FI73260B

FI73260B - FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER ELEKTROMAGNETISK UPPVAERMNING AV EN VALS, I SYNNERHET EN KALANDERVALS SOM ANVAENDS VID FRAMSTAELLNING AV PAPPER ELLER NAOGON ANNAN BANFORMIG PRODUKT.

Info

Publication number: FI73260B
Application number: FI833589A
Authority: FI
Inventors: Matti Verkasalo
Original assignee: Valmet Oy
Priority date: 1983-10-03
Filing date: 1983-10-03
Publication date: 1987-05-29
Also published as: FI73260C; FI833589A0; FI833589A

Description

7326073260

Menetelmä ja laite paperin tai muun rainamaisen tuotteen valmistuksessa käytetyn telan, etenkin kalanteritelan kuumentamiseksi sähkömagneettisesti Förfarande och anordning för elektromagnetisk uppvärmning av en vals, i synnerhet en kalander-vals som används vid framställning av papper eller nlgon annan banformig produktMethod and apparatus for electromagnetically heating a roll, in particular a calender roll, used in the manufacture of a paper or other web-like product

Keksinnön kohteena on menetelmä paperin tai muun rainamaisen tuotteen valmistuksessa käytetyn telan, etenkin kalanteritelan kuumentamiseksi sähkömagneettisesti induktiokuumennuksella, jossa menetelmässä telan vaippaan kohdistetaan kosketuksettomasti magneettikenkälaitteen väli-5 tyksellä ilmavälien kautta vaihteleva magneettivuo, joka indusoi telan vaippaan pyörrevirtoja, jotka telan vaipan resistanssin vuoksi synnyttävät lämpöä, joka magneettivuo kohdistetaan telavaippaan magneettiken-kälaitteella, jossa on vierekkäin useita osasydämiä.The invention relates to a method for electromagnetically heating a roll used in the manufacture of paper or other web-like product, in particular a calender roll, by induction heating, in which a variable magnetic flux the magnetic flux is applied to the roll shell by a magnetic shoe device having a plurality of sub-cores side by side.

10 Lisäksi keksinnön kohteena on tämän keksinnön mukaisen menetelmän to teuttamiseen tarkoitettu paperikoneen telalaite, etenkin paperikoneen kalanteriin, jossa telalaitteessa on keskiakselinsa ympäri pyöriväksi järjestetty telavaippa, jonka ulkopinnan tuntumaan on järjestetty magne-toimislaite, jossa on joukko osasydämiä sekä sähkömagneettinen kela tai 15 kelat, joilla rautasydäntä magnetoidaan vaihtosähköllä.The invention further relates to a paper machine roll device for carrying out the method according to the invention, in particular to a paper machine calender having a roll shell rotatable about its central axis, a magnetic actuator having a plurality of cores and an electromagnetic coil or coils having an iron core magnetized with alternating current.

Keksintöön liittyvän tekniikan tason osalta viitataan esimerkkeinä suomalaisiin patenttihakemuksiin numerot 812697, 820733, 821838 ja 824281. Em. FI-patenttihakemuksesta 812697 on ennestään tunnettu sähkömagneetti-20 sesti kuumennettu kalanteritela, jossa useita magneetteja on sovitettu akselin suunnassa vierekkäin sovitettuihin ja vähintään ulkokehän työalueen vapaaksi jättäviin lohkoihin, joissa kussakin lohkossa tai lohkojen ryhmässä magneettivuon muutosta telan vaipassa vastaava asetusarvo on erikseen muutettavissa, ja jossa telassa käytetään vähintään yhtä 2 73260 1 lämpötilamitta-arvoanturia, joka ilmoittaa telan vaipan ulkopinnan olo-arvolämpötilaa vastaavan mitta-arvon eri, aksiaalisesta erillään olevissa paikoissa ja ja jossa laitteessa on ohjauspiiristö, joka muuttaa asetusarvoja mitta-arvojen ja ennalta annetun telan vaipan ulkopinnan 5 lämpötilaprofiilin perusteella.With regard to the state of the art related to the invention, reference is made as examples to Finnish patent applications Nos. 812697, 820733, 821838 and 824281. FI patent application 812697 discloses an electromagnetically heated calender roll, in which a plurality of magnets are arranged in axially adjacent blocks which leave at least the outer circumferential working area free, in which each block or group of blocks at least one 2 73260 1 temperature sensor is used, which indicates the measured value corresponding to the actual temperature of the outer surface of the roll shell in different, axially separate locations and with control circuitry that changes the setpoints based on the measured values and a predetermined roll shell temperature profile 5 .

