DE3528365A1 - Anordnung und verfahren zum steuern der dicke einer materialbahn - Google Patents

Description

ANORDNUNG UND VERFAHREN ZUM STEUERN DER DICKE EINER MATERIALBAHN

Die Erfindung betrifft die Bearbeitung von Papier, Kunststoffen und anderen Materialien mit rotierenden Druckwalzen, insbesondere eine Anordnung und ein Verfahren zum Steuern des Kalibers oder der Dicke einer Material bahn, auf die mit einer oder mehreren Druckwalzen eingewirkt wird.

Bei der Bearbeitung von plattenförmigen Materialien, wie z.B. Papier, Kunststoffen und Faserstoffen, kann die Eigenschaft des Materials dadurch geändert werden, daß man das Material durch einen zwischen den zusammenwirkenden Presselementen, wie z.B. den rotierenden Druckwalzen, gebildeten Walzenspalt führt. So kann z.B. durch das Hindurchführen einer Papierbahn zwischen Kalanderwalzen die Dicke, die Dichte und die Oberflächeneigenschaften des Papiers geändert werden. Die Gleichmäßigkeit des Verdichtungsvorganges wird durch Steuerung des lokalen Durchmessers der Walzen und somit durch den örtlichen Walzenspaltdruck erzielt. Die Walzen sind üblicherweise aus einem Material hergestellt, das sich mit der Temperatur ausdehnt und zusammenzieht, wobei der Walzendurchmesser durch örtliche Erhitzung und/oder Abkühlung verschiedener Abschnitte der Walzen gesteuert wird.

In den letzten Jahren wurden Maschinen zur Verarbeitung von Bahnen mit rechnergestützten Meßsystemen ausgestattet, die eine exakte Messung der Bahnparameter wie z.B. die Flächen-

masse, die Feuchtigkeit und die Dicke ermöglichen, und zwar sowohl in Maschinenrichtung (d.h. in Bewegungsrichtung der Bahn) als auch in Querrichtung. In der Mehrheit der Fälle wurden die Flächenmasse und die Feuchtigkeit in bezug auf ihre Änderungen in Maschinenrichtung mit Hilfe eines geschlossenen Systems geregelt, wohingegen die Steuerung bzw. Regelung des Gewichts, der Feuchtigkeit und der Dicke in Querrichtung mit Schwierigkeiten behaftet war. Diese Schwierigkeiten ergaben sich zum Teil dadurch, daß wirksame und zuverlässige Stellglieder zur Steuerung der lokalen Erhitzung der Druckwalzen fehlten.

Bei der Herstellung von Papier ist das Kaliber bzw. die Dicke von primärer Bedeutung, da dieses sich auf die Rollenharte und den Rollenaufbau auswirkt. Zusätzlich zu den KaIi- ber- bzw. Dickenänderungen können ein schlechtes Gewichtsund Feuchtigkeitsprofil Probleme bei der Rollenausbildung hervorrufen. Ungeachtet dieser Ursache wurde jedoch das Glättwerk zum Einstellen des Kalibers bzw. der Dicke in Querrichtung herangezogen. Diese Einstellungen wurden durch Zuführen oder Abführen von Wärme an bestimmten Stellen quer zu den Kalanderwalzen vorgenommen, um örtliche Änderungen der Walzendurchmesser hervorzurufen. Um eine örtliche Ausdehnung der Walze zu erzielen, wurden die Walzen mittels Bremskissen und Heizlampen erhitzt, jedoch war der durch diese Heizelemente erzielbare Steuerungsgrad relativ grob. Außerdem neigen die Bremskissen zu einem Verschleiß der Walzenoberfläche, was ihren Bestimmungszweck zunichte macht. Ebenso wurden zur Steuerung der Walzendurchmesser heiße oder kalte Luftstrahlen gegen lokale Bereiche der Walzen gerich tet. Die heißen Luftstrahlen erzeugen eine lokale Ausdehnung der Walze und die kalten Luftstrahlen erzeugen eine lokale Verjüngung der Walze.

