DE3429695C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Walze der dem Oberbegriff des Patentanspruchs entsprechenden Art.

Mittels eines hindurchgeleiteten fluiden Wärmeträger­ mediums 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 mäander­ förmig miteinander verbundene Längskanäle oder schrauben­ förmig um die Walzenachse verlaufende Kanäle geschaffen, durch die eine Wärmeträgerflüssigkeit hindurchgepumpt wird.

Wenn es hierbei um die Erzeugung "hoher" Tem­ peraturen geht, so sind damit für das Wärmeträgermedium hohe Temperaturen gemeint. Es sind als Wärmeträgerflüssig­ keiten einzusetzende Polyglykole, Silikonöle und sonstige synthetische Flüssigkeiten im Handel, die im Dauerbe­ trieb Temperaturen bis etwa 300°C aushalten. Daraus er­ gibt sich dann unter Berücksichtigung der Wärmeverluste eine bestimmte Grenztemperatur an der Walzenoberfläche, die etwa im Bereich von 230° bis 250°C liegt. Für der­ art hohe Temperaturen der Walzenoberfläche besteht durch­ aus ein Bedarf, z. B. bei der Verfestigung von Vliesen aus Polyester und anderen Kunststoffen, bei der Verarbeitung von Kunststoffolien, insbesondere im Kaschieren von anderen Bahnmaterialien mit solchen Folien, bei Textilkalandern zum Verfestigen von Segeltuchstoffen, Anorakstoffen und der­ gleichen und auch bei Papierkalandern.

Konventionelle Walzen haben nun ihre Anwendungs­ grenzen, wenn es um die Verarbeitung breiterer Bahnen und um höhere 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 Maß­ nahmen nicht gegeben ist.

Um dieses Problems Herr zu werden, sind seit einigen Jahrzehnten hydraulisch innen abgestützte Walzen verschiedener Konstruktionen bekannt, die einen als um­ laufende Hohlwalze ausgebildeten Mantel aufweisen, der von einem feststehenden Querhaupt, Kern oder Träger durchgrif­ fen ist, der einen 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 besteht bei einer Grundkonstruktion aus einer mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten, zwischen dem Querhaupt und dem Innenumfang der Hohlwalze durch Dich­ tungen abgeschlossenen Kammer, in der die hydraulische Flüssigkeit unmittelbar gegen den Innenumfang der Hohl­ walze wirkt (DE-PS 10 26 609 und 14 41 327). Bei anderen Konstruktionen sind im Querhaupt über dessen Länge ver­ teilte zylinderartige Kammern gebildet, in denen kolben­ artige Stützelemente angeordnet sind, die mit einer Gleit­ fläche gegen den Innenumfang der Hohlwalze auf einem ge­ eignet ausgebildeten Flüssigkeitsgleitfilm anliegen (DE-AS 11 93 792 und 22 30 139, DE-PS 14 61 066). Auch aus den beiden vorgenannten grundsätzlichen Ausführungs­ formen 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 zu­ sätzliche 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 stellen­ weise 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 Flüssig­ keit, nämlich die Hydraulikflüssigkeitkeit, zu erzielen. Dies ist auch bei einer Ausführungsform von hydraulisch innenabge­ stützten Walzen mit einzelnen Stützstempeln in der dem Oberbegriff des Patentanspruchs zugrundeliegenden DE-OS 29 02 956 gegeben.

Hierbei sind der erreichbaren Arbeitstemperatur 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. Druckstempeln bewerkstelligen muß. Eine Flüssigkeit, die bei den Temperaturen, die mit den reinen Wärmeträgerflüssigkeiten erreichbaren Temperaturen ver­ gleichbar sind, 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 Arbeitstemperaturen an der arbeitenden Walzenoberfläche von ca. 180° bis 200°C ergeben, was für manche Zwecke zu wenig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walze der dem Oberbegriff des Patentanspruchs entsprechenden Art so auszugestalten, daß an der Oberfläche des arbeitenden Walzen­ umfangs höhere Temperaturen erreichbar sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch wieder­ gegebene Erfindung 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 elektrische Leistung leicht gesteuert werden. Dies gilt dementsprechend auch für die Temperatur an der Walzenoberfläche. Der wesent­ liche Gedanke der Erfindung beruht jedoch darin, daß nicht die gesamte Wärmemenge auf induktivem Wege bereitgestellt werden soll, sondern die Grundbeheizung bis etwa zu einer Temperatur im Bereich von 170°C an der Walzenoberfläche auf konven­ tionelle Weise durch Hindurchleiten eines Wärmeträgermediums, welches mit dem hydraulischen Medium übereinstimmen kann, durch die Walze geleistet wird. Bis zu diesem Temperatur­ bereich treten keine Probleme mit der Schmierfähigkeit des hydraulischen Mediums auf. Die erfindungsgemäße zusätzliche induktive Beheizung sorgt nur für die Temperaturspitzen, d. h. für die über die konventionell erreichbare Oberflächentempera­ tur hinaus noch notwendige Temperatur. Auf diese Weise bleibt der Aufwand für die induktive Beheizung leistungsgemäß im Rahmen. Sie hat lediglich für die Variationen oberhalb der durch die konventionelle Beheizung eingestellten Grundtempe­ ratur zu sorgen.