FI-patenttihakemuksen 824281 (hakija Valmet Oy) mukaisesti kuumennetaan kalanteritelaa induktiivisesti pyörrevirtoja hyväksi käyttäen ja pyörre-virtakuumennus kohdistetaan vain ferromagneettista ainetta olevan telan 10 pintakerrokseen telaan nähden vain ulkoapäin. Tämän hakemuksen mukaisesti telarungon päälle on tehty rengasmainen lämpöerityskerros, joka on magneettisesti ei-johtavaa materiaalia ja mainitun kerroksen päällä on magneettisesti johtavaa ferromagneettista materiaalia oleva ulko-vaippa, jonka seinämänvahvuus on niin pieni kuin se mekaanisten kuormi-15 tusten kannalta on mahdollista. Tällä järjestelyllä pyritään kuumennus kohdistamaan vain telavaipan pintakerrokseen kuumennuksen hyötysuhteen parantamiseksi ja lämpötilaprofiilin säädön nopeuttamiseksi. Em. patenttihakemuksen mukainen järjestely on kuitenkin mekaanisesti varsin vaikeasti ja kalliisti toteutettavissa.According to FI patent application 824281 (applicant Valmet Oy), the calender roll is inductively heated using eddy currents and the eddy current heating is applied only to the surface layer of the roll 10 of ferromagnetic material relative to the roll only from the outside. According to this application, an annular thermal insulation layer of magnetically non-conductive material is provided on the roll body, and said layer has an outer sheath of magnetically conductive ferromagnetic material having a wall thickness as low as possible under mechanical loads. This arrangement aims to apply the heating only to the surface layer of the roll shell in order to improve the heating efficiency and to speed up the adjustment of the temperature profile. Em. however, the arrangement according to the patent application is mechanically quite difficult and expensive to implement.

2020

Esillä olevan keksinnön eräänä tarkoituksena on osittain samoihin päämääriin pääseminen kuin em. Fi- patenttihakemuksessa 824281. Tämän keksinnön lisätarkoituksena on aikaansaada menetelmä ja laite, jolla kuu-mennusvalkutusta voidaan hallitusti ja nopeasti säätää kalanteritelan 25 aksiaalisuunnassa kalanteroitävän rainan paksuusprofiilin ja/tai pinta-ominaisuuksien hallitsemista varten.It is an object of the present invention to achieve some of the same objects as in the above-mentioned FI patent application 824281. It is a further object of the present invention to provide a method and apparatus for controlling and rapidly adjusting heating bleaching in the axial direction of a calender roll 25. .

Kuten tunnettu vaikuttavat kalanteritelan lämpötilaprofiilin muutokset kahta kautta kalanteroitavaan ralnaan. Ensiksikin vaikuttaa lämpötila 30 suoraan kalanteroitavan rainan pintaominaisuuksiin ja toiseksi kalanteritelan halkaisija muuttuu jossakin määrin lämpötilan funktiona ja nämä halkaisija muutokset vaikuttavat luonnolliset! kalanteroimisnipin paine-profiiliin ja tätä kautta kalanteroitavan rainan paksuusprofiiliin.As is known, changes in the temperature profile of the calender roll affect the ralna to be calendered for two periods. Firstly, the temperature 30 directly affects the surface properties of the web to be calendered and secondly the diameter of the calender roll changes to some extent as a function of temperature and these diameter changes affect the natural ones! to the pressure profile of the calendering nip and thereby to the thickness profile of the web to be calendered.

