-
Die Erfindung bezieht sich auf eine beheizbare Walze,
insbesondere auf eine Pressenwalze oder Kalanderwalze in
einer Papier- oder Kartonmaschine, mit einem hohlen,
rohrartigen Walzenmantel, der mit einer
Beheizungseinrichtung zum Beheizen des Walzenmantels
gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 versehen ist. Eine
derartige Walze ist aus GB-A-1 113 208 bekannt.
-
Heißwalzen werden in Papiermaschinen und einer
Papierveredelungsanlage an einer Anzahl von Stellen
benötigt. Einige der gebräuchlichsten Anwendungsstellen
für Heißwalzen sind Xalander und Pressen sowie
Superkalander. Die gebräuchlichste Lösung zur Beheizung
einer Walze ist es, Wärme in die Walze einzuführen, und
zwar mittels eines geeigneten Wärmeübertragungsmediums,
wie etwa Wasser, oder, sofern eine bei noch höherer
Temperatur betriebene Walze erforderlich ist, mit Hilfe
von Öl. In der Patentliteratur sind eine Anzahl
unterschiedlicher Verfahren und Lösungen zur Beheizung
von Walzen bekannt. Die älteste aus dem Stand der Technik
bekannte Lösung ist eine, in welcher in die Mitte einer
massiven Walze ein Durchgangsloch gebohrt worden ist,
wobei das Wärmeübertragungsmedium in dem Loch zirkuliert
wird. Jedoch ist es ein wesentlicher Nachteil einer
derartigen Lösung, daß die Strecke von dem
Wärmeübertragungsmedium zur Walzenfläche sehr groß ist,
aus welchem Grunde eine effiziente und wirtschaftliche
Beheizung mittels dieser Lösung nicht erreichbar ist.
Eine zweite, fortgeschrittenere Lösung ist eine, bei der
die Walze einen nicht drehbaren Umdrehungskörper
aufweist, auf welchem der Walzenmantel drehbar montiert
ist. Bei dieser Lösung wird das Wärmeübertragungsmedium,
wie etwa Wasser oder Öl, in den Raum zwischen dem
Umdrehungskörper und dem Walzenmantel geleitet, um den
Walzenmantel zu beheizen. Eine Lösung dieser Bauart ist
beispielsweise in der veröffentlichten EP-Patentanmeldung
Nr. 0 188 238 beschrieben. Jedoch ist es ein wesentlicher
Nachteil dieser Lösung, daß die zu handhabenden
Flüssigkeitsmengen sehr groß sind. Daraus resultiert, daß
beispielsweise der Leistungsverbrauch der Walze sehr groß
ist. Weitere heizbare Walzen, die mit ähnlicher
Konstruktion ausgeführt worden sind, sind bereits früher
beschrieben worden, beispielsweise in den FI-
Patentanmeldungen Nr. 840458, 862189 und 864020 sowie in
der veröffentlichten EP-Patentanmeldung Nr. 0 158 220.
Eine weitere Lösung zur Schaffung einer Heißwalze ist
eine, bei der in der Walze in Axialrichtung eine Anzahl
von Durchgangsbohrungen gebildet worden ist, wobei das
Heizmedium durch die Bohrungen zirkuliert wird. Eine
derartige Lösung ist im Stand der Technik beschrieben,
beispielsweise im kanadischen Patent Nr. 1223763. Alle
diese aus dem Stand der Technik bekannten,
vorbeschriebenen heizbaren Walzen schließen den bereits
vorher erwähnten Nachteil ein, daß die zu handhabenden
Flüssigkeitsmengen sehr groß sind. Ein weiterer Nachteil
ist es, daß das Wärmeübertragungsmedium in jedem Fall
zuerst auf angemessene Weise beheizt werden muß,
beispielsweise mit Hilfe von elektrischen Strom,
woraufhin das Wärmeübertragungsmedium in die Walze
geleitet wird. Der Leistungsverbrauch derartiger Walzen
ist beträchtlich.
-
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene
Bombierungswalzen bekannt, die ebenso heizbar sind.
