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Die
Erfindung betrifft eine Kalanderwalze mit einem Walzenmantel, der
mehrere Heizmittelkanäle aufweist,
die in Umfangsrichtung verteilt sind, und einer Heizmittelanschlußanordnung
zur Zufuhr und Abfuhr eines Heizmittels, wobei jeder Heizmittelkanal Bestandteil
eines Strömungspfades
ist, der mit der Heizmittelanschlußanordnung in Verbindung steht. Ferner
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Kalanderwalze
mit einem Walzenmantel, der mehrere Heizmittelkanäle aufweist,
durch die man ein Heizmittel leitet.
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Kalander
dienen zur Satinage einer Papier- oder Kartonbahn. Die Bahn wird
dabei durch Nips geleitet, die durch zwei zusammenwirkende Walzen
gebildet sind. Von diesen Walzen trägt in der Regel eine einen
elastischen Bezug. Diese Walze wird als "weiche Walze" bezeichnet.
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Die
andere Walze ist als harte, glatte Walze ausgebildet. Sie ist in
der Regel beheizt, so daß die Bahn
nicht nur mit einem erhöhten
Druck, sondern auch mit einer erhöhten Temperatur beaufschlagt werden
kann. Beheizte Kalanderwalzen werden auch in sogenannten Breitnip-Kalandern
verwendet, in denen die beheizte, harte Walze mit einer Schuhwalze oder
einem umlaufenden Band zusammenwirkt.
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Die
Beheizung einer derartigen Walze erfolgt dadurch, daß man ein
Heizmittel, beispielsweise heißes
Wasser, heißes Öl oder Dampf,
durch die Heizmittelkanäle
leitet. Die Heizmittelkanäle
sind als periphere Bohrungen ausgebildet. In der Regel werden zwei
benachbarte Heizmittelkanäle
verwendet, um das Heizmittel zunächst
in eine axiale Richtung durch den Walzenmantel zu leiten und dann
im benachbarten Heizmittelkanal wieder zurück. Dementsprechend kann der
Zufluß und
der Abfluß des
Heizmittels durch einen einzigen Walzenzapfen erfolgen.
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Bei
einigen Walzen führt
die Beheizung aber nicht nur zu der gewünschten erhöhten Oberflächentemperatur, sondern verursacht
Schwingungen. Dies läßt sich
vor allem bei Walzen beobachten, die aus unterschiedlichen Schichten
gebildet sind. Wenn ein Walzenmantel beispielsweise einen Kern aus
Hartguß aufweist,
der mit einer äußeren Schreckschicht aus
einem weißen
Guß versehen
ist, dann ist es im Verlauf der Herstellung außerordentlich schwierig, sicherzustellen,
daß jede
Schicht in Umfangsrichtung exakt die gleiche Dicke hat. Man kann
zwar nach dem Fertigstellen des Walzenmantels dafür sorgen, daß die Walze äußerlich
eine Zylinderform aufweist, beispielsweise durch Abdrehen und Schleifen.
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Diese
Zylinderform ist allerdings nur im kalten Zustand gewährleistet.
Bei einer erhöhten
Temperatur besteht das Risiko, daß sich die Form der Walze verändert, weil
die einzelnen Materialien unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten
haben. Wenn die Schichten in Umfangsrichtung nicht eine konstante
Dicke aufweisen, dann kann dies dazu führen, daß sich die Walze geringfügig durchbiegt.
Dies führt
dann im Betrieb zu Schwingungen, die bereits bei niedrigen Drehzahlen
zu erheblichen Problemen führen
können.
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Ein ähnliches
Problem ergibt sich auch bei Walzen, deren Mantel nur aus einem
Material gebildet ist, beispielsweise Stahl (KSTV). Wenn der Mantel
periphere Bohrungen aufweist, deren Abstand von der Oberfläche nicht überall gleich
ist, kann beispielsweise bei einem schlechten Wärmeleiter wie KSTV ein Unterschied
von 1 mm im Abstand zur Oberfläche einen
Temperaturunterschied an der Oberfläche von einigen °C verursachen,
beispielsweise 6°C.
