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Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung eines Glättwerkes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung eines Glättwerkes durch Anblasen der Walzen mittels eines regelbaren Luftstromes, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es gibt Glättwerke, in denen das Papier zwischen aneinandergepressten Stahlwalzen geführt und dadurch geglättet wird. Der Antrieb dieser Glättwerke erfordert erhebliche mechanische Leistung, die in Wärme umgesetzt wird. Die Walzen werden erwärmt und dehnen sich dabei aus. Wenn diese Ausdehnung gleichmässig über die Walzenlänge erfolgte, so hätte die Erwärmung kaum nachteilige Folgen. Dies ist aber nicht der Fall. Die Erwärmung ist stets an gewissen Stellen ausgeprägter als an andern. Wo die Erwärmung stärker ist, wird das Papier intensiver geglättet und es entstehen unerwünschte Längsstreifen. Dieser Erscheinung wird dadurch begegnet, dass die Walzen, wo sie wärmer sind, mit kalter Luft angeblasen werden.
Zweck der Erfindung ist, dieses Anblasen selbstätig zu regulieren, bevor die unangenehme Erscheinung der Streifigkeit auftritt.
Als Grundlage der Erfindung dient die Erkenntnis, dass die örtlich stärkere Erwärmung der Walzen eine unstabile Erscheinung ist. Angenommen, der Walzendruck und die Papierbeschaffenheit seien über die ganze Breite mathematisch gleich. Dann ist auch die Erwärmung über die ganze Walzenlänge gleich.
Dies ist aber in der Praxis nie der Fall. Wenn im genannten Idealfall irgendwo für kurze Zeit eine kleine Verdickung des Papiers auftritt, so wird dort mehr Energie umgesetzt, die Walzen werden dort wärmer und damit dicker, so dass sich der Energieumsatz bis zu einem von mehreren Umständen abhängigen Maximum steigert. Durch Beblasen der Walzen mit kalter Luft kann die Erscheinung verringert oder ausgemerzt werden. Je kleiner das Ausmass einer örtlichen Erwärmung beim Einsetzen der Kühlung ist, desto weniger Kühlung genügt, um die erwähnte Erscheinung auszumerzen.
Zur Vermeidung der aufgezeigten Mängel sieht das erfindungsgemässe Verfahren vor, dass sowohl die mittlere Walzentemperatur als auch die örtlich auftretende Walzentemperatur gemessen werden und die sich daraus ergebende Temperaturdifferenz zur Verstärkung oder Schwächung des der Messstelle zugeordneten Luftstromes zur Kühlung der Walzen ausgewertet wird. Damit ist erstmalig eine Möglichkeit geschaffen, die jeweils gegen die eine oder andere Walze des Glättwerkes gerichteten Luftströme sofort nach Auftreten einer erhöhten Temperatur an einer Stelle der Walze so zu verstärken, dass die Bildung der erwähnten Streifen hintangehalten werden kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren sieht ferner vor, dass die Walzenwärme auf einen unmittelbar an der Walzenoberfläche bewegten Luft-oder Gasstrom übertragen wird, der einer die mittlere und einer die örtlich auftretende Walzentemperatur festhaltenden Messvorrichtungen zugeführt wird. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass die Temperaturabnahme in exakter Weise vorgenommen werden kann, so dass eine Beeinflussung der Messung durch die Entstehung von Reibungswärme bei Benutzung eines direkt an der Walzenoberfläche angreifenden Temperaturfühlers ausgeschaltet ist.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit vor den Walzen des Glättwerkes angeordneten Blasdüsen, deren auf die Walzen gerichtete Luftströme regelbar sind, zeichnet sich in erster Linie dadurch aus, dass ein längs einer oder mehrerer Walzen hin-und herbewegbarer Abtastkörper mit zwei Temperaturfühlern vorgesehen ist, die mit einem eine eventuelle
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Temperaturdifferenz anzeigenden Galvanometer verbunden sind, das seinerseits mit den Blasdüsen in Steuerverbindung steht. Die Erfindung besteht ferner darin, dass der Abtastkörper kastenförmig ausgebildet und mit seiner der zugehörigen Walze benachbarten wandlosen Seite an dieser durch vier Räder abgestützt ist, die gemeinsam um zur Walzenachse im rechten Winkel stehende Achse geringfügig verschwenkbar sind.
