EP1645685B1

EP1645685B1 - Kalanderwalze und Verfahren zum Betreiben einer Kalanderwalze

Info

Publication number: EP1645685B1
Application number: EP05105710A
Authority: EP
Inventors: Josef Schneid; Thomas Koller; Jochen Autrata
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2004-10-09
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2025-06-27
Also published as: DE502005002714D1; DE102004049230A1; EP1645685A1; ATE385272T1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kalanderwalze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Kalanderwalze gemäß Anspruch 8.
Entsprechende Vorrichtungen bzw. Verfahren sind z.B. aus DE 296 22 957 U bzw. DE 10 0 48 984 bekannt.
Kalander dienen zur Satinage einer Papier- oder Kartonbahn. Die Bahn wird dabei durch Nips geleitet, die durch zwei zusammenwirkende Walzen gebildet sind. Von diesen Walzen trägt in der Regel eine einen elastischen Bezug. Diese Walze wird als "weiche Walze" bezeichnet. Die andere Walze ist als harte, glatte Walze ausgebildet. Sie ist in der Regel beheizt, so daß die Bahn nicht nur mit einem erhöhten Druck, sondern auch mit einer erhöhten Temperatur beaufschlagt werden kann. Beheizte Kalanderwalzen werden auch in sogenannten Breitnip-Kalandern verwendet, in denen die beheizte, harte Walze mit einer Schuhwalze oder einem umlaufenden Band zusammenwirkt.
Die Beheizung einer derartigen Walze erfolgt dadurch, daß man ein Heizmittel, beispielsweise heißes Wasser, heißes Öl oder Dampf, durch die Heizmittelkanäle leitet. Die Heizmittelkanäle sind als periphere Bohrungen ausgebildet. In der Regel werden zwei benachbarte Heizmittelkanäle verwendet, um das Heizmittel zunächst in eine axiale Richtung durch den Walzenmantel zu leiten und dann im benachbarten Heizmittelkanal wieder zurück. Dementsprechend kann der Zufluß und der Abfluß des Heizmittels durch einen einzigen Walzenzapfen erfolgen.
Bei einigen Walzen führt die Beheizung aber nicht nur zu der gewünschten erhöhten Oberflächentemperatur, sondern verursacht Schwingungen. Dies läßt sich vor allem bei Walzen beobachten, die aus unterschiedlichen Schichten gebildet sind. Wenn ein Walzenmantel beispielsweise einen Kern aus Hartguß aufweist, der mit einer äußeren Schreckschicht aus einem weißen Guß versehen ist, dann ist es im Verlauf der Herstellung außerordentlich schwierig, sicherzustellen, daß jede Schicht in Umfangsrichtung exakt die gleiche Dicke hat. Man kann zwar nach dem Fertigstellen des Walzenmantels dafür sorgen, daß die Walze äußerlich eine Zylinderform aufweist, beispielsweise durch Abdrehen und Schleifen. Diese Zylinderform ist allerdings nur im kalten Zustand gewährleistet. Bei einer erhöhten Temperatur besteht das Risiko, daß sich die Form der Walze verändert, weil die einzelnen Materialien unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben. Wenn die Schichten in Umfangsrichtung nicht eine konstante Dicke aufweisen, dann kann dies dazu führen, daß sich die Walze geringfügig durchbiegt. Dies führt dann im Betrieb zu Schwingungen, die bereits bei niedrigen Drehzahlen zu erheblichen Problemen führen können.
Ein ähnliches Problem ergibt sich auch bei Walzen, deren Mantel nur aus einem Material gebildet ist, beispielsweise Stahl (KSTV). Wenn der Mantel periphere Bohrungen aufweist, deren Abstand von der Oberfläche nicht überall gleich ist, kann beispielsweise bei einem schlechten Wärmeleiter wie KSTV ein Unterschied von 1 mm im Abstand zur Oberfläche einen Temperaturunterschied an der Oberfläche von einigen °C verursachen, beispielsweise 6°C. Im Grunde besteht bei jeder Temperaturverteilung, die über den Umfang im Mittel ungleichförmig ist, das Risiko einer thermisch bedingten Durchbiegung, was zu einer Schwingungsneigung führt.
