SE462688B - Anordning foer induktiv upphettning av en vid pappersframstaellning utnyttjad vals - Google Patents

Description

462 10 15 20 25 30 35 688 2 hos valsen.

En nackdel hos upphettningsarrangemanget enligt FI-patent- ansökan nr.812697 är emellertid att man är tvungen att upphetta en vals med relativt tjock mantel samt att det inre i den bärande manteln hos valsen även bör kunna inrymma elektriska upphettningsanordningar eller motsva- rande, varvid man i samband med valsen inte kan inpassa de i och för sig kända och i praktiken väl befunna, t.ex. i samband med kalandervalsar nödvändiga anordningarna för varierbar bombering. I ovannämnda FI-patentansökan har den mest betydelsefulla omständigheten ansetts vara det slutna reglersystemet, där valsens temperatur på olika ställen i valsens axialriktning registreras, var- efter man på basis av dessa mätningar företar reglering av temperaturprofilen. När man härvid ändå är tvungen att använda sig av en vals med relativt stor väggtjocklek och att upphetta relativt stora massor, förorsakar detta en ogynnsam fördröjning i ifrågavarande reglersystem.

En av avsikterna med föreliggande uppfinning är att undvi- ka de olägenheter som framgått av ovanstâende samt att åstadkoma en virvelströmsupphettningsanordning av ny typ samt en vals som används i samband med denna anordning.

Syftet med föreliggande uppfinning är dessutom att åstad- komma en ny typ av maskinkalander eller superkalander, där uppvärmningseffekten och regleringen av uppvärmnings- profilen kan utnyttjas fördelaktigare än tidigare.

Syftet med uppfinningen är dessutom att åstadkomma en anordning, som är lätt att underhålla och som dessutom lätt lämpar sig för användning i nuvarande kalandrar utan att behöva utföra väsentliga förändringar i deras konstruktion.

För uppnående av ovan angivna och senare framkomande 10 15 20 25 30 35 3 462 688 mål är det huvudsakligen kännetecknande för uppfinningen, att valsen omfattar en bärande, inre stomme, ett på denna applicerat, av magnetiskt icke ledande material framställt värmeisolationslager och en på nämnda lager anbringad, av ferromagnetiskt material bestående yttermantel, mot vilken den induktiva virvelströmupphettningen utifrån är inrättad att riktas och begränsas.

I det följande beskrives uppfinningen i detalj under hänvisning till vissa tillämpningsexempel, som visas i de i bifogade ritning ingående figurerna och till vilka tillämpningsexempels detaljer uppfinningen inte begränsar sig.

Fig. 1 visar i partiellt vertikalsnitt en kalander som är försedd med en upphettningsanordning enligt uppfinningen; Fig. 2 visar i partiellt vertikalsnitt i rotationsaxelns riktning en anordning för magnetiseringsanordnin- gar; Fig. 3 visar samma som fig.2 men i horisontalsnitt; Fig. 4 visar, på samma sätt som fig.3, en annan alternativ anordning för magnetiseringspolerna; Fig. 5 visar samma som fig.4 sett från det motsatta hållet.

I fig.l visas schematiskt en kalander, som alltså är en s.k. om-machine-kalander. Kalandern omfattar en kalander- stapel som består av kalandervalsarna l0,1l,12 och 13.

Valsarna 10-13 är kalandervalsar med hård yta och de är lagrade i en i och för sig känd ram och försedda med manövreringsanordningar på i och för sig känt sätt. Kalan- derns ram- och manö' ringsanordningar visas inte, då de ej ingår i förel gande uppfinning. Valsarna l0,1l,12 och 13 bildar parvis de hårda kalandreringsnypen N1, N2 och N3, genom vilka den från pappersmaskinen för kaland- rering kommande pappersbanan W går på ett sätt som framgår av fig.l. Banans W ingång i kalandern är utmärkt med 462 10 15 20 25 30 35 688 4 beteckningen Win och utgången på motsvarande sätt med beteckningen Wout. Valsarna 10-13 kan vara utrustade med varierbar bombering, som fallet är vid tidigare kän- da kalandervalsar. I de hårda nypen Nl, N2 och N3 sker både en utslätning av banans W yta och en utjämning av banans W tjocklek (kalibrering). Nypen Nl,N2,N3 och mitt- axlarna hos valsarna 10-13 ligger i samma vertikalplan P-P.

