DE4431803C1 - Transverse profile control system for materials, e.g. plastics - Google Patents

Transverse profile control system for materials, e.g. plastics

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Abstract

A transverse profile control system is for the gloss, smoothness and/or groove of a running length of material (paper, plastic or textile). The system features at least one chamber (5). At least one part of the chamber wall (7) also defines the space (6) of a multizone outer heating unit for the succeeding roll (2). The heating of the wall (7) takes place by means of the heat emitted to the wall surrounding the space (6) and the chamber (5).

Description

Die Erfindung betrifft ein Querprofilsteuerungssystem für Glanz, Glätte und/oder Kaliber, einer laufenden Warenbahn nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Warenbahn kann eine Papierbahn, Kunststoffolie oder Textilbahn sein.The invention relates to a cross profile control system for gloss, smoothness and / or caliber, a running Goods web according to the preamble of claim 1. The goods web can be a Paper web, plastic film or textile web.

Derartige Steuerungssysteme für den Zielparameter Glätte sind beispielsweise als Dampffeuchter aus der EP-PS 0 380 427 bekannt.Such control systems for the target parameter Smoothness are for example as a steam humidifier from the EP-PS 0 380 427 known.

Eine weitere Querprofilsteuerung ist durch dicht ne­ beneinander angeordnete induktive Heizelemente mög­ lich, wie sie aus der DE-OS 41 01 354 geläufig sind. Diese erhöhen lokal die Walzenoberflächentemperatur und verändern den Durchmesser der Walze und den Wär­ mefluß in die Warenbahn mit der Folge, alle drei oben genannten Zielparameter zu beeinflussen.Another cross profile control is by tight ne arranged inductive heating elements possible Lich, as they are known from DE-OS 41 01 354. These locally increase the roll surface temperature and change the diameter of the roller and the heat flow into the product line with the consequence, all three above to influence the mentioned target parameters.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Querprofil­ steuerung durch einen Dampf feuchter den Nachteil be­ sitzt, daß er eine das Gehäuse umgebende sehr gute und aufwendige Isolation gegen Wärmeverluste benötigt oder ihm zusätzliche Energie für die Beheizung der Wände zugeführt werden muß, um eine Kondensierung des Wasserdampfes an der Gehäusewand zu vermeiden. Das Kondensat würde, wenn es beispielsweise auf eine Pa­ pierbahn fällt, Flecken auf dem Endprodukt erzeugen und es im ungünstigsten Fall sogar unbrauchbar ma­ chen. Ein derartiger Dampffeuchter ist beispielsweise in der DE-OS 41 25 062 beschrieben. Dort wird ein Dampfblaskasten zum Aufbringen von Dampf auf eine vorbeilaufende Materialbahn mit mindestens einer Dampfblaskammer angegeben, die von einer freien Ge­ häusewand mit einer Anzahl von Dampfaustrittsöffnun­ gen und weiteren Kammerwänden vollständig umschlossen ist, ein Dampfventil zum Einlaß von Dampf in die Dampfblaskammer aufweist und bei dem zumindest eine der Wände der Dampfblaskammer beheizt ist.In practice it has been shown that the cross section control by a steam damp the disadvantage sits that he has a very good surrounding the housing and expensive insulation against heat loss is required or give him additional energy to heat the Walls must be fed to condense the Avoid water vapor on the housing wall. The Condensate would, for example, if it was at a Pa pier web falls, creating stains on the final product and in the worst case it may even be unusable chen. Such a steam humidifier is for example described in DE-OS 41 25 062. There will be a Steam blow box for applying steam to a passing material web with at least one  Steam chamber indicated by a free Ge house wall with a number of steam outlet openings gen and completely enclosed chamber walls is a steam valve for admitting steam into the Has steam chamber and at least one the steam chamber walls are heated.

