EP1719837A1 - Kalander - Google Patents
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- EP1719837A1 EP1719837A1 EP06101692A EP06101692A EP1719837A1 EP 1719837 A1 EP1719837 A1 EP 1719837A1 EP 06101692 A EP06101692 A EP 06101692A EP 06101692 A EP06101692 A EP 06101692A EP 1719837 A1 EP1719837 A1 EP 1719837A1
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- EP
- European Patent Office
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- heatable
- roller
- heat
- calender according
- rollers
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Classifications
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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
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- 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 calender, which has a plurality of heatable rollers and a plurality of nips limited by a respective heatable roller, wherein all heatable rollers are of identical design and a track path runs in a predetermined order through the nips.
- a calender intended for the calendering of a paper web.
- a calender can also be designed so that it is suitable for other material webs.
- a paper web is usually calendered at least once into a calender.
- so-called supercalenders which have a roll stack in which so-called hard rolls with a smooth and unyielding surface and soft roll with an elastically yielding surface alternate. If both sides of the paper web to rest on a smooth hard roll, then the roll stack also has a so-called alternating tip, which is formed by two soft rolls.
- the rollers cooperate with a predetermined force, so that the paper web in the individual nips subjected to an increased pressure becomes. This increased pressure leads to a compression of the paper web.
- the smooth rollers smooth the surface.
- the hard rollers In order to improve the calendering result, it is known to heat the hard rolls.
- the hard rollers have channels running axially beneath their surface, so-called peripheral bores.
- a heat transfer medium such as hot water, hot oil or steam, is passed through these bores to increase the temperature at the surface of the hard rolls.
- the greatest heat transfer from a heated roll to the paper web takes place in the first nip, through which the paper web is guided. This is mainly because the paper web before entering the first nip has a comparatively low temperature and must first be heated to a higher temperature, so that the calendering can be performed with the desired result. In addition, the paper web before the first nip on the highest humidity. The water contained in the paper web must also be heated. When passing through the following nips the paper web is then already at an elevated temperature, so that one no longer has to supply as much heat as in the first nip.
- the individual heating rollers are typically of identical construction. Accordingly, one has to stockpile only one type of heat roller. The Maintenance becomes easier because a fitter always has to deal with the same type of roller.
- the invention has for its object to design a calender cost, without sacrificing the advantage of structurally designed heatable rollers.
- This object is achieved with a calender of the type mentioned above in that at least the first heatable roller has an external heating device which transfers heat to the first heatable roller, the at least the difference between the heated heat to be covered by the first heat roller and the from the second heatable roll corresponds to covering heat demand.
- all heatable rolls are dimensioned for a heat requirement to be covered by a later heatable roll arranged in the path behind the first heatable roll. So you select a later heatable roller, which then forms the standard for the dimensioning of all heatable rollers. This provides a firm rule for sizing.
- the arranged before the later heatable roller earlier heated rollers are then by the external heater supplied with the required additional amount of heat.
- the later heatable roller is the second heating roller in the web path.
- all heatable rollers can have an external heating device and the external heating devices differ in the transmittable heat output. Since an external heater works practically wear-free, a storage of different heaters is not necessary here. So you can dimension each heater to the appropriate heat demand.
- the external heating device preferably acts on the circumference of the heatable roller. This is a particularly economical embodiment. The heat is removed again during the passage of the paper web from the periphery, so that no greater heat transfer through the wall of the heated roll is required.
- the external heating device is designed as an inductive heating device.
- An inductive heating device can be controlled well. It is able to transfer even larger amounts of heat to the surface of the heatable roller.
- An inductive heater acts by inducing eddy currents in the surface of the heatable roll by inducing a time-varying magnetic field. These eddy currents generate an electrical power loss in the form of heat, which leads to the desired temperature increase.
- the heating device has two parallel to the axis of the heating roller extending conductor, which are traversed by electricity in the opposite direction. With such a heater, extremely large amounts of heat can be transferred to the heating roller.
- the current flowing through the conductor creates a magnetic field surrounding the conductor.
- the magnetic field changes with the frequency of the alternating current. Part of the magnetic field passes through the surface of the heatable roll and induces eddy currents there. If one uses two parallel-guided conductor, which are current-flowed in each opposite direction, then add in a range approximately between the two conductors, the magnetic fields, so that the resulting magnetic field has a relatively large thickness. Accordingly, the induced eddy currents are correspondingly large.