Eine mögliche Lösung dieses Problems besteht darin, die Walze auf Betriebstemperatur aufzuheizen und im heißen Zustand rund zu schleifen. Dies bedingt jedoch einen erheblichen Fertigungsaufwand. Darüber hinaus ist im heißen Zustand ein Naßschleifen nicht möglich, sondern es muß aufwendig mit einem Schleifband gefinished werden, um die gewünschte Oberflächenrauhigkeit Ra < 0,1 µm zu erreichen.
Das Auswuchten, bei dem Zusatzmassen in oder an der Walze befestigt werden, ist nicht immer möglich, weil teilweise erhebliche Auswuchtgewichte mit Massen von mehreren 100 kg verwendet werden müssen, die zudem noch in der axialen Mitte des Walzenmantels befestigt werden müssen. Darüber hinaus ist eine Auswuchtmasse in der Regel nur für eine bestimmte Geschwindigkeit tauglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen möglichst ungestörten Betrieb zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird bei einer Kalanderwalze der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Temperiereinrichtung auf den Zulauf zum Heizmittelkanal einwirkt.
Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, in Umfangsrichtung des Walzenmantels unterschiedliche Temperaturen zu erzeugen. Je größer die Temperatur des Heizmittels ist, desto mehr Wärme wird dem Walzenmantel im Bereich dieses Heizmittelkanals zugeführt. Dementsprechend steigt die Temperatur hier lokal an. In einem anderen Heizmittelkanal wird Heizmittel mit einer geringeren Temperatur zugeführt. Dementsprechend wird hier auch nur eine geringere Wärmemenge zugeführt und die Temperatur steigt auf einen geringeren Wert an. Dies gilt nicht nur dann, wenn die Walze ruht. Der durch die unterschiedlichen Temperaturen bedingte Temperaturunterschied in Umfangsrichtung des Walzenmantels rotiert vielmehr im Betrieb mit dem Walzenmantel mit. Durch die gezielte Einstellung des Temperaturunterschieds läßt sich die Durchbiegung zumindest teilweise kompensieren, die aus anderen Gründen bei einer höheren Temperatur auftritt, beispielsweise durch die unterschiedlichen Materialdicken der einzelnen Schichten des Walzenmantels. Der zusätzliche Herstellungsaufwand ist vergleichsweise gering. Man erhält eine Walze, die im Betrieb ohne Unwucht und Rundlauffehler arbeiten kann. Der mögliche Geschwindigkeitsbereich für den Betrieb der Walze wird vergrößert, verglichen mit einer nur durch Massen ausgewuchteten Walze.
Bevorzugterweise rotiert die Temperiereinrichtung mit der Walze. Man erzeugt also eine Temperaturverteilung in Umfangsrichtung der Walze, die mit der Walze rotiert. Eine durch die Temperaturverteilung erzeugte Rückbiegung der Walze wird also beibehalten.
Die Temperiereinrichtung wirkt auf einen Zulauf zum Treibmittelkanal ein. Dies hat den Vorteil, daß praktisch über die gesamte Länge des Heizmittelkanals das Heizmittel mit der erhöhten oder erniedrigten Temperatur zugeführt wird. Dies hält Spannungen, die durch eine ungleichmäßige Temperaturverteilung in Axialrichtung möglicherweise erzeugt werden können, klein. Darüber hinaus steht im Bereich des Zulaufs in der Regel mehr Platz zur Verfügung. Der Zulauf ist vielfach als radialer Kanal im Walzenzapfen ausgebildet. Man kann nun den Walzenzapfen entsprechend modifizieren und dort die Heizeinrichtung vorsehen, ohne übermäßig in den Aufbau des Walzenmantels eingreifen zu müssen.
Zusätzlich dazu kann aber auch vorgesehen sein, daß die Temperiereinrichtung auf einen Abschnitt des Heizmittelkanals einwirkt. Dieser Abschnitt kann, falls erforderlich, auch die gesamte Länge des Heizmittelkanals abdecken. Eine derartige Ausbildung empfiehlt sich insbesondere dann, wenn man bei längeren Walzen dafür sorgen möchte, daß die Temperaturunterschiede zwischen dem Beginn eines Heizmittelkanals und dessen Ende nicht zu groß werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Temperiereinrichtung als Heizeinrichtung ausgebildet. Man führt also dem Heizmittel zusätzlich Wärme zu, um die Temperatur des Walzenmantels in Umfangsrichtung lokal zu erhöhen. Vielfach ist es einfacher, durch eine Heizeinrichtung eine Temperatur zu erhöhen, als durch eine Kühleinrichtung eine Temperatur abzusenken.
