DE102005022960A1

DE102005022960A1 - Hot roll inductor arrangement which in axial direction is adapted to surface contour formed by different diameters of roll body and journal plates

Info

Publication number: DE102005022960A1
Application number: DE200510022960
Authority: DE
Inventors: Joachim Hinz; Josef Schneid; Peter Dr. Wiemer; Thomas Hermsen; Ulrich Rothfuss; Frank Levi; Hans-Rolf Conrad
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2006-12-21

Abstract

The hot roll, with a journal on at least one end of the roll body (2), and a journal plate with a smaller diameter than the roll body, has an inductor arrangement (11) which in the axial direction is adapted to a surface contour which is formed by the different diameters of the roll body and journal plates (5,6). The inductor arrangement has at least two conductors (12) extending in the axial direction of the hot roll which in the region of the journal plate each have an end section which is offset in the direction of the roll axis (28) with regard to a main section (14) of the roll.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizwalze mit einem Walzenkörper, der eine Umfangsfläche aufweist, einem Walzenzapfen an mindestens einem Ende des Walzenkörpers, der eine Zapfenscheibe mit einem geringeren Durchmesser als der Walzenkörper aufweist, und einer induktiven Außenheizung, die eine Induktoranordnung aufweist.The The invention relates to a heating roller with a roller body, the a peripheral surface a roll neck at at least one end of the roll body, the has a trunnion with a smaller diameter than the roller body, and an inductive external heating, the having an inductor arrangement.

Eine derartige Heizwalze wird insbesondere in einem Kalander verwendet. Ein Kalander dient zum Behandeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, mit einem erhöhten Druck und in vielen Fällen auch mit einer erhöhten Temperatur. Um die erhöhte Temperatur bereitzustellen, also Wärme in die Materialbahn eintragen zu können, wird die Heizwalze verwendet. Die Heizwalze bildet mit einer Gegenwalze, in der Regel einer Walze mit einem elastischen Bezug oder einer Schuh walze, einen Nip oder Breitnip, durch den die Materialbahn geführt wird.A Such heat roller is used in particular in a calender. A calender serves to treat a material web, in particular a paper or board web, with an increased pressure and in many cases too with an elevated temperature. To the increased To provide temperature, so enter heat in the web to be able to the heating roller is used. The heating roller forms with a counter-roller, usually a roller with an elastic cover or a shoe roller, a nip or wide nip through which the material web is guided.

Eine weit verbreitete Ausgestaltung einer Heizwalze verwendet ein Wärmeträgermedium, das die Heizwalze durchströmt. Das Wärmeträgermedium transportiert Wärme in die Heizwalze hinein, gibt die Wärme an die Heizwalze ab und verläßt dann die Heizwalze mit einer geringeren Temperatur. Bei der Verwendung eines Wärmeträgermediums ist jedoch die übertragbare Heizleistung begrenzt. Beispielsweise kann Wasser nicht über seinen Siedepunkt hinaus erhitzt werden. Auch Öl hat eine Grenztemperatur, die im Betrieb nicht überschritten werden kann. Die Verwendung von gasförmigen Wärmeträgerfluiden, beispielsweise Gas, erlaubt zwar höhere Temperaturen, begrenzt andererseits aber aus anderen Gründen die übertragbare Wärmeleistung. Darüber hinaus muß man bei gasförmigen Wärmeträgern auch gewisse Druckfestigkeits-Vorschriften beachten.A widespread embodiment of a heating roller uses a heat transfer medium, which flows through the heating roller. The heat transfer medium transports heat into the heating roller, gives off the heat to the heating roller and then leave the heating roller with a lower temperature. When using a heat transfer medium is however the transferable one Heating power limited. For example, water can not be over his Boiling point to be heated. Also oil has a limit temperature, not exceeded during operation can be. The use of gaseous heat transfer fluids, for example Gas, admittedly higher Temperatures, limited on the other hand, but for other reasons, the transferable Heat output. Furthermore you have to at gaseous Heat carriers too observe certain pressure resistance regulations.

Eine andere Möglichkeit, der Heizwalze Wärme zuzuführen, besteht in der Verwendung einer induktiven Außenheizung. Die induktive Außenheizung induziert in der Oberfläche der Walze Wirbelströme, die wiederum elektrische Verluste verursachen. Die elektrische Verlustleistung schlägt sich in einer Temperaturerhöhung der Oberfläche der Heizwalze nieder, was gewünscht ist. Eine derartige induktive Außenheizung weist in der Regel eine Vielzahl von Spulen auf, deren Wicklungsachse im wesentlichen radial zur Umfangsfläche der Heizwalze gerichtet ist. Diese Ausgestaltung hat den zusätzlichen Vorteil, daß die Heizleistung entlang der axialen Länge der Heizwalze in gewissen Grenzen noch gesteuert werden kann. Auch mit einer derartigen induktiven Außenheizung stößt man aber bei der übertragbaren Wärmemenge an gewisse Grenzen.A different possibility, the heating roller heat supply, consists in the use of an inductive external heating. Inductive external heating induced in the surface the roller eddy currents, the in turn cause electrical losses. The electrical power loss beats in a temperature increase the surface the heating roller down, which is desired is. Such inductive external heating usually has a plurality of coils, the winding axis substantially radially to the peripheral surface the heating roller is directed. This embodiment has the additional Advantage that the Heating power along the axial length of the heating roller in certain Borders can still be controlled. Even with such an inductive external heating but you come across at the transmittable heat quantity to certain limits.

