EP2135993B1 - Heizvorrichtung zum induktiven Erwärmen einer Kalanderwalze - Google Patents

Heizvorrichtung zum induktiven Erwärmen einer Kalanderwalze Download PDF

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EP2135993B1
EP2135993B1 EP20090004425 EP09004425A EP2135993B1 EP 2135993 B1 EP2135993 B1 EP 2135993B1 EP 20090004425 EP20090004425 EP 20090004425 EP 09004425 A EP09004425 A EP 09004425A EP 2135993 B1 EP2135993 B1 EP 2135993B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating device
inductor
calender roll
ribs
roll
Prior art date
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EP20090004425
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English (en)
French (fr)
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EP2135993A3 (de
EP2135993A2 (de
Inventor
Eduard Davydenko
Bernd Jansen
Peter Svenka
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Andritz Kuesters GmbH
Original Assignee
Andritz Kuesters GmbH
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Publication of EP2135993A3 publication Critical patent/EP2135993A3/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/02—Rolls; Their bearings
    • D21G1/0253—Heating or cooling the rolls; Regulating the temperature
    • D21G1/028—Heating or cooling the rolls; Regulating the temperature using electrical means

Definitions

  • the invention relates to a heating device for inductive heating of a calender roll according to the preamble of claim 1, as from US 2005/02 76016 A1 known.
  • the calender roll serves to form a nip with, as a rule, another roller.
  • the nip guides a material web, in particular a paper or board web.
  • the material web is subjected to elevated pressure and in many cases also to elevated temperature.
  • elevated temperature is normally provided by the heating of a calender roll, the so-called thermo roll.
  • the calender roll is supplied to this heat transfer medium.
  • the achievable working temperature is set a limit that ranges from 230 ° C to 250 ° C is.
  • the inductor arrangement preferably has at least one conductor loop with two conductors which extend axially parallel to the roller.
  • the two conductors are in each case in the opposite direction of current, preferably alternating current flows through. These currents then induce a magnetic field that is in the electrically conductive Concentrated deposit and generated there the eddy currents.
  • Another disadvantage here is that the heating is not sufficiently uniform.
  • the object of the invention is therefore to provide a heating device for inductive heating of a calender roll, which allows improved heating of the surface of the working roll circumference of the calender roll.
  • a heating device for inductive heating of a calender roll is provided, with a uniform heating of the calender roll is possible with little effort.
  • the inductor device or an inductor is held straight with high accuracy to the roller. Local deviations from the straightness of the inductor, which would lead to disturbances of the temperature distribution in the surface of the thermo roll, are avoided.
  • the temperature distribution in the surface of the calender roll is significantly improved by reducing the influence of the thermal expansion of the supporting parts of the inductor arrangement, caused by heat radiation and / or convection of the heated calender roll.
  • deviations from the straightness of the inductor are minimized.
  • the distance sensitivity of the inductor to the calender roll According to the invention, attention is paid to the fact that the inductor remains straight to the roll circumference practically independent of the respective operating conditions in order to avoid undesired side effects. By a Querverschiebige the inductor with respect to the support beam, this expansion, so that bending of the same is avoided.
  • the inductor is held parallel to the calender roll.
  • the inductor can be mounted transversely displaceable on the ribs and / or the ribs can be formed tiltable.
  • the ribs preferably form spacers for the support beam relative to the calender roller for reducing the heat radiation and / or convection on the support beam.
  • the ribs are preferably thin and long compared to the thickness of a conductor.
  • the inductor preferably has at least one current loop which extends parallel to the axis of the calender roll. The inductor then passes a roller length of the calender roll over the shortest possible distance.
  • the inductor may comprise a current conductor which is a fully-jacketed electrically conductive body.
  • a conductor can be used for supercalendering of paper or board webs.
  • the conductor may be formed as a waveguide, which may also be cooled, for heating the peripheral surface to temperatures above 300 ° C, in particular 350 ° C to 400 ° C, which are used for example in a Langnipkalandr Schl with a shoe calender.
  • the Induktur can be formed for adjusting a power line profile along the calender roll, whereby the edge regions of the calender roll in the nip other Heat quantities can be transmitted as middle ranges.
  • the support beam may be cooled to reduce the thermal expansion thereof by heat radiated from integrated supply units of the inductor device.
  • a protective cover may be provided which forms a heat shield for the inductor and the support beam.
  • Fig. 1 shows a heating device 1 for inductive heating of a circulating in a roller assembly 2 calender roll 3.
