EP0889991B1 - Beheizbare kalanderwalze - Google Patents
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- D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
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- D21F5/022—Heating the cylinders
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- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
- D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
- D21G1/02—Rolls; Their bearings
- D21G1/0253—Heating or cooling the rolls; Regulating the temperature
- D21G1/028—Heating or cooling the rolls; Regulating the temperature using electrical means
Definitions
- the invention relates to a heatable calender roll with several heating channels running in the longitudinal direction of the roller body and with one or more inside the heating channels provided, rotating the heating ducts, in rotating Condition of the roller with a power source directly or inductively connectable heaters.
- Such electrically heated calender rolls are, for example from the magazine "The electrical equipment” No. 2, 04/20/66, pages 40 to 44 known. In this release Rollers are mentioned in which peripheral bores by means of Cartridges are heated electrically. The temperature control takes place by means of water cooling in a central bore.
- the heating wires can be made of silicone be poured in.
- the heat is transferred by means of a fluid heat transfer medium, preferably with the help of a thermal oil heated in a heat exchanger, the introduced into the rotating roller via rotary seals becomes.
- a uniform heating is when using thermal oil as a heat transfer medium, however, often not to be achieved, since this more or more during the flow through the heating channels cools less and thus the heat transfer at the end a corresponding heating channel is lower. It can therefore to different thermal expansion in different Areas come so that thickness variations of the rolling stock may occur.
- thermal oil is also problematic because because this is at normal operating temperatures Crack up to around 300 ° C in the course of the operating time can, so that the thermal conductivity decreases.
- the invention has for its object an electrical heatable calender roll to create a good heat transfer between the heating elements and the inner wall the peripheral bores is given without the rollers at Operation will be affected in its dimensional accuracy.
- Heaters on or in a hose-like support made of soft elastic Plastic, in particular from a polyorganosiloxane compound, are arranged so that they are under radial Expansion together with the tube-like carrier to the inner peripheral surfaces of the heating channels can be created.
- the calender roll according to the invention can with the help of the Heating channels pulling electrical heaters or the tubular support for the heaters extraordinary be heated evenly since the electric heating elements become equally warm at every point of the heating duct. Thereby can be an extremely precise roller profile or a corresponding precise nip can be set.
- the heating elements are applied using a Plastic hose, preferably made of a polyorganosiloxane compound exists and one opposite the heating duct has a smaller cross-section.
- a hose made of this soft elastic Plastic can easily enter the heating ducts be introduced, so that the retrofitting of previously with Thermal oil heated calender rolling mills is possible.
- the outer peripheral surface of the Carrier hose by pressurizing the inner Circumferential surface of the heating channels pressed. For example by vulcanizing or gluing the polyorganosiloxane compound done with the metal surface.
- a pressure relief valve is installed on at least one side is used to operate at too high temperatures Roll an impermissible excess pressure inside the heating channels or to prevent the carrier hose safely.
- the pressure medium can also be used such as nitrogen.
- a polyorganosiloxane compound for the production of the carrier hose is preferably a fluorosilicone or a silicone rubber used. These types of silicone are temperature resistant up to approx. 300 ° C, are permanently elastic, resistant to aging and insensitive to chemicals. Besides, is the production of such hoses using an extrusion process comparatively unproblematic, the electrical heating already in the hose production in the Hose wall can be extruded.
- the electrical is Heating preferably as a radially flexible spiral wire or radially compliant wire mesh, the via a direct electrical connection or inductively heated can be.
- the heating wire preferably has an insulation coating on so that, for example, at a electric resistance heating, an extended heating section results.
- the electrical Heating conductor in the hose wall, this can also on the Glued on the inside or outside or otherwise attached his. It is preferably also possible to remove the carrier tube an inner tube of smaller diameter and an outer tube manufacture larger diameter, the electrical Heating is arranged between the two hoses.
- An adhesive can then also be provided between the two hoses be so that a very good heat transfer is guaranteed is.
- the heating conductor is designed as an electrical resistance heater this is preferably with slip rings the corresponding power supply.
