FI70358B - Elektromagnetiskt upphettbar vals i synnerhet kalandervals - Google Patents

Description

1 70358 Sähkömagneettisesti kuumennettava tela, erikoisesti kalan-teritela

Keksintö koskee sähkömagneettisesti kuumennettavaa 5 telaa, erityisesti kalanteritelaa, jossa on ferromagneettista ainetta oleva ontto, sylinterimäinen telan vaippa ja siihen induktiivisesti virtoja kehittävät, akselin suunnassa vierekkäin sijoitetut, telan vaipan sisään järjestettyyn pyörimättömään kannattimeen kiinnitetyt sähkömagneetit, 10 joiden napapinnat ovat kohti telan vaipan sisäpintaa, ja jossa on lämpötilan mittausarvon anturilaite, joka antaa telan vaipan ulkopinnan lämpötilan oloarvoa vastaavan mittausarvon, ja jossa on ohjauspiiristö, joka muuttaa telan vaipassa olevan magneettivuon muutokset määräävää magne-15 tointivirtaa mittausarvon ja ennalta määrätyn nimellisarvon perusteella nimellisarvon suuntaan.

Tämän tapainen, tekstiilituotteiden kuumennukseen tarkoitettu tela tunnetaan GB-patenttijulkaisusta 1 319 318, ja siinä on aksiaalisesti vierekkäin kaksi kehän suunnassa 20 kulkevaa magnetointikäämiä, joita syötetään vaihtovirralla. Magneettisydän koostuu E-muotoisista levyistä, joiden kolmen sakaran päätypinnat ovat kohti telan vaipan sisäpintaa. Vapaasti laakeroidun telan vaipan yhdelle päätypinnalle on kiinteästi kiinnitetty lämpöanturi. Mitatusta lämpötilas-25 ta riippuen muutetaan magnetointivaihtovirtaa kummassakin käämissä, jotta saadaan suhteellisen lyhyen telan vaipan lämpötila pidetyksi hyväksytyissä rajoissa. Tässä tapauksessa kulkee magneettivuo telan sisässä oleellisesti aksiaalisessa suunnassa.

30 GB-patenttijulkaisussa 978163 esitetyssä samantapai sessa konstruktiossa koostuu magneettisydän kuudesta kehän suunnassa tasavälein sijoitetusta lamelloidusta palkista, joita ympäröi kaksi aksiaalisesti vierekkäin sijoitettua, kehän suunnassa kulkevaa käämiä. Palkkien molemmat pääty-35 sivut sijaitsevat kahden telan vaippaan liittyvän pääty-seinän toisiinsa päin olevia sisäpintoja vastapäätä niin, että magneettivuo kulkee ensin päätyseinien läpi ja sitten 70358 aksiaalisesti telan vaipan läpi. Lämpöelementti on sovitettu molempien käämien väliin.

Edelleen tunnetaan DE-kuulutusjulkaisusta 1 237 239 tela, joka toimii kuivaussylinterinä paperikoneille, ja 5 jossa on sijoitettu aksiaalisesti vierekkäin useita samankeskisestä akselin suhteen kulkevia käämejä, jotka ovat vinossa halkaisijatasoon nähden ja joita magnetoidaan vaihtovirralla. Kuudellatoista aksiaalisuunnassa ulottuvalla, lamelloidulla magneettisydänosalla on ulokkeet, joiden 10 napapinnat ovat kohti telan vaipan sisäpintaa. Nämä napa-pinnat on sovitettu spiraalilinjaan. Telan vaipassa oleva magneettivuo kulkee puolestaan aksiaalisessa suunnassa.

Telan reunalla on seurauksena pienentynyt kuumennuskyky.

