DE69412113T2

DE69412113T2 - Impulstrocknerwalze mit einem mantel mit hohem thermischen diffusionsvermögen

Info

Publication number: DE69412113T2
Application number: DE69412113T
Authority: DE
Inventors: Gregory L. Beloit Wi 53511 Wedel
Original assignee: Beloit Technologies Inc
Current assignee: Beloit Technologies Inc
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1994-08-29
Publication date: 1999-03-25
Anticipated expiration: 2014-08-30
Also published as: BR9407784A; PL175270B1; CN1133076A; CA2173140C; CA2173140A1; WO1995010659A1; PL313914A1; JP2727135B2; DE69412113D1; FI961626A; JPH08510803A; CN1039929C; KR960705107A; FI961626A0; EP0723612B1; EP0723612A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine beheizte Walze und auf ein Verfahren zum Behandeln von Papier in einer Papiermaschine. Mehr insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Walzen, die in Papiermaschinen benutzt werden und Wärme auf eine Papierbahn übertragen. Noch mehr insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine beheizte Walze, die in einem Papiertrockner oder -kalander benutzt wird und eine verbesserte Wärmeübertragung auf die Papierbahn bewirkt.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Papierindustrie ist eine kapitalintensive Industrie. Ein Streben nach erhöhter Produktivität hat zu Anstrengungen geführt, die Papierproduktion zu steigern, indem die Breite der Papierbahn vergrößert wird, die auf einer Papiermaschine hergestellt werden kann. Ein weiterer Trend zu erhöhter Produktivität beinhaltet, die Geschwindigkeit zu steigern, mit der sich die Bahn durch die Maschine bewegt. Die Breite der Bahn kann vergrößert werden, indem die Maschine und die Papierhandhabungswalzen breiter gemacht werden. Das Steigern der Geschwindigkeit, mit der die Papierbahn hergestellt wird, erzeugt ein Problem in der Trockenpartie der Papiermaschine. Wenn die Bahngeschwindigkeit zunimmt, nimmt die Wärmeübertragung auf die trockene Papierbahn von jeder Trockenwalze aus ab. Zum Ausgleichen einer höheren Bahngeschwindigkeit mußten daher die Trockenpartien von Papiermaschinen länger gemacht werden.
Eine Lösung für das Problem von längeren Trockenpartien ist der Impulstrockner. Bei dem Impulstrockner wird eine Hochtemperaturwalze benutzt, die auf 232ºC (450ºF) oder mehr aufgeheizt wird. Die beheizte Walze wird benutzt, um eine ausgedehnte Preßzone zwischen der Walze und einem Schuh zu bilden.
Die Papierbahn wird mit der Hochtemperaturoberfläche der Walze in Kontakt gebracht. Die Papierbahn wird durch einen Preßfilz abgestützt, der seinerseits einer Decke überlagert ist, die auf einem Schmierfilm über den Schuh läuft. Durch Verwendung von solchen Impulstrocknern mit ausgedehnter Preßzone ist es möglich geworden, die Länge der Trockenpartie einer Papiermaschine beträchtlich zu verringern.
Weitere Verbesserungen bei dem Impulstrockner verlangen eine erhöhte Wärmeübertragung zwischen der Walze und der Papierbahn. Ein Steigern der Walzenoberflächentemperatur erfordert ein Steigern der Temperatur der gesamten Walze. Das hat nachteilige Auswirkungen auf die Walzenfestigkeit. Eine erhöhte Walzentemperatur kann auch die Verwendung von inneren Scheitelabstützmechanismen, die hydraulisch arbeiten, komplizierter machen. Weiter können hohe Temperaturen Versengen des Preßfilzes, Rupfen der Bahnoberflächenfasern, übermäßige Stirnblattspannungen und überhitzte Lager verursachen. In der US-A- 4 324 613 von Wahren ist angegeben, daß es vorteilhaft wäre, eine Impulstrockenwalze aus einem Material mit relativ hoher Leitfähigkeit herzustellen. Wahren lehrt auch, daß eine Walze mit niedriger Oberflächenleitfähigkeit erwünscht ist, um eine hohe Oberflächentemperatur zu erzielen. Wahren schlägt ein Materialauswahlkriterium für wenigstens die Oberflächenschicht der Walze vor, das Aluminium gegenüber Stahl oder Nickel nicht begünstigt. Wahren lehnt Kupfer als für seine Walze nicht geeignet ab.
Die US-A-4 631 794 von Riihinen beschreibt eine Walze zur Verwendung in einem Kalander, die induktiv beheizt ist. Bei der Wälze wird eine nichtmagnetische Isolierschicht zwischen einer äußeren, ferromagnetischen Schicht und dem inneren Kern der Walze benutzt. Riihinen sieht eine induktive Beheizung der Walze in einem Kalander vor und erlaubt Zugang in das Innere der Walze zur Balligkeitssteuerung, gibt aber nicht an, wie eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit ausgenutzt werden kann, um die Wärmeübertragung zu verbessern.
In der US-A-4 738 752 sind eine beheizte Walze gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6 beschrieben. Insbesondere schlägt die US-A-4 738 752 von Busker et al eine Preßwalze zur Verwendung in einer beheizten, ausgedehnten Preßzone vor, die eine erste koaxiale Schicht und eine zweite koaxiale Schicht, welche sich um die erste Schicht erstreckt, aufweist. Die zweite Schicht hat einen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten, der größer als der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient in der ersten Schicht ist. Die erste Schicht ist ein Material, das einen niedrigen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten hat, und die zweite Schicht ist metallisch. Es wird weiter vorgeschlagen, daß die erste Schicht keramisch und die zweite Schicht metallisch sein kann.
Busker et al schlägt vor, daß die zweite, äußere Schicht eine Dicke in dem Bereich von 0,0127-0,127 cm (0.005 Zoll bis 0.050 Zoll) hat. Busker et al gibt nicht an, wie die richtige Dicke eines metallischen äußeren Mantels über einem inneren metallischen Grundmantel berechnet wird. Busker lehrt auch nicht die Wichtigkeit des Wärmeausbreitungsvermögens bei der Wahl des Materials und der Dicke des äußeren Mantels.
Was benötigt wird, ist eine Walze zur Verwendung in einem Impulstrockner oder Kalander mit erhöhtem Wärmeübertragungsvermögen.
Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine beheizte Walze mit hoher Festigkeit und erhöhter Wärmeübertragung zur Behandlung von Papier in einer Papiermaschine zu schaffen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Impulstrockenwalze mit erhöhter Wärmeübertragung auf eine Papierbahn, die getrocknet wird, zu schaffen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Walze zur Verwendung in einem Kalander zu schaffen, die eine erhöhte Wärmeübertragung auf eine Papierbahn für eine vorgegebene Walzenoberflächentemperatur bewirkt.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine beheizte Walze zur Verwendung in der Trockenpartie einer Papiermaschine zu schaffen, die eine kürzere Partie verlangt.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine beheizte Walze zur Verwendung in einem Impulstrockner zu schaffen, die das Rupfen der Bahnoberflächenfasern reduziert.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine beheizte Walze zur Verwendung in einem Impulstrockner zu schaffen, die die Walzenstirnblattspannung reduziert.
Um das zu erreichen, ist die beheizte Walze nach der Erfindung durch die Merkmale gekennzeichnet, die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beansprucht sind, und schafft die Erfindung ein Verfahren gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 6.
Grundsätzlich weist die beheizte Walze nach der Erfindung einen Grundmantel und einen äußeren Mantel auf, die aus unterschiedlichen Metallen bestehen. Der metallische Grundmantel hat eine hohe Festigkeit und ein niedriges Wärmeausbreitungsvermögen, und der äußere Mantel besteht aus einem Metall, das ein Wärmeausbreitungsvermögen hat, welches größer als das des Grundmantels ist, wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist einer der beiden Teile der Walze ein metallischer Grundmantel, der aus einer herkömmlichen Gespinststahllegierung aufgebaut ist. Der zweite Teil der Walze besteht aus einem dünnen äußeren Mantel, dessen Dicke ein Mehrfaches von 0,25 cm (einigen Zehn tel Zoll) ist und der mit der Oberfläche des Strahllegierungsgrundmantels in innigem Kontakt ist.
Der äußere Mantel ist aus einem Material mit hohem Wärmeausbreitungsvermögen aufgebaut. Das Wärmeausbreitungsvermögen ist zu der Wärmeleitfähigkeit proportional und zu der spezifischen Wärme und Dichte eines Materials umgekehrt proportional. Beispiele von Materialien hohen Wärmeausbreitungsvermögens sind Kupfer und Aluminium.
Ein Weg zum Aufbauen der Walze nach der Erfindung besteht darin, eine Schicht Kupfer mit einer Dicke von etwa 0,5 cm (zwei Zehntel Zoll) auf der Oberfläche einer Walze flammzuspritzen. Die Walze wird in der ausgedehnten Warmpreßzone eines Impulstrockners benutzt. Die ausgedehnte Preßzone wird durch einen Schuh gebildet. Der Schuh hat eine glatte, gekrümmte Oberfläche mit einer etwas größeren Krümmung als, die Oberfläche der Walze nach der Erfindung. In der ausgedehnten Preßzone wird ein Tuch mit einer Geschwindigkeit über die Oberfläche des Schuhs gezogen, die gleich der Oberflächengeschwindigkeit der Walze ist. Eine Papierbahn bewegt sich an der Walzenoberfläche, und ein Preßfilz ist zwischen der Decke und der Bahn angeordnet. Der Schuh bewirkt, daß die Papierbahn über einer Umfangsstrecke von vielleicht 25,4 cm (zehn Zoll) auf einer Walze mit einem Durchmesser von 1,52 m (fünf Fuß) an der Walze gehalten wird. Die Walze wird gedreht, um eine Oberflächengeschwindigkeit in der Größenordnung von 914 Meter/Minute (3000 Fuß pro Minute) zu erzeugen. Die Decke in der ausgedehnten Preßzone, der Preßfilz und die Papierbahn bewegen sich alle mit einer identischen Geschwindigkeit an der Walze vorbei.
Die Walze ist aus einem dickwandigen Metallzylinder aufgebaut. Die Zylinderwand ist üblicherweise ein Mehrfaches von 2,54 cm (mehrere Zoll) dick. Die Walze wird durch Induktionsheizvorrichtungen beheizt, welche die Oberfläche der Walze stromaufwärts der ausgedehnten Preßzone erhitzen. Wenn eine Analyse der Wärmeübertragung zwischen der Walze und der Bahn vorgenom men wird, zeigt es sich, daß nur der äußerste Teil der Walze eine schwankende Temperatur aufweist. Wenn die Oberfläche der Walze auf 232ºC (450º Fahrenheit) durch Induktionsheizvorrichtungen erhitzt wird, wird das gesamte Innere der Walze eine Gleichgewichtstemperatur von 232ºC (450ºF) erreichen.
Die Oberfläche der Walze, die mit der Bahn in Kontakt kommt, kann einen Temperaturabfall an der Oberfläche von 93ºC oder 149ºC (200ºF oder 300ºF) erfahren. Diese Temperaturschwankung erfahren jedoch nur die oberen 0,25 bis 0,76 cm (ein bis drei Zehntel Zoll) der Walze. Der effektive Wärmeübertragungsteil der Walze ist daher nur ein dünner, äußerer Ring. In einer herkömmlichen Walze besteht die einzige Möglichkeit zum Steigern der Wärmeübertragung darin, die Walzentemperatur zu erhöhen, die Preßzonenlänge zu vergrößern oder die Bahngeschwindigkeit zu reduzieren. Weil diese drei Möglichkeiten alle mit Kosten und Nachteilen verbunden sind, erhöht die vorliegende Erfindung die Wärmeübertragung zwischen einer Walze und der Bahn durch Vergrößern des Wärmeausbreitungsvermögens der Walze durch Aufbauen derselben derart, daß sie eine Kupferschicht mit einer präzise berechneten Tiefe aufweist.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Impulstrocknerwalze mit erhöhter Wärmeübertragung auf eine Papierbahn, die getrocknet wird, zu schaffen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Walze zur Verwendung in einem Kalander zu schaffen, die eine erhöhte Wärmeübertragung auf eine Papierbahn für eine gegebene Walzenoberflächentemperatur bewirkt.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Walze zur Verwendung in der Trockenpartie einer Papiermaschine zu schaffen, die eine kürzere Partie verlangt.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Walze zur Verwendung in einem Impulstrockner zu schaffen, die das Rupfen der Bahnoberflächenfasern reduziert.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Walze zur Verwendung in einem Impulstrockner zu schaffen, die die Walzenstirnblattspannung reduziert.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittansicht, in etwas schematischer Form, einer Papiermaschine mit breiter Fläche oder langer Preßzone oder ausgedehnter Preßzone, bei der die Zweischichtwalze nach der Erfindung benutzt wird.