Im Textil- und Kunststoffsektor werden Bedampfungen auch mit anderen Stoffen als Wasserdampf durchge­ führt. Deshalb wird im weiteren der Begriff Arbeits­ fluid verwendet.Evaporation is used in the textile and plastics sector also with substances other than water vapor leads. Therefore, the term work will be used in the following fluid used.

Der Induktionsheizung muß im Gegensatz zu dem Dampf­ feuchter zusätzliche Kühlleistung gegen die Erwärmung der Spulen zur Verfügung gestellt werden, da die elektrische Isolierung der Spulen den Umgebungstem­ peraturen - hervorgegerufen durch die Wärmestrahlung der teilweise bis zu 250°C heißen Walzenoberfläche und der induktiven Eigenerwärmung - nicht standhalten kann.The induction heater must be in contrast to the steam moist additional cooling capacity against heating of the coils are made available as the electrical insulation of the coils from the ambient temperature temperatures - caused by thermal radiation the roller surface, some of which is up to 250 ° C and inductive self-heating - do not withstand can.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Querprofilsteue­ rungssystem für die Beeinflussung der Oberflächenbe­ schaffenheit einer laufenden Warenbahnen in unmit­ telbarer Nähe vor dem Preßspalt, der wenigstens eine Walze umfaßt, zu schaffen, bei dem sowohl vermieden wird, daß im Bereich der Vorrichtung zum Auftragen des Arbeitsfluids Kondensat auf die Warenbahn fällt, als auch Überhitzung von Bauteilen einer Außenheizung der Walze verhindert wird. Das Querprofilsteuerungs­ system soll dabei auch wenig Raum beanspruchen.The object of the invention is a cross profile tax system for influencing the surface creating a running web of goods in the meantime close proximity in front of the press nip, the at least one Roll included to create both avoided will that in the area of the device for application of the working fluid condensate falls on the web, as well as overheating of components of an external heating the roller is prevented. The cross section control system should also take up little space.

Diese Aufgabe wird mit dem in Anspruch 1 beschriebe­ nen Querprofilsteuerungssystem gelöst. Bei diesem System wird die an der Außenheizung entstehende über­ schüssige und im Falle einer induktiven Außenheizung für die Isolierung der Spulen schädliche Wärme dazu genutzt, die Bewandung der Vorrichtung zum Auftragen eines Arbeitsfluids auf einem Temperaturniveau zu halten, welches keine Kondensatbildung des Arbeits­ fluids zuläßt. Die Bewandung eines Dampffeuchters für Wasserdampf sollte beispielsweise eine Temperatur von etwa 120°C aufweisen, damit es nicht zur Abkühlung des Wasserdampfes kommt. Wegen der zulässigen Spulen­ temperatur von ca. 180°C ist ein Temperaturgefälle möglich, das die Wärmeleitung von dem heißeren Wand­ bereich nahe der Spulen bis zu dem Bereich der Dampf­ feuchterbewandung, der mit der Umgebungsluft in Kon­ takt ist, gewährleistet. Die Wärmeverteilung kann auch durch eine Wärmeträger- oder Kondensationsflüs­ sigkeit erfolgen, die sich in dem Zwischenraum einer Doppelbewandung befindet, wobei der Zwischenraum we­ nigstens einen geschlossenen Ringraum um den gesamten Dampffeuchter bildet.This task is described in claim 1 NEN cross profile control system solved. With this System is created via the external heating  shot and in the case of inductive external heating harmful heat for the insulation of the coils used the covering of the device for application of a working fluid at a temperature level keep which no condensation of work allows fluids. The covering of a steam humidifier for For example, water vapor should have a temperature of Have about 120 ° C so it doesn't cool down of water vapor comes. Because of the permissible coils temperature of approx. 180 ° C is a temperature gradient possible that the heat conduction from the hotter wall area near the coils to the area of steam humidity, which with the ambient air in Kon clock is guaranteed. The heat distribution can also through a heat transfer or condensation flow that occur in the space between Double wall is located, the space we at least a closed annulus around the whole Steam humidifier forms.