Lisäksi on DE-hakemusjulkaisusta 2 914 277 tunnettua 15 suorittaa tankomaisten työkappaleiden yhteydessä kuumennus induktorin useissa toisiaan seuraavissa lohkoissa. Mange-tointi saadaan vaihtovirralla kolmivaiheverkosta. Työkap-paleen lämpötilaa tarkkaillaan mittausarvoantureilla ja tehonsyöttöä induktorin vastaaviin käämilohkoihin ohjataan 20 oloarvon ja nimellisarvon välisestä vertailusta riippuen, jotta työkappale jättää kuumennuslaitteen siten, että sen loppulämpötila on tasainen.

Keksinnön tehtävänä on muodostaa kuumennettava tela, jossa ulkopinnan lämpötila voidaan pitää telan aksiaa-25 lisen pituuden yli ennalta annetulla lämpötilaprofiililla ja erityisesti vakiolämpötilassa aksiaalisen pituuden yli.

Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisesti siten, että sähkömagneetit muodostavat akselin suunnassa vierekkäisiä lohkoja, joiden kulloinenkin magnetointitasavirta 30 on säädettävissä, että jokaisessa lohkossa on parillinen määrä kehän suunnassa erillään olevia sähkömagneetteja, joiden napaisuus muuttuu kehän suunnassa, ja että lämpötilan mitta-anturilaite antaa paikallisen mittausarvon erillisissä, aksiaalisesti toistensa suhteen siirretyissä paikoissa, 35 ja että ohjauspiiristä muuttaa yksittäisten lohkojen kunkin hetkistä magnetointitasavirtaa paikallisten mittausarvojen ja ennalta määrätyn, telan vaipan ulkopinnan lämpötilapro- 3 70358 fiilin perusteella, jonka vaipan seinämän paksuus on vähintään kaksi kertaa niin suuri kuin pyörrevirtojen tun-keutumissyvyys.

Koska telan pituuden yli on sovitettu useita erik-5 seen ohjattavia lohkoja, voidaan kuumennusteho ja siten lämpötila määrätä näihin lohkoihin liittyvissä työalueen osissa yksilöllisesti. Käyttämällä mitta-anturia yhdessä ohjauspiirin kanssa säilytetään haluttu telan vaipan ulkopinnan lämpötilaprofiili. Siten voidaan asettaa vakio ul-10 kopinnan lämpötila koko telan pituudelle. Mutta voidaan myös esimerkiksi ottaen huomioon käsiteltävän rainamateri-aalin kosteus, saavuttaa tästä vakioarvosta poikkeava lämpötilaprof iili.

Seinämän paksuuden takia on telan vaipalla suhteel-15 lisen suuri massa ja hyvin tasainen lämpötilajakauma ulkopinnalla .

Koska magnetointiin käytetään tasavirtaa ja koska magneettien napaisuus vaihtelee kehän suunnassa, saadaan telaa pyöritettäessä sen vaippaan kehän suunnassa kulkevia 20 vaihtomagneettivoita, jotka saavat aikaan lämpenemistä var ten halutut pyörrevirrat aksiaalisesti tarkasti määrätyillä alueilla. Tässä ei tarvitse huomioida loistehoa, kuten vaihtovirran yhteydessä, ja siten voidaan vähentää laitteen käyttökuluja. Häviöt kiinteässä kannattimessa ovat 25 mitättömän pienet; varsinkaan sellaista kannattimen lämpenemistä ei esiinny, että telan vaipan nopeat lämpötilan kohoamiset estyisivät (nopeat lämpötilan kohoamiset ovat joskus tarpeellisia).

Tämä pätee myös silloin, kun kannatin ei koostu le-30 vyistä, vaan massiivisesta materiaalista, jolloin stabii-lisuutta voidaan lisätä ja kannatinta voidaan kuormittaa suuremmilla mekaanisilla rasituksilla.

Vaatimusten 2 ja 3 mukaisesti tuotetaan telan vaipan päihin lisälämpöä, jolloin voidaan kompensoida kohonnutta 35 lämmön ulosvirtausta telan päissä sekä siihen liittyvää yläpinnan jäähtymistä.

4 70358

Vaatimuksen 4 tunnusmerkkiosan mukaan saadaan lisä-vaikutusmahdollisuuksia, esimerkiksi telan vaipan kuormittamiseksi mekaanisesti magneettivoimalla.

