DE69018311T2 - Verfahren zur Steuerung der Temperatur einer Walze mit anpassbarer Biegelinie und Regelungssystem zur Durchführung des Verfahrens. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung der Temperatur einer Walze mit anpaßbarer Biegelinie bzw. einer Walze mit einstellbarer Bombierung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
• Die Erfindung betrifft ferner ein Regelungssystem bzw Regelsystem zur Durchführung des Verfahrens in einer Walze mit einstellbarer Bombierung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 4. Die Oberbegriffe von Anspruch 1 bis 4 basieren auf der GB-A-1 185 937.
• Bei Papiermaschinen werden solche Walzen gemeinhin zusammen mit einer Stützwalze zur Ausbildung eines Entwässerungspreßkniffes, eines Glättekniffes oder eines Kalandrierkniffes verwendet. Für diese Verwendungszwecke und beispielsweise auch in einem Superkalander ist es wichtig, daß die Linearlastverteilung, d.h. das Profil, in dem Kniff in Axialrichtung der Walzen unveränderbar gemacht werden kann oder daß dieses Profil nach Wunsch steuerbar ist, und zwar beispielsweise hinsichtlich der Steuerung des Querfeuchtigkeitsprofils und/oder des Dickenprofils (Blattdicke) der Bahn. Für diesen Zweck sind aus dem Stand der Technik mehrere unterschiedliche Walzen mit einstellbarer Bombierung bekannt, mit deren Hilfe versucht wurde, auf die Linearlastverteilung in einem Kniff einzuwirken. In der Regel haben solche Walzen eine massive oder rohrförmige, ortsfeste Walzenachse und einen um die Walzenachse drehbar angeordneten Walzenmantel. Zwischen der Achse und dem Mantel sind eine Gleitschuhanordnung und/oder eine Kammer oder eine Serie von Kammern für Druckfluid angebracht, welche auf die Innenfläche des Mantels derart einwirken, daß das Axialprofil des Mantels am Kniff ausgerichtet werden kann oder nach Wunsch einstellbar ist. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf derartige Walzen mit variabler Bombierung, in welchen sich zwischen der Walzenachse und dem Walzenmantel eine Kammer oder eine Reihe von Kammern für Druckfluid befindet, wobei die Linearlastverteilung der Walze dadurch nach Wunsch eingestellt wird, daß Druckmedium in die Kammer oder in die Reihe von Kammern gespeist wird.
• Bei derartigen Walzen besteht ein problematischer Punkt im Temperaturprofil der Walze. Insbesondere bei Walzen, in welchen der Walzenmantel mit einer elastischen Beschichtung versehen ist, wie etwa eine Polyurethan- oder Kautschukbeschichtung, ist es wichtig, daß das Temperaturniveau des Walzenmantels hinreichend gering und gleichmäßig ist. Eine gleichmäßige Temperatur fördert die Ausbildung einer gleichmäßigen Linearlast sowie die Wirkungsgleichmäßigkeit des Walzenkniffes in Querrichtung zur Bahn.
• Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Walzen der vorstehend beschriebenen Bauart ist versucht worden, die Walzentemperatur beispielsweise derart zu beeinflussen, daß Kühl-/Heizfluid in die Druckfluidkammer in der Walze von einem Walzenende aus eingespeist worden ist und die Rückführfluidleitung an dem gegenüberliegenden Walzenende vorgesehen worden ist. Bei einer derartigen Walze ist jedoch die Temperatur des Walzenmantels in Querrichtung zur Walze nicht gleichmäßig, sondern ändert sich die Temperatur des Walzenmantels in Richtung auf das andere Walzenende, wobei sie auf lineare Weise höher oder niedriger wird, und zwar abhängig davon, ob Kühlfluid oder Heizfluid in die Druckfluidkammer geführt wird. Zusätzlich ist versucht worden, das Problem mit der Walzentemperatur derart zu lösen, daß insbesondere bei Walzen, die Kühlung erfordern, das Kühlfluid beispielsweise von zwei Stellen aus in die Druckfluidkammer geleitet worden ist. Dies hatte jedoch zur Folge, daß die Temperaturverteilung in der Walze in hohem Maße ungleichmäßig gewesen ist. Gemäß einer dritten Alternative der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen wurde insbesondere bei zu kühlenden Walzen die Temperatursteuerung derart eingerichtet, daß das Kühlfluid aus dem einen Ende in die Druckfluidkammer in der Walze geleitet worden ist und über das gegenüberliegende Ende entfernt worden ist, wohingegen in der nicht druckbeaufschlagten Kammer in der Walze die Zirkulation des Kühlfluides in Gegenrichtung eingerichtet worden ist. Dies hat jedoch den wesentlichen Nachteil ergeben, daß das Temperaturprofil der Walze in hohem Maße kompliziert gewesen ist, was einen noch beträchtlicheren Nachteil als die lineare Temperaturänderung bedeutet.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine wesentliche Verbesserung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zu schaffen und die Nachteile bezüglich der Temperatursteuerung in aus dem Stand der Technik bekannten Walzen mit einstellbarer Bombierung zu vermeiden. Um dies zu erreichen, ist das erfindungsgemäße Verfahren durch die in dem kennzeichnenden Abschnitt von Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet.
• Die Erfindung kann derart durchgeführt werden, daß Fluid zur Temperatursteuerung in den nicht druckbeaufschlagten Raum oder in die nicht druckbeaufschlagte Kammer zwischen dem Walzenmantel und der Achse gleichmäßig verteilt über die Axiallänge der Walze eingespeist wird.
• Auf der anderen Seite ist das Regelsystem gemäß der Erfindung durch die in dem kennzeichnenden Abschnitt von Anspruch 4 angegebenen Merkmale gekennzeichnet.
• Mit Hilfe der Erfindung wird eine Anzahl von signifikanten Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik erhalten, von denen beispielsweise die folgenden aufgezeigt werden sollen. Mit Hilfe des Verfahrens der Erfindung wird ein in hohem Maße gleichmäßiges Temperaturprofil erhalten, da insbesondere bei Walzen, die Kühlung benötigen, das Kühlfluid sowohl in die Druckkammer in der Walze als auch in die nicht druckbeaufschlagte Kammer in der Walze im wesentlichen gleichmäßig verteilt über die zu kühlenden Bereiche geleitet wird. Überdies wird die Druckbeaufschlagung des Druckfluids mittels der gleichen Fluidzirkulation übernommen, so daß Kühlfluid und Druckfluid nicht separat in die Druckkammer gespeist werden müssen. Ein weiterer bemerkenswerter Vorteil der Erfindung ist, daß das erfindungsgemäße Verfahren und System als solches bei vorhandenen Walzen mit einstellbarer Bombierung anwendbar ist. Die weiteren Vorteile und charakteristischen Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung und den beigefügten Ansprüchen 6 bis 8 hervor.
• Nachstehend wird die Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die Figuren in der beigefügten Zeichnung beschrieben.
• Es zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Walze mit variabler Bombierung, welche mit einer Stützwalze einen Kniff ausbildet und bei welcher das erfindungsgemäße Verfahren und das erf indungsgemäße System anwendbar ist.
• Fig. 2 eine schematische Ansicht mit senkrechtem Längsschnitt einer in Fig. 1 gezeigten Walze und des Fluidzirkulationssystemes in der Walze.