Derartige Lösungen sind im Stand der Technik beschrieben,
beispielsweise in den US-Patenten Nr. 4 282 639 und 4 679
287. In dem letzteren US-Patent ist das Beheizen der
Walze derart reguliert, daß Sprühvorrichtungen im Inneren
der Walze angebracht sind, in welche ein beheiztes
Wärmeübertragungsmedium eingespeist wird, wobei das
Medium mit Hilfe der Sprühvorrichtungen auf die
Innenfläche des Walzenmantels gesprüht wird, um den
Walzenmantel zu beheizen. Andererseits wurde im letzteren
US-Patent das Beheizen der Walze derart reguliert, daß
das Heizmedium unmittelbar in das Innere der Walze in den
Raum zwischen der ortsfesten Walzenachse und dem
Walzenmantel geleitet wird, und zwar mit dem Ziel, den
Walzenmantel zu beheizen. Hinsichtlich des Heizens weisen
derartige Walzen mit variabler Bombierung ebenso die
gleichen Nachteile wie bereits vorhergehend diskutiert
auf. Somit sind diese Nachteile die großen zu
handhabenden Flüssigkeitsmengen, die mit dem Heizen des
Wärmeübertragungsmediums in Beziehung stehenden Probleme
sowie der hohe Leistungsverbrauch, der aus den großen
Flüssigkeitsmengen und aus der Beheizung des
Wärmeübertragungsmediums resultiert.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine heizbare
Walze zu schaffen, bei welcher der Leistungsverbrauch der
Walze verringert worden ist und mit deren Hilfe eine
gleichmäßige Beheizung des Walzenmantels erreicht werden
kann. Diese Aufgaben sind durch eine Walze gelöst worden,
und zwar gemäß den charakteristischen Merkmalen von
Anspruch 1.
-
Mittels der vorliegenden Erfindung werden, verglichen mit
dem Stand der Technik, eine Anzahl bemerkenswerter
Vorteile erreicht, von welchen, in dieser Verbindung,
beispielsweise die folgenden erwähnt werden sollen. In
der erfindungsgemäßen Lösung sind die zu handhabenden
Ölmengen gering und kann in Verbindung mit den Walzen mit
variabler Bombierung die Temperatur des Öls gering
gehalten werden. Da bei der Erfindung die Wärme sehr nahe
an der Walzenfläche eingeführt wird, können die
Wärmeverformungen gering gehalten werden, und kann das
Temperaturprofil der Walze wesentlich gleichmäßiger
gehalten werden als bei mittels Flüssigkeit erhitzten
Walzen. Im Walzenmantel tritt kein großer
Temperaturgradient auf. In Verbindung mit einer
erfindungsgemäßen Walze ist es nicht notwendig, außerhalb
der Walze angeordnete komplizierte Vorrichtungen zu
verwenden. Die Effizienz bezüglich der Beheizung kann auf
nahezu 100% optimiert werden. Eine erfindungsgemäße Walze
ist billig in der Herstellung. Die Walze kann aus
kommerziell verfügbaren Komponenten konstruiert werden.
Außer der Tatsache, daß das Temperaturprofil gleichmäßig
gehalten werden kann, kann mit der erfindungsgemäßen
Walze die Erwärmung der Endbereiche der Walze ebenso auf
erwünschte Weise beschränkt werden. Weitere Vorteile und
charakteristische Merkmale der Erfindung sind in den
abhängigen Ansprüchen definiert und werden aus der
folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung
ersichtlich.
-
Nachstehend wird die Erfindung ausführlich anhand
beispielhafter Ausführungsbeispiele aus den Figuren in
der beigefügten Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
-
Fig. 1 eine Längsvertikalansicht einer erfindungsgemäßen
Walze im Teilschnitt;
-
Fig. 2 eine Schnittansicht einer Walze aus Fig. 1 entlang
der Linie II-II;
-
Fig. 3 eine Teilschnittansicht eines zweiten
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Walzenmantels;
-
Fig. 4 eine Teilschnittansicht eines alternativen
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Walze;
-
Fig. 5 eine Teilschnittansicht eines weiteren
alternativen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Walze.
-
In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Walze mit 10
bezeichnet. Die Walze 10 aus Fig. 1 ist eine Walze mit
variabler Bombierung mit einer ortsfesten Walzenachse 11,
auf welcher der Walzenmantel 12 drehbar vorgesehen ist.
Der Mantel 12 ist drehbar auf der Walzenachse 11
montiert, und zwar mittels End-Lagerungen 13. Im Raum
zwischen dem Mantel 12 und der Achse 11 der Walze mit
variabler Bombierung sind hydraulische
Belastungseinrichtungen 14 vorgesehen, die auf der
Walzenachse 11 abgestützt sind und die andererseits gegen
die Innenfläche des Walzenmantels 12 abgestützt sind, so
daß das Profil des Walzenmantels 12 mittels der
Belastungseinrichtung 14 regulierbar ist. Im
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind die Kolben der
hydraulischen Belastungseinrichtung 14 in zylindrischen
Bohrungen 15 aufgenommen, die in der Walzenachse 11
ausgebildet sind. In diese zylindrischen Bohrungen 15
wird unterhalb der Zylinder der hydraulischen
Belastungseinrichtung 14 ein Druckmedium mit
einstellbarem Druck in, in der Walzenachse 11 gebildeten
Druckkanälen 16 entlang eingeleitet.