Erfindungsgemäss ist es auch möglich, dass die Wandränder des Abtastkörpers an der der Walze zugekehrten Seite entsprechend der Walzenoberfläche gekrümmt und von dieser durch die Räder im Abstand gehalten sind. Ausserdem besteht die Erfindung darin, dass der Spalt zwischen Walzenoberfläche und den gekrümmten Wandrändern durch einen Streifen aus weichem, die Walze berührenden Dichtungsmaterial abgedeckt ist.
Nach einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann im Inneren des Abtastkörpers ein prismatischer Körper aus wenig Wärme leitendem Material angeordnet sein, der mit der Walzenoberfläche einen Spalt zur Erzeugung eines innerhalb des Abtastkörpers bewegten Luftstromes bildet und der den in diesen ragenden bzw. eingebetteten Temperaturfühler aufweist. Erfindungsgemäss sind die Temperaturfühler Lötstellen eines Thermoelementes, das mit dem Galvanometer in Verbindung steht, dessen Zeiger je nach Schwenklage eine Schaltverbindung mit einem Steuerorgan der einen oder andern Blasdüse herstellt.
In den Zeichnungen ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles näher veranschaulicht.
Es zeigen : Fig. 1 und 2 schematisch ein Glättwerk in Vorderansicht und Seitenansicht, dessen Walzen durch das erfindungsgemässe Verfahren gekühlt werden, Fig. 3 und 4 den erfindungsgemässen Abtastkörper in Draufsicht und Seitenansicht bei abgebrochen dargestellter Walze, Fig. 5 ein zugehöriges Vertikalschnittbild, Fig. 6 schematisch einige vor einer Walze des Glättwerkes angeordnete Blasdüsen sowie eine Schaltungsanordnung, aus der die Schaltverbindungen zwischen Abtastkörper, Galvanometer und Blasdüsenmagneten zu entnehmen sind und Fig. 7 ein Vertikalschnittbild einer steuerbaren Blasdüse.
Der erfindungsgemässe Abtastkörper-2-nach den Fig. 2, 3, 4, 5 und 6 nimmt einen Luftstrom zu Hilfe, der durch die Walzenbewegung erzeugt wird. In diesem stimmt die Temperatur der Luft annähernd mit der örtlichen Walzentemperatur überein. Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen einen solchen Fühler in der Form eines Abtastkörpers--2--. Er wird längs der Walze--l--hin-und hergeführt. Fünf
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dass sich ihre Achse--4--um einen kleinen Winkel um rechtwinkelig dazu ausgerichtete Achsen - drehen können.
Der parallel zur Walzenachse gerichtete Stab --6-- führt den Abtastkörper - -2--, indem er gegen die Rolle-7-drückt. Diese Kraft wird auf die vier Räder --3-- verteilt und diese drücken gegen die Walze So ist der Abstand des Abtastkörpers --2-- von der Walze genau festgelegt. Er wird klein gehalten.
Um den Abschluss des Abtastkörpers --2-- nach
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--3-- anVerschwenkung, bis ein mit der Nockenscheibe --14-- fest verbundener Hebel--9--an einen Dauermagneten --10-- schlägt, so schwenken alle vier Räder--3--um den gleichen Winkel in Fig. 3 um die Achen --5-- nach rechts und durch die Walzendrehung im Sinne des Pfeiles--15-- bewegt sich der Abtastkörper --2-- in Fig.3 langsam nach rechts, bis der Hebel-9--an eine Feder --16-- stösst. Diese wird gespannt, bis ihre Kraft ausreicht, um den Hebel-9--vom Magneten --10 - LU lösen. In diesem Augenblick springt der Hebel --9-- nach links und wird vom andern Dauermagneten --17-- festgehalten.
Die Räder --3-- weisen damit auf die entgegengesetzte Seite und der Abtastkörper bewegt sich in Fig. 3 nach links, bis eine Umkehr durch die Feder --18- - erreicht wird.
Im Inneren des Abtastkörpers --2-- ist ein prismatischer Körper --19-- aus wenig Wärme leitendem Material eingebaut. Zwischen Walze --1-- und Körper --19-- entsteht ein Luftspalt, in dem die Luft durch Reibung an der Walze im Sinne des Pfeiles--20--mitgerissen wird. Diese ist wärmer. wenn sie an eine wärmere Stelle der Walze --1-- gelangt. Der Körper --19-- ist ringsum von diesem Luftstrom umgeben, wird also im wesentlichen dessen Temperatur annehmen, jedoch den Temperaturänderungen nicht rasch folgen. Er nimmt die zeitliche Mitteltemperatur des Luftstromes
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--20-- an.
