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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Walzenanordnung mit mindestens
zwei beheizbaren Führungswalzen,
die jeweils eine Seite eines von ihnen beidseitig geführten Endlosbands
berühren.
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Aus
dem Stand der Technik ist eine Walzenanordnung, wie sie in 8 gezeigt
ist, mit beheizbaren Führungswalzen 3 zur
Bandheizung eines geführten
Endlosbands 30 aus Metall bekannt. Bei dieser Bandheizanordnung
sind die zwei unteren Führungswalzen 3 in 8 beheizt
und berühren
dieselbe Seite des durch eine Kalandrierwalze 2 und die Führungswalzen 3 geführten umlaufenden
Endlosbands 30. Gemäß dem Stand
der Technik breitet sich die Wärme
von den beheizten Führungswalzen 3,
die dieselbe Seite des Endlosbands 30 berühren, zu
der anderen Seite entsprechend der Wärmeleitung im Metall aus. Die
zugeführte
Wärme wird
in einem Pressspalt, welcher von einer Presswalze 1 und
der Kalandrierwalze 2 gebildet wird, an eine durch diesen Spalt zu
führende
Faserbahn W abgegeben. Die Faserbahn W ist beispielsweise eine Papier-
oder Kartonbahn.
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Folglich
kann prinzipbedingt mit der Bandheizanordnung gemäß dem Stand
der Technik mit der einseitigen Wärmezufuhr der Führungswalzen 3 keine
gleichmäßige Erwärmung bzw.
Wärmeverteilung über den
Querschnitt des Endlosbands 30 erreicht werden, da die
Temperatur der Bandseite aufgrund des direkten Kontakts mit den
beheizten Führungswalzen 3 schneller
steigt als die der von den Führungswalzen 3 abgelegenen
Bandseite. Wegen des herrschenden Temperaturgefälles ist die im Endlosband
gespeicherte Wärmemenge
kleiner als die bei einer vorgegebenen Maximaltemperatur mögliche maximale
gespeicherte Wärmemenge.
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Es
ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Walzenanordnung
vorzusehen, in der die in einem Endlosband gespeicherte Wärmemenge möglichst
groß ist.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Walzenanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Diese
Lösung
wird erreicht, indem das Endlosband von beiden Seiten gleichmäßig erwärmt wird,
wodurch sich eine gleichmäßige Wärmeverteilung über den
Querschnitt des Endlosbands ergibt, so dass die gespeicherte Wärmemenge
bei vorgegebener Temperatur groß wird,
weil die Wärmekapazität des Bands über dessen
ganze Materialstärke
genutzt wird.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen beschrieben.
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Die
erfindungsgemäße Walzenanordnung hat
mindestens drei Führungswalzen,
von denen mindestens zwei beheizbar sind und jeweils eine Seite
eines von ihnen beidseitig geführten
Endlosbands berühren.
Bevorzugt ist ein Walzenspalt zwischen einer der Führungswalzen
und einer Presswalze ausgebildet. Das auf beiden Seiten von den
Führungswalzen
geführte
Endlosband wird von den beheizbaren Führungswalzen erwärmt. Die
zugeführte
Wärme wird
dann an eine mit dem Endlosband durch den Walzenspalt geführte Faserbahn
abgegeben. Das Endlosband ist vorzugsweise aus einem Material hergestellt,
das eine gute Wärmeleitfähigkeit
hat. Das Endlosband ist beispielsweise aus Metall hergestellt. Vorzugsweise
werden die Führungswalzen
in ihrem Inneren durch Wasser, Dampf, Öl und/oder Gas beheizt und
somit erwärmt,
um die Wärme
an das Endlosband abzugeben.
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Zur
gleichmäßigen Erwärmung ist
das Endlosband vorzugsweise mäanderartig
durch die Führungswalzen
geführt,
wodurch auch eine kompakte Bauweise der gesamten Walzenanordnung
zur Bandführung
bereitgestellt wird.
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Ferner
können
zwei beheizbare Führungswalzen
so angeordnet sein, dass sie einen das Endlosband aufnehmenden Führungswalzenspalt
bilden, in dem die Wärme
zu beiden Seiten des Endlosbands zugeführt wird.
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Ferner
kann eine der Führungswalzen
eine Kalandrierwalze sein, die üblicherweise
eine Walze des Walzenspalts ist, vorzugsweise beheizt ist, und aus
Metall oder aus einem elastischen Material hergestellt ist.
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Bevorzugt
hat in dem Walzenspalt die Kalandrierwalze mindestens die gleiche
Temperatur wie die Temperatur des Endlosbands.
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Vorzugsweise
wird die Temperatur des Endlosbandes in dessen Umlaufrichtung durch
die beheizbaren Führungswalzen stufenweise
erhöht,
um eine allmähliche
Erwärmung
des Endlosbandes und somit eine gleichmäßige temperaturbedingte Ausdehnung
des Bandes zu ermöglichen.