För att optimera ytegenskaperna hos pappersbanan W, som skall kalandreras, har man, i enlighet med fig.1, arrange- rat det så, att kalanderstapelns översta vals 10 är en i enlighet med föreliggande uppfinning medelst virvel- strömmar induktivt upphettad vals, vars yttemperatur genom denna upphettning höjes till en betydligt högre temperatur än vad banan W har, till t.ex. över l00°C.

För den induktiva upphettningen har man, i enlighet med figurerna 1 och 2, i planet P-P ovanför valsen 10 arran- gerat en balk 23, i vilken man fäst flera polskoanordnin- gar 201,202...20N. Balken 26 är vid sina bägge ändar fäst i konsolerna 25, som endast visas schematiskt. Kon- solerna 25 kan t.ex. vara hydraulcylindrar eller pneuma- tiska bälgar, med vilkas hjälp hela virvelströmsuppvärm- ningsanordningen kan flyttas och med vilka konsolers hjälp man vid behov skall kunna justera luftmellanrummet A. Dessa anordningar 20 består envar av, magnetiskt sett mjukt material, gjorda järnkärnor 22 som består av hop- packade metallplattor, vilka på ett i och för sig känt sätt är isolerade från varandra för undvikande av virvel- strömförluster. De mot valsen 10 belägna polytorna 23 hos järnkärnorna 22 ligger på ett litet luftgaps A av- stånd från den yttre ytan av valsen 10 som skall upphet- tas. I samband med järnkärnorna 22 finns magnetiserings- spolarna 211,2l2...2lN, till vilka man separat till var och en leder en vid eleffektaggregatet 100 reglerad ström I1,I2...IN. Virvelströmsupphettningen sträcker sig över hela valsens 10 längd. 10 15 20 25 30 35 5 462 688 I enlighet med föreliggande uppfinning används en speciell isolerad vals 10 i samband med virvelströmsuppvärmnings- anordningen. I enlighet med figurerna 1,2 och 3 omfattar denna vals 10 en rörformig inre ram 14, som är t.ex. av gjutjärn och inom vars inre utrymme 18 man kan arrange- ra i och för sig kända, på hydrauliska zoner och/eller mekaniska glidskor baserade, för valsen avsedda anordnin- gar för varierbar bombering. Kring ramen 14 har man konstru- erat ett ringformigt värmeisoleringslager 15, som är av magnetiskt icke ledande material som tål förekommande temperaturer, och som kan vara t.ex. TEFLON (polytetra- fluoretylen) eller betong. Ovanpå lagret 15 finns en av magnetiskt ledande ferromagnetiskt material, såsom en av järn eller stål bestående yttermantel 16, vars väggtjocklek dl (fig.2) är så liten som det med tanke på den mekaniska belastningen bara är möjligt. Den yttre manteln 16 upphettas med av magnetflödet B genererade högfrekventa virvelströmmar, som genereras medelst spolar- na 21. Spolarnas 21 magnetiseringsströmmar Il,I2...IN är antingen likström eller växelström (lämpligen trefas) eller en kombination av dessa. Frekvensen för virvelström- marna i valsmanteln 16 bestäms dels av valsens 10 rota- tionshastighet, dels av magnetiseringsväxelströmmarnas frekvens. Magnetiseringsfrekvensen f har, vid behov regle- ras till, ett sådant värde att inträngningsdjupet för magnetflödet B i manteln 16 väsentligen är lika stort som yttermantelns 16 tjocklek dl. Yttermantelns tjocklek dl är i allmänhet mellan l...50 mm, medan valsens 10 diameter är 400...l000 mm. Motsvarande är det t.ex. teflon utgörande isolationslagrets 15 tjocklek d2 = l0...100 mm. Mellanmanteln 15 förhindrar att det av magnetflödet 15 och av virvelströmmarna förorsakade värmet i högre grad överförs till valsens ram 14.