Durch eine Kombination des Dampffeuchters mit der in Zonen aufgeteilten Außenheizung lassen sich zwei Zielparameter unabhängig voneinander steuern. Ganz besonders wirkungsvoll wird die Kombination, wenn der Dampffeuchter ebenfalls in kurze, einzeln ansteuerba­ re Zonen eingeteilt ist, so daß eine kurzwellige Steuerung der Befeuchtung über das gesamte Querprofil der Warenbahn möglich istBy combining the steam humidifier with the Zoned outdoor heating can be two Control target parameters independently. All The combination becomes particularly effective if the Steam humidifiers also in short, individually controllable re zones is divided so that a short-wave Control of humidification across the entire cross section the web is possible

Das in der Figur gezeigte Ausführungsbeispiel stellt ein solches erfindungsgemäßes Querprofilsteuerungs­ system dar.The embodiment shown in the figure represents such a cross profile control according to the invention system.

Das Querprofilsteuerungssystem (1) ist in unmittel­ barer Nähe zu einer beheizbaren Walze (2), die mit einer Gegenwalze (3) einen Walzenspalt bildet, und in unmittelbarer Nähe zu der Warenbahn (4) angeordnet. Das Querprofilsteuerungssystem (1) setzt sich aus zwei Räumen, nämlich der Kammer (5) für das Arbeits­ fluid, welches in dem Ausführungsbeispiel Wasserdampf sein soll, und dem Raum (6) für die induktiven Heiz­ spulen (9) und deren Eisenkerne (8) zusammen. Die Bewandung (7), die die Kammer (5) vollständig um­ schließt, ist doppelwandig ausgebildet und mit einer Wärmeträger- oder Kondensationsflüssigkeit gefüllt. Sie weist Öffnungen nur für den Ein- und Austritt des Wasserdampfes auf. Der Wasserdampf wird dem Querpro­ filsteuerungssystem (1) über die Zuführleitung (10) zugeführt, die im Falle mehrerer hintereinanderge­ schalteter Kammern (5) über die Breite der Warenbahn, auch die anderen Kammern mit Wasserdampf versorgt. Der Wasserdampf wird über ein Stellventil (14) zur Dosierung der Durchflußmenge in die Kammer (5) gelei­ tet. Das Stellventil (14) kann beispielsweise einen Stellkolben (20) mit einer Durchgangsbohrung (21) be­ sitzen, der an einer Membran (19) befestigt ist. Die­ se Membran (19) ist über einen Anschluß (18) mit Druckluft zu beaufschlagen und so in der Lage, den Kolben zu verschieben. Die Durchgangsbohrung (21), durch die der Wasserdampf aus dem Zuführrohr (10) mit leichtem Überdruck in die Kammer (5) gelangt, wird dabei mehr oder weniger verschlossen, so daß die Was­ serdampfmenge dosierbar ist. Aus der Kammer tritt er an der Öffnung (15) in Richtung der vorbeilaufenden Warenbahn (4) aus, um diese zu erwärmen und zu be­ feuchten, indem er an der Warenbahnoberfläche konden­ siert. An der Unterseite der Kammer (5) befindet sich in einiger Entfernung von der Austrittsöffnung (15) eine weitere Öffnung (12), über die der überschüssi­ ge, nicht kondensierte Wasserdampf in eine Absauglei­ tung (11) abgesaugt werden kann. Damit in dieser Ab­ saugleitung der Wasserdampf nicht kondensiert, wird der in die Kammer (5) einströmende Wasserdampf auf dem Weg von seiner Einströmöffnung (13) bis zu der Austrittsöffnung (15) an der Absaugleitung (11) vor­ beigeleitet, um diese auf einem hohen Temperaturni­ veau von etwa 100°C zu halten.The cross profile control system ( 1 ) is in immediate proximity to a heatable roller ( 2 ), which forms a nip with a counter roller ( 3 ), and in the immediate vicinity of the web ( 4 ). The cross profile control system ( 1 ) consists of two rooms, namely the chamber ( 5 ) for the working fluid, which is to be water vapor in the exemplary embodiment, and the room ( 6 ) for the inductive heating coils ( 9 ) and their iron cores ( 8 ) together. The wall ( 7 ), which completely closes the chamber ( 5 ), is double-walled and filled with a heat transfer or condensation liquid. It has openings only for the entry and exit of water vapor. The water vapor is fed to the Querpro fil control system ( 1 ) via the feed line ( 10 ) which, in the case of several chambers ( 5 ) connected in series, also supplies the other chambers with water vapor across the width of the web. The water vapor is tet via a control valve ( 14 ) for metering the flow rate into the chamber ( 5 ). The control valve ( 14 ), for example, a control piston ( 20 ) with a through hole ( 21 ) be seated, which is attached to a membrane ( 19 ). The membrane ( 19 ) is pressurized with compressed air via a connection ( 18 ) and is thus able to move the piston. The through hole ( 21 ) through which the water vapor from the feed pipe ( 10 ) enters the chamber ( 5 ) with a slight excess pressure is more or less closed, so that the amount of water vapor can be metered. From the chamber it exits at the opening ( 15 ) in the direction of the passing web ( 4 ) in order to heat and moisten it by condensing on the web surface. On the underside of the chamber ( 5 ) is some distance from the outlet opening ( 15 ), another opening ( 12 ) through which the excess, uncondensed water vapor can be sucked off into a suction line ( 11 ). So that the water vapor does not condense in this suction line, the water vapor flowing into the chamber ( 5 ) is fed on the way from its inflow opening ( 13 ) to the outlet opening ( 15 ) on the suction line ( 11 ) before, in order to achieve this at a high Maintain temperature level of around 100 ° C.