Bei immer schneller laufenden Kalandern ist man darauf angewiesen, eine relativ große Wärmemenge durch die Heizwalze auf die Bahn übertragen zu können. Dies gilt insbesondere dann, wenn man eine durch einen Breitnip laufende Materialbahn beheizen möchte. In Abhängigkeit von der Länge des Breitnips verweilt die zu behandelnde Materialbahn relativ lange im Breitnip und damit in Kontakt mit der Heizwalze. Dementsprechend kann sie eine entsprechend große Wärmemenge aufnehmen. Man strebt daher Oberflächentemperaturen im Bereich von über 200°C und sogar bis etwa 300°C an.at Ever faster calendering is dependent on one relatively large heat to be transferred by the heating roller on the web. This is especially true if you are running through a wide-nip Would like to heat material web. Dependent on of the length of the broad nip dwells the material web to be treated relatively long in the nip and thus in contact with the heating roller. Accordingly Can she be a suitably large heat take up. One therefore strives for surface temperatures in the range from over 200 ° C and even up to about 300 ° C at.

Um derartig hohe Oberflächentemperaturen erzeugen zu können, kann man eine Induktoranordnung verwenden, die sich mit einer Leiterschleife etwa parallel zur Achse der Heizwalze erstreckt. Diese Leiterschleife wird mit einem Wechselstrom versorgt. Der Wechselstrom wiederum induziert in der Oberfläche der Heizwalze Wirbelströme. Etwa in der Mitte zwischen den beiden Leitern der Leiterschleife entsteht dann eine maximale magnetische Induktion und damit eine maximale Wirbelstromstärke. Mit einer derartigen Induktoranordnung lassen sich also relativ hohe Temperaturen erzeugen. Allerdings läßt sich die Heizleistung in axialer Richtung der Heizwalze nicht mehr individuell steuern.Around produce such high surface temperatures to be able to you can use an inductor, which is about a conductor loop extends parallel to the axis of the heating roller. This conductor loop is supplied with an alternating current. The alternating current again induced in the surface the heating roller eddy currents. Formed approximately in the middle between the two conductors of the conductor loop then a maximum magnetic induction and thus a maximum Eddy current. With such an inductor arrangement can thus be relatively generate high temperatures. However, the heating power can be in no longer individually control the axial direction of the heating roller.

Dementsprechend besteht hierbei das Problem, daß die Walzenzapfen, vor allem die Zapfenscheiben, nur ungenügend beheizt werden, was zu teilweise erheblichen Span nungen in der Walze führt. Darüber hinaus stellen sich in einem Nip, der mit einer derartigen Heizwalze gebildet ist, ungleichförmige Druckspannungen ein.Accordingly here is the problem that the Rolling necks, especially the pin disks, only insufficiently heated be, resulting in some considerable tension in the roll. Furthermore Imagine yourself in a nip that formed with such a heating roller is nonuniform Compressive stresses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei hohen Temperaturen der Heizwalze die mit der Heizwalze erzielbaren Beeinflussungsmöglichkeiten zu verbessern.Of the Invention is based on the object at high temperatures Heating roller to the achievable with the heat roller influencing possibilities improve.

Diese Aufgabe wird bei einer Heizwalze der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Induktoranordnung in Axialrichtung an eine durch die unterschiedlichen Durchmesser von Walzenkörper und Zapfenscheibe gebildete Oberflächenkontur angepaßt ist.These Task is characterized by a heat roller of the type mentioned solved, that the Induktoranordnung in the axial direction to one by the different Diameter of roll body and Spigot formed surface contour customized is.

Durch die unterschiedlichen Durchmesser von Walzenkörper und Zapfenscheibe entsteht im Bereich des Walzenendes eine Stufe, durch die normalerweise eine magnetische oder induktive Kopplung zwischen der Induktoranordnung und der Oberfläche von Walzenkörper bzw. Zapfenscheibe verändert wird. Dementsprechend wird der Umfang der Zapfenscheibe nicht in gleichem Maße beheizt wie der Umfang des Walzenkörpers, wenn die Induktoranordnung über die gesamte Länge der Heizwalze die gleiche Ausbildung hat. Wenn man nun diese Stufe berücksichtigt und die Induktoranordnung an die Oberflächenkontur, die die Stufe beinhaltet, anpaßt, dann kann man dafür sorgen, daß die durch die Wirbelströme in der Umfangsfläche des Walzenkörpers erzeugte Heizleistung und die durch Wirbelströme in der Umfangsfläche der Zapfenscheibe erzeugte Heizleistung so aufeinander abgestimmt werden können, daß sich sowohl der Walzenkörper als auch die Zapfenscheibe auf etwa die gleichen Temperaturen erhitzen lassen. Dabei kann man selbstverständlich die einzelnen Heizleistungen so einstellen, daß auch materialbedingte Unterschiede bei der thermischen Ausdehnung berücksichtigt werden können. Auf diese Weise lassen sich thermisch bedingte Spannungen im Betrieb der Heizwalze mit relativ einfachen Maßnahmen klein halten. Die Heizwalze wird also nicht nur an der Umfangsfläche des Walzenkörpers, sondern auch im Bereich der Zapfenscheiben beheizt. Unter Umständen kann es auch sinnvoll sein, den Wellenstummel zu beheizen, der sich an die Zapfenscheibe anschließt. Mit der geometrischen Anpassung der Induktoranordnung lassen sich auch die mit der Heizwalze in einem Nip erzielbaren Druckspannungen über die axiale Länge der Heizwalze vergleichmäßigen.Due to the different diameters of the roller body and the journal, a step is created in the region of the end of the roller through which a magnetic or inductive coupling between the inductor arrangement and the surface of the roller body or journal is normally changed. Accordingly, the circumference of the pin plate is not heated to the same extent as the circumference of the roller body when the inductor assembly over the entire length of the heating roller has the same design. By taking this step into account and adapting the inductor assembly to the surface contour including the step, one can ensure that the heating power generated by the eddy currents in the circumferential surface of the roller body and the heating power generated by eddy currents in the peripheral surface of the trunnion disk can be matched to each other, that let both the roller body and the pin plate heat to about the same temperatures. It is of course possible to adjust the individual heating powers so that material-related differences in the thermal expansion can be taken into account. In this way, thermally induced stresses during operation of the heating roller can be kept small with relatively simple measures. The heating roller is thus heated not only on the peripheral surface of the roller body, but also in the region of the pin disks. Under certain circumstances, it may also be useful to heat the stub shaft, which adjoins the pin plate. With the geometrical adaptation of the inductor arrangement, the compressive stresses achievable with the heating roller in a nip can be evened out over the axial length of the heating roller.