- the conductors associated with a yoke assembly which forms a magnetic circuit together with the heating roller, which in a magnetically good conducting Material is guided.
- the magnetic field induced in the surface of the heatable roller is accordingly large. It is only an air gap between the yoke assembly and the heated roller to overcome. However, this air gap can be kept comparatively.
- the yoke arrangement preferably has a magnetically poorly conducting separating device between the two conductors.
- the yoke arrangement therefore has a separate yoke for each conductor which carries the magnetic field. A short circuit between the magnetic fields outside the heatable roll is thereby avoided.
- the separating device is formed by an air gap.
- Air is known to be a relatively poor magnetic conductor. Accordingly, one can effect an effective decoupling of the two magnetic fields outside the heating roller through an air gap.
- the heatable rollers each have a heat carrier connection arrangement through which a heat carrier is supplied and discharged.
- the heat transfer medium With the heat transfer medium, the heat required is supplied to the heatable rollers, which manage without an external heating device. This corresponds to the conventional design of a heating roller.
- a flow temperature of a supplied via the heat carrier connection arrangement corresponds at most to a surface temperature of a heatable roller arranged earlier in the path of the web.
- the heat transfer medium usually comes from the same source for all heatable rolls. By tuning the mentioned temperatures can be achieved that the heat transfer medium is not additionally heated by the external heater. The overall higher heating power of the former heatable roller then results in no higher heat flow in this roller itself than in the subsequent heated rollers whose surface temperature corresponds at most to the surface temperature of the first heatable roller.
- Fig. 1 shows a calender 1 for treating a material web 2, for example a paper web.
- the calender 1 has a roll stack of eight rolls 3-10, of which the two end rolls 3, 10 and three intermediate rolls 5, 7, 8 are designed as so-called "soft" rolls.
- the soft rolls 3, 5, 7, 8 and 10 have an elastic coating 11 on their surface. This covering can be made of plastic.
- the two end rollers 3, 10 are provided with deflection adjustment means 12, 13. Otherwise, the calender is shown only schematically.
- Each two adjacent rollers form between them nips 14-20, through which the material web 2 is guided. Between successive nips, the material web 2 is deflected over deflection rollers 21.
- the nips 14-17, 19, 20 are formed as so-called soft nips, i. they are formed between a soft roll 3, 5, 7, 8, 10 and a hard roll 4, 6, 9.
- the nip 18 is formed as a so-called alternating tip, which is bounded by two soft rollers 7, 8.
- the hard rollers 4, 6, 9 are formed as heatable rollers. As indicated schematically, the hard rollers 4, 6, 9, which otherwise have a hard and smooth surface, have peripheral bores 22.
- the peripheral holes 22 can be traversed by a heat transfer medium, which is provided by a source 23.
- the peripheral bores of each roller are via terminals 24, 25, 26, which also are shown only schematically, connected to the source 23.
- the hard and heatable rollers 4, 6, 9 are all of identical construction, i. you can exchange them with each other. Accordingly, only one type of reserve rollers is to be kept in stock.
- the web is loaded in nips 14-20 not only at an elevated pressure but also at an elevated temperature.
- the first heatable roller 4 (for the sake of simplicity, the heatable rollers 4, 6, 9 are also referred to as "heating rollers") must transfer the most heat energy to the material web.
- the first heat roller 4 must normally be designed for the heating power required here. This has several consequences: on the one hand, the first heating roller should have a comparatively large diameter. The higher the heating power to be delivered in the case of an internally heated heating roller, the larger the diameter must be.
- the wall thickness of the heating roller 4, which is usually formed as a tube roll must be relatively thick. Since you want to train all the heating rollers 4, 6, 9 the same, the other two heating rollers 6, 9 must be dimensioned correspondingly large.
- the first heat roller 4 since the first heat roller 4 can not be sufficiently heated by the heat transfer medium supplied from the source 23, the first heat roller 4 has an additional heater 27 which acts on the circumference of the heat roller 4 from the outside.
- the heater 27 is dimensioned so that it can cover the lack of heat demand, so the difference between the heat demand in the two first nips 14, 15 and the heat demand in the two following nips 16, 17.
- the heating device 27 is shown schematically enlarged in FIG. It has two electrical conductors 28, 29, which are traversed by electricity in the opposite direction. This is indicated by a point in the conductor 28 and by a cross in the conductor 29.
- the electricity is a higher frequency alternating current.