Im Grunde besteht bei jeder Temperaturverteilung, die über den
Umfang im Mittel ungleichförmig
ist, das Risiko einer thermisch bedingten Durchbiegung, was zu einer
Schwingungsneigung führt.
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Eine
mögliche
Lösung
dieses Problems besteht darin, die Walze auf Betriebstemperatur
aufzuheizen und im heißen
Zustand rund zu schleifen. Dies bedingt jedoch einen erheblichen
Fertigungsaufwand. Darüber
hinaus ist im heißen
Zustand ein Naßschleifen
nicht möglich,
sondern es muß aufwendig
mit einem Schleifband gefinished werden, um die gewünschte Oberflächenrauhigkeit
Ra < 0,1 μm zu erreichen.
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Das
Auswuchten, bei dem Zusatzmassen in oder an der Walze befestigt
werden, ist nicht immer möglich,
weil teilweise erhebliche Auswuchtgewichte mit Massen von mehreren
100 kg verwendet werden müssen,
die zudem noch in der axialen Mitte des Walzenmantels befestigt
werden müssen.
Darüber hinaus
ist eine Auswuchtmasse in der Regel nur für eine bestimmte Geschwindigkeit
tauglich.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen möglichst ungestörten Betrieb
zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Kalanderwalze der eingangs genannten Art
dadurch gelöst,
daß mindestens
ein Strömungspfad
eine Temperiereinrichtung aufweist, die die Temperatur des Heizmittels durch
diesen Strömungspfad
auf einen anderen Wert einstellt als die Temperatur des Heizmittels
durch einen anderen Strömungspfad.
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Mit
dieser Ausgestaltung ist es möglich,
in Umfangsrichtung des Walzenmantels unterschiedliche Temperaturen
zu erzeugen. Je größer die
Temperatur des Heizmittels ist, desto mehr Wärme wird dem Walzenmantel im
Bereich dieses Heizmittelkanals zugeführt. Dementsprechend steigt
die Temperatur hier lokal an. In einem anderen Heizmittelkanal wird
Heizmittel mit einer geringeren Temperatur zugeführt. Dementsprechend wird hier
auch nur eine geringere Wärmemenge
zugeführt
und die Temperatur steigt auf einen geringeren Wert an. Dies gilt
nicht nur dann, wenn die Walze ruht. Der durch die unterschiedlichen
Temperaturen bedingte Temperaturunterschied in Umfangsrichtung des
Walzenmantels rotiert vielmehr im Betrieb mit dem Walzenmantel mit. Durch
die gezielte Einstellung des Temperaturunterschieds läßt sich
die Durchbiegung zumindest teilweise kompensieren, die aus anderen
Gründen
bei einer höheren
Temperatur auftritt, beispielsweise durch die unterschiedlichen
Materialdicken der einzelnen Schichten des Walzenmantels. Der zusätzliche
Herstellungsaufwand ist vergleichsweise gering. Man erhält eine
Walze, die im Betrieb ohne Unwucht und Rundlauffehler arbeiten kann.
Der mögliche
Geschwindigkeitsbereich für
den Betrieb der Walze wird vergrößert, verglichen
mit einer nur durch Massen ausgewuchteten Walze.
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Bevorzugterweise
rotiert die Temperiereinrichtung mit der Walze. Man erzeugt also
eine Temperaturverteilung in Umfangsrichtung der Walze, die mit
der Walze rotiert. Eine durch die Temperaturverteilung erzeugte
Rückbiegung
der Walze wird also beibehalten.
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Auch
ist von Vorteil, wenn die Temperiereinrichtung auf einen Zulauf
zum Treibmittelkanal einwirkt. Dies hat den Vorteil, daß praktisch über die
gesamte Länge
des Heizmittelkanals das Heizmittel mit der erhöhten oder erniedrigten Temperatur
zugeführt wird.
Dies hält
Spannungen, die durch eine ungleichmäßige Temperaturverteilung in
Axialrichtung möglicherweise
erzeugt werden können,
klein. Darüber
hinaus steht im Bereich des Zulaufs in der Regel mehr Platz zur
Verfügung.