- a coil to provide the electrical heating inductively heated, but with this heating method the electrostatic charge of the rolling material is respected must become.
- the temperature control of the roll surface is in the invention Calender roller comparatively simply because of this possible that thermocouples or thermocouples on the carrier hose are provided, the legs for controlling the heating current can in turn be tapped via sliding contacts.
- the drawing figure shows a section through the outer Jacket 1 of a heatable calender roll.
- a heating channel 3 into which a carrier hose 4 is introduced, in the wall 5 a spiral Heating wire 6 is extruded.
- the carrier tube 4 is pressure-tight closed while its rear end 8 in a pressure sleeve 9 extends through the compressed air into the interior 10 of the carrier hose 4 can be directed so that it inflates and tight against the inner wall 11 of the heating duct 3 creates and glued to it.
- the pressure sleeve 9 can alternatively pressure-tight with the help of a pressure relief valve, not shown be closed while contacting the heating wire 6 via slip rings, also not shown.
Landscapes
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine beheizbare Kalanderwalze mit mehreren
in Längsrichtung des Walzenkörpers verlaufenden Heizkanälen
und mit einer oder mehreren im Inneren der Heizkanäle
vorgesehenen, die Heizkanäle durchziehenden, in rotierendem
Zustand der Walze mit einer Stromquelle direkt oder induktiv
verbindbaren Heizungen.
Derartige elektrisch beheizbare Kalanderwalzen sind beispielsweise
aus der Zeitschrift "Die elektrische Ausrüstung" Nr. 2,
20.04.66, Seiten 40 bis 44 bekannt. In dieser Veröffentlichung
werden Walzen erwähnt, bei denen peripherische Bohrungen mittels
Heizpatronen elektrisch beheizt werden. Die Temperaturregelung
erfolgt mittels einer Wasserkühlung in einer Zentralbohrung.
Darüber hinaus ist es aus der DE-OS 30 33 689 A1 bekannt,
Kalanderwalzen mittels Heizmatten elektrisch zu beheizen.
Dabei können für niedrige Temperaturen die Heizdrähte in Silikonmasse
eingegossen sein.
Bei den aus der DE-OS 43 19 868 bekannten Kalanderwalzen werden
stabförmige Heizelemente in achsparallele Kanäle eingeschoben.
Um einen ausreichenden Wärmeübergang zwischen den
Heizelementen und der inneren Wandung der peripheren Kanäle zu
gewährleisten, werden diese mit einer schmelzbaren Metallegierung
ausgegossen.
Bei diesen Kalanderwalzen besteht jedoch die Gefahr von Verwerfungen
durch die Wärmeausdehnungen der Metallegierung,
außerdem muß für die Heizelemente eine isolierende Beschichtung
vorgesehen sein, da sonst der Heizstrom die gesamte Walze
beaufschlagen würde.
Bei anderen beheizbaren Kalanderwalzen erfolgt die Wärmeübertragung
mittels eines fluiden Wärmeträgers, vorzugsweise mit
Hilfe eines in einem Wärmetauscher erhitzten Thermoöles, das
über Rotationsdichtungen in die rotierende Walze eingeleitet
wird.
Beim Einsatz von Thermoöl wird die Gleichmäßigkeit der Erwärmung
über die Temperatur und Durchflußmenge des Thermoöles
gesteuert. Eine sehr gleichmäßige Erwärmung der Walzenoberfläche
ist bei derartigen Kalanderwalzen außerordentlich wichtig,
da z. B. bei bestimmten Kunststoffolien bereits Dickenabweichungen
von weniger als 0,1 µ zu einem fehlerhaften Fertigerzeugnis
führen können.
Um derartig geringe Toleranzen gewährleisten zu können, sind
die üblicherweise aus Hartguß bestehenden Walzen z. B. ballig
geschliffen, um die durch die Schwerkraft stattfindende Durchbiegung
kompensieren zu können.