Vorzugsweise weist die Induktoranordnung mindestens zwei in Axialrichtung der Heizwalze verlaufende Leiter auf, die im Bereich der Zapfenscheibe jeweils einen Endabschnitt aufweisen, der in bezug zu einem im Bereich des Walzenkörpers angeordneten Hauptabschnitt zur Walzenachse hin versetzt ist. Mit anderen Worten hat der Leiter bzw. haben die Leiter einen etwa S-förmigen oder stufenförmigen Verlauf im Bereich des Übergangs zwischen dem Walzenkörper und der Zapfenscheibe. Mit anderen Worten läßt sich der wirksame Abstand zwischen dem Induktor im Bereich des Walzenkörpers und der wirksame Abstand zwischen dem Induktor und der Umfangsfläche der Zapfenscheibe im wesentlichen gleich halten. Eine Identität im mathematisch engen Sinne ist hierunter nicht zu verstehen. Es reicht aus, wenn die durch die erzeugten Temperaturen bedingten thermischen Ausdehnungen im wesentlichen aneinander angeglichen sind.Preferably the inductor arrangement has at least two in the axial direction of the Heating roller extending conductor, which in the region of the pin disk respectively an end portion that is relative to one in the region of roller body arranged main portion is offset to the roll axis. With In other words, the conductor or the ladder has an approximately S-shaped or stepped Course in the area of the transition between the roller body and the pin pulley. In other words, the effective distance can be between the inductor in the region of the roll body and the effective distance between the inductor and the peripheral surface of the trunnion plate substantially the same hold. An identity in the mathematically narrow sense, this is not to be understood. It is sufficient if caused by the generated temperatures thermal expansions substantially aligned with each other are.

Vorzugsweise ist der Endabschnitt über einen Übergangsabschnitt mit dem Hauptabschnitt verbunden, wobei eine magnetische Kopplung zwischen dem Übergangsabschnitt und einer Stirnseite des Walzenkörpers kleiner ist als eine magnetische Kopplung zwischen dem Hauptabschnitt und der Umfangsfläche. Wenn der Walzenkörper einen größeren Durchmesser als die Zapfenscheibe aufweist, dann ist ein Teil der Stirnseite des Walzenkörpers "sichtbar", d.h. er ist auch einer Einkopplung des Magnetfeldes ausgesetzt. Dies hätte normalerweise die Ausbildung von Wirbelströmen zur Folge. Wenn man nun die magnetische Kopplung auf die Stirnseite selbst vermindert, dann bilden sich dort weniger Wirbelströme aus und die Heizenergie, die der Walze zugeführt wird, entsteht hauptsächlich an den jeweiligen Umfangsflächen von Walzenkörper und Zapfenscheibe. Eine Ausbildung von Wirbelströmen im Bereich der Stirnseite des Walzenkörpers wird sich zwar nicht verhindern lassen. Dies ist aber auch nicht notwendig, weil über die Stirnseite auch eine gewisse Wärmemenge verlorengeht, die durch das Auftreten von Wirbelströmen wieder kompensiert wird.Preferably is the end section over a transitional section connected to the main section, wherein a magnetic coupling between the transition section and an end face of the roller body smaller than a magnetic coupling between the main section and the peripheral surface. When the roll body a larger diameter as the pin plate has, then part of the front side of the roll body "visible", i. he's also exposed to a coupling of the magnetic field. This would normally have the formation of eddy currents result. If you now the magnetic coupling on the front page even diminished, then less eddy currents are formed there and the heating energy that is supplied to the roller, arises mainly on the respective peripheral surfaces of roll body and pin pulley. A formation of eddy currents in the area of the front side the roll body will not be prevented. But this is not necessary because over the front side also lost a certain amount of heat, the is compensated by the occurrence of eddy currents again.

