DE3429695A1

DE3429695A1 - Process for producing a temperature profile in the region of high temperatures on heated rolls and a corresponding roll device

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Publication number: DE3429695A1
Application number: DE19843429695
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-08-11
Filing date: 1984-08-11
Publication date: 1986-02-13
Also published as: JPS6158706A; DE3429695C2

Abstract

A roll (2) is internally supported hydraulically and is, in addition, heated from the interior, either directly by the hydraulic fluid or via a separate heat-carrying medium. An additional inductive heating is provided by means of inductive conductor loops (11, 12, 13) arranged on the surface of the roll (2) shortly before the run-in of the latter into the roll nip (3). The heating is fed in a separately controllable manner by a medium-frequency generator (20). <IMAGE>

Description

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DIPL-INC. WALTER KUBORN ο / O Q C Q ΪΖ DIPL-INC. WALTER KUBORN ο / OQCQ ΪΖ Dr . P ./pa "Dr. P ./pa "

DIPL.-PHYS. DR. PETER PALGEN OH-ZüDClO _Nj.' ^₉₅ DIPL.-PHYS. DR. PETER PALGEN OH-ZüDClO _Nj . ' ^ ₉₅

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Eduard Küsters
in 4150 KrefeldEduard Küsters
in 4150 Krefeld

Verfahren zur Erzielung eines Temperaturprofils im Bereich hoher Temperaturen an beheizten Walzen und entsprechende WalzeinrichtungMethod for achieving a temperature profile in the high range Temperatures on heated rolls and corresponding rolling equipment

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Walzeinrichtung der dem Oberbegriff des Anspruchs 2 entsprechenden Art.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a rolling device of the type corresponding to the preamble of claim 2.

Mittels eines hindurchgeleiteten fluiden Wärmeträgermediums beheizte Walzen konventioneller Art, bei denen also sämtliche Teile der Walze miteinander verbunden sind und gemeinsam umlaufen, sind seit langem bekannt. Es sind bei diesen Walzen mit möglichst geringem Abstand unter der arbeitenden Oberfläche auf geeignete Weise mäanderf örmig miteinander verbundene Längskanäle "* oder schraubenförmig um die Walzenachse verlaufende Kanäle geschaffen,-durch die eine Wärmeträgerflüs&igkeit hindurch gepumpt wird.By means of a fluid heat transfer medium passed through heated rollers of a conventional type, in which all parts of the roller are connected to one another and circulate together have long been known. It is with these rollers with as little as possible Distance under the working surface in a suitable way meandering interconnected longitudinal channels "* or channels running helically around the roller axis created through a heat transfer fluid is pumped.

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Wenn es hierbei um die Erzeugung "hoher" Temperaturen geht, so sind damit für das Wärmeträgermedium hohe Temperaturen gemeint. Es sind als Wärmeträgerflüssigkeiten einzusetzende Polyglykole, Silikonöle und sonstige synthetische Flüssigkeiten im Handel, die im Dauerbetrieb Temperaturen bis etwa 300° C aushalten. Daraus ergibt sich dann unter Berücksichtigung der Wärmeverluste eine bestimmte Grenztemperatur an der Walzenoberfläche, die etwa im Bereich von 230° bis 250° C liegt. Für derart hohe Temperaturen der Walzenoberfläche besteht durchaus ein Bedarf, z.B. bei der Verfestigung von Fliesen aus Polyester und anderen Kunststoffen, bei der Verarbeitung von Kunststofffolien insbesondere im Kaschieren von anderen Bahnmaterialien mit solchen Folien, bei Textilkalandern zum Verfestigen von Segeltuchstoffen, Anorakstoffen und dergleichen und auch bei Papierkalandern. . -When it comes to generating "high" temperatures, these are for the heat transfer medium meant high temperatures. There are polyglycols, silicone oils and others to be used as heat transfer fluids Synthetic fluids on the market that can withstand temperatures of up to around 300 ° C in continuous operation. From this it follows Then, taking into account the heat losses, a certain limit temperature is reached on the roll surface, which is approximately in the range of 230 ° to 250 ° C. For such high temperatures of the roll surface there is definitely a need, e.g. for the consolidation of tiles made of polyester and other plastics, during processing of plastic films, especially in the lamination of other web materials with such films, for textile calenders Consolidation of canvas fabrics, anorak fabrics and the like and also with paper calenders. . -