  • the calender roll 3 has at least one electrically conductive peripheral surface, which preferably consists of ferro-magnetic material.
  • Such a calender roll 3 interacts with another calender roll 4 and forms with it a nip 5, through which a material web 6 is guided.
  • the material web 6 is subjected to elevated pressure, for which purpose a loading cylinder 7 may be provided, for example, which presses the other calender roll 4 against the heatable calender roll 3.
  • the material web 6 is also subjected to an elevated temperature, for which purpose the calender roll 3 can be heated via the heating device 1.
  • the roll assembly 2 may be a calender with hard and soft rolls to form soft nips.
  • the number of rolls is selectable and is preferably 2 to 8 rolls in a roll stack.
  • the heating device 1 By means of the heating device 1, the hard and / or soft rolls of a roll arrangement 2 can be heated.
  • the inductive heating of roll surfaces requires so far only that at least the surface of the roll circumference of the calender roll 3 is electrically conductive.
  • the calender roll 3 may form an end roll or a center roll in a roll stack. When used as a center roller such a calender roll 3 is rolled over twice, ie forms two nips, through which the material web 6 is guided.
  • the nip 5 can be designed as a hard or soft nip with Nip lengths up to usually 10 mm or as a long nip with Niperyn of usually 40 to 300 mm. Nipronin of over 300 mm are also feasible depending on the use of shoe and belt techniques.
  • the material web 6 is preferably a paper or board web, which is smoothed and compacted in the nip 5.
  • the inductor assembly 8 comprises for this purpose a support beam 10, on which a along a roller length L (see. Fig. 6 ) of the calender roll 3 extending inductor 11 is arranged.
  • the support beam 10 has a plurality of individual mutually spaced, the calender roll 3 zugestter ribs 12.
  • the ribs 12 are fixed to the support beam 10 with a ribbed foot 13 or formed integrally therewith. At the free ends 14 of the ribs 12, the inductor 11 is supported transversely to the support beam 10 from.
  • the support beam 10 is preferably made of non-ferromagnetic material, such as stainless steel V4A.
  • the support beam 10 is also preferably designed as a hollow bar, which is preferably positioned as a spar axially parallel to the calender roll 3.
  • the functional components and supply units for the inductor 11 may be housed. These are, in particular, a generator 15 for the inductor device 11 and cooling devices 16, 17, which can serve to cool the support beam 10 and / or the inductor device 11.
  • cooling lines 18 may be performed on the ribbed feet 13 facing wall of the support beam 10.
  • a cooling of the support beam 10 from the inside with, for example, water promotes that the support beam 10 remains as straight and stable as possible regardless of the respective temperature changes.
  • For the cooling cooling water connections 26 may be provided, as in Fig. 1 shown.
  • the ribs 12 are preferably made of a heat-resistant material and form support elements for the inductor 11, called inductor short.
  • the ribs 12 form a comb-like (see. Fig. 2 and Fig. 6 ) or rake-type front of the support beam 10.
  • the ribs 12 space the support beam 10 with respect to the calender roll 3.
  • the ribs 12 are thus distance sensors.
  • the ribs 12 are thus provided to keep the preferably cooled support beam 10 from the calender roll 3 at a distance and to reduce the heating of the support beam 10 by the calender roll 3.
  • the ribs 12 are made of a material that can not be heated by induction.
  • the inductor device 11 is arranged perpendicular to the ribs 12, in such a way that, for example, the inductor device 11 is mounted transversely displaceable on the ribs 12. For this purpose, a frictional connection between the inductor 11 and the ribs 12 is provided.
  • Such attachment of the inductor device 11 to the ribs 12 may be formed using spring elements 19 as a preloaded attachment, which enables a non-positive, position-displaceable connection between ribs 12 and inductor device 11.
  • the inductor device 11 can then expand freely.
  • the ribs 12 are therefore preferably transverse to the roll axis of the calender roll 3 and the inductor 11 is preferably arranged axially parallel.
  • the ribs 12 are formed so thin that they form bending discs that can perform an elastic tilting movement under load.
  • the fin height is preferably a multiple of the thickness of an electrical conductor 20 of the inductor device 11.
  • the inductor 11 forms with the calender roll 3 at its peripheral portion 9 an air gap 21 in the range of 3 to 50 mm. Adjacent to this air gap 21, the inductor device 11 is positioned with at least one loop-shaped conductor.