Eine gleichmäßige Erwärmung ist bei der Verwendung von Thermoöl
als Wärmeträger jedoch häufig nicht zu erreichen, da dieses
sich während des Durchflusses durch die Heizkanäle mehr oder
weniger stark abkühlt und somit der Wärmeübergang am Ende
eines entsprechenden Heizkanales geringer ist. Es kann daher
zu unterschiedlicher thermischer Ausdehnung in unterschiedlichen
Bereichen kommen, so daß Dickenabweichungen des Walzgutes
auftreten können.
Die Verwendung von Thermoöl ist darüber hinaus deswegen problematisch,
weil dieses bei den üblichen Betriebstemperaturen
bis etwa 300 °C im Laufe der Betriebsdauer teilweise vercrakken
kann, so daß die Wärmeleitfähigkeit abnimmt.
Außerdem können sich dadurch Vercrackungsprodukte in den Heizkanälen
bzw. an den Dichtungen absetzen, so daß entsprechende
Querschnittsverengungen die Folge sind bzw. Dichtigkeitsprobleme
auftreten können.
Problematisch ist bei dieser Art der Kalanderbeheizung weiterhin
die Entsorgung des Altöles.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrisch
beheizbare Kalanderwalze zu schaffen, bei der ein guter Wärmeübergang
zwischen den Heizelementen und der inneren Wandung
der peripheren Bohrungen gegeben ist, ohne daß die Walzen beim
Betrieb in ihrer Maßhaltigkeit beeinträchtigt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Heizungen an oder in einem schlauchartigen Träger aus weichelastischem
Kunststoff, insbesondere aus einer Polyorganosiloxanverbindung,
derart angeordnet sind, daß sie unter radialer
Aufweitung zusammen mit dem schlauchartigen Träger an die
inneren Umfangsflächen der Heizkanäle anlegbar sind.
Die erfindungsgemäße Kalanderwalze kann mit Hilfe der die
Heizkanäle durchziehenden elektrischen Heizungen bzw. dem
schlauchartigen Träger für die Heizungen außerordentlich
gleichmäßig erwärmt werden, da die elektrischen Heizelemente
an jeder Stelle des Heizkanales gleich warm werden. Dadurch
kann ein äußerst präzises Walzenprofil bzw. ein entsprechender
präziser Walzenspalt eingestellt werden.
Mit den elektrischen Heizelementen kann auf die bisher verwendeten,
teuren Rotationsdichtungen, auf Wärmetauscher sowie
Vorratsbehälter für das Thermoöl verzichtet werden, so daß
nicht nur die Herstellungskosten, sondern auch die Betriebskosten
der Kalanderwalzwerke insgesamt drastisch gesenkt werden
kann.
Die Applikation der Heizelemente erfolgt mit Hilfe eines
Kunststoffschlauches, der vorzugsweise aus einer Polyorganosiloxanverbindung
besteht und einen gegenüber dem Heizkanal
geringeren Querschnitt aufweist. Ein Schlauch aus diesem weichelastischen
Kunststoff kann problemlos in die Heizkanäle
eingeführt werden, so daß auch die Nachrüstung von bisher mit
Thermoöl beheizten Kalanderwalzwerken möglich ist.
Um einen guten Wärmeübergang der elektrischen Heizung mit dem
Walzenkörper zu erreichen, wird die äußere Umfangsfläche des
Trägerschlauches durch Druckbeaufschlagung gegen die innere
Umfangsfläche der Heizkanäle gedrückt. Dies kann beispielsweise
durch ein Aufvulkanisieren oder Verkleben der Polyorganosiloxanverbindung
mit der Metalloberfläche erfolgen.
Um den Trägerschlauch gegen die Innenwandung der Heizkanäle
mit genügend hoher Kraft zu pressen, wird er z. B. mit einem
Druckluft erzeugenden Kompressor verbunden. Genügend hohe
Andruckkräfte zum Verkleben der Schlauchoberfläche werden z.