• In Fig. 1 ist die Walze mit variabler Bombierung generell mit bezeichnet. Die Walze 10 bildet mit einer mit 5 bezeichneten Stützwalze einen Kniff N. Die Walze 10 hat eine ortsfeste Achse 11, an welcher der Walzenmantel 12 drehbar angeordnet ist. Der Mantel 12 ist mit einer, beispielsweise aus Polyurethan, Kautschuk oder dergleichen bestehenden Beschichtung 13 versehen. Die Struktur der in Fig. 1 gezeigten Walze 10 ist derart, daß darin zwischen der Walzenachse 11 und dem Walzenmantel 12 eine Druckfluidkammer oder eine Reihe von Kammern vorgesehen ist, wobei das Walzenmantelprofil dadurch ausgerichtet wird, daß Druckfluid in die Kammer oder in die Reihe von Kammern eingespeist wird. Die Druckkammer, d.h. die erste Kammer, ist mit 15 bezeichnet. Die Druckkammer 15 ist mittels Längsdichtungen 14 zusätzlich definiert, mit deren Hilfe die Walzenachse 11 bezüglich der Innenfläche des Mantels 12 derart abgedichtet ist, daß auf der anderen Seite der Längsdichtungen 14 eine zweite Kammer 16 vorhanden ist, welche nicht druckbeaufschlagt ist oder bei welcher der Druck zumindest wesentlich geringer als der in der Druckkammer 15 vorhandene Druck ist. Überdies ist in Fig. 2 gezeigt, daß der Walzenmantel 12 mit Hilfe von Endlagern 17 an der Walzenachse 11 drehbar gehalten ist und daß in den Bereichen der Walzenenden die Druckkammer 15 mit Hilfe von Enddichtungen 18 abgedichtet ist. In Fig. 2 ist die durch den Kniff N laufende Bahn mit W bezeichnet.
• Fig. 2 ist eine schematische Veranschaulichung eines Fluidzirkulations- und Temperaturregelsystems einer Walze 10 mit variabler Bombierung. Das für die Druckbeaufschlagung der Druckkammer 15 erforderliche Druckfluid wird über den ersten Kreislauf, d.h. den Primärkreislauf 20, in die Walze eingespeist und von dort über die Düsen 21 in die Druckkammer 15 geleitet. Um den Druck in der Druckkammer 15 auf dem erwünschten Niveau zu halten, ist ein Auslaßrohr 23 mit der Druckkammer 15 verbunden, wobei das Rohr 23 mit der Druckdifferenz-Regeleinrichtung 25 in Verbindung steht, über welche das von der Druckkammer 15 herausgeleitete Fluid entlang dem Zufuhrrohr 26 in die nicht druckbeaufschlagte zweite Kammer 16 weitergeleitet wird. Das über den Primärkreislauf 20 in die Druckkammer 15 geleitete Druckfluid wird bei geeigneter Temperatur gehalten, so daß, wenn die Walze 10 Kühlung benötigt, das Druckfluid gleichzeitig als Kühlfluid wirkt. Mit Hilfe mehrerer über die Länge der Walze 10 gleichmäßig verteilter Düsen 21 ist versucht worden, schematisch aufzuzeigen, daß das Druck- /Temperatursteuerungsfluid, beispielsweise Kühlfluid, im wesentlichen gleichmäßig verteilt über die Axiallänge der Walze in die Druckkammer 15 in der Walze eingeführt wird. Das Fluid wird mit einer notwendigen Menge in die Druckkammer 15 eingeführt, um die Walzentemperatur bei einem passenden Niveau zu halten, wobei die Drucksteuerung in der Druckkammer 15 mit Hilfe der Druckdifferenz-Regeleinrichtung 25 so durchgeführt wird, daß jegliches Überschuß-Fluid aus der Druckkammer 15 über die Druckdifferenz-Regeleinrichtung 25 in die zweite Kammer 16 geleitet wird.
