DE4345181A1 - Verfahren zum Einstellen von Glanz und/oder Glätte einer Materialbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen von Glanz und/oder Glätte einer durch eine Walzenspaltan­ ordnung geführten Materialbahn mit Hilfe derartiger Dampfsprührohre, bei dem ein Istwert von Glanz und/oder Glätte der Materialbahn in Laufrichtung hinter der Wal­ zenspaltanordnung erfaßt und mit einem Sollwert vergli­ chen wird und die durch die Dampfsprührohre abgegebene Dampfmenge in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Soll- und Istwert zonenweise verändert wird.

Aus US-PS 5 122 232 ist ein Dampfsprührohr und ein Ver­ fahren zum Steuern der von dem Dampfsprührohr abgegebe­ nen Dampfmenge bekannt. Das Dampfsprührohr ist hierbei unterhalb einer Materialbahn angeordnet, die durch ei­ nen Kalander läuft, bei dem mindestens eine Walze eine hochglanzpolierte Oberfläche aufweist. Das Dampfsprüh­ rohr gibt durch seine Düsenanordnung Dampf aus, der an der Luft kondensiert und sich in Form eines Nebels auf der vorbeilaufenden Papierbahn niederschlägt. Die da­ durch bewirkte Feuchteerhöhung der Papierbahn bewirkt, daß sich die Papierbahn im nachfolgenden Walzenspalt besser glätten läßt und/oder einen höheren Glanz be­ kommt. Glanz und/oder Glätte der Papierbahn werden am Ende des Kalanders gemessen, wobei die Meßwerte zu ei­ ner Steuervorrichtung zurückgeführt werden, die die Ventile des Dampfsprührohres entsprechend steuert. Die Ventile sind als Digitalventile ausgebildet, so daß nur eine begrenzte Auflösung der abgegebenen Dampfmenge möglich ist. Um die Auflösung zu verbessern, wird der Druck zu allen Dampfrohren nach vorgegebenen mathemati­ schen Verfahren neu eingestellt.

Problematisch bei einer derartigen Befeuchtung ist, daß an der Materialbahn ein mehr oder weniger dicker Luft­ film anhaftet, der sich mit der Materialbahn mitbewegt und das Vordringen des Dampfes oder des durch den Dampf gebildeten Nebels an die Materialbahn verhindert oder zumindest beträchtlich behindert. Dieser Effekt ist umso stärker, je schneller die Materialbahn läuft. Gleichzeitig benötigt eine schnell laufende Material­ bahn wesentlich mehr Dampfauftrag pro Zeiteinheit, um die gleiche Feuchtigkeitsbeladung wie eine langsamer laufende Materialbahn zu erhalten. Die Erhöhung des Dampfdruckes, um die Austrittsgeschwindigkeit des Damp­ fes zu erhöhen, ist nicht ungefährlich. Bei einem höhe­ ren Dampfdruck und einer dadurch bedingten höheren Dampfaustrittsgeschwindigkeit aus der Düsenanordnung kann es passieren, daß der Dampf Wassertröpfchen, die sich irgendwo in der Zuleitung oder auch in dem Dampf­ sprührohr selbst gebildet haben, mitreißt und mit hoher Geschwindigkeit auf die Materialbahn schleudert. Dort wirken diese Wassertröpfchen wie Geschosse, die die Materialbahn perforieren und damit ihre Qualität ganz beträchtlich herabsetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zum Einstellen des Dampfauftrags zu vereinfachen.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs ge­ nannten Art dadurch gelöst, daß für alle Zonen zumin­ dest einer Materialbahnseite gemeinsam ein konstanter Dampfdruck eingestellt wird und bei einer Differenz zwischen Soll- und Ist-Wert in Maschinenrichtung der Öffnungsgrad der Ventile aller Zonen um den gleichen Wert verändert wird, wobei die Ventile als analoge und linear ansteuerbare, insbesondere lineare Ventile aus­ gebildet sind.

Der Dampfdruck wird einmal in Abhängigkeit von dem zu bearbeitenden Material und von sonstigen Maschinenpara­ metern eingestellt. Er kann danach praktisch unverän­ dert belassen werden. Er wird so eingestellt, daß bei einer mittleren Öffnung der Ventile ein normalerweise zufriedenstellendes Ergebnis erzielt wird. Lediglich bei Abweichungen von Glanz bzw. Glätte in Maschinen­ richtung werden alle Ventile gleichmäßig geöffnet oder geschlossen, wobei durch die Linearität des Ventilver­ haltens eine sehr einfache Steuerung realisiert werden kann. Durch die lineare Abhängigkeit müssen bei der Ventilansteuerung keine komplizierten Umrechnungen im Hinblick auf den vor der Betätigung des Ventils einge­ nommenen Öffnungsgrad getätigt werden. Vielmehr ist bei der Verringerung oder Vergrößerung des Steuersignals für die einzelnen Ventile davon auszugehen, daß auch die abgegebene Dampfmenge entsprechend, d. h. proportio­ nal, verringert oder vergrößert wird. Besonders einfach läßt sich das lineare Ventilverhalten durch lineare Ventile realisieren, d. h. mit analogen Ventilen, deren Durchlaßmenge direkt proportional zum Stellsignal ist. Derartige Ventile werden auch als gleichprozentige Ven­ tile bezeichnet. Die lineare Ventilfunktion läßt sich aber auch durch Vorschalten einer Umrechnungseinheit realisieren, die die Ventilkennlinie, d. h. die Abhän­ gigkeit der Durchlaßmenge vom Öffnungsgrad, berücksich­ tigt. Diese Abhängigkeit folgt in vielen Fällen dem natürlichen Logarithmus. Durch das lineare Ventilver­ halten kann man einzelne Parameter, etwa Glanz- und/oder Glättewerte in Maschinenrichtung oder in Quer­ maschinenrichtung relativ gut voneinander entkoppeln, weil sich die den einzelnen Parametern zugeordneten Dampfmengen linear überlagern. Dies erleichtert auch die Berücksichtigung der Abhängigkeit von anderen Zo­ nen.

