Beheizbare Walze zur Behandlung von Warenbahnen sowie Verfahren zu deren Betrieb

Die Erfindung betrifft eine beheizbare Walze zur Behandlung von Warenbahnen, insbesondere Papierbahnen,

mit einer in geringem Abstand zur Walze angeordneten und diese teilweise umschließenden Umhüllung, die zur Vermeidung von unter Produktionsbedingungen auftretenden Wärmeverlusten an die Umgebung als Wärmeisolierung ausgebildet ist.

Ferner ist die Erfindung auf ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen beheizbaren Walze gerichtet.

Heizwalzen sind als Walze mit Verdrängerkörper beispielsweise aus der DE-PS 28 14 244, als Walze mit peripheren Bohrungen im Walzenmantel für den Wärmeträgerdurchfluß aus DE-OS 38 38 726 oder als Walze mit Durchbiegungsausgleich über hydrostatische Stützelemente aus der DE-PS 35 16 535 bekannt.

Aus der DE-OS 41 30 672 ist es bekannt, derartige Heizwalzen über ihre gesamte Länge von außen zu kühlen, wenn die im Walzeninneren erzeugte Wärme nicht mehr über die Warenbahn abgeführt wird, wie dies beispielsweise dann der Fall ist, wenn ein Riß der Warenbahn auftritt. Durch diese Kühlung soll erreicht werden, daß keine zu starke Aufheizung der Walze erfolgt, die zwangsläufig eine Veränderung des Durchmesserprofils zur Folge hat.

Mittels einer Unterbrechung der Beschickung der beheizten Walze mit dem Wärmeträgermedium kann nicht erreicht werden, daß im Falle eines Bahnrisses keine störende Erhöhung der Oberflächentemperatur der Walze auftritt. Grund dafür ist der hohe Temperaturgradient von der Innenseite des Walzenmantels zu deren Oberfläche, der Ursache dafür ist, daß die Walze hinsichtlich Temperaturänderungen nur träge reagieren kann.

Es ist auch bereits bekannt, schnellaufende Heizwalzen in eine Wärmeisolierung einzukapseln und damit während des Normalbetriebs der Walze störende Wärmeverluste durch Konvektion und Strahlung an die Umgebung zu vermeiden. Das Vorhandensein einer derartigen Wärmeisolierung führt bei Warenbahnrissen hinsichtlich auftretender Temperaturerhöhungen zu einer Vergrößerung der Problematik.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine beheizbare Walze zur Behandlung von Warenbahnen zu schaffen, die es gestattet, die aufgezeigten Schwierigkeiten zumindest weitestgehend zu beseitigen und auch im Falle des Auftretens von Warenbahnrissen die Einhaltung des Durchmesser-Sollprofils der Walze zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen gelingt es, einerseits bei Normalbetrieb eine hohe thermische Isolation der Walze zu gewährleisten und andererseits bei einer Produktionsunterbrechung sicherzustellen, daß keine zu störenden profilveränderungen führenden Aufheizeffekte der Walze eintreten. Dies hat zur Folge, daß nach einer Betriebsunterbrechung beim Wiederanfahren der Anlage unzulässig hohe Temperatureinwirkungen auf die Warenbahn vermieden werden und beispielsweise bei Papierbahnen gewährleistet werden kann, daß Parameter wie Glanz oder Glätte bereits unmittelbar nach dem Wiederanfahren der Anlage den vor der Betriebsunterbrechung vorhandenen Sollwerten entsprechen.

Besonders vorteilhaft ist es, daß die isolierende Umhüllung der beheizten Walze gleichzeitig als Träger für die Kühlmittelzuführungen genutzt wird, wobei durch die radiale Einleitung des Kühlmediums in den geringen Spalt zwischen Walze und Umhüllung Turbulenzen geschaffen werden können, welche den erforderlichen Kühleffekt stark fördern und dessen gleichmäßiges Wirksamwerden über die gesamte Walzenoberfläche sicherstellen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Diese Zeichnung zeigt eine schematische Seitenansicht einer eine Warenbahn behandelnden Heizwalze, die von einer Umhüllung umgeben ist, in die eine Anzahl von Kühldüsen integriert ist, so daß eine je nach Bedarf sowohl Isolier- als auch Kühlfunktion gewährleistende Einheit vorliegt.