  • the loop-shaped conductor has two electrical conductors 20, which are traversed in the opposite direction by current.
  • the two electrical conductors 20 extend parallel to the roll axis 22 of the calender roll 3.
  • the current is an alternating current.
  • the currents flowing through the two electrical conductors 20 generate a magnetic field which is closed by the peripheral portion 9 of the electrically conductive peripheral surface of the calender roll 3 and causes therein to be heated by induced currents.
  • the number and arrangement of the conductors 20 depends on the needs.
  • the penetration depth of the heating in the electrically conductive peripheral region of the calender roll 3 can be controlled.
  • the electrically conductive peripheral surface of the calender roll 3 may be formed by an electrically conductive coating, which was applied in particular by build-up welding on a hollow roll body.
  • the calender roll 3 can also be equipped as a bending compensating roll with inner support elements. Additionally or alternatively, the calender roll 3 may be formed with channels for the passage of a heat transfer medium in order to carry out a basic heating in a conventional manner.
  • the electrical conductor 20 is an electrically conductive body in the form of a waveguide.
  • the waveguide-shaped conductor 20 allows a passage of cooling water. This is the case in particular for high power outputs.
  • the at least two waveguide-shaped conductors 20 are connected to cooling lines 23 for this purpose.
  • a plurality of cooling-water connections 24 can be provided for segment-wise cooling of the conductor (s) 20.
  • Fig. 7 shows the inductor 11 may be formed to adjust a power line profile along the calender roll 3.
  • the edge region of the calender roll 3 may be assigned a further inductor loop 25, which form the inductor device 11 with the conductors 20.
  • a protective cover 28 is preferably provided to protect the inductor 8.
  • the protective cover 28 forms a heat shield.
  • the protective cover 28 preferably comprises individual segments which are fastened to the ribs 12 via bolts 29. Attachment of the protective cover 28 to ribs 12 preferably alternates with attachment of the inductor device 11 to ribs 12. Thus, either the inductor device 11 or the conductors 20 or the protective cover 28 is attached to a rib 12.
  • Fig. 8 shows in a simplified schematic representation of another embodiment of the invention, in which the conductors 20 are formed as Vollmantelleiter. As indicated by a dot and by a cross, the two conductors 20 are traversed in different directions by current to form a conductor loop. In particular, when heating the peripheral surface of the calender roll 3 to lower temperatures, such conductors 20 are sufficient. Also, a protective cover can be omitted. For the rest, the above statements apply accordingly.

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zum induktiven Erwärmen einer Kalanderwalze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie aus US 2005/02 76016 A1 bekannt.
  • Die induktive Beheizung von Walzenoberflächen ist für sich genommen bekannt. Aus DE 34 29 695 C2 ist darüber hinaus bekannt, dass bei einer Walzenanordnung die Kalanderwalze zum Ausbilden eines Nips mit in der Regel einer anderen Walze dient. Durch den Nip wird eine Materialbahn, insbesondere eine Papier- oder Kartonbahn, geführt. Beim Durchlaufen des Nips wird die Materialbahn mit erhöhtem Druck und vielfach auch mit erhöhter Temperatur beaufschlagt. Durch diese Behandlung wird die Oberfläche der Papierbahn geglättet. Darüber hinaus wird die Papierbahn verdichtet. Die erhöhte Temperatur wird normalerweise durch die Beheizung einer Kalanderwalze, die sogenannte Thermowalze, bereitgestellt. Der Kalanderwalze wird hierzu Wärmeträgermedium zugeführt. Dabei ist der erreichbaren Arbeitstemperatur aber eine Grenze gesetzt, die im Bereich von 230°C bis 250°C liegt.
  • Damit die Oberfläche des arbeitenden Walzenmantels der Kalanderwalze höhere Temperaturen erreicht, wird durch eine induktive Beheizung in der arbeitenden Walzenoberfläche selbst Wärme erzeugt, die nicht erst durch die gesamte Dicke der Kalanderwalze hindurchströmen muss. Die erzeugte Wärmemenge kann über die eingebrachte elektrische Leistung leicht gesteuert werden. Dabei soll nicht die gesamte Wärmemenge auf induktivem Wege bereitgestellt werden, sondern die Grundbeheizung bis etwa zu einer Temperatur im Bereich von 170°C an der Walzenoberfläche soll auf konventionelle Weise durch Hindurchleiten eines Wärmeträgermediums geleistet werden. Die induktive Beheizung sorgt für eine zusätzliche über die konventionell erreichbare Oberflächentemperatur hinausgehende Temperatur. Auf diese Weise bleibt der Aufwand für die induktive Beheizung leistungsmäßig im Rahmen. Die Grundbeheizung mit überlagerter induktiver Beheizung erlaubt Walzenoberflächentemperaturen bis etwa 300°C. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass die Beheizung nicht hinreichend gleichmäßig ist.
