EP1688537A1

EP1688537A1 - Calender

Info

Publication number: EP1688537A1
Application number: EP05111227A
Authority: EP
Inventors: Peter Dr. Wiemer; Hans-Rolf Conrad; Frank Levi; Ulrich Rothfuss; Thomas Hermsen; Josef Schneid; Joachim Hinz
Original assignee: Voith Patent GmbH; Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2005-11-24
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2025-11-24
Also published as: ATE458086T1; DE502005009031D1; EP1688537B1; DE102005005105A1

Abstract

The calender has at least two rollers which together form a nip and of which one is constructed as a heated roller which has an inductive heating unit. The heating unit (12) outside of the nip (7) acts upon an area of the heated roller (3) which in operation is covered by a material web (6) passing through the nip. The heating unit is installed in front of the nip, and has a deflection roller (10) which guides the material web in front of the heating unit onto the periphery of the heated roller.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kalander mit mindestens zwei Walzen, die zusammen einen Nip bilden und von denen eine als Heizwalze ausgebildet ist, die eine induktive Heizeinrichtung aufweist.The invention relates to a calender with at least two rollers, which together form a nip and one of which is designed as a heating roller having an inductive heating device.

Ein derartiger Kalander dient zum Behandeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn. Wenn die Materialbahn durch den Nip geführt wird, dann wird sie mit einem erhöhten Druck und mit einer erhöhten Temperatur beaufschlagt. Die Heizwalze weist dabei in der Regel eine harte und glatte Oberfläche auf, so daß die an der Heizwalze anliegende Seite der Materialbahn geglättet wird. Die andere Walze ist vielfach eine weiche Walze, d.h. sie weist einen elastischen Bezug auf, oder sie ist als Mantel einer Schuhwalze ausgebildet.Such a calender serves to treat a material web, in particular a paper or board web. As the web passes through the nip, it is subjected to increased pressure and temperature. The heating roller generally has a hard and smooth surface, so that the voltage applied to the heating roller side of the web is smoothed. The other roll is often a soft roll, i. it has an elastic cover, or it is formed as a jacket of a shoe roll.

Eine bekannte Ausgestaltung einer Heizwalze verwendet ein Wärmeträgerfluid, das durch Axialkanäle der Heizwalze geführt wird, die in der Regel als periphere Bohrungen ausgebildet sind. Eine derartige Beheizung findet ihre Grenzen jedoch in der Wärmetransportfähigkeit des verwendeten Wärmeträgerfluids. Beispielsweise kann man Wasser nur bis unterhalb der Verdampfungstemperatur erhitzen. Auch Öl, das heißer gemacht werden kann, weist eine Grenztemperatur auf. Die Verwendung von gasförmigen Wärmeträgermedien, beispielsweise Wasserdampf, ist nicht in allen Fällen möglich.A known embodiment of a heating roller uses a heat transfer fluid, which is guided by axial channels of the heating roller, which are usually formed as peripheral bores. However, such heating finds its limits in the heat transportability of the heat transfer fluid used. For example, you can only heat water to below the evaporation temperature. Even oil that can be made hotter has a limit temperature. The use of gaseous Heat transfer media, such as water vapor, is not possible in all cases.

Man hat daher bereits vorgeschlagen, eine induktive Heizeinrichtung zu verwenden, die ein auf die Oberfläche der Heizwalze wirkendes Magnetfeld erzeugt. Wenn sich dieses Magnetfeld zeitlich ändert, dann induziert es Wirbelströme. Die Wirbelströme ihrerseits erzeugen eine elektrische Verlustleistung, die in Wärme umgesetzt wird. Diese Wärme führt zu einer Temperaturerhöhung der Oberfläche der Heizwalze, die wiederum auf die den Nip durchlaufende Materialbahn übertragen werden kann. Allerdings erfordert eine derartige induktive Heizeinrichtung einen gewissen Bauraum.It has therefore already been proposed to use an inductive heating device which generates a force acting on the surface of the heating roller magnetic field. When this magnetic field changes in time, it induces eddy currents. The eddy currents in turn generate an electrical power loss, which is converted into heat. This heat leads to an increase in temperature of the surface of the heating roller, which in turn can be transferred to the material web passing through the nip. However, such an inductive heating device requires a certain amount of space.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Heizmöglichkeiten zu erweitern.The invention has for its object to expand the heating options.

Diese Aufgabe wird bei einem Kalander der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Heizeinrichtung außerhalb des Nips auf einen Bereich der Heizwalze wirkt, der im Betrieb von einer den Nip durchlaufenden Materialbahn bedeckt ist.This object is achieved in a calender of the type mentioned above in that the heater acts outside of the nip on a region of the heating roller, which is covered in operation by a nip passing through the material web.