Fig. 2 ist eine Querschnittansicht, in etwas schematischer Form, einer Papiermaschine mit breiter Fläche oder langer Preßzone oder ausgedehnter Preßzone, bei der eine gedehnte Decke in der ausgedehnten Preßzone benutzt und die Walze nach Fig. 1 verwendet wird.
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung der Temperatur über der Zeit in verschiedenen Tiefen von der Oberfläche der Walze nach Fig. 1 aus.
Fig. 4 ist eine Querschnittansicht, in etwas schematischer Form, eines Kalanders, bei dem die Zweischichtwalze nach der Erfindung benutzt wird.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Es wird nun mehr ins einzelne gehend auf die Fig. 1-4 Bezug genommen, in denen gleiche Teile gleiche Bezugszahlen tragen und von denen Fig. 1 einen Impulstrockner 20 zeigt. Der Impulstrockner 20 weist eine Preßwalze 22 auf, die mit einem Schuh 24 eine Preßzone 26 bildet. Der Schuh 24 ist mit einer konkaven Oberfläche versehen, die der Walze 22 zugewandt ist, und ist so gelagert, daß er gegen die Walze 22 gedrängt wird. Die Preßzone 26 ist zwischen der Walze 22 und dem Schuh 24 gebildet. Eine Papierbahn 28, die durch die Preßzone 26 hindurchgeht, wird über einer ausgedehnten Zeitspanne mit einem Preßdruck beaufschlagt. Ein Preßfilz 32 bewegt sich unter der Bahn 28, und ein geschlungenes Band 30 geht über dem Schuh 24 unter dem Filz 32 durch die Preßzone hindurch.
Öl wird zwischen dem Schuh 24 und dem Band 30 zugeführt. Das Öl bewirkt, daß sich ein hydrodynamischer Fluidkeil zwischen dem Band 30 und dem Schuh 24 aufbaut. Der Fluidkeil überträgt Druck auf die Bahn, während er gleichzeitig die Bewegung der Bahn 28 durch die Preßzone 26 schmiert. Der Preßfilz 32 geht durch die Preßzone 26 hindurch, während er der Papierbahn 28 überlagert ist und auf dem Band 30 läuft. Die Papierbahn 28, der Preßfilz 32 und das Band 30 sowie die Walze 22 sind in Berührung und werden so mit derselben Geschwindigkeit angetrieben. Die Papierbahn 28 erfährt daher keine nennenswerte Scherkraft, weil es keine Relativbewegung in der Ebene der Bahn 28 und des Preßfilzes 32 und der Oberfläche 34 der Preßwalze 22 gibt. Die Papierbahn 28 wird daher hauptsächlich mit Druckkräften beaufschlagt, während sie sich durch die ausgedehnte Preßzone. 26 bewegt. Die Wirkung der Druckkraft ist, daß die Bahn mit der Oberfläche 34 der Preßwalze 22 in innigen Kontakt gebracht wird.
Die unter Druck stattfindende innige Berührung der Bahn 28 mit der Preßwalzenoberfläche 34 erleichtert den schnellen Wärmeaustausch zwischen der Oberfläche 34 der Walze 22 und der Bahn 28. Die schnelle Wärmeübertragung zwischen der Walze 22 und der Bahn 28 erzeugt ein nicht vollständig verstandener Trockenmechanismus, der für den Impulstrockner charakteristisch ist. Die schnelle Erhitzung der Papierbahn bewirkt, daß ein Teil des Wassers, das in der Bahn enthalten ist, verdampft. Der Dampf, der aus dem Wasser in der Bahn erzeugt wird, wird zwischen der Oberfläche 34 der Walze 22 und der Papierbahn 28 gefangen. Sein einziger Weg zum Entweichen führt durch die Papierbahn 28 in den Preßfilz 32. Die schnelle Abwärtsbewegung des Dampfes von der oberen Oberfläche der Papierbahn 28 aus abwärts in den Preßfilz 32 hat zur Folge, daß Wasser, das in der Bahn 28 enthalten ist, in den Filz 32 geblasen wird. Dieser Prozeß, das Impulstrocknen, führt zu dem schnellen Entfernen des Wassers aus der Papierbahn 28.
Die Preßwalze 22 in dem Impulstrockner 20 hat eine bessere Wirksamkeit im Vergleich zu einem herkömmlichen Impulstrockner wegen des Aufbaus, der Walze 22. Die Walze 22 hat einen metallischen Grundmantel 38, der aus einer herkömmlichen Stahllegierung aufgebaut ist. Dem Grundmantel 38 ist ein äußerer Mantel 40 überlagert, der aus einem Material aufgebaut ist, das ein hohes Wärmeausbreitungsvermögen hat, wie beispielsweise Kupfer. Es sei angemerkt, daß die Walzen, wie sie in den Figuren dargestellt sind, nicht genau maßstäblich sind und daß zu Veranschaulichungszwecken die relativen Dicken des Grundmantels und des äußeren Mantels übertrieben groß dargestellt sein können. Der äußere Mantel 40 ist mit der äußeren Oberfläche 42 des Grundmantels 38 innig verbunden. Der metallische Grundmantel 38 bildet die bauliche Abstützung für den äußeren Mantel 40. Das erhöhte Wärmeausbreitungsvermögen einer äußeren Kupferschicht kann die effektive Wärmeübertragung zwischen der Walze 22 und der Papierbahn 28 verdoppeln. Ein üblicher Impulstrockner hat eine Preßzone, in welcher die Preßwalze eine Oberflächentemperatur von mehr als 93ºC bis 149ºC (200ºF bis 300ºF) und vorzugsweise zwischen 232ºC und 288ºC (450 ºF und 550ºF) erreicht. Ein üblicher Impulstrockner kann eine ausgedehnte Preßzone haben, bei der ein Schuh benutzt wird, welcher eine undurchlässige Decke gegen eine induktiv beheizte Walze preßt. Die hohe Oberflächentemperatur erhitzt schnell die nasse Bahn, wenn diese durch die Preßzone hindurchgeht, und erweicht die Papierfasern. Dadurch werden das Entfernen von Wasser und die Ausbildung von Bogenfestigkeitseigenschaften sehr gesteigert.