Konventionelle Walzen haben nun ihre Anwendungsgrenzen, wenn es um die Verarbeitung breiterer Bahnen und höherer Ansprüche an die Gleichmäßigkeit der Druckaus- ■ übung und Wärmeübertragung geht. Derartige Walzen biegen sich nämlich unter dem Gegendruck der Bahn durch, so daß die Gleichmäßigkeit der Behandlung ohne besondere Maßnahmen nicht gegeben ist.Conventional rollers now have their application limits when it comes to processing wider webs and higher demands on the uniformity of pressure ■ exertion and heat transfer. Bend such rollers namely through the counter pressure of the web, so that the uniformity of the treatment without special measures is not given.

Um dieses Problems Herr zu werden, sind seit einigen Jahrzehnten hydraulisch innenabgestütze Walzen, verschiedener Konstruktionen bekannt, die einen als umlaufende Hohlwalze ausgebildeten Mantel aufweisen, det von' einem feststehenden Querhaupt, Kern oder Träger durchgriffen ist, der Abstand vom Innenumfang der Hohlwalze beläßt. Zwischen diesem Innenumfang und dem Querhaupt sind hydrau—'· lische Einrichtungen vorgesehen, die gegen den Innenumfang wirken und ihre Kraft auf das Querhaupt übertragen, welches sich unter dieser Kraft in der Hohlwalze durchbiegen kann, ohne daß diese von der Durchbiegung beeinflußt wird. Die hydraulische Einrichtung steht bei einer Grundkonstruktion aus einer mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten, zwischen Hem Querhaupt und dem Innenumfang der Hohlwalze durch Dich-'³ In order to overcome this problem, hydraulically internally supported rollers of various designs have been known for several decades, which have a shell designed as a revolving hollow roller, penetrated by a stationary crosshead, core or carrier, which leaves the distance from the inner circumference of the hollow roller. Hydraulic devices are provided between this inner circumference and the crosshead, which act against the inner circumference and transfer their force to the crosshead, which can bend under this force in the hollow roller without being influenced by the deflection. In the case of a basic construction, the hydraulic device is made up of a hydraulic fluid-filled device, between the cross head and the inner circumference of the hollow roller, through seal ³

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tungen abgeschlossenen Kammer, in der die hydraulische Flüssigkeit unmittelbar gegen den Innenumfang der Hohlwalze wirkt (DE-PSen 10 26 609 und 14 41 327). Bei anderen Konstruktionen sind am Querhaupt über dessen Länge verteilte zylinderartige Kammern gebildet, in denen kolbenartige Stützelemente angeordnet sind, die mit einer Gleitfläche gegen den Innenumfang der Hohlwalze auf einem geeignet ausgebildeten Flüssigkeitsgleitfilm anliegen (DE-ASen 11 93 792 und 22 30 139, DE-PS 14 61 066). Auch aus den beiden vorgenannten grundsätzlichen Ausführungsformen kombinierte Konstruktionen sind bekannt, z.B. durch die DE-PS 23 32 861, bei der in einer mit Druckflüssigkeit gefüllten Längskammer etwa nach der DE-PS 14 11 327 zusätzliche einzelne, Zusatzdrücke aufbringende Stützelemente angebracht sind, oder nach der DE-PS 30 03 395, bei der aus einem durchgehenden Druckraum etwa nach der DE-PS 14 11 327 durch entsprechende Abgrenzungselemente stellenweise der Druck fortgenommen wird.lines closed chamber in which the hydraulic fluid directly against the inner circumference of the hollow roller works (DE-PSs 10 26 609 and 14 41 327). In other designs, the crosshead is distributed over its length Cylinder-like chambers formed in which piston-like support elements are arranged with a sliding surface rest against the inner circumference of the hollow roller on a suitably formed liquid sliding film (DE-ASs 11 93 792 and 22 30 139, DE-PS 14 61 066). Constructions combined from the two aforementioned basic embodiments are also known, e.g. the DE-PS 23 32 861, in which one with hydraulic fluid filled longitudinal chamber for example according to DE-PS 14 11 327 additional individual, additional pressure applying support elements are attached, or according to DE-PS 30 03 395, in which a continuous pressure chamber according to DE-PS 14 11 327 the pressure is removed in places by appropriate demarcation elements.