35 Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että telavaipan ulkopuolelle sijoitettujen mainittujen osasydämien otsapinnan ja telavaipan uiko- 3 73260 1 pinnan välisen ilmaraon suuruutta säädetään kuumennusvaikutuksen telan aksiaalisuuntalsen jakautuman säätämiseksi ja että kyseisessä kuumennuksessa käytetään osasydämien magnetoimisvirran taajuutena niin korkeaa taajuutta, että saadaan aikaan riittävän pieni kuumennusvaikutuksen 5 tunkeutumissyvyys (kaava 3).35 In order to achieve the above and later objects, the invention is mainly characterized in that the size of the air gap between the end face of said sub-cores located outside the roll shell and the outer surface of the roll shell that a sufficiently small penetration depth of the heating effect 5 is obtained (formula 3).

Keksinnön mukaiselle laitteelle on puolestaan pääasiallisesti tunnusomaista se, 10 että magnetoimislaitteen osasydämet on kukin erikseen järjestetty telan radiaalitasossa asemaltaan säädettäväksi osasydänten ja niiden otsapin-tojen tuntumassa olevan telavaipan ulkopinnan välisen ilmaraon suuruuden säätämistä varten ja sitä kautta lämmitysvaikutuksen säätämiseksi telan aksiaalisuunnassa ja 15 että laitteeseen kuuluu edelleen sähkösyöttölaitteet, joilla mainittua magnetoimiskelaa tai keloja syötetään sopivan taajuuden omaavalla sähköllä .The device according to the invention, in turn, is mainly characterized in that the sub-cores of the magnetizing device are each individually arranged in the radial plane of the roll to adjust their position , with which said magnetic spool or coils are supplied with electricity of a suitable frequency.

20 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin sovellutusesi-merkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintö ei ole rajoitettu.The invention will now be described in detail with reference to some embodiments of the invention shown in the figures of the accompanying drawing, to which the invention is not limited.

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaisen kuumennuslaitteen 25 ensimmäistä toteutusesimerkklä.Figure 1 schematically shows a first embodiment of a heating device 25 according to the invention.

Kuvio 2 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaisen kuumennuslaitteen toista toteutusesimerkklä.Figure 2 schematically shows a second embodiment of a heating device according to the invention.

30 Kuvio 3 esittää yksityiskohtaisemmin kuviota 2 vastaavaa keksinnön toteu-tusesimerkkiä konesuunnassa nähtynä.Fig. 3 shows in more detail an embodiment of the invention corresponding to Fig. 2 as seen in the machine direction.

Kuvio 4 esittää leikkausta V - V kuviossa 3.Figure 4 shows a section V-V in Figure 3.

35 Kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen kuumennuslaitteen sähkönsyöttöosaa sekä laitteeseen mahdollisesti kuuluvaa säätöjärjestelmää lohkokaaviona.Fig. 5 shows a block diagram of the power supply part of the heating device according to the invention and of the control system possibly included in the device.

4 732604,73260

Kuvioissa 1, 2, 3 ja 4 esitetty kalanterin tela 10 on joko konekalan-terin tai superkalanterin tela. Tela 10 kuuluu sinänsä tunnetusti kalenteri telojen muodostamaan kalanteripinoon. Tela 10 on sileä- ja kovapintainen ja sillä on kuviosta 4 näkyvällä tavalla sylinterimäinen vaippa, 5 joka on tehty sopivasta ferromagneettisesta aineesta, joka on valittu telan lujuusominaisuudet ja keksinnön mukainen induktiivinen ja sähkömagneettinen kuumennus huomioon ottaen. Tela 10 on laakeroitu keskiakse-linsa K - K ympäri pyöriväksi päätyjensä 11 ja akselitappiensa 12 välityksellä. Akselitapeilla 12 on laakerit 13, jotka on sovitettu laakeriko pesiin 14. Laakeripesät on kiinnitetty telan kannatusrunkoon 16, joka on alustan 15 varassa. Kuvioissa 3 ja 4 on tela 10 kalanteripinon alin tela ja se muodostaa sinänsä tunnetusti kalanteroimisnipin vasta-telan (ei esitetty) kanssa, jonka nipin kautta kalanteroitava paperi-tai kartonkiraina (ei esitetty) kulkee.The calender roll 10 shown in Figures 1, 2, 3 and 4 is either a machine calender roll or a supercalender roll. Roll 10 is known per se as part of a calender stack formed by calendar rolls. The roll 10 has a smooth and hard surface and has, as shown in Fig. 4, a cylindrical sheath 5 made of a suitable ferromagnetic material selected taking into account the strength properties of the roll and the inductive and electromagnetic heating according to the invention. The roller 10 is mounted to rotate about its central axis K-K by means of its ends 11 and shaft pins 12. The shaft pins 12 have bearings 13 which are fitted in bearing housing housings 14. The bearing housings are attached to a roll support frame 16 which rests on a base 15. In Figures 3 and 4, the roll 10 is the lowest roll of the calender stack and, as is known per se, forms a calendering nip with a counter roll (not shown) through which the paper or board web to be calendered (not shown) passes.