- Each conductor 28, 29 is surrounded by a yoke 30, 31.
- An air gap 32 is arranged between the two yokes 30, 31, so that the magnetic field generated by the currents in the conductors 28, 29 can not short-circuit each other by the yokes 30, 31.
- This magnetic field is concentrated in the surface of the heating roller 4. In this case, this induced magnetic field has its greatest strength in the surface approximately where the air gap 32 is located outside.
- a time-varying magnetic field induces alternating currents in the surface of the heating roller 4. This only has to be electrically conductive. Good magnetic conductivity is also an advantage.
- the conductors 28, 29 may extend over the entire axial length of the respective heating roller 4, 6, 9. You can also divide them into axial sections, so that you can heat the heating rollers 4, 6, 9 different lengths over their length, if desired.
- the temperature of the heat transfer medium supplied by the source 23, that is, for example, water, oil or steam is adjusted so that it corresponds at most to the surface temperature of the heating roller 4. This surface temperature is decisively determined by the heating device 27.
- the overall higher heating power of the first heating roller 4 then has no higher heat flow in the roller itself result than in the subsequent heating rollers 6, 9, the surface temperature at most the surface temperature of the first heat roller 4 corresponds.
- Fig. 2 shows a modified embodiment of a calender 1, wherein the same elements are provided with the same reference numerals.
- All heating rollers 4, 6, 9 provided with heaters 27, 33, 34.
- the heaters 27, 33, 34 may all have been dimensioned for different powers, i. the heater 27 gives the highest heat output.
- the heater 33, the second highest and the heater 34, the lowest. All heaters 27, 33, 34 may be constructed as shown schematically in FIG.
- all heat rollers 4, 6, 9 are also additionally traversed by a heat transfer medium.
- This heat transfer medium can then cover, for example, a kind of base load, so that only the remaining tips of the heaters 27, 33, 34 must be generated.
- the heating powers increase from bottom to top, when the material web 2, as is usual, is guided from top to bottom through the calender 1.
- heating rollers 4, 6, 9 may also be advantageous to heat the heating rollers 4, 6, 9 only from the outside, so do not apply to a heat transfer medium, so that they can cool much faster than before. It must namely only cool the metal of the roller, but not the usually still hot heat transfer medium.
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- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Kalander, der mehrere beheizbare Walzen und mehrere durch jeweils eine beheizbare Walze begrenzte Nips aufweist, wobei alle beheizbaren Walzen baugleich ausgebildet sind und ein Bahnpfad in einer vorbestimmten Reihenfolge durch die Nips verläuft.
- Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Kalanders, der für die Satinage einer Papierbahn vorgesehen ist, beschrieben. Ein derartiger Kalander kann jedoch auch so ausgebildet sein, daß er für andere Materialbahnen geeignet ist.
- Bei der Herstellung von Papier wird eine Papierbahn in der Regel mindestens einmal in einen Kalander satiniert. Zu diesem Zweck verwendet man beispielsweise sogenannte Superkalander, die einen Walzenstapel aufweisen, in dem sich sogenannte harte Walzen mit einer glatten und unnachgiebigen Oberfläche und weiche Walze mit einer elastisch nachgiebigen Oberfläche abwechseln. Wenn beide Seiten der Papierbahn an einer glatten harten Walze anliegen sollen, dann weist der Walzenstapel auch einen sogenannten Wechselnip auf, der durch zwei weiche Walzen gebildet wird. Die Walzen wirken mit einer vorbestimmten Kraft zusammen, so daß die Papierbahn in den einzelnen Nips mit einem erhöhten Druck beaufschlagt wird. Dieser erhöhte Druck führt zu einer Verdichtung der Papierbahn. Die glatten Walzen glätten die Oberfläche.
- Um das Satinageergebnis zu verbessern, ist es bekannt, die harten Walzen zu beheizen. Die harten Walzen weisen hierzu dicht unter ihrer Oberfläche axial verlaufende Kanäle, sogenannte periphere Bohrungen auf. Ein Wärmeträgermedium, beispielsweise heißes Wasser, heißes Öl oder Dampf, wird durch diese Bohrungen geleitet, um die Temperatur an der Oberfläche der harten Walzen zu erhöhen.