I figurerna 2,3,4 och 5 visas vissa alternativa lösningar till hur magnetskorna till virvelströmsupphettningsanord- ningarna kan arrangeras. I enlighet med figurerna 1,2 462 10 15 20 25 30 35 ess i ß och 3 har järnkärnorna 22 två polytor 23, genom vilka magnetflödena strömmar i valsens 10 mantel 16 på ett sätt som framgår av fig.3, enligt vilken polytorna 23' ligger parvis överlappande varandra i en vinkel a sett mot ett vertikalplan, som går vinkelrätt mot valsens 10 mittaxel. Med denna överlappande utplacering av pol- ytorna 23' åstadkommes att virvelströmmarnas upphettande effekt fördelas jämnt över valsens hela längd.

I figurerna 4 och 5 visas ett alternativt sätt till en överlappande utplacering av polytorna i samband med val- sen 10,13. Polytorna 24 ligger symmetriskt på vardera sidan av mittplanet P-P och med en viss given axiell överlappning L.

I alla konstruktioner enligt figurerna 1-5 är järnkärnor- na 22 utplacerade symmetriskt med avseende på kalanderns vertikalplan P-P, varvid de krafter som magnetfälten B åstadkommer i luftspalten A kan kompenseras.

I enlighet med fig.l är virvelströmsuppvärmningsanordnin- gen placerad ovanför kalanderstapelns översta vals 10 symmetriskt med avseende på det vertikala mittplanet P-P. Härvid inriktas upphettningen av pappersbanan W till det första nypet N1 och de följande nypen N2 och N3 kan användas för kalibrering av pappersbanans W tjock- lek.

I enlighet med fig.l har man i anslutning med valsen ll dessutom anbringat de med spolarna 31 försedda magne- tiseringsanordningarna 30a och 30b mitt emot varandra i samma vågräta plan, varvid deras krafteffekter tar ut varandra. Valsen ll kan vara likadan som valsen 10 eller alternativt en normal kalandervals.

Virvelströmsupphettningsanordningarna 30a,30b riktar sin värmande effekt genom banan W. Anordníngarna 30a 10 15 20 25 30 35 7 462 688 och 30b rehövs inte ofta. Däremot kan det vara fördelak- tigt att anbringa en anordning som motsvarar den ovanför valsen 10 belägna virvelströmsuppvärmningsanordningen under valsen 13 symmetriskt i förhållande till planet P-P, varvid banan W upphettas även i det sista nypet N3. Härvid är valsen 13 likadan som den ovan nämnda val- sen 10, som för värmeisolering är försedd med värmeisole- ringslagret 15, vilket är magnetiskt icke ledande.

Enligt uppfinningen är det möjligt att vid kalandreringen arrangera möjlighet till reglering av temperaturprofilen genom att reglera strömstyrkan och/eller frekvensen hos magnetiseringsströmmarna I1,I2...IN. Kraftkällan 100 kan förses med i och för sig kända reglertransformatorer, regleromformare och/eller frekvensomformare.

Med uppfinningen uppnås i praktiken många fördelar. Då man i enlighet med uppfinningen vid upphettning med vir- velströmmar i valsen 10,13 under det relativt tunna, magnetiskt ledande översta skiktet 16 använder sig av ett värme dåligt ledande och ett magnetiskt icke ledande isolationslager 15, âstadkommes en synnerligen hög verk- ningsgrad för uppvärmningen, därför att uppvärmningen inriktas endast på valsens ytskikt och inte på andra konstruktioner i valsen. Emedan nypområdena i kalandern är korta och fördröjningstiden i dem liten, är valsens 10 yttemperatur avgörande för banans W uppvärmning.

En viktig fördel hos uppfinningen är, att man vid använd- ning av en yttre upphettningsanordning kan förse valsens inre utrymmen 18 med anordningar för varierbar bombering.

En betydande fördel hos uppfinningen är även möjligheten till reglering av temperaturprofilen. Det är även möjligt - ehuru ofta ej nödvändigt - att arrangera tempeartur- mätning på valsen 10 i många olika punkter i valsens axialriktning och att koppla dessa mätanordningar med ett slutet reglersystem, med vars hjälp en jämn eller

Claims (8)

