit nicht identisch. Zum Beispiel kann ein mit Wasser gefüllter Luftballon leicht verformt werden, also eine geringe Härte aufweisen, zugleich aber inkompressibel sein. Um die weiche Schicht gezielt kompressibel auszugestalten, kann diese zum Beispiel mit Poren versehen sein. Damit dann die weiche Schicht unter Druck bis zu einem gewissen Grad ihr Volumen reduzieren. Damit lässt sich vermeiden, dass „Faltengebirge“ entstehen, wenn die weiche Schicht im Presspalt hohem Druck ausgesetzt wird.
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In einer ersten bevorzugten Ausführungsform kann der Pressmantel lediglich zweischichtig ausgebildet sein, wobei die radial äußere Schicht als die weiche Schicht und die radial innere Schicht als die harte Schicht ausgebildet ist. Die harte Schicht kann dabei insbesondere auch dem Verschleiß am Pressmantel entgegenwirken, wenn dieser über den Pressschuh geführt wird.
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Bei dieser Ausführungsform hat es sich als günstig herausgestellt, wenn die harte Schicht eine Dicke zwischen 2mm und 6mm aufweist und/oder wenn die weiche Schicht eine Dicke zwischen 4mm und 15mm aufweist. Beispielsweise kann die harte, radial innere Schicht eine Dicke von rund 4mm aufweisen, während die weiche, radial äußere Schicht eine Dicke von rund 12mm aufweist.
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In einer zweiten, noch stärker bevorzugten Ausführungsform kann der Pressmantel dreischichtig ausgebildet sein, wobei die radial mittlere Schicht als die weiche Schicht und die radial innere Schicht und/oder die radial äußere Schicht als die harte Schicht ausgebildet ist bzw. sind. Wenn sowohl die radial innere als auch die radial äußere Schicht als harte Schichten ausgebildet sind, so ist die radial mittlere, weiche Schicht gut von allen Seiten gegen Verschleiß geschützt.
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Auch bei dieser zweiten Ausführungsform hat es sich als günstig herausgestellt, wenn die harte Schicht eine Dicke zwischen 2mm und 6mm aufweist und/oder wenn die weiche Schicht eine Dicke zwischen 4mm und 15mm aufweist. Beispielsweise kann die harte, radial innere Schicht eine Dicke von rund 2mm aufweisen, während die weiche, radial mittlere Schicht eine Dicke von rund 10mm aufweist und die harte, radial äußere Schicht eine Dicke von rund 6mm aufweist. Es ist vorteilhaft, den Pressmantel nur so dick wie nötig und so dünn wie möglich auszubilden.
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Die wenigstens eine harte Schicht kann einen Polyurethan-Werkstoff umfassen oder daraus gebildet sein. Die wenigstens eine weiche Schicht kann einen Gummi-Werkstoff umfassen oder daraus gebildet sein. Der Gummi-Werkstoff kann dabei geschäumt sein, um eine Kompressibilität der weichen Schicht zu erzielen.
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Wie es dies häufig der Fall ist, kann es für eine bessere Entwässerungsleistung des Presssystems vorgesehen sein, dass die radial äußerste Schicht des Pressmantels Rillen und/oder Blindbohrungen zur Entwässerung der Faserstoffbahn aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann es für eine verbesserte Stabilität des Pressmantels vorgesehen sein, dass eine von der radial äußersten Schicht weiter innen liegende Schicht des Pressmantels eine Verstärkungsstruktur, insbesondere ein Fadengelege und/oder Fadengewebe, umfasst
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Durch die Verwendung eines mehrschichtigen Pressmantels mit wenigstens einer weichen Schicht ist es zudem möglich, das Presssystem relativ einfach auszugestalten. Üblicher Weise ist der Pressschuh nämlich über seine Länge in Maschinenquerrichtung des Presssystems segmentiert ausgebildet, so dass sich die verschiedenen Segmente unterschiedlich der Oberfläche der Gegenwalze, mit der sie den verlängerten Pressspalt bilden, folgen können. Dies ist jedoch im vorliegenden Fall nicht zwingend notwendig. Stattdessen kann der Pressschuh über seine gesamte Länge in Maschinenquerrichtung des Presssystems unsegmentiert ausgebildet sein.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung eines zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen Presssystems, wobei die Faserstoffbahn eine Tissuebahn ist und dass die Linienlasst im verlängerten Pressspalt zwischen 80 und 150 kN/m liegt.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Figuren näher erläutert. Es zeigen dabei:
- 1 ein erfindungsgemäßes Presssystem;
- 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Pressmantels des erfindungsgemäßen Presssystems aus 1; und
- 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Pressmantel des erfindungsgemäßen Presssystems aus 1.
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In 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Presssystem 10, umfassend einen Pressschuh 12, einen um den Pressschuh 12 rotierbar gelagerten, impermeablen Pressmantel 14 und einen Abschnitt einer Gegenwalze 16. Der Pressschuh 12 und die Gegenwalze 16 sind dabei derart ausgebildet, dass sie zusammen im bestimmungsgemäßen Gebrauch einen verlängerten Presspalt 18 für eine hier nicht dargestellte Faserstoffbahn, die durch den verlängerten Pressspalt 18 geführt wird, bereitstellen. Die Faserstoffbahn kann zum Beispiel eine Tissue-Bahn sein, die zusammen mit wenigstens einem Pressfilz durch den verlängerten Pressspalt 18 geführt wird. In diesem Fall kann die Gegenwalze 18 zum Beispiel ein von innen dampfbeheizter Yankee-Zylinder sein.