Die Möglichkeit, die Wärmeübertragung durch Verwendung eines dünnen äußeren Mantels 40 mit erhöhtem Wärmeausbreitungsvermögen zu steigern, erlaubt, Impulstrockner so auszulegen, daß ausgewählte vorteilhafte Wirkungen erzielt werden. Erstens, die Oberflächentemperatur der Walze 22 kann gesenkt und trotzdem dasselbe Heizniveau bereitgestellt werden. Dadurch werden mehrere Probleme beseitigt, die mit hohen Manteltemperaturen verbunden sind. Hohe Temperaturen können Versengen des Preßfilzes, Rupfen der Bahnoberflächenfasern, übermäßige Walzenstirnblattspannungen und überhitzte Lager verursachen. Zweitens, es kann dem Papier mehr Wärme zugeführt werden, um mehr Feuchtigkeit zu entfernen. Drittens, die Geschwindigkeit der Bahn 28 kann erhöht werden, während die Zufuhr und die Trocknungswirksamkeit konstant gehalten werden. Bei tatsächlichen optimierten Entwürfen, bei denen das hohe Wärmeausbreitungsvermögen der mit dem äußeren Mantel versehenen Preßwalze 22 benutzt wird, können alle drei Vorteile, nämlich niedrigere Preßwalzentemperatur, höhere Betriebsgeschwindigkeit und vollständigeres Trocknen der Papierbahn 28, erzielt werden.
Fig. 1 ist eine Querschnittansicht eines Impulstrockners 20, bei dem die verbesserte Preßwalze 22 benutzt wird, wobei die Schnittebene in der Richtung der Bewegung der Papierbahn 28 liegt. Dem Papierfachmann dürfte klar sein, daß die Breite der Papierbahn 28 quer zur Maschine normalerweise zwischen 2,54 m und 10,16 m (einhundert und vierhunder Zoll) liegen wird, wobei die Bauteile des Impulstrockners wie die Walze 22 im allgemeinen etwas länger sind, wie es ihre besondere Funktion erfordert.
Das geschlungene Band 30 und seine Abstützung 44 sind herkömmlich und in dem US-Patent Nr. 4 673 461 (Roerig et al) ausführlicher beschrieben. Das Band 30 ist eine durchgehende Schleife. Es hat eine Breite in Richtung quer zur Maschine, die größer als die Länge der Preßwalze 22 ist, so daß die Enden des Bandes (nicht gezeigt) mit kreisförmigen Verschlüssen (nicht gezeigt) verschweißt werden können, welche die Enden des Bandes verschließen, so daß das Preßzonenschmieröl in dem verschlossenen Band 30 eingeschlossen wird. Ein stationärer Träger 33 ist innerhalb des Bandes 30 untergebracht. Der Träger trägt einstellbar den Schuh 24 mittels einer Hydraulikkolbenkammer 35, in welcher ein Kolben 37 angeordnet ist. Der Schuh ist auf einem Rollenstift 39 schwenkbar gelagert, welcher in einer nach unten gewandten Nut in dem Schuh 24 und in einer nach oben gewandten Nut in dem Kolben 37 sitzt. Der Kolben wird durch Fluiddruck unterhalb des Kolbens in der Kammer 35 nach oben gedrängt, die die Form eines langgestreckten Schlitzes hat, den Kolben verschiebbar aufnimmt und sich über die volle Breite der Maschine unterhalb des Schuhs 24 erstreckt. Das Band 30 wird mit Hilfe von gekrümmten Seitenführungen 41 und 43, oberen Führungen 45 und 47 und einer unteren Führung 49 geführt. Die Führungen sind an dem Träger 33 einstellbar gelagert und dienen zum Stabilisieren des Bandes 30 während des Anfahrens. Die Führungen stabilisieren auch das Band 30, falls. Flattern oder Instabilität während des normalen Betriebes vorkommen sollten.
Nachdem das Band 30 die Betriebsgeschwindigkeit erreicht hat, wird die Zentrifugalkraft bewirken, daß das Band 30 eine natürliche kreisförmige Gestalt einnimmt, ausgenommen dort, wo es den Spalt 26 zwischen dem Schuh 24 und der Preßwalze 22 durchquert. Bei Geschwindigkeit werden die Zentrifugalkräfte daher normalerweise das Band 30 in einem kurzen Abstand von den Führungen 41, 43, 45, 47 und 49 halten.
Der Preßfilz 32 ist auf einer Zuführwalze 46 und auf einer Preßaustragswalze 48 abgestützt. Die Zuführpreßfilzwalze 46 und die Austragswalze 48 werden typisch einen Durchmesser von 0,61 Meter (zwei Fuß) haben, wobei der entsprechende Durchmesser der Preßwalze 1,52 Meter (fünf Fuß) beträgt. Die Walzen 46, 48 dienen dazu, den Preßfilz in Position zu bringen, damit er durch den Spalt 26 des Impulstrockners 20 hindurchgefördert wird. Der Preßfilz 32 wird, nachdem er die Austragswalze 48 verlassen hat, durch einen Filztrockner (nicht gezeigt) behandelt, der Wasser und überschüssige Feuchtigkeit aus dem Filz 32 entfernt, bevor dieser zum Wiedergebrauch über die Zuführwalze 46 zurückkehrt.
Die Preßwalze 22 in Fig. 1 weist, wie dargestellt, einen hydraulischen Balligkeitssteuermechanismus 50 auf, der einen nichtumlaufenden Scheitelabstützträger 52 hat. Der Scheitelabstützträger hat einen Ölzufuhranschluß 54, der Kolbenhohlräumen 56 Öl zuführt, welche Kolben 58 gegen die innere Oberfläche 60 des metallischen Grundmantels 38 treiben. Die Kolben 58, die längs des zentralen Trägers oder der zentralen Achse 50 beabstandet sind, dienen zum Ausüben eines konstanten Druckes zwischen der Preßwalze 22 und dem Schuh 24. In Fig. 1 ist eine Induktionsheizvorrichtung 62 schematisch gezeigt. Sie hat Spulen 64, die mit Hochfrequenzstrom gespeist werden. Die Induktionsheizvorrichtung 62 ist von herkömmlicher Art. Sie arbeitet mit oszillierenden Magnetfeldern, welche durch den Hochfrequenzwechselstrom verursacht werden und Wirbelströme in der Oberfläche 40 der Walze 22 erzeugen. Die induzierten Ströme bewirken eine Widerstandserwärmung in der Oberfläche 40, wodurch diese auf die gewünschte Temperatur erhitzt wird.
Unter Wärmeübertragungsgesichtspunkten erscheint der Mantel 40 als eine "halb-endliche Platte". Das ist so wegen der sehr kurzen Zeit, während der sich ein bestimmtes Segment der Walze in der Preßzone befindet. Bei externer induktiver Erwärmung des Mantels 40 arbeitet die gesamte Walze mit einer gleichmäßigen Temperatur von der Innenseite 60 bis zu der Außenseite 34, mit Ausnahme einer dünnen äußeren Schicht, die zyklischen Temperaturschwankungen unterliegt. Die effektive Tiefe dieser äußeren Schicht kann anhand des folgenden Ausdrucks abgeschätzt werden:
Wobei gilt:
X = Tiefe der Schicht, die zyklische Temperaturvariationen erfährt, in Meter (Fuß).
