DE4431803C1 - Querprofilsteuerungssystem für Warenbahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Querprofilsteuerungssystem für Glanz, Glätte und/oder Kaliber, einer laufenden Warenbahn nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Warenbahn kann eine Papierbahn, Kunststoffolie oder Textilbahn sein.

Derartige Steuerungssysteme für den Zielparameter Glätte sind beispielsweise als Dampffeuchter aus der EP-PS 0 380 427 bekannt.

Eine weitere Querprofilsteuerung ist durch dicht ne­ beneinander angeordnete induktive Heizelemente mög­ lich, wie sie aus der DE-OS 41 01 354 geläufig sind. Diese erhöhen lokal die Walzenoberflächentemperatur und verändern den Durchmesser der Walze und den Wär­ mefluß in die Warenbahn mit der Folge, alle drei oben genannten Zielparameter zu beeinflussen.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Querprofil­ steuerung durch einen Dampf feuchter den Nachteil be­ sitzt, daß er eine das Gehäuse umgebende sehr gute und aufwendige Isolation gegen Wärmeverluste benötigt oder ihm zusätzliche Energie für die Beheizung der Wände zugeführt werden muß, um eine Kondensierung des Wasserdampfes an der Gehäusewand zu vermeiden. Das Kondensat würde, wenn es beispielsweise auf eine Pa­ pierbahn fällt, Flecken auf dem Endprodukt erzeugen und es im ungünstigsten Fall sogar unbrauchbar ma­ chen. Ein derartiger Dampffeuchter ist beispielsweise in der DE-OS 41 25 062 beschrieben. Dort wird ein Dampfblaskasten zum Aufbringen von Dampf auf eine vorbeilaufende Materialbahn mit mindestens einer Dampfblaskammer angegeben, die von einer freien Ge­ häusewand mit einer Anzahl von Dampfaustrittsöffnun­ gen und weiteren Kammerwänden vollständig umschlossen ist, ein Dampfventil zum Einlaß von Dampf in die Dampfblaskammer aufweist und bei dem zumindest eine der Wände der Dampfblaskammer beheizt ist.

Im Textil- und Kunststoffsektor werden Bedampfungen auch mit anderen Stoffen als Wasserdampf durchge­ führt. Deshalb wird im weiteren der Begriff Arbeits­ fluid verwendet.

Der Induktionsheizung muß im Gegensatz zu dem Dampf­ feuchter zusätzliche Kühlleistung gegen die Erwärmung der Spulen zur Verfügung gestellt werden, da die elektrische Isolierung der Spulen den Umgebungstem­ peraturen - hervorgegerufen durch die Wärmestrahlung der teilweise bis zu 250°C heißen Walzenoberfläche und der induktiven Eigenerwärmung - nicht standhalten kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Querprofilsteue­ rungssystem für die Beeinflussung der Oberflächenbe­ schaffenheit einer laufenden Warenbahnen in unmit­ telbarer Nähe vor dem Preßspalt, der wenigstens eine Walze umfaßt, zu schaffen, bei dem sowohl vermieden wird, daß im Bereich der Vorrichtung zum Auftragen des Arbeitsfluids Kondensat auf die Warenbahn fällt, als auch Überhitzung von Bauteilen einer Außenheizung der Walze verhindert wird. Das Querprofilsteuerungs­ system soll dabei auch wenig Raum beanspruchen.

Diese Aufgabe wird mit dem in Anspruch 1 beschriebe­ nen Querprofilsteuerungssystem gelöst. Bei diesem System wird die an der Außenheizung entstehende über­ schüssige und im Falle einer induktiven Außenheizung für die Isolierung der Spulen schädliche Wärme dazu genutzt, die Bewandung der Vorrichtung zum Auftragen eines Arbeitsfluids auf einem Temperaturniveau zu halten, welches keine Kondensatbildung des Arbeits­ fluids zuläßt. Die Bewandung eines Dampffeuchters für Wasserdampf sollte beispielsweise eine Temperatur von etwa 120°C aufweisen, damit es nicht zur Abkühlung des Wasserdampfes kommt. Wegen der zulässigen Spulen­ temperatur von ca. 180°C ist ein Temperaturgefälle möglich, das die Wärmeleitung von dem heißeren Wand­ bereich nahe der Spulen bis zu dem Bereich der Dampf­ feuchterbewandung, der mit der Umgebungsluft in Kon­ takt ist, gewährleistet. Die Wärmeverteilung kann auch durch eine Wärmeträger- oder Kondensationsflüs­ sigkeit erfolgen, die sich in dem Zwischenraum einer Doppelbewandung befindet, wobei der Zwischenraum we­ nigstens einen geschlossenen Ringraum um den gesamten Dampffeuchter bildet.