Vorzugsweise ist ein axialer Abstand zwischen dem Übergangsabschnitt und der Stirnseite des Walzenkörpers größer als ein radialer Abstand zwischen der Umfangsfläche und dem Hauptabschnitt. Die Veränderung des Abstandes ist eine einfache Möglichkeit, die magnetische oder induktive Kopplung zwischen dem Leiter und der Oberfläche so zu gestalten, daß die Gefahr der Ausbildung von Wirbelströmen nicht mehr kritisch ist.Preferably is an axial distance between the transition section and the end face of the roller body greater than a radial distance between the peripheral surface and the main portion. The change the distance is an easy way to the magnetic or inductive coupling between the conductor and the surface so too shape that the Danger of the formation of eddy currents is no longer critical.

In einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß die Induktoranordnung eine Polschuhanordnung aufweist, die mit der Umfangsfläche einen ersten Luftspaltabschnitt bildet, wobei die Polschuhanordnung mit der Zapfenscheibe einen zweiten Luftspaltabschnitt bildet und ein Unterschied einer mittleren Luftspaltlänge zwischen dem ersten und dem zweiten Luftspaltabschnitt kleiner ist als eine Differenz der Radien von Walzenkörper und Zapfenscheibe. Wenn man eine Induktoranordnung mit einer Polschuhanordnung verwendet, dann hat dies den Vorteil eines besseren Wirkungsgrades. Die Polschuhanordnung leitet das Magnetfeld und bündelt es in einer vorbestimmten Position, die etwa in der Mitte zwischen den beiden Leitern der Induktoranordnung liegt, bezogen auf die Umfangsrichtung des Walzenkörpers. Die Polschuhanordnung bildet damit einen Teil eines magnetischen Kreises, dessen magnetischer Widerstand hauptsächlich durch den Luftspalt zwischen der Polschuhanordnung und dem Walzenkörper bzw. der Zapfenscheibe gebildet ist. Auch der Walzenkörper und die Zapfenscheibe sind zumindest an ihrer Oberfläche elektrisch leitfähig, um Wirbelströme ausbilden zu lassen. Sie weisen auch eine gewisse magnetische Leitfähigkeit auf, so daß der Luftspalt ein wesentlicher Faktor bei der Leistungsübertragung an die Heizwalze ist. Wenn man nun dafür sorgt, daß die Polschuhanordnung über die gesamte axiale Länge der Heizwalze nicht einen konstanten Abstand zur Walzenachse einnimmt, sondern im Bereich der Zapfenscheiben ein geringerer Abstand zwischen der Polschuhanordnung und der Walzenachse besteht, dann kann man den Luftspalt auch im Bereich der Zapfenscheibe klein halten. Der Luftspalt muß dabei nicht genauso groß sein, wie im Bereich des Walzenkörpers. Es ist hierbei zu berücksichtigen, daß im Bereich der Zapfenscheiben weniger Wärme durch eine vorbeilaufende Materialbahn abtransportiert wird als im Bereich des Walzenkörpers. Dementsprechend muß die hier eingetragene Wärmemenge nicht so groß wie im Walzenkörper sein, um eine vergleichbare Temperatur zu erzeugen. Auch ist hier gegebenenfalls zu berücksichtigen, daß die Zapfenscheiben ein anderes Ausdehnungsverhalten haben als der Walzenkörper. Dies hängt u.a. von den verwendeten Materialien ab. Wenn man aber dafür sorgt, daß die Differenz zwischen den mittleren Luftspaltlängen im ersten und im zweiten Luftspaltabschnitt kleiner ist als die Differenz zwischen den Radien von Walzenkörper einerseits und Zapfenscheibe andererseits, dann hat die Polschuhanordnung im Bereich der Stufe zwischen Zapfenscheibe und Walzenkörper ebenfalls eine Stufe, so daß die Einkopplung des magnetischen Feldes in die Zapfenscheibe mit der Einkopplung in den Walzenkörper vergleichbar ist. Man kann bei dieser Ausführungsform die elektrischen Leiter mit einem konstanten Abstand zur Walzenachse führen. Es ist aber auch möglich, hier zusätzlich noch den oben erwähnten S-förmigen Knick zu verwenden, um die Übertragung der Heizleistung auf magnetischem Weg an die Zapfenscheiben zu verbessern.In an alternative or additional embodiment, it can be provided that the inductor arrangement has a pole piece arrangement which forms a first air gap section with the peripheral surface, wherein the pole piece arrangement forms a second air gap section with the pin plate and a difference between a mean air gap length between the first and the second air gap section becomes smaller is as a difference of the radii of roll body and pin pulley. Using an inductor assembly with a pole piece arrangement has the advantage of better efficiency. The pole piece arrangement conducts the magnetic field and concentrates it in a predetermined position which is approximately in the middle between the two conductors of the inductor arrangement, with respect to the circumferential direction of the roller body. The pole piece arrangement thus forms part of a magnetic circuit whose magnetic resistance is formed mainly by the air gap between the pole piece arrangement and the roller body or the journal plate. Also, the roller body and the pin plate are electrically conductive at least on their surface to form eddy currents. They also have some magnetic conductivity so that the air gap is a significant factor in power transfer to the heat roller. If it is ensured that the pole shoe arrangement does not assume a constant distance to the roll axis over the entire axial length of the heat roller, but there is a smaller distance between the pole piece arrangement and the roll axis in the area of the journal disks, then the air gap can also be achieved in the area of the journal disk keep small. The air gap need not be the same size as in the area of the roller body. It should be noted that in Be rich in the pin plates less heat is removed by a passing material web than in the area of the roller body. Accordingly, the amount of heat entered here need not be as large as in the roll body to produce a comparable temperature. It should also be considered here, if necessary, that the journal discs have a different expansion behavior than the roller body. This depends, among other things, on the materials used. However, if it is ensured that the difference between the average air gap lengths in the first and in the second air gap section is smaller than the difference between the radii of roll body on the one hand and pin disk on the other hand, then the Polschuhanordnung also has a stage in the range between the pin disc and roller body so that the coupling of the magnetic field in the pin plate with the coupling into the roller body is comparable. In this embodiment, the electrical conductors can be guided at a constant distance from the roll axis. But it is also possible to additionally use the above-mentioned S-shaped bend here in order to improve the transmission of the heating power on magnetic way to the pin disks.