• Gemäß Fig. 2 ist die Walze 10 zusätzlich mit einem zweiten Fluidzirkulationskreislauf, d.h. einem Sekundärkreislauf 30 versehen, mit welchem das Temperatursteuerungsfluid in die nicht druckbeaufschlagte zweite Kammer 16 in der Walze geleitet wird. Im Falle der Fig. 2 ist das Temperatursteuerungsfluid ein Kühlfluid. Über den Sekundärkreislauf 30 wird das Kühlfluid über eine Anzahl von Düsen 31 in die zweite Kammer 16 in der Walze geleitet, so daß das Kühlfluid im wesentlichen gleichmäßig verteilt über die Axiallänge der Walze eingespeist wird. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel übernimmt der Sekundärkreislauf 30 zudem die Schmierung der Endlager 17 der Walzel wobei für diesen Zweck der Sekundärkreislauf 30 mit Schmierdüsen 32 versehen ist, über welche Fluid zu den Endlagern 17 geleitet wird. Überdies ist die zweite Kammer 16 in der Walze mit einem Rückführrohr 40 verbunden, über welches jegliches Überschuß-Fluid aus der zweiten Kammer 16 in der Walze in den Tank (nicht gezeigt) und zur Rezirkulation gespeist werden kann.
• Somit ist es unter Bezugnahme auf die vorstehende Beschreibung ein besonderes Erfindungsmerkmal, daß das Kühl-/Heizfluid im wesentlichen gleichmäßig verteilt über die Bereiche, die Heizen oder Kühlen erfordern, zur Walze geleitet wird und daß zudem die Druckbeaufschlagung der Druckkammer 15 in der Walze 10 mittels dem gleichen Heiz-/Kühlfluid übernommen wird. Hinsichtlich Fig. 2 sollte ferner angemerkt werden, daß darin eine solche Walze 10 gezeigt worden ist, die mit einer gemeinsamen, sich von Ende zu Ende in der Walze erstreckenden Druckkammer 15 versehen ist. Die Erfindung ist jedoch auch auf Walzen anwendbar, in welchen die Druckkammer 15 mit Hilfe von Querdichtungen in eine Reihe von Kammern aufgeteilt ist, wobei es möglich ist, in die Einzelkammern in einer Reihe von Kammern Druck bei unterschiedlichen Niveaus zu beaufschlagen. In einem solchen Fall muß natürlich jede Kammer in der Reihe von Kammern mit einem eigenen Auslaßrohr und einer eigenen Druckdifferenz-Regeleinrichtung versehen sein.
• Vorstehend ist die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf das in den Figuren in der beigfügten Zeichnung gezeigten Beispiel beschrieben worden. Die Erfindung ist jedoch nicht alleine auf das beschriebene Beispiel beschränkt, vielmehr sind viele Variationen innerhalb des Bereichs der in den beigefügten Patentansprüchen definierten erfinderischen Idee möglich.

Claims (7)

1. Verfahren zur Steuerung der Temperatur einer Walze mit anpaßbarer Biegelinie, wobei in der Walze (10) der an einer ortsfesten Achse (11) drehbar angeordnete Walzenmantel (12) dadurch belastet wird, daß ein Druckmedium in eine Druckkammer (15) oder in eine Reihe von Kammern geleitet wird, welche zwischen der Achse (11) und dem Mantel (12) ausgebildet sind, um die Abweichung des Walzenmantels (12) zu berichtigen, wobei die Druckkammer/-kammern gegen eine im wesentlichen nicht druckbeaufschlagte Kammer (16) zwischen der Achse (11) und den Walzenmantel (12) abgedichtet ist/sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbeaufschlagung der Druckkammer (15) oder der Reihe von Kammern in der Walze (10) mit Hilfe eines Heiz-/Kühlfluids durchgeführt wird, welches zur Temperatursteuerung der Walze (10) verwendet wird und in die Walze (10) eingeführt wird und über die Bereiche der Walze (10) im wesentlichen gleichmäßig verteilt wird, in welchen die Wärme in Radialrichtung der Walze entfernt/erzeugt wird, und daß jegliche Überschuß-Fluidmenge aus der Druckkammer (15) über eine Druckdifferenz-Regeleinrichtung (25) in die nicht druckbeaufschlagte Kammer (16) in der Walze geleitet wird, wobei die nicht druckbeaufschlagte Kammer (16) von einer weiteren Quelle (30) aus mit Heiz-/Kühlfluid zusätzlich versorgt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid zur Temperatursteuerung in die nicht druckbeaufschlagte Kammer (16) zwischen dem Walzenmantel (12) und der Achse (11) eingespeist wird, und zwar über die Axiallänge der Walze (10) gleichmäßig verteilt.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenn das Fluid zur Temperatursteuerung ein Kühlfluid ist, es bei einer Temperatur in die Walze (10) geleitet wird, welche kälter als die Gleichgewichtstemperatur der Walze (10) ist, und daß wenn das Fluid zur Temperatursteuerung ein Heizfluid ist, dieses auf entsprechende Weise bei einer Temperatur in die Walze (10) geleitet wird, welche wärmer als die Gleichgewichtstemperatur der Walze (10) ist.

