DE3429695C2

DE3429695C2 -

Info

Publication number: DE3429695C2
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: 1988-09-22
Also published as: DE3429695A1; JPS6158706A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Walze der dem Oberbegriff des Patentanspruchs entsprechenden Art.The invention relates to a roller of the Preamble of the claim corresponding to Art.

Mittels eines hindurchgeleiteten fluiden Wärmeträger mediums 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 mäander förmig miteinander verbundene Längskanäle oder schrauben förmig um die Walzenachse verlaufende Kanäle geschaffen, durch die eine Wärmeträgerflüssigkeit hindurchgepumpt wird. By means of a fluid heat transfer medium medium-heated rolls of conventional type, in which So all parts of the roller are connected and circulating together have been known for a long time. There are with these rollers with the smallest possible distance below the working surface in a suitable meandering manner longitudinally connected channels or screw channels running in a shape around the roller axis, through which a heat transfer fluid is pumped.

Wenn es hierbei um die Erzeugung "hoher" Tem peraturen geht, so sind damit für das Wärmeträgermedium hohe Temperaturen gemeint. Es sind als Wärmeträgerflüssig keiten einzusetzende Polyglykole, Silikonöle und sonstige synthetische Flüssigkeiten im Handel, die im Dauerbe trieb Temperaturen bis etwa 300°C aushalten. Daraus er gibt sich dann unter Berücksichtigung der Wärmeverluste eine bestimmte Grenztemperatur an der Walzenoberfläche, die etwa im Bereich von 230° bis 250°C liegt. Für der art hohe Temperaturen der Walzenoberfläche besteht durch aus ein Bedarf, z. B. bei der Verfestigung von Vliesen aus Polyester und anderen Kunststoffen, bei der Verarbeitung von Kunststoffolien, insbesondere im Kaschieren von anderen Bahnmaterialien mit solchen Folien, bei Textilkalandern zum Verfestigen von Segeltuchstoffen, Anorakstoffen und der gleichen und auch bei Papierkalandern.When it comes to generating "high" tem temperatures, so are for the heat transfer medium meant high temperatures. They are liquid as a heat transfer medium polyglycols, silicone oils and others synthetic liquids on the market, which are in permanent use endured temperatures up to about 300 ° C. From that he is then given taking heat losses into account a certain limit temperature on the roll surface, which is in the range of 230 ° to 250 ° C. For the The high temperature of the roller surface persists out of a need, e.g. B. from the consolidation of nonwovens Polyester and other plastics, in processing of plastic films, especially in the lamination of others Web materials with such foils, for textile calenders Solidification of canvas fabrics, anorak fabrics and the same and also with paper calenders.

Konventionelle Walzen haben nun ihre Anwendungs grenzen, wenn es um die Verarbeitung breiterer Bahnen und um höhere 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 Maß nahmen nicht gegeben ist.Conventional rollers are now used limit when it comes to processing wider webs and higher demands on the uniformity of the pressure exercise and heat transfer goes. Bend such rollers namely under the back pressure of the web, so that the uniformity of treatment without any particular measure was not given.

Um dieses Problems Herr zu werden, sind seit einigen Jahrzehnten hydraulisch innen abgestützte Walzen verschiedener Konstruktionen bekannt, die einen als um laufende Hohlwalze ausgebildeten Mantel aufweisen, der von einem feststehenden Querhaupt, Kern oder Träger durchgrif fen ist, der einen 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 besteht bei einer Grundkonstruktion aus einer mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten, zwischen dem Querhaupt und dem Innenumfang der Hohlwalze durch Dich tungen abgeschlossenen Kammer, in der die hydraulische Flüssigkeit unmittelbar gegen den Innenumfang der Hohl walze wirkt (DE-PS 10 26 609 und 14 41 327). Bei anderen Konstruktionen sind im Querhaupt über dessen Länge ver teilte zylinderartige Kammern gebildet, in denen kolben artige Stützelemente angeordnet sind, die mit einer Gleit fläche gegen den Innenumfang der Hohlwalze auf einem ge eignet ausgebildeten Flüssigkeitsgleitfilm anliegen (DE-AS 11 93 792 und 22 30 139, DE-PS 14 61 066). Auch aus den beiden vorgenannten grundsätzlichen Ausführungs formen 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 zu sätzliche 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 stellen weise der Druck fortgenommen wird.To deal with this problem have been a few decades ago hydraulically supported rollers of various constructions known as an um have running hollow roller trained jacket of through a fixed crosshead, core or beam fen, which leaves a distance from the inner circumference of the hollow roller. Between this inner circumference and the crosshead are hyrau Means provided against the inner circumference act and transfer their power to the crosshead, which can bend in the hollow roller under this force, without being affected by the deflection. The Hydraulic equipment exists in a basic construction from a filled with hydraulic fluid, between the Crosshead and the inner circumference of the hollow roller through you closed chamber in which the hydraulic Liquid directly against the inner circumference of the hollow roller acts (DE-PS 10 26 609 and 14 41 327). With others Constructions are ver in the crosshead over its length divided cylindrical chambers formed in which pistons like support elements are arranged with a sliding area against the inner circumference of the hollow roller on a ge suitably trained liquid sliding film (DE-AS 11 93 792 and 22 30 139, DE-PS 14 61 066). Also from the two aforementioned basic execution Form combined constructions are known, e.g. B. by DE-PS 23 32 861, in which with a pressure fluid filled longitudinal chamber about according to DE-PS 14 11 327 additional individual support elements applying additional pressures are attached, or according to DE-PS 30 03 395, in the from a continuous pressure chamber, for example according to DE-PS 14 11 327 by appropriate demarcation elements wise the pressure is removed.