Bei allen diesen Ausführungsformen wird prak- ' tiziert, der primär für die Erzeugung des Liniendrucks dienenden Hydraulikflüssigkeit eine Zusatzfunktion als Wärmeträgermedium zuzuweisen und auch bei diesen Walzen eine Erhöhung der Temperatur des arbeitenden Walzenumfangs durch eine in der Walze zirkulierende beheizte Flüssigkeit, nämlich die Hydraulikflüssigkeit, zu erzielen. Hierbei sind aber Grenzen gezogen, da die Flüssigkeit bei allen vorgenannten Arten hydraulisch innenabgestützter Walzen nicht nur die reine Wärmeübertragung sondern auch die Schmierung an den Dichtungen bzw. Dr.uckstempeln bewerkstelligen muß. Eine Flüssigkeit, die bei den Temperaturen, die mit den reinen Wärmeträgerflüssigkeiten bei konventionellen Walzen auch noch schmiert, gibt es bisher nicht. Flüssigkeiten die im Dauerbetrieb noch eine ausreichende Schmierfähigkeit aufweisen, vertragen vielmehr nur etwa 240° C, woraus sich maximal erreichbareIn all of these embodiments is practically tiert, the hydraulic fluid, which is primarily used to generate the line pressure, has an additional function as Allocate heat transfer medium and also with these rollers an increase in the temperature of the working roller circumference by a heated fluid circulating in the roller, namely the hydraulic fluid. Here but limits are drawn, since the fluid is internally supported hydraulically in all of the aforementioned types Rollers not only provide pure heat transfer, but also the lubrication of the seals or pushing stamps must accomplish. A liquid that works at the same temperature as with pure heat transfer fluids So far, there is no such thing as lubricating with conventional rollers. Liquids that are still in continuous operation have sufficient lubricity, rather tolerate only about 240 ° C, from which the maximum achievable

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Arbeitstemperaturen an der arbeitenden Walzenoberfläche von ca. 180° bis 200° C ergeben, was für manche Zwecke zu wenig ist.Working temperatures on the working roll surface from approx. 180 ° to 200 ° C, which is not enough for some purposes.

Ein anderes Handikap in den bisher verwendeten hydraulisch innenabgestützten Walzen ist auf den Umstand zurückzuführen, daß sich dabei die Flüssigkeit in dem ganzen Innenraum zwischen dem Querhaupt und dem Innenumfang der Hohlwalze verteilt und somit auch die Wärmeübertragung auf der ganzen Länge der Walze gleichmäßig erfolgt: Es läßt sich kein Temperaturprofil über die Bahnbreite einstellen. Zwar ist durch die DE-OS 29 02 956 ein Versuch bekannt geworden, an einer Walze nach der DE-AS 22 30 ein Temperaturprofil zustande zubringen, in dem einerseits den über die Länge der Walze verteilten Stützelementen unterschiedlich beheizte Druckflüssigkeit zugeführt und andererseits durch zusätzliche, über die Länge der Walze verteilte Sprühvorrichtungen gegebenenfalls unterschiedlich beheiztes Öl gegen den Innenumfang der Hohlwalze gesprüht wird. Die mit dieser Ausführungsform erzielbare Temperaturbeeinflussung am Außenumfang der Hohlwalze ist aber nur recht geringfügig, und es ist überdies eine Steuerung des erzielten Temperaturprofils wegen der großen Trägheit der Anordnung praktisch unmöglich.Another handicap in the hydraulically internally supported rollers used up to now is due to the fact due to the fact that the liquid is in the entire interior between the crosshead and the inner circumference of the hollow roller and thus the heat transfer takes place evenly over the entire length of the roller: It is not possible to set a temperature profile across the width of the web. Although DE-OS 29 02 956 is an attempt has become known to bring about a temperature profile on a roller according to DE-AS 22 30, in which on the one hand differently heated hydraulic fluid is supplied to the support elements distributed over the length of the roller and on the other hand, by additional spray devices distributed over the length of the roller, possibly differently heated oil is sprayed against the inner circumference of the hollow roller. The temperature influence that can be achieved with this embodiment on the outer circumference of the hollow roller is only very slight, and it is also a control the achieved temperature profile practically impossible because of the great inertia of the arrangement.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Walzeinrichtung die den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 2 entsprechenden Art so auszugestalten,The invention is based on the object of a method and a rolling device that conform to the preambles of the type corresponding to claims 1 or 2 so designed,