Vorzugsweise weist die Heizeinrichtung einen ohmschen Heizwiderstand auf. Bei einem ohmschen Heizwiderstand wird eine höhere Temperatur einfach dadurch erzeugt, daß elektrischer Strom hindurchgeleitet wird. Dieser Strom läßt sich leicht einstellen. Mit der Einstellung des Stromes läßt sich Einfluß auf die gewünschte Temperaturerhöhung nehmen.
Hierbei ist bevorzugt, daß der Heizwiderstand von Heizmittel umströmt ist. Der Heizwiderstand befindet sich also innerhalb des Heizmittels. Auf diese Weise wird die zugeführte Wärme vollständig vom Heizmittel aufgenommen, geht also nicht in die Umgebung verloren.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Heizeinrichtung eine induktive Heizung aufweisen, die auf Material einwirkt, das den Strömungspfad begrenzt. Eine induktive Heizeinrichtung arbeitet in der Regel mit Wechselstrom und erzeugt ein magnetisches Feld, das wiederum Wirbelströme in leitfähigen Materialien erzeugt. Wenn man derartige leitfähige Materialien zur Begrenzung des Strömungspfades verwendet, dann kann man die Wände des Strömungspfades erwärmen und damit auch das Heizmittel.
In einer weiteren alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung kann die Heizeinrichtung eine Mikrowellenheizung aufweisen. Eine Mikrowellenheizung wirkt unmittelbar auf das Heizmittel, das in diesem Fall flüssig ausgebildet sein sollte. Insbesondere dann, wenn man als Heizmittel Wasser verwendet, läßt sich mit einer Mikrowellenheizung eine relativ schnelle und genaue Temperaturerhöhung bewirken.
Schließlich ist es auch möglich, daß die Heizeinrichtung eine Infrarotheizung aufweist. Eine Infrarotheizung arbeitet mit Strahlung. Man kann beispielsweise eine derartige Strahlungsquelle innerhalb eines Heizmittelkanals oder an dessen Anfang anordnen. Die Strahlung heizt dann das durchfließende Heizmittel und die umgebenden Bereiche des Strömungspfades in gewünschter Weise auf.
Auch ist von Vorteil, wenn der Strömungspfad eine strömungsbeeinflussende Einrichtung aufweist, die einen Wärmeübergang von der Heizeinrichtung auf das Heizmittel beeinflußt. Beispielsweise kann die strömungsbeeinflussende Einrichtung Turbulenzen erzeugen. Diese Turbulenzen können dazu genutzt werden, einen möglichst großen Teil des Heizmittels tatsächlich zur Berührung mit heißen Flächen der Heizeinrichtung kommen zu lassen. Darüber hinaus kann man mit einer derartigen strömungsbeeinflussenden Einrichtung auch die Strömungsgeschwindigkeit des Heizmittels beeinflussen. Die Strömungsgeschwindigkeit beeinflußt wiederum den Wärmeübergang vom Heizmittel auf den Walzenmantel.
Vorzugsweise ist die strömungsbeeinflussende Einrichtung verstellbar. Durch das Verstellen der Einrichtung kann man also den Wärmeübergang von der Heizeinrichtung auf das Heizmittel und vom Heizmittel auf den Walzenmantel so verändern, daß sich die gewünschte Temperaturverteilung in Umfangsrichtung des Walzenmantels ergibt. Diese Temperaturverteilung führt zu einer Durchbiegung, die der "natürlichen" Durchbiegung der Walze, die sich aufgrund einer ungleichmäßigen Materialverteilung ergibt, entgegenwirkt.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man eine Wärmezufuhr erzeugt, die in Umfangsrichtung zwischen einem Minimum und einem Maximum variiert, indem man das Heizmittel beim Zulauf in die verschiedenen Heizmittelkanäle unterschiedlich temperiert, und man das Minimum und das Maximum mit der Kalanderwalze rotieren läßt.