Mit dieser Ausgestaltung ist man bei der Wahl der Position der Heizeinrichtung freier. Man ist nicht mehr darauf angewiesen, die Oberfläche der Heizwalze direkt oder unmittelbar mit der induktiven Heizeinrichtung zu beaufschlagen. Man nutzt vielmehr die Tatsache aus, daß ein Magnetfeld bei den meisten Materialbahnen, insbesondere bei Papier- und Kartonbahnen, auch durch die Materialbahn hindurch auf die Oberfläche der Heizwalze wirken kann. Das Magnetfeld wird durch die Materialbahn, die zwischen der Heizwalzenoberfläche und der Heizeinrichtung durchläuft, praktisch nicht gestört. Die Materialbahn ist in der Regel auch so dünn, daß der Abstand der Heizeinrichtung von der Oberfläche der Heizwalze praktisch nicht vergrößert werden muß. Dementsprechend bleibt der bekannte gute Wirkungsgrad einer derartigen induktiven Heizeinrichtung erhalten. Die hohe Temperatur der Heizwalze wird dort erzeugt, wo die Materialbahn an der Heizwalze anliegt. Dementsprechend wird die erzeugte Wärme sehr weitgehend an die anliegende Materialbahn übertragen. Abstrahlverluste, die die zur Verfügung stehende Wärmemenge verringern, können zwischen dem Ort der Wärmeerzeugung und dem Ort, an dem die Materialbahn die Heizwalze berührt, praktisch nicht auftreten. Dementsprechend ist eine geringere Heizleistung erforderlich, um das gleiche Resultat wie bei herkömmlichen Heizwalzen zu erzielen. Dies wiederum steigert die Wirtschaftlichkeit des Kalanders.With this configuration, one is free in the choice of the position of the heater. It is no longer necessary to act on the surface of the heating roller directly or directly with the inductive heating device. Rather, it exploits the fact that a magnetic field in most webs, especially in paper and board webs, and by the Material web can act on the surface of the heating roller. The magnetic field is practically not disturbed by the material web which passes between the heating roller surface and the heating device. The material web is usually so thin that the distance of the heater from the surface of the heating roller practically does not have to be increased. Accordingly, the known good efficiency of such an inductive heating device is maintained. The high temperature of the heating roller is generated where the material web rests against the heating roller. Accordingly, the heat generated is transferred to a large extent to the adjacent web. Radiation losses, which reduce the amount of heat available, can practically not occur between the place of heat generation and the place where the web touches the heating roller. Accordingly, a lower heating power is required to achieve the same result as conventional heating rollers. This in turn increases the efficiency of the calender.

Vorzugsweise ist die Heizeinrichtung vor dem Nip angeordnet. Man sorgt also dafür, daß die den Nip durchlaufende Materialbahn auf die gewünschte Temperatur gebracht worden ist.Preferably, the heater is arranged in front of the nip. It is therefore ensured that the nip continuous material web has been brought to the desired temperature.

Hierbei ist bevorzugt, daß der Heizeinrichtung eine Umlenkwalze zugeordnet ist, die die Materialbahn vor der Heizeinrichtung an den Umfang der Heizwalze führt. Man erzeugt also einen Materialbahn-Abschnitt, in dem die Materialbahn über einen vorbestimmten Winkelbereich von beispielsweise 60° oder mehr am Umfang der Heizwalze anliegt. In diesem Bereich kann dann die Heizeinrichtung auf die Heizwalze wirken.It is preferred that the heating device is associated with a deflection roller, which guides the material web in front of the heating device to the periphery of the heating roller. Thus, one produces a material web section in which the material web over a predetermined angular range of For example, 60 ° or more rests on the circumference of the heating roller. In this area, then the heater can act on the heating roller.

Hierbei ist von Vorteil, daß die Heizwalze zwischen zwei Walzen angeordnet ist, wobei die Materialbahn zwischen einem Nip vor der Heizeinrichtung und der der Heizeinrichtung zugeordneten Umlenkwalze über eine weitere Umlenkwalze geführt ist. Damit läßt sich die bisher von Kalandern bekannte Geometrie der Materialbahnführung am Ausgang des Nips vor der Heizeinrichtung weitgehend beibehalten. Die Materialbahn kann relativ geradlinig aus dem Nip herausgeführt werden. Dadurch, daß man nun freie Züge der Materialbahn hat, lassen sich Längenänderungen, die die Materialbahn möglicherweise im Nip erleidet, besser kompensieren.It is advantageous that the heating roller is arranged between two rollers, wherein the material web is guided between a nip in front of the heating device and the deflection roller assigned to the heating device via a further deflection roller. Thus, the previously known by calenders geometry of the web guide can be largely maintained at the output of the nip in front of the heater. The material web can be led out of the nip in a relatively straight line. The fact that you now have free features of the web, can be longer compensate for changes in length, which may suffer the material in the nip, better.