Der Zulauf ist vielfach als radialer Kanal im Walzenzapfen ausgebildet.
Man kann nun den Walzenzapfen entsprechend modifizieren und dort
die Heizeinrichtung vorsehen, ohne übermäßig in den Aufbau des Walzenmantels
eingreifen zu müssen.
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Alternativ
oder zusätzlich
dazu kann aber auch vorgesehen sein, daß die Temperiereinrichtung auf
einen Abschnitt des Heizmittelkanals einwirkt. Dieser Abschnitt
kann, falls erforderlich, auch die gesamte Länge des Heizmittelkanals abdecken.
Eine derartige Ausbildung empfiehlt sich insbesondere dann, wenn
man bei längeren
Walzen dafür
sorgen möchte,
daß die
Temperaturunterschiede zwischen dem Beginn eines Heizmittelkanals
und dessen Ende nicht zu groß werden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Temperiereinrichtung als
Heizeinrichtung ausgebildet. Man führt also dem Heizmittel zusätzlich Wärme zu,
um die Temperatur des Walzenmantels in Umfangsrichtung lokal zu
erhöhen.
Vielfach ist es einfacher, durch eine Heizeinrichtung eine Temperatur
zu erhöhen,
als durch eine Kühleinrichtung
eine Temperatur abzusenken.
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Vorzugsweise
weist die Heizeinrichtung einen ohmschen Heizwiderstand auf. Bei
einem ohmschen Heizwiderstand wird eine höhere Temperatur einfach dadurch
erzeugt, daß elektrischer
Strom hindurchgeleitet wird. Dieser Strom läßt sich leicht einstellen.
Mit der Einstellung des Stromes läßt sich Einfluß auf die
gewünschte
Temperaturerhöhung
nehmen.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß der
Heizwiderstand von Heizmittel umströmt ist. Der Heizwiderstand
befindet sich also innerhalb des Heizmittels. Auf diese Weise wird
die zugeführte
Wärme vollständig vom
Heizmittel aufgenommen, geht also nicht in die Umgebung verloren.
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Alternativ
oder zusätzlich
dazu kann die Heizeinrichtung eine induktive Heizung aufweisen,
die auf Material einwirkt, das den Strömungspfad begrenzt. Eine induktive
Heizeinrichtung arbeitet in der Regel mit Wechselstrom und erzeugt
ein magnetisches Feld, das wiederum Wirbelströme in leitfähigen Materialien erzeugt.
Wenn man derartige leitfähige
Materialien zur Begrenzung des Strömungspfades verwendet, dann
kann man die Wände
des Strömungspfades
erwärmen
und damit auch das Heizmittel.
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In
einer weiteren alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung kann
die Heizeinrichtung eine Mikrowellenheizung aufweisen. Eine Mikrowellenheizung
wirkt unmittelbar auf das Heizmittel, das in diesem Fall flüssig ausgebildet
sein sollte. Insbesondere dann, wenn man als Heizmittel Wasser verwendet, läßt sich
mit einer Mikrowellenheizung eine relativ schnelle und genaue Temperaturerhöhung bewirken.
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Schließlich ist
es auch möglich,
daß die
Heizeinrichtung eine Infrarotheizung aufweist. Eine Infrarotheizung
arbeitet mit Strahlung. Man kann beispielsweise eine derartige Strahlungsquelle
innerhalb eines Heizmittelkanals oder an dessen Anfang anordnen.
Die Strahlung heizt dann das durchfließende Heizmittel und die umgebenden
Bereiche des Strömungspfades
in gewünschter
Weise auf.
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Auch
ist von Vorteil, wenn der Strömungspfad
eine strömungsbeeinflussende
Einrichtung aufweist, die einen Wärmeübergang von der Heizeinrichtung
auf das Heizmittel beeinflußt.
Beispielsweise kann die strömungsbeeinflussende
Einrichtung Turbulenzen erzeugen. Diese Tur bulenzen können dazu genutzt
werden, einen möglichst
großen
Teil des Heizmittels tatsächlich
zur Berührung
mit heißen
Flächen
der Heizeinrichtung kommen zu lassen. Darüber hinaus kann man mit einer
derartigen strömungsbeeinflussenden
Einrichtung auch die Strömungsgeschwindigkeit
des Heizmittels beeinflussen. Die Strömungsgeschwindigkeit beeinflußt wiederum
den Wärmeübergang
vom Heizmittel auf den Walzenmantel.