Wie oben im Zusammenhang mit der Kalanderwalze ausgeführt, erzeugt man mit dieser Vorgehensweise eine thermische Verformung der Walze, die gezielt der Durchbiegung entgegenwirkt, die durch die Aufheizung der Walze und möglicherweise ungleichförmige Materialverteilungen bewirkt worden ist. Dementsprechend läßt sich der Betrieb der Walze störungsfreier gestalten.
Vorzugsweise erzeugt man das Minimum und das Maximum um 180° versetzt zueinander. Dies hat die größte Wirkung bei der Kompensation einer Durchbiegung.
Bevorzugterweise leitet man in Abhängigkeit von einer Durchbiegung der Kalanderwalze in einem Ausgangszustand das Heizmittel durch einen Heizmittelkanal mit einer ersten Temperatur und durch einen anderen Heizmittelkanal mit einer zweiten Temperatur, die sich von der ersten Temperatur unterscheidet. Im Bereich des Heizmittelkanals mit der höheren Temperatur wird der Walzenmantel stärker beheizt und dehnt sich dementsprechend stärker aus. In diesem Fall kann man eine sekundäre Durchbiegung erzeugen, die sich der primären Durchbiegung, die durch das Aufheizen des Walzenmantels insgesamt besteht, überlagern kann.
Vorzugsweise leitet man durch einen Heizmittelkanal an der Innenseite der Durchbiegung im Ausgangszustand Heizmittel mit einer höheren Temperatur als durch einen Heizmittelkanal an der Außenseite der Durchbiegung. Dadurch wird die Durchbiegung im Ausgangszustand zumindest teilweise kompensiert. Die höhere Temperatur des Heizmittels führt zu einer geringfügigen Temperaturerhöhung an der Innenseite der Durchbiegung. Dadurch dehnt sich die Walze in Axialrichtung stärker aus als an der Außenseite, so daß die im Ausgangszustand (aufgeheizte Walze ohne unterschiedliche Volumenströme) aufgetretene Durchbiegung wieder kompensiert wird.
Bevorzugterweise heizt man die Kalanderwalze auf eine Betriebstemperatur auf, ermittelt eine sich dabei ergebende Durchbiegung und stellt die Temperaturen in den Heizmittelkanälen so ein, daß sich die Durchbiegung zurückbildet. Diese Vorgehensweise kann man bei einer ruhenden oder langsam drehenden Walze durchführen. Natürlich kann man die Walze auch mit Betriebsdrehzahlen rotieren lassen, auch wenn dies ungünstig ist. Aus der Durchbiegung kann man beispielsweise die unterschiedlichen Längen des Walzenmantels an der Außenseite der Durchbiegung und an der Innenseite der Durchbiegung ermitteln. Diese Längendifferenz muß nun durch unterschiedliche Wärmeausdehnungen ausgeglichen werden. Die dazu erforderlichen Temperaturen kann man errechnen. Man kann ebenfalls ausrechnen, welche Temperatur des Heizmittels (bei einer vorgegebenen Strömungsgeschwindigkeit) erforderlich ist, um diese lokale Temperatur der Walze zu erreichen. Diese Temperatur kann man nun dadurch vorgeben, daß man in den einzelnen Strömungspfaden temperaturbeeinflussende Mittel anordnet, beispielsweise eine Heiz- oder Kühleinrichtung, wobei eine Heizeinrichtung bevorzugt wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer beheizbaren Kalanderwalze im Schnitt I-I nach Fig. 2,
Fig. 2: einen Schnitt II-II nach Fig. 1,
Fig. 3: verschiedene Ausführungsformen von Temperiereinrichtungen in einer Walze,
Fig. 4: eine Temperaturverteilung über den halben Umfang der Kalanderwalze in zwei verschiedenen Betriebsweisen und
Fig. 5: die radiale Verformung der Kalanderwalze in den in Fig. 4 dargestellten Betriebszuständen.

Fig. 1 zeigt eine Kalanderwalze 1 im schematischen Längsschnitt. Die Kalanderwalze 1 weist einen Walzenmantel 2 auf, der einen Innenraum 3 umschließt. An beiden Stirnseiten ist der Walzenmantel 2 mit Walzenzapfen 4, 5 versehen, die auch den Innenraum 3 abschließen. Jeder Walzenzapfen 4, 5 trägt einen Wellenstummel 6, 7, mit dem die Kalanderwalze 1 in der Stuhlung eines Kalanders aufgehängt werden kann.