Vorzugsweise weist die Polschuhanordnung im Bereich des Walzenkörpers den gleichen magnetischen Widerstand wie im Bereich der Zapfenscheibe auf. Dies läßt sich beispielsweise dadurch realisieren, daß man die Polschuhanordnung aus einer Vielzahl von gleich aufgebauten E-förmigen Elementen aufbaut, die entlang der Axialrichtung der Walze sozusagen aufgestapelt sind. Die Polschuhanordnung an sich hat dann für das jeweils lokal herrschende Magnetfeld immer den gleichen Leitungsquer schnitt, die gleiche Leitungslänge und das gleiche Material. Dies vereinfacht die Auslegung und auch die Herstellung der Polschuhanordnung.Preferably has the Polschuhanordnung in the region of the roll body the same magnetic resistance as in the area of the pin pulley on. This can be for example, realize that by the Polschuhanordnung from a variety of identically constructed E-shaped Elements that builds along the axial direction of the roller, so to speak are piled up. The pole piece arrangement itself has then for each locally prevailing magnetic field always the same line cross section, the same cable length and the same material. This simplifies the design and also the production of the pole piece arrangement.

Auch ist bevorzugt, daß die Polschuhanordnung zumindest im Bereich der Zapfenscheibe einen veränderbaren Abstand zur Zapfenscheibe aufweist. Damit läßt sich die übertragbare Heizleistung in gewissen Grenzen einstellen. Bei einer stärkeren Annäherung der Polschuhanordnung an die Zapfenscheibe werden mehr Wirbelströme erzeugt und damit eine höhere Heizleistung in die Zapfenscheibe eingetragen. Wenn man den Abstand vergrößert, dann verringert sich die Heizleistung. Dementsprechend läßt sich die Temperatur der Zapfenscheibe recht gut an die Temperatur des Walzenkörpers anpassen.Also it is preferred that the Polschuhanordnung a changeable at least in the area of the pin pulley Distance from the pin plate has. This can be the transferable Adjust heating capacity within certain limits. At a closer approximation of Polschuhanordnung to the pin plate more eddy currents are generated and thus a higher one Heating power entered in the pin pulley. When you look at the distance enlarged, then reduced the heat output. Accordingly, the temperature of the Adjust the pin plate quite well to the temperature of the roller body.

Auch ist von Vorteil, wenn sich die Packungsdichte der Polschuhanordnung in Axialrichtung ändert. Wenn die Polschuhanordnung durch einen Stapel von Blechen gebildet ist, kann man in einzelnen Bereichen die Magnetfelddichte vermindern, indem man mehr oder weniger Bleche durch magnetisch schlecht leitendes Material, beispielsweise Isoliermaterial, ersetzt.Also is advantageous when the packing density of the pole piece arrangement changes in the axial direction. When the pole piece assembly is formed by a stack of sheets is, you can reduce the magnetic field density in some areas, by passing more or less sheets through magnetically poorly conducting Material, such as insulating material replaced.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:The Invention will be described below with reference to a preferred embodiment described in conjunction with the drawing. Herein show:

1 eine schematische Draufsicht auf eine Heizwalze und 1 a schematic plan view of a heating roller and

2 eine schematische Stirnseitenansicht auf die Heizwalze. 2 a schematic front view of the heating roller.

Eine Heizwalze 1 weist einen Walzenkörper 2 und an jedem axialen Ende einen Walzenzapfen 3, 4 auf. Jeder Walzenzapfen weist eine Zapfenscheibe 5, 6 und einen Wellenstummel 7, 8 auf. Die Wellenstummel 7, 8 dienen dazu, die Heizwalze 1 in nicht näher dargestellten Lagern drehbar zu lagern.A heating roller 1 has a roll body 2 and at each axial end a roll neck 3 . 4 on. Each roll neck has a pin plate 5 . 6 and a stub shaft 7 . 8th on. The stub shaft 7 . 8th serve to the heating roller 1 To store rotatably in bearings not shown.

Der Walzenkörper 2 weist einen etwas größeren Durchmesser als die Zapfenscheiben 5, 6 der Walzenzapfen 3, 4 auf. Dementsprechend weist der Walzenkörper 2 nicht nur eine Umfangsfläche 31, sondern an seinen beiden axialen Enden Stirnseitenabschnitte 9, 10 auf. Die Kontur der Heizwalze 1 ist also über ihre axiale Länge zweimal gestuft.The roll body 2 has a slightly larger diameter than the pin disks 5 . 6 the roll neck 3 . 4 on. Accordingly, the roll body 2 not just a peripheral surface 31 but at its two axial ends end side sections 9 . 10 on. The contour of the heating roller 1 is therefore stepped twice over its axial length.