Vorzugsweise weist die Heizeinrichtung eine Induktoranordnung mit mindestens zwei Leitern auf, die sich entlang der axialen Länge der Heizwalze erstrecken. Mit einer derartigen Induktoranordnung lassen sich relativ große Heizleistungen auf die Heizwalze übertragen. Die beiden Leiter der Induktoranordnung bilden eine Schleife, so daß die beiden Leiter jeweils in entgegengesetzter Richtung von einem Strom durchflossen werden. Bei dem Strom handelt es sich in der Regel um einen Wechselstrom. Bei einer derartigen Anordnung der Leiter entsteht ein Magnetfeld-Maximum etwa in der Mitte zwischen den beiden Leitern bezogen auf die Umfangsrichtung der Heizwalze. In vielen Fällen wird man noch eine Polschuhanordnung vorsehen, die das Magnetfeld-Maximum unmittelbar in die Oberfläche der Heizwalze einleitet. Je stärker das Magnetfeld ist, desto größer sind auch die zeitlichen Änderungen, weil sich das Magnetfeld von einem Minimalwert zu einem Maximalwert ändert und dabei entsprechend große Wirbelströme in der Oberfläche der Heizwalze induziert. Mit einer derartigen Induktoranordnung lassen sich durchaus Temperaturen in der Grö-βenordnung von 200°C bis 250°C an der Oberfläche der Heizwalze erzeugen. Wenn diese Temperaturen unmittelbar auf die Oberfläche der Materialbahn wirken können, läßt sich eine relativ große Betriebsgeschwindigkeit des Kalanders erzielen.Preferably, the heater has an inductor arrangement with at least two conductors extending along the axial length of the heating roller. With such an inductor arrangement, relatively large heating powers can be transmitted to the heating roller. The two conductors of the inductor arrangement form a loop, so that the two conductors are each traversed by a current in the opposite direction. The current is usually an alternating current. With such an arrangement of the conductors, a magnetic field maximum arises approximately in the middle between the two conductors with respect to the circumferential direction of the heating roller. In many cases, one will still provide a Polschuhanordnung, the maximum magnetic field initiates directly into the surface of the heating roller. The stronger the magnetic field, the greater the temporal changes, because the magnetic field changes from a minimum value to a maximum value and thereby induces correspondingly large eddy currents in the surface of the heating roller. With such an inductor arrangement can be quite temperatures in the order of magnitude of 200 ° C to 250 ° C at the surface of the heat roller produce. If these temperatures can act directly on the surface of the web, a relatively high operating speed of the calender can be achieved.

Vorzugsweise ist die Heizeinrichtung mit einer Düsenfeuchteranordnung in einer Baueinheit kombiniert. Eine Düsenfeuchteranordnung trägt Feuchtigkeit auf die Oberfläche der Materialbahn auf. Die Feuchtigkeit dient dazu, im nachfolgenden Nip die Oberflächeneigenschaften zu verbessern. Wenn die Düsenfeuchteranordnung in Querrichtung der Materialbahn zonenweise gesteuert ist, dann kann man die Düsenfeuchteranordnung auch dazu verwenden, ein Feuchtigkeitsprofil der Materialbahn zu vergleichmäßigen. Die Kombination der Heizeinrichtung mit der Düsenfeuchteranordnung hat den großen Vorteil, daß die Feuchtigkeit auf die Materialbahn an einer Stelle aufgebracht wird, wo die Materialbahn mit Sicherheit eine sehr hohe Temperatur aufweist. Je höher die Temperatur der Materialbahn ist, desto schneller und besser kann die Feuchtigkeit in das Innere der Materialbahn vordringen.Preferably, the heating device is combined with a nozzle moistener arrangement in a structural unit. A nozzle moistener assembly applies moisture to the surface of the web. The moisture serves to improve the surface properties in the following nip. If the nozzle moistener arrangement is controlled zone by zone in the transverse direction of the material web, then the nozzle moistener arrangement can also be used to even out a moisture profile of the material web. The combination of the heater with the nozzle moistener assembly has the great advantage that the moisture is applied to the web at a location where the web is sure to have a very high temperature. The higher the temperature of the material web, the faster and better the moisture can penetrate into the interior of the material web.

Bevorzugterweise weist die Heizeinrichtung mindestens einen Kühlfluidkanal auf, der mit einem Kühlfluidanschluß in Verbindung steht. Insbesondere bei der Verwendung der obengenannten Induktoranordnung ist die Leistungsdichte in der Heizeinrichtung relativ hoch. Es entsteht also eine erhöhte Temperatur nicht nur an der Oberfläche der Walze, sondern, wenngleich in geringerem Maße, auch in der Heizeinrichtung selbst. Mit dem Kühlfluid kann nun zumindest ein Teil dieser Wärme abtransportiert werden, um eine Überhitzung der Heizeinrichtung zu vermeiden.Preferably, the heating device has at least one cooling fluid channel, which communicates with a cooling fluid connection. In particular, in the use of the above-mentioned inductor arrangement, the power density in the heater is relatively high. Thus, there is an increased temperature not only on the surface of the roller, but, but to a lesser extent, in the heater itself. With the cooling fluid can now be removed at least a portion of this heat to prevent overheating of the heater.

Hierbei ist bevorzugt, daß der Kühlfluidkanal mindestens eine Kühlfluidaustrittsöffnung aufweist, die zur Heizwalze hin gerichtet ist. Durch die Kühlfluidaustrittsöffnung kann nun Kühlfluid auf die an der Heizwalze anliegende Materialbahn treffen. Wie weiter unten näher ausgeführt werden wird, kann diese Möglichkeit zu unterschiedlichen Zwecken genutzt werden.It is preferred that the cooling fluid channel has at least one cooling fluid outlet opening which is directed towards the heating roller. Cooling fluid can now impinge on the material web lying against the heating roller through the cooling fluid outlet opening. As will be explained in more detail below, this possibility can be used for different purposes.

