DE3429695A1

DE3429695A1 - Verfahren zur erzielung eines temperaturprofils im bereich hoher temperaturen an beheizten walzen und entsprechende walzeinrichtung

Info

Publication number: DE3429695A1
Application number: DE19843429695
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-08-11
Filing date: 1984-08-11
Publication date: 1986-02-13
Also published as: DE3429695C2; JPS6158706A

Description

PATENTANWÄLTE ' ~ "" "" ' 4" D ÜS'S E LD OR F, d_en 17.7.1984

DIPL-INC. WALTER KUBORN ο / O Q C Q ΪΖ Dr . P ./pa "

DIPL.-PHYS. DR. PETER PALGEN OH-ZüDClO _Nj.' ^₉₅

DÜSSELDORF

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Eduard Küsters
in 4150 Krefeld

Verfahren zur Erzielung eines Temperaturprofils im Bereich hoher Temperaturen an beheizten Walzen und entsprechende Walzeinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Walzeinrichtung der dem Oberbegriff des Anspruchs 2 entsprechenden Art.

Mittels eines hindurchgeleiteten fluiden Wärmeträgermediums beheizte Walzen konventioneller Art, bei denen also sämtliche Teile der Walze miteinander verbunden sind und gemeinsam umlaufen, sind seit langem bekannt. Es sind bei diesen Walzen mit möglichst geringem Abstand unter der arbeitenden Oberfläche auf geeignete Weise mäanderf örmig miteinander verbundene Längskanäle "* oder schraubenförmig um die Walzenachse verlaufende Kanäle geschaffen,-durch die eine Wärmeträgerflüs&igkeit hindurch gepumpt wird.

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Wenn es hierbei um die Erzeugung "hoher" Temperaturen geht, so sind damit für das Wärmeträgermedium hohe Temperaturen gemeint. Es sind als Wärmeträgerflüssigkeiten einzusetzende Polyglykole, Silikonöle und sonstige synthetische Flüssigkeiten im Handel, die im Dauerbetrieb Temperaturen bis etwa 300° C aushalten. Daraus ergibt sich dann unter Berücksichtigung der Wärmeverluste eine bestimmte Grenztemperatur an der Walzenoberfläche, die etwa im Bereich von 230° bis 250° C liegt. Für derart hohe Temperaturen der Walzenoberfläche besteht durchaus ein Bedarf, z.B. bei der Verfestigung von Fliesen aus Polyester und anderen Kunststoffen, bei der Verarbeitung von Kunststofffolien insbesondere im Kaschieren von anderen Bahnmaterialien mit solchen Folien, bei Textilkalandern zum Verfestigen von Segeltuchstoffen, Anorakstoffen und dergleichen und auch bei Papierkalandern. . -

Konventionelle Walzen haben nun ihre Anwendungsgrenzen, wenn es um die Verarbeitung breiterer Bahnen und höherer Ansprüche an die Gleichmäßigkeit der Druckaus- ■ übung und Wärmeübertragung geht. Derartige Walzen biegen sich nämlich unter dem Gegendruck der Bahn durch, so daß die Gleichmäßigkeit der Behandlung ohne besondere Maßnahmen nicht gegeben ist.

Um dieses Problems Herr zu werden, sind seit einigen Jahrzehnten hydraulisch innenabgestütze Walzen, verschiedener Konstruktionen bekannt, die einen als umlaufende Hohlwalze ausgebildeten Mantel aufweisen, det von' einem feststehenden Querhaupt, Kern oder Träger durchgriffen ist, der Abstand vom Innenumfang der Hohlwalze beläßt. Zwischen diesem Innenumfang und dem Querhaupt sind hydrau—'· lische Einrichtungen vorgesehen, die gegen den Innenumfang wirken und ihre Kraft auf das Querhaupt übertragen, welches sich unter dieser Kraft in der Hohlwalze durchbiegen kann, ohne daß diese von der Durchbiegung beeinflußt wird. Die hydraulische Einrichtung steht bei einer Grundkonstruktion aus einer mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten, zwischen Hem Querhaupt und dem Innenumfang der Hohlwalze durch Dich-'³

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tungen abgeschlossenen Kammer, in der die hydraulische Flüssigkeit unmittelbar gegen den Innenumfang der Hohlwalze wirkt (DE-PSen 10 26 609 und 14 41 327). Bei anderen Konstruktionen sind am Querhaupt über dessen Länge verteilte zylinderartige Kammern gebildet, in denen kolbenartige Stützelemente angeordnet sind, die mit einer Gleitfläche gegen den Innenumfang der Hohlwalze auf einem geeignet ausgebildeten Flüssigkeitsgleitfilm anliegen (DE-ASen 11 93 792 und 22 30 139, DE-PS 14 61 066). Auch aus den beiden vorgenannten grundsätzlichen Ausführungsformen kombinierte Konstruktionen sind bekannt, z.B. durch die DE-PS 23 32 861, bei der in einer mit Druckflüssigkeit gefüllten Längskammer etwa nach der DE-PS 14 11 327 zusätzliche einzelne, Zusatzdrücke aufbringende Stützelemente angebracht sind, oder nach der DE-PS 30 03 395, bei der aus einem durchgehenden Druckraum etwa nach der DE-PS 14 11 327 durch entsprechende Abgrenzungselemente stellenweise der Druck fortgenommen wird.