Wegen der Bedeutung des RoIlenaufbaus wurden Regelungssysteme mit Rückführung zur Steuerung des Kalibers in Querrich-

tung verwendet. Bei Luftstrahl systemen wurde eine Eigensteuerung durch Verwendung von seienoidbetätigten Ventilen zur Steuerung der Luftstrahlen erreicht. Die Betätigung der Ventile wird durch einen Rechner entsprechend den über wachten Eigenschaften des verarbeiteten Papiers gesteuert. Dieses System weist gewisse Einschränkungen und Nachteile auf. Die elektromechanisehe Schnittstelle neigt zu Störungen und ist unnötigerweise kompliziert. Außerdem weisen die Luftstrahlen kaum den Aktionsradius und das Auflösungs vermögen auf, die erforderlich sind, um das Profil in Querrichtung zu steuern, und zwar selbst dann, falls getrennte Systeme mit heißer und kalter Luft verwendet werden.

Ferner beschreibt die US-PS 4 384 514 ein Wirbelstromerwärmungssystem, das örtliche Bereiche der Walzen mit Hilfe von in den Walzen induzierten elektrischen Strömen erwärmt. Dieses System erzeugt einen relativ schnellen Temperaturanstieg, jedoch verläuft die Abkühlung der Walzen relativ langsam, sofern nicht einige zusätzliche Kühleinrichtungen, wie z.B. kalte Luftstrahlen vorgesehen werden.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren zum Steuern der Dicke einer Materialbahn vorzuschlagen, mit deren Hilfe die oben genannten Einschränkungen und Nachteile ausgeschlossen werden können.

Diese Aufgabe wird vorrichtungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 beschriebenen Merkmale sowie verfahrensgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 11 beschriebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen hiervon sind Gegenstand weiterer Ansprüche.

Gemäß der Erfindung wird das lokale Erwärmen und Abkühlen der Druckwalzen durch eine Kombination aus Konvektionswärme- -Übertragung, Strahlungswärme-Übertragung und Aufpral!wärme-

-Übertragung erzielt. In unmittelbarer Nachbarschaft zur Walzenoberfläche ist eine zylindrisch gebogene Frontplatte vorgesehen, wobei Luft durch versetzt angeordnete Öffnungen in den durch die Walze und die Frontplatte ausgebildeten Bereich abgelassen wird. Die Luft strömt kontinuierlich und wird aus einer einzigen auf Raumtemperatur befindlichen Quelle erhalten. Einzeln gesteuerte Heizelemente ermöglichen es, daß die durch die Ausströmöffnungen sich bewegende Luft zur Steuerung einer lokalen Erwärmung und Abkühlung der Walze erhitzt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Dicken-Steuersystems gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine etwas schematisch dargestellte Querschnittsansicht eines Stellglieds zum Erwärmen und Abkühlen einer der Druckwalzen beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1;

Fig. 3 das Stellglied gemäß Fig. 2 in Teilansicht von vorne, teilweise in aufgebrochener Darstellung;

Fig. 4 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Stellglieds in Teilansicht von vorne;

Fig. 5 eine vereinfachte Seitenansicht der Fig. 4;

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Stellglieds in einer etwas schematisch dargestellten Querschnittsansicht.

In den Zeichnungen wird die Erfindung in Verbindung mit einer Dicken-Steueranordnung für eine Papierbearbeitungs-