- Der größte Wärmeübergang von einer beheizten Walze auf die Papierbahn erfolgt im ersten Nip, durch den die Papierbahn geführt wird. Dies liegt hauptsächlich daran, daß die Papierbahn vor dem Eintritt in den ersten Nip eine vergleichsweise niedrige Temperatur hat und zunächst auf eine höhere Temperatur aufgeheizt werden muß, damit die Satinage mit dem gewünschten Ergebnis durchgeführt werden kann. Darüber hinaus weist die Papierbahn vor dem ersten Nip die höchste Feuchte auf. Das in der Papierbahn enthaltene Wasser muß ebenfalls aufgeheizt werden. Beim Durchlaufen der folgenden Nips ist die Papierbahn dann bereits auf einer erhöhten Temperatur, so daß man nicht mehr so viel Wärme, wie im ersten Nip, zuführen muß.
- In einem Kalander sind die einzelnen Heizwalzen typischerweise baugleich ausgebildet. Man muß dementsprechend auch nur einen Typ von Heizwalzen bevorraten. Die Wartung wird einfacher, weil ein Monteur sich immer nur mit der gleichen Art von Walze befassen muß.
- Allerdings führt dies dazu, daß man alle Walzen auf den Wärmebedarf hin auslegen muß, der von der ersten Heizwalze bereit gestellt werden muß. Dementsprechend sind die folgenden beheizbaren Walzen im Grunde überdimensioniert.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kalander kostengünstig auszugestalten, ohne auf den Vorteil baugleich ausgebildeter beheizbarer Walzen verzichten zu müssen.
- Diese Aufgabe wird bei einem Kalander der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zumindest die erste beheizbare Walze eine externe Heizeinrichtung aufweist, die eine Wärme an die erste beheizbare Walze überträgt, die mindestens der Differenz zwischen dem von der ersten beheizbaren Walze zu deckenden Wärmebedarf und dem von der zweiten beheizbaren Walze zu deckenden Wärmebedarf entspricht.
- Mit dieser Ausgestaltung ist es nun nicht mehr erforderlich, alle Walzen auf den von der ersten beheizbaren Walze zu deckenden Wärmebedarf hin zu dimensionieren. Je höher der von einer beheizbaren Walze zu deckende Wärmebedarf ist, desto größer ist beispielsweise der Durchmesser der beheizbaren Walze. Mit der angegebenen Ausgestaltung kann man also den Durchmesser aller beheizbaren Walzen kleiner machen. Darüber hinaus hat diese Ausgestaltung den Vorteil, daß man Spannungen thermischer Art in der ersten Heizwalze vermindern kann. Der von der ersten beheizbaren Walze zu deckende Wärmebedarf mußte bislang durch den Wärmeträger herantransportiert werden. Da man den Massestrom des Wärmeträgers nicht beliebig erhöhen kann, war eine der Haupteinflußgrößen die Temperatur des Wärmeträgers, genauer gesagt die Temperaturdifferenz zwischen Eintritt und Austritt des Wärmeträgers in die Walze. Je höher diese Temperaturdifferenz ist, desto größer ist die übertragbare Heizleistung, andererseits sind die thermischen Spannungen größer. Da man nun den Wärmeträger mit einer geringeren Temperatur bzw. einer geringeren Temperaturdifferenz verwenden kann, werden die Spannungen kleiner gehalten. Darüber hinaus ist es möglich, die Wandstärke der beheizbaren Walzen zu verringern. Dies reduziert einerseits die Kosten bei der Herstellung. Andererseits gestaltet diese Maßnahme den Betrieb des Kalanders wirtschaftlich, weil weniger Masse aufgeheizt werden muß.
- Vorzugsweise sind alle beheizbaren Walzen auf einen durch eine im Bahnpfad hinter der ersten beheizbaren Walze angeordnete spätere beheizbare Walze zu deckenden Wärmebedarf hin dimensioniert. Man wählt also eine spätere beheizbare Walze aus, die dann den Maßstab für die Dimensionierung aller beheizbaren Walzen bildet. Damit steht eine feste Vorschrift für die Dimensionierung zur Verfügung. Die vor der späteren beheizbaren Walze angeordneten früheren beheizbaren Walzen werden dann durch die externe Heizeinrichtung mit der benötigten zusätzlichen Wärmemenge versorgt.
- Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die spätere beheizbare Walze die zweite Heizwalze im Bahnpfad ist. In diesem Fall benötigt man im Grunde nur eine einzige zusätzliche externe Heizeinrichtung, die auf die erste beheizbare Walze wirkt. Damit ist ein guter Kompromiß getroffen zwischen den Kosten für eine externe Heizeinrichtung und den Kosten, die durch eine entsprechende Dimensionierung der beheizbaren Walzen bedingt sind.