Bevorzugterweise werden bei einer Abweichung von Soll- und Istwert in Quermaschinenrichtung die Ventile der einzelnen Zonen unabhängig voneinander und nur in Ab­ hängigkeit von der der eigenen Zone zugeordneten Diffe­ renz verstellt. Hierdurch läßt sich auch eine Regelung oder Steuerung von Glanz bzw. Glätte in Quermaschinen­ richtung, also quer zur Laufrichtung der Materialbahn, erreichen. Auch hier ist wieder das lineare Verhalten der Ventile von Vorteil, wenn aufgrund einer Abweichung beispielsweise 5% mehr Dampf benötigt wird, wird eben das Ventil entsprechend weiter aufgesteuert, ohne daß eine Abhängigkeit von der zuvor eingenommenen Stellung berücksichtigt werden muß.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird beim Beschleunigen oder Abbremsen der Bahn die abgegebene Dampfmenge im wesentlichen unabhängig von den ermittel­ ten Istwerten entsprechend einer vorgegebenen Funktion erhöht oder erniedrigt. Beim Beschleunigen oder Abbrem­ sen der Bahn, was beispielsweise immer dann zwangsläu­ fig erfolgt, wenn Materialbahnrollen kalandriert wer­ den, weil der Kalander am Anfang der Bahn beschleunigt werden muß, bis er auf voller Arbeitsgeschwindigkeit ist, und am Ende wieder abgebremst werden muß, ergibt sich bei einer gleichbleibenden Dampfbeaufschlagung eine Erhöhung der Glanz- oder Glättewerte über ein ge­ wünschtes Maß hinaus. Diese Erhöhung kann jedoch durch die üblichen Sensoren, die sich quer über die Material­ bahnbreite bewegen, nicht oder nur sehr unzureichend erfaßt werden. Da der Effekt aber bekannt ist, kann man sich in diesem Betriebszustand unabhängig von den vom Sensor ermittelten Werten machen und einfach mit einer festen Funktion die pro Zeiteinheit abgegebene Dampf­ menge erhöhen oder erniedrigen. Hierbei kann man natür­ lich den derzeitigen Wert, der abhängig von dem derzei­ tigen Ist-Zustand eingestellt worden ist, als Ausgangs­ punkt nehmen.

Bevorzugterweise beschreibt die vorgegebene Funktion eine von der Zeit oder der Geschwindigkeit der Bahn lineare Abhängigkeit. Die einfachste Ausführungsform ist die lineare Abhängigkeit von der Zeit. Dies gibt zwar nicht ganz so gute Ergebnisse, weil die Geschwin­ digkeitszunahme der Bahn in den wenigsten Fällen streng linear ist, der Steuerungsaufwand ist jedoch relativ niedrig. Bessere Ergebnisse erzielt man, wenn die Dampfmenge von der Geschwindigkeit der Bahn abhängig gemacht wird. In diesem Fall ist aber die Verarbeitung eines Geschwindigkeitssignals zusätzlich erforderlich.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Veränderung der Dampfmenge in Abhängigkeit von einem die Geschwin­ digkeitsänderung der Bahn einleitenden Signal eingelei­ tet wird. Ein derartiges Signal läßt sich aus der Ka­ landersteuerung gewinnen. Dieses Signal gibt beispiels­ weise den Antriebsmotoren des Kalanders Anweisung, den Kalander oder die Walzenspaltanordnung zu beschleunigen oder abzubremsen. Da das Verhalten der Walzenspaltan­ ordnung bekannt ist, also bekannt ist, nach welcher Zeit nach diesem Signal eine Veränderung der Geschwin­ digkeit erfolgt, kann man dieses Signal auch zur Dampf­ steuerung, genauer gesagt, zum Einleiten der Verände­ rung der abgegebenen Dampfmenge, verwenden.

Vorteilhafterweise wird zumindest ein Teil des Dampfes vor dem ersten Walzenspalt, insbesondere von beiden Seiten der Materialbahn gleichzeitig, aufgebracht. Im ersten Walzenspalt bzw. in den ersten Walzenspalten erfolgt die größte Veränderung der Oberfläche. Die auf­ gebrachte Feuchtigkeit unterstützt diese Veränderung im Hinblick auf verbesserte Glanz- und/oder Glättewerte, so daß durch ein Aufbringen der Feuchtigkeit vor dem ersten Walzenspalt insgesamt bessere Ergebnisse erzielt werden können.

Auch ist bevorzugt, daß die Dampfbeaufschlagung einer Materialbahnseite durch mindestens zwei Dampfsprührohre vorgenommen wird. In diesem Fall hat man größere Frei­ heiten, die aufgebrachte Dampfmenge zu steuern.

So kann zum Beispiel eines der Dampfsprührohre so ge­ steuert sein, daß es Differenzen zwischen Soll- und Istwerten in Maschinenrichtung ausgleicht, während ein anderes so gesteuert ist, daß es Differenzen in Querma­ schinenrichtung ausgleicht. Dies vereinfacht, insbeson­ dere bei linear arbeitenden Ventilen, die Steuerung ganz erheblich, weil sich die Dampfmengen linear super­ ponieren.

In einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung kann eines der Dampfsprührohre für eine Grobeinstellung und ein anderes für eine Feineinstellung der abgegebe­ nen Dampfmenge verwendet werden. Hierdurch läßt sich eine sehr genaue Einstellung der Dampfmenge erreichen.