1515

Kuviossa 4 näkyvään telan 10 sisätilaan 10a, voidaan sovittaa sinänsä tunnetut taipumakompensointi tai -säätölaitteet, joille jää keksinnön ansiosta hyvin tilaa, koska telan 10 sisätilassa 10a ei tarvitse käyttää nestemäisellä väliaineella toimivia tai muita vastaavia kuumennuslait-20 teitä, joita kuitenkaan ei ole poissuljettu tämän keksinnön yhteydessä käytettäväksi.The interior 10a of the roll 10 shown in Fig. 4 can be fitted with deflection compensation or control devices known per se, which leave a lot of space due to the invention, since the interior 10a of the roll 10 does not need to use liquid or other similar heating devices, but not excluded by the present invention. for use in connection with

Tela 10 on järjestetty keksinnön mukaisesti induktiivisesti ja sähkömag-neettisesti pyörrevirroilla kuumennettavaksi siten, että telan 10 pinnan 25 10' lämpötilaa tämän kuumennuksen ansiosta nostetaan huomattavan korkeal le, yleensä yli 100°C. Induktiivisen kuumennuksen toteuttamiseksi telan toiselle sivulle keskenään samaan vaakarivin on järjestetty rautasydämen osasydämiä 20^, 202--20^. Nämä osasydämet muodostavat magneettikenkä-laitteen 20, johon kuuluu lisäksi magnetoimiskela 30 tai kullakin osa-sydämellä oma kelansa 30^..30^ (kuvio 1). Kuten kuviosta 4 näkyy, suori-30 tetaan induktiivinen kuumennus kosketuksettomasti niin, että rautasydämen ja telan 10 pinnan 10’ väliin jää pieni ilmaväli 40a, 40b, 40c, jonka kautta rautasydämen magneettivuot sulkeutuvat telan 10 vaipan kautta aiheuttaen siellä kuumennusvaikutuksen.According to the invention, the roll 10 is arranged to be inductively and electromagnetically heated by eddy currents so that the temperature of the surface 25 'of the roll 10 is raised to a considerably high, generally above 100 ° C, by means of this heating. In order to carry out the inductive heating, iron core sub-cores 20 ^, 202--20 ^ are arranged on the other side of the roll in the same horizontal row. These sub-cores form a magnetic shoe device 20, which further comprises a magnetizing coil 30 or, with each sub-core, its own coil 30 (30) (Fig. 1). As shown in Fig. 4, the inductive heating is performed non-contact so that a small air gap 40a, 40b, 40c is left between the iron core and the surface 10 'of the roll 10, through which the magnetic fluxes of the iron core close through the roll 10 jacket, causing a heating effect there.

35 Kuviossa 1 on esitetty kullakin osasydämellä 20^..20^ oma magnetoimis- kelansa 30^.30^. Toinen edullinen keksinnön sovellutusmuoto on kuvion 2 5 73260 mukainen, jossa kaikilla osasydämillä 20^..20N (N = 16) on yhteinen magnetoimiskela 30, jossa kuvion 2 mukaisesti on kaksi kierrosta.Figure 1 shows each sub-core 20 ^ .. 20 ^ having its own magnetizing coil 30 ^ .30 ^. Another preferred embodiment of the invention is according to Fig. 2 73260, in which all sub-cores 20 ^ .. 20N (N = 16) have a common magnetizing coil 30, which according to Fig. 2 has two turns.