S = Preßwalzenoberflächengeschwindigkeit in Meter/h (Fuß/h).
L = Preßzonenlänge in Meter (Fuß).
a = Wärmeausbreitungsvermögen an der äußeren Oberfläche in Quadratmeter/h (Quadratfuß/h).
Diese Tiefe wird auf der Basis der Annahme abgeschätzt, daß die Oberfläche eine stufenweise Temperaturänderung erfährt. In der Praxis wird die Änderung nicht so ausgeprägt sein, so daß die Tendenz besteht, daß die obige Schätzung auf der hohen Seite liegt.
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung der Temperaturschwankungen über der Zeit an der Oberfläche der Walze und in drei Punkten in sukzessive größeren Tiefen. In Fig. 3 ist die vertikale Achse die Temperatur, und die horizontale Achse ist die Zeit. Die oberste Kurve 66 repräsentiert die Temperatur an der Oberfläche der Walze über der Zeit. Weil die Preßwalze 22 einen Durchmesser von etwa 1,52 m (fünf Fuß) hat, hat sie einen Umfang von etwa 4,88 m (16 Fuß). Der Spalt 26, der in Fig. 1 gezeigt ist, ist 25,4 cm (zehn Zoll) lang, mit dem Ergebnis, daß die Walze der Papierbahn 28 für ungefähr fünf Prozent der Zeit ausgesetzt ist, wenn sie sich dreht. Die obere Kurve 66 hat eine wiederholte Sägezahnschwingungsform 68, die die Oberflächentemperatur über einer gesamten Umdrehung der Trommel 22 darstellt.
Wenn der Anfangspunkt des plötzlichen Abfalls der Temperatur 70, welcher den Kontakt der Oberfläche 34 der Walze 22 mit der Papierbahn 28 repräsentiert, auf der Skala in Fig. 3 dort, wo die gesamte Bahnkontaktzeit fünf Prozent einer Wellenlänge 68 repräsentiert, genommen wird, erfolgt der Abfall der Temperatur der Oberfläche im wesentlichen augenblicklich. Die Oberfläche 34 der Walze 22 hält dann die Temperatur des Papiers der Bahn 28 aufrecht, da diese durch Kontakt mit der Walze erhitzt wird.
Wenn ein Punkt auf der Oberfläche die Preßzone verläßt, erfährt er eine allmähliche Zunahme der Temperatur 72, da Wärme aus dem Inneren der Walze zu der eine niedrigere Temperatur aufweisenden Oberfläche strömt. Schließlich erfährt die Walzenoberfläche bei 74 einen steilen Anstieg der Temperatur, wenn sie sich an der Induktionsheizvorrichtung 62 vorbeibewegt. Anschließend bleibt die Temperatur konstant, bis sie bei 70 wieder mit der Papierbahn 28 in Kontakt kommt.
Die zweite Kurve 75 repräsentiert das Temperaturprofil eines willkürlichen Punktes in einiger Entfernung von der Oberfläche 34 der Walze 22 in deren Tiefe. Die Wellenlänge 76 der zweiten Kurve 75 ist gleich der Wellenlänge 70 der Oberflächentemperaturkurve 66. Die Änderung der Temperatur ist jedoch weniger abrupt, da der Punkt, der durch die Kurve 75 repräsentiert wird, von der Oberfläche etwas entfernt ist.
Eine dritte Kurve 78 hat eine Wellenlänge 80, die mit den Wellenlängen 76, 68 identisch ist und durch die Drehgeschwindigkeit der Walze 22 bestimmt wird. Diese Kurve repräsentiert einen Punkt, der weiter von der Walzenoberfläche entfernt ist als in dem Fall der Kurve 75, und zeigt, wie in größeren Tiefen innerhalb der Walze die Änderungen der Temperatur, die durch die zyklische Natur der Oberfläche 34 verursacht werden, welche mit der Walze in Kontakt kommt und durch die Induktionsheizvorrichtung 62 erhitzt wird, gedämpft werden.
Die vierte Kurve 82 zeigt eine konstante Temperatur über der Zeit. Sie repräsentiert die ungefähre Tiefe, in welcher die obige Gleichung keine Schwankung der Temperatur vorhersagt. Es ist auch die Tiefe, in welcher das Wärmeausbreitungsvermögen des Materials für die Steuerung des Wärmeflusses zwischen der Walze 22 und der Papierbahn 28 nicht länger von Bedeutung ist.
Das Wärmeausbreitungsvermögen (a) ist definiert als:
wobei
a = Wärmeausbreitungsvermögen,
k = Wärmeleitfähigkeit,
c = spezifische Wärme,
p = Dichte.
Ein Mantel aus einer Gußeisenlegierung hat ein Wärmeausbreitungsvermögen von nur etwa 0,055 bis 0,065 m²/h (0.6 bis 0.7 ft²/hr), wohingegen das Wärmeausbreitungsvermögen von Aluminium 0,31 m²/h (3.3 ft²/hr) und von Kupfer ungefähr 0,41 m²/h (4.4 ft²/hr) beträgt. TABELLE 1
In der Tabelle 1, auf die nun Bezug genommen wird, hat Spalte 1 verschiedene Werte des Wärmeausbreitungsvermögens; 0,065 m²/h (0.7 ft²/hr) entsprechen grob dem typischen Material, aus welchem Preßwalzen hergestellt werden. Ein Wärmeausbreitungsvermögen von 0,28 m²/h (3 ft²/hr) entspricht Aluminium, und ein Wärmeausbreitungsvermögen von 0,37 m²/h (4 ft²/hr) entspricht Kupfer.
In Tabelle 1 sind zwei übliche Preßzonenlängen in cm (Zoll) aufgelistet, wobei 25,4 cm (10 Zoll) einer typischen ausgedehnten Preßzone eines Impulstrockners entsprechen und 2,54 cm (ein Zoll) einem typischen Einsatzfall bei einem Kalander entsprechen, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Zwei Bahngeschwindigkeiten in m/s (Fuß pro Minute) sind aufgelistet. 15,24 m/s (dreitausend Fuß pro Minute) ist eine typische Geschwindigkeit für moderne Papiermaschinen. 30,48 m/s (sechstausend Fuß pro Minute) ist der ungefähre obere Bereich von Papiergeschwindigkeiten, die in der Industrie gegenwärtig diskutiert werden.
Tabelle 1 zeigt, daß die ungefähre maximale radiale Dicke des Außenoberflächenmantels 40 nur 0,51 cm (zwei Zehntel Zoll) zu betragen braucht, bei einer Kombination von Wärmeausbreitungsvermögen, Spaltlänge und Bahngeschwindigkeit wie gezeigt. In Verbindung mit Fig. 3 veranschaulicht Tabelle 1 auch den Zweischichtaufbau der Preßwalze 22.
Die volumetrische spezifische Wärme, d. h. die Menge an Wärmeenergie pro Volumeneinheit, ist sehr grob über einem breiten Bereich von Metallen konstant, da Metalle geringer Dichte dazu tendieren, eine hohe spezifische Wärme zu haben, und da Metalle hoher Dichte eine niedrige spezifische Wärme haben, aber mehr Material pro Volumeneinheit. Das Volumen an Material, das eine zyklische Erwärmung erfährt, ist daher ein guter Indikator der gesamten Wärmemenge, die durch die Walze 22 der Papierbahn während ihres zyklischen Kontakts mit der Papierbahn 22 zugeführt wird.