Im Walzenmantel 2 sind in Umfangsrichtung verteilt mehrere Heizmittelkanäle 8, 9 in Form von peripheren Bohrungen vorgesehen. Die Heizmittelkanäle stehen mit einer Heizmittelanschlußanordnung 10 in Verbindung, die im linken Walzenzapfen 4 (bezogen auf die Darstellung der Fig. 1) ausgebildet ist. Die Heizmittelanschlußanordnung 10 weist einen Zufluß 11 und einen Abfluß 12 auf, die durch eine Drehdurchführung 13 mit einer Wärmequelle (nicht dargestellt) verbunden sind. Durch den Zufluß 11 kann Heizmittel, beispielsweise heißes Wasser, heißes Öl oder Dampf, in den Heizmittelkanal 8 eingespeist werden. Nach dem Durchströmen der Längserstreckung des Walzenmantels 2 fließt das Heizmittel durch einen benachbarten Heizmittelkanal wieder zurück zur Heizmittelanschlußanordnung und von dort nach außen. Die Verbindung von benachbarten Heizmittelkanälen 8, 9 erfolgt in nicht näher dargestellter Weise im rechten Walzenzapfen 5. Durch den stetigen Zustrom von heißem Heizmittel wird die Kalanderwalze 1 insgesamt auf eine höhere Temperatur gebracht. Oberflächentemperaturen einer derartigen Kalanderwalze liegen im Bereich von 60°C bis 200°C.
Wenn die Kalanderwalze 1 auf ihre Betriebstemperatur aufgeheizt worden ist, dann kann es gelegentlich vorkommen, daß sie sich durchbiegt. Die Durchbiegung beträgt bei einer Kalanderwalze mit einer Länge des Walzenmantels 2 von 7 m beispielsweise 0,2 mm. Diese Durchbiegung führt zu einer Unwucht, die im Betrieb zu erheblichen Schwingungsproblemen führt.
Um diese Schwingungsprobleme zu entschärfen oder sogar zu beseitigen, wird nun das Heizmittel, das durch die Heizmittelkanäle 8, 9 strömt, zusätzlich beeinflußt und zwar durch eine Temperiereinrichtung, die unterschiedliche Ausgestaltungen haben kann. Diese unterschiedlichen Ausgestaltungen sind in Fig. 3a bis 3e dargestellt. Es ist jeweils eine einzelne Art einer Temperiereinrichtung in jeder Figur dargestellt. Es ist aber ohne weiteres möglich, auch mehrere oder sogar alle Arten von Temperiereinrichtungen miteinander zu kombinieren, falls dies erforderlich oder günstig sein sollte.
Elemente, die denen der Fig. 1 und 2 entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 3a zeigt zunächst einen radialen Kanal 17, durch den Heizmittel vom Heizmittelanschluß 10 dem Heizmittelkanal 8 zugeführt wird. In diesem radialen Kanal 17 ist ein ohmscher Widerstand 23 angeordnet, der über eine Versorgungseinrichtung 24 mit einem vorbestimmten elektrischen Strom und einer vorbestimmten elektrischen Spannung versorgt wird. Die Versorgungseinrichtung 24 wiederum erhält ihre elektrische Energie über eine nicht näher dargestellte Durchführung, die beispielsweise durch den Walzenzapfen 4 und den Wellenstummel 6 geführt ist.
Wenn Strom durch den ohmschen Widerstand 23 fließt, erhöht sich dessen Temperatur. Dementsprechend gibt der ohmsche Widerstand 23 Wärme an das Heizmittel ab, das durch den radialen Kanal 17 zum Heizmittelkanal 8 strömt. Die Temperaturerhöhung muß nicht übermäßig groß sein. Eine Temperaturerhöhung um beispielsweise 5 bis 10°C reicht ohne weiteres aus, wie nachstehend erläutert werden wird.
Natürlich läßt sich ein derartiger ohmscher Widerstand 23 auch berührungslos von außen mit elektrischer Energie versorgen. Hierzu kann die Versorgungseinrichtung 24 beispielsweise als Sekundärseite eines Transformators ausgebildet und im Wellenstummel 7 angeordnet sein, auf dessen Außenseite dann die Primärseite des entsprechenden Transformators angeordnet ist.