Ein Thermoelement ist mit der einen Lötstelle--21--im Inneren des Körpers - -19-- eingebaut und ragt mit der andern Lötstelle --22-- in den Luftstrom--20--, so dass im Stromkreis des Galvanometers --23-- ein Strom in der einen oder andern Richtung fliesst, je
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Temperaturdifferenz ist. Fig. 6 zeigt den längs der Walze-l-hin und herbewegbaren Abtastkörper --2-- und die zum selben Glättwerk gehörende Walze--24--, gegen die blasenden Düsen --27-gerichtet sind. Es können mehrere Düsenreihen vorhanden sein.
Fig. 7 zeigt die Beschaffenheit einer solchen Blasdüse. Sie ist auf einem Blasluftrohr-25-befestigt aus dem die Luft durch den Schlitz --26-- in den Raum --27-- gelangt. Bewegt sich der Kolben--28--in Fig. 7 nach links, so wird der erwähnte Luftstrom gedrosselt oder abgesperrt. Eine Bewegung des Kolbens --28-- nach rechts ergibt umgekehrte Wirkungen. Der Kolben-28bewegt sich in seinem Zylinder mit Spiel ; diese Bewegung wird durch eine einstellbare Bremskraft,
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zw.--32-- in seiner Mittellage.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung funktioniert folgendermassen : Wenn der sich von rechts nach links bewegende Abtastkörper --2-- gemäss Fig.6 zu einer Stelle der Walze kommt, wo die Temperatur höher oder tiefer ist als der Temperaturmittelwert der Walze, so schlägt der Zeiger des Instrumentes (Galvanometer)--23--nach links oder nach rechts. Wenn dieser Ausschlag gross genug ist, so schliesst ein Schalthebel des Instrumentes die Verteilleitung-34 und 35-an den + Pol der Stromquelle.
Angenommen die betreffende Stelle ist wärmer als die Mitteltemperatur der Walze, so werden über das Instrument--23--und die Leitung--35--alle Elektromagnete--31--an den + Pol der Stromquelle angeschlossen ; ein elektrischer Strom fliesst jedoch nicht, weil der im Stromkreis liegende Schalter --36-- normalerweise geöffnet ist. Erst wenn die dem Abtastkörper--2--
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und der Schlagkörper--32--von diesem (--31--) angezogen wird. Dadurch wird auf den Magnet --31 und auf den Kolben --28-- eine kleine Kraft ausgeübt, die aber nicht gross genug ist, um die Bremskraft der Bremse--29-zu überwinden.
Wenn aber der Schlagkörper--32--auf den Elektromagneten --31-- aufschlägt, so wird für kurze Zeit eine so grosse Kraft auf den Elektromagneten --31-- (in Fig. 7 nach rechts) ausgeübt, dass sich der Kolben--28--unter Überwindung der Kraft der Bremse --29-- um einen kleinen Betrag nach rechts bewegt, wodurch der Strömungsquerschnitt --26-- vergrössert und die Kühlung an dieser Stelle der Walze verstärkt wird. Kältere Stellen der Walze führen analog zur Abschwächung der Kühlung ; solange die Temperatur über die ganze Walzenlänge hinreichend gleich ist, erfolgt überhaupt kein Eingriff in die konstante Kühlung.
Wenn die Wirkungsfähigkeit der Kühlvorrichtung grösser ist, als es zum Temperaturausgleich notwendig ist, so bleibt mit der beschriebenen Regulierung unbestimmt, ob sie in der oberen oder in der unteren Region ihrer Leistungsfähigkeit arbeitet. Wenn ein Interesse für das eine oder andere besteht, sei es, weil aus technologischen Gründen lieber wärmer oder kälter geglättet, oder weil mit wenig Blasluft ausgekommen werden soll, so genügt es, durch äusseren Eingriff von Zeit zu Zeit alle
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der Regler wieder für den Ausgleich sorgt.
Im beschriebenen Beispiel ist zur Temperaturmessung ein Thermoelement angeführt, eine bestimmte Art des Abtastkörpers und ein Mechanismus zu seiner Hin- oder Herführung beschrieben. Statt des Thermoelementes kann auch ein temperaturempfindlicher Halbleiterwiderstand, statt des beschriebenen ein anderer Abtastkörper und irgend ein bekannter Mechanismus zum Hin- und Herführen benutzt werden.
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