CH654492A5

CH654492A5 - COOLING DEVICE FOR HOLLOW ROLLERS.

Info

Publication number: CH654492A5
Application number: CH7377/81A
Authority: CH
Inventors: Thomas Dipl-Ing Fritzsche; Fred Dr-Ing Schultz
Original assignee: Nagema Veb K
Priority date: 1980-12-24
Filing date: 1981-11-17
Publication date: 1986-02-28
Also published as: DE3145145C2; DD154331A1; FR2496494B1; FR2496494A1; IT8149985A0; DE3145145A1; IT1172191B

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für Hohlwalzen mit einem durch die Bohrung eines Walzenschenkels in der Walzenlängsachse geführten feststehenden Kühlmittelzulaufrohrs, das über die gesamte Länge des Walzeninnenraumes mit hintereinander angeordneten Austrittsöffnungen für das Kühlmittel versehen ist, insbesondere für Walzenreibmaschinen, die zur Zerkleinerung von Schokoladenmassen, Farben und ähnlichen Verarbeitungsgütern Anwendung finden. The invention relates to a cooling device for hollow rollers with a through the bore of a roller leg in the longitudinal axis of the stationary coolant supply pipe, which is provided over the entire length of the roller interior with successively arranged outlet openings for the coolant, in particular for roller grinders, which are used for crushing chocolate masses, colors and similar processing goods are used.

Der bei der Kühlung von rotierenden Hohlwalzen durch eine Flüssigkeit im Walzeninnenraum abgeführte Wärme-strom wird im wesentlichen bestimmt von der Wärmeübergangszahl, der wirksamen Wärmeaustauschfläche und der Temperaturdifferenz zwischen Walze und Kühlflüssigkeit. Die sich in der Walze einstellenden Strömungsverhältnisse sind infolge der Fliehkraftwirkung auf die Kühlflüssigkeit stark drehzahlabhängig, da sich mit zunehmender Walzenumfangsgeschwindigkeit ein mitrotierender Wasserfilm zunehmender Dicke ausbildet, durch den die Temperaturdifferenz und die Wärmeübergangszahl ungünstig beeinflusst werden. The heat flow dissipated by a liquid in the interior of the roll during the cooling of rotating hollow rolls is essentially determined by the heat transfer coefficient, the effective heat exchange surface and the temperature difference between the roll and the cooling liquid. The flow conditions in the roller are strongly speed-dependent due to the centrifugal force on the cooling liquid, since with increasing roller circumferential speed, a co-rotating water film increases in thickness, which adversely affects the temperature difference and the heat transfer coefficient.

Bei allgemein bekannten Einrichtungen zur Walzenkühlung, wird durch ein in der Walzenlängsachse angeordnetes Spritzrohr, über dessen Länge Austrittsbohrungen vorhanden sind, Kühlwasser zugeführt, das durch einen als Hohlwelle ausgebildeten Walzenschenkel wieder abströmt. Diese Kühleinrichtung besitzt jedoch den entscheidenden Nachteil, dass eine Verringerung der Kühlwirkung mit Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit der Walze eintritt. In generally known devices for roller cooling, cooling water is supplied through a spray tube arranged in the longitudinal axis of the roller, along the length of which there are outlet bores, and flows out again through a roller leg designed as a hollow shaft. However, this cooling device has the decisive disadvantage that a reduction in the cooling effect occurs with an increase in the peripheral speed of the roller.

Zur Kühlung von Hohlwalzen ist weiterhin bekannt, For cooling hollow rolls it is also known

dass im Hohlraum der Walze ein zu deren Mittelachse paralleles Zulaufrohr mit Austrittsöffnungen an den beiden Enden des Hohlraumes und ein Ablaufrohr mit einer Eintrittsöffnung in der Mitte der Walzenlänge vorhanden sind. Mit dieser Vorrichtung wird neben einer meist nicht erforderlichen erhöhten Wärmeabfuhr an den Stirnwänden der Walze ebenfalls keine entscheidende Verbesserung der Kühlwirkung erreicht (DE-AS 1 228 895). Bei einer anderen bekannten Hohlwalze, insbesondere für Schokoladenwalzwerke, that in the cavity of the roller there is an inlet pipe parallel to its central axis with outlet openings at the two ends of the cavity and an outlet tube with an inlet opening in the middle of the roller length. With this device, in addition to a mostly unnecessary increased heat dissipation on the end walls of the roller, no decisive improvement in the cooling effect is achieved either (DE-AS 1 228 895). In another known hollow roller, in particular for chocolate rolling mills,