In einer weiteren Alternative kann ein Dampfsprührohr nach dem Erreichen der Kapazitätsgrenze eines anderen Rohres zugeschaltet werden. Die Kapazität eines Dampf­ rohres, also die maximal abgebbare Dampfmenge, kann damit in relativ engen Grenzen gehalten werden, was die Dimensionierung erleichtert.

Schließlich können auch alle Dampfsprührohre parallel gesteuert werden. In diesem Fall ist lediglich die Auf­ teilung der Dampfmenge auf verschiedene Bearbeitungs­ abschnitte zu beachten.

Mit Vorteil wird bei einer ermittelten Differenz zwi­ schen Soll- und Istwert zunächst ein Quotient aus der Differenz und dem Maximalwert von Glätte und/oder Glanz gebildet, und die abgegebene Dampfmenge wird um einen Betrag vergrößert oder verkleinert, der sich aus der Multiplikation des Quotienten mit der maximal abgebba­ ren Dampfmenge ergibt. Die Dampfmenge wird also sozusa­ gen linear dem Glanz und oder der Glätte nachgeführt.

Bevorzugterweise wird bei Veränderung der Dampfmenge in einer Zone zum Ausgleich einer Differenz zwischen Soll- und Istwert in Quermaschinenrichtung die Dampfmenge in mindestens einer anderen Zone mit entsprechend umge­ kehrtem Vorzeichen verändert, um die insgesamt abgege­ bene Dampfmenge konstant zu halten. Der Begriff "Dampf­ menge" bezieht sich natürlich auf die pro Zeiteinheit abgegebene Dampfmenge. Durch den Ausgleich wird die Glätte und/oder der Glanz insgesamt gleichgehalten. Ansonsten könnte durch eine Erhöhung oder Verringerung der Dampfmenge in einer Zone eine Anhebung oder Absen­ kung des Durchschnittswerts von Glanz und/oder Glätte eintreten.

Hierbei ist bevorzugt, daß die mit umgekehrtem Vorzei­ chen veränderte Dampfmenge auf mehrere Zonen verteilt wird. Man vermeidet hierdurch eine Extremwertbildung. Die auf mehrere Zonen verteilte Änderung der Dampfmenge ist nicht so leicht merkbar.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorge­ sehen, daß für alle Zonen in Abhängigkeit vom Material der Materialbahn eine vorbestimmte Mindestdampfmenge und/oder Maximaldampfmenge eingestellt wird. Diese Dampfmengen können beispielsweise zusammen mit dem für die Materialbahn vorgegebenen Sollwert abgespeichert werden. Die Mindestdampfmenge verkürzt die Anfahrzeit und damit den Ausschuß an Material. Die Dampfmenge wird gleich in die Nähe des Wertes gebracht, der für den gewünschten Glanz- und/oder Glättewert sorgt. Durch Begrenzung der Dampfmenge auf einen Maximalwert wird das Material geschont. Insbesondere bei gestrichenen Papieren kann eine zu große Dampfmenge zu einer Ablö­ sung des Strichs führen.

Besonders Vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der die Differenz der abgegebenen Dampfmengen von benach­ barten Zonen auf einen vorbestellten Maximalwert be­ grenzt wird. Hierdurch wird einerseits die Belastung der Walzen der Walzenspaltvorrichtung verringert. An­ derseits werden Glanz- und oder Glättestreifen vermie­ den. Die Materialbahn bekommt ein einheitlicheres Aus­ sehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 einen Kalander mit Dampfrohren,

Fig. 2 eine erste Ausgestaltung eines Dampfrohrs,

Fig. 3 einen Schnitt III-III nach Fig. 2,

Fig. 4 eine zweite Ausgestaltung eines Dampfrohres.

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Dampfrohr,

Fig. 6 eine dritte Ausgestaltung eines Dampfrohres,

Fig. 7 eine Draufsicht auf das Dampfrohr nach Fig. 6 und

Fig. 8 eine schematische Darstellung der aufgegebenen Dampfmenge.

Ein Kalander 1 weist mehrere Arbeitswalzen 2 auf, zwi­ schen denen Walzenspalte 3 gebildet sind. Durch die Walzenspalte 3 ist eine Materialbahn 4 geführt, bei­ spielsweise eine Papierbahn, die nach dem Durchlaufen jeweils eines Walzenspaltes über Umlenkrollen 5 geführt ist. Zwischen einer Umlenkrolle 5 und einem in Bahn­ laufrichtung 6 folgenden Walzenspalt 3 entsteht dadurch ein im wesentlichen geradlinig verlaufender Abschnitt 7 der Materialbahn 4, an dessen Unterseite ein Dampf­ sprührohr 10 angeordnet ist. Ein weiteres Dampfsprüh­ rohr 10′ ist für die andere Seite der Materialbahn vor­ gesehen. Beide Dampfsprührohre 10, 10′ können gleich ausgebildet sein.

Das Dampfsprührohr 10 ist über eine Dampftransportlei­ tung 11 mit einer Dampfquelle 12 verbunden. Ferner ist das Dampfsprührohr 10 über eine Signalleitung 13 mit einer Steuereinrichtung 14 verbunden. Die Steuerein­ richtung 14 wiederum ist mit einer Meßeinrichtung 15 verbunden, die hinter der letzten Walze des Kalanders 1 den Glanz bzw. die Glätte der Oberfläche der Material­ bahn 4 ermittelt und an die Steuereinrichtung 14 zu­ rückmeldet. Die Steuereinrichtung 14 vergleicht nun den ermittelten Istwert von Glanz bzw. Glätte der Material­ bahn 4 mit einem vorgegebenen Sollwert und ändert in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Ist- und Soll­ wert die über das Dampfsprührohr 10 abgegebene Dampf­ menge.