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daß an der Oberfläche arbeitenden Walzenumfangs ein steuerbares Temperaturprofil im Bereich höherer Temperaturen erreichbar ist.that working on the surface of the roller circumference a controllable Temperature profile is achievable in the range of higher temperatures.

Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig und apparativ durch die in den Kennzeichen der Ansprüche 1 und 2 angegebenen Merkmale gelöst.In terms of method and apparatus, this object is achieved by what is specified in the characteristics of claims 1 and 2 Features solved.

Durch die induktive Beheizung wird in der arbeitenden Walzenoberfläche selbst Wärme erzeugt,die nicht erst durch die gesamte Dicke der Hohlwalze hindurchströmen, muß. Die erzeugte Wärmemenge kann über die eingebrachte'Due to the inductive heating, heat is generated in the working roller surface itself, but not in the first place flow through the entire thickness of the hollow roller, got to. The amount of heat generated can be achieved via the '

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elektrische Leistung leicht gesteuert werden. Dies gilt dementsprechend auch für die Temperatur und das Temperaturprofil an der Walzenoberfläche. Der wesentliche Gedanke der Erfindung beruht jedoch darin, daß nicht die gesagte Wärmemenge auf induktivem Wege bereitgestellt werden soll, sondern die Grundbeheizung bis etwa zu einer Temperatur im Bereich von 170⁰C an der Walzenoberfläche auf konventionelle Weise durch Hindurchleiten eines Wärmeträgermediums, welches mit dem hydraulischen Medium übereinstimmen kann, durch die Walze geleistet wird. Bis zu diesem Temperaturbereich treten keine Probleme mit der Schmierfähigkeit des hydraulischen Mediums auf. Die erfindungsgemäße zusätzliche induktive Beheizung sorgt nur für die Temperaturspitzen und d.h. für die über die konventionell erreichbare Oberflächenemperatur hinaus noch notwendige Temperatur und insbesondere für lokale Temperaturerhöhungen. Auf diese Weise bleibt der Aufwand für die induktive Beheizung leistungsmäßig im Rahmen. Es hat lediglich für die Variationen oberhalb der durch die konventionelle Beheizung ς eingestellten Grundtemperatur zu sorgen.electrical power can be easily controlled. This also applies accordingly to the temperature and the temperature profile on the roll surface. The main idea of the invention, however, is based on the fact that not the said amount of heat is to be provided inductively, but the basic heating up to a temperature in the range of 170 ⁰ C on the roll surface in a conventional manner by passing a heat transfer medium, which with the hydraulic Medium can match, is done by the roller. Up to this temperature range there are no problems with the lubricity of the hydraulic medium. The additional inductive heating according to the invention only provides for the temperature peaks and that is to say for the temperature still necessary above the conventionally achievable surface temperature and in particular for local temperature increases. In this way, the effort for inductive heating remains within the scope in terms of performance. It only has to take care of the variations above the basic temperature set by the conventional heating ς.