In Fig. 3a ist der ohmsche Widerstand 23 im radialen Kanal 17 angeordnet.
Ein Einsatz 19 ist an der Stirnseite des Walzenmantels 2 in den Heizmittelkanal 8 eingesetzt. Nach der Demontage des Walzenzapfens 4 ist diese Stirnseite 20 frei zugänglich, so daß der Einsatz 19 gegebenenfalls ausgetauscht werden kann. Der Einsatz 19 liegt an einer Stufe 21 an, die durch eine Durchmesservergrößerung des Heizmittelkanals 8 gebildet ist. In dem Einsatz 19 ist eine strömungsbeeinflussende Einrichtung in Gestalt einer Drosselklappe 22 angeordnet. Mit Hilfe der Drosselklappe 22, die hier nur schematisch dargestellt ist, ist es möglich, das Heizmittel gezielt dem ohmschen Widerstand 23 zuzuführen. Unter Umständen reicht es auch aus, das Heizmittel einfach im Bereich des ohmschen Widerstandes 23 zu verwirbeln, so daß man dafür sorgen kann, daß möglichst viel Heizmittel tatsächlich mit dem ohmschen Widerstand 23 in Kontakt kommt. Ein Wärmetransport durch Wärmeleitung im Heizmittel wird dann nur in einem geringeren Maß erforderlich.
Fig. 3c zeigt eine weitere Alternative, bei der die Heizeinrichtung durch eine induktive Heizung 25 gebildet ist. Die induktive Heizung 25 weist zwei Spulenpaare 26, 27 auf, die mit einer Wechselspannung versorgt werden. Die Frequenz dieser Wechselspannung ist einstellbar. Der Walzenmantel 2 ist elektrisch leitfähig. Dementsprechend erzeugt das von den Spulen 26, 27 erzeugte magnetische Wechselfeld Wirbelströme im Walzenmantel, die zu einer Erwärmung des Walzenmantels führen und damit zu einer Erwärmung der Flüssigkeit, die durch den Heizmittelkanal 8 strömt. Die Erwärmung durch Wirbelströme läßt sich lokal relativ genau steuern, so daß auch hier gezielt eine Temperaturerhöhung durch Beheizen des Heizmittels an bestimmten Positionen in Umfangsrichtung der Walze vorgenommen werden kann.
Fig. 3c zeigt, daß auch in der Umgebung des radialen Kanals 17 eine entsprechende Spulenanordnung 28, 29 vorgesehen sein kann, so daß das Heizmittel bereits beim Durchströmen des radialen Kanals 17 erwärmt werden kann.
Die induktive Heizung mit ihren Spulen 26-29 ist hier nur schematisch dargestellt. Um die Spulen hier unterzubringen, wird man sowohl den Walzenmantel 2 als auch den Walzenzapfen 4 entsprechend bearbeiten, beispielsweise mit Ausnehmungen zur Aufnahme der Spulen 26-29 versehen.
Fig. 3d zeigt eine weitere Möglichkeit, die durch einzelne Heizmittelkanäle 8 strömende Flüssigkeit zu beheizen. Vorgesehen ist hier ein Ultraschallgeber 30, der auf die den radialen Kanal 17 durchströmende Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, einwirkt. Der Ultraschallgeber 30 wirkt mit einem zweiten Geber 31 zusammen. Beide Geber bilden zusammen eine Ultraschallheizung 32. Die Ultraschallheizung 32 versetzt in an sich bekannter Weise Flüssigkeitsmoleküle in Schwingungen und führt dadurch zu einer Temperaturerhöhung der durchströmenden Flüssigkeit. Diese Temperaturerhöhung wird gezielt auf einzelne Heizmittelkanäle 8 beschränkt, so daß man über den Umfang der Walze eine ungleichförmige Temperaturverteilung erhält.
Fig. 3e zeigt eine weitere Möglichkeit, innerhalb einzelner Heizmittelkanäle 8 die durchströmende Flüssigkeit zu erwärmen. Vorgesehen ist eine Infrarotheizung 33, beispielsweise ein IR-Strahler, der auf die den Heizmittelkanal 8 durchströmende Flüssigkeit einwirkt.
