DE1804777C3 - Beheizte Walze - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine beheizte Walze, welche in ihrem Innern konzentrisch zur Achse einen hermetisch verschlossenen, teilweise mit Flüssigkeit gefüllten ringförmigen Hohlraum aufweift.

im DT-Gbm 19 64 320 ist eine derartige Walze bzw. Galette beschrieben. Die Flüssigkeit wird beheizt und überträgt dann die Wärme gleichmäßig auf die Wandung der Walze. Dies kann in nennenswertem Umfang jedoch nur dann geschehen, wenn Relativbewegung zwischen Walze und Flüssigkeit auftritt, die Drehzahlen also so niedrig sind, daß sich ein geschlossener Flüssigkeitsring am Umfang noch nicht bildet. Insbesondere dann, wenn höhere Drehzahlen angewandt werden und — wie vorgeschlagen und bei höheren Temperaturen auch erforderlich — öl als Flüssigkeit Verwendung findet, das bekanntlich ein relativ schlechter Wärmeleiter ist, bildet praktisch die Flüssigkeit einen Isolierring innen am Walzenmantel. Sofern die dort sich bildende Schicht nicht so dick ist, daß die Heizkörper in die Flüssigkeit selbst eintauchen können, ist der Wirkungsgrad gering. Die Aufgabe der Vergleichmäßigung der Walzentemperatur bei Drehzahlen, bei denen sich ein am Außenmantel anliegender Flüssigkeitsring bildet, kann mit einer solchen Einrichtung nicht befriedigend gelöst werden.

Durch die GB-PS 11 16 486 ist es bekannt, innerhalb eines sich drehenden Walzenmantels eine ortsfeste, hohle, von einem Heizmedium durchflossene Heizeinrichtung anzuordnen. Die Übertragung der Wärme von der stehenden Heizeinrichtung zum sich drehenden Walzenmantel wird durch einen aus einem Flüssigkeitsvorrat sich bei entsprechender Drehzahl bildenden. Heizvorrichtung und Mantel gleichzeitig berührenden Flüssigkeitsring durch Wärmeleitung geschehen. Da der Hohlraum zwischen Heizvorrichtung und Mantel mit der Atmosphäre verbunden ist. muß als Flüssigkeit ein hochsiedendes Medium mit entsprechend niedrigem Wärmeleitwert verwendet werden. Darüber hinaus muß der Flüssigkeitsvorrat ständig überwacht und aufgefüllt werden. ,_ .... . , ,

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Walze unter Anwendung des Prinzips der abwechselnden Verdampfung und Kondensation so zu beheizen, daß die Temperatur im äußeren Mantel der Walze praktisch konstant bleibt.

Erfindungsge-mäß wird dies dadurch erreicht, daß der Hohlraum als Zwischenraum zwischen den Wänden eines doppelwandigen Walzenmantels ausgebildet ist und daß die Innenseite der äußeren Mantelwand radial nach innen ragende Vorsprünge aufweist.

In besonderer Ausgestaltung weist auch die Außenseite der inneren Mantelwand nach außen ragende Vorsprünge auf.

Unter Beachtung der vorbeschriebenen maßgeblichen Merkmale kann die Einrichtung beispielsweise so ausgebildet sein, daß ein Teil oder alle Vorsprünge sich im wesentlichen achsparallel oder annähernd achsparallel erstrecken und einen oder mehrere Durchbrüche in Umgangsrichtung aufweisen und/oder ein anderer Teil oder alle Vorsprünge sich im wesentlichen in Umfangsrichtung erstrecken und Durchbrüche in axialer Richtung aufweisen. Bezüglich Fertigung und Zusammenbau der Walze hat sich als besonders vorteilhaft eine erfindungsgemäße Ausführung erwiesen, bei der die Vorsprünge schraubenförmigen Verlauf haben und gegebenenfalls Unterbrechungen aufweisen.