Anders als bei der konventionellen Beheizung liegt bei der Erfindung die höchste Temperatur an der Walzenoberfläche und stellt sich ein Gefälle nach innen ein. Die Verhältnisse lassen sich jedoch ohne weiteres so steuern, daß die am Innenumfang der Hohlwalze auftretenden Temperaturen nicht in für die Flüssigkeit schädliche Bereiche steigen.In contrast to conventional heating, the invention has the highest temperature Roller surface and creates a gradient inwards a. However, the ratios can easily be controlled so that those occurring on the inner circumference of the hollow roller Temperatures do not rise in areas harmful to the liquid.

Die induktive Beheizung von Walzenoberflächen ist für sich genommen aus der Firmenschrift der Beloit Cooperation "Beloit Ecamp (TM) System. Direct automatic control of CD moisture profile" bekannt. Und hierbei geht es um die Beeinflussung des Feuchtigkeitsprofils an Trockenzylindern und von Kalibern von Kalanderwalzen. Die Kombination einer konventionellen Beheizung mit einer induktiven Beheizung zur Erreichung besonders jhoher Temperaturprofile spielt dabei keine Rolle.The inductive heating of roller surfaces is taken from the Beloit company publication Cooperation "Beloit Ecamp (TM) System. Direct automatic control of CD moisture profile" known. And here it is about influencing the moisture profile on drying cylinders and calibers of calender rolls. The combination of conventional heating with inductive heating to achieve particularly high temperature profiles does not matter.

Es empfiehlt sich, die Induktionsspulen ge-· maß Anspruch 3 dicht vor dem Einlauf in den Walzspalt einzuordnen .It is advisable to arrange the induction coils in accordance with claim 3 just in front of the entry into the roll gap .

Auf diese Weise wird die induktiv erzeugte Wärme, die in der Walzenoberfläche sehr rasch entsteht, praktisch verlustfrei in dem Walzspalt auf die Bahn übertragen.In this way, the inductively generated heat, which is generated very quickly in the roll surface, becomes practical Transferred to the web in the roll gap without loss.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing.

Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht einer Walzeinrichtung mit einem einen Walzspalt bildenden Walzenpaar;1 shows a front view of a rolling device with a pair of rolls forming a roll gap;

Fig. 2 zeigt eine Ansicht nach der Linie II-II in Fig. 1.Fig. 2 shows a view along the line II-II in Fig. 1.

Die in Fig. 1 als Ganzes mit 10 bezeichnete Walzvorrichtung besteht aus einer Oberwalze 1 beliebiger Konstruktion und einer Unterwalze 2, die hydraulisch innenabgestützt und durch das hydraulische Medium zusätzlich beheizt ist. Die Walzen 1 und 2 bilden zusammen einen Walzenspalt 3, durch den die Bahn 4 (Fig. 2) hindurchläuft.The rolling device designated as a whole by 10 in FIG. 1 consists of an upper roller 1 of any desired type Construction and a lower roller 2, which is hydraulically internally supported and additionally by the hydraulic medium is heated. The rolls 1 and 2 together form a nip 3 through which the web 4 (FIG. 2) runs.

Die Einrichtung zur ERzeugung des hydraulischen Druckmediums und des Wärmeträgermediums für die Walze ist in Fig. 1 mit 5 bezeichnet. Die Medien werden über eine Leitung 8 von der Vorrichtung 5 einem Anschluß 6 an dem feststehenden Querhaupt 7 im Sinne des Pfeiles zugeführt und über eine Leitung 9 in die Vorrichtung rückgeführt, wenn sie übereinstimmen, d.h. wenn die hydraulische Druckflüssigkeit in der Vorrichtung 5 auf Temperatur gebracht wird und gleichzeitig zur Beheizung der Wlaze 2 dient. Wenn die hydraulische Druckflüssigkeit und Wärmeträgerflüssigkeit verschieden sind, sind für die Wärmeträgerflüssigkeit zusätzliche Leitungen vorhanden, wie es in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist.The device for generating the hydraulic pressure medium and the heat transfer medium for the roller is denoted by 5 in FIG. 1. The media are transferred from the device 5 to a connection 6 via a line 8 fed to the stationary crosshead 7 in the direction of the arrow and via a line 9 into the device returned when they match, i.e. when the hydraulic pressure fluid in the device 5 is at temperature is brought and at the same time serves to heat the roller 2. When the hydraulic pressure fluid and Heat transfer fluid are different, are for the Additional lines for heat transfer fluid are present, as shown in dashed lines in FIG. 1.