Die gleichen Teile, die mit gestrichenen Bezugsgrößen versehen sind, sind auch für die andere Materialbahn­ seite vorgesehen, wobei die Dampfquellen 12, 12′ und die Steuereinrichtungen 14, 14′ jeweils auch für beide Dampfsprührohre 10, 10′ gemeinsam vorgesehen sein kön­ nen.

Ferner können weitere Dampfsprührohre 10A, 10A′ und 10B, 10B′ vorgesehen sein. Die Dampfsprührohre mit den gestrichen Größen sind für die Oberseite der Material­ bahn 4 zuständig, während die anderen die Unterseite der Materialbahn beaufschlagen. Alle Dampfsprührohre 10, 10A, 10B bzw. 10′, 10A′, 10B′ können von den jewei­ ligen Steuervorrichtungen 14, 14′ bzw. von den jeweili­ gen Dampfquellen 12, 12′ gespeist werden.

Zu beachten ist insbesondere, daß die Dampfsprührohre 10B, 10B′ einander gegenüberliegend angeordnet sind, so daß das Dampfsprührohr 10B′ "über Kopf" angeordnet ist. Dies läßt sich nur dann realisieren, wenn, wie in den dargestellten Ausführungsbeispielen der Dampfsprühroh­ re, der Transport von Wassertröpfchen auf die Material­ bahn 4 zuverlässig vermieden werden kann.

Die Beaufschlagung der Materialbahn 4 mit Feuchtigkeit vor dem ersten Walzenspalt 3 des Kalanders 1 bewirkt, daß bereits im ersten Walzenspalt 3 die notwendige Ver­ formungsarbeit in der Oberfläche der Materialbahn 4 mit Unterstützung der Feuchtigkeit, die die Oberfläche oder die gesamte Materialbahn gegebenenfalls in gewissem Umfang plastifiziert, unterstützt werden kann.

Durch die Aufteilung der Dampfbeaufschlagung auf mehre­ re Dampfsprührohre 10, 10A, 10B bzw. 10′, 10A′, 10B′ lassen sich nun verschiedene Steuerverfahren realisie­ ren. Als ein Beispiel sei genannt, daß eines der Dampf­ sprührohre für die Dampf- und/oder Glätteeinstellung in Maschinenrichtung, d. h. in Laufrichtung 6 der Material­ bahn, zuständig ist, während ein anderes für die Quer­ maschinenrichtung verantwortlich ist. In einer anderen Ausgestaltung kann ein Dampfsprührohr für die Grobein­ stellung und ein anderes Dampfsprührohr für die Fein­ einstellung der Glanz und/oder Glättewerte verantwort­ lich gemacht werden. Schließlich kann ein Dampfsprüh­ rohr zugeschaltet werden, wenn ein anderes seine Kapa­ zitätsgrenze erreicht. Es können aber auch alle Dampf­ sprührohre parallel angesteuert werden.

Fig. 2 zeigt den näheren Aufbau einer ersten Ausfüh­ rungsform eines derartigen Dampfsprührohres 10, bei dem die Dampftransportleitung 11 in eine Zuleitung 16 mün­ det. Die Zuleitung 16 ist in einem Gehäuse 17 vorgese­ hen, das zumindest teilweise von einer Wärmeschutzab­ deckung 18 umgeben ist.

Im Innern des Gehäuses 17 ist ein Ventil 19 angeordnet, genauer gesagt, dessen Ventilsitz 20 und dessen Ver­ schlußstück 21. Das Ventil 19 weist einen Antriebsteil 22 auf, der außerhalb des Gehäuses 17 angeordnet ist. Der Antriebsteil ist unter Zwischenschaltung einer Wär­ meisolation 23, beispielsweise in Form einer Scheibe aus nicht oder sehr schlecht wärmeleitfähigem Kunst­ stoff, mit dem Gehäuse 17 verbunden, so daß keine oder nur eine sehr geringe Wärmeübertragung vom Gehäuse 17 auf den Antriebsteil 22 erfolgt.

Das Ventil 19 ist pneumatisch betätigbar. Es weist hierzu eine Druckkammer 24 auf, die vom Antriebsgehäuse 25 und einer Membran 26 umschlossen ist. Die Membran ist auf der der Druckkammer 24 abgewandten Seite von einer Feder 27 belastet. Das Verschlußstück 21 ist über eine Antriebsstange 28, die mit Hilfe von Dichtungen 29 abgedichtet im Antriebsgehäuse 25 geführt ist, mit der Membran 26 verbunden, so daß bei einer Bewegung der Membran 26 auch das Verschlußstück 21 bewegt wird. Der Druck in der Druckkammer 24 wird mit Hilfe einer nur schematisch dargestellten pneumatischen Ventilanordnung 30 eingestellt.

Das Ventil 19 ist als sogenanntes lineares Ventil aus­ gebildet. Dies bedeutet, daß die vom Ventil 19 durch­ gelassene Dampfmenge linear abhängig ist von einem dem Antriebsteil 22 zugeführten Signal, beispielsweise dem dem Antriebsteil 22 zugeführten Luftdruck. Wird das für die Betätigung des Ventils verantwortliche Signal um 10% im Wert erhöht, läßt das Ventil 19 auch 10% mehr Dampf durch, und zwar unabhängig davon, welche Stellung das Ventil 19 zuvor innegehabt hatte. Ausgenommen davon sind natürlich Grenzwertsituationen, bei denen das Ven­ til 19 nicht mehr weiter öffnen oder schließen kann.