Vorzugsweise ist jeder Kühlfluidaustrittsöffnung oder jeder Gruppe von Kühlfluidaustrittsöffnungen jeweils ein Ventil zugeordnet. Man kann also den Austritt des Kühlfluids zonenweise steuern und damit das Kühlfluid zu weiteren Möglichkeiten nutzen. Der Begriff des "Kühlfluids" bezieht sich hierbei auf die Funktion, die das Kühlfluid in der Heizeinrichtung hat. In bezug auf die Materialbahn, auf die das Kühlfluid dann gerichtet ist, kann das Kühlfluid durchaus heizend wirken. Wenn beispielsweise als Kühlfluid Luft oder ein anderes Gas verwendet wird, dann kann man mit Hilfe eines erhöhten Luftdrucks, der durch bereits aufgewärmte Luft bereitgestellt wird, die Materialbahn an die Walzenoberfläche drücken. Hierdurch wird der Wärmeübergang von der Heizwalze zur Materialbahn verbessert. Wenn man diesen Anpreßdruck zonenweise steuert, dann kann man durchaus Unterschiede im Wärmeübergang von der Heizwalze zur Materialbahn quer zur Materialbahnrichtung erzielen. Diese Unterschiede können beispielsweise genutzt werden, um bestimmte Parameter der Materialbahn, wie Glanz oder Glätte, in Querrichtung zu vereinheitlichen. Man kann das Kühlfluid auch nutzen, um die Walzenoberfläche zu kühlen, wenn die Materialbahn die Oberfläche der Heizwalze nicht mehr bedeckt. Eine derartige Situation kann beispielsweise nach einem Bahnabriß auftreten. Die Kühlung ist ein zusätzlicher Sicherheitsaspekt.Preferably, each cooling fluid outlet opening or each group of cooling fluid outlet openings is assigned a respective valve. So you can control the exit of the cooling fluid zones and thus use the cooling fluid to other possibilities. The term "cooling fluid" here refers to the function that the cooling fluid has in the heater. With respect to the material web, to which the cooling fluid is then directed, the cooling fluid can act quite heating. If, for example, air or another gas is used as the cooling fluid, then one can use an increased amount of air Air pressure, which is provided by already warmed air, press the web to the roll surface. As a result, the heat transfer from the heating roller to the material web is improved. If you control this pressure zone by zone, then you can quite achieve differences in heat transfer from the heat roller to the web across the web direction. These differences can be used, for example, to unify certain parameters of the material web, such as gloss or smoothness, in the transverse direction. It is also possible to use the cooling fluid to cool the roller surface when the material web no longer covers the surface of the heating roller. Such a situation may occur, for example, after a web break. The cooling is an additional safety aspect.

In einer anderen Möglichkeit ist vorgesehen, daß die Kühlfluidaustrittsöffnungen als Zerstäuberdüsen ausgebildet sind und das Kühlfluid Wasser ist. In diesem Fall bilden die Kühlfluidaustrittsöffnungen einen Teil der Düsenfeuchteranordnung. Diese Düsenfeuchteranordnung wird mit bereits erwärmtem Wasser versorgt. Erwärmtes Wasser dringt leichter in die Materialbahn ein als kälteres Wasser. Man kann dann das Kühlfluid beispielsweise verwenden, um einen verbesserten Glanz an der Oberfläche der Materialbahn zu erzeugen. Wenn die Materialbahn nicht auf der Oberfläche der Heizwalze aufliegt, beispielsweise nach einem Bahnabriß, dann kann man das Wasser zu Reinigungszwecken auf die Oberfläche der Heizwalze aufbringen.In another possibility, it is provided that the cooling fluid outlet openings are designed as atomizer nozzles and the cooling fluid is water. In this case, the cooling fluid outlet openings form part of the nozzle moistener arrangement. This nozzle moistener arrangement is supplied with already heated water. Heated water penetrates the web more easily than colder water. One can then use the cooling fluid, for example, to produce an improved gloss on the surface of the web. If the material web does not rest on the surface of the heating roller, for example after a web break, then the water can be applied to the surface of the heating roller for cleaning purposes.

Vorzugsweise sind die Ventile mit einer Steuerung verbunden, die mit einer Sensoranordnung verbunden ist, die mindestens einen vorbestimmten Parameter der Materialbahn in Breitenrichtung ermittelt. Man kann mit der gezielten Steuerung des Kühlfluids erreichen, daß dieser Parameter der Materialbahn, beispielsweise Glanz, Glätte, Feuchtigkeit oder ähnliches, in Breitenrichtung der Materialbahn ein vorbestimmtes Profil erhält. Hierbei kann man zusätzlich zu der an sich von Düsenfeuchtern bekannten Verteilung der Feuchtigkeit einen weiteren technischen Effekt nutzen: Wenn lokal eine größere Menge an Kühlfluid ausgestoßen wird, ist davon auszugehen, daß die Heizeinrichtung an dieser Position auch eine niedrigere Temperatur aufweist. Dementsprechend ist die von der Heizeinrichtung ausgehende Strahlungswärme, die zusätzlich zu der induktiv übertragenen Heizleistung auf die Materialbahn gerichtet ist, etwas geringer als an einer Position, wo nur wenig Kühlfluid ausgestoßen wird. Es läßt sich also in beschränktem Maße auch eine zonenweise Temperatursteuerung realisieren, wenngleich der Einfluß dieser Temperatursteuerung nur relativ gering ist.Preferably, the valves are connected to a controller which is connected to a sensor arrangement which determines at least one predetermined parameter of the material web in the width direction. It can be achieved with the targeted control of the cooling fluid that this parameter of the web, for example, gloss, smoothness, moisture or the like, in the width direction of the web receives a predetermined profile. Here, in addition to the known per se of nozzle humidifiers distribution of moisture use another technical effect: If locally a larger amount of cooling fluid is ejected, it can be assumed that the heater also has a lower temperature at this position. Accordingly, the radiant heat emanating from the heater, which is directed onto the web in addition to the inductively transmitted heat output, is somewhat less than at a position where only a small amount of cooling fluid is expelled. It is therefore possible to realize a zone-wise temperature control to a limited extent, although the influence of this temperature control is only relatively small.