Hyödyntämällä vaatimuksen 5 mukaisia tunnusmerkkejä 5 voidaan lisänä käyttää kuumennusmagneettien tuottamaa mag-neettivoimaa vaikuttamaan mekaanisesti telaan, esim. telan vaipan kannattamiseksi, taivutustasauksen saamiseksi tai toivotun puristusvoiman synnyttämiseksi.

Yhden tai useamman magneetin avulla voidaan saada 10 toivottu kompensaatiovoima, joilla myös kuumennustehoa siirretään telan vaippaan, ja seuraavilla kehän suuntaan asetetuilla magneeteilla, joiden voiman summavektori on nolla symmetrisen järjestyksen takia, siirretään vielä puuttuva kuumennusteho.

15 Erityisiä etuja tarjoaa telan vaippa, jolla on vaa timuksen 6 mukainen seinämän paksuus.

Vaatimuksen 7 mukainen tela sallii mittausarvojen määrittämisen eri aksiaalikohdista yhdellä ainoalla mittaus-arvoanturilla.

20 Vaatimuksen 8 mukainen suoritusmuoto on erikoisen vähän häiriöaltis. Mittausarvoanturille voidaan käyttää muutoin käyttämättömät tilat.

Erikoisen suositeltava on infrapunasäteilymitta-laite lämpötilan mittausarvoanturiksi vaatimuksen 9 mukai-25 sesti. Koska useimpien telojen yläpinnat ovat metallia tai loistokiillotettuja, saadaan suuri mittaustarkkuus. Erikoisen hyviä mittaustuloksia antaa vaatimuksen 10 mukainen suoritusmuoto. Lämpösäteilyluovutuksen kohottamiseksi voidaan esimerkiksi suorittaa mattapintainen lakkaus tai asen-30 taa muovikaistaleita.

Koska telan halkaisija on vain lämpötilasta riippuva suure, käyttää myös vaatimuksen 11 suoritusmuodon mukaista lämpötilan mittausta.

Edelleen erään mahdollisuuden lämpötilan mittaamiselle 35 antaa vaatimus 12. Sinänsä tunnetuilla mittalaitteilla voidaan todeta telan vaipan lämpötilasta riippuvien materiaaliominaisuuksien, kuten johtavuuden ja permeabiliteetin muutokset .

5 70358

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin kuvioissa esitettyjen edullisten suoritusmuotoesimerkkien avulla.

Piirustuksissa kuvio 1 esittää osittaista pitkittäisleikkausta kek-5 sinnön mukaisesta telasta, jossa on sähkömagneettinen kuumennus ,

kuvio 2 esittää leikkausta kuvion 1 linjaa II-II

pitkin, kuvio 3 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaisen 10 telan toista suoritusmuotoa ja kuvio 4 esittää mitta-arvoanturin toista suoristus- muotoa.

Kuvioiden 1 ja 2 suoritusmuotoesimerkissä on esitetty kalanteritela 1, joka toimii yhdessä vastatelan 30 15 kanssa. Telassa 1 on ontto telan vaippa 2, joka on laakerin 3 kautta laakeroitu kannattimelle 4, jota pidetään telineessä 5 kiertymättömästi, kuten on osoitettu ruuvilla 6 .

Kannattimelle 4 on sovitettu toistensa viereen ak-20 selin suunnassa useita lohkoa SI, S2, S3, S4,..., joissa on kulloinkin kahdeksan sähkömagneettia A-H, jotka on yhdistetty toisiinsa kannattimeen 4 muodostetulla ikeellä 7, Kussakin magneetissa on kela 8 ja napakenkä 9, jonka napapinnat 10 ovat telan vaipan 2 sisäpinnan 11 vieressä.