Das Gehäuse 17 ist an seiner der Materialbahn 4 zuge­ wandten Seite einwärts gebogen und weist eine mit ihrem offenen Ende der Materialbahn zugewandte U-förmige Aus­ nehmung 31 auf, die von einer Diffusorplatte 32 ver­ schlossen ist. In der Diffusorplatte sind Düsen 33 vor­ gesehen, die in zwei Reihen angeordnet sind, wobei die beiden Düsenreihen in Querrichtung der Materialbahn so zueinander versetzt sind, daß die Düsen 33 einer Reihe in Laufrichtung 6 der Materialbahn 4 sich vor oder hin­ ter einer Lücke zwischen Düsen 33 der anderen Reihe befinden. Das Gehäuse 17 und die Diffusorplatte 32 schließen zusammen eine Dampfkammer 34 ein. Die Düsen 33 und die Dampfkammer 34 bilden zusammen eine Düsen­ anordnung. Die Dampfkammer 34 wird über das Ventil 19 mit Dampf aus der Zuleitung 16 versorgt. In Strömungs­ richtung des Dampfes hinter dem Ventil 19 und vor der Dampfkammer 34 ist ein im wesentlichen geradlinig ver­ laufender Beschleunigungskanal vorgesehen, in dem aus einer vorbestimmten Entfernung zu seinem Ende 37 hin ein Düsenkanal 36 abzweigt. Das Ende 37 des Beschleuni­ gungskanals 35 ist durch eine Prallplatte 38 abge­ schlossen, an deren in Schwerkraftrichtung tiefster Stelle eine als Drossel ausgebildete Öffnung 39 vorge­ sehen ist, über die der Beschleunigungskanal 35 mit einem Entsorgungskanal 40 in Verbindung steht.

Ferner ist in der Dampfkammer 34 eine Prallplatte 41 angeordnet, und zwar in Verlängerung des Düsenkanals 36, so daß der direkte Weg vom Düsenkanal 36 zu den Düsen 33 versperrt ist. Der aus dem Düsenkanal 36 aus­ tretende Dampf muß also, bevor er die Düsen 33 er­ reicht, wenigstens einmal seine Bewegungsrichtung än­ dern.

Die Düsen 33 haben eine Länge, die größer als ihr Durchmesser ist. Dadurch läßt sich ein gerichteter Dampfstrahl erzeugen.

Die Diffusorplatte 32 und die Prallplatte 41 sind mit dem Gehäuse 17 verschweißt oder auf andere Weise wärme­ leitend miteinander verbunden. Insbesondere die Diffu­ sorplatte 33, aber auch die Prallplatte 41, haben den gleichen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Gehäuse 17. Dieser kann beispielsweise für die Diffu­ sorplatte 32 und die Prallplatte 41 bei 17×10⁻⁶ m/(mK) und beim Gehäuse 17 bei 16×10⁻⁶ m/(mK) liegen. Die Wärmeleitfähigkeit der Diffusorplatte 32 ist jedoch wesentlich größer als die des Gehäuses 17. Beispiels­ weise liegt sie bei der Diffusorplatte 32 und bei der Prallplatte 41 bei etwa 380 W/(mK), während sie beim Gehäuse bei 10 . . . 15 W/(mK) liegt. Eine derartige Werkstoffpaarung ist beispielsweise durch die Verwen­ dung von Kupfer für die Diffusorplatte 32 und die Prallplatte 41 und die Verwendung von Chromnickelstahl oder einem anderen Edelstahl für das Gehäuse 17 zu rea­ lisieren.

Das Dampfsprührohr 10 arbeitet wie folgt: Die Zuleitung 16 ist permanent von Dampf unter einem vorbestimmten Druck durchströmt. Man versucht zwar, diesen Dampf so trocken wie möglich zu halten. Es läßt sich aber in der Praxis kaum verhindern, daß hin und wieder kleine Was­ sertröpfchen entstehen, die mit dem Dampf mitgetragen werden. Das Ventil 19 wird auf einen von der Steuerein­ richtung 14 vorgegebenen Wert geöffnet. Der Dampf kann nun von der Zuleitung 16 in den Beschleunigungskanal 35 strömen. Möglicherweise vorhandene Wassertröpfchen im Dampf strömen hierbei natürlich ebenfalls durch das Ventil 19. Die durch die Richtungsänderung beim Durch­ tritt durch das Ventil relativ langsam (bezogen auf die Bewegungsrichtung des Dampfes) gewordenen Wassertröpf­ chen werden nun im Beschleunigungskanal 35 beschleu­ nigt. Der Dampf wird nun rechtwinklig in den Düsenkanal 36 geleitet oder abgelenkt, der in einer beträchtlichen Entfernung, im vorliegenden Fall knapp der Hälfte der Länge des Beschleunigungskanals, vor dem Ende 37 des Beschleunigungskanals 35 angeordnet ist. Die nunmehr eine beträchtliche Geschwindigkeit aufweisenden Wasser­ tröpfchen können diese schnelle Richtungsänderung nicht mitmachen. Sie fliegen geradeaus weiter und schlagen entweder an der Prallplatte 38 auf oder schlagen sich vorher an der in Schwerkraftrichtung tiefsten Stelle am Ende 37 des Beschleunigungskanals 35 nieder. Die hier­ durch entstehende Wasseransammlung kann durch die Öff­ nung 39 in den Entsorgungskanal 40 abfließen. Hierbei verstopft das abfließende Wasser die Öffnung 39 so, daß hier keine nennenswerten Dampfverluste auftreten. Auch wenn die Öffnung 39 nicht gerade zur Abfuhr von Wasser in den Entsorgungskanal 40 dient, ist sie als Drossel ausgebildet, d. h. sie setzt dem Dampf einen gewissen Strömungswiderstand entgegen, so daß der überwiegende Teil des durch das Ventil 19 strömende Dampfes bis auf einen vernachlässigbaren Rest auch durch die Düsen 33 austreten kann.

Der Beschleunigungskanal 35 ist in einem Gehäuse 42 angeordnet, daß sich vollständig im Innern des Gehäuses 17, d. h. in der Zuleitung 16, befindet. Das Gehäuse 42 hat also die Temperatur des in der Zuleitung 16 strö­ menden Dampfes. Es ist damit heiß genug, um auftreffen­ de Wassertropfen auch verdampfen zu können.