Vorzugsweise sind die Ventile mit einer Versorgungseinrichtung der Induktoranordnung verbunden, die die Ventile öffnet, wenn die Leiter stromlos sind. Wenn die Leiter stromlos sind, dann erfolgt keine Beheizung der Oberfläche der Heizwalze. In diesem Fall ist es sinnvoll, diese Oberfläche möglichst schnell zu kühlen. Der bislang gefürchtete Abschreck-Effekt, der beim Auftreffen eines kalten Kühlfluids auf die Oberfläche der Walze auftritt, tritt im vorliegenden Fall nicht so stark auf, weil das Kühlfluid zunächst die Wärme aus der Heizeinrichtung aufnimmt. Es trifft also in erwärmtem Zustand auf die Oberfläche der Walze auf und kühlt sie in ähnlicher Weise wie die Heizeinrichtung selbst herunter.Preferably, the valves are connected to a supply device of the inductor arrangement which opens the valves when the conductors are de-energized. If the conductors are de-energized, then there is no heating of the surface of the heating roller. In this case, it makes sense to cool this surface as quickly as possible. The hitherto dreaded quenching effect of hitting a cold cooling fluid on the surface of the roll occurs, does not occur so much in the present case, because the cooling fluid initially absorbs the heat from the heater. It thus strikes the surface of the roll when heated and cools it down in a manner similar to that of the heater itself.

Bevorzugterweise ist auf einer der Heizeinrichtung gegenüberliegenden Seite der Heizwalze eine Reinigungseinrichtung angeordnet. Diese Reinigungseinrichtung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn als Kühlfluid Wasser verwendet wird.Preferably, a cleaning device is arranged on a side of the heating roller opposite the heating device. This cleaning device is particularly advantageous if water is used as the cooling fluid.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1: eine schematische Ansicht eines Kalanders und
Fig. 2: eine vergrößerte schematische Darstellung einer Heizeinrichtung.

The invention will be described below with reference to a preferred embodiment in conjunction with the drawings. Herein show:

Fig. 1: a schematic view of a calender and
Fig. 2: an enlarged schematic representation of a heater.

Fig. 1 zeigt einen Kalander 1 mit einem Walzenstapel, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus drei Walzen 2, 3, 4 gebildet ist. Prinzipiell reichen auch zwei Walzen 3, 4 aus. Es können auch mehr als die dargestellten drei Walzen 2-4 vorhanden sein.Fig. 1 shows a calender 1 with a stack of rollers, which is formed in the present embodiment of three rollers 2, 3, 4. In principle, two rollers 3, 4 are sufficient. There may also be more than the illustrated three rollers 2-4.

Zwischen der ersten Walze 2 und der darunter befindlichen Walze 3, die als Heizwalze ausgebildet ist, ist ein Nip 5 gebildet, durch den eine Materialbahn 6 geführt ist. Die Materialbahn 6 wird durch einen weiteren Nip 7 geführt, der zwischen der Heizwalze 3 und der darunter befindlichen Walze 4 gebildet ist. In an sich bekannter Weise wird die Materialbahn 6 in den Nips 5, 7 mit erhöhtem Druck und, wie weiter unten erläutert werden wird, auch mit erhöhter Temperatur beaufschlagt. Zumindest im Nip 7 wird die erhöhte Temperatur bereitgestellt.Between the first roller 2 and the roller 3 located underneath, which is designed as a heating roller, a nip 5 is formed through which a material web 6 is guided is. The material web 6 is guided by a further nip 7, which is formed between the heating roller 3 and the roller 4 located underneath. In known manner, the material web 6 in the nips 5, 7 with increased pressure and, as will be explained below, also subjected to elevated temperature. At least in nip 7, the increased temperature is provided.

Die Heizwalze 3 ist als harte Walze mit einer glatten, harten, also nicht nachgiebigen Oberfläche ausgebildet. Die beiden Walzen 2, 4 können als "weiche" Walzen ausgebildet sein, d.h. es handelt sich um Walzen, die an ihrer Oberfläche einen elastischen Belag tragen. Die Walzen 2, 4 können auch durch Schuhwalzen oder umlaufende Bänder ersetzt werden, so daß die Nips 5, 7 dann als sogenannte Breitnips ausgebildet sind.The heating roller 3 is designed as a hard roller with a smooth, hard, so non-compliant surface. The two rolls 2, 4 may be formed as "soft" rolls, i. These are rollers that carry an elastic coating on their surface. The rollers 2, 4 can also be replaced by shoe rollers or circulating belts, so that the nips 5, 7 are then formed as so-called broad nips.