  • Aus DE 10 2005 025 997 A1 ist bekannt, eine Induktoranordnung radial außen an dem Belag einer Kalanderwalze anzuordnen, wobei der Belag elastisch und elektrisch leitfähig ist. Auf diese Weise ist es möglich, auch über eine weiche Walze eine erhöhte Temperatur bereitzustellen, mit der die Papierbahn oder eine andere Materialbahn in einem Kalander beaufschlagt werden kann. Bei der induktiven Beheizung wird die Wärme durch Wirbelströme erzeugt, die mit Hilfe der Indukturanordnung in dem elastischen Belag induziert werden. Die Wirbelströme erzeugen eine elektrische Verlustleistung, die sich wiederum in einer erhöhten Temperatur niederschlägt. Diese erhöhte Temperatur kann dann im Nip an die Papierbahn übertragen werden, die an der Oberfläche der Kalanderwalze anliegt. Die Induktoranordnung weist vorzugsweise mindestens eine Leiterschleife mit zwei Leitern auf, die sich achsparallel zur Walze erstrecken. Die beiden Leiter werden in jeweils entgegengesetzter Richtung von Strom, vorzugsweise Wechselstrom, durchflossen. Diese Ströme induzieren dann ein Magnetfeld, das sich im elektrisch leitfähigen Belag konzentriert und dort die Wirbelströme erzeugt. Nachteilig ist auch hier, dass die Beheizung nicht hinreichend gleichmäßig ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Heizvorrichtung zum induktiven Erwärmen einer Kalanderwalze zu schaffen, die eine verbesserte Erwärmung der Oberfläche des arbeitenden Walzenumfangs der Kalanderwalze erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Hierdurch wird eine Heizvorrichtung zum induktiven Erwärmen einer Kalanderwalze geschaffen, mit der eine gleichmäßige Beheizung der Kalanderwalze mit geringem Aufwand möglich ist. Die Induktoreinrichtung bzw. ein Induktor wird mit hoher Genauigkeit zur Walze gerade gehalten. Örtliche Abweichungen von der Geradheit des Induktors, die zu Störungen der Temperaturverteilung in der Oberfläche der Thermowalze führen würden, werden vermieden.
  • Es ist bekannt, dass eine geringe Änderung des spaltförmigen Abstandes zwischen Oberfläche des Walzenumfangs und dem Induktor zu einer erheblichen Veränderung der induzierten Wärme führt. Unterschiedlich induzierte Wärme entlang der Walzenlänge führt im Nip der Walzenanordnung, und zwar über die Bahnbreite einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, zu einer ungleichmäßigen Wärmeübertragung. Dadurch kann die Qualität der Materialbahn beeinträchtigt werden, insbesondere können sich ungleichmäßige Profile für Glanz und Glätte über die Bahnbreite ergeben.
  • Überraschenderweise wurde erfindungsgemäß festgestellt, dass durch eine Verminderung des Einflusses der Wärmeausdehnung der tragenden Teile der Induktoranordnung, verursacht durch Wärmestrahlung und/oder Konvektion von der erwärmten Kalanderwalze, die Temperaturverteilung in der Oberfläche der Kalanderwalze deutlich verbessert ist. Insbesondere werden Abweichungen von der Geradheit des Induktors minimiert. Die Abstandsempfindlichkeit des Induktors zur Kalanderwalze wird erfindungsgemäß dadurch beachtet, dass der Induktor zum Walzenumfang praktisch unabhängig von den jeweiligen Betriebsbedingungen gerade bleibt, um unerwünschte Nebeneffekte zu vermeiden. Durch eine Querverschieblichkeit des Induktors gegenüber dem Tragbalken, kann sich dieser Ausdehnen, so dass ein Verbiegen desselben vermieden wird.
  • Vorzugsweise wird der Induktor parallel zur Kalanderwalze gehalten. Dabei kann der Induktor querverschieblich an den Rippen angebracht sein und/oder die Rippen können neigbar ausgebildet sein.