In dem von der Wandung (7) weitgehend umschlossenen Raum (6) sind die Induktionsspulen (9) und deren Ei­ senkerne (8), die vorzugsweise aus einzelnen Blechen aufgebaut sind, untergebracht. Eine Öffnung des Rau­ mes (6) weist auf die benachbarte Heizwalze (2). Die­ se Öffnung ermöglicht es, daß ein kurzer Abstand zwi­ schen den Eisenkernen (8) und der Walzenoberfläche der Heizwalze (2) eingerichtet werden kann. Wird an die Spulen ein Strom angeschlossen, so erzeugt dieser ein elektromagnetisches Feld, welches die Oberfläche der Heizwalze (2) durchdringt und dort Wirbelströme erzeugt. Diese führen zur Erwärmung der Walzenober­ fläche. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die in dem Querprofilsteuerungssystem (1) befindlichen Spulen einzeln mit unterschiedlichen Leistungen beaufschlag­ bar sind, so daß lokale Temperatur- und Durchmesser­ veränderungen der Walze (2) über deren gesamte Länge einstellbar sind. Eine solche Unterteilung in Zonen kann auf eine Zonenbreite von 60 bis 90 mm beschränkt werden, so daß es ratsam ist, 1 bis 3 Induktions­ heizungszonen an einer Dampfkammer (5) anzubringen. Dadurch, daß die Induktionsheizung von einer mit dem Dampffeuchter gemeinsamen Bewandung (7) umgeben ist, wird die, in den Spulen (9) und Eisenkernen (8) als Induktionswärme entstehende und durch Wärmestrahlung von der Walze (2) zusätzlich erhöhte, für die Spulen­ isolierung schädliche Wärme über Wärmeleitung an den Dampffeuchter und dort über Konvektion an den Wasser­ dampf und die Umgebungsluft weitergegeben.In the space ( 6 ) largely enclosed by the wall ( 7 ), the induction coils ( 9 ) and their egg cores ( 8 ), which are preferably constructed from individual sheets, are accommodated. An opening of the room ( 6 ) points to the adjacent heating roller ( 2 ). This opening enables a short distance between the iron cores ( 8 ) and the roller surface of the heating roller ( 2 ) can be set up. If a current is connected to the coils, this generates an electromagnetic field which penetrates the surface of the heating roller ( 2 ) and generates eddy currents there. These lead to the heating of the roller surface. It when the coils located in the cross section control system ( 1 ) can be acted upon individually with different powers, so that local temperature and diameter changes of the roller ( 2 ) can be adjusted over their entire length. Such a division into zones can be limited to a zone width of 60 to 90 mm, so that it is advisable to install 1 to 3 induction heating zones on a steam chamber ( 5 ). Characterized in that the induction heating is surrounded by a wall ( 7 ) common to the steam humidifier, the induction heat generated in the coils ( 9 ) and iron cores ( 8 ) and additionally increased by heat radiation from the roller ( 2 ) for the coils insulation harmful heat via heat conduction to the steam humidifier and there by convection to the water vapor and the ambient air.

