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Eine derartige Vorrichtung wird verwendet, um
eine Papier- oder Kartonbahn zu satinieren, d.h. in dem weichen
Nip mit erhöhtem
Druck zu beaufschlagen. Die den Nip bildende weiche Walze weist eine
Oberfläche
auf, die weicher und damit nachgiebiger ist als die Oberfläche der
harten Walze. Die harte Walze ist an ihrer Oberfläche in der
Regel aus Grauguß oder
Stahl ausgebildet. Die weiche Walze weist in der Regel einen Bezug
aus einem elastomeren Material auf. In dem weichen Nip soll die
Bahn satiniert werden, d.h. man möchte bestimmte Oberflächeneigenschaften,
wie Glätte,
erzeugen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
Behandlung einer Bahn zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß mit der ersten, harten Walze
zusätzlich
eine dritte, harte Walze zusammenwirkt, die mit der ersten, harten
Walze einen harten Nip bildet.
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Mit dieser Ausgestaltung schafft
man eine Möglichkeit,
die Bahn in der Vorrichtung nicht nur zu satinieren, sondern mit
der gleichen ersten Walze auch zu kalibrieren. Hierzu ist lediglich
eine zusätzliche
Walze, nämlich
die dritte, harte Walze erforderlich. Diese wirkt mit der ersten,
harten Walze zusammen und bildet einen harten Nip, in dem die Bahn
kalibriert wird. Beim Kalibrieren der Bahn wird die Bahn über ihre
Breite auf gleiche Dicke gebracht. Durch das Zusammenwirken der
beiden harten Walzen werden allerdings bestimmte Bereiche mehr verdichtet
als andere. Dies ist aber im vorliegenden Fall nicht mehr so kritisch,
weil man auf der gleichen harten Walze auch die Satinage durchführt.
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Vorzugsweise ist der harte Nip in
Umlaufrichtung der ersten, harten Walze vor dem weichen Nip angeordnet.
Man kalibriert die Bahn also, bevor man sie satiniert. Damit erreicht
man, daß das
Satinageergebnis relativ gleichförmig über die
Breite der Bahn ausfallen kann. Gleichzeitig sorgt man dafür, daß das Ergebnis
der Satinage nicht durch eine nachfolgende Kalibrierung verschlechtert
wird.
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Bevorzugterweise ist zwischen dem
harten Nip und dem weichen Nip eine Umlenkrolle angeordnet, die
einen vorbestimmten Abstand zur Oberfläche der ersten, harten Walze
aufweist, wobei die Bahn über
die Umlenkrolle geführt
ist und eine Tasche bildet. In diesem Fall schafft man eine Möglichkeit,
Längenänderungen
der Bahn, die sich möglicherweise bei
der Kalibrierung ergeben, aufzunehmen, so daß eine Faltenbildung im weichen
Nip vermieden werden kann.
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Vorzugsweise wirkt eine Heizanordnung
mit der ersten, harten Walze zusammen, die im harten Nip eine andere
Temperatur erzeugt als im weichen Nip. Bekanntlich ist es für die Satinage
von Vorteil, wenn die Bahn im weichen Nip nicht nur mit einem erhöhten Druck,
sondern auch mit einer erhöhten
Temperatur beaufschlagt wird. Man versucht also, die Oberfläche der
ersten, harten Walze im weichen Nip anzuheben, beispielsweise auf
eine Oberflächentemperatur
von 130°C.
Beim Kalibrieren ist eine derartige Temperatur nicht unbedingt erforderlich
und auch nicht immer von Vorteil. Man steuert also die Heizanordnung
so, daß im
harten Nip eine geringere Temperatur als im weichen Nip vorliegt.
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Vorzugsweise weist die Heizanordnung
ein Heizelement auf, das zwischen dem harten und dem weichen Nip
auf die erste harte Walze wirkt. Dies ist eine besonders einfache
Ausgestaltung, um im weichen Nip eine höhere Temperatur als im harten
Nip zu erzeugen. Die Wärme,
die vom Heizelement zugeführt
wird, wird von der Bahn aufgenommen. Man kann also dafür sorgen,
daß die
Wärmezufuhr
zur ersten Walze nur lokale Auswirkungen hat, nämlich in Umfangsrichtung etwa
zwischen dem Heizele ment und dem nachfolgenden weichen Nip. Spätestens
im weichen Nip ist ein Teil der Wärme an die Bahn übertragen
worden, so daß die
erste Walze danach wieder abkühlen
kann, bis sie nach einem Teilumlauf wieder den harten Nip passiert.