  • Die Rippen bilden vorzugsweise Abstandsgeber für den Tragbalken gegenüber der Kalanderwalze zur Reduzierung der Wärmestrahlung und/oder Konvektion auf den Tragbalken. Die Rippen sind dabei vorzugsweise dünn und gegenüber der Dicke eines Stromleiters lang ausgebildet.
  • Der Induktor weist vorzugsweise mindestens eine Stromschleife auf, die achsparallel zur Kalanderwalze sich erstreckt. Der Induktor überstreicht eine Walzenlänge der Kalanderwalze dann auf der kürzestmöglichen Strecke. Der Induktor kann einen Stromleiter umfassen, der ein vollmanteliger elektrisch leitender Körper ist. Insbesondere dann, wenn die induktive Heizvorrichtung nur für mittlere Temperaturen der Umfangsoberfläche der Kalanderwalzen zu sorgen hat, insbesondere im Bereich von 80 bis 130°C, kann zum Superkalandrieren von Papier- oder Kartonbahnen ein solcher Stromleiter eingesetzt werden.
  • Alternativ kann der Stromleiter als Hohlleiter ausgebildet sein, der zudem kühlbar sein kann, für ein Erwärmen der Umfangsoberfläche auf Temperaturen über 300°C, insbesondere 350°C bis 400°C, die beispielsweise bei einem Langnipkalandrieren mit einem Schuhkalander Verwendung finden.
  • Der Induktur kann zur Einstellung eines Stromleitungsprofils längs der Kalanderwalze ausgebildet sein, wodurch die Randbereiche der Kalanderwalze im Nip andere Wärmemengen übertragen können als mittlere Bereiche.
  • Der Tragbalken kann kühlbar sein, um die Wärmeausdehnung desselben durch von integrierten Versorgungseinheiten der Induktoreinrichtung abgestrahlte Wärme zu reduzieren.
  • Schließlich kann eine Schutzabdeckung vorgesehen sein, die ein Hitzeschild bildet für den Induktor und den Tragbalken.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
    • Fig. 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Walzenanordnung mit einer Heizvorrichtung zum induktiven Erwärmen der Umfangsoberfläche einer Kalanderwalze gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
    • Fig. 2 zeigt schematisch eine Ansicht von Rippen mit angebrachter Induktoreinrichtung in Bezug auf die Kalanderwalze,
    • Fig. 3 zeigt schematisch im Querschnitt einen Ausschnitt von Fig. 1 in vergrößerter Darstellung bezüglich der Heizvorrichtung,
    • Fig. 4 und Fig. 5 zeigen jeweils schematisch im Querschnitt einen vergrößert dargestellten Ausschnitt einer Induktoranordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
    • Fig. 6 zeigt schematisch eine Draufsicht der Induktoranordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
    • Fig. 7 zeigt schematisch eine Vorderansicht der Induktoranordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
    • Fig. 8 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Kalanderwalze mit einer zugeordneten Heizvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
  • Fig. 1 zeigt eine Heizvorrichtung 1 zum induktiven Erwärmen einer in einer Walzenanordnung 2 umlaufenden Kalanderwalze 3. Die Kalanderwalze 3 besitzt mindestens eine elektrisch leitende Umfangsoberfläche, die vorzugsweise aus ferro-magnetischem Material besteht.
  • Eine derartige Kalanderwalze 3 wirkt mit einer anderen Kalanderwalze 4 zusammen und bildet mit dieser einen Nip 5, durch den eine Materialbahn 6 geführt ist. In dem Nip 5 wird die Materialbahn 6 mit erhöhtem Druck beaufschlagt, wozu ein Belastungszylinder 7 vorgesehen sein kann, der beispielsweise die andere Kalanderwalze 4 gegen die beheizbare Kalanderwalze 3 presst. Im Nip 5 wird die Materialbahn 6 auch mit erhöhter Temperatur beaufschlagt, wozu die Kalanderwalze 3 über die Heizvorrichtung 1 erwärmbar ist.