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Ein
Faserbahnzuführwinkel
bahnaufwärtig des
Walzenspalts und ein Faserbahnaustrittswinkel bahnabwärtig des
Walzenspalts können
einstellbar sein, um somit die zu der Faserbahn von dem Endlosband
zuzuführende
Wärmemenge
einzustellen. Des Weiteren kann dann auch der Faserbahnaustrittswinkel
einstellbar sein, um auch hierbei die Wärmezu- und abfuhr von der Faserbahn
geeignet zu steuern, um gewünschte
Behandlungsergebnisse der Faserbahn z. B. Kalandriereffekte, Streicheffekte, Oberflächenbeschaffenheiten,
etc. zu beeinflussen. Ferner kann z. B. die Faserbahn durch Einstellen
des Faserbahnzuführwinkels,
derart, dass die Faserbahn vor dem Walzenspalt auf dem Endlosband
aufliegt, bereits vorgeheizt werden.
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Wenn
zumindest zwei erfindungsgemäße Walzenanordnungen
kombiniert werden, kann eine Bandheizvorrichtung geschaffen werden,
wobei die zugehörigen
Endlosbänder
der Walzenanordnungen jeweils eine Seite eines entlang den Walzenanordnungen
geführten
separaten und entsprechend zu heizenden Bands berühren, um
die zu den Endlosbändern
zugeführte
Wärme an
beide Seiten des separaten Bands abzugeben.
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Bevorzugt
wird die vorstehende Walzenanordnung beim Kalandrieren der Faserbahn
verwendet, wobei als Presswalze oder Kalandrierwalze eine durchbiegungskompensierte
Walze oder eine Walze mit Durchbiegungsausgleich eingesetzt werden kann.
Diese Walzenform ist dem Fachmann bekannt, so dass diesbezügliche Ausführungen
entfallen können.
Die andere Walze zur Bildung des Kalanderwalzenspalts kann eine nachgiebig
beschichtete Walze oder eine sog. weiche Walze sein. Diese Walzen
bilden üblicherweise
einen Kalandrierwalzenspalt aus.
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Alternativ
kann die erfindungsgemäße Walzenanordnung
zur beidseitigen Führung
und Erwärmung
des Endlosbands in weiteren Faserbahnbehandlungspartien verwendet
werden, wie z. B. einer Trocken-, Pressen-, Beschichtungs-, Streich- und/oder Bedruckpartie
einer vorzugsweise Papier- oder Kartonherstellungsmaschine, bzw.
Druckmaschine.
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Die
Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele nachfolgend
unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Walzenanordnung
mit einer ersten Bahnführung;
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2 zeigt
eine erfindungsgemäße Walzenanordnung
mit einer zweiten Bahnführung;
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3 zeigt
eine erfindungsgemäße Walzenanordnung
mit einer dritten Bahnführung;
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4 zeigt
eine erfindungsgemäße Walzenanordnung
mit einer vierten Bahnführung;
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5 zeigt
eine erfindungsgemäße Walzenanordnung
mit einer fünften
Bahnführung;
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6 zeigt
eine erfindungsgemäße Walzenanordnung
mit einer sechsten Bahnführung;
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7 zeigt
eine Bandheizvorrichtung, in der zwei erfindungsgemäße Walzenanordnungen
ein weiteres zu heizendes Band mit deren Endlosbändern berühren; und
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8 zeigt
eine Walzenanordnung mit einer Bahnführung gemäß dem Stand der Technik.
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Beginnend
mit 1 ist eine Walzenanordnung zum beidseitigen Erwärmen eines
geführten Endlosbands 30 erläutert, wobei
die Walzenanordnung in allen Figuren nach dem gleichen Bauschema dargestellt
ist. Die wesentlichen Unterschiede in den Figuren stellen die genaue
Anzahl der Führungswalzen
und deren Lage und die Bahnführung
des Endlosbands 30 entlang entsprechenden Führungswalzen
dar.
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1 zeigt
eine Walzenanordnung zum beidseitigen Erwärmen des Endlosbands 30.
Das Endlosband 30 ist in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen üblicherweise
ein Metallband.
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Die
in 1 gezeigte Walzenanordnung zum Führen des
Metallbands 30 besteht aus einer Kalandrierwalze 20,
einer Führungswalze 21 und
einer Führungswalze 22.
Die Bahnführung
des Metallbands 30 verläuft
von der Kalandrierwalze 20 senkrecht nach unten zu der
Führungswalze 22,
um diese herum, mäanderartig
zu der Führungswalze 21 nach oben über, und
schließlich
von der Führungswalze 22 zu
der Kalandrierwalze 20 zurück. Zwischen der Kalandrierwalze 20 und
einer Presswalze 10 ist ein Walzenspalt WS ausgebildet,
in dem eine von den beiden Führungswalzen 21 und 22 auf
die beiden Seiten des Metallbands 30 übertragene Wärme an eine durch
den Walzenspalt WS zu führende
Faserbahn W abzugeben. In dem Walzenspalt WS wird die Faserbahn
WS somit oberflächenbehandelt
z. B. kalandriert.
