DE3829862C1 - - Google Patents

Description

Die genaue Messung der Oberflächentemperatur von um­ laufenden Walzen ist auch heute noch ein schwieriges technisches Problem. Besonders bei Walzen, die im Be­ reich der Behandlung von Papier, Kunststoffolien, Textil und Vlies eingesetzt werden, kommt es manchmal auf die Einhaltung von Temperaturen mit einer Abweichung von weniger als 1°C an, und zwar sowohl absolut gesehen als auch als Abweichung von einem längs einer mehrere Meter langen Walze ermittelten Mittelwert. Ein besonders sinn­ fälliges Beispiel ist die Verfestigung von Vlies aus thermoplastischen Kunststoffasern: die Temperatur muß hierbei so bemessen sein, daß bei dem Durchlauf des ge­ legten Vlieses durch den Walzspalt die Fasern gerade so weit miteinander verschweißt werden, daß das Vlies zusammenhält, daß aber gleichzeitig die Verbindung auf ein bestimmtes Maß beschränkt bleibt, damit das fertige Vlies noch biegeschlaff bleibt und nicht brettig wird. Hierzu ist eine sehr genaue Erfassung und Steuerung der Temperatur in Abhängigkeit von der jeweiligen Arbeits­ geschwindigkeit unerläßlich.

Die Problematik der genauen Temperaturmessung bei solchen Walzen hängt unter anderem damit zusammen, daß im Walzenumfang keine Temperaturfühler untergebracht werden können. Hierzu wären Bohrungen in der Umfangs­ fläche erforderlich, die eine Inhomogenität der Umfangs­ fläche darstellen. Eine solche Inhomogenität würde sich in der Walzenoberfläche ausprägen und kann zu schädlichen Spannungskonzentrationen und Störungen der Temperatur­ verteilung führen. Auch wäre die Übertragung der Meß­ werte von der umlaufenden Walze nach außen aufwendig.

In der Praxis kommt daher nur eine Messung am Walzenumfang von außen in Betracht. Hierfür gibt es Verfahren mit berührenden Temperaturfühlern und be­ rührungslose Verfahren, die mit Strahlungsthermometern arbeiten. Die mit einer Anlage der Temperaturfühler einhergehenden Verfahren sind zwar sehr genau, weil sie die Wärmeleitung zur Übertragung auf den Fühler ausnützen können. Sie haben jedoch den Nachteil, daß sie in vielen Fällen jedenfalls für eine länger dauernde Temperaturverfolgung nicht eingesetzt werden können. Die Walzen sind nämlich häufig an der Oberfläche entsprechend der gewünschten Produktqualität feinstbearbeitet, z.B. geschliffen und poliert. Ein solche Oberfläche würde durch die Reibung eines anliegenden feststehenden Temperaturfühlers nach kurzer Betriebsdauer Schleif­ spuren aufweisen, die sich im Produkt, z.B. der Papier­ bahn oder der Kunststoffoberfläche wiederfinden und so­ mit nicht akzeptabel sind. Den berührungslos arbeitenden, d.h. auf einer Strahlungsmessung beruhenden Anordnungen wohnt dieser Nachteil zwar nicht inne, dafür sind sie je­ doch davon abhängig, daß die Walzenoberfläche einen konstanten Emissionsfaktor aufweist. Genau dies ist aber im Arbeitsberich einer Walze häufig nicht gegeben, da anhaftende Feuchtigkeit und auch ein Anlaufen der Walzen­ oberfläche bei höheren Arbeitstemperaturen Änderungen des Emissionsfaktors mit sich bringen, die dazu führen, daß die gemessene Strahlung nicht einen eindeutigen Rückschluß auf die am Walzenumfang tatsächlich herrschenden Temperaturen zuläßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine genaue Messung der Temperatur des Umfangs von umlaufenden Walzen über eine längere Betriebsdauer mit der erforderlichen Be­ triebssicherheit zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird in ihrem verfahrensmäßigen Aspekt durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, die dauernde Kontrolle der Temperatur berührungslos an einer außerhalb der Arbeitsbreite gelegenen Stelle vorzunehmen, die also nicht unter der Einwirkung der Bahn steht und im Hinblick auf einen optimalen Emissionsfaktor präpariert werden kann. Hier wird während der ganzen Betriebsdauer die Temperatur überwacht, wobei keine Probleme hinsichtlich des Reibungs­ verschleißes sowohl an der arbeitenden Walzenoberfläche als auch an dem Temperaturfühler zu verzeichnen sind.