Die Materialbahn 6, die in Richtung eines Pfeils 8 zuläuft, wird im wesentlichen geradlinig aus dem oberen Nip 5 herausgeführt und um eine Umlenkwalze 9 geleitet, wie dies von herkömmlichen Kalandern her bekannt ist. In Laufrichtung auf die Umlenkwalze folgt eine zweite Umlenkwalze 10, die die Materialbahn 6 relativ weit, beispielsweise 60°, vor dem Nip 7 zur Anlage an die Heizwalze 3 führt. Nach dem Auslauf aus dem Nip 7 ist die Materialbahn 6 über eine weitere Umlenkwalze 11 geführt, so daß sie durch einen weiteren Nip geführt werden kann, der beispielsweise zwischen der unteren Walze 4 und einer darunter angeordneten, nicht näher dargestellten Walze gebildet ist.The material web 6, which runs in the direction of an arrow 8, is led out substantially straight from the upper nip 5 and passed around a guide roller 9, as is known from conventional calenders ago. In the direction of the guide roller follows a second guide roller 10, which leads the material web 6 relatively far, for example 60 °, in front of the nip 7 for engagement with the heating roller 3. After leaving the nip 7, the material web 6 is guided over a further deflection roller 11, so that it can be guided by a further nip, which is for example formed between the lower roller 4 and an underneath, not shown roller.

In dem Bereich, wo die Materialbahn 6 am Umfang der Heizwalze 3 anliegt, ist eine Heizeinrichtung 12 angeordnet. Die Heizeinrichtung 12 bildet mit der Heizwalze 3 einen Luftspalt 13, durch den die Materialbahn 6 geführt ist. Der Luftspalt 13 ist hier aus Gründen der Darstellbarkeit übertrieben groß gezeichnet. In Wirklichkeit beträgt die Länge des Luftspalts 13, also der Abstand zwischen der Heizeinrichtung 12 und der Oberfläche 19 der Heizwalze 3, nur wenige Millimeter oder sogar nur wenige Zehntel Millimeter. Er ist jedenfalls so groß, daß die Materialbahn 6 ohne Kontakt mit der Heizeinrichtung 12 an der Heizwalze 3 anliegen kann.In the area where the material web 6 rests on the circumference of the heating roller 3, a heating device 12 is arranged. The heating device 12 forms with the heating roller 3 an air gap 13, through which the material web 6 is guided. The air gap 13 is drawn exaggerated here for reasons of representability. In reality, the length of the air gap 13, so the distance between the heater 12 and the surface 19 of the heat roller 3, only a few millimeters or even only a few tenths of a millimeter. In any case, it is so large that the material web 6 can rest against the heating roller 3 without contact with the heating device 12.

Die Heizeinrichtung 12 ist als induktive Heizeinrichtung ausgebildet, die durch die Materialbahn 6 hindurch auf die Oberfläche 14 der Heizwalze 3 wirkt. Die Heizeinrichtung 12 erzeugt ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld. Ein derartiges Magnetfeld induziert in der Oberfläche 14 Wirbelströme. Diese Wirbelströme erzeugen eine elektrische Verlustleistung, die in Wärme umgesetzt wird. Die Wärme führt zu einer Temperaturerhöhung der Oberfläche 14 der Heizwalze 3. Diese Temperaturerhöhung erfolgt genau dort, wo die Materialbahn 6 an der Heizwalze 3 anliegt. Die durch die Wirbelströme erzeugte Wärme wird also unmittelbar auf die Materialbahn 6 übertragen. Die Umlenkwalze 10 unterstützt dabei die Führung der Materialbahn 6 an die Heizwalze so, daß der beheizte Bereich der Oberfläche 14 der Heizwalze 3 von der Materialbahn 6 abgedeckt ist.The heating device 12 is designed as an inductive heating device, which acts through the material web 6 on the surface 14 of the heating roller 3. The heater 12 generates a time-varying magnetic field. Such a magnetic field induces eddy currents in the surface 14. These eddy currents generate an electrical power loss, which is converted into heat. The heat leads to an increase in temperature of the surface 14 of the heating roller 3. This temperature increase takes place exactly where the material web 6 rests against the heating roller 3. The heat generated by the eddy currents is thus transmitted directly to the web 6. The guide roller 10 supports the guidance of the material web 6 to the heating roller so that the heated area of the surface 14 of the heating roller 3 is covered by the material web 6.

Dadurch, daß die Wärme dort erzeugt wird, wo sie von der Materialbahn 6 abgenommen wird, ist das Risiko eines Wärmeverlustes außerordentlich gering. Die Wärme wird nahezu vollständig an die Materialbahn 6 übertragen, so daß die Beheizung der Umgebung relativ moderat ausfällt.The fact that the heat is generated where it is removed from the web 6, the risk of heat loss is extremely low. The heat is transferred almost completely to the material web 6, so that the heating of the environment is relatively moderate.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der Heizwalze 3 mit der Heizeinrichtung 12 mit weiteren Einzelheiten.Fig. 2 shows a section of the heating roller 3 with the heater 12 with further details.

Die Heizeinrichtung weist ein Joch 15 auf, in dem schematisch dargestellte elektrische Leiter 16, 17 angeordnet sind. Die Leiter 16, 17 sind gegenüber dem Joch 15 elektrisch isoliert. Sie werden jeweils gegenphasig oder gegensinnig von einem Strom, insbesondere einem Wechselstrom, durchflossen.The heating device has a yoke 15, in which schematically illustrated electrical conductors 16, 17 are arranged. The conductors 16, 17 are electrically insulated from the yoke 15. They are each out of phase or in opposite directions by a current, in particular an alternating current flows through.