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Vorzugsweise
ist die strömungsbeeinflussende
Einrichtung verstellbar. Durch das Verstellen der Einrichtung kann
man also den Wärmeübergang von
der Heizeinrichtung auf das Heizmittel und vom Heizmittel auf den
Walzenmantel so verändern,
daß sich
die gewünschte
Temperaturverteilung in Umfangsrichtung des Walzenmantels ergibt.
Diese Temperaturverteilung führt
zu einer Durchbiegung, die der "natürlichen" Durchbiegung der
Walze, die sich aufgrund einer ungleichmäßigen Materialverteilung ergibt,
entgegenwirkt.
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Die
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
daß man eine
Wärmezufuhr
erzeugt, die in Umfangsrichtung zwischen einem Minimum und einem
Maximum variiert, indem man das Heizmittel in verschiedenen Heizmittelkanälen unterschiedlich
temperiert, und man das Minimum und das Maximum mit der Kalanderwalze
rotieren läßt.
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Wie
oben im Zusammenhang mit der Kalanderwalze ausgeführt, erzeugt
man mit dieser Vorgehensweise eine thermische Verformung der Walze, die
gezielt der Durchbiegung entgegenwirkt, die durch die Aufheizung
der Walze und möglicherweise ungleichförmige Materialverteilungen bewirkt
worden ist. Dementsprechend läßt sich
der Betrieb der Walze störungsfreier
gestalten.
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Vorzugsweise
erzeugt man das Minimum und das Maximum um 180° versetzt zueinander. Dies hat
die größte Wirkung
bei der Kompensation einer Durchbiegung.
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Bevorzugterweise
leitet man in Abhängigkeit von
einer Durchbiegung der Kalanderwalze in einem Ausgangszustand das
Heizmittel durch einen Heizmittelkanal mit einer ersten Temperatur
und durch einen anderen Heizmittelkanal mit einer zweiten Temperatur,
die sich von der ersten Temperatur unterscheidet. Im Bereich des
Heizmittelkanals mit der höheren
Temperatur wird der Walzenmantel stärker beheizt und dehnt sich
dementsprechend stärker
aus. In diesem Fall kann man eine sekundäre Durchbiegung erzeugen, die
sich der primären
Durchbiegung, die durch das Aufheizen des Walzenmantels insgesamt
besteht, überlagern
kann.
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Vorzugsweise
leitet man durch einen Heizmittelkanal an der Innenseite der Durchbiegung
im Ausgangszustand Heizmittel mit einer höheren Temperatur als durch
einen Heizmittelkanal an der Außenseite
der Durchbiegung. Dadurch wird die Durchbiegung im Ausgangszustand
zumindest teilweise kompensiert. Die höhere Temperatur des Heizmittels führt zu einer
geringfügigen
Temperaturerhöhung
an der Innenseite der Durchbiegung. Dadurch dehnt sich die Walze
in Axialrichtung stärker
aus als an der Außenseite,
so daß die
im Ausgangszustand (aufgeheizte Walze ohne unterschiedliche Volumenströme) aufgetretene
Durchbiegung wieder kompensiert wird.
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Bevorzugterweise
heizt man die Kalanderwalze auf eine Betriebstemperatur auf, ermittelt
eine sich dabei ergebende Durchbiegung und stellt die Temperaturen
in den Heizmittelkanälen
so ein, daß sich
die Durchbiegung zurückbildet.
Diese Vorgehensweise kann man bei einer ruhenden oder langsam drehenden
Walze durchführen.