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 Flüssig keit, nämlich die Hydraulikflüssigkeitkeit, zu erzielen. Dies ist auch bei einer Ausführungsform von hydraulisch innenabge stützten Walzen mit einzelnen Stützstempeln in der dem Oberbegriff des Patentanspruchs zugrundeliegenden DE-OS 29 02 956 gegeben.In all of these embodiments, prak tiert, the primary for the generation of line printing serving hydraulic fluid an additional function as Assign heat transfer medium and also with these rollers an increase in the temperature of the working roller circumference by a heated liquid circulating in the roller speed, namely the hydraulic fluid to achieve. This is also in an embodiment of hydraulically inside supported rollers with individual support punches in the Preamble of the patent claim underlying DE-OS 29 02 956 given.

Hierbei sind der erreichbaren Arbeitstemperatur 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. Druckstempeln bewerkstelligen muß. Eine Flüssigkeit, die bei den Temperaturen, die mit den reinen Wärmeträgerflüssigkeiten erreichbaren Temperaturen ver gleichbar sind, 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 erreichbare Arbeitstemperaturen an der arbeitenden Walzenoberfläche von ca. 180° bis 200°C ergeben, was für manche Zwecke zu wenig ist.Here are the achievable working temperature Limits were drawn as the liquid in all of the above Types of hydraulically supported rollers not only that pure heat transfer, but also the lubrication to the Seals or pressure stamps must accomplish. A Liquid that at the temperatures that with the pure Temperatures achievable heat transfer fluids ver are not comparable, even lubricated, so far. Liquids that are still sufficient in continuous operation Rather, they only tolerate lubricity 240 ° C, which results in maximum achievable working temperatures on the working roller surface from approx. 180 ° to 200 ° C reveal what is too little for some purposes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walze der dem Oberbegriff des Patentanspruchs entsprechenden Art so auszugestalten, daß an der Oberfläche des arbeitenden Walzen umfangs höhere Temperaturen erreichbar sind.The invention has for its object a roller the kind corresponding to the preamble of the claim To design that on the surface of the working rollers higher temperatures can be reached.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch wieder gegebene Erfindung gelöst.This object is achieved by the claim again given invention 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 elektrische Leistung leicht gesteuert werden. Dies gilt dementsprechend auch für die Temperatur an der Walzenoberfläche. Der wesent liche Gedanke der Erfindung beruht jedoch darin, daß nicht die gesamte Wärmemenge auf induktivem Wege bereitgestellt werden soll, sondern die Grundbeheizung bis etwa zu einer Temperatur im Bereich von 170°C an der Walzenoberfläche auf konven tionelle Weise durch Hindurchleiten eines Wärmeträgermediums, welches mit dem hydraulischen Medium übereinstimmen kann, durch die Walze geleistet wird. Bis zu diesem Temperatur bereich treten keine Probleme mit der Schmierfähigkeit des hydraulischen Mediums auf. Die erfindungsgemäße zusätzliche induktive Beheizung sorgt nur für die Temperaturspitzen, d. h. für die über die konventionell erreichbare Oberflächentempera tur hinaus noch notwendige Temperatur. Auf diese Weise bleibt der Aufwand für die induktive Beheizung leistungsgemäß im Rahmen. Sie hat lediglich für die Variationen oberhalb der durch die konventionelle Beheizung eingestellten Grundtempe ratur zu sorgen.Due to the inductive heating in the working Roll surface itself generates heat, which is not only through the entire thickness of the hollow roller must flow through. The The amount of heat generated can be brought in via the electrical Performance can be easily controlled. This applies accordingly also for the temperature at the roller surface. The essential Liche idea of the invention, however, is that not total amount of heat can be provided inductively but the basic heating up to a temperature in the range of 170 ° C on the roller surface tionally by passing a heat transfer medium through it, which can match the hydraulic medium, is done by the roller. Up to this temperature there are no problems with the lubricity of the hydraulic medium. The additional according to the invention inductive heating only ensures the temperature peaks, i. H. for the surface temperature that can be achieved conventionally the necessary temperature. That way stays the effort for inductive heating in terms of performance Frame. It has only for the variations above basic temperature set by conventional heating to worry about.