soll eine Verbesserung der Kühlung durch einen kühlwasser-durchflossenen Ringspalt erreicht werden, der von der Walze und einem im Walzeninnenraum befindlichen Zylinder gebildet wird. Bei derartigen Ringspalten tritt jedoch eine laminare Strömung auf, die den Wärmeübergang ungünstig beeinflusst. Das zufliessende Kühlwasser wird mit dem bereits vorhandenen zumindest teilweise vermischt, was zu einer Verringerung der Temperaturdifferenz führt (DE-PS 840 948). an improvement in cooling is to be achieved by means of an annular gap through which cooling water flows, which is formed by the roller and a cylinder located in the interior of the roller. With such annular gaps, however, a laminar flow occurs, which adversely affects the heat transfer. The cooling water flowing in is at least partially mixed with the already existing one, which leads to a reduction in the temperature difference (DE-PS 840 948).

Eine weitere bekannte Hohlwalze für Reibwalzwerke sieht für die Kühlung einen bis an den Walzenmantel heranreichenden Rohreinsatz mit schraubenförmigen Rippen vor, um vom Kühlwasser durchströmte Kanäle zu erhalten. Die beabsichtigte, dem Transport des Kühlwassers bewirkende, teilweise Füllung der Kanäle wird infolge des Einflusses der Fliehkraft jedoch nur bei geringen Walzenumfangsgeschwindigkeiten erreicht. Nachteilig wirkt sich auch aus, dass hierdurch den Wärmeübergang ungünstig beeinflussende Strömungsverhältnisse auftreten (DE-PS 1 000 665). Another known hollow roller for friction rolling mills provides for cooling a tube insert with helical ribs reaching as far as the roller shell in order to obtain channels through which cooling water flows. Due to the influence of centrifugal force, however, the intended partial filling of the channels, which causes the cooling water to be transported, is only achieved at low circumferential roller speeds. Another disadvantage is that flow conditions that adversely affect heat transfer occur as a result (DE-PS 1 000 665).

Eine ebenfalls bekannte Walze mit einer ähnlichen Kühleinrichtung bei der im Mantel, nahe der Walzenoberfläche Kanäle vorhanden sind, die vom Kühlwasser durchströmt werden, ermöglicht zwar eine effektive Kühlung, die aber nicht geeignet ist, eine über der gesamten Walzenoberfläche gleichmässige Temperatur zu gewährleisten (DE-PS 957 540). An also known roller with a similar cooling device, in which channels are present in the jacket, near the roller surface, through which cooling water flows, enables effective cooling, but is not suitable for ensuring a temperature that is uniform over the entire roller surface (DE- PS 957 540).

Ferner ist eine wassergekühlte Hohlwalze mit einer das Kühlwasser gleichmässig auf die Walzenlänge verteilenden zentralen Kühlwasserzuleitung, unter Verwendung eines im Walzeninneren feststehend angeordneten Stau- und Mischwerkes, bekannt, dass aus mehreren sich sowohl gegen die Mantelfläche als auch gegen die Stirnwände der Walze innen anliegenden Stauleisten besteht. Der sich unter der Wirkung der Fliehkraft ausbildende umlaufende Wasserring soll dabei durch die längs der Walzeninnenfläche nahe der Wand befindlichen Stauleisten zerstört werden (DE-PS 595 792). Furthermore, a water-cooled hollow roller with a central cooling water supply line, which distributes the cooling water evenly over the length of the roller, using a damming and mixing unit fixed in the interior of the roller, is known to consist of several damming bars lying against the inner surface as well as against the end walls of the roller . The circumferential water ring which forms under the effect of centrifugal force is to be destroyed by the damming bars located along the inside of the roll near the wall (DE-PS 595 792).

Eine verbesserte Ausbildung dieser Einrichtung sieht vor, dass die gegenüber der sich drehenden Walze feststehenden sowohl an den inneren Mantelflächen als auch an den Stirnwänden der Walze entlang geführten Stauleisten als Kühlwasserspritzrohre ausgebildet sind. Obwohl mit dieser Einrichtung neben einer Zerstörung des Wasserringes eine unmittelbare Zuführung des Kühlwassers an die Walzeninnenwand ermöglicht wird, ist die Funktionsfahigkeit dieser Einrichtung über einen längeren Zeitraum jedoch nicht gesichert, da durch Ablagerungen aus dem Kühlwasser sehr leicht eine Verstopfung der in den Kühlwasserspritzrohren vorhandenen Bohrungen eintritt. Die notwendigerweise damit verbundene Instandsetzung erfordert eine Demontage der Walze, mindest jedoch den Ausbau eines Walzenschenkels (DE-PS 632401). An improved embodiment of this device provides that the baffle bars, which are fixed with respect to the rotating roller and are guided along the inner lateral surfaces as well as on the end walls of the roller, are designed as cooling water spray tubes. Although this device, in addition to destroying the water ring, enables the cooling water to be fed directly to the inner wall of the roller, the functionality of this device is not ensured over a longer period of time, since deposits from the cooling water very easily clog the holes in the cooling water spray pipes . The necessary repair requires dismantling the roller, but at least the removal of a roller leg (DE-PS 632401).