maschine erläutert, wobei eine Papierbahn 11 durch einen zwischen zwei Druck- bzw. Kalanderwalzen 13 ausgebildeten Walzenspalt hindurchläuft. Nach dem Durchlauf zwischen den beiden Druckwalzen 13 wird die Papierbahn 11 unter Ausbildung einer Rolle 14 aufgewickelt. Sensoren 16 liberwachen die Härte und die Gleichmäßigkeit der Rolle während des Rollenausbildungsvorganges, wobei diesen Parametern entsprechende Daten einem Rechner 17 zugeführt werden. Der Rechner und eine Leistungssteuereinheit 18 steuern den Betrieb eines Stellgliedes oder von mehreren Stellgliedern 19 zur Steuerung der Temperatur und somit des Durchmessers der Druckwalzen 13.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, weist jedes Stellglied 19 eine in axialer Richtung langgestreckte, zylin- drisch gebogene Frontplatte 21 mit einer konkaven Stirnfläche auf, die der Außenfläche der zugeordneten Druckwalze 13 zugewandt ist. Die Frontplatte 21 ist koaxial zur Druckwalze ausgerichtet, wobei die Stirnfläche der Frontplatte in engem Abstand (z.B. 1,27cm) zur Walzenoberfläche ange ordnet ist. Die Frontplatte 21 erstreckt sich über die gesamte Länge der Walze und weist eine Bogenlänge in der Größenordnung von 25° oder mehr auf, wodurch ein umschlossener Abschnitt mit beträchtlicher Fläche zwischen der Frontplatte und der Walze ausgebildet wird.

Zum kontinuierlichen Ablassen der Luft mit hoher Geschwindigkeit (z.B. 2.440 bis 3.048 m/sec) in den zwischen der Frontplatte und der Walze ausgebildeten Bereich ist eine Einrichtung vorgesehen, die eine hinter der Frontplatte angeordnete Plenum- bzw. Luftkammer 22 und mehrere in der Frontplatte 21 vorgesehene Ausströmöffnungen 23 aufweist. Unter Druck gesetzte Raumluft wird mit Hilfe eines Gebläses 24 in die Luftkammer 22 eingeleitet und durch die Ausströmöffnungen 23 hinausgepreßt. Jede Ausströmöffnung 23 weist eine längliche, geschlitzte Öffnung mit einer Länge in der

Größenordnung von 7,62cm und einer Breite in der Größenordnung von 0,0762cm auf. Die Öffnungen sind bezüglich ihrer Längsseite parallel zur Achse der Walze ausgerichtet. Obwohl die Geschwindigkeit der durch die Öffnungen 23 strömenden

Luft relativ hoch ist, ist das Volumen des Luftstromes

relativ gering (z.B. 21,24 m /min pro 0,3048m in Querrichtung des Stellglieds). Demzufolge ist die für jedes Heizelement 31 erforderliche elektrische Eingangsleistung niedrig (z.B. lOkW pro 0,3048m in Querrichtung des Stellglieds). Diese Heizelemente 31 werden nachstehend näher erläutert. Der Druck in der Luftkammer 22 ist in der Größenordnung von 101mm Wassersäule und das Gebläse 24 kann relativ klein sein, z.B. 0,7457kW pro 0,3048m Stellglied erfordern.

In zwei längs des Umfangs der Frontplatte 21 versetzt

angeordneten, sich in axialer Richtung erstreckenden Reihen sind Ausströmöffnungen 23 angeordnet. Eine dieser Reihen ist nahe der oberen Kante der Frontplatte 21 und die andere Reihe mittig zwischen der oberen und der unteren Kante positioniert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dreht sich die Walze im Gegenuhrzeigersinn, wie dies anhand des Pfeiles 26 verdeutlicht wird. Würde man die Walze in Gegenrichtung drehen, so würde eine Öffnungsreihe nahe der unteren Kante der Frontplatte und die andere mittig angeordnet werden.

Die Ausströmöffnungen 23 sind so ausgerichtet, daß sie die Luft in den zwischen der Frontplatte und der Walze ausgebildeten Bereich mit einer Geschwindigkeitskomponente in die Richtung ablassen, in die sich die Walzenoberfläche in diesem Bereich bewegt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bewegt sich die Walzenoberfläche in Abwärtsrichtung und die Ausströmöffnungen sind im Winkel nach unten geneigt.

Eine Vielzahl von Leitlamellen 28 stehen von der Stirnfläche

der Frontplatte 21 ab. Diese Lamellen bestehen aus sich längserstreckenden Rippen, die in sich senkrecht erstreckenden Reihen angeordnet sind und mit den Ausströmöffnungen fluchten. Wie nachfolgend näher beschrieben wird, dienen diese Lamellen oder Rippen dazu, die Luft zwischen der Frontplatte und der Walze in einem turbulenten Zustand zu halten. Diese Lamellen oder Rippen verstärken ebenso die Übertragung der Strahlungswärme von der Stirnseite der Frontplatte.