Kuvioiden 3 ja A mukaisesti rautasydämen 20 magnetoimiskelalla 30 on 5 vain yksi kierros, mikä on yleensä mekaanisesti ja sähköisesti edulli simmin toteutettavissa. Kuvioiden 3 ja 4 mukaisesti osasydämet 20p.20^ ovat kuvion 4 projektiossa E:n muotoisia ja niissä on sivuhaarat 21a, 21b ja keskihaara 21c, joiden väliin jää urat magnetoimiskelaa 30 varten.According to Figures 3 and A, the magnetic spindle 30 of the iron core 20 has only one turn, which is generally most mechanically and electrically feasible. According to Figures 3 and 4, the sub-cores 20p.20 ^ are E-shaped in the projection of Figure 4 and have side branches 21a, 21b and a central branch 21c, between which grooves are left for the magnetic spindle 30.

10 Keksinnön mukaisesti kukin osasydän erikseen on järjestetty siirrettä viksi telan 10 radiaalitasossa ilmavälin suuruuden ja samalla lämmitystehon säätämistä varten. Tässä tarkoituksessa on kukin osasydän kiinnitetty ruuvein 24 pystyvarsiin 23, joka on vaakavarren 26 välityksellä nivelöity akselitapilla 25 rungon 16 sivulaippaan 17. Pystyvarren 27 ala-15 päähän on kiinnitetty epäkesko 28, joka on akselin C ympäri askelmootto- rilla 29 käännettävissä (kuviossa 4 nuoli D) siten, että varsi 23 kääntyy nivelakselinsa 25 ympäri (kuviossa 4 nuoli A), jolloin ilmaväli muuttuu. Ilmaväli A voi yleensä vaihdella esim. välillä 1...30 mm. Osa-sydänten siirtäminen voidaan luonnollisesti järjestää muillakin meka-20 nismeilla.According to the invention, each sub-core is individually arranged in a displacement in the radial plane of the roll 10 for adjusting the size of the air gap and at the same time the heating power. For this purpose, each sub-core is fastened with screws 24 to a vertical arm 23 articulated via a horizontal arm 26 to a side flange 17 of the body 16 by a shaft pin 25. An eccentric 28 is fixed to the lower end 15 of the vertical arm 27 rotatable about the axis C by a stepper motor 29 ) so that the arm 23 pivots about its articulated shaft 25 (arrow A in Fig. 4), whereby the air gap changes. The air gap A can usually vary, for example, between 1 ... 30 mm. The transplantation of sub-hearts can, of course, be arranged by other mechanisms as well.

Eräs tärkeä piirre kuvion 3 ja 4 mukaisessa laiteratkaisussa on se, että yksikierroksinen magnetointikela 30 tai silmukka on sovitettu kiinteäksi kannatusvarsiensa 31 varaan. Varret 31 on ruuvein 32 kiinnitetty rungon 25 päätyyn 17. Kelan 30 yhdensuuntaiset haarat ovat mainitttujen sähköä eristävää materiaalia esim. teflonia olevien varsien 31 varassa ja riittävällä välyksellä magneettisydämen haarojen 21a, 21b ja 21c välisissä urissa siten, että vaikka kela 30 onkin kiinteä, voidaan rautasydämen osasydämien asentoa säätää keksinnön mukaisesti.An important feature of the device solution according to Figures 3 and 4 is that the single-turn excitation coil 30 or loop is arranged fixedly on its support arms 31. The arms 31 are fastened with screws 32 to the end 17 of the body 25. The parallel branches of the coil 30 are of said electrically insulating material e.g. on Teflon arms 31 and with sufficient clearance in the grooves between the magnetic core branches 21a, 21b and 21c so that even if the coil 30 is fixed, the position of the sub-cores is adjusted according to the invention.

3030

Kuviossa 3 on kelan 30 päätyä merkitty viitteellä 30'. Kela tai magne-tointisilmukka 30 on tehty riittävän poikkipinnan omaavasta kupariputkesta, jonka läpi on järjestetty jäähdytysveden kierto, jota kuviossa 3 on havainnollistettu nuolin ja wout· Kupariputken käyttö on sikäli-35 kin edullista, että käytettäessä keksinnön mukaisesti verraten suuria taajuuksia, keskittyy magnetointivirta putken ulkokehälle ja tällöin —------- J. __ 6 73260 johtava materiaali tulee tehokkaimmin käytetyksi. Mainitun kupariputken seinämän vahvuus on esim. n. Imin.In Figure 3, the end of the coil 30 is indicated by the reference 30 '. The coil or magnetic loop 30 is made of a copper tube with a sufficient cross-section, through which a circulation of cooling water is arranged, which is illustrated in Figure 3 by arrows and Wout · The use of a copper tube is advantageous in that when using relatively high frequencies and then —------- J. __ 6 73260 conductive material becomes most efficiently used. The wall thickness of said copper pipe is e.g. approx.