Die erforderliche Wärme zur Verdampfung der Flüssigkeit wird entweder von einer ortsfest im Inneren der Walze angeordneten Widerstands- oder Induktions-Heizeinrichtung oder auch von einer mit der Walze umlaufenden Widerstands-Heizeinrichtung. der die elektrische Energie über Schleifringe zugeführt wird, eingebrach:. In baulicher Hinsicht hat sich besonders die ortsfest angeordnete Induktions-Heizeinrichtung bewährt.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung von in den Dampfraum hineinragenden Vorsprüngen wird erreicht, daß sich die Zufuhr von Wärme zum Walzenmantel in ihrer Menge nach dem Wärmeverbrauch an der Walzenoberfläche richtet. Der den Dampfraum füllende Sattdampf kondensiert vornehmlich an den am stärksten abgekühlten Vorsprüngen, auf diese Weise die stärkere Wärmeabfuhr an den mit diesen in Verbindung stehenden Mantelteilen kompensierend.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispielc des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Es

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Drehachse einer Galette.

Fig. 2 den Schnitt 11-11 nach F i g. 1 ohne Heizeinrichtung,

Fi g. 3 bis 5 Längsschnitte durch die Drehachse anderer erfindungsgemäßer Galettenausführungen.

Die Galette gemäß den F i g. 1 und 2 besteht im wesentlichen aus der äußeren Mantelwand 1, der inneren Mantelwand 2, der scheibenförmigen Stirnwand 3, die in irgendeiner üblichen, zweckmäßig lösbaren Weise mit der Antriebswelle 4 verbunden ist, und aus der Heizeinrichtung 5. Die Mantelwand 1 weist eine achsparallele Bohrung 6 auf, die einen Temperaturmeßfühler aufnehmen kann, welcher in an sich bekannter Weise mit einer handelsüblichen und deshalb nicht dargestellten Einrichtung zur Regelung der für die Speisung der Heizeinrichtung erforderlichen elektrischen Energie verbunden ist Außerdem weist die Innenseile der

a ßeren Mantelwand 1 achsparallele Rippen 7 auf, die

t einer Innenverzahnung vergleichbar sind. In die

incken zwischen den Rippen 7 ragen Rippen 8. die auf

i/ Außenseite der inneren Mantelwand 2 sitzen und

ki« dicht an OCH ο· u.."-—· --·.:>.......■ um mp-

η 7 reichen (F i g· 2). Am linken und rechten Ende der ■ippen 7 und 8 sind Rillen 10 und 11 als Ringkanäle

*°Die Heizeinrichtung 5 kann eine ortsfest angeordneelektrische Widerstands- oder Induktionsheizung '^e-_n die miitels des Bundes 12 am Maschinengestell

befestigt wird.

Bei der Herstellung der Galette werden die Mantelände 1 und 2 derart ineinandergefügt, daß sie genau koaxial zueinander liegen und sich zwischen den Rip-

η 7 und 8 in Umfangsrichtung gleichmäßige Abstände einstellen. Die Mantelwände 1 und 2 werden an den Stirnseiten so dicht miteinander verbunden, daß der wischen ihnen entstandene Hohlraum hermetisch ab-Mantelwand 1 weitergegeben. Je stärker das Wärmegefälle, um so heftiger die Kondensation, und zwar besonders an den Stellen, an welchen der größte Wärmebedarf besteht. Der durch das Kondensieren verminderte Druck sorgt dafür, daß immer wieder Dampf an diese Stelle nachströmt. Die Fliehkraft schleudert das an den Rippen frisch entstandene Kondensat sofort gegen den Lückengrund 9. so daß sicn keine wärmeisolierende und den Dampf abhaltende Flüssigkeitsschicht an diesen Stellen ansammeln kann. Außerdem sorgt die Fliehkraft für eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit im Lückengrund 9. wobei der Flüssigkeitsspiegel sich über die Rillen 10 und 11 ausgleichen kann. Infolge der vorbeschriebenen Vorgänge stellt sich an jedem Punkt ständig ein Gleichgewicht zwischen abgeführter und zugeführter Wärme selbsttätig derart ein, daß die Temperatur über die ganze Breite des Galettenmantels praktisch gleich bleibt. Geringfügige Abweichungen der Oberflächentemperatur können lediglich durch den

«schlossen ist, bis auf zunächst eine oder zwei Bohrun- ₂o Wärmedurchgangswiderstand des äußeren Galetten-

en durch die das flüssige Heizmedium. z.B. Wasser, ™->„.„i.. u r__ ._„ ...„u,: „„ c.„m„„ ,,„.

ineefüllt und die Luft evakuiert wird. Danach werden »uch diese öffnungen luftdicht verschlossen. Die eingefüllte Flüssigkeitsmenge muß groß genug sein, um zu gewährleisten, daß die Köpfe der Rippen 8 in die Flüssiekeitsschicht 13 eintauchen, die bei schneller Rotation infolge der Fliehkraft am Grund 9 der Lücken zwischen den Rippen 7 gf Sildet wird.