Außer dem außerhalb der Arbeitsbreite angeordneten berührungslos messenden Temperaturfühler ist noch mindestens ein weiterer Kontakttemperaturfühler vorgesehen, der inner­ halb der Arbeitsbreite angeordnet ist, aber nicht ständig am Walzenumfang anliegt, sondern nur dann zur Anlage ge­ bracht wird, wenn der berührungslos messende äußere Temperatur­ fühler eine Anomalie feststellt, d.h. eine Abweichung von einer bis dahin konstanten Temperatur oder auch eine Ab­ weichung von einem vorgegebenen Temperaturverlauf. Nur in einem solchen Bedarfsfall wird der Kontakttemperatur­ fühler in Anlage an den Walzenumfang gebracht und be­ stimmt mit der ihm eigenen Genauigkeit die Temperatur im Bereich der Anlagestelle. Je nach dem Ergebnis dieser Messung können dann die erforderlichen Gegenmaßnahmen über die Steuerung der Temperatur in der Walze eingeleitet werden. Der Kontakttemperaturfühler ist aber nur kurzzeitig in Anlage an dem Walzenumfang. In dieser kurzen Zeit findet noch kein ins Gewicht fallender Verschleiß der Walzenober­ fläche und des Kontakttemperaturfühlers statt.

Durch die Kombination der beiden unterschiedlichen Temperaturfühler an unterschiedlichen Stellen der Walze gelingt es also eine dauernde Temperaturkontrolle mit der einem Kontakttemperaturfühler eigenen Genauigkeit ohne dessen Reibungsprobleme zustande zu bringen.

Im allgemeinen wird es nicht ausreichen, die Temperatur nur an einer Stelle des Arbeitsbereiches zu bestimmen. Viel­ mehr werden mehrere Meßstellen erforderlich sein, um das ganze Temperaturprofil zu erfassen. Dies kann nach den Ausgestaltungen der Ansprüche 2 und 3 dadurch geschehen, daß entweder ein und derselbe Kontakttemperaturfühler nach­ einander an mehreren Stellen des Arbeitsbereichs zur Anlage gebracht wird oder daß gleichzeitig mehrere Kontakttemperatur­ fühler an über den Arbeitsbereich verteilten Stellen zur An­ lage kommen.

In den Ansprüchen 4 bis 6 ist die Temperaturmeßanordnung beschrieben, die die Erfindung vorrichtungsmäßig verkörpert.

Die Erfindung beruht in der Kombination unterschiedlicher, an unterschiedlichen Stellen der Walze angeordneten Temperatur­ fühlern und in ihrem Zusammenwirken. Einzelne Temperatur­ fühler der verschiedenen Art sind je für sich bekannt. So zeigt z.B. die DE-OS 18 06 637 ein Strahlungsthermometer, welches also berührungslos ist, welches aber Bestandteil einer Kontakttemperaturmeßanordnung für umlaufende Walzen ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung schematisch dargetellt.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht auf eine Walzanordnung von oben;

Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.

In den Figuren ist eine Walze 1 dargestellt, die mit einer Unterwalze 2 einen Walzspalt 3 zur Druckbehandlung einer Warenbahn 4 bildet. Die Walze 1 hat einen Arbeitsbe­ reich 5, dessen Grenzen in Fig. 1 gestrichelt dargestellt sind. Die Bahn 4 liegt ganz innerhalb des Arbeitsbereichs. In dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Walze 1 mit einem metallischen Walzenumfang. Die Erfindung ist je­ doch auch bei Walzen anwendbar, die einen Überzug beispiels­ weise aus Kunststoff aufweisen. Außerhalb der in Fig. 1 rechten Grenze des Arbeitsbereichs 5 ist ein leicht ver­ tieft liegender ringförmiger Umfangsbereich 6 vorgesehen, der so präpariert, z. B. geschwärzt ist, daß er einen möglichst unveränderlichen Emissionsfaktor aufweist.

Die als Ganzes mit 10 bezeichnete Temperaturmeßan­ ordnung umfaßt einen parallel zur Walze 1 sich erstrecken­ den Träger 7, an welchem ein berührungslos messender Temperaturfühler in Gestalt eines Strahlungsthermometers 8 befestigt ist, welches mit seiner Linse 9 dem Umfangsbe­ reich 6 gegenübersteht und dessen Temperatur im Wege der Strahlungsmessung bestimmt.

Im Innern des Arbeitsbereichs 5 ist an dem Träger 7 ein Kontakttemperaturfühler 11 angeordnet, der durch einen Bewegungsantrieb 12 im Sinne des Pfeiles 21 aus einer in den Fig. 1 und 2 in ausgezogenen Linien wiedergegebenen Anlage- und Meßstellung in eine zurückgezogene Stellung verlagert werden kann, in der der Kontakttemperaturfühler 11 einen gewissen Abstand vom Umfang der Walze 1 aufweist, und in Fig. 2 in gestrichelten Linien angedeutet und mit 11′ be­ zeichnet ist. Der Kontakttemperaturfühler 11 ist an einer in Fig. 1 mit 13 bezeichneten Führung im wesentlichen radial zur Walze 1 beweglich. Der Bewegungsantrieb 12 kann ver­ schieden ausgebildet sein, z.B. als Elektromagnet, als pneumatischer Zylinder oder in ähnlicher Weise.