Sofern der durch den Düsenkanal 36 strömende Dampf noch mit Wassertröpfchen beladen ist, treffen diese auf die Prallplatte 41 auf, weil sie die Richtungsänderung des Dampfes, die zum Umströmen der Prallplatte 41 erforder­ lich ist, nicht mitmachen können. Damit ist der Dampf, der schließlich durch die Düsen 33 austreten soll, praktisch wasserfrei. Sollten wider Erwarten noch ein­ zelne Wassertröpfchen vorhanden sein, treffen sie mit einer relativ großen Wahrscheinlichkeit nicht auf die Düsen 33, sondern auf die beheizten Wände der Dampfkam­ mer 34, wo sie verdampft werden. Die Wände der Dampf­ kammer 34 einschließlich der Diffusorplatte 32 haben nämlich die Temperatur des in der Zuleitung 16 strömen­ den Dampfes, während der Dampf in der Dampfkammer 34 aufgrund des durch das Ventil 19 verursachten Druckab­ falls in der Regel eine etwas geringere Temperatur ha­ ben wird.

Aufgrund des Beschleunigungskanals, gegebenenfalls un­ terstützt durch die Prallplatte 41 und die beheizte Dampfkammer 34, kann der Dampf mit einem relativ großen Druck in die Dampfkammer 34 eingespeist werden, wo er sich gleichmäßig ausbreitet und mit gleichförmigen Druck durch alle Düsen 33 einer Düsenanordnung, die dieser Dampfkammer 34 zugeordnet ist, ausströmen kann. Durch den relativ hohen Druck in der Dampfkammer 34 kann der Dampf beim Ausströmen durch die Düsen 33 eine relativ große Geschwindigkeit entwickeln, so daß er bzw. der durch ihn in der Umgebungsluft entwickelte Nebel auch mit hoher Geschwindigkeit bzw. mit hohem Druck auf die Materialbahn 4 auftrifft. Dadurch wird die an der Materialbahn anhaftende Luftschicht aufge­ rissen, und das im Nebel befindliche Wasser kann sich auf der Materialbahn 4 niederschlagen, so daß die Mate­ rialbahn 4 ausreichend mit Feuchtigkeit versehen wird, um die gewünschte Glätte bzw. den gewünschten Glanz im nachfolgenden Walzenspalt 3 zu erhalten. Die Gefahr, daß durch die Düsen 33 Wassertröpfchen austreten und zu einer Beschädigung der Materialbahn 4 führen, ist so außerordentlich gering, daß sie praktisch vernachläs­ sigbar ist. Die Dampfgeschwindigkeit kann daher gegen­ über herkömmlichen Rohren erheblich gesteigert werden, so daß auch größere Materialbahngeschwindigkeiten zu­ gelassen werden können.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf ein Dampfsprührohr 10, aus dem ersichtlich ist, daß jedes Dampfsprührohr 10 mehrere in Zonen angeordnete Düsenanordnungen 33 auf­ weist. Hierdurch ist es möglich, die Materialbahn 4 über ihre Breite mit unterschiedlichen Dampfmengen zu beaufschlagen. Die Düsen 33 sind in Reihen 43 angeord­ net, die mit der Quermaschinenrichtung, also einer Richtung quer zur Materiallaufrichtung, einen spitzen Winkel einschließen. Hierdurch wird es möglich, daß sich Düsenanordnungen 33 benachbarter Zonen einander überlappen. Auch an der Grenze zwischen zwei Zonen wird hierdurch gewährleistet, daß die vorbeilaufende Materi­ albahn in ausreichendem Maße mit Dampf beaufschlagt wird.

Wie aus Fig. 5 ebenfalls ersichtlich ist, kann die Transportleitung 11 für Dampf ringförmig geführt sein, so daß der durch das Dampfsprührohr 10 strömende Dampf, der nicht gebraucht wird, oder kondensiertes Wasser wieder zur Dampfquelle 12 zurückgeführt wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Dampf immer die not­ wendige Temperatur aufweist. Man kann hierdurch auch vor dem eigentlichen Betriebsbeginn das Dampfsprührohr einschließlich aller in ihm enthaltenen und vom Dampf umströmten Teile aufheizen, so daß sich auch am Be­ triebsbeginn keine störenden Wassertröpfchen, die sich etwa an abgekühlten Teilen des Dampfsprührohrs 10 nie­ dergeschlagen haben, stören.

Wie aus Fig. 5 ebenfalls ersichtlich ist, hat jede Zone ihr eigenes Ventil, von dem lediglich die Antriebsteile 22 und die Ventilanordnungen 30 zu sehen sind.

Zum Betrieb wird ein Dampfdruck eingestellt, der dann im der Zuleitung 16 herrscht. Dieser Dampfdruck wird während des Betriebs in der Regel nicht verändert. Er ist abhängig von dem Kalander 1 bzw. von der zu behan­ delnden Warenbahn 4. Durch die Meßeinrichtungen 15, 15′ werden die Glanz- bzw. Glättewerte ermittelt und an die Steuereinrichtungen 14, 14′ zurückgemeldet. Diese stel­ len dann den Öffnungsgrad der Ventile 19 so ein, daß der gewünschte Glanz- bzw. Glättewert der Materialbahn erreicht wird. Weichen die erzielten Ergebnisse von den vorgegebenen Werten ab, so werden die Ventile 19 ent­ sprechend verändert, wobei diese Veränderung zonenweise erfolgen kann, wenn sich eine Abweichung quer zur Mate­ rialbahnlaufrichtung ergibt, oder für alle Ventile 19 gemeinsam, wenn sich eine Abweichung in Laufrichtung der Maschine ergibt. Beispielsweise können im letzten Fall alle Ventile gleichmäßig um 10% geöffnet werden, um eine 10% größere Dampfmenge auszugeben. Dies ist durch die Verwendung von linearen analogen Ventilen in der Steuerung besonders einfach.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausgestaltung eines Dampf­ sprührohres, bei der gleiche Teile mit gleichen Bezugs­ zeichen und entsprechende Teile mit um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen sind.