Zum selektiven Erwärmen der durch die Öffnungen 23 strömenden Luft, das der lokalen Erwärmung oder Abkühlung der Druckwalze dient, ist eine Einrichtung vorgesehen, die eine Vielzahl von einzeln gesteuerter Heizelemente 31 aufweist, die hinter der Frontplatte 21, zur Vorderseite der Luft kammer ausgerichtet, befestigt ist. die Heizelemente 31 erstrecken sich in einer zum Radius der Druckwalze etwa senkrechten Richtung und sind hinter den Öffnungen bzw. Schlitzen 23 zum Erwärmen der den Öffnungen zugeführten Luft angeordnet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Heizelemente aus elektrischen Widerstandsheizelementen mit einer Vielzahl von Rippen bzw. Flossen, durch die die Luft bei ihrer Bewegung zu den Ausströmöffnungen fließt. Für jede Ausströmöffnung sind zwei Heizelemente vorgesehen, die Seite an Seite befestigt und elek- trisch in Reihe geschaltet sind.

Bei einem bevorzugten AusfUhrungsbeispiel ist das Stellglied in modularer Form aufgebaut, wobei eine Vielzahl von modularen Heizeinheiten 33 auf einem Rahmen oder in einem Gehäuse 34 befestigt ist, auf dem bzw. in dem die Luftkammer ausgebildet ist. Jede Heizeinheit 33 umfaßt einen etwa 0,3048m langen Abschnitt der Frontplatte, wobei diese vier Ausströmöffnungen in jeder Reihe und acht Heizelemente aufweist. Bei einer 2,44m langen Druckwalze werden z.B. acht Heizmodule bzw. Heizeinheiten verwendet.

Nun können der Betrieb und die Verwendung des Dicken-Steuersystems und damit das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben werden. Das Gebläse 24 arbeitet kontinuierlich, so daß fortlaufend durch alle Ausströmöffnungen 23 Luft hindurchströmt. Ist eine örtliche Erwärmung der Druckwalze erwünscht, so werden die in diesem zu erwärmenden Bereich vorgesehenen Heizelemente mit Energie versorgt, um die Luft, die durch die in diesem Bereich vorgesehenen Öffnungen strömt, zu erwärmen. Die durch die Öffnungen abgelassene Luft trifft auf die Walzenoberfläche auf und prallt wiederholt zwischen den Oberflächen der Frontplatte und der Walze vor und zurück, wie dies in Fig. 2 anhand des Pfeiles 36 gezeigt ist. Die eine hohe Geschwindigkeit aufweisende Luft, die auf die Walzenoberfläche auftrifft, schließt die Grenzschicht der Luft nahe der Oberfläche der Walze auf, was sonst die Wärmeübertragung zur Walze verhindern würde. Die Leitlamellen 28 oder äquivalente Rippen, die durch eine gewellte Oberfläche gebildet werden, halten die zwischen der Frontplatte und der Walze befindliche Luft in einem turbulenten Zustand. Diese Wirbelströmung ermöglicht eine bessere Wärmeübertragung und eine bessere Steuerung der Walzentemperatur. Zusätzlich zur Aufpral1-Erwärmung durch die auf die Walze auftreffende Luft und der Konvektionswärme-Übertragung durch Zirkulation der turbulenten Luft zwischen der Frontplatte und der Walze, wird die Frontplatte durch die dahinter angeordneten Heizelemente und die vor der Frontplatte zirkulierende heiße Luft erhitzt, so daß eine zusätzliche Erwärmung der Walze durch Strahlung von der Stirnfläche der Frontplatte vorgesehen wird. Diese Kombination aus Aufprall-, Konvektions- und Strahlungserwärmung ermöglicht eine schnell gesteuerte hocheffektive örtliche Erwärmung der Druckwalzen.