25 Kelojen 8 liitäntäjohdot 12 on johdettu ulos kannattimen 4 porauksen 13 läpi.

Telan 1 työalueen 14 ulkopuolella on sen ulkopinnan 15 vieressä siitä erillään joukko aksiaalisesti toistensa vieressä olevia lämpötilamitta-arvoantureita M. Kuhunkin 30 lohkoon SI jne. on sijotettu yksi mitta-arvoanturi Ml jne. On kysymys mittalaitteista, jotka ilmoittavat telan vaipan lämpötilasta riippuvaiset muutokset pyörrevirtakoestuksen avulla ja siten antavat johtimen 16 kautta ulkopinnan 15 lämpötilasta riippuvaisen signaalin.

35 Telan vaipan 2 pään 17 viereen on sovitettu työ aluetta 14 vastapäätä olevalle sivulle telan vaippaan 2 6 70358 toinen magneettilaite 18, jossa on magneetit I-L. Myös tässä on aina napakenkä 19 kelan 20 ympärillä. Sen na-papinnat 21 ovat telan vaipan ulkopinnan 15 vieressä. Nämä kelat 20 on varustettu liitäntäjohdoilla 21.

5 Ohjauspiiristössä 22 on kullekin lohkolle SI jne.

ohjauspiiri Rl, R2, R3, R4,..., johon ensimmäisen sisääntulon 23 kautta johdetaan lämpötilasignaali lämpötilamit-ta-arvoanturista Ml ja toisen sisääntulon 24 kautta tämän paikan lämpötilan pitoarvoa vastaava signaali. Kolmannen 10 sisääntulon 25 kautta voidaan johtaa telan kuormistusta tai asentoa vastaava signaali. Kulloinenkin ulostulo 26 johtaa katkaisijaan Tl, T2, T3, T4... kutakin lohkoa SI jne. varten. Näissä katkaisijoissa on kulloinkin ryhmä ulostulojohtimia 27, jotka on kulloinkin liitäntäjohdoilla 15 12 liitetty lohkoon SI jne. Katkaisija Tl on sen lisäksi liitetty magneettilaitteen 18 liitäntäjohtoihin 21. Ei ole tarpeen, että kaikkia keloja ohjataan erikseen. Esimerkiksi voidaan kulloinkin kaksi vierekkäistä kelaa tai kaksi toisiaan vastapäätä olevaa kelaa kytkeä sarjaan.

20 Kun virtaa syötetään magneettikeloihin, niin muo dostuu teräksestä koostuvaan telan vaippaan 2 pyörrevir-toja lähelle sisäpintaa 11. Nämä johtavat telan vaipan kuumenemiseen. Tämä lämpö johdetaan ulos ja käsiteltävään rainamateriaaliin. Koska telan vaipan vahvuus d 25 on enemmän kuin kaksi kertaa niin suuri kuin pyörrevir-tojen tunkeutumissyvyys, muodostuu lohkojen välille tasainen lämpötilansiirtymä. Myös kun kaikissa jonkin lohkon keloissa virtaa sama magnetointivirta ja kun ne on kytketty napaisuudeltaan samoin, esiintyy tämä pyörrevirto-30 jen muodostus, koska napapintojen välisten aukkojen johdosta muodostuu vuomuutoksia. On kuitenkin edullisempaa muodostaa toisiaan ympäryskehän suunnassa seuraaviin na-papintoihin erilaiset olosuhteet voimakkaamman vuomuutok-sen aikaansaamiseksi joko erilaisen magnetoinnin tai vaih-35 televan napaisuuden avulla. Missään tapauksessa ei synny mitään vaikeuksia siirtää tällä tavoin riittävän suurta kuumennustehoa telan vaippaan.

7 70358 Käytössä kunkin ohjauspiirin Rl sisääntuloon 24 johdetaan lämpötilan pitoarvoa ulkopinnalla 15 vastaava signaali joko kiinteästi aseteltuna tai käyttövaatimusten mukaisesti muutettavana. Lämpötilamitta-arvoanturin M 5 ulostulosignaali johdetaan sisääntulon 23 kautta. Katkaisija T syöttää nyt siihen liittyvän lohkon keloja 8 magneto intivirralla siten, että pyörrevirranmuodostuksen kautta asetetaan haluttu pitoarvolämpötila. Lisäkuumennus magneettien I-L avulla reunalla estää lämpötilan laskun 10 telan päitä kohti.