4. Regelsystem zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche in einer Walze (10) mit anpaßbarer Biegelinie, welche einen mit Hilfe von Endlagern (17) auf einer ortsfesten Achse (11) drehbar angeordneten Walzenmantel (12) aufweist, wobei die Achse (11) und der Walzenmantel (12) mit Hilfe von Längsdichtungen (14) relativ zueinander derart abgedichtet sind, daß die Längsdichtungen (14) zwischen der Achse (11) und dem Walzenmantel (12) einerseits eine im wesentlichen nicht druckbeaufschlagte Kammer (16) definieren, und andererseits eine Druckkammer (15) oder eine Reihe von Kammern definieren, wobei die Abweichung des Walzenmantels (12) mit Hilfe des Druckes des in die Druckkammer (15) oder in die Reihe von Kammern eingespeisten Druckmediums berichtigt wird, wobei in der Walze (10) Zirkulationsvorrichtungen zum Einspeisen von Druckfluid zu der Druckkammer oder zu den Druckkammern vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulationsvorrichtungen einen ersten Fluidzirkulationskreislauf, d.h. einen Primärkreislauf (20) aufweisen, welcher angeordnet ist, um Fluid zur Temperatursteuerung der Walze in die Druckkammer (15) der Walze zu speisen, wobei das Fluid mit für die Berichtigung der Abweichung des Walzenmantels (12) benötigten Überdruck beauf schlagt ist, sowie einen zweiten Fluidzirkulationskreislauf aufweisen, d.h. einen Sekundärkreislauf (30), welcher angeordnet ist, um das gleiche Fluid zur Temperatursteuerung in die nicht druckbeaufschlagte Kammer (l6) in der Walze zu speisen, und daß die Druckkammer (15) mit der nicht druckbeaufschlagten Kammer (16) über eine Druckdifferenz-Regeleinrichtung (25) in Verbindung steht, über welche jegliches Überschuß-Fluid von der Druckkammer (15) in die nicht druckbeaufschlagte Kammer (16) geleitet wird.

5. Regelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärkreislauf (20) mit einer Anzahl von Düsen (21) versehen ist, die über die Länge des Walzenmantels (12) im wesentlichen gleichmäßig beabstandet angebracht sind, so daß das Fluid zur Temperatursteuerung in die Druckkammer (15) im wesentlichen gleichmäßig verteilt eingeführt wird.

6. Regelsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärkreislauf (30) mit einer Anzahl von Düsen (31) versehen ist, welche über die Länge des Walzenmantels (12) im wesentlichen gleichmäßig beabstandet angebracht sind, so daß das Fluid zur Temperatursteuerung in die nicht druckbeaufschlagte Kammer (16) im wesentlichen gleichmäßig verteilt eingeführt wird.

7. Regelsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärkreislauf (30) mit Schmierdüsen (32) zur Schmierung der Endlager (17) der Walze (10) versehen ist.