- Alternativ können auch alle beheizbaren Walzen eine externe Heizeinrichtung aufweisen und die externen Heizeinrichtungen unterscheiden sich in der übertragbaren Wärmeleistung. Da eine externe Heizeinrichtung praktisch verschleißfrei arbeitet, ist hier eine Bevorratung von unterschiedlichen Heizeinrichtungen nicht notwendig. Man kann also jede Heizeinrichtung auf den entsprechenden Wärmebedarf hin dimensionieren.
- Vorzugsweise wirkt die externe Heizeinrichtung auf den Umfang der beheizbaren Walze. Dies ist eine besonders wirtschaftliche Ausgestaltung. Die Wärme wird beim Durchlauf der Papierbahn vom Umfang wieder abgenommen, so daß kein größerer Wärmetransport durch die Wand der beheizbaren Walze erforderlich ist.
- In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die externe Heizeinrichtung als induktive Heizeinrichtung ausgebildet ist. Eine induktive Heizeinrichtung läßt sich gut steuern. Sie ist in der Lage, auch größere Wärmemengen an die Oberfläche der beheizbaren Walze zu übertragen. Eine induktive Heizeinrichtung wirkt dadurch, daß sie Wirbelströme in der Oberfläche der beheizbaren Walze induziert, indem sie ein zeitlich veränderliches Magnetfeld induziert. Diese Wirbelströme erzeugen eine elektrische Verlustleistung in Form von Wärme, die zu der gewünschten Temperaturerhöhung führt.
- Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Heizeinrichtung zwei parallel zur Achse der Heizwalze verlaufende Leiter aufweist, die in entgegengesetzter Richtung von Strom durchflossen sind. Mit einer derartigen Heizeinrichtung lassen sich außerordentlich große Wärmemengen auf die Heizwalze übertragen. Der Strom, der durch den Leiter fließt, erzeugt ein Magnetfeld, das den Leiter umgibt. Wenn der Strom ein Wechselstrom ist, dann ändert sich das Magnetfeld mit der Frequenz des Wechselstroms. Ein Teil des Magnetfeldes durchsetzt die Oberfläche der beheizbaren Walze und induziert dort Wirbelströme. Wenn man zwei parallel geführte Leiter verwendet, die in jeweils entgegengesetzter Richtung stromdurchflossen sind, dann addieren sich in einem Bereich etwa zwischen den beiden Leitern die Magnetfelder, so daß das resultierende Magnetfeld eine relativ große Stärke hat. Dementsprechend groß sind auch die induzierten Wirbelströme.
- Bevorzugterweise ist den Leitern eine Jochanordnung zugeordnet, die zusammen mit der Heizwalze einen magnetischen Kreis bildet, der in einem magnetisch gut leitenden Material geführt ist. Dementsprechend groß ist das in der Oberfläche der beheizbaren Walze induzierte Magnetfeld. Es ist nur ein Luftspalt zwischen der Jochanordnung und der beheizbaren Walze zu überwinden. Dieser Luftspalt kann jedoch vergleichsweise gehalten werden.
- Vorzugsweise weist die Jochanordnung zwischen den beiden Leitern eine magnetisch schlecht leitende Trenneinrichtung auf. Die Jochanordnung weist also für jeden Leiter ein eigenes Joch auf, das das Magnetfeld führt. Ein Kurzschluß zwischen den Magnetfeldern außerhalb der beheizbaren Walze wird dadurch vermieden.
- Hierbei ist bevorzugt, daß die Trenneinrichtung durch einen Luftspalt gebildet ist. Luft ist bekanntlich ein relativ schlechter magnetischer Leiter. Dementsprechend kann man durch einen Luftspalt eine wirksame Entkopplung der beiden Magnetfelder außerhalb der Heizwalze bewirken.
- Bevorzugterweise weisen die beheizbaren Walzen jeweils eine Wärmeträgeranschlußanordnung auf, durch die ein Wärmeträger zu- und abführbar ist. Mit dem Wärmeträger wird bei den beheizbaren Walzen, die ohne externe Heizeinrichtung auskommen, die benötigte Wärmemenge zugeführt. Dies entspricht der herkömmlichen Ausgestaltung einer Heizwalze.