Beim Aufheizen der Galette beginnt die Flüssigkeit

13 zu verdampfen. Bedingt durch die Verdampfung ₃o gezeigten Schnitt nicht dargestellten, auf dem Umfang steigen Druck und Siedepunkt mit höher werdender gleichmäßig verteilten achsparallelen Nuten unterbro Temperatur an, bis die geforderte und am Regler eingestellte Betriebstemperatur des Galettenaußenmantels erreicht ist. In einem mit einer Flüssigkeit und ihrem Dampf gefüllten und verschlossenen Raum herrscht ein bestimmtes Gleichgewicht zwischen Flüssigkeits- und Dampfmenge bzw. Dampfdruck, welches durch die Temperatur des Systems bestimmt wird. Bei Zufuhr von Wärme wird Dampf gebildet: bei Entzug

mantels hervorgerufen werden, wobei an Stellen vergrößerter Wärmeabgabe auch der Temperaturabfall im Mantel größer wird.

Die Galtite gemäß F i g. 3 unterscheidet sich von der nach den F i g. 1 und 2 in der Ausführung und Anordnung der Vorsprünge. Die innere Mantelwand 14 weist in ihrem mittleren Abschnitt Vorsprünge 15 auf. die durch Eindrehen von in sich geschlossenen Rillen 16 in Umfangsrichtung entstehen und von mehreren in dem

chen sind. Die äußere Mantelwand 17 weist Vorsprunge 18 in den Endbereichen auf, die durch Eindrehen von in sich geschlossenen Rillen 19 in Umfangsrichiung gebildet sind und ebenfalls von mehreren auf dem Umfang gleichmäßig verteilten achsparallelen Nuten 20 unterbrochen sind (nur im rechten Endbereieh dargestellt). Die Vorsprünge 18 des linken Endbereiches sitzen in einem für sich hergestellten Ring 21. der erst

von Wärme, d. h.. Abkühlung des Dampfes kondensiert ₄o nach Einschieben der inneren Mantelwand 14 in die äudieser wieder. ßere Mantelwand 17 ebenfalls in letztere eingefügt und

'' " fest mit dieser verbunden wird.

Die Vorsprünge 15 und 18 bzw. die Rillen 16 und

Um sich dies zunutze zu machen, muß die Galette entsprechend gestaltet werden. Da die Beheizung der Galette von innen her, d. h. über die innere Mantelpg
können auch schraubenartig verlaufen. In diesem Fall

wänd 2 erfolgt, weist sie Vorsprünge 8 auf. die so weit ₄₅ kann auf den gesondert hergestellten Ring 21 verzichnach außen ragen, daß sie in die Flüssigkeit 13 eintau- tet werden, und statt dessen die schraubenartige Rille chen, um dieser durch Kontakt die zur Verdampfung 19 unmittelbar in die entsprechend ausgebildete Mannotw'endige Wärmemenge zu vermitteln. In vielen FaI- telwand 19 eingearbeitet werden. Zum Zusammenbau len genügt jedoch die Aufheizung der Flüssigkeit über wird dann die Mantelwand 14 sehr einfach in die äußeden diese von der Mantelwand 2 trennenden D?mpf- 50 re Manteiwand 17 axial hineingeschraubt. Das Einfüllen raum, so daß die Vorsprünge 8 entfallen können. Die von der äußeren Mantelwand 1 nach innen in den Dampfraum, zwischen Flüssigkeitsspiegel und Mantelwand 2, ragenden Vorsprünge haben die Aufgabe, den Dampf an ihren Oberflächen zu kondensieren und die 55 frei werdende Wärme von innen an den äußeren Mantel durch die isolierende Flüssigkeitsschicht hindurch weiterzuleiten. Im einzelnen geschieht folgendes: Am äußeren Galettenmantel wird Wärme abgenommen.

der Flüssigkeit 13, das Evakuieren und das Verschließen des Hohlraumes zwischen den Mantelwänden und 17 erfolgt in der gleichen Weise wie weiter oben beschrieben.