B. erreicht, wenn ein Druck von ca. 2,5 bar angewendet wird.
Andererseits kann mit Hilfe der Druckbeaufschlagung des Trägerschlauches
auf ein Verkleben oder Aufvulkanisieren auch
völlig verzichtet werden, wenn der Trägerschlauch an seinen
Enden druckdicht verschlossen werden kann. Durch den erhöhten
Innendruck legt sich auch hier der Schlauch wiederum dicht mit
hoher Wärmeübertragungskapazität an die Innenfläche der Heizkanäle
an, wobei jedoch etwa bei einem Defekt des Heizdrahtes
ein völlig problemloser Austausch des Trägerschlauches möglich
ist, wenn der Innendruck auf atmosphärischen Druck abgesenkt
wird und sich der Kunststoffschlauch aufgrund seiner elastischen
Eigenschaften infolgedessen auf seinen ursprünglichen
Durchmesser zusammenzieht.
Beim Arbeiten mit Druckluft sollte jedoch darauf geachtet
werden, daß zumindest an einer Seite ein Überdruckventil eingebaut
wird, um bei zu hohen Temperaturen beim Betrieb der
Walzen einen unzulässigen Überdruck im Inneren der Heizkanäle
bzw. des Trägerschlauches sicher zu verhindern.
Als Druckmedium kann neben Druckluft oder auch ein inertes Gas
wie beispielsweise Stickstoff verwendet werden.
Als Polyorganosiloxanverbindung zur Herstellung des Trägerschlauches
wird vorzugsweise ein Fluorsilikon oder ein Silikongummi
verwendet. Diese Silikonsorten weisen eine Temperaturbeständigkeit
bis ca. 300 °C auf, sind dauerelastisch,
alterungsbeständig und chemikalienunempfindlich. Außerdem ist
die Herstellung derartiger Schläuche mit Hilfe eines Extrudierverfahrens
vergleichsweise unproblematisch, wobei die
elektrische Heizung bereits bei der Schlauchherstellung in die
Schlauchwandung einextrudiert werden kann.
Um ein Aufblasen des Schlauches zu ermöglichen, ist die elektrische
Heizung vorzugsweise als radial nachgiebiger Spiraldraht
oder radial nachgiebiges Drahtgeflecht ausgebildet, das
über einen direkten elektrischen Anschluß oder induktiv beheizt
werden kann. Vorzugsweise weist der Heizdraht eine Isolationsbeschichtung
auf, so daß sich, beispielsweise bei einer
elektrischen Widerstandsheizung, eine verlängerte Heizstrecke
ergibt.
Da die Heizkanäle in den bekannten Kalanderwalzen bisher üblicherweise
mit Hilfe von Bohrstangen erzeugt wurden, die die
entsprechenden Bohrungen jeweils von den gegenüberliegenden
Stirnseiten ausführten, kam es bei dem praktisch nicht zu
vermeidenden Verlauf des Bohrers im mittleren Bereich der
Walze zu einem Versatz des Bohrloches. Aufgrund des flexiblen
Trägerschlauches ist auch in diesem Fall ein problemloses
Einführen der Heizung möglich. Sollte bei einem zu großen
Versatz das Durchführen des Schlauches nicht mehr möglich
sein, können zwei kürzere Heizschläuche von den gegenüberliegenden
Stirnflächen bis zum Bohrlochversatz eingeführt werden.
Neben dem bereits erwähnten Einextrudieren des elektrischen
Heizleiters in die Schlauchwandung kann dieser auch an der
Innen- oder Außenseite aufgeklebt oder sonstwie befestigt
sein. Es ist vorzugsweise auch möglich, den Trägerschlauch aus
einem Innenschlauch kleineren Durchmessers und einem Außenschlauch
größeren Durchmessers herzustellen, wobei die elektrische
Heizung zwischen beiden Schläuchen angeordnet ist.
Zwischen beiden Schläuchen kann dann auch ein Kleber vorgesehen
sein, so daß ein sehr guter Wärmeübergang gewährleistet
ist.
Bei der Ausbildung des Heizleiters als elektrische Widerstandsheizung
wird dieser vorzugsweise über Schleifringe mit
der entsprechenden Stromversorgung kontaktiert. Andererseits
ist es jedoch auch möglich, im inneren zentralen Hohlraum der
Walze eine Spule vorzusehen, die die elektrische Heizung induktiv
beheizt, wobei bei dieser Beheizungsmethode jedoch auf
die elektrostatische Aufladung des Walzmaterials geachtet
werden muß.