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Die Gegenwalze 16 ist bombiert bzw. ballig ausgebildet, d.h. ihre dem Pressschuh 12 zugewandte Außenoberfläche oder Mantelfläche verläuft in Maschinenquerrichtung des Presssystems oder anders ausgedrückt in orthogonaler Richtung zur Bildebene der 1 nicht gerade, sondern beschreibt eine Kurve. Dies gilt zumindest für den kalten Zustand bzw. den Fertigungszustand. Durch die Beheizung der Gegenwalze 16 im bestimmungsgemäßen Betrieb kommt es zu einer Annäherung der Mantelfläche an die geometrische Form eines geraden Kreiszylinders.
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Erfindungsgemäß umfasst die Gegenwalze 16 wenigstens eine Durchmesseränderung der Bombierung um mindestens 0,05mm, vorzugsweise zwischen 0,1mm und 0,3mm, von der Idealkurve der Bombierung in Maschinenquerrichtung des Presssystems abweicht. Somit können bombierte Gegenwalzen 16 verwendet werden, die eine merklich geringere Fertigungstoleranz als in der Vergangenheit aufweisen. Diese Abweichungen von der Idealkurve werden durch den Pressmantel 14 kompensiert. Dieser weist nämlich erfindungsgemäß wenigstens eine weiche Schicht 20 und wenigstens eine harte Schicht 22 auf. Durch die weiche Schicht 20 können die Unebenheiten auf der Manteloberfläche der Gegenwalze 16 ausgeglichen werden, so dass der Anpressdruck bzw. die Linienlast im verlängerten Pressspalt 18 in Maschinenquerrichtung des Presssystems 10 im Wesentlichen über die gesamte Länge des Pressschuhs 12 konstant bleibt. Dies gilt selbst dann, wenn nach einer Durchmessererhöhung („Berg“) direkt eine Durchmesserverringerung („Tal“) folgt.
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Durch die harte Schicht 22 wird hingegen sichergestellt, dass ein ausreichend hoher Druck auf die Faserstoffbahn im Pressspalt 18 ausgeübt werden kann, beispielsweise eine Linienlast zwischen 80 und 150 kN/m auf eine Tissuebahn.
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2 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel des Pressmantels 14 von dem erfindungsgemäßen Presssystem 10 aus 1. Dieser Pressmantel 14 ist zweischichtig aufgebaut, mit einer radial äußeren Schicht, die im bestimmungsgemäßen Betrieb der Faserstoffbahn im verlängerten Pressspalt 18 zugewandt und für eine bessere Entwässerung der Faserstoffbahn auf der ihr zugewandten Oberseite Rillen 24 und/oder Blindbohrungen aufweisen kann. Diese radial äußere Schicht ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die weiche Schicht 20. Ihre Härte liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 25 und 40 P&J. Sie kann zum Beispiel 12mm dick sein. Die radial innere Schicht ist hier als harte Schicht 22 ausgebildet, wobei die Härte vorzugsweise im Bereich zwischen 10 und 26 P&J liegt. Auf jeden Fall weist die harte Schicht 22 eine größere Härte, d.h. einen kleineren P&J-Wert als die weiche Schicht 20 auf. Durch die harte Schicht 22 wird sichergestellt, dass ein ausreichend hoher Druck auf die Faserstoffbahn im Pressspalt 18 ausgeübt werden kann, beispielsweise eine Linienlast zwischen 80 und 150 kN/m auf eine Tissuebahn.
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3 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel des Pressmantels 14 von dem erfindungsgemäßen Presssystem 10 aus 1. Dieser Pressmantel 14 ist dreischichtig aufgebaut, mit einer radial äußeren Schicht, die im bestimmungsgemäßen Betrieb der Faserstoffbahn im verlängerten Pressspalt 18 zugewandt und für eine bessere Entwässerung der Faserstoffbahn auf der ihr zugewandten Oberseite Rillen 24 und/oder Blindbohrungen aufweisen kann. Diese radial äußere Schicht ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine harte Schicht 22. Ihre Härte liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 10 und 26 P&J. Die radial äußere Schicht kann zum Beispiel 6mm dick sein. Die radial innere Schicht des dreischichtigen Pressmantels 14 ist hier ebenfalls als harte Schicht 22 ausgebildet, wobei auch hier die Härte vorzugsweise im Bereich zwischen 10 und 26 P&J liegt. Die innere Schicht kann zum Beispiel 2mm dick sein.
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Zwischen der radial äußeren und der radial inneren Schicht befindet sich noch eine mittlere Schicht, die hier als weiche Schicht 20 ausgebildet ist, wobei ihre Härte zwischen 25 und 40 P&J liegt. Auf jeden Fall weisen die beiden harten Schichten 22 eine größere Härte, d.h. einen kleineren P&J-Wert als die weiche Schicht 20 auf. Die beiden harten Schichten 22 dienen zudem als Verschleißschutz für die mittlere, weiche Schicht 20. Die mittlere, weiche Schicht 20 kann zum Beispiel einen Gummi-Werkstoff umfassen oder daraus gebildet sein. Ferner kann sie Poren aufweisen, welche ihr eine gewisse Kompressibilität verleihen. Zwecks Erhöhung der Festigkeit des Pressmantels 14 kann in diese Schicht, zumindest teilweise, eine Versteifungsstruktur, wie zum Beispiel ein Fadengelege und/oder Fadengewebe, eingebettet sein.
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Bezugszeichenliste:
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- 10
- Presssystem
- 12
- Pressschuh
- 14
- Pressmantel
- 16
- Gegenwalze
- 18
- verlängerter Pressspalt
- 20
- weiche Schicht
- 22
- harte Schicht
- 24
- Rille
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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