Die Vorgänge im Flüssigkeit-Dampf-System sind grundsätzlich die gleichen wie in der Galettenausführung nach ^p i g. 1 und 2.

Da aber erfahrungsgemäß die Wärmeabführung im Bereich der Galettenenden am größten ist, sind bei die-

sowohl vom Faden als auch von der umgebenden Luft. 60 ser in manchen Fällen vorteilhaften Ausführungsform

Wärme strömt von innen über die Rippen 7 nach außen, die dadurch natürlich selbst abkühlen. |ede auch noch so geringe Temperatursenkung unter die im Flüssigkeit-Dampf-System eingependelte Temperatur an irgendeiner Fläche, die mit diesem Dampf in Kontakt steht, hat zur Folge, daß an einer solchen Fläche Damof kondensiert. Die dabei frei werdende, relam große Knnrlensationswärme wird über die Rippen 7 an die lediglich in diesen Bereichen solche von der Innenseite der äußeren Mantelwand in den Dampfraum ragende Vorsprünge 18 vorgesehen. Im mittleren Bereich genügt dann die Kondensation der kleinen Dampfbläschen am inneren Umfang der äußeren Mantelwand, die durch die dünne FlüssigkeitssJuL-ht im engen Spalt /wischen dem äußere;! I mfang der Vorsprunge 15 und der Innenseile der ,r.iHeren N¹ ,i"K·!« .ind 17 dringen.

jnd zwar an solchen Stellen, an denen die Temperatur der Außenwand niedriger ist. Die an den Vorsprüngen 18 in den Endbereichen größeren Mengen kondensierter Flüssigkeit können durch die achsparallelen Durchbrüche 20 wieder in den mittleren Bereich fließen, wo sie an den heißeren Vorsprüngen 15 wieder verdampfen können.

In der Ausführung nach F i g. 4 kann die äußere Mantelwand 17 genauso ausgebildet sein, wie die der Ausführung gemäß F i g. 3, d. h., sie besitzt nur Vorsprünge 18 im Bereich der Enden, und zwar in Umfangsrichtung. Die innere Mantelwand 22 weist lediglich achsparailele Vorsprünge 23 im mittleren Abschnitt auf. Für die Arbeitsweise des Flüssigkeits-Dampf-Systems dieser Galette gilt grundsätzlich das gleiche wie für die Ausführung nach den F i g. 1 und 2.

F i g. 5 stellt eine hinsichtlich der Fertigung vereinfachte bzw. verbilligte Bauform der erfindungsgemäßen Galette dar. Sie besitzt nur Vorsprünge 25 an einer, vorzugsweise an der inne en Mantelwand 24, welche jedoch entgegen den bisher beschriebenen Lösungen wenigstens teilweise in den Endbereichen bis zur gegenüberliegenden äußeren Mantelwand 26 reichen und an dieser zur Erreichung eines guten Wärmeüberganges fest anliegen bzw. mit ihr verlötet sind. Die Vor-Sprünge 25 weisen wie die Vorsprünge 18 in den F i g. 3 und 4 mehrere auf den Umfang verteilte achsparallele Nuten zum Ausgleich der Flüssigkeitsschicht auf.

Selbstverständlich besitzen auch die Walzenausführungen nach den F i g. 3 bis 5 Temperaturmeß- und -regeleinrichtungen, auf deren Darstellung hier verzichtet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Beheizte Waize, weiche in ihrem !nnern konzentrisch zur Achse einen hermetisch verschlössenen, teilweise mit Flüssigkeit gefüllten, ringförmigen Hohlraum aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum als Zwischenraum zwischen den Wänden eines doppelwandigen Walzenmantels ausgebildet ist und daß die Innenseite der äußeren Mantelwand (1) radial nach innen ragende Vorsprünge (7) aufweist.

2. Beheizte Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Außenseite der inneren Mantelwand (2) nach außen ragende Vorsprünge (8) aufweist.

3. Beheizte Walze nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil oder alle Vorsprünge sich im wesentlichen achsparallel erstrekken und mindestens einen Durchbruch in Umfangsrichtung aufweisen und/oder ein anderer Teil oder alle Vorsprünge sich im wesentlichen in Umfangsrichtung erstrecken und Durchbrüche in axialer Richtung aufweisen.

4. Beheizte Walze nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge schraubenförmig verlaufen.