Anders als bei der konventionellen Beheizung liegt bei der Erfindung die höchste Temperatur an der Walzenober fläche und stellt sich ein Gefälle nach innen ein. Die Ver hältnisse lassen sich jedoch ohne weiteres so steuern, daß die am Innenumfang der Hohlwalze auftretenden Temperaturen nicht in für die Flüssigkeit schädliche Bereiche steigen.Unlike conventional heating in the invention, the highest temperature at the top of the roller surface and there is a downward gradient. The Ver However, ratios can be easily controlled so that the temperatures occurring on the inner circumference of the hollow roller do not climb into areas harmful to the liquid.

Die induktive Beheizung von Walzenoberflächen ist für sich genommen aus der Firmenschrift der Beloit Corporation "Beloit Ecamp (TM) System. Direct, automatic control of CD moisture profile" bekannt. Und hierbei geht es um die Be einflussung des Feuchtigkeitsprofils an Trockenzylindern und von Kalibern von Kalanderwalzen. Die Kombination einer konventionellen Beheizung mit einer induktiven Beheizung zur Erreichung besonders hoher Temperaturprofile spielt dabei keine Rolle.The inductive heating of roller surfaces is for taken from the company script of the Beloit Corporation "Beloit Ecamp (TM) system. Direct, automatic control of CD moisture profile ". And this is about the Be Influence of the moisture profile on drying cylinders and calibres of calender rolls. The combination of one conventional heating with inductive heating Achieving particularly high temperature profiles plays a role here not matter.

Aus der Zeitschrift "Kunststoffe", 1953, Heft 10, S. 441-444 geht ferner hervor, die Temperatur an den Enden konventioneller innenbeheizter Kalanderwalzen zur Verarbeitung von Kunststoffen induktiv zu beeinflussen. Maß geblich ist hier die Anhebung des axialen Temperaturprofils im Endbereich. Da es sich nicht um hydraulisch innenabge stützte Walzen handelt, sind die Probleme mit der Schmierung bei sehr hohen Temperaturen dort nicht gegeben.From the magazine "Kunststoffe", 1953, Issue 10, pp. 441-444 also shows the temperature at the Ends of conventional internally heated calender rolls Influencing processing of plastics inductively. Measure The increase in the axial temperature profile is useful here in the end area. Since it is not hydraulic internally supported rollers are the problems with lubrication not given there at very high temperatures.

Ein anderes Handikap in den bisher verwendeten hydrau lisch innenabgestützten Walzen ist auf den Umstand zurück zuführen, daß sich dabei die Flüssigkeit in dem ganzen Innen raum 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 wird bei der Walze nach der DE-OS 29 02 956 den über die Länge der Walze ver teilten Stützelementen unterschiedlich beheizte Druckflüssig keit zugeführt und andererseits durch zusätzliche, über die Länge der Walze verteilte Sprühvorrichtungen gegebenen falls unterschiedlich beheiztes Öl gegen den Innenumfang der Hohlwalze gesprüht. 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 previously used hydrau internally supported rollers is due to the fact cause the liquid to flow all over the inside space between the crosshead and the inner circumference of the hollow roller distributed and thus also the heat transfer on the whole Length of the roller is even: there is no Set the temperature profile across the web width. It will in the roller according to DE-OS 29 02 956 ver over the length of the roller shared support elements differently heated hydraulic fluid speed supplied and on the other hand by additional, about given the length of the roller distributed sprayers if differently heated oil against the inner circumference of the Hollow roller sprayed. The achievable with this embodiment Temperature influence on the outer circumference of the hollow roller is only marginally, and it is also a control of the achieved temperature profile because of the great inertia of the Arrangement practically impossible.