In dem Ausführungsbeispiel ist die Bewandung (7) dop­ pelwandig ausgeführt. In dem Zwischenraum befindet sich eine Kondensationsflüssigkeit, die bei unzuläs­ sig hoher Erwärmung der Bewandung (7) im Bereich der Spulen (9) verdampft. Auf diese Weise wird eine Druckerhöhung bewirkt, die diesen Dampf an eine Stel­ le geringeren Drucks und geringerer Temperatur in der Wand treibt, wo der Dampf kondensiert und seine Ver­ dampfungsenergie wieder abgibt. Es ist aber auch die Zirkulation einer Wärmeträgerflüssigkeit denkbar.In the embodiment, the wall ( 7 ) is double-walled. In the space there is a condensation liquid which evaporates in the region of the coils ( 9 ) when the wall ( 7 ) is heated to an unacceptably high degree. In this way, an increase in pressure is brought about, which drives this steam to a point of lower pressure and temperature in the wall, where the steam condenses and releases its vaporization energy again. However, the circulation of a heat transfer fluid is also conceivable.

Sollte es trotz dieser Vorkehrungen dennoch zu einer Kondensatbildung des Wasserdampfes in der Kammer (5) kommen, sind sicherheitshalber an tiefgelegenen Stel­ len im Inneren der Kammer (5) Rinnen mit Ablaufboh­ rungen (16, 17) vorgesehen. Für den Fall, daß die un­ tere der beiden Walzen (2, 3) als Heizwalze genutzt werden soll, würde sich die Zeichnung an der durch die Warenbahn (4) markierten Linie spiegeln, wobei dann die Kondensat-Ablaufbohrungen (16, 17) verständ­ lichweise in der Nähe der Zuführleitung (10) vorge­ sehen werden müssen.If, despite these precautions, condensation of the water vapor in the chamber ( 5 ) nevertheless occurs, channels with drain holes ( 16 , 17 ) are provided in the interior of the chamber ( 5 ) for safety reasons. In the event that the lower one of the two rollers ( 2 , 3 ) is to be used as a heating roller, the drawing would be reflected on the line marked by the web ( 4 ), the condensate drain holes ( 16 , 17 ) then being understood Lich must be seen in the vicinity of the feed line ( 10 ).

Das erfindungsgemäße Querprofilsteuerungssystem läßt sich wie jedes andere Querprofilsteuerungssystem ohne weiteres auf bekannte Art und Weise mit einem dem Walzenspalt nachgeschalteten, in der Zeichnung nicht dargestellten Querprofilmeßgerät zu einem kompletten Regelkreis kombinieren.The cross profile control system according to the invention can like any other cross profile control system without further in a known manner with a Downstream nip, not in the drawing cross profile measuring device shown to a complete Combine control loop.