Fig. 3 kann mit dem Verständnis betrachtet werden, daß die Tiefe der Punkte, die den Kurven 75, 78 und 82 entsprechen, sich verdoppelt, wenn sich die effektive Tiefe, wie sie in Tabelle 1 gezeigt ist, verdoppelt. Die Bewegung von einer Stahllegierungswalze aus mit einer effektiven Tiefe von 0,218 cm (sechsundachtzig Tausendstel Zoll) bis zu Kupfer mit einer effektiven Tiefe von 0,525 cm (207 Tausendstel Zoll) bedeutet, daß über das Doppelte des Volumens an Material eine zyklische Temperaturschwankung erfährt. Der Wärmestrom während eines gegebenen Zyklus ist daher grob doppelt so hoch.
Eine weitere Beobachtung, die anhand von Tabelle 1 gemacht werden kann, ist, daß, wenn die Preßzonenlänge abnimmt, die effektive Tiefe abnimmt, so daß in einem Kalander, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, wo die Preßzone 76 in dem Bereich von 1,27 bis 3,81 cm (ein halbes bis eineinhalb Zoll) liegt, sehr dünne, hochleitfähige äußere Mäntel 78 eine dramatische Steigerung der Wärmeübertragung bewirken.
Die Preßwalzen 22 werden herkömmlicherweise durch Schleuderguß einer Eisenlegierung gegen ein gekühltes Formwerkzeug hergestellt. Schleuderguß gegen einen kalten Metallmantel führt typischerweise zu einer Oberfläche mit hoher Oberflächenhärte und innerer Duktilität. Der äußere Mantel aus Material mit höherem Wärmeausbreitungsvermögen wie Kupfer oder Aluminium wird vorzugsweise auf die äußere Oberfläche 42 gespritzt, indem schmelzflüssiges Metall auf die Oberfläche gespritzt wird. Typische Metallspritztechniken beinhalten Sandstrahlen der Oberfläche der Walze, um eine Oberfläche zu schaffen, an der das gespritzte Metall haften wird, Erhitzen eines Drahtes des gewünschten Metalls durch einen elektrischen Lichtbogen oder ein Plasma und Spritzen des resultierenden Metalls auf die Oberfläche 42 des metallischen Grundmantels 38. Üblicherweise wird ein Metallspritzvorgang ausgeführt, während sich der Grundmantel 38 dreht, wobei aufeinanderfolgende Schichten von gespritztem Metall aufgetragen werden, bis die erforderliche Dicke erzielt ist. Daran anschließend wird die Walze an der Oberfläche fertigbearbeitet, um die Oberflächenglätte zu schaffen, die von einer Preßwalze in einem Impulstrockner oder einer Kalanderwalze in einem Kalander verlangt wird.
Ein mögliches Verfahren zum Herstellen des äußeren Mantels beinhaltet Schleuderguß einer dünnen äußeren Schicht, und zwar zuerst vielleicht durch Spritzen von schmelzflüssigem Metall in ein gekühltes Schleudergußformwerkzeug, dann Gießen des stählernen Grundmantels 42 auf den äußeren Mantel 40. Dieses Verfahren würde verlangen, daß verhindert wird, daß sich ein oxidierter Überzug auf dem äußeren Mantel 40 bildet, so daß eine molekulare Verbindung zwischen dem äußeren Mantel 40 und dem Grundmantel 34 hergestellt wird.
Andere mögliche Verfahren beinhalten chemisches oder elektrisches Niederschlagen aus einer Lösung auf die Oberfläche 42 des Grundmantels 38. Bei dem chemischen Niederschlagen ist es wichtig, Porosität in dem niedergeschlagenen Metall zu vermeiden. Ein weiteres mögliches Verfahren, insbesondere für sehr dünne Schichten, wie sie in einem Kalander benutzt werden, wäre das Aufdampfen.
Fig. 2 zeigt einen alternativen Impulstrockner 120, der eine Preßwalze 122 hat und eine ausgedehnte Preßzone 126 zwischen einem Schuh 124 und der Oberfläche 134 der Walze 122 bildet. In dem Impulstrockner 120 wird eine undurchlässige Decke 130 in der ausgedehnten Preßzone verwendet. Der Schuh 124 ist mit einer konkaven Oberfläche versehen, die der Walze zugewandt ist, und ist so gelagert, daß er gegen die Walze 122 gedrängt wird. In der Preßzone 126 wird eine Papierbahn 128, die durch die Preßzone hindurchgeht, mit einem Preßdruck über einer ausgedehnten Zeitspanne beaufschlagt. Die Preßzonendecke 130 geht durch den Spalt zwischen dem Schuh 124 und der Walze 122 hindurch.
Öl wird zwischen dem Schuh und der Decke 130 zugeführt. Das Öl bewirkt, daß sich ein hydrodynamischer Fluidkeil zwischen der Decke 130 und dem Schuh 124 aufbaut. Der Fluidkeil überträgt Druck auf die Bahn, während er gleichzeitig die Bewegung der Decke durch die Preßzone 126 schmiert. Ein Preßfilz 132 geht durch die Preßzone 126 hindurch, wobei er der Papierbahn 128 unterlagert ist und auf der Decke 130 läuft. Die Papierbahn 128, der Preßfilz 132 und die Decke 130 sowie die Walze 122 werden mit derselben Geschwindigkeit durch ihre gegenseitige Berührung durch Reibungskraft angetrieben. Auf die Papierbahn 128 wird daher keine nennenswerte Scherwirkung ausgeübt, weil es keine Relativbewegung in der Ebene der Bahn 128 und des Preßfilzes 132 und der Oberfläche 134 der Preßwalze 122 gibt. Die Papierbahn 128 wird daher hauptsächlich mit Druckkraft beaufschlagt, wenn sie sich durch die ausgedehnte Preßzone 126 bewegt. Die Wirkung dieser Druckkraft ist, daß die Bahn mit der Oberfläche 134 der Preßwalze 22 in innigen Kontakt gebracht wird.
Ähnlich wie bei dem Trockner 20 hat die Preßwalze 122 in dem Impulstrockner 120 eine verbesserte Wirksamkeit gegenüber einem herkömmlichen Impulstrockner. Die Walze 122 hat einen metallischen Grundmantel 138, der aus einer herkömmlichen Stahllegierung aufgebaut ist. Der Grundmantel 138 ist durch einen äußeren Mantel 140 überlagert, der aus einem Material mit hohem Wärmeausbreitungsvermögen aufgebaut ist. Der äußere Mantel 140 ist mit der äußeren Oberfläche 142 des Grundmantels 38 innig verbunden. Der metallische Grundmantel 138 bildet die bauliche Abstützung für den äußeren Mantel 140.