Die Temperatursteuerung der Walzenoberfläche ist bei der erfindungsgemäßen
Kalanderwalze vergleichsweise einfach dadurch
möglich, daß am Trägerschlauch Thermofühler bzw. Thermoelemente
vorgesehen sind, deren Schenkel zur Steuerung des Heizstromes
wiederum über Schleifkontakte abgegriffen werden können.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht
und wird im nachfolgenden anhand der Zeichnung im einzelnen
erläutert.
Die Zeichnungsfigur zeigt einen Schnitt durch den äußeren
Mantel 1 einer beheizbaren Kalanderwalze.
In Längsrichtung der Walze befindet sich vergleichsweise nahe
unter der Walzenoberfläche 2 ein Heizkanal 3, in den ein Trägerschlauch
4 eingeführt ist, in dessen Wandung 5 ein spiralförmiger
Heizdraht 6 einextrudiert ist.
An seinem vorderen Ende 7 ist der Trägerschlauch 4 druckdicht
verschlossen, während sich sein hinteres Ende 8 in eine Druckhülse
9 erstreckt, durch die Druckluft ins Innere 10 des Trägerschlauches
4 geleitet werden kann, so daß dieser sich aufbläst
und dicht gegen die Innenwandung 11 des Heizkanales 3
anlegt und mit ihr verklebt. Die Druckhülse 9 kann alternativ
mit Hilfe eines nicht dargestellten Überdruckventiles druckdicht
verschlossen werden, während die Kontaktierung des Heizdrahtes
6 über ebenfalls nicht dargestellte Schleifringe erfolgt.
- 1
- Mantel
- 2
- Walzenoberfläche
- 3
- Heizkanal
- 4
- Trägerschlauch
- 5
- Wandung
- 6
- Heizdraht
- 7
- vorderes Ende
- 8
- hinteres Ende
- 9
- Druckhülse
- 10
- Inneres
- 11
- Innenwandung
Claims (11)
- Beheizbare Kalanderwalze mit mehreren in Längsrichtung des Walzenkörpers verlaufenden Heizkanälen und mit einer oder mehreren im Inneren der Heizkanäle vorgesehenen, die Heizkanäle (3) durchziehenden, in rotierendem Zustand der Walze mit einer Stromquelle direkt oder induktiv verbindbaren Heizungen (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Heizungen (6) an oder in einem schlauchartigen Träger (4) aus weichelastischem Kunststoff, insbesondere aus einer Polyorganosiloxanverbindung, derart angeordnet sind, daß sie unter radialer Aufweitung zusammen mit dem schlauchartigen Träger (4) an die inneren Umfangsflächen (11) der Heizkanäle anlegbar sind.
- Kalanderwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsfläche des Trägerschlauches (4) mit der inneren Umfangsfläche (11) der Heizkanäle (3) durch Aufvulkanisieren oder Verkleben verbunden ist.
- Kalanderwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerschlauch (4) mit Druckgas, insbesondere Druckluft, beaufschlagbar ist.
- Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyorganosiloxan ein Fluorsilikon oder ein Silikongummi verwendet wird.
- Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizung (6) in Form eines radial nachgiebigen Spiraldrahtes oder Drahtgeflechtes ausgebildet ist, das in die Wandung (5) des Trägerschlauches (4) einextrudiert ist.
- Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizdraht (6) eine Isolationsbeschichtung aufweist.
- Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich jeweils etwa bis zur Walzenmitte erstreckende Trägerschläuche (4) vorgesehen sind.
- Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerschlauch (4) aus einem Innenschlauch kleineren Durchmessers und einem Außenschlauch größeren Durchmessers besteht, wobei die elektrische Heizung (6) zwischen Innenund Außenschlauch angeordnet ist.
- Kalanderwalze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche miteinander verklebt sind.
- Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung als Induktionsheizung ausgebildet ist.
- Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des Trägerschlauches Thermofühler zur Steuerung des Heizstromes der elektrischen Heizung vorgesehen sind.
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