Eine Warenbahn 1 ist zwischen der behandelnden Heizwalze 2 und einer Gegenwalze 7 geführt. Die Heizwalze ist von einer starr ausgebildeten Umhüllung 3 aus einem wärmeisolierenden Material teilweise umgeben, wobei diese Ummantelung der Walze 2 vorzugsweise so ausgeführt ist, daß der Großteil der Walze 2 umschlossen ist und die Umhüllung 3 benachbart der jeweiligen Warenbahn 1 so endet, daß sie deren Lauf nicht beinträchtigt.

Die Umhüllung 3 ist in nicht dargestellter Weise an dem Walzengestell oder an der der Walzenlagerung befestigt.

In der aus Isolier- bzw. Dämmaterial bestehenden Umhüllung 3 sind, in Umfangsrichtung und in axialer Richtung über die Länge der Walze 2 verteilt, Kühldüsen 4 angeordnet und vorzugsweise gehaltert.

Diese Kühldüsen 4 sind zur Walzenoberfläche hin gerichtet und erstrecken sich vorzugsweise in den Spaltraum 8 zwischen Walze 2 und Umhüllung 3. Auf eine zusätzliche Halterung für die Düsen sowie deren Speiseleitungen kann verzichtet werden. Diese Aufgabe übernimmt die stabil und starr ausgebildete Umhüllung 3.

Es kann auch vorgesehen sein, die Düsen 4 so in der Umhüllung zu haltern, daß ihre Richtung bezüglich der Walzenoberfläche verändert werden kann, um auf diese Weise bestimmte Turbulenzverhältnisse zu schaffen.

Bevorzugt wird in der Umhüllung 3 eine Vielzahl von Düsen 4 angebracht, so daß alle Bereiche der Walzenoberfläche im wesentlichen gleichmäßig oder - wenn dies aufgrund der jeweiligen Gegebenheiten gewünscht wird - über die Länge der Walze betrachtet unterschiedlich mit Kühlfluid, insbesondere Kühlluft beaufschlagt werden können.

Die Düsen 4 werden von außen über Zuführleitungen 5 mit dem Kühlfluid, bei dem es sich auch um eine Flüssigkeit handeln kann, versorgt, und zwar ab dem Zeitpunkt, zu dem ein beispielsweise aus einer Lichtschranke bestehender Sensor eine Unterbrechung des Produktionsbetriebs signalisiert und damit feststellt, daß beispielsweise die Warenbahn 1 gerissen ist.

Die Zuführung des Kühlfluids zu den Düsen 4 kann über ein Dosierventil 12 oder mehrere Dosierventile 12 erfolgen, wobei dem jeweiligen Dosierventil 12 bestimmte Gruppen von Düsen 4 zugeordnet sein können. Auf diese Weise ist es möglich, für alle gewünschten Oberflächentemperaturen die zu deren Einhaltung benötigte Kühlfluidmenge zur Verfügung zu stellen. Dabei kann auch dafür gesorgt werden, daß die Kühldüsen 4 in axialer Richtung unterschiedlich beaufschlagt sind, um die Kühlwirkung über die Walzenlänge zu variieren.

Es ist auch eine Automatisierung bzw. eine Steuerung oder Regelung der Kühlfluidzufuhr möglich, indem mittels eines Sensors 9 oder mittels mehrerer derartiger Sensoren die Walzenoberflächentemperatur erfaßt und über eine Stelleinheit 10 das jeweilige Dosierventil 12 beeinflußt wird.

Mittels der beschriebenen Vorrichtung ist es möglich, bei Produktionsunterbrechung, insbesondere bei einem Riß der Warenbahn, in dem Spaltraum 8 zwischen Umhüllung 3 und beheizter Walze 2 Kühlfluid einzuleiten und die pro Zeiteinheit zugeführte Kühlfluidvolumenmenge derart zu wählen, daß die Oberflächentemperatur der Walze zumindest im wesentliauf der bei normaler Produktion geforderten Solltemperatur gehalten wird.

Nach Beseitigung der Produktionsunterbrechung wird die Kühlmittelzufuhr abgeschaltet und die Umhüllung 3, die während der Produktionsunterbrechung als Führungs- und Leitfläche für das Kühlfluid dient, kann wieder ihre Hauptfunktion als Einheit zur Verhinderung von Wärmeverlusten übernehmen, wobei das Vorhandensein der integrierten Kühlfluidzuführungen diese Funktion nicht störend beeinträchtigt.