Die U-förmige Ausnehmung 131 des Gehäuses 117 ist bei dieser Ausgestaltung breiter, so daß sie die Dampfkam­ mer 134 nicht mehr unmittelbar einschließt. Die Dampf­ kammer 134 ist vielmehr in einem separaten Block 44 angeordnet, der auf das Gehäuse 117 bzw. einen mit ihm fest verbundenen Teil, wie beispielsweise das Gehäuse 42 des Beschleunigungskanals 35, aufgeschraubt ist.

Im Block 44 sind Dampfkanäle 45, 46 vorgesehen, die über einen Hilfskanal 47 mit der Zuleitung 16 in Ver­ bindung stehen und von dort mit heißem Dampf versorgt werden. Mit Hilfe der Dampfkanäle 45, 46 wird der Block 44 so aufgeheizt, daß auch die Dampfkammer 134 allseits von beheizten Wänden umgeben ist. Die Dampfkanäle 45, 46 sind permanent vom Dampf durchströmt, d. h. sie wei­ sen an ihrem Ende nicht dargestellte Dampfaustritte auf, von denen der Dampf gegebenenfalls wieder der Dampfquelle 12 zugeführt werden kann.

Der Düsenkanal 36 mündet tangential in die Dampfkammer 134. Die Düsen 133 sind seitlich so versetzt, daß sie außerhalb der Projektion der Mündung des Düsenkanals 36 auf die Wand der Dampfkammer 134 liegen. Auch in diesem Fall kann also kein Dampf gerichtet von dem Düsenkanal 36 zu den Düsen 133 gelangen. Vielmehr ist es notwen­ dig, daß sich der Dampf zunächst in der Dampfkammer 134 ausbreitet, bevor er durch die Düsen 133 treten kann.

In beiden Ausführungsbeispielen sind an den in Schwer­ kraftrichtung jeweils tiefsten Stellen noch Siphons 48, 49, 50 vorgesehen, mit deren Hilfe in bekannter Art und Weise sich ansammelndes Wasser entsorgt werden kann.

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch ein weiteres Dampfsprührohr 210, bei dem Teile, die denen aus Fig. 2 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen und entspre­ chende Teile mit um 200 erhöhten Bezugszeichen versehen sind.

Geändert hat sich lediglich die Prallplatte 241, die nun nicht mehr senkrecht zur Richtung des Zwischenka­ nals 36, sondern geneigt dazu angeordnet ist. Die Prallplatte 241 bildet also gegenüber dem einströmenden Dampf aus dem Düsenkanal 36 eine schiefe Ebene, so daß der Dampf praktisch zwangsläufig auf die in Fig. 6 dar­ gestellte rechte Wand der Dampfkammer 234 gelenkt wird. Dies ist die Wand, die dem Ventil 19 zugewandt ist, so daß gewährleistet ist, daß hier immer eine gewisse Dampfströmung durch die Zuleitung 16 besteht. Diese Wand wird also immer heiß sein. Nur ein verschwindend geringer Teil des Dampfes wird an die gegenüberliegende Wand gelangen.

Die Prallplatte 241 ist auch nicht mehr, wie in Fig. 20, mit den Seitenwänden der Dampfkammer 234 verbunden, sondern über eigene Seitenwände 48 mit dem Boden der Dampfkammer 234, also mit der Umgebung der Mündung des Düsenkanals 36. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß die Seitenwände 48 zu der besagten Dampfkammerwand hin öff­ nen, so daß hier eine noch weiter Ausrichtung des Damp­ fes auf die Seitenwand hin gegeben ist.

Wenn nun das in Fig. 6 dargestellte Dampfsprührohr 210 "über Kopf" verwendet wird, so daß also die Düsen 33 nach unten weisen, wird durch die Neigung der Prall­ platte sichergestellt, das Wasser, das sich möglicher­ weise doch noch bilden kann, auf einen Bereich der Dif­ fusorplatte 32 tropft, der außerhalb der Düsen 33 liegt. Da die aus Kupfer gebildete Diffusorplatte immer die Temperatur des in der Zuleitung 16 strömenden Damp­ fes hat, also heißer als 100°C ist, wird das auf die Diffusorplatte 32 tropfende Wasser sofort verdampfen und kann daher nicht mehr durch die Düsen 33 austreten.

Aus Fig. 7 ist auch ersichtlich, daß einzelne Zonen durch Trennwände 49 voneinander getrennt sind. Die rechte der beiden dargestellten Zonen weist die Düsen 33 in zwei Reihen auf. Die linke der beiden dargestell­ ten Zonen hat eine Schlitzdüse 233, aus der der Dampf ebenfalls relativ gleichmäßig austreten kann. Die Schlitzbreite ist kleiner als die Dicke der Diffusor­ platte 32.

Anhand von Fig. 8 soll nun erläutert werden, wie die Dampfmenge gesteuert wird. In Fig. 8 ist nach rechts die Länge der zu behandelnden Materialbahn auftragen und nach oben Glanz- bzw. Glätte G, die Geschwindigkeit v und die abgegebene Dampfmenge . Der Anfang der Mate­ rialbahn wird zunächst durch einen Kalander hindurch­ gefädelt. Der Kalander wird dann beschleunigt, so daß die Geschwindigkeit der Materialbahn entsprechend der Kurve v zunimmt. Nach einer gewissen Zeit, die in Fig. 8 durch den Punkt A gekennzeichnet ist, erreicht die Materialbahn ihre Arbeitsgeschwindigkeit, die dann mög­ lichst konstant beibehalten wird. Kurz vor dem Ende der Bahn, nämlich am Punkt B, muß die Geschwindigkeit wie­ der verringert werden, damit die Behandlung ordnungs­ gemäß abgeschlossen werden kann und keine gefährlichen Situationen entstehen.