Eine lokale Abkühlung der Druckwalze wird durch nichterhitzte, durch die Ausströmöffnungen austretende Luft vorgesehen, 35

wobei die Heizelemente nicht mit Energie versorgt werden. Die Heizelemente können die Druckwalze örtlich bis auf Temperaturen von etwa 27,77°C über der normalen Betriebstemperatur erwärmen. Die nichterwärmte, auf Raumtemperatur befindliche Luft, die durch die Ausströmöffnungen tritt, kann die Walze auf Temperaturen bis zu 5,55°C unter die normale Betriebstemperatur abkühlen (d.h. die normalen Betriebstemperaturen reichen von 26,7° bis 93°C). Bei einigen Druckwalzen, die sich bei 177°C drehen, kann die Walze um 27,77°C gekühlt oder um 5,55°C erwärmt werden. Bei dieser Anordnung ist nur eine Luftquelle erforderlich und diese Quelle kann die Luft in dem Raum sein, in dem die Anordnung verwendet wird.

Die Erfindung weist eine Anzahl von bedeutenden Merkmalen

und Vorteilen auf. Sie verwendet eine einzige Luftquelle bei Raumtemperatur, wobei bei dieser Temperatur keine Isolierung der Luftkammer erforderlich ist. Die gleichzeitig und fortlaufend aus allen Ausströmöffnungen austretende Luft verhindert, daß diese sich seitwärts ausbreitet, so daß der örtliche Erwärmungs- oder Abkühleffekt im gewünschten Bereich konzentriert wird. Ein derartiger Erwärmungs- oder Abkühleffekt wird dadurch erzielt, indem man im Vergleich zu bekannten Anordnungen, bei denen periodisch heiße oder kalte Luft aus Düsen ausströmt, die Lufttemperatur variiert. Die Heizelemente sind knapp hinter der Frontplatte angeordnet, wo diese sowohl die Stirnfläche der Frontplatte als auch die durch die Öffnungen strömende Luft erwärmen. Die eine hohe Geschwindigkeit aufweisende Luft schließt die die Walze umgebende Grenzschicht auf und wird dann zwischen der Walze und der Frontplatte eingeschlossen. Die Luft wird durch die Leitlamellen verwirbelt, wobei diese Wirbelströmung für eine rasche Beförderung von Wärme von der Stirnfläche der Frontplatte zur Walze sorgt. Die durch die Leitlamellen vorgesehene unebene Stirnfläche vergrößert den Wirkungsgrad der Wärmeübertragung von der Frontplatte, wobei die beiden

Reihen von Ausströmöffnungen die Wirbelströmung und die Grenzschichtzerstörung aufrechterhalten.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 verdeutlicht eine alternative Ausführung der Ausströmöffnungen. In diesem Fall weist die modifizierte Frontplatte 21' als Ausströmöffnungen eine Vielzahl von kreisförmigen Öffnungen 41 auf, die in mehreren längs des Umfangs versetzt angeordneten, sich in axialer Richtung erstreckenden Reihen angeordnet sind, und zwar in Bezug auf die Drehachse der in Fig. 2 gezeigten Druckwalze 13. Hinter der Frontplatte 21' sind, in gleicher Weise wie in Fig. 2, senkrechte Heizelemente 31 vorgesehen. Dies ist am besten in Fig. 3 dargestellt. Wie dort gezeigt, ist für jede Zone ein Heizelementenpaar vorgesehen, wobei die Länge der Zonen in axialer Richtung etwa 7,62cm beträgt.

Diese Zonen werden selbstverständlich einzeln durch eine zugeordnete Leistungssteuereinheit 18, wie aus Fig. 1 ersichtlich, gesteuert. Um die Erhitzung zu steigern, kann auch ein zusätzliches Paar von Heizelementen 31 in jeder Zone installiert werden, was eine noch größere Temperatur differenz ermöglicht. Einer axialen Zone von 7,62cm kann eine Leistung von etwa 2,5kW zugeführt werden. Je größer die Temperaturdifferenz ist, desto größer ist selbstverständlich der Wärmeübertragungs-Wi rkungsgrad.

Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung weist die Frontplatte 21' ferner eine Vielzahl von Umfangsnuten 42 auf. Diese Nuten 42 erstrecken sich im wesentlichen von der oberen zur unteren Kante der Frontplatte und sind jetzt im wesentlichen über die gesamte axiale Länge versetzt angeordnet. Fig. 5 verdeutlicht solche Nuten im Querschnitt. Der Vorteil besteht hierbei darin, daß die Luft nach Ausführung ihrer Heiz- oder Kühlfunktion rasch aus dem Bereich zwischen der Frontplatte 21' und der Walze 13 mit Hilfe dieser Umfangsnuten 42 ausströmen kann, die praktisch

Niederdruckkanäle zum Ablassen der Luft in die Umgebung bilden.

Aus praktischen Erwägungen heraus weisen die Öffnungen 41 den kleinstmöglichen Querschnitt auf, der mit der Art des für die Frontplatte 21 verwendeten Materials verträglich ist, um so ein dichtes Lochmuster vorzusehen. Z.B. wurde bei rostfreiem Stahl ein Durchmesser von 1,98mm als geeignet befunden. In Bezug auf diesen Durchmessertyp sollte dann die prozentuale Öffnung von 0,8 bis 2,5% reichen. Dieses dichte Lochmuster schafft einen dichten Strahl aufprall bereich zur Steigerung des Wärmeübertragungs-Wirkungsgrads. Schließlich wird der Wärmeübertragungs-Wirkungsgrad vergrößert, da die verschiedenen auf der Frontplatte befindlichen Lochreihen, die etwa einen 25° Winkel bezüglich des Umfangs der Walze ausmachen, einen großen Kontaktbereich vorsehen und zwar in Bezug auf beispielsweise eine einzige Linie mit Luftdüsen.

Die Fig. 6, die der Fig. 2 nachgebildet ist, zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Frontplatte. Diese Frontplatte 21'' umfaßt einen axialen Satz von V-förmigen Nuten 46, die kreisförmige Öffnungen 47 aufweisen, um einen Luftstrahl in der durch den Pfeil 48 angedeuteten Richtung vorzusehen. Diese gewellte oder genutete oder V-förmige Oberfläche verbessert den Aufpralleffekt und verstärkt somit den Wärmeübertragungs-Wirkungsgrad. Ferner weist der Geschwindigkeitsvektor des Luftstrahls» eine Geschwindigkeitskomponente auf, die der Richtung 26, in der die Walze 13 gedreht wird, entgegengerichtet ist. Dies vergrößert die relative Geschwindigkeit, die an der Walzenoberfläche auftritt, um dadurch den Wärmeübertragungs-Wirkungsgrad zu fördern.

Zusammenfassend bestehen somit die Vorteile der Erfindung darin, daß die Erfindung anstatt der Verwendung von getrennten Quellen mit heißer oder kalter Luft, lediglich

eine einzige Luftquelle, nämlich Raumluft bei Raumtemperatur verwendet. Diese Luft kann bei Raumtemperatur Verwendung finden, da sich bei der vorliegenden Anmeldung ein hoher Wärmeübertragungs-Wirkungsgrad ergibt.

Dies wird mit Hilfe der folgenden drei Faktoren bewirkt, die vorstehend erläutert wurden:

1. Das erfindungsgemäße Stellglied umhüllt teilweise die Druckwalze, um den Wärmeübertragungsbereich gegenüber der Verwendung von Luftdüsen mehrfach zu steigern.

2. Die Wirbelströmung wird mit Hilfe der alternativen Ausführungsformen der Frontplatte und der Anwendung von Mehrfachluftdüsen gesteigert, was beides den

Wärmeübertragungs-Wirkungsgrad erhöht. Dies ermöglicht

3 ein sehr geringes Luftvolumen, z.B. 420m /h pro Meter

Breite, zur Übertragung einer großen Wärmemenge.

3. Die Temperaturdifferenz (^T) kann sehr hoch sein und zwar primär infolge der Anordnung der Heizelemente in unmittelbarer Nähe der die Ausströmöffnung aufweisenden Frontplatte. Bei bekannten Systemen mit heißer und kalter Luft werden Kühler verwendet und die heiße und gekühlte Luft wird über isolierte Luftverteilerkästen befördert. Ein Energieverlust bzw. -Zuwachs während der Beförderung legt Beschränkungen bezüglich der Lufttemperatur auf.