Anders als bei der konventionellen Beheizung liegt bei der Erfindung die höchste Temperatur an der Walzenober­ fläche und stellt sich ein Gefälle nach innen ein. Die Ver­ hältnisse 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 Corporation "Beloit Ecamp (TM) System. Direct, automatic control of CD moisture profile" bekannt. Und hierbei geht es um die Be­ einflussung des Feuchtigkeitsprofils an Trockenzylindern und von Kalibern von Kalanderwalzen. Die Kombination einer konventionellen Beheizung mit einer induktiven Beheizung zur Erreichung besonders hoher Temperaturprofile spielt dabei keine Rolle.

Aus der Zeitschrift "Kunststoffe", 1953, Heft 10, S. 441-444 geht ferner hervor, die Temperatur an den Enden konventioneller innenbeheizter Kalanderwalzen zur Verarbeitung von Kunststoffen induktiv zu beeinflussen. Maß­ geblich ist hier die Anhebung des axialen Temperaturprofils im Endbereich. Da es sich nicht um hydraulisch innenabge­ stützte Walzen handelt, sind die Probleme mit der Schmierung bei sehr hohen Temperaturen dort nicht gegeben.

Ein anderes Handikap in den bisher verwendeten hydrau­ lisch innenabgestützten Walzen ist auf den Umstand zurück­ zuführen, daß sich dabei die Flüssigkeit in dem ganzen Innen­ raum 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 wird bei der Walze nach der DE-OS 29 02 956 den über die Länge der Walze ver­ teilten Stützelementen unterschiedlich beheizte Druckflüssig­ keit zugeführt und andererseits durch zusätzliche, über die Länge der Walze verteilte Sprühvorrichtungen gegebenen­ falls unterschiedlich beheiztes Öl gegen den Innenumfang der Hohlwalze gesprüht. 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.

Auch insoweit ergibt die Erfindung eine Verbesserung, da bei Anordnung und getrennter Steuerung mehrerer Leiter­ schleifen oberflächlich sogar ein ziemlich scharfes Temperatur­ profil eingestellt werden kann.

Die Erfindung wird durch ein in der Zeichnung schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht einer Walzein­ richtung 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 innen­ abgestützt 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 2 ist in Fig. 1 mit 5 bezeichnet. Die Medien werden über eine Leitung 8 von der Einrichtung 5 einem Anschluß 6 an dem feststehenden Querhaupt 7 im Sinne des Pfeiles zugeführt und über eine Leitung 9 in die Einrichtung 5 rückgeführt, wenn sie übereinstimmen, d. h. wenn die hy­ draulische Druckflüssigkeit in der Einrichtung 5 auf Tem­ peratur gebracht wird und gleichzeitig zur Beheizung der Walze 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 Einrichtung 5 erhält die Walze 2 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 separat steuerbare Ausgänge, die mit Leiterschleifen 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 ar­ beitet im Mittelfrequenzbereich, in einem konkreten Aus­ führungsbeispiel etwa bei 2,7 kHz. Dabei ergibt sich eine sogenannte Eindringtiefe von etwa 1 mm (bei Stahl). In die­ sem Bereich der Eindringtiefe werden etwa 86% der gesamten induzierten Leistung in Wärme umgesetzt. Es kann ohne weiteres ein Δ t von 50° zwischen der Walzenoberfläche und dem Innen­ umfang der Walze erzielt werden, wobei dort eine Grenztemperatur von etwa 200°C zugelassen wird.

Claims (1)

1. Walze zur Druck- und Wärmebehandlung von bahnförmigem Material, die eine umlaufende, den arbeitenden Walzenumfang bildende Hohlwalze sowie ein diese der Länge nach durch­ greifendes, feststehendes Querhaupt umfaßt, an welchem die Hohlwalze mittels gegen ihren Innenumfang wirkender hydrau­ lischer Einrichtungen abgestützt ist, wobei zusätzlich Ein­ richtungen zum Erwärmen der Hydraulikflüssigkeit und zur Beheizung der Hohlwalze mittels der erwärmten Hydraulik­ flüssigkeit vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß nahe dem Außenumfang der Walze (2) dicht vor dem Ein­ lauf in den Walzspalt (3) mindestens eine an einen Mittel­ frequenzgenerator (20) angeschlossene induktive Leiter­ schleife (11, 12, 13) angeordnet ist.