Kun sisääntulon 25 kautta johdetaan lisäksi sijainti- tai kuormistussignaaleja, voidaan saavuttaa myös tai-pumantasaus tai vastaava. Tässä tapauksessa ohjataan esimerkiksi magneetteja A ja H siten, että ne vaikuttavat 15 taipuman aiheuttavaa voimaa vastaan. Tällöin syntyvät pyörrevirrat synnyttävät osan kuumennusvaikutuksesta.

Tässä tapauksessa ei magneetteja D ja E käytetä. Magneet-teihin B, C, F ja G johdetaan sama virta, jota ohjataan niin, että tuotetaan vielä lisäksi tarvittava kuumennus-20 teho. Näiden magneettien synnyttämät voimat kumoutuvat keskenään.

Kuvion 3 suoritusmuodossa käytetään samoille osille 100:11a kuvion 1 viitenumeroiden suhteen korotettuja numeroita. Erona on lähinnä, että telan vaipan päihin on 25 kulloinkin muodostettu käyttömoottorin 118, 118' roottori 117, 117', joiden moottoreiden staattorit 119 on sovitettu kiinteiksi. Tämä moottori voi olla esimerkiksi oikosulkuroottorilla varustettu epätahtimoottori. Tällöin roottorissa syntyvä lämpöteho auttaa estämään lämpötilan 30 laskun telan päitä kohti.

Lisäksi on tässä suoritusmuodossa lämpötilamitta-arvoanturi M' muodostettu infrapunasäteilymittalaitteek-si, joka on kiinteästi liitetty kannattimelle 104 aina kulloinkin kahden lohkon SI jne. väliin. Lisäksi on telan 35 vaipan 102 sisäpinnalle 111 kulloinkin tämä mitta-arvoan-turin M' eteen vedetty ympäri kiertävä kaista mustalla mat- 8 70358 talakalla optimaalisen säteilyluovutuksen saavuttamiseksi. Näin mitattu lämpötila sisäpinnalla 111 on kiinteässä yhteydessä lämpötilaan ulkopinnalla 115.

Lisäksi on kannattimelle 104 sovitettu kuormitus-5 mitta-arvoantureita m, jotka tunnustelevat etäisyyttä sisäpintaan 111 ja antavat vastaavan signaalin ohjauspiirin Rl jne. sisääntuloihin 25.

Kuvion 4 mukaisessa suoritusmuodossa on kannattimelle 204 laakeroituun telaan 201 sovitettu lämpötilamitta-10 arvoanturi M", joka voi liikkua kiskolla 229 aksiaalisuun-nassa edestakaisin. Se voi pysähtyä eri asentoihin a, b ja c lämpötilamitta-arvon saamiseksi niistä. Sen ulostulosignaali johdetaan ohjauspiiristöön 222, joka syöttää kulloisenkin mittaustuloksen asianomaiseen lohkoon.

15 Tasavirran sijasta voidaan magneettikeloja 8 syöt tää myös vaihtovirralla tai 3-vaihevirralla.

Claims (12)

