DE1038671B

DE1038671B - Regelbare Einrichtung zur Erwaermung umlaufender Walzen aus ferromagnetischem Werkstoff

Info

Publication number: DE1038671B
Application number: DEA17670A
Authority: DE
Inventors: Georges Ardichvili
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-06-04
Filing date: 1953-03-23
Publication date: 1958-09-11

Description

Regelbare Einrichtung zur Erwärmung umlaufender Walzen aus ferromagnetischem Werkstoff Die Erfindung bezieht sich auf regelbare Einrichtungen um Walzen aus ferromagnetischem Werkstoff, insbesondere zylindrische Walzen zur Bearbeitung von plastischen Stoffen, mittels eines magnetischen Wechselfeldes zu erwärmen. Sie ist gekennzeichnet durch Induktoren, die radial zur Walze zustellbar und entlang der Mantellinie der Walze bewegbar sind.
Durch diese räumliche Bewegbarkeit der Induktoren ist eine Regelungsmöglichkeit für die Erwärmung unabhängig von der jeweils den Induktoren zur Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes zugeleiteten elektrischen Energie und ihrer etwaigen Regelung verwirklicht; die Verstellbarkeit der Induktoren radial zur Walze ermöglicht, hei gleichbleibender elektrischer Erregung das magnetische Wechselfeld, das die Erwärmung bewirkt, durch Änderung des Spaltes zwischen Zylinderwandung und Induktor zu regeln. während die Verstellung der Induktoren in axialer Richtung ermöglicht, durch entsprechende Verteilung der vorhandenen Induktoren über die Zylinderlänge hin zu einer beliehig gewollten Temperaturverteilung zu gelangen, beispielsweise zu einer gleichmäßigen Erwärmung der Walzen über ihre Länge hin. Letzteres, indem bei auftretenden Ungleichmäßigkeiten Induktoren an die Längenteile der augenblicklich geringeren Erwärmung des Zylinders gerückt werden.
An solcher Gleichmäßigkeitsregelung ist bei den Walzen zur Bearbeitung von temperaturabhängigem Fabrikationsgut, z. B. von plastischen Stoffen. wie Gummi, und auch von Kunststoffen, in besonderem Älaße praktisch gelegen. weil bei diesen die Beschaffenheit des Bearbeitungsergebnisses besonders entscheidend von der gleichmäßigen Erwärmung abhängt, während die vielfach innen durch ein fließendes Heizmittel, wie Dampf, warmes Wasser, Ö1, oder durch eingebaute elektrische Widerstände beheizten Walzen manchmal über ihre axiale Länge hin verschiedenen Wärmeabstrablungsbedingungen unterworfen sind, z. B. stärkerer Abstrahlung an ihren Enden bei den Lagerungen, was unter Umständen der brauchbaren Zylinderlänge Grenzen setzte. Auch in anderen Industrien, z. B. beim Trocknen von Faserstoffen, wie etwa Gewebe oder Papier, ist eine gleichmäßige Trocknung des Fabrikationsgutes unabhängig von dessen Beschaffenheit für einen glatten Ablauf der Fabrikation wesentlich. Die durch die Erfindung erreichte Einregelungsmöglichkeit für die Induktoren, jederzeit dem jeweiligen Bedarf entsprechend, ermöglicht es. diesen Anforderungen zufriedenstellend zu entsprechen und jeder örtlich gesteigerten Wärmeabstrahlung in entsprechend örtlicher Abgrenzung ausgleichend entgegenzuwirken. Dahei ist in der Richtung des Zylinderumfangs die Gleichmäßigkeit der durch die Induktoren bewirkten Temperaturregelung durch das Umlaufen des Zylinders gewährleistet. Zum Betrieb der Induktoren bedarf es ohne Einschränkung auf diesen nur Wechselstromes industrieüblicher Frequenzen.
Die unten heschriebene Anordnung der Induktoren außen an den Zylindern gibt weitestgehend freie Hand in der Bemessung des Regelungsbereiches, während sie bei innenbeheizten Walzen zugleich die Temperaturregelung auch unabhängig von jeglicher Regelung des Heizmittels erleichtert.
Die Regelung der gewollten Erwärmung durch radiales Verstellen der Induktoren wird besonders wirkungsvoll, wenn in weiterer Entwicklung der Erfindung die Induktoren selbst Elektromagnetvorrichtungen mit eigenem Kern sind und bereits ein magnetischer Kraftfluß als solcher auf den zu erwärmenden Teil der Zylinderoberfläche übertragen wird, der sich über die Wandung des Zylinders schließt, statt das Wechselfeld mittels ortsfester bloßer Induktionsspulen erst dort zu erzeugen, wie bei Härtungen oder bei spanabhebender Bearbeitung unter Erwärmen bereits bekannt. Bestehen dabei die Magnetkerne an den Induktoren aus aufeinandergelegten Blechlamellen von hoher magnetischer Permeabilität wie Transformatorkerne, dann werden Wärmeeffekte in dem Kern wirksam vermieden, und die aufgewandte elektrische Energie bleibt praktisch ungeschmälert für die Auswirkung an der zu erwärmenden Oberfläche unter den für den wärmeerzeugenden Energieumsatz dort vorhandenen Gegebenheiten. U-förmige Gestaltung der Magnetkerne und Anordnung in einer Lage, in der ihre U-Schenkel, die die Magnetpole bilden, dem Zylindermantel zugekehrt sind, ergibt dazu einen zügig glatten magnetischen Kraftfluß.