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Vorzugsweise wirkt die Heizanordnung
auf die Oberfläche
der ersten, harten Walze. Dies hat mehrere Vorteile. Zum einen ist
der Energieverbrauch geringer, weil man nicht die gesamte erste Walze
erwärmen
muß. Zum
anderen ist die Regelungsmöglichkeit
schneller, weil die Oberfläche
der Walze schneller abkühlt
und schneller erwärmbar
ist als die gesamte Walze.
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Vorzugsweise ist die Heizeinrichtung
in der Tasche der Bahn angeordnet. Damit wirkt die Heizeinrichtung
unmittelbar auf die Oberfläche
der ersten Walze. Dies ist eine Alternative dazu, daß die Heizeinrichtung
durch die Bahn hindurch auf die Oberfläche der Walze wirkt.
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Vorzugsweise ist in Umlaufrichtung
der ersten Walze hinter der Heizeinrichtung eine Temperatursensoranordnung
angeordnet. Mit der Temperatursensoranordnung läßt sich die Temperatur an der Oberfläche der
ersten Walze oder an der Bahn ermitteln. Die Heizanordnung läßt sich
dann in Abhängigkeit
von Signalen der Temperatursensoranordnung steuern.
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Bevorzugterweise ist die zweite Walze
in Axialrichtung in eine Mehrzahl von Segmenten unterteilt. Mit
dieser Ausgestaltung ist es auf einfache Weise möglich, daß die zweite Walze der Durchbiegung
der ersten Walze folgt. Man muß also
im Grunde keine der beiden Walzen als Durchbiegungseinstellwalze ausbilden.
Die Verwendung einer Durchbiegungseinstellwalze ist in der Regel
mit einem relativ großen Aufwand
bei der Beschaffung und beim Unterhalt verbunden.
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Hierbei ist bevorzugt, daß die Segmente
in Umlaufrichtung der ersten Walze versetzt zueinander und auf Lücke angeordnet
sind. Da die einzelnen Segmente an ihren Stirnseiten gehalten werden,
vermeidet man auf diese Weise Behandlungslücken in Breitenrichtung der
Bahn.
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Hierbei ist bevorzugt, daß die Segmente
einander teilweise überlappen.
Damit stellt man sicher, daß die
gesamte Bahnbreite behandelt werden kann.
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Bevorzugterweise sind die Segmente
gleich ausgebildet. Dies erleichtert die Vorratshaltung und die
Wartung. Wenn ein Segment defekt ist, kann man es durch ein anderes
Segment ersetzen. Da ein einzelnes Segment als Ersatzteil für eine Vielzahl
von anderen Segmenten dienen kann, ist die Vorratshaltung kostengünstig.
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Vorzugsweise ist für jedes
Segment ein Temperatursensor vorgesehen. Die Temperatursensoranordnung
weist also eine Vielzahl von einzelnen Fühlern auf. Man kann nun den
Druck, den jedes Segment auf die Bahn ausübt, in Abhängigkeit von der Temperatur
steuern. Eine zu niedrige Temperatur kann gegebenenfalls dann durch
einen erhöhten Druck
ausgeglichen werden und umgekehrt. Damit ist es auf einfache Weise
möglich,
ein gutes Satinageergebnis über
die Breite der Bahn zu erzielen.
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Auch ist von Vorteil, wenn die dritte,
harte Walze in Axialrichtung in mehrere Abschnitte unterteilt ist.
Hier gilt das gleiche wie für
die Segmente der zweiten, weichen Walze. Mit mehreren Abschnitten ist
es leichter, der Durchbiegung der ersten Walze zu folgen.
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Auch ist von Vorteil, wenn die Summe
der Längen
der Abschnitte kürzer
ist als die axiale Länge der
zweiten Walze, wobei mindestens ein Abschnitt in Axialrichtung bewegbar
ist. Das Ziel der Kalibrierung der Bahn im harten Nip ist es, über die
Breite der Bahn eine konstante Dicke zu erzielen. In manchen Fällen ist
diese Dicke bereits am Ausgang der Papier- oder Kartonmaschine mit
einer relativ hohen Genauigkeit gegeben, so daß man nur noch an einzelnen
Stellen korrigierend eingreifen muß. Hierzu reichen dann einige
wenige Abschnitte der dritten, harten Walze aus. Wenn diese Abschnitte,
bei denen die Dicke nicht dem Vorgabewert entspricht, nicht an einer
konstanten Position in Breitenrichtung vorhanden sind, sondern wechseln,
dann kann man einen axial beweglichen Abschnitt der dritten Walze
in Axialrichtung verlagern und dort positionieren, wo die Dicke
nicht stimmt.