Die Decke 130 und ihre Abstützung 44 sind herkömmlich. Die Decke 130 ist eine durchgehende Schleife. Sie hat eine Breite in Richtung quer zur Maschine, die größer ist als die Länge der Preßwalze 122, so daß die Ränder des Bandes (nicht gezeigt) sich über die Ränder der Papierbahn 128 hinaus erstrecken. Ein stationärer Träger 133 ist unter dem Band 130 und dem Schuh 124 angeordnet. Der Träger stützt den Schuh 124 mit Hilfe einer Hydraulikkolbenkammer 135 einstellbar ab, in welcher ein Kolben 137 angeordnet ist. Der Kolben 137 wird durch Fluiddruck unter dem Kolben 137 in der Kammer 135 nach oben gedrängt, die die Form eines langgestreckten Schlitzes hat, den Kolben verschiebbar aufnimmt und sich unter dem Schuh 124 über die volle Breite der Maschine erstreckt. Das Band 130 wird mit Hilfe von oberen Führungswalzen 141 und 143 sowie unteren Führungswalzen 145 und 147 und einer Spannwalze 149 geführt. Die Spannwalze 149 ist einstellbar gelagert, damit der Zug in der Decke 130 verändert werden kann.
Der Preßfilz 132 ist auf einer Zuführwalze 146 und einer Preßaustragswalze 148 abgestützt. Die Zuführpreßfilzwalze 146 und die Austragswalze 148 werden typisch einen Durchmesser von zwei Fuß haben, wobei der entsprechende Durchmesser der Preßwalze fünf Fuß beträgt. Die Walzen 146, 148 dienen dazu, den Preßfilz 132 in Position zu bringen, um ihn durch die Preßzone 126 des Impulstrockners 120 zu fördern. Der Preßfilz 132 wird, nachdem er die Austragswalze 148 verlassen hat, durch einen Filztrockner (nicht gezeigt) behandelt, welcher Wasser und überschüssige Feuchtigkeit aus dem Filz 132 entfernt, bevor dieser zum Wiedergebrauch über die Zuführwalze 146 zurückkehrt.
Die Preßwalze 122 in Fig. 2 ist nicht mit einem hydraulischen Balligkeitssteuermechanismus gezeigt. Vielmehr ist die Walze 122 mit einem Durchmesser versehen, der im Zentrum größer ist und sich axial konisch verjüngt. Der Nachteil der Verwendung einer balligen Walze 122 ist, daß der Druck nur für einen Druckwert zwischen der Walze 122 und dem Schuh 124 erzeugt wird. Es kann daher erwünscht sein, mit einer aktiven Balligkeit zu arbeiten, wenn ein Bereich von Trocknungsdrücken erwünscht ist. In Fig. 2 ist eine Induktionsheizvorrichtung 162 schematisch gezeigt. Sie hat Spulen 164, die mit Hochfrequenzstrom versorgt werden. Die Induktionsheizvorrichtung 162 ist herkömmlicher Natur. Sie arbeitet mit oszillierenden Magnetfeldern, welche durch den Hochfrequenzwechselstrom verursacht werden und Wirbelströme in der Oberfläche 141 der Walze 122 erzeugen. Die induzierten Ströme erzeugen eine Widerstandserwärmung in der Oberfläche 134 auf die gewünschte Temperatur.
Fig. 4 veranschaulicht die Verwendung einer Walze 86, die einen äußeren Mantel 87 mit hohem Wärmeausbreitungsvermögen hat, in einem Kalander 84. Kalander werden benutzt, um die Oberflächenbeschaffenheit einer Papierbahn 82 zu glätten und zu verbessern.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Maschinenglättwerks oder Maschinenkalanders 84. Der Kalander umfaßt ein Kalanderglättwerk, das durch Kalanderwalzen 86, 88, 90 und 92 gebildet wird. Kalander können typisch eine harte Preßzone zwischen harten Walzen haben oder eine weiche Preßzone, wobei sich harte Walzen 86, 90 mit weichen Walzen 88, 92 abwechseln, die aus elastischer Faser bestehen, wobei der Aufbau herkömmlich ist. Ein Kalander mit weicher Preßzone hat üblicherweise Preßzonen 94 mit einer Länge von 1,27 cm bis 3,81 cm (ein halb bis eineinhalb Zoll). Die Kalanderwalze 86 kann durch Infrarot- oder induktive Erwärmung erwärmt werden. Wenn eine Kalanderwalze, die einen metallischen Grundmantel 96 und einen äußeren Mantel 87 mit hohem Wärmeausbreitungsvermögen hat, benutzt wird, wird eine verbesserte Wärmeübertragung zwischen der Walze 86 und der Papierbahn 98 bewirkt. Das steigert die Wirksamkeit des Kalanders 84.
In Tabelle 1 ist gezeigt, daß Kalander wegen ihrer kürzeren Länge der Preßzone dünnere Mäntel mit hohem Wärmeausbreitungsvermögen in der Nachbarschaft von 0,152 cm (60 Tausendstel Zoll) erfordern. Die relativ geringe radiale Dicke des äußeren Mantel kann so die Bildung des Mantels erleichtern, so daß er leichter durch chemischen Niederschlag eines Films herstellbar ist.
Es dürfte klar sein, daß, wenn die Bahngeschwindigkeit zunimmt, die verlangte Dicke des äußeren Mantels mit höherem Wärmeausbreitungsvermögen abnimmt.
Es dürfte auch klar sein, daß, wenn die Gleichung, die oben für die effektive Tiefe angegeben ist, wie sie in Tabelle 1 dargestellt ist, die maximale effektive Tiefe der Wärmeübertragung in dem Walzenmaterial ergibt, die Verwendung von Tiefen, die kleiner als die maximale effektive Tiefe sind, wei terhin dazu dienen wird, das Wärmeübertragungsvermögen einer Walze 22 zu steigern.
Es dürfte ferner klar sein, daß die Preßzonenlänge, die Walzendurchmesser und die Walzentemperaturen illustrativ sind und lediglich beispielshalber angegeben worden sind und daß andere Temperaturbereiche, Walzengrößen und Preßzonenlängen vorteilhafterweise bei der Walze 22 nach der Erfindung benutzt werden könnten.
Es dürfte ferner klar sein, daß, wenn ein Scheitelabstützmechanismus gezeigt und dargestellt ist, die Walze eine spanabhebend bearbeitete ballige Oberfläche haben könnte, auf der ein dünner äußerer Mantel mit hohem Wärmeausbreitungsvermögen niedergeschlagen oder gebildet ist.
Es dürfte auch klar sein, daß, wenn Materialien wie Kupfer und Aluminium, die Wärmeausbreitungsvermögen von 0,28 m²/h (3 ft²/hr) oder mehr haben, Wärmeausbreitungsvermögen in dem Bereich von 0,09 m²/h (1 ft²/hr) in einigen Fällen praktisch sein könnten.
Es dürfte schließlich klar sein, daß sich die Erfindung nicht auf den besonderen Aufbau und die besondere Anordnung von Teilen beschränkt, die hier dargestellt und beschrieben worden sind, sondern modifizierte Ausführungsformen derselben einschließt, die im Schutzbereich der folgenden Ansprüche liegen.