Infolge der Verwendung von Luft mit Raumtemperatur kann die Luft kontinuierlich zugeführt werden. Somit werden die normalerweise freigesetzten bzw. ungeschützten Oberflächen in Raumtemperaturluft "gebadet", und zwar abseits der ausgewählten Erwärmung. Dies ermöglicht, daß die Anordnung kompakt ausgebildet werden kann und die Lufttemperatur, falls gewünscht, hoch ist. In Anbetracht aller freigesetzten

Oberflächen liegen die Lufttemperaturen unterhalb des ZUndpunkts von Papier. Schließlich bedeutet die Tatsache, daß die Luft kontinuierlich förderbar ist und lediglich die Temperatur variiert wird, wie oben erläutert, daß die Luft von jeder erhitzten Zone durch die auch aus den benachbarten Zonen austretenden Luft von einer Ausbreitung abgehalten wird. Dies begrenzt wirksam die Erwärmung der Luft auf eine Zone.

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Claims (1)

1. v.FüNER E^-BBI N"'GHAUo FINCK

   PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENTATTORNEYS

   MARIAHILFPLATZ 2*3, MÜNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-8OOO MÖNCHEN 95

   IMPACT SYSTEMS, INC. DEAB-33044.9

   7. August 1985

   ANORDNUNG UND VERFAHREN ZUM STEUERN DER DICKE EINER MATERIALBAHN

   Patentansprüche:

   ¹ "T

   1. Anordnung zum Bearbeiten einer Material bahn, gekennzeichnet durch

   - eine rotierende Walze (13), die gegen die Materialbahn (11) einen Druck ausübt und deren Durchmesser bei Temperaturänderungen variiert,

   - eine sich in axialer Richtung erstreckende, zylindrisch gebogene Frontplatte (21), die koaxial zur Walze (13) angeordnet ist und deren Stirnfläche sich in unmittelbarer Nähe der Außenfläche der Walze (13) befindet, - eine Vielzahl von Ausströmöffnungen (23), die in axialer Richtung längs der Frontplatte (21) mit Zwischenräumen angeordnet sind,

   - eine Einrichtung (22,24) zum Zuführen von Luft mit hoher Geschwindigkeit über die Ausströmöffnungen (23) in den zwischen der Frontplatte (21) und der Walze (13) ausgebildeten Bereich,

   - einen Sensor (15) zum Überwachen der Dicke der Materialbahn, nachdem diese mit Hilfe der Walze (13) gepreßt ist,

   - eine auf den Sensor (15) ansprechende Einrichtung (18) zum Steuern der Temperatur der durch die Ausströmöffnungen (23) austretenden Luft, um Abschnitte der Walze (13) zur Steuerung der Material bahndicke selektiv zu erhitzen oder abzukühlen, und - eine Vielzahl von einzeln steuerbaren Heizelementen (31), die hinter der Frontplatte (21) zum selektiven Erwärmen der durch unterschiedliche Ausströmöffnungen austretenden Luft angeordnet sind.

   2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Einrichtung zum Zuführen von Luft eine Luftkammer (22), die in Fluidverbindung mit den Ausströmöffnungen (23) steht, sowie ein Gebläse (24) zum Fördern von Luft mit Raumtemperatur unter Druck zur Luftkammer (22) aufweist.

   3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen (23) aus langgestreckten, geschlitzten Öffnungen bestehen, deren Längsseiten im allgemeinen parallel zur Walzenachse ausgerichtet sind.

   4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß eine Vielzahl von Laraellen (28) vorgesehen ist, die sich in axialer Richtung erstrecken und von der Außenfläche der Frontplatte (21) abstehen.

   5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Ausströmöffnungen (23) so ausgerichtet sind, daß sie die Luft in den zwischen der Frontplatte und der Walze ausgebildeten Bereich mit einer Geschwindigkeitskomponente in die Richtung einleiten, in die sich die Oberfläche der sich drehenden Walze an den Ausström-

   öffnungen vorbeibewegt.