Natürlich
kann man die Walze auch mit Betriebsdrehzahlen rotieren lassen,
auch wenn dies ungünstig
ist. Aus der Durchbiegung kann man beispielsweise die unterschiedlichen
Längen
des Walzenmantels an der Außenseite der
Durchbiegung und an der Innenseite der Durchbiegung ermitteln. Diese
Längendifferenz
muß nun durch
unterschiedliche Wärmeausdehnungen
ausgeglichen werden. Die dazu erforderlichen Temperaturen kann man
errechnen. Man kann ebenfalls ausrechnen, welche Temperatur des
Heizmittels (bei einer vorgegebenen Strömungsgeschwindigkeit) erforderlich
ist, um diese lokale Temperatur der Walze zu erreichen. Diese Temperatur
kann man nun dadurch vorgeben, daß man in den einzelnen Strömungspfaden
temperaturbeeinflussende Mittel anordnet, beispielsweise eine Heiz-
oder Kühleinrichtung,
wobei eine Heizeinrichtung bevorzugt wird.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer beheizbaren Kalanderwalze im Schnitt
I-I nach 2,
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2 einen
Schnitt II-II nach 1,
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3 verschiedene Ausführungsformen von Temperiereinrichtungen
in einer Walze,
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4 eine Temperaturverteilung über den halben
Umfang der Kalanderwalze in zwei verschiedenen Betriebsweisen und
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5 die radiale Verformung der Kalanderwalze
in den in 4 dargestellten Betriebszuständen.
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1 zeigt
eine Kalanderwalze 1 im schematischen Längsschnitt. Die Kalanderwalze 1 weist einen
Walzenmantel 2 auf, der einen Innenraum 3 umschließt. An beiden
Stirnseiten ist der Walzenmantel 2 mit Walzenzapfen 4, 5 versehen,
die auch den Innenraum 3 abschließen. Jeder Walzenzapfen 4, 5 trägt einen
Wellenstummel 6, 7, mit dem die Kalanderwalze 1 in
der Stuhlung eines Kalanders aufgehängt werden kann.
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Im
Walzenmantel 2 sind in Umfangsrichtung verteilt mehrere
Heizmittelkanäle 8, 9 in
Form von peripheren Bohrungen vorgesehen. Die Heizmittelkanäle stehen
mit einer Heizmittelanschlußanordnung 10 in
Verbindung, die im linken Walzenzapfen 4 (bezogen auf die
Darstellung der 1) ausgebildet ist. Die Heizmittelanschlußanordnung 10 weist
einen Zufluß 11 und
einen Abfluß 12 auf,
die durch eine Drehdurchführung 13 mit
einer Wärmequelle
(nicht dargestellt) verbunden sind. Durch den Zufluß 11 kann Heizmittel,
beispielsweise heißes
Wasser, heißes Öl oder Dampf,
in den Heizmittelkanal 8 eingespeist werden. Nach dem Durchströmen der
Längserstreckung
des Walzenmantels 2 fließt das Heizmittel durch einen
benachbarten Heizmittelkanal wieder zurück zur Heizmittelanschlußanordnung
und von dort nach außen.
Die Verbindung von benachbarten Heizmittelkanälen 8, 9 erfolgt
in nicht näher
dargestellter Weise im rechten Walzenzapfen 5. Durch den
stetigen Zustrom von heißem
Heizmittel wird die Kalanderwalze 1 insgesamt auf eine
höhere
Temperatur gebracht. Oberflächentemperaturen
einer derartigen Kalanderwalze liegen im Bereich von 60°C bis 200°C.
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Wenn
die Kalanderwalze 1 auf ihre Betriebstemperatur aufgeheizt
worden ist, dann kann es gelegentlich vorkommen, daß sie sich
durchbiegt. Die Durchbiegung beträgt bei einer Kalanderwalze
mit einer Länge
des Walzenmantels 2 von 7 m beispielsweise 0,2 mm. Diese
Durchbiegung führt
zu einer Unwucht, die im Betrieb zu erheblichen Schwingungsproblemen
führt.
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Um
diese Schwingungsprobleme zu entschärfen oder sogar zu beseitigen,
wird nun das Heizmittel, das durch die Heizmittelkanäle 8, 9 strömt, zusätzlich beeinflußt und zwar
durch eine Temperiereinrichtung, die unterschiedliche Ausgestaltungen
haben kann. Diese unterschiedlichen Ausgestaltungen sind in 3a bis 3e dargestellt.