- Hierbei ist besonders bevorzugt, daß eine Vorlauftemperatur eines über die Wärmeträgeranschlußanordnung zugeführten Wärmeträgers einer im Bahnpfad später angeordneten beheizbaren Walze im Betrieb maximal einer Oberflächentemperatur einer im Bahnpfad früher angeordneten beheizbaren Walze entspricht. Der Wärmeträger kommt üblicherweise für alle beheizbaren Walzen aus der gleichen Quelle. Durch die Abstimmung der genannten Temperaturen kann man erreichen, daß das Wärmeträgermedium durch die externe Heizeinrichtung nicht noch zusätzlich aufgeheizt wird. Die in Summe höhere Heizleistung der früheren beheizbaren Walze hat dann keinen höheren Wärmefluß in dieser Walze selbst zur Folge als bei den nachfolgenden beheizten Walzen, deren Oberflächentemperatur maximal der Oberflächentemperatur der ersten beheizbaren Walze entspricht.
- Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
- Fig. 1
- eine erste Ausführungsform eines Kalanders,
- Fig. 2
- eine zweite Ausführungsform eines Kalanders und
- Fig. 3
- eine vergrößerte Darstellung einer Heizeinrichtung.
- Fig. 1 zeigt einen Kalander 1 zum Behandeln einer Materialbahn 2, beispielsweise einer Papierbahn.
- Der Kalander 1 weist einen Walzenstapel aus acht Walzen 3-10 auf, von denen die beiden Endwalzen 3, 10 und drei Zwischenwalzen 5, 7, 8 als sogenannte "weiche" Walzen ausgebildet sind. Die weichen Walzen 3, 5, 7, 8 und 10 weisen einen elastischen Belag 11 an ihrer Oberfläche auf. Dieser Belag kann aus Kunststoff gebildet sein.
- Die beiden Endwalzen 3, 10 sind mit Durchbiegungseinstelleinrichtungen 12, 13 versehen. Im übrigen ist der Kalander nur schematisch dargestellt.
- Jeweils zwei einander benachbarte Walzen bilden zwischen sich Nips 14-20 aus, durch die die Materialbahn 2 geführt wird. Zwischen aufeinanderfolgenden Nips wird die Materialbahn 2 über Umlenkwalzen 21 umgelenkt.
- Die Nips 14-17, 19, 20 sind als sogenannte weiche Nips ausgebildet, d.h. sie sind zwischen einer weichen Walze 3, 5, 7, 8, 10 und einer harten Walze 4, 6, 9 ausgebildet. Der Nip 18 ist als sogenannter Wechselnip ausgebildet, der durch zwei weichen Walzen 7, 8 begrenzt ist.
- Die harten Walzen 4, 6, 9 sind als beheizbare Walzen ausgebildet. Wie schematisch angedeutet ist, weisen die harten Walzen 4, 6, 9, die im übrigen eine harte und glatte Oberfläche aufweisen, periphere Bohrungen 22 auf. Die peripheren Bohrungen 22 können von einem Wärmeträgermedium durchströmt werden, das von einer Quelle 23 bereitgestellt wird. Die peripheren Bohrungen einer jeden Walze sind über Anschlüsse 24, 25, 26, die ebenfalls nur schematisch dargestellt sind, mit der Quelle 23 verbunden.
- Die harten und beheizbaren Walzen 4, 6, 9 sind alle baugleich ausgebildet, d.h. man kann sie untereinander austauschen. Dementsprechend ist auch lediglich eine Art von Reservewalzen vorrätig zu halten.
- Die Materialbahn wird in den Nips 14-20 nicht nur mit einem erhöhten Druck, sondern auch mit einer erhöhten Temperatur beaufschlagt. Bevor sie in Laufrichtung in den ersten Nip 14 eintritt, hat sie, verglichen mit dem Eintritt in die übrigen Nips 15-20, die niedrigste Temperatur. Dementsprechend muß die erste beheizbare Walze 4 (der Einfachheit halber werden die beheizbaren Walzen 4, 6, 9 auch als "Heizwalzen" bezeichnet) die meiste Wärmeenergie an die Materialbahn übertragen. Dementsprechend muß die erste Heizwalze 4 normalerweise auf die hier geforderte Heizleistung hin ausgelegt werden. Dies hat mehrere Folgen: Zum einen müßte die erste Heizwalze einen vergleichsweise großen Durchmesser aufweisen. Je höher bei einer innen beheizten Heizwalze die abzugebende Heizleistung ist, desto größer muß der Durchmesser sein. Zum anderen muß die Wandstärke der Heizwalze 4, die üblicherweise als Rohrwalze ausgebildet ist, relativ dick sein. Da man alle Heizwalzen 4, 6, 9 gleich ausbilden möchte, müssen die beiden anderen Heizwalzen 6, 9 entsprechend groß dimensioniert werden.