Die Heizwalze 1 weist eine Induktoranordnung 11 auf. Die Induktoranordnung 11 weist zwei Leiter 12, 13 auf, die, wie aus 2 zu erkennen ist, übereinander angeordnet sind. Dementsprechend ist in 1 nur der obere Leiter 12 zu erkennen.The heating roller 1 has an inductor arrangement 11 on. The inductor arrangement 11 has two conductors 12 . 13 on, that, how out 2 can be seen, are arranged one above the other. Accordingly, in 1 only the upper ladder 12 to recognize.

Die beiden Leiter 12, 13 bilden eine Leiterschleife, die, wenn Wärme in der Oberfläche der Heizwalze 1 erzeugt werden soll, in entgegengesetzter Richtung von einem Strom, insbesondere einem Wechselstrom, durchflossen sind. Der durch die Leiter 12, 13 fließende Strom erzeugt ein Magnetfeld, das etwa in der Mitte der beiden Leiter 12, 13 (bezogen auf die Umfangsrichtung der Heizwalze 1) seine maximale Stärke hat. Ein sich änderndes Magnetfeld induziert Wirbelströme in der Oberfläche der Heizwalze 1, die wiederum Wärme erzeugen und damit eine Temperaturerhöhung bewirken.The two leaders 12 . 13 form a conductor loop, which, when heat in the surface of the heating roller 1 to be generated, in the opposite direction of a current, in particular an alternating current, are flowed through. The one by the ladder 12 . 13 flowing electricity creates a magnetic field that is roughly in the middle of the two conductors 12 . 13 (relative to the circumferential direction of the heating roller 1 ) has its maximum strength. A changing magnetic field induces eddy currents in the surface of the heating roller 1 , which in turn generate heat and thus cause an increase in temperature.

Die beiden Leiter 12, 13 sind im wesentlichen gleich ausgebildet. Die nachfolgende Beschreibung des Leiters 12 ist daher auf den Leiter 13 entsprechend anwendbar.The two leaders 12 . 13 are essentially the same. The following description of the leader 12 is therefore on the ladder 13 applicable accordingly.

Der Leiter 12 weist im Bereich des Walzenkörpers einen Hauptabschnitt 14 und im Bereich der beiden Zapfenscheiben 5, 6 jeweils einen Endabschnitt 15, 16 auf. Wie aus 1 zu erkennen ist, sind die beiden Endabschnitte 15, 16 gegenüber dem Hauptabschnitt 14 S-förmig abgewinkelt, so daß sie in radialer Richtung etwa den gleichen Abstand zur Oberfläche der Heizwalze 1 haben. Mit anderen Worten hat der Hauptabschnitt 14 einen Abstand a zur Walzenoberfläche und. die beiden Endabschnitte haben einen Abstand b zur Umfangsfläche der Zapfenscheiben. Die Differenz zwischen den beiden Abständen a und b ist geringer als die Differenz der Radien von Walzenkörper 2 und Zapfenscheibe 5, 6. Dementsprechend wird auch in den beiden Zapfenscheiben 5, 6, genauer gesagt ihren Umfangsflächen, ein entsprechend großes magnetisches Feld induziert, das seinerseits wieder die Ausbildung von Wirbelströmen zur Folge hat.The leader 12 has a main section in the area of the roller body 14 and in the area of the two tenon washers 5 . 6 one end section each 15 . 16 on. How out 1 it can be seen, the two end sections 15 . 16 opposite the main section 14 Angled in an S-shape, so that they in the radial direction about the same distance from the surface of the heating roller 1 to have. In other words, the main section has 14 a distance a to the roll surface and. the two end portions are at a distance b from the peripheral surface of the tenon washers. The difference between the two distances a and b is less than the difference of the radii of roll body 2 and pin pulley 5 . 6 , Accordingly, in the two pin disks 5 . 6 , Specifically, their peripheral surfaces, a correspondingly large magnetic field induced, which in turn has the formation of eddy currents result.

Dabei muß die in die Zapfenscheiben übertragene spezifische Heizleistung, d.h. die Heizleistung pro Längeneinheit, nicht mit der spezifischen Heizleistung am Walzenkörper 2 übereinstimmen. Der Walzenkörper 2 definiert in der Regel die Arbeitsbreite der Heizwalze 1, d.h. über ihn wird eine nicht näher dargestellte Materialbahn geführt, die durch einen Nip 17 zwischen der Heizwalze 1 und einer nur schematisch dargestellten Gegenwalze 18 läuft. Die Materialbahn führt Wärme vom Walzenkörper 2 ab und vermindert dementsprechend seine Temperatur. Da von den Zapfenscheiben 5, 6 keine Wärme durch eine vorbeilaufende Materialbahn abgeführt wird, ist hier auch eine etwas geringere Heizleistung ausreichend.In this case, the transferred into the pin disks specific heating power, ie the heat output per unit length, not with the specific heat output on the roll body 2 to match. The roll body 2 usually defines the working width of the heating roller 1 , That is, over him a non-illustrated material web is guided by a nip 17 between the heating roller 1 and a counter roller shown only schematically 18 running. The material web carries heat from the roll body 2 accordingly decreases its temperature. Because of the tenon washers 5 . 6 no heat is dissipated by a passing material web, here is a slightly lower heating power is sufficient.