Es ist jeweils eine einzelne Art einer Temperiereinrichtung in jeder
Figur dargestellt. Es ist aber ohne weiteres möglich, auch mehrere oder sogar
alle Arten von Temperiereinrichtungen miteinander zu kombinieren,
falls dies erforderlich oder günstig
sein sollte.
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Elemente,
die denen der 1 und 2 entsprechen,
sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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3a zeigt
zunächst
einen radialen Kanal 17, durch den Heizmittel vom Heizmittelanschluß 10 dem
Heizmittelkanal 8 zugeführt
wird. In diesem radialen Kanal 17 ist ein ohmscher Widerstand 23 angeordnet,
der über
eine Versorgungseinrichtung 24 mit einem vorbestimmten
elektrischen Strom und einer vorbestimmten elektrischen Spannung
versorgt wird. Die Versorgungseinrichtung 24 wiederum erhält ihre elektrische
Energie über
eine nicht näher
dargestellte Durchführung,
die beispielsweise durch den Walzenzapfen 4 und den Wellenstummel 6 geführt ist.
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Wenn
Strom durch den ohmschen Widerstand 23 fließt, erhöht sich
dessen Temperatur. Dementsprechend gibt der ohmsche Widerstand 23 Wärme an das
Heizmittel ab, das durch den radialen Kanal 17 zum Heizmittelkanal 8 strömt. Die
Temperaturerhöhung
muß nicht übermäßig groß sein.
Eine Temperaturerhöhung
um beispielsweise 5 bis 10°C reicht
ohne weiteres aus, wie nachstehend erläutert werden wird.
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Natürlich läßt sich
ein derartiger ohmscher Widerstand 23 auch berührungslos
von außen
mit elektrischer Energie versorgen. Hierzu kann die Versorgungseinrichtung 24 beispielsweise
als Sekundärseite
eines Transformators ausgebildet und im Wellenstummel 7 angeordnet
sein, auf dessen Außenseite
dann die Primärseite
des entsprechenden Transformators angeordnet ist.
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In 3a ist
der ohmsche Widerstand 23 im radialen Kanal 17 angeordnet.
Es ist aber auch möglich,
den ohmschen Widerstand 23 im Heizmittelkanal 8 anzuordnen,
wie dies in 3b dargestellt ist. Auch hier
liegt der ohmsche Widerstand 23 inmitten des Heizmittelstromes,
so daß er
die Wärme,
die er erzeugt, praktisch vollständig
an den Heizmittelstrom abgeben kann.
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Ein
Einsatz 19 ist an der Stirnseite des Walzenmantels 2 in
den Heizmittelkanal 8 eingesetzt. Nach der Demontage des
Walzenzapfens 4 ist diese Stirnseite 20 frei zugänglich,
so daß der
Einsatz 19 gegebenenfalls ausgetauscht werden kann. Der
Einsatz 19 liegt an einer Stufe 21 an, die durch
eine Durchmesservergrößerung des
Heizmittelkanals 8 gebildet ist. In dem Einsatz 19 ist
eine strömungsbeeinflussende
Einrichtung in Gestalt einer Drosselklappe 22 angeordnet.
Mit Hilfe der Drosselklappe 22, die hier nur schematisch
dargestellt ist, ist es möglich,
das Heizmittel gezielt dem ohmschen Widerstand 23 zuzuführen. Unter
Umständen
reicht es auch aus, das Heizmittel einfach im Bereich des ohmschen
Widerstandes 23 zu verwirbeln, so daß man dafür sorgen kann, daß möglichst
viel Heizmittel tatsächlich
mit dem ohmschen Widerstand 23 in Kontakt kommt. Ein Wärmetransport
durch Wärmeleitung im
Heizmittel wird dann nur in einem geringeren Maß erforderlich.