  • Bei der Walzenanordnung 2 kann es sich um einen Kalander mit harten und weichen Walzen unter Ausbildung von Soft-Nips handeln. Die Anzahl der Walzen ist wählbar und beträgt in einem Walzenstapel vorzugsweise 2 bis 8 Walzen. Mittels der Heizvorrichtung 1 können die harten und/oder die weichen Walzen einer Walzenanordnung 2 beheizt werden. Die induktive Beheizung von Walzenoberflächen verlangt insoweit nur, dass zumindest die Oberfläche des Walzenumfangs der Kalanderwalze 3 elektrisch leitend ist. Die Kalanderwalze 3 kann in einem Walzenstapel eine Endwalze oder eine Mittelwalze bilden. Bei Verwendung als Mittelwalze wird eine solche Kalanderwalze 3 zweimal überrollt, d.h. bildet zwei Nips, durch die die Materialbahn 6 geführt wird. Der Nip 5 kann dabei als harter oder weicher Nip mit Niplängen bis zu üblicherweise 10 mm oder als Langnip mit Niplängen von üblicherweise 40 bis 300 mm ausgebildet sein. Niplängen von über 300 mm sind je nach Einsatz von Schuh- und Bandtechniken ebenfalls realisierbar.
  • Die Materialbahn 6 ist vorzugsweise eine Papier- oder Kartonbahn, die im Nip 5 geglättet und verdichtet wird.
  • Wie Fig. 1 bis 3 zeigen, umfasst die Heizvorrichtung 1 zum Erwärmen der beheizbaren Kalanderwalze 3, auch Thermowalze genannt, eine Induktoranordnung 8, die radial zur Kalanderwalze 3 und benachbart eines Umfangsabschnitts 9 der Kalanderwalze 3 angeordnet ist. Die Induktoranordnung 8 umfasst dazu einen Tragbalken 10, an dem eine entlang einer Walzenlänge L (vgl. Fig. 6) der Kalanderwalze 3 sich erstreckende Induktoreinrichtung 11 angeordnet ist. Der Tragbalken 10 weist eine Mehrzahl einzelner zueinander beabstandeter, der Kalanderwalze 3 zugestellter Rippen 12 auf. Die Rippen 12 sind mit einem Rippenfuß 13 an dem Tragbalken 10 befestigt oder einstückig mit diesem ausgebildet. An den freien Enden 14 der Rippen 12 stützt sich die Induktoreinrichtung 11 querverschieblich zum Tragbalken 10 ab.
  • Der Tragbalken 10 besteht vorzugsweise aus nicht ferro-magnetischem Material, wie beispielsweise Edelstahl V4A. Der Tragbalken 10 ist ferner vorzugsweise als ein Hohlbalken ausgeführt, der als Balken vorzugsweise achsparellel zur Kalanderwalze 3 positioniert ist. In dem Tragbalken 10 können die Funktionsbauteile und Versorgungseinheiten für die Induktoreinrichtung 11 untergebracht sein. Hierbei handelt es sich insbesondere um einen Generator 15 für die Induktoreinrichtung 11 und Kühleinrichtungen 16, 17, die zum Kühlen des Tragbalkens 10 und/oder der Induktoreinrichtung 11 dienen können. Für die Kühlung des Tragbalkens 10 können Kühlleitungen 18 an der den Rippenfüßen 13 zugewandeten Wand des Tragbalkens 10 geführt sein. Eine Kühlung des Tragbalkens 10 von innen mit beispielsweise Wasser fördert, dass der Tragbalken 10 unabhängig von den jeweiligen Temperaturänderungen möglichst gerade und stabil bleibt. Für die Kühlung können Kühlwasseranschlüsse 26 vorgesehen sein, wie in Fig. 1 dargestellt.
  • Die Rippen 12 bestehen vorzugsweise aus einem hitzebeständigen Material und bilden Stützelemente für die Induktoreinrichtung 11, kurz Induktor genannt. Die Rippen 12 bilden eine kammartige (vgl. Fig. 2 und Fig. 6) oder rechenartige Vorderfront des Tragbalkens 10. Die Rippen 12 beabstanden den Tragbalken 10 gegenüber der Kalanderwalze 3. Die Rippen 12 sind folglich Abstandsgeber. Die Rippen 12 werden folglich vorgesehen, um den vorzugsweise gekühlten Tragbalken 10 von der Kalanderwalze 3 im Abstand zu halten und das Aufheizen des Tragbalkens 10 durch die Kalanderwalze 3 zu mindern. Die Rippen 12 bestehen aus einem Material, das durch Induktion nicht aufheizbar ist.