1. Sähkömagneettisesti kuumennettu tela, jossa on ferromagneettista ainetta oleva ontto, sylinterimäinen telan 5 vaippa ja siihen induktiivisesti virtoja kehittävät, akselin suunnassa vierekkäin sijoitetut, telan vaipan sisään järjestettyyn pyörittämättömään kannattimeen kiinnitetyt sähkömagneetit, joiden napapinnat ovat kohti telan vaipan sisäpintaa, ja jossa on lämpötilan mittausarvon anturilaite, joka antaa 10 telan vaipan ulkopinnan lämpötilan oloarvoa vastaavan mittausarvon, ja jossa on ohjauspiiristö, joka muuttaa telan vaipassa olevan magneettivuon muutokset määräävää magnetointi-virtaa mittausarvon ja ennalta määrätyn nimellisarvon perusteella nimellisarvon suuntaan, tunnettu siitä, että 15 sähkömagneetit muodostavat akselin suunnassa vierekkäisiä lohkoja (S^ jne.), joiden kulloinenkin magnetointitasavirta on säädettävissä, että jokaisessa lohkossa on parillinen määrä kehän suunnassa erillään olevia sähkömagneetteja (A-H), joiden napaisuus muuttuu kehän suunnassa, ja että lämpötilan 20 mitta-anturilaite (M·^ jne., M', M") antaa paikallisen mittaus-arvon erillisissä, aksiaalisesti toistensa suhteen siirretyissä paikoissa, ja että ohjauspiiristö (22) muuttaa yksittäisten lohkojen kunkin hetkistä magnetointitasavirtaa paikallisten mittausarvojen ja ennalta määrätyn, telan vaipan (2) 25 ulkopinnan lämpötilaprofiilin perusteella, jonka vaipan seinämän paksuus (d) on vähintään kaksi kertaa niin suuri kuin pyörrevirtojen tunkeutumissyvyys.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tela, tunnet-t u siitä, että telan vaipan päätypintojen ja/tai ulkopin- 30 nan läheisyyteen on järjestetty kiinteitä lisäsähkömagneet-teja (I-L).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tela, tunnet-t u siitä, että telan vaippaan on sen päätypintojen ja/tai ulkopinnan läheisyyteen kiinnitetty telaa varten tarkoite- 35 tun, kiinteän ulkostaattorin (119,119') omaavan sähköisen käyttömoottorin (118,118') roottori (117,117'). 10 70358

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen tela, tunnettu siitä, että kehän suunnassa erillään olevien magneettien magnetointitasavirrat ovat muutettavissa yksittäisesti tai ryhmittäin ohjauspiiristön (22) 5 avulla.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen tela, tunnettu siitä, että siinä on vähintään yksi kuormituksen mittausarvoanturi (m), joka ilmoittaa telan vaipan (102) suunnilleen säteittäisessä suunnassa vaikuttavaa 10 mekaanista oloarvokuormitusta erillisissä, aksiaalisesti siirretyissä paikoissa vastaavan mittausarvon, ja että ohjauspiiristö (22) muuttaa lisäksi magnetointitasavirto-ja näistä mittausarvoista riippuen.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen tela, 15 tunnettu siitä, että telan vaipan (2) seinämän paksuus (d) on vähintään 20 mm.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen tela, tunnettu siitä, että vähintään yksi mittausarvoanturi (M") on liikuteltavissa edestakaisin telan vaipan 20 ulkopuolella telan akselin suuntaisesti.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen tela, tunnettu siitä, että jokaiseen lohkoon (S^ jne.) on sovitettu vähintään yksi kiinteä lämpötilan mittausarvoanturi (M1), joka on kulloinkin kahden aksiaalisesti 25 vierekkäisen magneetin välissä.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen tela, tunnettu siitä, että lämpötilan mittausarvoantu-rina (M') käytetään infrapunasäteilymittalaitetta.

9 70358

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen tela, t u n -30 n e t t u siitä, että infrapunasäteilymittalaite (M') on sovitettu telan vaipan (102) sisään ja vaipan sisäpintaa on käsitelty ainakin mittalaitteen alueella lämpö-säteilyluovutuksen kohottamiseksi.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen tela, 35 tunnettu siitä, että lämpötilan mittausarvoantu- rina käytetään telan halkaisijan määrittävää mittalaitetta. 70358

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen tela, tunnettu siitä, että lämpötilan mittausarvoantu-rina (M) käytetään mittalaitetta, joka ilmoittaa pyörre-virtauksen avulla lämpötilasta riippuvaiset muutokset 5 telamateriaalin ominaisuuksissa. 12 Patentkrav 70 3 5 8