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3c zeigt
eine weitere Alternative, bei der die Heizeinrichtung durch eine
induktive Heizung 25 gebildet ist. Die induktive Heizung 25 weist
zwei Spulenpaare 26, 27 auf, die mit einer Wechselspannung versorgt
werden. Die Frequenz dieser Wechselspannung ist einstellbar. Der
Walzenmantel 2 ist elektrisch leitfähig. Dementsprechend erzeugt
das von den Spulen 26, 27 erzeugte magnetische
Wechselfeld Wirbelströme
im Walzenmantel, die zu einer Erwärmung des Walzenmantels führen und
damit zu einer Erwärmung
der Flüssigkeit,
die durch den Heizmittelkanal 8 strömt. Die Erwärmung durch Wirbelströme läßt sich
lokal relativ genau steuern, so daß auch hier gezielt eine Temperaturerhöhung durch
Beheizen des Heizmittels an bestimmten Positionen in Umfangsrichtung
der Walze vorgenommen werden kann.
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3c zeigt,
daß auch
in der Umgebung des radialen Kanals 17 eine entsprechende
Spulenanordnung 28, 29 vorgesehen sein kann, so
daß das Heizmittel
bereits beim Durchströmen
des radialen Kanals 17 erwärmt werden kann.
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Die
induktive Heizung mit ihren Spulen 26–29 ist hier nur schematisch
dargestellt. Um die Spulen hier unterzubringen, wird man sowohl
den Walzenmantel 2 als auch den Walzenzapfen 4 entsprechend
bearbeiten, beispielsweise mit Ausnehmungen zur Aufnahme der Spulen 26–29 versehen.
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3d zeigt
eine weitere Möglichkeit,
die durch einzelne Heizmittelkanäle 8 strömende Flüssigkeit
zu beheizen. Vorgesehen ist hier ein Ultraschallgeber 30,
der auf die den radialen Kanal 17 durchströmende Flüssigkeit,
beispielsweise Wasser, einwirkt. Der Ultraschallgeber 30 wirkt
mit einem zweiten Geber 31 zusammen. Beide Geber bilden zusammen
eine Ultraschallheizung 32. Die Ultraschallheizung 32 versetzt
in an sich bekannter Weise Flüssigkeitsmoleküle in Schwingungen
und führt
dadurch zu einer Temperaturerhöhung
der durchströmenden
Flüssigkeit.
Diese Temperaturerhöhung
wird gezielt auf einzelne Heizmittelkanäle 8 beschränkt, so
daß man über den
Umfang der Walze eine ungleichförmige
Temperaturverteilung erhält.
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3e zeigt
eine weitere Möglichkeit,
innerhalb einzelner Heizmittelkanäle 8 die durchströmende Flüssigkeit
zu erwärmen.
Vorgesehen ist eine Infrarotheizung 33, beispielsweise
ein IR-Strahler, der auf die den Heizmittelkanal 8 durchströmende Flüssigkeit
einwirkt.
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Wie
oben erwähnt,
lassen sich alle Heizeinrichtungen miteinander kombinieren. Man
kann auch anstelle einer Heizeinrichtung eine Kühleinrichtung verwenden, um
die Temperatur des Heizmittels in bestimmen Heizmittelkanälen 8, 9 lokal
abzusenken. Die Auswirkungen derartiger Heizeinrichtungen (oder Kühleinrichtungen)
werden im folgenden unabhängig von
der Art der Heizeinrichtung betrachtet.
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4a zeigt
die Oberflächentemperatur über den
halben Umfang der Kalanderwalze 1. Dargestellt ist eine
wellige Kurve, die ihr Maximum an den Punkten der Oberfläche (in
Umfangsrichtung gesehen) aufweist, an denen Heizmittelkanäle 8 angeordnet
sind, durch die das Heizmittel von der Heizmittelanschlußanordnung 10 wegfließt. Die
Minima befinden sich dort, wo das Heizmittel durch Heizmittelkanäle 9 wieder
zurückfließt. Die
Temperaturunterschiede zwischen Maximum und Minimum liegen in der
Größenordnung
von etwa 1°C.