462 10 15 20 25 30 35 688 8 en viss på förhand inställd temperaturprofil i kalander- valsens 10 axialriktning kan förverkligas. En med isoleringslagret 15 försedd vals enligt uppfinnin- gen kan tekniskt tillverkas på olika sätt. En möjlighet är att tillverka innerramen 14 separat och sedan förse den med isoleringslagret 15 och därefter dra över den i färdiggjorda cylinderformade yttermanteln 16 som är upphettad betydligt över dess drifttemperatur (efter virvelströmsupphettningen). Därefter erhålles, då cylin- dermanteln svalnar, en tillförlitlig pressfog mellan delarna 14,15 och 16. Då den uppfinningsenliga valsen 10,13 används som översta eller understa vals i kalanderstapeln, kan även det till- låtas att yttermanteln 16 på grund av värmeutvidgning utvidgas så att den lossnar från mellanmanteln 15. I det följande anges patentkraven, inom vilka uppfinnin- gens detaljer kan variera inom ramen för uppfinningstan- ken. P a t e n t k r a v

1. Anordning för induktiv upphettning medelst virvelström- mar av en vid pappersframställníng utnyttjad vals, särskilt en kalandervals (10;1l;13), innefattande med elektromagne- tiska spolar (21) försedda polskoanordningar (20l,202.. ..20N,23), medelst vilka virvelströmsupphettningen är inriktad på den av ferromagnetiskt material bestående valsmanteln, k ä n n e t e c k n a d därav, att valsen (10;l3) omfattar en bärande, inre stomme (14), ett på denna applicerat, av magnetiskt icke ledande material framställt värmeisolationslager (15) och en på nämnda - lager (15) anbringad, av ferromagnetiskt material bestå- ende yttermantel (16), mot vilken den induktiva virvel- 10 15 20 25 30 35 9 462 688 strömsupphettningen utifrån är inrättad att riktas och begränsas.

2. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k - n a d därav, att magnetiseringsanordningen omfattar flera med magnetiseringsspole (2ll,2l2...2lN) försedda, bredvid varandra belägna järnkärnor (22), avsedda att mottaga en med avseende på strömstyrka och/eller frekvens reglerbar magnetiseringsström (Il,I2...IN) i och för kontroll av värmeprofilen i valsens (l0;l3) axialriktning.

3. Anordning enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d därav, attpolskoanordningarna (201,202.. ..20N,23) var och en omfattar åtminstone två polytor (23;23';24), varvid ett magnetflöde (B), som alstrar virvelströmmar genom en luftspalt (A), bildad mellan och begränsad av prlytorna (23;23';24) och av den mot dessa stående ytterytan av valsen (10), inneslutes i yttermanteln (16) till valsen (10) och vilka polytor (23;23';24) parvis är belägna på ett visst axiellt och/ /eller radiellt avstånd från varandra.

4. Anordning enligt kravet 3, k ä n n e t e c k - n a d därav, att polytorna (23';24) till de bredvid varandra belägna polskoanordningarna (20l,202...20N) överlappar varandra (L) i valsens (10) axialriktning så att ett över valsens hela längd tillräckligt jämnt fördelat virvelströmsfält uppnås (fig.3 och 4).

5. Anordning enligt något av kraven l-4, k ä n n e - t e c k n a d därav, att isolationslagret (15) på den bärande stommen (14) till valsen (l0;l3) består av polytetrafluoretylen eller annat magnetiskt icke ledan- de och värmeisolerande material.

6. Anordning enligt kravet 4 eller 5, k ä n n e - t e c k n a d därav, att isolationslagrets (15) radiel- 462 688 10 10 15 20 la tjocklek är mellan 10-100 mm och att den magnetiskt ledande, yttre mantelns (16) tjocklek är mellan l-50 mm.

7. Anordning enligt något av kraven 1-6, k ä n n e - t e c k n a d därav, att den kontaktlösa virvelströms- upphettningsanordningen är anbringad ovanför den översta kalandervalsen (10) och/eller under den understa kalander- valsen (13) i kalanderstapeln och väsentligen symmetriskt i förhållande till kalanderstapelns vertikala centrum- plan (P-P) för att eliminera den kraftverkan hos det virvelströmsupphettningen àstadkommande magnetflödet (B) .

8. Anordning enligt kravet 7, k ä n n e t e c k - n a d därav, att de nyp (N2,N3) i kalanderstapeln som icke påverkas av den induktiva virvelströmsupphettningen utnyttjas huvudsakligen för kalibrering av den under kalandrering varande pappersbanan (W).