Durch eine Kombination des Dampffeuchters mit der in Zonen aufgeteilten Außenheizung lassen sich zwei Zielparameter unabhängig voneinander steuern. Ganz besonders wirkungsvoll wird die Kombination, wenn der Dampffeuchter ebenfalls in kurze, einzeln ansteuerba­ re Zonen eingeteilt ist, so daß eine kurzwellige Steuerung der Befeuchtung über das gesamte Querprofil der Warenbahn möglich ist

Das in der Figur gezeigte Ausführungsbeispiel stellt ein solches erfindungsgemäßes Querprofilsteuerungs­ system dar.

Das Querprofilsteuerungssystem (1) ist in unmittel­ barer Nähe zu einer beheizbaren Walze (2), die mit einer Gegenwalze (3) einen Walzenspalt bildet, und in unmittelbarer Nähe zu der Warenbahn (4) angeordnet. Das Querprofilsteuerungssystem (1) setzt sich aus zwei Räumen, nämlich der Kammer (5) für das Arbeits­ fluid, welches in dem Ausführungsbeispiel Wasserdampf sein soll, und dem Raum (6) für die induktiven Heiz­ spulen (9) und deren Eisenkerne (8) zusammen. Die Bewandung (7), die die Kammer (5) vollständig um­ schließt, ist doppelwandig ausgebildet und mit einer Wärmeträger- oder Kondensationsflüssigkeit gefüllt. Sie weist Öffnungen nur für den Ein- und Austritt des Wasserdampfes auf. Der Wasserdampf wird dem Querpro­ filsteuerungssystem (1) über die Zuführleitung (10) zugeführt, die im Falle mehrerer hintereinanderge­ schalteter Kammern (5) über die Breite der Warenbahn, auch die anderen Kammern mit Wasserdampf versorgt. Der Wasserdampf wird über ein Stellventil (14) zur Dosierung der Durchflußmenge in die Kammer (5) gelei­ tet. Das Stellventil (14) kann beispielsweise einen Stellkolben (20) mit einer Durchgangsbohrung (21) be­ sitzen, der an einer Membran (19) befestigt ist. Die­ se Membran (19) ist über einen Anschluß (18) mit Druckluft zu beaufschlagen und so in der Lage, den Kolben zu verschieben. Die Durchgangsbohrung (21), durch die der Wasserdampf aus dem Zuführrohr (10) mit leichtem Überdruck in die Kammer (5) gelangt, wird dabei mehr oder weniger verschlossen, so daß die Was­ serdampfmenge dosierbar ist. Aus der Kammer tritt er an der Öffnung (15) in Richtung der vorbeilaufenden Warenbahn (4) aus, um diese zu erwärmen und zu be­ feuchten, indem er an der Warenbahnoberfläche konden­ siert. An der Unterseite der Kammer (5) befindet sich in einiger Entfernung von der Austrittsöffnung (15) eine weitere Öffnung (12), über die der überschüssi­ ge, nicht kondensierte Wasserdampf in eine Absauglei­ tung (11) abgesaugt werden kann. Damit in dieser Ab­ saugleitung der Wasserdampf nicht kondensiert, wird der in die Kammer (5) einströmende Wasserdampf auf dem Weg von seiner Einströmöffnung (13) bis zu der Austrittsöffnung (15) an der Absaugleitung (11) vor­ beigeleitet, um diese auf einem hohen Temperaturni­ veau von etwa 100°C zu halten.

In dem von der Wandung (7) weitgehend umschlossenen Raum (6) sind die Induktionsspulen (9) und deren Ei­ senkerne (8), die vorzugsweise aus einzelnen Blechen aufgebaut sind, untergebracht. Eine Öffnung des Rau­ mes (6) weist auf die benachbarte Heizwalze (2). Die­ se Öffnung ermöglicht es, daß ein kurzer Abstand zwi­ schen den Eisenkernen (8) und der Walzenoberfläche der Heizwalze (2) eingerichtet werden kann. Wird an die Spulen ein Strom angeschlossen, so erzeugt dieser ein elektromagnetisches Feld, welches die Oberfläche der Heizwalze (2) durchdringt und dort Wirbelströme erzeugt. Diese führen zur Erwärmung der Walzenober­ fläche. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die in dem Querprofilsteuerungssystem (1) befindlichen Spulen einzeln mit unterschiedlichen Leistungen beaufschlag­ bar sind, so daß lokale Temperatur- und Durchmesser­ veränderungen der Walze (2) über deren gesamte Länge einstellbar sind. Eine solche Unterteilung in Zonen kann auf eine Zonenbreite von 60 bis 90 mm beschränkt werden, so daß es ratsam ist, 1 bis 3 Induktions­ heizungszonen an einer Dampfkammer (5) anzubringen. Dadurch, daß die Induktionsheizung von einer mit dem Dampffeuchter gemeinsamen Bewandung (7) umgeben ist, wird die, in den Spulen (9) und Eisenkernen (8) als Induktionswärme entstehende und durch Wärmestrahlung von der Walze (2) zusätzlich erhöhte, für die Spulen­ isolierung schädliche Wärme über Wärmeleitung an den Dampffeuchter und dort über Konvektion an den Wasser­ dampf und die Umgebungsluft weitergegeben.