- Dies hat kostenmäßige Nachteile sowohl bei der Herstellung als auch beim Betrieb. Größere Walzen sind naturgemäß teurer als kleinere Walzen. Bei größeren Walzen muß auch mehr Masse erhitzt werden, so daß mehr Energie verbraucht wird.
- Um dieses Problem zu entschärfen, dimensioniert man alle Heizwalzen 4, 6, 9 kleiner und zwar auf den Wärmebedarf hin, der von der zweiten Heizwalze 6 gedeckt werden muß. Dieser Wärmebedarf entspricht der Wärmemenge, die in den Nips 16, 17 an die Materialbahn 2 übertragen werden muß.
- Da dementsprechend die erste Heizwalze 4 durch das von der Quelle 23 gelieferte Wärmeträgermedium nicht mehr in ausreichendem Maße aufgeheizt werden kann, weist die erste Heizwalze 4 eine zusätzliche Heizeinrichtung 27 auf, die von außen auf den Umfang der Heizwalze 4 wirkt. Die Heizeinrichtung 27 ist so dimensioniert, daß sie den fehlenden Wärmebedarf decken kann, also die Differenz zwischen dem Wärmebedarf in den beiden ersten Nips 14, 15 und dem Wärmebedarf in den beiden folgenden Nips 16, 17.
- Die Heizeinrichtung 27 ist in Fig. 3 schematisch vergrößert dargestellt. Sie weist zwei elektrische Leiter 28, 29 auf, die in entgegengesetzter Richtung von Strom durchflossen sind. Dies ist durch einen Punkt im Leiter 28 und durch ein Kreuz im Leiter 29 angedeutet. Bei dem Strom handelt es sich um einen höherfrequenten Wechselstrom.
- Jeder Leiter 28, 29 ist von einem Joch 30, 31 umgeben. Zwischen den beiden Jochen 30, 31 ist ein Luftspalt 32 angeordnet, so daß sich das von den Strömen in den Leitern 28, 29 erzeugte Magnetfeld nicht durch die Joche 30, 31 gegenseitig kurzschließen kann. Dieses Magnetfeld wird vielmehr in der Oberfläche der Heizwalze 4 konzentriert. Dabei hat diese induzierte Magnetfeld in der Oberfläche etwa dort, wo sich außen der Luftspalt 32 befindet, seine größte Stärke. Ein sich zeitlich änderndes Magnetfeld induziert Wechselströme in der Oberfläche der Heizwalze 4. Dieses muß dazu lediglich elektrisch leitfähig sein. Auch eine gute magnetische Leitfähigkeit ist durchaus von Vorteil.
- Die Leiter 28, 29 können sich über die gesamte axiale Länge der jeweiligen Heizwalze 4, 6, 9 erstrecken. Man kann sie auch in axiale Teilabschnitte unterteilen, so daß man die Heizwalzen 4, 6, 9 über ihre Länge unterschiedlich stark beheizen kann, wenn dies gewünscht ist.
- Die Temperatur des von der Quelle 23 gelieferten Wärmeträgermediums, also beispielsweise Wasser, Öl oder Dampf wird so eingestellt, daß sie maximal der Oberflächentemperatur der Heizwalze 4 entspricht. Diese Oberflächentemperatur wird durch die Heizeinrichtung 27 maßgeblich mitbestimmt. Die in Summe höhere Heizleistung der ersten Heizwalze 4 hat dann keinen höheren Wärmefluß in der Walze selbst zur Folge als bei den nachfolgenden Heizwalzen 6, 9, deren Oberflächentemperatur maximal der Oberflächentemperatur der ersten Heizwalze 4 entspricht.
- Durch die zusätzliche Heizeinrichtung 27 ist es also möglich, alle Heizwalzen 4, 6, 9 wesentlich kleiner zu dimensionieren.
- Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines Kalanders 1, bei dem gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hier sind alle Heizwalzen 4, 6, 9 mit Heizeinrichtungen 27, 33, 34 versehen. Die Heizeinrichtungen 27, 33, 34 können alle auf unterschiedliche Leistungen hin dimensioniert worden sein, d.h. die Heizeinrichtung 27 gibt die höchste Heizleistung ab. Die Heizeinrichtung 33 die zweithöchste und die Heizeinrichtung 34 die niedrigste. Alle Heizeinrichtungen 27, 33, 34 können so aufgebaut sein, wie dies schematisch in Fig. 3 dargestellt ist.
- Wie durch die peripheren Bohrungen 22 angedeutet ist, können natürlich alle Heizwalzen 4, 6, 9 auch zusätzlich noch von einem Wärmeträgermedium durchströmt werden. Dieses Wärmeträgermedium kann dann beispielsweise eine Art Grundlast abdecken, so daß lediglich noch die verbleibenden Spitzen von den Heizeinrichtungen 27, 33, 34 erzeugt werden müssen. Die Heizleistungen steigen von unten nach oben an, wenn die Materialbahn 2, wie dies üblich ist, von oben nach unten durch den Kalander 1 geführt ist.
- Es kann aber auch von Vorteil sein, die Heizwalzen 4, 6, 9 nur von außen zu beheizen, also nicht mit einem Wärmeträgermedium zu beaufschlagen, so daß sie wesentlich schneller abkühlen können als bisher. Es muß nämlich nur das Metall der Walze abkühlen, nicht jedoch das in der Regel noch heiße Wärmeträgermedium.
- Anstelle des in Fig. 3 dargestellten Luftspalts 32 kann man hier auch einen Kunststoff oder ein anderes magnetisch schlecht leitendes Material vorsehen.
Claims (12)
- Kalander, der mehrere beheizbare Walzen und mehrere durch jeweils eine beheizbare Walze begrenzte Nips aufweist, wobei alle beheizbaren Walzen baugleich ausgebildet sind und ein Bahnpfad in einer vorbestimmten Reihenfolge durch die Nips verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die erste beheizbare Walze (4) eine externe Heizeinrichtung (27) aufweist, die eine Wärme an die erste beheizbare Walze überträgt, die mindestens der Differenz zwischen dem von der ersten beheizbaren Walze (4) zu deckenden Wärmebedarf und dem von der zweiten beheizbaren Walze (6) zu deckenden Wärmebedarf entspricht.
- Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle beheizbaren Walzen (4, 6, 9) auf einen durch eine im Bahnpfad hinter der ersten beheizbaren Walze (4) angeordnete spätere beheizbare Walze (6, 9) zu deckenden Wärmebedarf hin dimensioniert sind.
- Kalander nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die spätere beheizbare Walze die zweite Heizwalze (6) im Bahnpfad ist.
- Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle beheizbaren Walzen (4, 6, 9) eine externe Heizeinrichtung (27, 33, 34) aufweisen und die externen Heizeinrichtungen (27, 33, 34) sich in der übertragbaren Wärmeleistung unterscheiden.
- Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Heizeinrichtung (27, 33, 34) auf den Umfang der beheizbaren Walze wirkt.
- Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Heizeinrichtung (27, 33, 34) als induktive Heizeinrichtung ausgebildet ist.
- Kalander nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (27) zwei parallel zur Achse der Heizwalze (4) verlaufende Leiter (28, 29) aufweist, die in entgegengesetzter Richtung von Strom durchflossen sind.
- Kalander nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Leitern (28, 29) eine Jochanordnung (30, 31) zugeordnet ist, die zusammen mit der Heizwalze (4) einen magnetischen Kreis bildet, der in einem magnetisch gut leitenden Material geführt ist.
- Kalander nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Jochanordnung (30, 31) zwischen den beiden Leitern (28, 29) eine magnetisch schlecht leitende Trenneinrichtung (32) aufweist.
- Kalander nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (32) durch einen Luftspalt gebildet ist.
- Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beheizbaren Walzen (4, 6, 9) jeweils eine Wärmeträgeranschlußanordnung (24-26) aufweisen, durch die ein Wärmeträger zu- und abführbar ist.
- Kalander nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorlauftemperatur eines über die Wärmeträgeranschlußanordnung (24-26) zugeführten Wärmeträgers einer im Bahnpfad später angeordneten beheizbaren Walze (6, 9) im Betrieb maximal einer Oberflächentemperatur einer im Bahnpfad früher angeordneten beheizbaren Walze (4) entspricht.
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