Bei allen diesen Ausführungsformen wird prak- ' tiziert, der primär für die Erzeugung des Liniendrucks dienenden Hydraulikflüssigkeit eine Zusatzfunktion als Wärmeträgermedium zuzuweisen und auch bei diesen Walzen eine Erhöhung der Temperatur des arbeitenden Walzenumfangs durch eine in der Walze zirkulierende beheizte Flüssigkeit, nämlich die Hydraulikflüssigkeit, zu erzielen. Hierbei sind aber Grenzen gezogen, da die Flüssigkeit bei allen vorgenannten Arten hydraulisch innenabgestützter Walzen nicht nur die reine Wärmeübertragung sondern auch die Schmierung an den Dichtungen bzw. Dr.uckstempeln bewerkstelligen muß. Eine Flüssigkeit, die bei den Temperaturen, die mit den reinen Wärmeträgerflüssigkeiten bei konventionellen Walzen auch noch schmiert, gibt es bisher nicht. Flüssigkeiten die im Dauerbetrieb noch eine ausreichende Schmierfähigkeit aufweisen, vertragen vielmehr nur etwa 240° C, woraus sich maximal erreichbare

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Arbeitstemperaturen an der arbeitenden Walzenoberfläche von ca. 180° bis 200° C ergeben, was für manche Zwecke zu wenig ist.

Ein anderes Handikap in den bisher verwendeten hydraulisch innenabgestützten Walzen ist auf den Umstand zurückzuführen, daß sich dabei die Flüssigkeit in dem ganzen Innenraum zwischen dem Querhaupt und dem Innenumfang der Hohlwalze verteilt und somit auch die Wärmeübertragung auf der ganzen Länge der Walze gleichmäßig erfolgt: Es läßt sich kein Temperaturprofil über die Bahnbreite einstellen. Zwar ist durch die DE-OS 29 02 956 ein Versuch bekannt geworden, an einer Walze nach der DE-AS 22 30 ein Temperaturprofil zustande zubringen, in dem einerseits den über die Länge der Walze verteilten Stützelementen unterschiedlich beheizte Druckflüssigkeit zugeführt und andererseits durch zusätzliche, über die Länge der Walze verteilte Sprühvorrichtungen gegebenenfalls unterschiedlich beheiztes Öl gegen den Innenumfang der Hohlwalze gesprüht wird. Die mit dieser Ausführungsform erzielbare Temperaturbeeinflussung am Außenumfang der Hohlwalze ist aber nur recht geringfügig, und es ist überdies eine Steuerung des erzielten Temperaturprofils wegen der großen Trägheit der Anordnung praktisch unmöglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Walzeinrichtung die den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 2 entsprechenden Art so auszugestalten,

des

daß an der Oberfläche arbeitenden Walzenumfangs ein steuerbares Temperaturprofil im Bereich höherer Temperaturen erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig und apparativ durch die in den Kennzeichen der Ansprüche 1 und 2 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die induktive Beheizung wird in der arbeitenden Walzenoberfläche selbst Wärme erzeugt,die nicht erst durch die gesamte Dicke der Hohlwalze hindurchströmen, muß. Die erzeugte Wärmemenge kann über die eingebrachte'

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elektrische Leistung leicht gesteuert werden. Dies gilt dementsprechend auch für die Temperatur und das Temperaturprofil an der Walzenoberfläche. Der wesentliche Gedanke der Erfindung beruht jedoch darin, daß nicht die gesagte Wärmemenge auf induktivem Wege bereitgestellt werden soll, sondern die Grundbeheizung bis etwa zu einer Temperatur im Bereich von 170⁰C an der Walzenoberfläche auf konventionelle Weise durch Hindurchleiten eines Wärmeträgermediums, welches mit dem hydraulischen Medium übereinstimmen kann, durch die Walze geleistet wird. Bis zu diesem Temperaturbereich treten keine Probleme mit der Schmierfähigkeit des hydraulischen Mediums auf. Die erfindungsgemäße zusätzliche induktive Beheizung sorgt nur für die Temperaturspitzen und d.h. für die über die konventionell erreichbare Oberflächenemperatur hinaus noch notwendige Temperatur und insbesondere für lokale Temperaturerhöhungen. Auf diese Weise bleibt der Aufwand für die induktive Beheizung leistungsmäßig im Rahmen. Es hat lediglich für die Variationen oberhalb der durch die konventionelle Beheizung ς eingestellten Grundtemperatur zu sorgen.

Anders als bei der konventionellen Beheizung liegt bei der Erfindung die höchste Temperatur an der Walzenoberfläche und stellt sich ein Gefälle nach innen ein. Die Verhältnisse lassen sich jedoch ohne weiteres so steuern, daß die am Innenumfang der Hohlwalze auftretenden Temperaturen nicht in für die Flüssigkeit schädliche Bereiche steigen.