In dem Ausführungsbeispiel ist die Bewandung (7) dop­ pelwandig ausgeführt. In dem Zwischenraum befindet sich eine Kondensationsflüssigkeit, die bei unzuläs­ sig hoher Erwärmung der Bewandung (7) im Bereich der Spulen (9) verdampft. Auf diese Weise wird eine Druckerhöhung bewirkt, die diesen Dampf an eine Stel­ le geringeren Drucks und geringerer Temperatur in der Wand treibt, wo der Dampf kondensiert und seine Ver­ dampfungsenergie wieder abgibt. Es ist aber auch die Zirkulation einer Wärmeträgerflüssigkeit denkbar.

Sollte es trotz dieser Vorkehrungen dennoch zu einer Kondensatbildung des Wasserdampfes in der Kammer (5) kommen, sind sicherheitshalber an tiefgelegenen Stel­ len im Inneren der Kammer (5) Rinnen mit Ablaufboh­ rungen (16, 17) vorgesehen. Für den Fall, daß die un­ tere der beiden Walzen (2, 3) als Heizwalze genutzt werden soll, würde sich die Zeichnung an der durch die Warenbahn (4) markierten Linie spiegeln, wobei dann die Kondensat-Ablaufbohrungen (16, 17) verständ­ lichweise in der Nähe der Zuführleitung (10) vorge­ sehen werden müssen.

Das erfindungsgemäße Querprofilsteuerungssystem läßt sich wie jedes andere Querprofilsteuerungssystem ohne weiteres auf bekannte Art und Weise mit einem dem Walzenspalt nachgeschalteten, in der Zeichnung nicht dargestellten Querprofilmeßgerät zu einem kompletten Regelkreis kombinieren.

Claims (8)

1. Querprofilsteuerungssystem für Glanz, Glätte und/ oder Kaliber einer laufenden Warenbahn vor einem we­ nigstens mit einer Walze gebildeten Preßspalt für die Warenbahn, wobei das System wenigstens eine Kammer aufweist, die von einer beheizbaren Bewandung umgeben ist und ein Arbeitsfluid aufnehmen kann, welches durch mindestens eine Austrittsöffnung in Richtung der laufenden Warenbahn austreten kann, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens ein Teil der Bewandung (7) der Kammer (5) auch den Raum (6) einer mehrzonigen Außenheizung für die Walze (2) begrenzt und daß die Beheizung der Bewandung (7) durch die von der Außenheizung der Walze (2) an die den Raum (6) und die Kammer (5) gemeinsam umgebende Bewandung abgege­ bene Wärme erfolgt.

2. Querprofilsteuerungssystem nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die an die Bewandung (7) abgegebene Wärme die Spulenwärme einer Induktionshei­ zung ist.

3. Querprofilsteuerungssystem nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die die Kammer (5) um­ schließende Bewandung (7) doppelwandig ausgeführt ist und eine Wärmeträger- oder Kondensationsflüssig­ keit beinhaltet.

4. Querprofilsteuerungssystem nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wärmeträger- oder Kon­ densationsflüssigkeit in der Bewandung (7) um die gesamte Kammer (5) zirkulieren kann und für eine gleichmäßige Wärmeverteilung an der Oberfläche der Bewandung (7) sorgt.

5. Querprofilsteuerungssystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß über die Breite der Warenbahn mehrere Kammern (5) hintereinandergeschaltet sind, die über eine gemeinsame Zuleitung (10) für das Arbeits­ fluid verfügen.

6. Querprofilsteuerungssystem nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Beschickung der Kammern (5) mit dem Arbeitsfluid über jeweils ein Ventil (14) steuerbar ist.

7. Querprofilsteuerungssystem nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kammern (5) jeweils über wenigstens eine Öffnung (12) nahe der Waren­ bahnoberfläche verfügen, über die das überschüssige, nicht an der Warenbahnoberfläche kondensierte Ar­ beitsfluid in die allen Kammern (5) gemeinsame Ab­ saugleitung (11) abgesaugt werden kann.

8. Querprofilsteuerungssystem nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsfluid Wasser­ dampf ist.