Kuviossa 4 on esitetty pystyvarsin 23 kiinnitetyt vetojouset 27, jotka 5 pitävät osasydämet vakaasti paikoillaan ja ilmavälin dimension Δ vakaa na. Askelmoottorin 29 ja epäkesko 28 järjestetään siten, etteivät osasydämet 20^ ei missään vaiheessa voi koskettaa telan 10 pintaa 10'.Figure 4 shows the tension springs 27 attached to the vertical arm 23, which 5 hold the partial cores stably in place and the dimension Δ of the air gap stable. The stepper motor 29 and the eccentric 28 are arranged in such a way that the sub-cores 20 ^ cannot at any time contact the surface 10 'of the roll 10.

Keksinnön sähköteknisen taustan osalta todetaan seuraavaa. Kun sähköä 10 johtavaan materiaaliin järjestetään muuttuva magneettikenttä, materiaa lissa syntyy pyörrevirta- ja hysteresishäviviöitä ja materiaali lämpenec. Pyörrevirtojen teho (P) riippuu magneettikentän voimakkuudesta (B) ja magneettikentän muuttumistaajuudesta (f) seuraavasti 15 P = B2- f2 (1)With respect to the electrotechnical background of the invention, the following is stated. When a variable magnetic field is provided in the electrically conductive material, eddy current and hysteresis losses are generated in the material, and the material heats up. The power of the eddy currents (P) depends on the strength of the magnetic field (B) and the frequency of change of the magnetic field (f) as follows 15 P = B2- f2 (1)

Telalla 30 synnytetty vaihteleva magneettikenttä sulkeutuu rautasydämen otsapinnan ja ilmavälien 40a, 40b ja 40c välitse telan 10 vaipan kautta.The variable magnetic field generated by the roller 30 is closed between the end face of the iron core and the air gaps 40a, 40b and 40c through the jacket of the roller 10.

Tämä magneettikenttä indusoi telavaipan 10 pintakerroksen pyörrevirtoja, 20 jotka telavaipan 10 suuren resistanssin vuoksi synnyttävät lämpöä. Vaip paan 10 indusoituvien pyörrevirtojen jakautuminen telan säteen suunnassa x noudattaa lakia I = I e“x/^ (2) x o 25 I on virtatiheys syvyydellä x telan vaippapinnasta 10' laskien, I vir-X o rantiheys vaipan 10 pinnalla 10' ja £ tunkeutumissyvyys. Tunkeutumissy-vyydeksi on määritelty syvyys, jossa virtatiheys on laskenyt 1/e-osaan pinnan virtatiheydestä 1^. Tunkeutumissyvyydellä saadaan lauseke 30 ------ * _ 1 T/ 10 p m m 6 · — V—fi--ÖT (3) j) on aineen ominaisresistanssi, f magnetoimisvirran taajuus ja jji. aineen suhteellinen permeabiliteetti.This magnetic field induces eddy currents in the surface layer of the roll shell 10 which, due to the high resistance of the roll shell 10, generate heat. The distribution of the induced eddy currents in the jacket 10 in the radial direction x of the roll follows the law I = I e “x / ^ (2) xo 25 I is the current density at depth x from the roll jacket surface 10 ', I vir-X o the bead density on the jacket 10 surface 10' and the penetration depth . The penetration depth is defined as the depth at which the current density has dropped to 1 / e of the surface current density 1 ^. The penetration depth gives the expression 30 ------ * _ 1 T / 10 p m m 6 · - V — fi - ÖT (3) j) is the resistivity of the substance, f is the frequency of the excitation current and jji. the relative permeability of the substance.