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Wenn
man nun die Temperatur des Heizmittels in einzelnen Heizmittelkanälen verändert und beispielsweise
bei 0° Heizmittel
mit einer höheren Temperatur
durch die Heizmittelkanäle 8, 9 leitet,
als bei 180° (bezogen
auf den Umfangswinkel), und dazwischen die Temperatur des Heizmittels
stetig abnehmen läßt, dann
ergibt sich eine Temperaturverteilung über den Umfang, wie sie in
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4b dargestellt
ist. Bei 0° Umfangswinkel liegt
der Mittelwert der Temperatur bei etwa 177°C. Bei 180° Umfangswinkel liegt der Mittelwert
der Temperatur etwa bei 174°C.
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Die
Auswirkungen sind in 5 zu erkennen. 5a zeigt
dabei die radiale Dehnung des Walzenmantels für den Fall, daß der Walzenmantel 2 in
Umfangsrichtung gleichförmig
beheizt wird. Die radiale Dehnung an der Oberseite (bei 0° Umfangswinkel)
ist etwa + 1 mm, dargestellt durch eine Kurve 14. Die radiale
Dehnung an der Unterseite, also bei 180° Umfangswinkel, liegt bei etwa – 1 mm,
dargestellt durch die Kurve 15. Die Mittellinie der Walze,
dargestellt durch die Kurve 16, erfährt keine Verschiebung. Die
Durchmesservergrößerung am
linken Rand ist auf die Walzenzapfen 4 zurückzuführen. Dieser "Ochsenjoch"-Effekt ist an sich
bekannt und wird hier nicht weiter erläutert. 5 zeigt
die entsprechende radiale Dehnung nur für eine Hälfte (in Axialrichtung gesehen)
der Walze.
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In 5b ist
nun die Situation dargestellt, wenn man den Walzenmantel über seinen
Umfang ungleichförmig
beheizt. Man kann erkennen, daß die Kurve 14', die die radiale
Verformung an der Oberseite der Walze, also bei 0° Umfangswinkel,
angibt, zur axialen Walzenmitte hin ansteigt und zwar um etwa 1,35
mm. An der Unterseite der Walze (Kurve 15') ist die radiale Verformung weniger
stark ausgeprägt
als in 5a. Hier beträgt die Verformung
nur noch etwa 0,95 mm. Auch die Mittellinie (Kurve 16') verformt sich
und zwar um etwa 0,192 mm, also fast die 0,2 mm, um die die Walze
aufgrund ihrer unkompensierten Durchbiegung verformt werden würde, die
auf das gleichmäßige Aufheizen
zurückzuführen wäre.
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Man
kann nun durch eine gezielte Einstellung der Temperatur des Heizmittels
in den Heizmittelkanälen 8, 9 dafür sorgen,
daß sich
durch die ungleichförmige
Wärmeversorgung
der Heizmittelkanäle 8, 9 eine
Temperaturverteilung ergibt, die zu einer Durchbiegung der Kalanderwalze 1 führt, die
der Durchbiegung ohne zusätzliche
Maßnahmen
entgegengerichtet ist.
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Hierbei
geht man zweckmäßigerweise
so vor, daß man
die Kalanderwalze 1 zunächst
auf ihre Betriebstemperatur aufheizt, beispielsweise eine Oberflächentemperatur
von 175°C
einstellt. Die sich dabei ergebende Durchbiegung der Kalanderwalze 1 kann
man meßtechnisch
ermitteln. Aus dieser Durchbiegung ergibt sich eine Längendifferenz
zwischen der Außenseite
der Durchbiegung und der Innenseite der Durchbiegung. Diese Längendifferenz
kann man nun dadurch wieder beseitigen, daß man den Walzenmantel an der
Innenseite der Durchbiegung stärker
beheizt, dort also Heizmittel mit einer höheren Temperatur durch die
Heizmittelkanäle 8, 9 leitet. Man
ordnet also die Heizeinrichtungen in Heizmittelkanälen an,
die auf der "Innenseite" der unkompensierten
konkaven Biegung liegen.
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Wie
oben gezeigt, sind die notwendigen Temperaturunterschiede nicht
groß.
Man kann sie daher innerhalb der Walze durch geeignete Heizeinrichtungen
herstellen. Natürlich
läßt sich
eine Temperaturdifferenz auch dadurch erzeugen, daß man das Heizmittel
an bestimmten Umfangspositionen kühlt.