Das Joch 15 weist einen oberen Schenkel 18, einen mittleren Schenkel 19 und einen unteren Schenkel 20 auf. Der mittlere Schenkel 19 trennt dabei die beiden Leiter 16, 17. Ein Magnetfeld, das durch den in den beiden Leitern 16, 17 fließenden Strom induziert wird, hat daher im Bereich des mittleren Schenkels 19 seine größte Feldstärke. Dementsprechend wird in einem schematisch dargestellten Bereich 21 an der Oberfläche 14 der Heizwalze 3 auch die größte Heizleistung erzeugt, weil hier die meisten Wirbelströme induziert werden. Der Bereich 21 ist nur eingezeichnet, um diese Induktion zu veranschaulichen. Selbstverständlich entstehen auch in Umfangsrichtung benachbart zum Bereich 21 Wirbelströme.The yoke 15 has an upper leg 18, a middle leg 19 and a lower leg 20. The middle leg 19 separates the two conductors 16, 17. A magnetic field, which is induced by the current flowing in the two conductors 16, 17 current, therefore, in the region of the middle leg 19 its largest field strength. Accordingly, in a region 21 shown schematically on the surface 14 of the heating roller 3, the greatest heating power is generated, because here most of the eddy currents are induced. The area 21 is only drawn in to illustrate this induction. Of course, eddy currents also occur in the circumferential direction adjacent to the region 21.

Das Joch 15 ist von einem Kühlfluidkanal 22 durchsetzt. In nicht näher dargestellter Weise steht der Kühlfluidkanal 22 in Verbindung mit einem Kühlfluidanschluß, durch den fortlaufend Kühlfluid durch den Kühlfluidkanal 22 gepumpt werden kann. Das durch den Kühlfluidkanal 22 strömende Kühlfluid führt Wärme aus der Heizeinrichtung 12 ab.The yoke 15 is penetrated by a cooling fluid channel 22. In a manner not shown, the cooling fluid channel 22 is in communication with a cooling fluid port, can be pumped through the cooling fluid channel 22 by the continuous cooling fluid. The cooling fluid flowing through the cooling fluid passage 22 dissipates heat from the heater 12.

Aus dem Kühlfluidkanal 22 zweigen mehrere Kühlfluidaustrittsöffnungen 23 ab. Die Kühlfluidaustrittsöffnungen sind zur Heizwalze 3 hin gerichtet. Sie können, wie dies in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, düsenartig ausgebildet sein. Wenn als Kühlfluid Wasser verwendet wird, dann ist die Kühlfluidaustrittsöffnung 23 als Zerstäuberdüse ausgebildet, so daß das aus dem Kühlfluidkanal 22 austretende Kühlfluid in Richtung auf die Heizwalze und damit in Richtung auf die an der Heizwalze anliegende Materialbahn 6 zerstäubt wird.From the cooling fluid channel 22 branch off a plurality of cooling fluid outlet openings 23. The cooling fluid outlet openings are directed towards the heating roller 3. You can, as shown schematically in Fig. 2, be formed like a nozzle. If water is used as the cooling fluid, then the cooling fluid outlet opening 23 is formed as a spray nozzle, so that the exiting from the cooling fluid channel 22 cooling fluid is atomized in the direction of the heating roller and thus in the direction of the heating roller applied to the web 6.

Ein Ventilelement 24, das mit einem Ventilsitz 25 am Abzweig der Kühlfluidaustrittsöffnung 23 aus dem Kühlfluidkanal 22 angeordnet ist, steuert die Menge an Kühlfluid, die durch die Kühlfluidaustrittsöffnung 23 ausgegeben werden kann. Eine Steuereinrichtung 26 steuert die Öffnung des Ventils 24, 25. Die Steuereinrichtung 26 kann beispielsweise mit Hilfe eines Sensors 27 betätigt werden, der in Breitenrichtung der Bahn einen vorbestimmten Parameter, beispielsweise Glätte, Glanz, Feuchtigkeit, Dicke etc., ermittelt.A valve element 24, which is arranged with a valve seat 25 at the branch of the cooling fluid outlet opening 23 from the cooling fluid channel 22, controls the amount of cooling fluid that can be discharged through the cooling fluid outlet opening 23. A control device 26 controls the opening of the valve 24, 25. The control device 26 can be actuated for example by means of a sensor 27 which determines a predetermined parameter in the width direction of the web, for example, smoothness, gloss, moisture, thickness, etc.

Für den Betrieb gibt es nun verschiedene Möglichkeiten.For the operation there are now different possibilities.

Wenn man Luft als Kühlfluid verwendet, dann kann man die Materialbahn 6 durch einen hohen Luftdruck, der durch bereits aufgewärmte Luft bereitgestellt werden kann, an die Oberfläche 14 der Heizwalze 3 drücken. Dies ergibt einen verbesserten Wärmeübergang.If air is used as the cooling fluid, then the material web 6 can be pressed against the surface 14 of the heating roller 3 by a high air pressure, which can be provided by already heated air. This results in an improved heat transfer.

Man kann den Luftdruck lokal unterschiedlich gestalten. Dementsprechend kann man auch den Wärmeübergang in Breitenrichtung in gewissen Grenzen variieren, um beispielsweise Ungleichmäßigkeiten in der Glätte oder im Glanz zu egalisieren.You can make the air pressure locally different. Accordingly, one can also vary the heat transfer in the width direction within certain limits, for example, to compensate for irregularities in the smoothness or gloss.