35 7 7326035 7 73260

Lauseke osoittaa, että taajuuden kasvaessa tunkeutumissyvyys pienenee. Terästä kuumennettaessa sekä sähkönjohtavuus että permeabiliteetti pienenevät lämpötilan kasvaessa.The expression shows that as the frequency increases, the penetration depth decreases. When steel is heated, both electrical conductivity and permeability decrease as the temperature increases.

5 Keksinnössä käytetään yleensä lämmitystehoja, jotka ovat luokkaa 4,3...8,4 kW/m . Kuten tunnettua mitä pienempi ilmaväli Δ on sitä suurempi osaa kelan 30 kautta laitteeseen johdetusta sähkötehosta siirtyy kuumennettavaan telan vaipaan 10.The invention generally uses heating powers of the order of 4.3 to 8.4 kW / m. As is known, the smaller the air gap Δ, the larger part of the electrical power supplied to the device through the coil 30 is transferred to the heated roll shell 10.

Ίq Kuviossa 5 on esitetty keksinnön mukaisen järjestelyn ja sähkösyötön lohkokaavio. Teho otetaan 50 Hz:n kolmivaiheverkosta (3 x 380 W). Tasasuuntaajalla 33 muutetaan vaihtosähkö tasasähköksi, joka sinänsä tunnetulla tehoelektroniikkaan perustuvalla vaihtosuuntaajalla muutetaan taajuudeltaan keksinnön tarkoituksiin sopivaksi. Keksinnössä sovellettava ^5 taajuus f on alueella o,5..50 kHz sopivimmin 1..30 kHz. Tämä induktio- kuumennuksessa keksitaajuudeksi luonnehdittava teho johdetaan sovitus-muuntajan 35 ja kondensaattorin 36 kautta syöttöjohtoon 37, jolla magne-toimiskelaa 30 syötetään. Jännite U kelan 30 navoissa 30" on yleensä alueella U = 100...400 V. Kelaan 30 ja mahdollisesti syöttöjohtoon 37 20 johdetaan jäähdytysvesi, jonka syöttölaitteita kuviossa 3 havainnollis taa lohko 38 ja syöttöputket 39.Ίq Figure 5 shows a block diagram of an arrangement and a power supply according to the invention. Power is taken from a 50 Hz three-phase network (3 x 380 W). Rectifier 33 converts alternating current to direct current, which is converted in frequency to suit the purposes of the invention with a power electronics-based inverter known per se. The frequency f applied in the invention is in the range 0.5..50 kHz, preferably 1..30 kHz. This power, which is characterized as the biscuit frequency in induction heating, is passed through a matching transformer 35 and a capacitor 36 to a supply line 37, with which a magnetic actuator 30 is supplied. The voltage U at the terminals 30 "of the coil 30 is generally in the range U = 100 ... 400 V. Cooling water is supplied to the coil 30 and possibly to the supply line 37 20, the supply devices of which are illustrated in Figure 3 by block 38 and supply pipes 39.

Rautasydämen 20 osasydänten 20^..20^ asennon säätö voidaan, ei kuitenkaan välttämättä, toteuttaa automaattisella suljetulla säätöjärjestel-25 mällä, joka on esitetty kaaviollisesti kuviossa 5. Säätömoottoreina toimivat edellä mainitut askelmoottorit 29, jotka saavat säätösingaalinsa Sj ^ säätöjärjestelmästä 23. Säätöjärjestelmää ohjaa anturilaite 41, joka on esim. lämpötilan mittauslaite, jolla mitataan useista eri kohdista telan 10 akselisuunnassa K - K telan pintalämpötilojen Τ^,.Τ ^ 30 lämpötilojen oloarvot ja/tai jos telaa 10 käytetään paksuuskalibroin- tiin, kalibroitavan rainan paksuusprofiilia kuvaava mittaussignaali-sarja. Jos säätöjärjestelmään 42 kuuluu asetusarvoyksikkö, jolla voidaan asettaa telan 10 akselin K - K suuntainen lämpötilaprofiili kulloinkin halutun mukaiseksi.However, it is not necessary to adjust the position of the sub-cores 20 ^ 20 of the iron core 20 by the automatic closed control system 25 shown schematically in Fig. 5. The control motors are the above-mentioned step motors 29, which receive their control signal Sj from the control system 23. The control system is controlled by a sensor device. 41, which is e.g. a temperature measuring device for measuring the actual values of the roll surface temperatures Τ ^, Τ ^ 30 at several different points in the axial direction K to K of the roll 10 and / or if the roll 10 is used for thickness calibration, a series of measurement signals describing the thickness profile of the web to be calibrated. If the control system 42 includes a setpoint unit with which the temperature profile along the K-K axis of the roll 10 can be set as desired in each case.