Die Erfindung bezweckt, die den bekannten Kühleinrichtungen für Hohlwalzen anhaftenden Nachteile zu beseitigen und ermöglicht durch bessere thermische Ausnutzung des eingesetzten Kühlmittels eine Erhöhung der Kühlwirkung. The invention aims at eliminating the disadvantages inherent in the known cooling devices for hollow rolls and enables the cooling effect to be increased by better thermal utilization of the coolant used.

Aufgabe der Erfindung ist, eine einfache und funktionssichere Kühleinrichtung zu schaffen, die ohne Demontage der Hohlwalze ein- oder ausgebaut werden kann und die bei hohen Walzenumfangsgeschwindigkeiten eine gleichmässige The object of the invention is to provide a simple and functionally reliable cooling device which can be installed or removed without dismantling the hollow roller and which is uniform at high roller peripheral speeds

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und effektive Kühlung durch direkte Beaufschlagung der Walzeninnenwand mit Kühlflüssigkeit gewährleistet. and effective cooling is ensured by directly applying coolant to the inside of the roll.

Erfmdungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass am Kühlmittelzulaufrohr über dessen Austrittsöffnungen in gleichgrossen Abständen radial gerichtete, horizontal in einer Ebene liegende, bis an die Innenwand der Walzenröhre herangeführte, flexible Förderrohre angeordnet sind. Die Austrittsöffnungen des Kühlmittelzulaufrohres können zur Aufnahme der Förderrohre mit Schlauchtüllen versehen sein. An ihrem freien Ende sind die Förderrohre z.B. mit je einer Düse ausgestattet, deren Öffnungsquerschnitt gleich dem Querschnitt der zugeordneten Austrittsöffnung im Kühlmittelzulaufsrohr ist. Die Summe der Querschnitte im Kühlmittelzulaufrohr kann grösser sein als dessen lichter Querschnitt. Bei Linksdrehung der Hohlwalze sind die Förderrohre vorzugsweise horizontal nach rechts, bzw. bei Rechtsdrehung nach links gerichtet am Kühlmittelzulaufrohr angeordnet. Die Förderrohre können dabei jeweils in Richtung des Anlaufgebietes des mitrotierenden Wasserringes zeigen. According to the invention, this is achieved in that on the coolant inlet pipe, through the outlet openings at equal intervals, radially directed, horizontally lying in one plane and extending up to the inner wall of the roller tube, are arranged flexible delivery pipes. The outlet openings of the coolant inlet pipe can be provided with hose nozzles for receiving the delivery pipes. At their free end, the conveyor pipes are e.g. equipped with one nozzle each, the opening cross section of which is equal to the cross section of the assigned outlet opening in the coolant inlet pipe. The sum of the cross sections in the coolant supply pipe can be larger than its clear cross section. When the hollow roller rotates to the left, the delivery pipes are preferably arranged horizontally to the right, or to the left when rotated clockwise, on the coolant feed pipe. The delivery pipes can each point in the direction of the start-up area of the rotating water ring.

Durch die Erfindung wird eine bestmögliche thermische Ausnutzung der Kühlflüssigkeit zur Wärmeabfuhr erreicht, da keine Vermischung mit der erwärmten abfliessenden Kühlflüssigkeit, sondern eine Verdrängung derselben von der Innenwand der Walzenröhre stattfindet. Die hohe Kühlmittelaustrittsgeschwindigkeit bewirkt eine den Wärmeübergang günstig beeinflussende Turbulenz, verbunden mit einer für eine gleichmässige Kühlung notwendige Verteilung des Kühlmittels über die gesamte Walzenlänge. The best possible thermal utilization of the cooling liquid for heat dissipation is achieved by the invention, since there is no mixing with the heated outflowing cooling liquid, but displacement of the same from the inner wall of the roller tube. The high coolant outlet velocity causes turbulence to have a favorable influence on the heat transfer, combined with a distribution of the coolant over the entire roll length that is necessary for uniform cooling.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing:

Fig. 1 eine Hohlwalze im horizontalen Längsschnitt Fig. 1 is a hollow roller in a horizontal longitudinal section

Fig. 2 eine vergrösserte Detaildarstellung eines Förderrohres Fig. 2 is an enlarged detail view of a delivery pipe

Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie A-A der Fig. 1. 3 shows a cross section along line A-A of FIG. 1.