Sobald die induktive Heizung abgeschaltet wird, also die Leiter 16, 17 nicht mehr von Strom durchflossen werden, kann die Oberfläche 14 der Heizwalze 3 durch die Kühlluft der Heizung gekühlt werden. Dies kann sowohl mit aufliegender Materialbahn 6 als auch ohne Materialbahn 6 erfolgen. Da die Heizwalze 3 bis zum Abschalten der Heizeinrichtung beheizt worden ist und der Heizeinrichtung 12 bis zu diesem Moment ebenfalls Wärme zugeführt worden ist, hat diese Ausgestaltung den Vorteil, daß zu Beginn des Kühlens zunächst erhitzte Luft auf die Oberfläche 14 der Walze 3 (oder die darauf liegende Materialbahn 6) geblasen wird. Dementsprechend bekommt die Walze 3 keinen Temperaturschock.Once the inductive heating is turned off, so the conductors 16, 17 are no longer traversed by electricity, the surface 14 of the heating roller 3 can be cooled by the cooling air of the heater. This can be done both with surface-mounted material web 6 and without material web 6. Since the heating roller 3 has been heated until the heating device has been switched off and heat has also been supplied to the heating device 12 up to this moment, this design has the advantage that initially heated air is blown onto the surface 14 of the roller 3 (or the lying thereon web 6) is blown. Accordingly, the roller 3 does not get a temperature shock.

Durch die Kühlluft, die durch die Kühlfluidaustrittsöffnung 23 ausgestoßen wird, kann man lokal auch die Temperatur der Heizeinrichtung 12 etwas beeinflussen. In gewissen Grenzen hat die Temperatur der Heizeinrichtung 12 auch einen Einfluß auf die Temperatur an der Oberfläche 14 der Heizwalze 3.By the cooling air, which is ejected through the cooling fluid outlet opening 23, you can locally affect the temperature of the heater 12 something. Within certain limits, the temperature of the heater 12 also has an influence on the temperature at the surface 14 of the heating roller. 3

Wenn man Wasser als Kühlfluid verwendet, dann kann man die Heizeinrichtung 12 sozusagen mit integriertem Düsenfeuchter betreiben. Mit den über die Breite verteilten Kühlfluidaustrittsöffnungen 23 kann man die Materialbahn 6 in bezug auf Glanz profilieren, wie dies von Düsenfeuchtern her bekannt ist. Allerdings wird die Feuchtigkeit hier unmittelbar dort aufgebracht, wo die Materialbahn 6 ihre höchste Temperatur erhält. Dies verbessert die Aufnahmefähigkeit der Materialbahn 6 für die Feuchtigkeit ganz erheblich.If you use water as a cooling fluid, then you can operate the heater 12 so to speak with integrated nozzle humidifier. With the cooling fluid outlet openings 23 distributed over the width, the material web 6 can be profiled with respect to gloss, as is known from nozzle moisturers. However, the moisture is applied here directly where the material web 6 receives its highest temperature. This considerably improves the absorption capacity of the material web 6 for the moisture.

Das Wasser kann auch zu Reinigungszwecken auf die Walze aufgebracht werden. Hierzu ist auf der der Heizeinrichtung 12 gegenüberliegenden Seite eine Reinigungseinrichtung 28 angeordnet.The water can also be applied to the roller for cleaning purposes. For this purpose, a cleaning device 28 is disposed on the opposite side of the heater 12.

Claims

Calender with at least two rolls, which together form a nip and one of which is designed as a heating roll having an inductive heating device, characterized in that the heating device (12) outside the nip (7) on a region (21) of the heating roller ( 3) acts, which is covered in operation by a nip (7) passing through the material web (6).

Calender according to Claim 1, characterized in that the heating device (12) is arranged in front of the nip (7).

Calender according to Claim 1 or 2, characterized in that associated with the heating device (12) is a deflecting roller (10) which guides the material web (6) in front of the heating device (12) to the circumference of the heating roller (3).

Calender according to Claim 3, characterized in that the heating roller (3) is arranged between two rollers (2, 4), the material web (6) being arranged between a nip (5) in front of the heating device (12) and the heating device (12). associated deflecting roller (10) via a further guide roller (9) is guided.

Calender according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the heating device (12) has an inductor arrangement with at least two conductors (16, 17) extending along the axial length of the heat roller (3).

Calender according to one of claims 1 to 5, characterized in that the heating device (12) is combined with a nozzle moistener arrangement in a structural unit.

Calender according to one of claims 1 to 6, characterized in that the heating device (12) has at least one cooling fluid channel (22), which communicates with a cooling fluid connection.

Calender according to claim 7, characterized in that the cooling fluid channel (22) has at least one cooling fluid outlet opening (23) which is directed towards the heating roller (3).

Calender according to claim 8, characterized in that each cooling fluid outlet opening (23) or each group of cooling fluid outlet openings (23) is assigned in each case a valve (24, 25).

Calender according to claim 8 or 9, characterized in that the cooling fluid outlet openings (23) are designed as atomizer nozzles and the cooling fluid is water.

Calender according to claim 9 or 10, characterized in that the valves (24, 25) are connected to a control (26) connected to a sensor arrangement (27), which determines at least one predetermined parameter of the material web (6) in the width direction.

Calender according to one of claims 9 to 11, characterized in that the valves (24, 25) are connected to a supply device of the inductor arrangement which opens the valves (24, 25) when the conductors (16, 17) are de-energized.

Calender according to one of Claims 1 to 12, characterized in that a cleaning device (28) is arranged on a side of the heating roller (3) opposite the heating device (12).