Auch insoweit ergibt die Erfindung eine Verbesserung, da bei Anordnung und getrennter Steuerung mehrerer Leiter schleifen oberflächlich sogar ein ziemlich scharfes Temperatur profil eingestellt werden kann.
Also in this respect, the invention results in an improvement, since with arrangement and separate control of several conductors, even a fairly sharp temperature profile can be set on the surface.

Die Erfindung wird durch ein in der Zeichnung schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is illustrated by an embodiment shown schematically in the drawing explained in more detail.

Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht einer Walzein richtung mit einem einen Walzspalt bildenden Walzenpaar. Fig. 1 shows a front view of a Walzein device with a pair of rollers forming a nip.

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 innen abgestützt 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 designated in Fig. 1 as a whole with 10 rolling device consists of an upper roller 1 of any structure and a lower roll 2, which is hydraulically supported in and heated additionally by the hydraulic medium. The rollers 1 and 2 together form a roller gap 3 through which the web 4 ( FIG. 2) runs.

Die Einrichtung zur Erzeugung des hydraulischen Druckmediums und des Wärmeträgermediums für die Walze 2 ist in Fig. 1 mit 5 bezeichnet. Die Medien werden über eine Leitung 8 von der Einrichtung 5 einem Anschluß 6 an dem feststehenden Querhaupt 7 im Sinne des Pfeiles zugeführt und über eine Leitung 9 in die Einrichtung 5 rückgeführt, wenn sie übereinstimmen, d. h. wenn die hy draulische Druckflüssigkeit in der Einrichtung 5 auf Tem peratur gebracht wird und gleichzeitig zur Beheizung der Walze 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 2 is denoted by 5 in FIG. 1. The media are fed via a line 8 from the device 5 to a connection 6 on the fixed crosshead 7 in the direction of the arrow and returned via a line 9 into the device 5 if they match, ie if the hydraulic pressure fluid in the device 5 is on Tem temperature is brought and at the same time serves to heat the roller 2 . If the hydraulic pressure fluid and heat transfer fluid are different, additional lines are available for the heat transfer fluid, as shown in dashed lines in FIG. 1.

Mittels der Einrichtung 5 erhält die Walze 2 eine Grundbeheizung auf eine bestimmte Temperatur. Dieser Grundbeheizung wird eine induktive Beheizung überlagert, die durch einen Generator 20 erzeugt wird. Der Generator 20 hat in dem Ausführungsbeispiel drei leistungsmäßig separat steuerbare Ausgänge, die mit Leiterschleifen 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.By means of the device 5 , the roller 2 is heated to a certain temperature. An inductive heating, which is generated by a generator 20 , is superimposed on this basic heating. In the exemplary embodiment, the generator 20 has three outputs which can be controlled separately in terms of output and which are connected to conductor loops 11, 12, 13 which are arranged just above the surface of the roller 2 and shortly before it enters the roll gap 3 . The arrangement corresponds approximately to that of FIG. 2 when the roller 2 rotates in the direction of the arrow 14 , and in FIG. 2 the outward and return lines 15, 16 in the crosshead 7 for the hydraulic fluid or the heat transfer medium are also indicated schematically.

Zahl und Anordnung der Leiterschleifen 11, 12, 13 richten sich nach den Bedürfnissen. Der Generator 20 ar beitet im Mittelfrequenzbereich, in einem konkreten Aus führungsbeispiel etwa bei 2,7 kHz. Dabei ergibt sich eine sogenannte Eindringtiefe von etwa 1 mm (bei Stahl). In die sem Bereich der Eindringtiefe werden etwa 86% der gesamten induzierten Leistung in Wärme umgesetzt. Es kann ohne weiteres ein Δ t von 50° zwischen der Walzenoberfläche und dem Innen umfang der Walze 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 ar works in the medium frequency range, in a specific exemplary embodiment from approximately 2.7 kHz. This results in a so-called penetration depth of approximately 1 mm (for steel). In this range of penetration depth, about 86% of the total induced power is converted into heat. It can easily be achieved a Δ t of 50 ° between the roll surface and the inner circumference of the roll, a limit temperature of about 200 ° C being permitted there.

Claims

Roll for pressure and heat treatment of web-shaped material, which comprises a circumferential, the working roll circumference forming hollow roll and a longitudinally through this, fixed crosshead, on which the hollow roll is supported by means acting against its inner circumference hy hy metallic devices, in addition A Devices for heating the hydraulic fluid and for heating the hollow roller by means of the heated hydraulic fluid are provided, characterized in that near the outer circumference of the roller ( 2 ) close to the inlet into the roller gap ( 3 ) at least one frequency generator ( 20 ) connected to a medium connected inductive conductor loop ( 11, 12, 13 ) is arranged.