Die induktive Beheizung von Walzenoberflächen ist für sich genommen aus der Firmenschrift der Beloit Cooperation "Beloit Ecamp (TM) System. Direct automatic control of CD moisture profile" bekannt. Und hierbei geht es um die Beeinflussung des Feuchtigkeitsprofils an Trockenzylindern und von Kalibern von Kalanderwalzen. Die Kombination einer konventionellen Beheizung mit einer induktiven Beheizung zur Erreichung besonders jhoher Temperaturprofile spielt dabei keine Rolle.

Es empfiehlt sich, die Induktionsspulen ge-· maß Anspruch 3 dicht vor dem Einlauf in den Walzspalt einzuordnen .

Auf diese Weise wird die induktiv erzeugte Wärme, die in der Walzenoberfläche sehr rasch entsteht, praktisch verlustfrei in dem Walzspalt auf die Bahn übertragen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht einer Walzeinrichtung mit einem einen Walzspalt bildenden Walzenpaar;

Fig. 2 zeigt eine Ansicht nach der Linie II-II in Fig. 1.

Die in Fig. 1 als Ganzes mit 10 bezeichnete Walzvorrichtung besteht aus einer Oberwalze 1 beliebiger Konstruktion und einer Unterwalze 2, die hydraulisch innenabgestützt und durch das hydraulische Medium zusätzlich beheizt ist. Die Walzen 1 und 2 bilden zusammen einen Walzenspalt 3, durch den die Bahn 4 (Fig. 2) hindurchläuft.

Die Einrichtung zur ERzeugung des hydraulischen Druckmediums und des Wärmeträgermediums für die Walze ist in Fig. 1 mit 5 bezeichnet. Die Medien werden über eine Leitung 8 von der Vorrichtung 5 einem Anschluß 6 an dem feststehenden Querhaupt 7 im Sinne des Pfeiles zugeführt und über eine Leitung 9 in die Vorrichtung rückgeführt, wenn sie übereinstimmen, d.h. wenn die hydraulische Druckflüssigkeit in der Vorrichtung 5 auf Temperatur gebracht wird und gleichzeitig zur Beheizung der Wlaze 2 dient. Wenn die hydraulische Druckflüssigkeit und Wärmeträgerflüssigkeit verschieden sind, sind für die Wärmeträgerflüssigkeit zusätzliche Leitungen vorhanden, wie es in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist.

Mittels der Vorrichtung 5 erhält die Walze eine Grundbeheizung auf eine bestimmte Temperatur. Dieser Grundbeheizung wird eine induktive Beheizung überlagert, die durch einen Generator 20 erzeugt wird. Der Generator

20 hat in dem Ausführungsbeispiel drei leistungsmäßig seperat steuerbare Ausgänge, die mit Leiterschleifen 11,1 11,12,13 verbunden sind, die dicht oberhalb der Oberfläche der Walze 2 und kurz vor deren Einlauf in den Walzspalt 3 angeordnet sind. Die Anordnung entspricht etwa der nach Fig. 2, wenn die Walze 2 im Sinne des Pfeiles 14 umläuft und in Fig. 2 sind auch die Hin- und Rückleitungen 15,16 im Querhaupt 7 für die Hydraulikflüssigkeit bzw. das Wärmeträgermedium schematisch angedeutet.

Zahl und Anordnung der Leiterschleifen 11,12,13 richten sich nach den Bedürfnissen. Der Generator 20 arbeitet im Mittelfrequenzbereich, in einem konkreten Ausführungsbeispiel etwa bei 2,7 kHz. Dabei ergibt sich eine sogenannte Eindringtiefe von etwa 1mm (bei Stahl). In diesem Bereich der Eindringtiefe werden etwa 86% der gesamten induzierten Leistung in Wärme umgesetzt. Es kann ohne weiteres ein Δ t von 50° an der Walzenoberfläche und Innenumfang erzielt werden, wobei dort eine Grenztemperatur von etwa 200° C zugelassen wird.

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Claims

Patentansprüche

M .\ Verfahren zur Erzielung eines Temperaturprofils im Bereich hoher Temperaturen an einer hydraulisch innen„abgestützten beheizten Walze zur Druck- und Wärmebehandlung von bahnförmigem Material, wobei durch die VJaIze ein fluides Druck- und Wärmeträgermedium zirkulieren gelassen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (2) zusätzlich von außen steuerbar induktiv beheizt wird.
2. Walzeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, welche eine Walze umfaßt, die in ihrem Inneren über ihre Oberfläche verteilte Kammern oder Kanäle zum Hindurchleiten eines fluiden Druck- und Wärmeträgermediums aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß nahe dem Außenumfang der Walze (2) mindestens eine an einen Generator (20) angeschlossene Leiterschleife (11,12,13) angeordnet ist.
3. VJalzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschleife (11,12,13) dicht vor dem Einlauf der Walze (2) in den Walzspalt (3) angeordnet ist.