35 8 7326035 8 73260

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella.The following are claims within the scope of which the various details of the invention may vary within the scope of the inventive idea.

Claims

A method of heating a roll used in the manufacture of paper or other web-shaped product, in particular a calender roll, electromagnetic with induction heating, wherein a method of directing a variable magnetic flux onto the sleeve of the roll is directed without contact by means of a magnetic shoe device (20). (10), via the air spaces (40a, 40b, 40c), which magnetic flux induces circulation currents in the roller sheath (10) which, due to the resistance in the roller sheath (10), generate heat, which magnetic flux is directed onto the roller sheath (10) with a magnetic shoe device. (20) having several sub-cores (20 ^ ... 20 ^) adjacent to each other, characterized in that the size (Δ) of the air space between the front surface of said sub-cores and the outer surface (10 ') of the roller sheath (10'), on the outer side of the roller sheath (10), is regulated to regulate the distribution of heating action in the axial direction of the roller (KK), and that in high-frequency heating, a frequency as high as magnetizing current is used. ns frequency (f) of the sub-nuclei to provide a sufficiently small depth of penetration of the heating effect (formula 3). 20

1 Patent claim

Method according to claim 1, characterized in that said air space (A) is controlled within the range 1 ... 30 mm.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the frequency (f) of the magnetizing current is in the range f = 0.5 ... 50 kHz most preferably about 1 ... 30 kHz.

Method according to any of claims 1-3, characterized in that for each sub-core (20 ^ ... 20 ^) a separate magnet coil (30 ^ ... 30 ^) is arranged (Fig. 1).

5. A method according to any one of claims 1-3, characterized in that all the parallel sub-cores (20 ... 20) are magnetized with a common magnet coil (10) having about 1-5 revolutions. 35

A paper machine rolling device intended to perform the method according to any of claims 1-5, especially for the paper machine's 13 73260 "calender, which rolling device has a roll sheath (10) arranged rollably around the center axis (KK), in contact with the outer surface (10) of which ') has been provided a magnetization device (20) having a group of sub-cores (20 ^ ... 20 ^) and an electromagnetic coil (30) or coils 5 (30 ^ ... 30N), with which the iron core is magnetized with alternating electricity (f characterized in that the positions on the partial cores (20 ^ ... 20 ^) of the magnetizing device (20) are arranged individually adjustable in the radial plane of the roller (10) for controlling the size of the air space (21) between the sub-cores and the outer surface of the roller sheath. (10 *) which is in contact with their front surfaces and thereby for controlling the heating action in the axial direction (KK) of the drum and that the device further includes electrical supply devices (33,34,35,36,37), with which said magnetizing coil ( 30) or flush r (30 ^ ... 30 ^) is supplied with electricity of suitable frequency (f).

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the partial cores (20 ^ ... 20 ^) of the magnetizing device (20) are arranged separately on support shafts (23,26) which are connected to the body part (17) of the horizontal shafts. (25) and belonging to the device further; control motors (29), with which the position of each sub-core (20 20 ... 20 ^) is: adjustably arranged in the radial plane of the roller (10) for changing said: 25 air space (25).

8. Device according to claim 7, characterized in that the sub-cores seen in the axial direction (KK) of the roller (10) are substantially E-shaped and they include lateral branches (21a, 21b) and a center branch (21c) between which there remains the locking spaces for the excitation coil. (10) and whose front surfaces together with the outer surface (10 ') of the roller sheath (10) limit the excitation air spaces (40a, 40b, 40c) (Fig. 4).

Device according to any one of claims 6-8, characterized in that the magnetization coil (10) is fixedly fixed in the support of the support shaft (31) or the like and that the magnetizing coil (10) with a sufficient insulation gap in the gap between the sub-cores branches (21a, 21b, 21c).