Fig. 1 zeigt die aus der Walzenröhre 1 und den stirnseitig daran befestigten Walzenschenkeln 2; 3 bestehende Hohlwalze. Das Kühlmittelzulaufrohr 4 ist in der Walzenlängsachse in einer für den Kühlmittelabfluss dienenden Längsbohrung durch den Walzenschenkel 2 nach innen geführt und aussen am nicht dargestellten Maschinengestell befestigt. Die Lagefixierung des Kühlmittelzulaufrohres 4 in radialer Richtung erfolgt durch die Führungskörper 5; 6. Das feststehende Kühlmittelzulaufrohr ist im Walzeninnenraum mit mehreren hintereinander angeordneten Austrittsöffnungen 7 für das Kühlmittel versehen. Über den Austrittsöffnungen sind in gleich grossen Abtänden zueinander die flexiblen Förderrohre 8 radial gerichtet und horizontal in einer Ebene liegend am Kühlmittelzulaufrohr 4 angeordnet und erstrecken sich bis an die Innenwandung der Walzenröhre 1. Aus Figur 2 ist näher ersichtlich, dass über den Austrittsöffnungen 7 am Kühlmittelzulaufrohr 4 Schlauchtüllen 9 angebracht sind, die zur Aufnahme der Förderrohre 8 dienen. An ihrem freien Ende sind die flexiblen Förderrohre 8 mit einer Düse 10 versehen. Zur Vermeidung von Zugkräften auf die Förderrohre besitzt jede Düse einen Öffnungsquerschnitt, der gleich dem der zugeordneten Austrittsöffnung im Kühl-mittelzulaufrohr ist. Zur Erzielung einer gleichmässigen Zufuhr des Kühlmittels über die gesamte Länge des Walzeninnenraumes ist die Summe der Querschnitte der Austrittsöffnungen 7 im Kühlmittelzulaufrohr 4 grösser als der lichte Querschnitt des Kühlmittelzulaufrohres. Zum Zwecke der bestmöglichen thermischen Ausnutzung des Kühlmittels sind die Förderrohre 8 im eingebauten Zustand bei Linksdrehung der Hohlwalze, wie Fig. 3 zeigt, horizontal nach rechts gerichtet, bzw. bei Rechtsdrehung der Hohlwalze, horizontal nach links zeigend am Kühlmittelzulaufrohr angeordnet, d.h., die Förderrohre zeigen jeweils in Richtung des Anlaufgebietes des mitrotierenden Wasserringes. Fig. 1 shows the roller legs 1 and the roller legs 2 attached to the end face thereof; 3 existing hollow rollers. The coolant feed pipe 4 is guided in the longitudinal axis of the roll in a longitudinal bore serving for coolant outflow through the roll leg 2 and fastened to the outside of the machine frame (not shown). The coolant supply pipe 4 is fixed in position in the radial direction by the guide bodies 5; 6. The fixed coolant inlet pipe is provided in the interior of the roll with a plurality of outlet openings 7 for the coolant arranged one behind the other. Above the outlet openings, the flexible delivery pipes 8 are arranged at the same distance from one another radially and are arranged horizontally in one plane on the coolant inlet pipe 4 and extend to the inner wall of the roller tube 1. From FIG. 2 it can be seen in more detail that above the outlet openings 7 on the coolant inlet pipe 4 hose nozzles 9 are attached, which serve to receive the delivery pipes 8. The flexible conveyor tubes 8 are provided with a nozzle 10 at their free end. In order to avoid tensile forces on the delivery pipes, each nozzle has an opening cross-section that is equal to that of the assigned outlet opening in the coolant inlet pipe. To achieve a uniform supply of coolant over the entire length of the interior of the roll, the sum of the cross sections of the outlet openings 7 in the coolant supply pipe 4 is greater than the clear cross section of the coolant supply pipe. For the best possible thermal utilization of the coolant, the delivery pipes 8 are installed horizontally to the right when the hollow roller is turned to the left, as shown in FIG each point in the direction of the start-up area of the rotating water ring.