  • Die Induktoreinrichtung 11 ist senkrecht zu den Rippen 12 angeordnet, und zwar derart, dass beispielsweise die Induktoreinrichtung 11 querverschieblich an den Rippen 12 befestigt ist. Hierzu ist eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Induktoreinrichtung 11 und den Rippen 12 vorgesehen. Eine solche Befestigung der Induktoreinrichtung 11 an den Rippen 12 kann unter Verwendung von Federelementen 19 als eine vorgespannte Befestigung ausgebildet sein, die eine kraftschlüssige, lageverschiebliche Verbindung zwischen Rippen 12 und Induktoreinrichtung 11 ermöglicht. Die Induktoreinrichtung 11 kann sich dann frei ausdehnen. Die Rippen 12 sind folglich vorzugsweise quer zur Walzenachse der Kalanderwalze 3 und die Induktoreinrichtung 11 ist vorzugsweise achsparallel angeordnet.
  • Die Rippen 12 sind dabei derart dünn ausgebildet, dass diese Biegescheiben bilden, die bei einer Belastung eine elastische Neigungsbewegung ausführen können. Die Rippenhöhe beträgt vorzugsweise ein Mehrfaches der Dicke eines elektrischen Leiters 20 der Induktoreinrichtung 11.
  • Die Induktoreinrichtung 11 bildet mit der Kalanderwalze 3 an deren Umfangsabschnitt 9 einen Luftspalt 21 im Bereich von 3 bis 50 mm. Benachbart zu diesem Luftspalt 21 ist die Induktoreinrichtung 11 positioniert mit mindestens einem schleifenförmigen Stromleiter. Der schleifenförmige Stromleiter weist zwei elektrische Leiter 20 auf, die in entgegengesetzer Richtung von Strom durchflossen werden. Die beiden elektrischen Leiter 20 erstrecken sich parallel zur Walzenachse 22 der Kalanderwalze 3. Bei dem Strom handelt es sich um einen Wechselstrom. Die durch die beiden elektrischen Leiter 20 fließenden Ströme erzeugen ein Magnetfeld, das sich durch den Umfangsabschnitt 9 der elektrisch leitenden Umfangsoberfläche der Kalanderwalze 3 schließt und darin die Erwärmung durch induzierte Ströme hervorruft. Die Zahl und Anordnung der Leiter 20 richtet sich nach den Bedürfnissen. Die Eindringtiefe der Erwärmung im elektrisch leitenden Umfangsbereich der Kalanderwalze 3 ist steuerbar. Die elektrisch leitende Umfangsoberfläche der Kalanderwalze 3 kann von einem elektrisch leitenden Belag gebildet werden, der insbesondere durch Auftragsschweißen auf einen Hohlwalzengrundkörper aufgetragen wurde. Die Kalanderwalze 3 kann zudem als Biegeausgleichswalze mit inneren Stützelementen ausgestattet sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Kalanderwalze 3 mit Kanälen für das Durchleiten eines Wärmeträgermediums ausgebildet sein, um eine Grundbeheizung in konventioneller Weise durchführen zu können.
  • Wie insbesondere Fig. 3 bis 5 zeigen, ist der elektrische Leiter 20 ein elektrisch leitfähiger Körper in Form eines Hohlleiters. Der hohlleiterförmige Leiter 20 ermöglicht ein Durchleiten von Kühlwasser. Dies ist insbesondere für hohe Stromleistungen der Fall. Die mindestens zwei hohlleiterförmigen Leiter 20 sind dazu an Kühlleitungen 23 angeschlossen. Wie Fig. 7 zeigt, können für ein zonenweises Kühlen der hohlleiterförmigen Leiter 20 mehrere Kühlwasseranschlüsse 24 für ein segmentweises Kühlen des bzw. der Leiter 20 vorgesehen sein.
  • Wie insbesondere Fig. 7, zeigt kann die Induktoreinrichtung 11 zur Einstellung eines Stromleitungsprofils längs der Kalanderwalze 3 ausgebildet sein. So kann beispielsweise dem Randbereich der Kalanderwalze 3 eine weitere Induktorschleife 25 zugeordnet sein, die mit den Leitern 20 die Induktoreinrichtung 11 bilden.
  • Wie Fig. 3 bis Fig. 6 zeigen, können zur kraftschlüssigen Befestigung der Leiter 20 an den Rippen 12 verschraubte Bolzen 27 vorgesehen sein, die eine Lageverschieblichkeit in Axialrichtung zulassen, wozu auch das Federelement 19 vorgesehen ist, wie vorstehend ausgeführt. Eine solche Befestigung der Leiter 20 erfolgt vorzugsweise nur an jeder zweiten Rippe 12.