Die Induktoranordnung weist, wie dies genauer aus 2 hervorgeht, eine Polschuhanordnung 19 auf, die mit der Umfangsfläche 31 des Walzenkörpers 2 eine Luftspaltanordnung bildet. Die Polschuhanordnung ist dabei im Querschnitt E-förmig ausgebildet mit einem Rücken 20, der auch als "Joch" bezeichnet werden kann, einem oberen Schenkel 21, einem mittleren Schenkel 22 und einem unteren Schenkel 23. Zwischen dem oberen Schenkel 21 und dem mittleren Schenkel 22 ist der obere Leiter 12 angeordnet. Zwischen dem mittleren Schenkel 22 und dem unteren Schenkel 23 ist der untere Leiter 13 angeordnet. Man kann das "E" auch ersetzen durch zwei "U", von denen jedes den zugeordneten Leiter dort umschließt, wo er nicht von der Walze 2 abgedeckt ist. In diesem Fall sind die beiden Jochabschnitte, also die beiden "U", in Umfangsrichtung der Walze 2 magnetisch voneinander getrennt, beispielsweise durch einen Luftspalt oder einen Kunststoffblock.The inductor arrangement has, as more precisely 2 shows a pole piece arrangement 19 on that with the peripheral surface 31 the roll body 2 forms an air gap arrangement. The pole piece arrangement is formed in cross-section E-shaped with a back 20 , which can also be called a "yoke", an upper thigh 21 , a middle thigh 22 and a lower leg 23 , Between the upper thigh 21 and the middle leg 22 is the top ladder 12 arranged. Between the middle leg 22 and the lower leg 23 is the bottom ladder 13 arranged. It is also possible to replace the "E" by two "U", each of which encloses the associated conductor where it is not from the roller 2 is covered. In this case, the two yoke sections, so the two "U", in the circumferential direction of the roller 2 magnetically separated from each other, for example by an air gap or a plastic block.

Die Luftspaltanordnung weist dementsprechend einen oberen Luftspalt 24, einen mittleren Luftspalt 25 und einen unteren Luftspalt 26 auf. Eine mittlere Luftspaltlänge ergibt sich aus dem arithmetischen Mittel dieser drei Luftspalte 24–26. Je kleiner die mittlere Luftspaltlänge ist, desto größer ist die Feldstärke des magnetischen Feldes, das durch die Luftspalte 24–26 auf die Umfangsfläche 31 des Walzenkörpers 2 übertragen wird. Die maximale magnetische Feldstärke ergibt sich im Bereich des mittleren Schenkels 22. Bei Verwendung von getrennten Polschuhen für jeden Leiter ergeben sich natürlich in der Mitte zwischen den Leitern zwei Luftspalte 25.The air gap arrangement accordingly has an upper air gap 24 , a middle air gap 25 and a lower air gap 26 on. An average air gap length results from the arithmetic mean of these three air gaps 24 - 26 , The smaller the average air gap length, the greater the field strength of the magnetic field passing through the air gaps 24 - 26 on the peripheral surface 31 the roll body 2 is transmitted. The maximum magnetic field strength results in the area of the middle leg 22 , Of course, when using separate pole pieces for each conductor, there are two air gaps in the middle between the conductors 25 ,

Man kann nun dafür sorgen, daß im Bereich der Zapfenscheiben 5, 6 die Polschuhanordnung 19 Polschuhelemente 27 aufweist, die in 2 gestrichelt dargestellt sind. Diese Polschuhelemente 27 befinden sich näher an der Achse 28 der Heizwalze. Dementsprechend lassen sich die Luftspalte 24', 25', 26' zur Umfangsfläche der Zapfenscheiben 5, 6 ähnlich klein gestalten wie die Luftspalte 24–26 zur Umfangsfläche des Walzenkörpers 2. Die Luftspalte müssen allerdings nicht exakt übereinstimmen. Wie oben erwähnt, wird von den Zapfenscheiben 5, 6 weniger Wärme abtransportiert. Dementsprechend ist hier auch nur eine geringere Wärmeerzeugung notwendig. Die Luftspalte 24'–26' können also größer sein als die Luftspalte 24–26.It is now possible to ensure that in the area of the journal discs 5 . 6 the pole piece arrangement 19 pole shoe 27 which has in 2 are shown in dashed lines. These pole pieces 27 are closer to the axis 28 the heating roller. Accordingly, the air gaps can be 24 ' . 25 ' . 26 ' to the peripheral surface of the pin discs 5 . 6 make similar small as the air column 24 - 26 to the peripheral surface of the roller body 2 , However, the air gaps do not have to match exactly. As mentioned above, the pin pulleys 5 . 6 less heat dissipated. Accordingly, only a lower heat generation is necessary here. The air column 24 ' - 26 ' can therefore be larger than the air gaps 24 - 26 ,

In Abhängigkeit davon, ob durch die Ausgestaltung der Luftspalte eine ausreichende magnetische Leistung auf die Zapfenscheiben 5, 6 übertragen werden kann, ist es unter Umständen nicht erforderlich, die Leiter 12, 13 mit dem entsprechenden abgewinkelten Verlauf zu versehen.Depending on whether by the design of the air gaps sufficient magnetic power to the pin disks 5 . 6 It may not be necessary to transfer the ladder 12 . 13 to be provided with the corresponding angled course.

Man kann auch die Packungsdichte der Polschuhanordnung 19 verändern, indem man einzelne Bleche oder Gruppen von Blechen durch Isoliermaterial ersetzt.One can also check the packing density of the pole piece arrangement 19 change by replacing individual sheets or groups of sheets with insulating material.