-
Zusätzlich zur Tatsache, daß die Walze aus den Fig. 1 und
2 eine Walze mit einstellbarer Bombierung ist, ist der
Walzenmantel 12 zudem beheizbar ausgelegt. Zum Zwecke der
Heizung sind in dem Walzenmantel 12 axiale
Durchgangslöcher 1 ausgebildet worden, wobei die Löcher
bei diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise gebohrt sind.
In den die Löchern 1 sind elektrische Widerstände 2
aufgenommen worden, und zwar über die gesamte Länge der
Löcher 1. An den Enden des Walzenmantels 12 sind
Gleitringe 3 vorgesehen, durch welche der elektrische
Strom zu den Widerständen 2 gespeist wird. Die Löcher 1
sind in dem Walzenmantel 12 eingesetzt, und zwar
möglichst nahe an der Walzenfläche, um die
Wärmeverf ormungen in der Walze so gering wie möglich zu
halten und um den Temperaturgradienten in dem Mantel 12
ebenso klein zu halten. In den Fig. 1 und 2 ist gezeigt,
daß lediglich eine Reihe von Löchern 1 in dem
Walzenmantel 12 ausgebildet worden ist, daß jedoch, falls
notwendig, mehrere Reihen von Löchern in dem Walzenmantel
12 ausbildbar sind, wobei die Radialabstände dieser
Reihen von Löchern von der Mittelachse unterschiedlich
sind, Der Durchmesser der Löcher 1 darf nicht groß sein,
da selbst Löcher mit einem Durchmesser von beispielsweise
10 mm für in die Löcher auf zunehmende Widerstände
ausreichend groß ist. Vorhergehend wurde angemerkt, daß
versucht worden ist, die Löcher 1 so nahe wie möglich an
der Walzenfläche anzuordnen. Die Löcher 1 können jedoch
nicht unmittelbar in der Walzenfläche angebracht werden,
da sich in diesem Fall die Temperatur der Walzenfläche
wellenförmig ausgestaltet. Somit ist eine optimale Lage
zur Positionierung der Löcher 1 ermittelbar, wobei diese
Lage darauf basierend ausgewählt wird, daß die Wellenform
der Temperatur auf ein Minimum verringert ist.
-
Im Ausführungsbeispiel aus den Fig. 1 und 2 sind die
Löcher 1 in dem Walzenmantel 12 vorzugsweise durch Bohren
ausgebildet. Die Löcher können zudem auf andere Weise in
der Walze ausgebildet sein, wobei in Fig. 3 ein Beispiel
in der Teilschnittansicht gezeigt ist. Im
Ausführungsbeispiel aus Fig. 3 sind die Nuten 21 in der
Außenfläche des Walzenmantels ausgebildet worden, wobei
auf dem Walzenmantel 12 eine äußere Beschichtungsfläche
22 der Walze in geeigneter Weise ausgebildet worden ist.
Im Ausführungsbeispiel aus Fig. 3 wurde dies derart
durchgeführt, daß die Beschichtungsfläche 22 auf dem
Walzenmantel 12 ausgebildet worden ist, beispielsweise
aus durch Schweißen fixiertes Metallblech. Die Anordnung
kann derart ausgestaltet werden, daß die Nuten 21 großer
Tiefe in die Außenflächen 20 des Walzenmantels
ausgebildet sind, wobei die Nuten anschließend von der
Seite der Außenseitenfläche 20 geschlossen werden,
beispielsweise durch Schweißen, so daß die Nuten 21 den
in den Fig. 1 und 2 gezeigten Löchern gleichen. Da im
Ausführungsbeispiel aus Fig. 3 die für die elektrischen
Widerstände geschaffenen Löcher nicht durch Bohren in der
Walze ausgebildet wurden, müssen diese nicht
notwendigerweise in Axialrichtung der Walze angeordnet
werden. Mittels derartiger Löcher, deren Richtungen sich,
verglichen mit Axiallöchern, von der Axialrichtung
unterscheiden, kann auch der Vorteil erreicht werden, daß
mittels der "Diagonal-"Löcher mit Axiallöchern in
Beziehung stehende Schwingungsprobleme vermieden werden.