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Vorzugsweise weist jedes Segment
und/oder jeder Abschnitt einen eigenen Rotationsantrieb auf. Damit
läßt sich
die Umfangsgeschwindigkeit der einzelnen Segmente oder Abschnitte
relativ genau steuern, so daß man
jeweils eine eigene Antriebsregelung realisieren kann.
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Bevorzugterweise ist eine vierte,
harte Walze in Laufrichtung der Bahn hinter der ersten Walze angeordnet,
die mit einer fünften,
weichen Walze einen weichen Nip bildet; wobei die Bahn mit einer
ersten Seite an der ersten Walze und mit einer zweiten Seite an
der vierten Walze anliegt. Damit läßt sich eine hervorragende
Glätte
auf beiden Seiten der Bahn realisieren.
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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
Vorrichtung zum Behandeln einer Papier- oder Kartonbahn in schematischer Seitenansicht,
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2 einen
Teil der Vorrichtung nach 1 in
Draufsicht,
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3 eine
abgewandelte Ausführungsform gegenüber 1 und
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4 eine
abgewandelte Ausführungsform gegenüber 2.
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Eine Vorrichtung 1 zum Behandeln
einer Bahn 2 aus Papier oder Karton weist eine erste, harte Walze 3 auf,
die in Richtung eines Pfeiles 4 umläuft. Ein Antrieb für die erste
Walze 3 ist vorhanden, aber nicht näher dargestellt.
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Die Bahn 2 umschlingt die
erste Walze 3 über
einen relativ großen
Winkel von mehr als 120°, d.h.
die Bahn 2 liegt in diesem Umschlingungsbereich auf der
ersten Walze 3 auf.
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Mit der ersten Walze 3 zusammen
wirkt eine zweite Walze 5, die mit der ersten Walze 3 einen
weichen Nip 6 bildet. Hierzu ist die zweite Walze 5 als "weiche" Walze ausgebildet,
d.h. sie weist einen Oberflächenbelag
aus einem elastomeren Kunststoff auf, der weicher und damit nachgiebiger
ist als die Oberfläche
der ersten Walze 3, die als "harte" Walze ausgebildet ist. In dem weichen
Nip 6 wird die Bahn 2 satiniert, d.h. man verbessert
ihre Oberfläche.
Insbesondere wird die an der ersten, harten Walze 3 anliegende
Seite der Bahn 2 mit einer erhöhten Glätte versehen.
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In Bahnlaufrichtung vor dem weichen
Nip 6 ist ein harter Nip 7 angeordnet, der durch
die erste, harte Walze 3 und eine dritte, harte Walze 8 gebildet ist.
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Durch einen Doppelpfeil 9 für die zweite
Walze 5 und einen Doppelpfeil 10 für die harte
Walze 8 nur schematisch angedeutet sind Andruckeinrichtungen,
mit denen man die zweite Walze 5 bzw. die dritte Walze 8 mit
einem vorbestimmten Anpreßdruck
gegen die erste Walze 3 drücken kann.
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Eine Heizeinrichtung 11,
die als Hochfrequenzheizung ausgebildet ist und von einem Hochfrequenzgenerator 12 versorgt
wird, wirkt durch die Bahn 2 hindurch auf die Oberfläche der
ersten Walze 3 und heizt diese Oberfläche auf. Dadurch wird die Oberfläche der
ersten Walze 3 im weichen Nip 6 auf eine höhere Temperatur
gebracht als im harten Nip 7. Eine höhere Temperatur ist für die Satinage
der Bahn 2 im weichen Nip 6 von Vorteil. Die Temperatur
wird durch eine Temperatursensoranordnung 13 in Umlaufrichtung 4 hinter
dem weichen Nip 6 erfaßt.
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Die Temperatursensoranordnung 13 kann dann
die Heizeinrichtung 11 steuern. Die Heizeinrichtung 11 ist
zu diesem Zweck in Axialrichtung der ersten Walze 3 in
mehrere Zonen unterteilt; die einzeln gesteuert werden können.
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In Umlaufrichtung 4 der
ersten Walze 3 hinter dem weichen Nip 6 kann eine
weitere weiche Walze 5a angeordnet sein, die einen weiteren
weichen Nip 6a bildet. Da diese Walze 5a nur fakultativ
vorgesehen ist, ist sie gestrichelt eingezeichnet.