Wie oben erwähnt, lassen sich alle Heizeinrichtungen miteinander kombinieren. Man kann auch anstelle einer Heizeinrichtung eine Kühleinrichtung verwenden, um die Temperatur des Heizmittels in bestimmen Heizmittelkanälen 8, 9 lokal abzusenken. Die Auswirkungen derartiger Heizeinrichtungen (oder Kühleinrichtungen) werden im folgenden unabhängig von der Art der Heizeinrichtung betrachtet.
Fig. 4a zeigt die Oberflächentemperatur über den halben Umfang der Kalanderwalze 1. Dargestellt ist eine wellige Kurve, die ihr Maximum an den Punkten der Oberfläche (in Umfangsrichtung gesehen) aufweist, an denen Heizmittelkanäle 8 angeordnet sind, durch die das Heizmittel von der Heizmittelanschlußanordnung 10 wegfließt. Die Minima befinden sich dort, wo das Heizmittel durch Heizmittelkanäle 9 wieder zurückfließt. Die Temperaturunterschiede zwischen Maximum und Minimum liegen in der Größenordnung von etwa 1°C.
Wenn man nun die Temperatur des Heizmittels in einzelnen Heizmittelkanälen verändert und beispielsweise bei 0° Heizmittel mit einer höheren Temperatur durch die Heizmittelkanäle 8, 9 leitet, als bei 180° (bezogen auf den Umfangswinkel), und dazwischen die Temperatur des Heizmittels stetig abnehmen läßt, dann ergibt sich eine Temperaturverteilung über den Umfang, wie sie in Fig. 4b dargestellt ist. Bei 0° Umfangswinkel liegt der Mittelwert der Temperatur bei etwa 177°C. Bei 180° Umfangswinkel liegt der Mittelwert der Temperatur etwa bei 174°C.
Die Auswirkungen sind in Fig. 5 zu erkennen. Fig. 5a zeigt dabei die radiale Dehnung des Walzenmantels für den Fall, daß der Walzenmantel 2 in Umfangsrichtung gleichförmig beheizt wird. Die radiale Dehnung an der Oberseite (bei 0° Umfangswinkel) ist etwa + 1 mm, dargestellt durch eine Kurve 14. Die radiale Dehnung an der Unterseite, also bei 180° Umfangswinkel, liegt bei etwa - 1 mm, dargestellt durch die Kurve 15. Die Mittellinie der Walze, dargestellt durch die Kurve 16, erfährt keine Verschiebung. Die Durchmesservergrößerung am linken Rand ist auf die Walzenzapfen 4 zurückzuführen. Dieser "Ochsenjoch"-Effekt ist an sich bekannt und wird hier nicht weiter erläutert. Fig. 5 zeigt die entsprechende radiale Dehnung nur für eine Hälfte (in Axialrichtung gesehen) der Walze.
In Fig. 5b ist nun die Situation dargestellt, wenn man den Walzenmantel über seinen Umfang ungleichförmig beheizt. Man kann erkennen, daß die Kurve 14', die die radiale Verformung an der Oberseite der Walze, also bei 0° Umfangswinkel, angibt, zur axialen Walzenmitte hin ansteigt und zwar um etwa 1,35 mm. An der Unterseite der Walze (Kurve 15') ist die radiale Verformung weniger stark ausgeprägt als in Fig. 5a. Hier beträgt die Verformung nur noch etwa 0,95 mm. Auch die Mittellinie (Kurve 16') verformt sich und zwar um etwa 0,192 mm, also fast die 0,2 mm, um die die Walze aufgrund ihrer unkompensierten Durchbiegung verformt werden würde, die auf das gleichmäßige Aufheizen zurückzuführen wäre.
Man kann nun durch eine gezielte Einstellung der Temperatur des Heizmittels in den Heizmittelkanälen 8, 9 dafür sorgen, daß sich durch die ungleichförmige Wärmeversorgung der Heizmittelkanäle 8, 9 eine Temperaturverteilung ergibt, die zu einer Durchbiegung der Kalanderwalze 1 führt, die der Durchbiegung ohne zusätzliche Maßnahmen entgegengerichtet ist.