Um eine Ausbildung von Wirbelströmen in. den Stirnseiten 9, 10 des Walzenkörpers 2 nicht zu groß werden zu lassen, ist ein Abstand c zwischen den Übergangsabschnit ten 29 und der Stirnseite 9 (das gleiche gilt natürlich für die gegenüberliegende Stirnseite 10) größer als der Abstand a zwischen dem Hauptabschnitt 14 und der Umfangsfläche des Walzenkörpers 2. Der Übergangsabschnitt 29 verbindet den Hauptabschnitt 14 mit einem der beiden Endabschnitte 15, 16. Natürlich kann man die Ausbildung der Wirbelströme auch dadurch verringern, daß man die magnetische Kopplung zwischen dem Übergangsabschnitt 29 und der Stirnseite 9 auf andere Weise verringert, etwa durch eine geeignete Ausbildung der Polschuhanordnung 19.To a training of eddy currents in. The end faces 9 . 10 the roll body 2 not to be too big, is a distance c between the Übergangsabschnit th 29 and the front side 9 (The same applies of course to the opposite end 10 ) greater than the distance a between the main section 14 and the peripheral surface of the roller body 2 , The transition section 29 connects the main section 14 with one of the two end sections 15 . 16 , Of course, one can also reduce the formation of the eddy currents by the magnetic coupling between the transition section 29 and the front side 9 reduced in another way, such as by a suitable design of the pole piece 19 ,

Das Polschuhelement 27 im Bereich der Zapfenscheibe 5, 6 kann, wie dies durch einen Doppelpfeil 30 dargestellt ist, zur Walzenachse 28 hin oder von ihr weg verlagert werden. Damit ist es möglich, die in den Zapfenscheiben 5, 6 erzeugte Temperatur in etwa genauso groß zu halten und einzustellen, wie die im Walzenkörper 2 erzeugte Temperatur.The pole shoe element 27 in the area of the pin pulley 5 . 6 can, as by a double arrow 30 is shown, to the roll axis 28 be shifted away or away from her. This makes it possible for those in the journal discs 5 . 6 Temperature to be maintained and set in about the same size as in the roll body 2 generated temperature.

Dargestellt ist eine Ausgestaltung, in der die Leiter 12, 13 der Induktoranordnung über die gesamte axiale Länge durchgehen. Es kann günstig sein, statt dessen mehrere Leiter, die jeweils einen Längsabschnitt der Heizwalze abdecken, zu verwenden, weil man dann jeden Leiter aufgrund des geringeren elektrischen Widerstands bei gleicher Versorgungsspannung mit einer höheren Stromstärke betreiben kann.Shown is an embodiment in which the ladder 12 . 13 the inductor arrangement over the entire axial length. It can be cheap Instead, use several conductors, each covering a longitudinal section of the heating roller, because then you can operate each conductor due to the lower electrical resistance at the same supply voltage with a higher current.

Claims

A heat roller having a roller body having a circumferential surface, a roll neck at at least one end of the roller body having a pin plate with a smaller diameter than the roller body, and an inductive external heating having an inductor arrangement, characterized in that the inductor arrangement ( 11 ) in the axial direction of a through the different diameters of roll body ( 2 ) and pin disk ( 5 . 6 ) formed surface contour is adapted.

Heat roller according to claim 1, characterized in that the inductor arrangement ( 11 ) at least two in the axial direction of the heating roller ( 1 ) running ladder ( 12 . 13 ), which in the region of the pin pulley ( 5 . 6 ) each have an end portion ( 15 . 16 ) with respect to one in the region of the roll body ( 2 ) arranged main section ( 14 ) to the roll axis ( 28 ) is offset.

Heat roller according to claim 2, characterized in that the end section ( 15 . 16 ) via a transitional section ( 29 ) with the main section ( 14 ), wherein a magnetic coupling between the transition section ( 29 ) and a front side ( 9 . 10 ) of the roller body ( 2 ) is smaller than a magnetic coupling between the main section ( 14 ) and the peripheral surface.

Heat roller according to claim 3, characterized in that an axial distance (c) between the transition section ( 29 ) and the front side ( 9 . 10 ) of the roller body ( 2 ) is greater than a radial distance (a) between the peripheral surface and the main portion ( 14 ).

Heat roller according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inductor arrangement ( 11 ) a pole shoe arrangement ( 19 ) having with the peripheral surface a first air gap portion ( 24 - 26 ), wherein the pole piece arrangement ( 19 ) with the pin disk ( 5 . 6 ) a second air gap section ( 24 ' - 26 ' ) and a difference of a mean air gap length between the first and second air gap sections (FIG. 24 - 26 ; 24 ' - 26 ' ) is smaller than a difference of the radii of roll body ( 2 ) and pin disk ( 5 . 6 ).

Heating roller according to claim 5, characterized in that the pole shoe arrangement ( 19 ) in the region of the roller body ( 2 ) has the same magnetic resistance as in the region of the journal ( 5 . 6 ) having.

Heating roller according to claim 5 or 6, characterized in that the pole shoe arrangement ( 19 ) at least in the region of the journal ( 5 . 6 ) a variable distance to the pin disc ( 5 . 6 ) having.

Heat roller according to one of claims 5 to 7, characterized in that the packing density of the pole piece arrangement ( 19 ) changes in the axial direction.