Um eine Montage und Demontage der Kühleinrichtung durch den Walzenschenkel 2 vornehmen zu können, muss der Durchmesser der Längsbohrung für den Kühlmittelabfluss grösser als die Summe aus dem Aussendurchmesser des Kühlmittelzulaufrohres 1, der Länge einer Schlauchtülle 9 und der Wandstärke eines flexiblen Förderrohres 8 sein. In order to be able to assemble and disassemble the cooling device by means of the roller leg 2, the diameter of the longitudinal bore for the coolant drain must be greater than the sum of the outside diameter of the coolant inlet pipe 1, the length of a hose nozzle 9 and the wall thickness of a flexible delivery pipe 8.

Die Wirkungsweise der Kühleinrichtung ist folgende: Die Kühlflüssigkeit wird im zentralen Kühlmittelzulaufrohr zugeführt und über die flexiblen Förderrohre direkt an die Walzeninnenwandung transportiert. Durch die erfindungs-gemässe Ausgestaltung der Förderrohre mit Düsen, wird an ihrer Austrittsstelle eine möglichst hohe Geschwindigkeit der strömenden Kühlflüssigkeit erreicht. Der Abfluss des Kühlmittels aus dem Walzeninnenraum erfolgt in bekannter Weise durch die Längsbohrung im Walzenschenkel nach aussen. The cooling device works as follows: The cooling liquid is fed into the central coolant supply pipe and transported directly to the inner wall of the roll via the flexible delivery pipes. As a result of the inventive design of the delivery pipes with nozzles, the highest possible speed of the flowing cooling liquid is achieved at their exit point. The coolant flows out of the inside of the roll in a known manner through the longitudinal bore in the roll leg to the outside.

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10 10th

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

654 492 PATENTANSPRÜCHE654 492 PATENT CLAIMS

1. Kühleinrichtung für Hohlwalzen, mit einem durch die Bohrung eines Walzenschenkels in der Walzenlängsachse geführten feststehenden Kühlmittelzulaufrohr, das über die gesamte Länge des Walzeninnenraumes mit hintereinander angeordneten Austrittsöffnungen für das Kühlmittel versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Kühlmittelzulaufrohr (4) über dessen Austrittsöffnungen (7) in gleichgrossen Abständen radial gerichtete, horizontal in einer Ebene liegende, bis an die Innenwand der Walzenröhre (1) herangeführte, flexible Förderrohre (8) angeordnet sind. 1.Cooling device for hollow rolls, with a fixed coolant feed pipe which is guided through the bore of a roll leg in the roll longitudinal axis and which is provided with successively arranged outlet openings for the coolant over the entire length of the roll interior, characterized in that on the coolant supply pipe (4) via its outlet openings ( 7) arranged at equal intervals radially directed, horizontally in one plane, up to the inner wall of the roller tube (1), flexible conveyor pipes (8) are arranged.

2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme der Förderrohre (8) die Austrittsöffnungen (7) des Kühlmittelzulaufrohres (4) mit Schlauchtüllen (9) versehen sind. 2. Cooling device according to claim 1, characterized in that for receiving the delivery pipes (8), the outlet openings (7) of the coolant supply pipe (4) are provided with hose nozzles (9).

3. Kühleinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderrohre (8) an ihrem freien Ende mit je einer Düse (10) ausgestattet sind, deren Öffnungsquerschnitt gleich dem Querschnitt der zugeordneten Austrittsöffnung (7) im Kühlmittelzulaufrohr (4) ist. 3. Cooling device according to claims 1 and 2, characterized in that the delivery pipes (8) are equipped at their free ends with a nozzle (10), the opening cross section of which is equal to the cross section of the assigned outlet opening (7) in the coolant supply pipe (4) .

4. Kühleinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Querschnitte der Austrittsöffnungen (7) im Kühlmittelzulaufrohr (4) grösser als dessen lichter Querschnitt ist. 4. Cooling device according to claims 1 to 3, characterized in that the sum of the cross sections of the outlet openings (7) in the coolant supply pipe (4) is larger than its clear cross section.

5. Kühleinrichtung nach den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderrohre (8) bei Linksdrehung der Hohlwalze horizontal nach rechts bzw. bei Rechtsdrehung nach links gerichtet am Kühlmittelzulaufrohr (4) angeordnet sind und dabei jeweils in Richtung des Anlaufgebietes des mitrotierenden Wasserringes zeigen. 5. Cooling device according to the preceding claims, characterized in that the conveying pipes (8) are arranged horizontally to the right when the hollow roller is turned to the left or to the left when it is turned to the left on the coolant supply pipe (4) and each point in the direction of the start-up area of the rotating water ring.