Hierbei geht man zweckmäßigerweise so vor, daß man die Kalanderwalze 1 zunächst auf ihre Betriebstemperatur aufheizt, beispielsweise eine Oberflächentemperatur von 175°C einstellt. Die sich dabei ergebende Durchbiegung der Kalanderwalze 1 kann man meßtechnisch ermitteln. Aus dieser Durchbiegung ergibt sich eine Längendifferenz zwischen der Außenseite der Durchbiegung und der Innenseite der Durchbiegung. Diese Längendifferenz kann man nun dadurch wieder beseitigen, daß man den Walzenmantel an der Innenseite der Durchbiegung stärker beheizt, dort also Heizmittel mit einer höheren Temperatur durch die Heizmittelkanäle 8, 9 leitet. Man ordnet also die Heizeinrichtungen in Heizmittelkanälen an, die auf der "Innenseite" der unkompensierten konkaven Biegung liegen.
Wie oben gezeigt, sind die notwendigen Temperaturunterschiede nicht groß. Man kann sie daher innerhalb der Walze durch geeignete Heizeinrichtungen herstellen. Natürlich läßt sich eine Temperaturdifferenz auch dadurch erzeugen, daß man das Heizmittel an bestimmten Umfangspositionen kühlt.

Claims

Kalanderwalze (1) mit einem Walzenmantel (2) der mehrere Heizmittelkanäle (8,9) aufweist, die in Umfangsrichtung verteilt sind, und einer Heizmittelanschlußanordnung (10) zur Zufuhr und Abfuhr eines Heizmittels, wobei jeder Heizmittelkanal (8,9) Bestandteil eines Strömungspfades ist, der mit der Heizmittelanschlußanordnung (10) über einen Zulauf (17) in Verbindung steht und mindestens ein Strömungspfad eine Temperiereinrichtung (23, 25, 32, 33) aufweist, die die Temperatur des Heizmittels durch diesen Strömungspfad auf einen anderen Wert einstellt als die Temperatur des Heizmittels durch einen anderen Strömungspfad, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung (23, 25, 32, 33) auf den Zulauf (17) zum Heizmittelkanal (8) einwirkt.
Kalanderwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiereinrichtung (23, 25, 32, 33) mit der Walze (1) rotiert.
Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiereinrichtung (23) auf einen Abschnitt des Heizmittelkanals (8) einwirkt.
Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiereinrichtung (23, 25, 32, 33) als Heizeinrichtung ausgebildet ist.
Kalanderwalze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung einen ohmschen Heizwiderstand (23) aufweist.
Kalanderwalze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (23) von Heizmittel umströmt ist.
Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung eine induktive Heizung (25) aufweist, die auf Material einwirkt, das den Strömungspfad begrenzt.
Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung eine Mikrowellenheizung (32) aufweist.
Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung eine Infrarotheizung (33) aufweist.
Kalanderwalze nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungspfad eine strömungsbeeinflussende Einrichtung (22) aufweist, die einen Wärmeübergang von der Heizeinrichtung (23) auf das Heizmittel beeinflußt.
Kalanderwalze nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die strömungsbeeinflussende Einrichtung (22) verstellbar ist.
Verfahren zum Betreiben einer Kalanderwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Walzenmantel, der mehrere Heizmittelkanäle aufweist, durch die man ein Heizmittel leitet, wobei man eine Wärmezufuhr erzeugt, die in Umfangsrichtung zwischen einem Minimum und einem Maximum variiert, indem man das Heizmittel beim Zulauf in die in verschiedenen Heizmittelkanäle unterschiedlich temperiert, und man das Minimum und das Maximum mit der Kalanderwalze rotieren läßt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man das Minimum und das Maximum um 180° versetzt zueinander erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß man in Abhängigkeit von einer Durchbiegung der Kalanderwalze in einem Ausgangszustand das Heizmittel durch einen Heizmittelkanal mit einer ersten Temperatur und durch einen anderen Heizmittelkanal mit einer zweiten Temperatur leitet, die sich von der ersten Temperatur unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man durch einen Heizmittelkanal an der Innenseite der Durchbiegung im Ausgangszustand Heizmittel mit einer höheren Temperatur leitet als durch einen Heizmittelkanal an der Außenseite der Durchbiegung.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kalanderwalze auf eine Betriebstemperatur aufheizt, eine sich dabei ergebende Durchbiegung ermittelt und die Temperaturen in den Heizmittelkanälen so einstellt, daß sich die Durchbiegung zurückbildet.