Würde man nun mit einer im wesentlichen konstanten Dampfmenge fahren, würde sich, wie das durch gestri­ chelte Linie G_A dargestellt ist, am Anfang und am Ende der Bahn ein unzulässig hoher Glanz- bzw. Glättewert ergeben. Zwischen dem Anfang der Bahn und dem Punkt A bzw. dem Punkt B und dem Ende der Bahn wird dann Aus­ schluß produziert, weil Glanz und/oder Glätte außerhalb eines Toleranzbereiches TB liegen.

Verändert man hingegen die abgegebene Dampfmenge un­ ter Berücksichtigung dieses Effekts entsprechend der dargestellten Kurve , die am Anfang und am Ende Ab­ schnitte mit einer linearen positiven oder negativen Steigung aufweist, wird sich der Glanz bzw. die Glätte nur entsprechend der Kurve G_N verändern, so daß wesent­ lich größere Teile der Bahn noch im Toleranzbereich TB im Hinblick auf Glanz oder Glätte sind. Die Punkte, vor bzw. hinter denen Ausschuß produziert wird, verschieben sich dann auf A′ bzw. B′.

Die Beeinflussung der Dampfmenge erfolgt hierbei un­ abhängig von den Signalen der Sensoren 15, 15′, weil diese in der Regel über die Materialbahnbreite traver­ sieren und damit zu langsam sind, um die Glanz- und/oder Glätte-Veränderungen aufgrund einer Verände­ rung der Materialbahngeschwindigkeit erfassen zu kön­ nen. Die Dampfmenge kann auch in Abhängigkeit von der Zeit oder der Geschwindigkeit der Bahn eingestellt wer­ den.

Claims (16)

1. Verfahren zum Einstellen von Glanz und/oder Glätte einer durch eine Walzenspaltanordnung geführten Materialbahn, bei dem ein Istwert von Glanz und/oder Glätte der Materialbahn in Laufrichtung hinter der Walzenspaltanordnung erfaßt und mit ei­ nem Sollwert verglichen wird und die durch die Dampfsprührohre abgegebene Dampfmenge in Abhängig­ keit von der Differenz zwischen Soll- und Istwert zonenweise verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Zonen zumindest einer Materialbahn­ seite gemeinsam ein konstanter Dampfdruck einge­ stellt wird und bei einer Differenz zwischen Soll- und Istwert in Maschinenrichtung der Öffnungsgrad der Ventile aller Zonen um den gleichen Wert ver­ ändert wird, wobei die Ventile als analoge und li­ near ansteuerbare, insbesondere lineare Ventile ausgebildet sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Abweichung von Soll- und Istwert in Quermaschinenrichtung die Ventile der einzelnen Zonen unabhängig voneinander und nur in Abhängig­ keit von der der eigenen Zone zugeordneten Diffe­ renz verstellt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim Beschleunigen oder Abbremsen der Bahn die abgegebene Dampfmenge im wesentlichen un­ abhängig von den ermittelten Istwerten entsprechend einer vorgegebenen Funktion erhöht oder erniedrigt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Funktion eine von der Zeit oder der Geschwindigkeit der Bahn lineare Abhängigkeit beschreibt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Veränderung der Dampfmenge in Abhängigkeit von einem die Geschwindigkeitsänderung der Bahn einleitenden Signal eingeleitet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des Dampfes vor dem ersten Walzenspalt, insbesondere von beiden Seiten der Materialbahn gleichzeitig, aufgebracht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfbeaufschlagung einer Materialbahnseite durch mindestens zwei Dampfsprührohre vorgenommen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Dampfsprührohre so gesteuert ist, daß es Differenzen zwischen Soll- und Istwerten in Ma­ schinenrichtung ausgleicht, während ein anderes so gesteuert ist, daß es Differenzen in Quermaschinen­ richtung ausgleicht.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eines der Dampfsprührohre für eine Grobeinstellung und ein anderes für eine Feinein­ stellung der abgegebenen Dampfmenge verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Dampfsprührohr nach dem Erreichen der Kapazitätsgrenze eines anderen Rohres zugeschaltet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß alle Dampfsprührohre parallel gesteu­ ert werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß bei einer ermittelten Differenz zwischen Soll- und Istwert zunächst ein Quotient aus der Differenz und dem Maximalwert von Glätte und/oder Glanz gebildet wird und die abgege­ bene Dampfmenge um einen Betrag vergrößert oder verkleinert wird, der sich aus der Multiplikation des Quotienten mit der maximal abgebbaren Dampfmen­ ge ergibt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß bei Veränderung der Dampfmenge in einer Zone zum Ausgleich einer Diffe­ renz zwischen Soll- und Istwert in Quermaschinen­ richtung die Dampfmenge in mindestens einer anderen Zone mit entsprechend umgekehrtem Vorzeichen ver­ ändert wird, um die insgesamt abgegebene Dampfmenge konstant zu halten.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die mit umgekehrtem Vorzeichen veränderte Dampfmenge auf mehrere Zonen verteilt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß für alle Zonen in Abhän­ gigkeit vom Material der Materialbahn eine vorbe­ stimmte Mindestdampfmenge und/oder Maximaldampfmen­ ge eingestellt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Differenz der abge­ gebenen Dampfmengen von benachbarten Zonen auf ei­ nen vorbestellten Maximalwert begrenzt wird.