  • Bei einer hohen Erwärmung der Kalanderwalze 3 auf Temperaturen über beispielsweise 250°C ist vorzugsweise zum Schutz der Induktoranordnung 8 eine Schutzabdeckung 28 vorgesehen. Die Schutzabdeckung 28 bildet ein Hitzeschild. Die Schutzabdeckung 28 umfasst vorzugsweise einzelne Segmente, die über Bolzen 29 an den Rippen 12 befestigt sind. Eine Befestigung der Schutzabdeckung 28 an Rippen 12 alterniert vorzugsweise mit einer Befestigung der Induktoreinrichtung 11 an Rippen 12. An einer Rippe 12 ist folglich entweder die Induktoreinrichtung 11 bzw. die Leiter 20 oder die Schutzabdeckung 28 befestigt.
  • Fig. 8 zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der die Leiter 20 als Vollmantelleiter ausgebildet sind. Wie durch einen Punkt und durch ein Kreuz angedeutet, sind die beiden Leiter 20 in unterschiedlicher Richtung von Strom durchflossen zur Ausbildung einer Leiterschleife. Insbesondere bei einer Erwärmung der Umfangsoberfläche der Kalanderwalze 3 auf niedrigere Temperaturen sind solche Leiter 20 ausreichend. Auch kann eine Schutzabdeckung entfallen. Im Übrigen gelten die vorstehenden Ausführungen entsprechend.

Claims (16)

  1. Heizvorrichtung zum induktiven Erwärmen einer in einer Walzenanordnung umlaufenden, mindestens eine elektrisch leitende Umfangsoberfläche aufweisenden Kalanderwalze (3) umfassend eine Induktoranordnung (8), die radial zur Kalanderwalze (3) und benachbart eines Umfangsabschnitts (9) der Kalanderwalze (3) angeordnet ist und dazu einen Tragbalken (10) umfasst, an dem eine entlang einer Walzenlänge (L) der Kalanderwalze (3) sich erstreckende Induktoreinrichtung (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragbalken (10) eine Mehrzahl einzelner zueinander beabstandeter, der Kalanderwalze (3) zugestellter Rippen (12) aufweist, an deren freien Enden (14) die Induktoreinrichtung (11) querverschieblich zum Tragbalken (10) sich abstützt.
  2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktoreinrichtung (11) querverschieblich an den Rippen (12) befestigt ist.
  3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (12) quer zur Walzenachse (22) der Kalanderwalze (3) sich erstrecken und jeweils mit einem Rippenfuß (13) am Tragbalken (10) befestigt sind.
  4. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (12) aus einem hitzebeständigen Material bestehen und einen Abstandsgeber für den Tragbalken (10) gegenüber der Kalanderwalze (3) bilden zur Reduzierung der Wärmestrahlung und/oder Konvektion auf den Tragbalken (10).
  5. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktoreinrichtung (11) mindestens einen schleifenförmig ausgebildeten Leiter (20) aufweist, der kraftschlüssig verbunden ist mit Rippen (12).
  6. Heizvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die kraftschlüssige Verbindung lageverschieblich ausgebildet ist.
  7. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippenhöhe ein Mehrfaches der Dicke eines Leiters (20) der Induktoreinrichtung (11) beträgt.
  8. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktoreinrichtung (11) mindestens eine Stromschleife aufweist, die sich achsparallel zur Kalanderwalze (3) erstreckt.
  9. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktoreinrichtung (11) mindestens eine Stromleiterschleife aufweist, deren Leiter (20) von einem elektrisch leitfähigen Körper wählbarer Kontur gebildet ist.
  10. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktoreinrichtung (11) mindestens eine Stromschleife aufweist, deren Leiter (20) als Hohlleiter ausgebildet ist.
  11. Heizvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlleiter für ein Durchleiten von Kühlwasser ausgebildet ist.
  12. Heizvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kühlwasseranschlüsse (24) für ein segmentweises Kühlen des hohlleiterförmigen Leiters (20) vorgesehen sind.
  13. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktoreinrichtung (11) zur Einstellung eines Stromleitungsprofils längs der Kalanderwalze (3) ausgebildet ist.
  14. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragbalken (10) kühlbar ist.
  15. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schutzabdeckung (28) vorgesehen ist, die einzelne Segmente umfasst.
  16. Heizvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Befestigung der Schutzabdeckung (28) an Rippen (12) mit einer Befestigung der Induktoreinrichtung (11) an Rippen (12) alternierend erfolgt.
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