Im Falle, daß die Löcher nicht durch Bohren in der Walze
ausgebildet worden sind, können die Richtungen der Löcher
bis zu einem derartigen, sich von der Axialrichtung
unterscheidenden Ausmaß ausgestaltet werden, daß die
Löcher sogar spiralförmig sind. Ein übertriebenes
Ausführungsbeispiel, das eine derartige Möglichkeit
repräsentiert, ist in der Lösung aus Fig. 4 gezeigt. In
Fig. 4 sind sich von einem zum anderen Ende in der Walze
erstreckende spiralförmige Rillen 21 in der Fläche 20 der
Walze ausgebildet, wobei die Nuten 21 anschließend mit
einer geeigneten Beschichtungsfläche 22 abgedeckt worden
sind. Die Beschichtungsfläche 22 kann auf der Walze
ausgebildet werden, und zwar beispielsweise aus
Metallblech oder durch Schweißen, wie bereits
vorhergehend erklärt.
-
Aus Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Lösung gezeigt. Die Walze aus Fig. 5
ist eine Walze mit einstellbarer Bombierung, welche eine
ortsfeste Achse 11 aufweist, und zwar in einer den Fig. 1
und 2 entsprechenden Weise, wobei der Walzenmantel 12 auf
der Achse 11 mittels End-Lagerungen 13 drehbar
eingerichtet ist. In die Außenfläche 20 des Walzenmantels
12 sind stark spiralartige Nuten 21 ausgebildet worden,
die ausgehend von der Außenseite mittels einer geeigneten
Beschichtungsfläche 22 bedeckt sind. Im Raum zwischen dem
Walzenmantel 12 und der Walzenachse 11 ist eine
hydraulische Belastungseinrichtung 14 angeordnet, mit
deren Hilfe das Auslenkungsprofil des Walzenmantels auf
erwünschte Weise einstellbar ist. Das Ausführungsbeispiel
aus Fig. 5 unterscheidet sich von den vorhergehend
beschriebenen dahingehend, daß die Walze aus Fig. 5
hinsichtlich der Temperatur in Zonen einstellbar sind.
Für diesen Zweck sind außer den spiralförmigen Nuten 21
oder außer den mittels der Nuten 21 und der
Beschichtungsfläche 22 definierten Kanälen
Verbindungsbohrungen 26 in der Innenfläche der Walze
vorgesehen. Die Verbindungsbohrungen sind in dem
Walzenmantel 12 in Axialrichtung der Walze gleichmäßig
beabstandet gebildet, so daß die Verbindungsbohrungen 26,
zusammen mit den Walzenenden, die Walze in Axialrichtung
in Zonen Z&sub1;...Z&sub4; aufteilen. In den Verbindungsbohrungen
26 sind elektrische Leiter aufgenommen, die einerseits
mit den elektrischen Widerständen 2 verbunden sind und
andererseits mit Anschlüssen 25 verbunden sind, die im
Inneren der Walze aufgenommen sind. Mittels dieser
Anordnung können durch die Anschlüsse 25 elektrische
Ströme unterschiedlicher Intensitäten in die
unterschiedlichen Zonen Z&sub1;...Z&sub4; in der Walze gespeist
werden, wobei mittels der elektrischen Widerstände 2
unterschiedliche Heizeffekte für die unterschiedlichen
Zonen Z&sub1;...Z&sub4; in der Walze vorgesehen werden können.
Somit ist die Walze aus Fig. 5 hinsichtlich der
Temperatur in Zonen einstellbar.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist weiter vorgeschlagen, daß es in bestimmten Fällen
vorzuziehen ist, daß die Löcher 1 oder die entsprechenden
Kanäle 21, die in den Walzenmantel 12 ausgebildet sind,
vollständig abgedichtet und mit einer passenden
Wärmeübertragungsflüssigkeit gefüllt werden können,
beispielsweise mit Wasser. In einem derartigen Fall
gleicht die in den Kanälen 1, 21 vorhandene
Wärmeübertragungsflüssigkeit die Temperaturen in dem
Walzenmantel 12 aus. Die Wärmeübertragungsflüssigkeit
zirkuliert überhaupt nicht in den Kanälen 1, 21, aus
welchem Grunde der Druck in den Kanälen 1, 21 sehr hoch
wird. Hinsichtlich der Arbeitsweise der Walze 10 ist eine
derartige Druckerhöhung in keiner Weise schädlich.
-
Vorhergehend ist die Erfindung lediglich beispielhaft
anhand der beispielhaften Ausführungsbeispielen in den
Figuren der beigefügten Zeichnung beschrieben worden. Die
Erfindung ist jedoch nicht auf die beispielhaften
Ausführungsbeispiele aus den Figuren beschränkt, sondern
sind viele Abwandlungen innerhalb des Bereichs der
erfinderischen Idee möglich, die in den beigefügten
Patentansprüchen definiert ist.