Mittels der Vorrichtung 5 erhält die Walze eine Grundbeheizung auf eine bestimmte Temperatur. Dieser Grundbeheizung wird eine induktive Beheizung überlagert, die durch einen Generator 20 erzeugt wird. Der GeneratorBy means of the device 5, the roller receives basic heating to a certain temperature. This Basic heating is superimposed on inductive heating, which is generated by a generator 20. The generator

20 hat in dem Ausführungsbeispiel drei leistungsmäßig seperat steuerbare Ausgänge, die mit Leiterschleifen 11,1 11,12,13 verbunden sind, die dicht oberhalb der Oberfläche der Walze 2 und kurz vor deren Einlauf in den Walzspalt 3 angeordnet sind. Die Anordnung entspricht etwa der nach Fig. 2, wenn die Walze 2 im Sinne des Pfeiles 14 umläuft und in Fig. 2 sind auch die Hin- und Rückleitungen 15,16 im Querhaupt 7 für die Hydraulikflüssigkeit bzw. das Wärmeträgermedium schematisch angedeutet.In the exemplary embodiment, 20 has three in terms of performance separately controllable outputs with conductor loops 11,1 11,12,13 are connected, which is just above the surface of the roll 2 and just before it enters the roll gap 3 are arranged. The arrangement corresponds approximately to that according to FIG. 2 when the roller 2 rotates in the direction of the arrow 14 and in Fig. 2 are the outward and return lines 15, 16 in the crosshead 7 for the hydraulic fluid and the Heat transfer medium indicated schematically.

Zahl und Anordnung der Leiterschleifen 11,12,13 richten sich nach den Bedürfnissen. Der Generator 20 arbeitet im Mittelfrequenzbereich, in einem konkreten Ausführungsbeispiel etwa bei 2,7 kHz. Dabei ergibt sich eine sogenannte Eindringtiefe von etwa 1mm (bei Stahl). In diesem Bereich der Eindringtiefe werden etwa 86% der gesamten induzierten Leistung in Wärme umgesetzt. Es kann ohne weiteres ein Δ t von 50° an der Walzenoberfläche und Innenumfang erzielt werden, wobei dort eine Grenztemperatur von etwa 200° C zugelassen wird.The number and arrangement of the conductor loops 11, 12, 13 depend on the needs. The generator 20 operates in the medium frequency range, in a specific exemplary embodiment around 2.7 kHz. This results in a so-called penetration depth of around 1mm (for steel). In this area of penetration depth, around 86% of the total induced power is converted into heat. A Δ t of 50 ° on the roll surface and inner circumference can easily be achieved, a limit temperature of about 200 ° C. being permitted there.

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Claims

M. \ Procedure for obtaining a temperature profile in the area of high temperatures on a hydraulically “internally supported heated roller for pressure and heat treatment of sheet material, whereby the VJaIze a fluid pressure and heat transfer medium is allowed to circulate, characterized in that the roller (2) additionally externally controllable inductively heated.

2. Rolling device for performing the method according to claim 1, which comprises a roller which is in Chambers or channels distributed over their interior over their surface for the passage of a fluid pressure and heat transfer medium has, characterized in that near the outer circumference of the roller (2) at least one to one Generator (20) connected conductor loop (11, 12, 13) is arranged.

3. VJalzeinrichtung according to claim 2, characterized in that that the conductor loop (11,12,13) close in front is arranged at the inlet of the roller (2) in the roller gap (3).