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2 zeigt
eine zu 1 ähnliche Walzenanordnung zur
Erwärmung
des Metallbands 30 und zum Kalandrieren der Faserbahn W,
wobei eine weitere Führungswalze 23 für die Bahnführung des
Metallbands 30 vorgesehen ist. Das Metallband 30 wird von
der Kalandrierwalze 20 zu der nachfolgenden Führungswalze 23 und
dann zu der Walze 22 geführt. In diesem Ausführungsbeispiel
sind auch die Führungswalze 23 sowie
optional die Kalandrierwalze 20 beheizt, um Wärme zu dem
Metallband 30 bzw. der Faserbahn W direkt zuzuführen.
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3 zeigt
eine weitere Walzenanordnung zur Bahnführung des Metallbands 30,
wobei hier die beiden Führungswalzen 22 und 23 einen
Führungswalzenspalt
FWS ausbilden, um Wärme
von beiden Führungswalzen 22, 23 gleichzeitig
an beide Seiten des Metallbands 30 zuzuführen. Im
Unterschied zu den Ausführungsformen
der 1 und 2 wird hier das Endlosband gleichzeitig
und beidseitig erhitzt. Damit dürfte
ein sehr symmetrisches Temperaturprofil über die Materialstärke des
Endlosbands erreicht werden.
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In 4 ist
eine weitere Bahnführung
für eine
erfindungsgemäße Walzenanordnung
gezeigt, wobei hier insbesondere ein Faserbahnzufuhrwinkel α bahnaufwärtig des
Walzenspalts WS und Faserbahnaustrittswinkel β1 und β2 bahnabwärtig des
Walzenspalts einstellbar sind, d. h. variiert werden können. Ferner
sind die Führungswalze 21 bis 23 in
einer horizontalen Ebene angeordnet, wodurch das Metallband 30 in
einer Mäanderform
durch diese Walzen geführt
ist.
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In 4 wird
die Faserbahn W vor dem eigentlichen Eintritt bzw. der Durchführung durch
den Walzenspalt WS vorgewärmt,
wenn die Bahn W vorzeitig auf das Metallband 30 gelegt
wird, d. h. die Bahn W nähert
sich dem Walzenspalt WS in 4 von unten.
Nach dem Austritt aus dem Walzenspalt WS wird die Faserbahn W mit
zusätzlicher
Wärme versorgt.
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Je
nach gewünschter
Behandlung vor, in und nach dem Walzenspalt WS bzw. zu erzielenden Oberflächeneffekten
vor, in und nach dem Walzenspalt WS kann somit die zu der Faserbahn
W zuzuführende
Wärme exakt
eingestellt werden.
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5 zeigt
eine weitere Walzenanordnung zur Führung des Metallbands 30,
wobei hier eine weitere Führungswalze 24 zu
den bereits vorstehenden Führungswalzen 21 bis 23 und
der Kalandrierwalze 20 hinzugefügt ist, um eine weitere optionale
Bahnführung
darzustellen.
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6 zeigt
eine weitere Walzenanordnung, in der die Führungswalzen 21 bis 24 wie
in 5 im Wesentlichen auf der gleichen vertikalen
Höhe, d.
h. in einer horizontalen Ebene ausgerichtet sind. Somit kann das
Metallband 30 mäanderartig
bzw. eng umschlingend um die jeweiligen Führungswalzen 21 bis 24 geführt werden,
die auch alle beheizbar ausgeführt
sein können.
Somit wird eine ausreichend große Wärmemenge
vor dem Eintritt in den Walzenspalt WS zu dem Metallband 30 zugeführt.
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In 7 ist
eine Kombination von zwei erfindungsgemäßen Walzenanordnungen gezeigt,
mit der eine Bandheizvorrichtung geschaffen wurde, um ein weiteres
separates und entsprechend zu heizendes Band 40 (dessen
Bahnführung
ist nicht im Detail gezeigt) mittels den Endlosbändern 30 der beiden
Walzenanordnungen beidseitig zu erwärmen.
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Die
vorstehenden Ausführungsbeispiele
stellen Walzenanordnungen zur beidseitigen Führung und Erwärmung des
Metallbands 30 dar und sind beispielsweise in einem Metallbandkalander
anwendbar. Sie können
auch in anderen Faserbahnbehandlungspartien einer Papier- oder Kartonherstellungsmaschine
verwendet werden, wie z. B. einer Trocken-, Pressen-, Beschichtungs-,
Streichpartie. Eine Anwendung bei Druckmaschinen ist ebenfalls möglich. Ebenso
ist ein Online- oder Offline-Kalandrierbetrieb möglich.
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Die
vorstehenden Ausführungsbeispiele
sind beliebig kombinierbar bzw. sind weitere Modifikationen hinsichtlich
Anzahl der Führungswalzen,
Bahnführung,
Anordnung der Walzenspalte, etc. im Bereich des Schutzumfangs der
angefügten
Ansprüche jederzeit
möglich.