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Eine Grundheizung 14 wirkt
ebenfalls auf die Oberfläche
der ersten Walze 3. Diese Grundheizung 14 ist
beispielsweise als Infrarot-Profilstrahler ausgebildet, der mit
Strom oder Gas betrieben ist. Sowohl die Grundheizung 14 als
auch die Heizeinrichtung 11 überdecken die gesamte Breite
der ersten Walze 3. Auch die Grundheizung 14 kann
in Axialrichtung der ersten Walze 3 in einzelne Zonen unterteilt
sein.
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Ein Schaber 15 liegt an
der ersten Walze 3 an, um sie von anhaftenden Verunreinigungen
zu befreien und ein Einwickeln der ersten Walze 3 mit der Bahn 2 zu
verhindern, falls ein Bahnabriß erfolgt.
In nicht näher
dargestellter Weise können
auch an der zweiten Walze 5, 5a und an der dritten
Walze 8 entsprechende Schaber angeordnet sein.
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In Bahnlaufrichtung 16 hinter
der ersten Walze 3 ist eine vierte Walze 17 angeordnet,
die mit zwei weichen, fünften
Walzen 18, 18a weiche Nips 19, 19a bildet.
Die vierte Walze 17 ist ebenfalls mit einer Grundheizung 20 versehen.
Ein Schaber 21 befreit sie von anhaftenden Verunreinigungen.
Eine harte Walze ist allerdings nicht vorgesehen.
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Leitwalzen 22 dienen dazu,
die Bahn 2 in der Umgebung der harten Walzen 3, 17 zu
führen.
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2 zeigt
die erste, harte Walze 3 von oben. Zu erkennen ist die
weiche Walze 5 und, fakultativ, die weiche Walze 5a.
Zwischen den beiden Walzen 5, 5a sind mehrere
Temperatursensoren 23 angeordnet, die zusammen die Temperatursensoranordnung 13 bilden.
Ebenfalls erkennbar ist der harte Nip 7, der durch die
harte, dritte Walze 8 und die harte, erste Walze 3 gebildet
ist.
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Die harte, erste Walze 3 und
die harte, vierte Walze 17 haben einen relativ großen Durchmesser. Dieser
Durchmesser ist mindestens dreimal so groß wie der Durchmesser der übrigen Walzen 5, 5a, 8, 18, 18a.
Die erste, harte Walze 3 und die vierte, harte Walze 17 haben
daher auch dann, wenn sie eine relativ große axiale Länge aufweisen, nur eine vergleichsweise
geringe Neigung, sich durchzubiegen. Sollte eine derartige Durchbiegung
auftreten, dann können
die zweite, dritte und fünfte
Walze 5, 5a, 8, 18, 18a dieser
Durchbiegung leicht folgen.
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Die Vorrichtung 1 arbeitet
wie folgt.
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Die Bahn 2 wird zunächst dem
harten Nip 7 zugeführt,
der zwischen der ersten, harten Walze 3 und der dritten,
harten Walze 8 gebildet ist. Durch einen entsprechenden
Anpreßdruck
wird dafür
gesorgt, daß die
Bahn 2 in dem harten Nip 7 kalibriert wird, d.h. über ihre
Breite eine gleichmäßige Dicke erhält. Dabei
hat die Oberfläche
der harten ersten Walze 3 eine etwas erhöhte Temperatur,
die durch die Grundheizung 14 verursacht wird. Die Andruckkraft
der dritten, harten Walze 8 kann gegebenenfalls ebenfalls
zonenweise gesteuert werden, so daß man Dickenunterschiede der
Bahn 2 ausgleichen kann. Nach dem Durchlaufen des harten
Nips 7 hat die Bahn 2 in Breitenrichtung gesehen
eine konstante Dicke. Auch über
die Länge
der Bahn 2 wird eine konstante Dicke angestrebt.
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Nach dem Durchlaufen des harten Nips 7 wird
die Oberfläche
der ersten, harten Walze 3 durch die Heizeinrichtung 11 aufgeheizt.
Zum Aufheizen kann man eine relativ hohe Frequenz verwenden, beispielsweise
im Bereich von 1.000 bis 5.000 Hz. Die erste Walze 3 erhält dadurch
eine Oberflächentemperatur
von beispielsweise 130°C.
Die Heizeinrichtung 11 kann dabei durch die Bahn 2 hindurch wirken.