   6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Ausströmöffnungen (23) in zwei längs des Umfangs versetzten, sich in axialer Richtung erstreckenden Reihen angeordnet sind, wobei eine der Reihen nahe der einen Kante der Frontplatte (21) und die andere der Reihen mittig zwischen den beiden Kanten der Frontplatte (21) angeordnet sind.

   7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen aus einer Vielzahl von kreisförmigen Öffnungen (41) bestehen, die in einer Vielzahl von längs des Umfangs versetzten, sich in axialer Richtung erstreckenden Reihen angeordnet sind.

   8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Frontplatte (21*) eine Vielzahl von Umfangsnuten (42) aufweist, die sich im wesentlichen zwischen den Kanten der Frontplatte (21*) erstrecken und entlang der Frontplatte axial versetzt angeordnet sind.

   9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontplatte (21") eine Vielzahl axialer, V-förmiger Nuten (46) aufweist, in denen die Ausströmöffnungen (47) angeordnet sind.

   10.Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen (47) so ausgerichtet sind, daß sie die Luft in den zwischen der Frontplatte und der Walze ausgebildeten Bereich mit einer Geschwindigkeitskomponente einleiten, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in der sich die Oberfläche der sich drehenden Walze an den Ausströmöffnungen vorbei bewegt.

   11.Verfahren zum Bearbeiten einer Materialbahn mit Hilfe

   einer sich drehenden Druckwalze, deren Durchmesser bei Temperaturänderungen variiert, bei dem man die Variation des Walzendurchmessers durch Zuführen von Luft durch eine Vielzahl von axial versetzt angeordneten Öffnungen auf die Walze vornimmt, wobei die Öffnungen in einer sich in axialer Richtung erstreckenden, zylindrisch gebogenen Frontplatte vorgesehen sind, die in unmittelbarer Nähe der Walze angeordnet ist,
   dadurch gekennzeichnet,

   - daß man aus einer einzigen Luftquelle mit Raumtemperatur eine kontinuierliche Luftströmung durch die Öffnungen in den zwischen der Frontplatte und der Walze ausgebildeten Bereich vorsieht und - daß man die Raumtemperaturluft vor dem Austritt durch die naheliegende Öffnung in einem sich unmittelbar an die Frontplatte anschließenden Bereich und an ausgewählten axialen Stellen selektiv erhitzt.

   12.Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche Luftströmung die von der selektiven Erhitzung entfernte Oberfläche der Frontplatte in Raumtemperatur Luft badet.

   13.Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Erhitzung in einer Vielzahl von in axialer Richtung vorgesehenen Zonen vornimmt und daß bei dem selektiven Erhitzungsschritt jede Zone einzeln gesteuert wird, wodurch beim Erhitzen einer Zone die aus benachbarten Zonen austretende Raumtemperaturluft ein Ausbreiten verhindert, um somit die Heizluft auf eine Zone zu begrenzen.

   14.Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dicke der Bahn überwacht und die Erhitzung der Luft steuert, um den Durchmesser der Walze zur Erzeugung der gewünschten Dicke einzustellen.

   15.Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Luft über die Öffnungen mit hoher Geschwindigkeit und in einer Richtung leitet, so daß die Luft zwischen den Oberflächen der Frontplatte und der Walze vor- und zurückprallt, während diese sich durch den

   Bereich zwischen der Frontplatte und der Walze bewegt.

   16.Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft zwischen der Frontplatte und der Walze in einem turbulenten Zustand gehalten wird.

   17.Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Raumtemperaturluft unter Druck in die mit den Ausströmöffnungen in Verbindung stehenden Luftkammer einleitet.

   18.Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Vielzahl von axial versetzt angeordneten, einen geringen Druck aufweisenden Umfangskanälen zum Ablassen der Luft aus dem Bereich zwischen der Frontplatte und der Walze vorsieht.

   19.Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Frontplatte rippt, um die Luftströmungsrichtung zur Vergrößerung der relativen Auftreffgeschwindigkeit auf die Walzenoberfläche zu ändern.