Die Zeichnungen zeigen an einem dreizylinderigen Kalander für plastisches Gut als Beispiel eine der Erfindung entsprechende Einrichtung zur Erwärmung.
Fig. 1 zeigt in Ansicht, teilweise im Schnitt, die drei Zylinder der Maschine; Fig. 2 ist ein senkrechter Querschnitt durch die Maschine; Fig. 3 zeigt in Ansicht und in größerem Maßstab eine der Heizvorrichtungen; Fig. 4 ist ein waagerechter Schnitt durch die Heizvorrichtung nach der Linie 4-4 der Fig. 3.
Die drei Zylinder 11, 12 und 13 drehen sich im Rahmen 14 im Sinne der eingezeichneten Pfeile, das gewalzte Erzeugnis passiert zuerst zwischen den Zylindern 11 und 12 und geht für eine Endbearbeitung zwischen den Zylindern 12 und 13 hindurch. Der Schnitt durch den Zylinder 11 zeigt in Fig. 1 die Ein-und Auslaßkanäle für das strömende Heizmittel und die Temperaturkurve für die Wärmeverteilung in Richtung der Zylinderachse (solange die Heizvorrichtungen nicht tätig sind). Durch die abkühlende Wir kung der Zylinderenden infolge der Lagerzapfen und der daran anliegenden Lagerflächen ändert sich die Temperatur an der Zylinderoberfläche bei dem dargestellten Beispiel zwischen 1650 C in der Mitte und 1550 C an den Enden. Die Temperaturverteilungskurve zeigt einen verhältnismäßig waagerechten Teil auf dem größten Teil ihres Verlaufes über die Zylinderbreite hin und einen ziemlich heftigen Abfall nach den Enden hin. Um diesen letzteren Temperaturahfall zu beheben, sind im Bereich der Zylinderenden die induktiven Heizvorrichtungen 16 - Induktoren -angeordnet. Sie folgen in der Achsrichtung des Zylinders aufeinander, und ihre Heizungsstärke wird nach der Aufrechterhaltung gleichmäßiger Temperaturverteilung geregelt. Für jeden Zylinder sind zwei solcher Heizvorrichtungen vorgesehen.
Die benutzte Vorrichtungsausführung enthält in ihrer einfachsten Ausführungsform einen lamellierten Kern 16 von U-Profil, dessen parallele Arme 16" 162 in Zylinderflächen 17l, 172 enden, die mit dem Zylinder gleichachsig sind. Die Arme 161, 162 tragen Spulen 18l und 182, die von einer Stromquelle 19 mit Wechselstrom gespeist werden. Beim Durchgang des Stromes entsteht ein magnetischer Kraftfluß, und dieser schließt sich außerhalb des Kernes über die Spalte zwischen dem Kern und dem Zylinder hinweg und weiter durch die Metallwand des Zylinders und ruft darin die Erwärmung durch die induzierten Ströme hervor.
Eine hesondere Ausführung der Heizvorrichtung nach der Erfindung zeigen die Fig. 3 und 4.
Dort durchsetzen zwei Bolzen 20 (20,, 202) im Eingriff mit vorstehenden Laschen 21, 22 eines auf zwei Führungsstangen 24 (24I, 242) verschiebbaren Käfigs den Kern, und diese Führungsstangen 24 sind an ihren Enden in einem Schlitten 29 befestigt. Die Gleitschuhe sind in den Gleitbahnen einer Stütze 35 geführt, die ihrerseits am Maschinenrahmen angebracht ist. In eine Platte 37 greift frei drehbar eine Schraubenmutter 39 eines fliegend angeordneten Handrades 391 ein. Die Schraubenmutter39 trägt einen Gradbogen 42, dem eine feste Ablesemarke gegenübersteht. Beim Drehen des Handrades verstellen sich die Gewindestange 43, der verschiehbare Schlitten und der Kern 16 und ändert sich die Weite des Spaltes zwischen dem Kern und dem umlaufenden Zylinder und dadurch die Stärke der Heizwirkung am Zylinder, wobei das Maß dieser Änderung an dem Gradbogen 42 ahlesbar ist. Eine einstellbare Endschraube 50 begrenzt den Weg des Schlittens 29 auf den Zylinder zu und bestimmt einen Mindestspalt, so daß der Kern 16 und die Zylinderoberfläche einander nicht ungewollt berühren können.
PATENTAXSEI1f\CHE 1. Regelbare Einrichtung zur Erwärmung umlaufender Walzen aus ferromagnetischem Werkstoff, insbesondere von zylindrischen Walzen zur Bearbeitung von plastischen Stoffen mittels eines magnetischen Wechselfeldes, gekennzeichnet durch Induktoren, die radial zur Walze (11) zustellhar und entlang der Mantellinie der Walze bewegbar sind.

Claims

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktoren Elektromagnetvorrichtungen mit lamelliert ausgeführten U-förmigen Magnetkernen (16) sind, die ihre Magnetpole dem Zylindermantel zukehren.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnetvorrichtungen verschiebbar auf einer zur Zylinderachse parallelen Stange gelagert sind, deren Halterung am Maschinenrahmen mittels Stellgewinde (43) senkrecht zur Zylinderachse bis auf Einhaltung eines Mindestspaltes zwischen den Magnetpolen (16o, 162) und dem Zylinderumfang verstellbar und mit einer Ableseskala (42) fiir den Verstellweg versehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 434 567, 734 298: USA.-Patentschrift Nr. 2427 960; der Aufsatz: »Erzeugung besonderer Wärmeformen auf elektrischem Wege« aus »Technische Mitteilungen« (Haus d. Technik), Essen, Januar 1951, S. 7 bis 10; der Aufsatz: »Die induktive Wärmebehandlung in der Feinwerktechnik«, aus »Feinwerktechnik«, 1950, S. 91 bis 96.