Durch Einstellen der Frequenz kann man die Heizleistung und die
Eindringtiefe verändern.
Durch die erhöhte
Temperatur ist es möglich,
die Bahn 2 im nachfolgenden weichen Nip 6 zwischen
der ersten Walze 3 und der zweiten Walze 5 zu
satinieren. Auch hier kann die Andruckkraft 9 zonenweise
eingestellt werden, so daß die
Bahn 2 an ihrer an der ersten Walze 3 anliegenden
ersten Seite eine gleichmäßige Glätte erhält.
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Bei der Behandlung an der nachfolgenden vierten
Walze liegt dann die gegenüberliegende zweite
Seite der Bahn an der harten Walze an, wohingegen die zuvor an der
harten Walze 3 liegende Seite mit weichen Walzen 18 und
gegebenenfalls 18a beaufschlagt wird.
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Die zweite Walze 5 und die
dritte Walze 8 können
den gleichen Durchmesser aufweisen. In diesem Fall kann man die
jeweiligen Andruckeinrichtungen standardisieren. Das Anpressen der
zweiten Walze 5 und der dritten Walze 8 erfolgt
bevorzugt mit pneumatischen Drücken.
Dies gilt auch für
die Erzeugung der Anpreßkraft
bei den vierten Walzen 18 und gegebenenfalls 18a.
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In nicht näher dargestellter Weise können in der
Vorrichtung 1 natürlich
auch weitere Bearbeitungsschritte, wie z.B. Konditionierung der
Restfeuchte, vorgenommen werden.
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3 zeigt
eine abgewandelte Ausgestaltung. Gleiche und funktionsgleiche Elemente
sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 versehen.
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Zunächst einmal sind zusätzliche
Leitwalzen 24 vorgesehen, die die Bahn 2 nach
dem Durchlaufen der Nips 7, 7a, 6, 6a, 19, 19a von
der ersten Walze 3 bzw. der vierten Walze 17 abheben
und dafür sorgen,
daß die
Bahn 2 erst unmittelbar vor dem Durchlaufen der Nips mit
der ersten Walze 3 bzw. der vierten Walze 17 Kontakt
bekommt.
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Weiterhin ist vorgesehen, daß nicht
nur zwei zweite bzw. fünfte
Walzen 5, 5a; 18, 18a vorgesehen sind,
sondern auch zwei harte Walzen 8, 8a, die zur Kalibrierung
der Bahn 2 verwendet werden.
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Durch eine Leitwalze 24 wird
eine Tasche 25 zwischen dem harten Nip 7 und dem
weichen Nip 6 gebildet, in der die Heizeinrichtung 11 angeordnet
ist. In diesem Fall wirkt die Heizeinrichtung 11 nicht durch
die Bahn 2 hindurch auf die Oberfläche der ersten Walze 3,
sondern unmittelbar auf die Oberfläche der harten Walze 3.
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4 zeigt
in Draufsicht eine abgewandelte Ausführungsform, bei der die an
der ersten Walze 3 anliegende zweite Walze 5 in
mehrere Segmente 26, 27 in Axialrichtung unterteilt
ist. Jedes Segment 26, 27 weist einen eigenen
Antrieb auf, der beispielsweise als Drehstrom-Außenläufer ausgebildet
sein kann. Die einzelnen Segmente 26, 27 können untereinander
gleich sein, so daß die
Vorratshaltung erleichtert wird. Die einzelnen Segmente 26, 27 sind
versetzt zueinander und auf Lücke
angeordnet, wobei sie einander geringfügig überlappen. Jedem Segment 26, 27 ist
ein Temperatursensor 23 zugeordnet. Durch das Segmentieren
der zweiten Walze 5 in unterschiedliche Segmente 26, 27 läßt sich
der Durchbiegung der ersten, harten Walze 3 leicht folgen.
Die einzelnen Segmente 26, 27 sind vergleichsweise
leicht, so daß der
bauliche Aufwand für
die Halterung und für
die Erzeugung der Anpreßkraft
verringert wird.
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Auch die dritte Walze 8 ist
in einzelne Abschnitte 28, 29, 30 aufgeteilt,
wobei die einzelnen Abschnitte 28–30 in Axialrichtung
verlagerbar sind, wie dies durch Doppelpfeile 31–33 angedeutet
ist. Eine derartige Anordnung ist dann möglich, wenn die Bahn 2 bereits
von sich aus mit einem relativ gleichmäßigen Dickenprofil versehen
ist.