Das Meßsignal des berührungslosen Temperaturfühlers 8 wird über die Leitungen 14, 15 einer Steuereinrichtung 20 zugeführt, deren Ausgangssignal über die Leitungen 16, 17 dem Bewegungsantrieb 12 aufgeschaltet wird.

Die Steuereinrichtung 20 ist so geartet, daß sie nur bei einer Unregelmäßigkeit der Temperatur in dem Umfangs­ bereich 6 den Bewegungsantrieb 12 betätigt. Nur wenn also in dem Umfangsbereich 6 die Temperatur von einem bis dahin konstanten Wert abzuweichen beginnt oder ein vorgegebener Temperaturverlauf, beispielsweise eine zeitproportionale Temperatursteigerung, nicht eingehalten wird, gibt die Steuereinrichtung 20 ein Betätigungssignal ab, beispiels­ weise eine Spannung zur Betätigung eines elektromagnetischen Bewegungsantriebs 12 oder einen pneumatischen Druck zur Be­ tätigung eines pneumatischen Kolbens.

Bei Betätigung des Bewegungsantriebes 12 wird der Kontakttemperaturfühler 11 aus der in Fig. 2 gestrichelt dargestellten Normalstellung, in der er also nicht am Umfang der Walze 1 anliegt, bis zur Anlage an dem Umfang vorge­ schoben und führt eine Messung durch, deren Signal auf den Leitungen 18, 19 erscheint (Fig. 1) und zur Nachführung einer nicht wiedergegebenen Temperaturregeleinrichtung dienen kann.

Anstatt nur einen Kontakttemperaturfühler 11 vorzusehen, können an dem Träger 7 auch mehrere, über die Arbeitsbreite 5 verteilte Kontakttemperaturfühler 11 vorgesehen sein. Alternativ ist es auch möglich, daß die Steuereinrichtung 20 bei Aktivierung einen einzelnen Kontakttemperaturfühler nacheinander an mehrere Stellen des Arbeitsbereichs 5 zur Anlage am Umfang der Walze 1 bringt und auf diese Weise die Ermittlung eines Temepraturprofils längs der Walze 1 gestattet.

Versuche haben ergeben, daß mit der erfindungsgemäßen Temperaturmeßanordnung die Temperatur im Innern des Arbeits­ bereichs 5 mit einer Genauigkeit von ± 0,2°C reproduzierbar bestimmt werden kann.

Claims (6)

1. Verfahren zur Messung der Temperatur des Umfangs einer umlaufenden Walze, bei welchem die Temperatur eines außerhalb des Arbeitsbereichs der Walze gelegenen ring­ förmigen Umfangsbereichs der Walze berührungslos gemessen und bei Feststellung einer Abweichung von einer vorgegebenen Temperatur oder einem vorgegebenen zeitlichen Temperaturver­ lauf ein Kontakttemperaturfühler an einer Stelle im Innern des Arbeitsbereichs in Anlage an dem Umfang der Walze gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakttemperaturfühler nacheinander an mehreren über die Arbeitsbreite verteilten Stellen zur Anlage am Umfang der Walze gebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kontakttemperaturfühler an über den Arbeitsbe­ reich verteilte Stellen gleichzeitig zur Anlage am Umfang der Walze gebracht werden.

4. Temperaturmeßanordnung für den Umfang einer umlaufen­ den Walze zur Durchführung des Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Kombination
eines berührungslos arbeitenden Temperaturfühlers (8), der auf einen außerhalb des Arbeitsbereichs (5) der Walze (1) angeordneten ringförmigen Umfangsbereich (6) der Walze (1) mit konstantem Emissionsfaktor gerichtet ist,
mit einem normalerweise Abstand von dem Umfang der Walze (1) einhaltenden, jedoch mittels eines Bewegungsan­ triebs (12) an einer Stelle innerhalb des Arbeitsbereichs (5) mit dem Umfang der Walze (1) in Berührung bringbaren Kontakttemperaturfühler (11)
und mit einer Steuereinrichtung (20), mittels deren der Bewegungsantrieb (12) betätigbar ist, wenn der berührungs­ los arbeitende Temperaturfühler (8) eine Abweichung von einer vorgegebenen Temperatur oder einem vorgegebenen zeitlichen Temperaturverlauf anzeigt.

5. Temperaturmeßanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kontakttemperaturfühler (11) mittels des Bewegungsantriebs (12) nacheinander an mehreren über den Arbeitsbereich (5) verteilten Stellen in Anlage am Umfang der Walze (1) bringbar ist.

6. Temperaturmeßanordnung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Temperaturmeßanordnung mehrere an über die Arbeitsbreite (5) verteilten Stellen angeordnete, gleich­ zeitig an dem Umfang derWalze (1) zur Anlage bringbare Kontakttemperaturfühler (11, 11,...) umfaßt.