Claims (8)

1. Querprofilsteuerungssystem für Glanz, Glätte und/ oder Kaliber einer laufenden Warenbahn vor einem we­ nigstens mit einer Walze gebildeten Preßspalt für die Warenbahn, wobei das System wenigstens eine Kammer aufweist, die von einer beheizbaren Bewandung umgeben ist und ein Arbeitsfluid aufnehmen kann, welches durch mindestens eine Austrittsöffnung in Richtung der laufenden Warenbahn austreten kann, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens ein Teil der Bewandung (7) der Kammer (5) auch den Raum (6) einer mehrzonigen Außenheizung für die Walze (2) begrenzt und daß die Beheizung der Bewandung (7) durch die von der Außenheizung der Walze (2) an die den Raum (6) und die Kammer (5) gemeinsam umgebende Bewandung abgege­ bene Wärme erfolgt.1. cross profile control system for gloss, smoothness and / or caliber of a running web in front of a we at least with a roller formed nip for the web, the system having at least one chamber which is surrounded by a heated wall and can absorb a working fluid, which at least one outlet opening can exit in the direction of the running web, characterized in that at least part of the wall ( 7 ) of the chamber ( 5 ) also limits the space ( 6 ) of a multi-zone external heating for the roller ( 2 ) and that the heating of the Covering ( 7 ) by the external heating of the roller ( 2 ) to the space ( 6 ) and the chamber ( 5 ) surrounding surrounding wall covering is given heat. 2. Querprofilsteuerungssystem nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die an die Bewandung (7) abgegebene Wärme die Spulenwärme einer Induktionshei­ zung ist.2. Cross section control system according to claim 1, characterized in that the heat emitted to the wall ( 7 ) is the coil heat of an induction heater. 3. Querprofilsteuerungssystem nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die die Kammer (5) um­ schließende Bewandung (7) doppelwandig ausgeführt ist und eine Wärmeträger- oder Kondensationsflüssig­ keit beinhaltet.3. Cross section control system according to claim 1, characterized in that the chamber ( 5 ) around the closing wall ( 7 ) is double-walled and contains a heat transfer or condensation liquid speed. 4. Querprofilsteuerungssystem nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wärmeträger- oder Kon­ densationsflüssigkeit in der Bewandung (7) um die gesamte Kammer (5) zirkulieren kann und für eine gleichmäßige Wärmeverteilung an der Oberfläche der Bewandung (7) sorgt.4. cross profile control system according to claim 3, characterized in that the heat transfer or condensation liquid in the wall ( 7 ) can circulate around the entire chamber ( 5 ) and ensures a uniform heat distribution on the surface of the wall ( 7 ). 5. Querprofilsteuerungssystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß über die Breite der Warenbahn mehrere Kammern (5) hintereinandergeschaltet sind, die über eine gemeinsame Zuleitung (10) für das Arbeits­ fluid verfügen.5. Cross section control system according to claim 1 to 4, characterized in that across the width of the web several chambers ( 5 ) are connected in series, which have a common supply line ( 10 ) for the working fluid. 6. Querprofilsteuerungssystem nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Beschickung der Kammern (5) mit dem Arbeitsfluid über jeweils ein Ventil (14) steuerbar ist.6. Cross section control system according to claim 5, characterized in that the loading of the chambers ( 5 ) with the working fluid can be controlled via a valve ( 14 ). 7. Querprofilsteuerungssystem nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kammern (5) jeweils über wenigstens eine Öffnung (12) nahe der Waren­ bahnoberfläche verfügen, über die das überschüssige, nicht an der Warenbahnoberfläche kondensierte Ar­ beitsfluid in die allen Kammern (5) gemeinsame Ab­ saugleitung (11) abgesaugt werden kann.7. Cross section control system according to claim 5, characterized in that the chambers ( 5 ) each have at least one opening ( 12 ) near the goods web surface through which the excess, not condensed on the web surface ar beitsfluid in all chambers ( 5 ) Common suction line ( 11 ) can be suctioned off. 8. Querprofilsteuerungssystem nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsfluid Wasser­ dampf ist.8. cross profile control system according to claim 1 to 7, characterized in that the working fluid is water is steam.
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