Claims

1. Beheizte Walze (22) zum Behandeln von Papier in einer Papiermaschine, mit:

einem Grundmantel (38), der aus einem ersten Material besteht, wobei der Grundmantel (38) einen Zylinder bildet, der einen inneren Radius und einen äußeren Radius sowie eine zylindrische Oberfläche hat,

einem äußeren Mantel (40) aus einem zweiten Material, der dem Grundmantel (38) überlagert und auf diesem abgestützt ist, wobei der äußere Mantel (40) einen inneren Radius und einen äußeren Radius hat und wobei die Differenz zwischen dem inneren und dem äußeren Radius des äußeren Mantels (40) kleiner ist als die Differenz zwischen dem inneren und dem äußeren Radius des Grundmantels (38),

dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material ein erstes Metall hoher Festigkeit und niedrigen Wärmeausbreitungsvermögens ist, so daß der Grundmantel (38) eine Abstützung für mechanische Belastungen bildet, und

daß das zweite Material ein zweites Metall ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminium und Kupfer besteht, wobei das zweite Material ein höheres Wärmeausbreitungsvermögen als das erste metallische Material hat, so daß der äußere Mantel (40) eine verbesserte Wärmeübertragung auf eine Papierbahn (28) bewirkt, die an ihn angepreßt wird.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische äußere Mantel (40) durch den Grundmantel (38) so abgestützt wird, daß der äußere Mantel (40) in innigem Kontakt mit der zylindrischen Oberfläche des Grundmantels (38) ist, daß eine Induktionsheizvorrichtung (62) in unmittelbarer Nähe des äußeren Mantels (40) angeordnet ist, um den äußeren Mantel (40) zu erhitzen, und

daß der äußere Mantel (40) eine radiale Dicke hat, die kleiner als 0,254 cm (0.1 Zoll) ist, wobei das zweite Metall auf den Grundmantel (38) aufgespritzt ist.

3. Mantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Mantel (40) gebildet ist durch einen Metallspritzauftrag des zweiten Metalls auf dem Grundmantel (38).

4. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen dem äußeren Radius und dem inneren Radius des äußeren Mantels (40) kleiner als 0,762 cm (0.3 Zoll) ist.

5. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material eine Stahllegierung ist.

6. Papierverarbeitungsverfahren, beinhaltend die folgenden Schritte:

Hindurchleiten einer Papierbahn (28) durch eine Papiermaschine in einer ersten Richtung mit einer Oberflächengeschwindigkeit von S Meter/h (S ft/hr),

Hindurchleiten der Papierbahn durch eine Preßzone (26), die zwischen einem Element (24) und der mit diesem zusammenwirkenden Oberfläche einer Walze (22) gebildet ist, wobei die Preßzone (26) eine Länge (L) gemessen in der ersten Richtung in Metern (Fuß) hat,

Erhitzen der Oberfläche der Walze (22), so daß die Papierbahn (28) erwärmt wird, wenn sie durch die Preßzone (26) zwischen der Walze (22) und dem mit dieser zusammenwirkenden Element (24) hindurchgeht, wobei die Walze einen inneren Grundmantel (38) aus einem ersten Material und einen äußeren Mantel (40) aus einem zweiten Material hat und wobei der äußere Mantel (40) eine radiale Dicke hat, die kleiner als die radiale Dicke des Grundmantels (38) ist,

gekennzeichnet durch Bereitstellen einer Abstützung für mechanische Belastungen durch den Grundmantel (38), der aus einem ersten Metall hoher Festigkeit und niedrigen Wärmeausbreitungsvermögens besteht,

Vorsehen einer hohen Wärmeübertragung zu der Papierbahn (28) durch den äußeren Mantel (40), der aus einem zweiten Metall besteht, das ein Wärmeausbreitungsvermögen hat, welches größer als das des Grundmantels (38) ist und mehr als 0,09 Quadratmeter pro Stunde (1 Quadratfuß pro Stunde) beträgt, wobei die radiale Dicke (X) des äußeren Mantels (40) hohen Wärmeausbreitungsvermögens, gemessen in Meter (Fuß), durch den Ausdruck bestimmt wird

wobei:

a = Wärmeausbreitungsvermögen des äußeren Mantels (40)

S = Oberflächengeschwindigkeit

L = Preßzonenlänge.