DE1900652A1 - Steam-heated rotating roller - Google Patents
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Description
Bag. 660Bag. 660
Dampfbeheizte umlaufende Walze Steam-heated rotating roller
B a r m a g
Banner Maschinenfabrik Aktiengesellschaft B ar m a g
Banner Maschinenfabrik Aktiengesellschaft
WuppertalWuppertal
Die Erfindung betrifft eine dampfbeheizte umlaufende Walze mit wenigstens einem axial angeordnetem Einlaß für den Heizdampf sowie wenigstens einer Abführvorrichtung für das Kondensat. Derartige Walzen werden zum Erwärmen odsr Trocknen von Bahnen, Bändern oder Folien in der Textilindustrie, in der Papierindustrie, bei der Zellstoffherstellung usw. verwendet, sie finden aber auch Anwendung in der chemischen, insbesondere nahrungsmittelchemischen Verfahrenstechnik beispielsweise zum Eindampfen von Flüssigkeiten wie Milch, Eiweißlösungen, Pektinlösungen, Kunststoffemulsionen usw. oder auch zum Verdampfen von Salzlösungen und ähnlichem.The invention relates to a steam-heated rotating roller with at least one axially arranged inlet for the heating steam and at least one discharge device for the condensate. Such rollers are used for heating or drying webs, Ribbons or foils used in the textile industry, in the paper industry, in the pulp production, etc., but they can also be found Application in the chemical, especially food chemistry Process engineering, for example, for the evaporation of liquids such as milk, protein solutions, pectin solutions, plastic emulsions etc. or for the evaporation of saline solutions and the like.
Walzen dieser Art sind bereits bekannt. Sie bestehen im einfachsten Fall au3 einem gegossenen oder aus Blechabschnitten zusammengeschweißten zylinderförmigen Körper, der an seinen Stirnseiten mit meist gewölbten Stirnplatten, die gleichzeitig Wellenstümpfe zur drehbaren Befestigung in einem Traglager aufweisen und verschlossen sind. Die Wellenstümpfe weisen ferner Durchführungen für die Zuleitung des Heizdampfes sowie für die Ableitung des Kondensates auf. Der Heizdampf wird Je nach Konstruktion der Walze frei in den Innenraun eingeleitet oder in besonderer Verteilung auf die innere Rollers of this type are already known. In the simplest case, they consist of a cast or welded together from sheet metal sections cylindrical body, which is closed on its end faces with mostly curved end plates, which at the same time have stub shafts for rotatable attachment in a support bearing. The stub shafts also have bushings for the supply of the heating steam and for the discharge of the condensate . Depending on the design of the roller, the heating steam is introduced freely into the inner space or in a special distribution to the inner space
009833/0889009833/0889
- 2 - Bag. 660- 2 - bag. 660
Mantelfläche des Walzenkörpers geblasen. Er gibt hier bei einen Teil seines Wärmeinhaltes an den Walzenkörper ab, wobei dieser aufgeheizt wird und der Heizdampf selbst zum Teil kondensiert. Die Entfernung des Kondensates, welches sich bei niedrigen Umdrehungsgeschwindigkeiten der Walze als Sumpf ansammelt und welches bei höheren Umdrehungsgeschwindigkeiten - etwa ab 200 m/Min. - in Form eines Filmes mitgenommen wird und die gesamte innere Wandfläche bedeckt, stellt ein besonderes technisches Problem dar. Die möglichst vollständige Entfernung des Kondensates ist erforderlich, da der Kondensatfilm ein sehr schlechter Wärmeleiter ist und folglich den Wännetransport vom Dampf auf den Walzenkörper behindert.Blown outer surface of the roller body. He gives in here part of its heat content is transferred to the roller body, which is heated and the heating steam itself partially condenses. The removal of the condensate, which turns out to be a sump at low speeds of rotation of the roller accumulates and which at higher rotational speeds - from around 200 m / min. - is taken in the form of a film and covers the entire inner wall surface, poses a particular technical problem. The most complete removal possible of the condensate is necessary because the condensate film is a very poor conductor of heat and consequently heat transport obstructed by steam on the roller body.
Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art sind zum Abführen des Kondensates sogenannte Saugschuhe in geringem Abstand über der inneren Mantelfläche angeordnet. Diese Saugschuhe haben die Form von Näpfen, die mit Kondensatableitungsrohren, welche durch die bereits erwähnten Wellenzapfen nach außen geführt sind, verbunden sind. Das sich im Innern der Walze ansammelnde Kondensat wird unter der Wirkung des fortlaufend einströmenden Wasserdampfes, der im Walzeninnern einen überdruck erzeugt, nach außen befördert. Anordnungen dieser Art haben den Nachteil, daß stets ein dünner Kondensatfilm im Innern der Walze verbleiben muß, dessen Stärke sich nach dem Abetand richtet, mit dem der Saug3chuh oberhalb der inneren Mantelfläche angeordnet ist. Wird dieser Abstand extrem verringert so steigt hierdurch der Strömungswiderstand für das Kondensat an, so daß der Wirkungsgrad absinkt.In known devices of this type, so-called suction shoes are at a short distance above the drainage of the condensate arranged inner lateral surface. These suction pads are in the shape of cups, which with condensate drainage pipes, which are led to the outside through the shaft journals already mentioned, are connected. That which accumulates inside the roller Condensate is formed under the effect of the continuously flowing water vapor, which creates an overpressure inside the roller, promoted to the outside world. Arrangements of this type have the disadvantage that a thin film of condensate always remains inside the roller must, the strength of which depends on the distance with which the suction shoe is arranged above the inner surface. If this distance is extremely reduced, the flow resistance for the condensate increases, so that the efficiency sinks.
Um das über die gesamte axiale Länge der Walze anfallende Kondensat in Achsrichtung zu beschleunigen und es so in Zonen zu leiten welche zum Erwärmen bzw. Trocknen von Folienbahnen und dergleichen nicht ausgenützt werden, ist es bekannt der inneren Mantelfläche ein in der Mitte des Walzenkörpers beginnendes und zu den beiden Stirnselten hin verlaufendes Gefälle zu erteilen· Dieses OefälleIn order to accelerate the condensate accumulating over the entire axial length of the roller in the axial direction and to guide it into zones which are not used for heating or drying film webs and the like, the inner surface area is known to have a beginning in the middle of the roller body to give a gradient running towards the two foreheads · This oeffall
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- 3 - Bag. 66ο- 3 - bag. 66ο
bewirkt, daß die auf das Kondensat beim Umlauf der Walze wirkende Zentrifugalkraft eine axial gerichtete Kraftkomponente erfährt die der Beschleunigung des Kondensates in Achsrichtung dient. Da Jedoch die Kondensatmenge, die an Jeder Stelle der Walze anfällt, gleich groß ist, läßt es sich auf die beschriebene Art nicht vermeiden, daß sich die Mengen in Strömungsrichtung des Kondensates addieren, so daß der zu den Stirnenden hin fließende Kondensatstrom von der Mitte ausgehend immer dicker wird. Eine völlige Beseitigung des Kondensatstromea ist auf die angegebene Weise nicht zu erreichen.causes the centrifugal force acting on the condensate as the roller rotates to form an axially directed force component is used to accelerate the condensate in the axial direction. However, since the amount of condensate that is sent to each Place of the roller is the same size, it cannot be avoided in the manner described that the amounts in Add the direction of flow of the condensate so that the condensate stream flowing towards the front ends starts from the center getting thicker. A complete elimination of the condensate flow a cannot be reached in the specified way.
Bei diesen Stande der Technik besteht die Aufgabe, eine dampfbeheizte umlaufende Walze der beschriebenen Art anzugeben, bei der trotz des im Innern unvermeidbar anfallenden Kondensates sichergestellt ist, daß der frisch zuströmende Heizdampf laufend mit Stellen des Walzenkörpers in Berührung kommt, die nicht oder nicht nennenswert mit Kondensat bedeckt sind.In this prior art, the task is to provide a steam-heated specify rotating roller of the type described, in spite of the inevitably occurring condensate inside it is ensured that the freshly flowing heating steam continuously comes into contact with points on the roller body which are not or not significantly covered with condensate.
Um diese Aufgabe zu lösen wird erfindungsgeraäß eine dampfbeheizte umlaufende Walze der oben beschriebenen Art vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß im Innern der Walze Rippen angeordnet sind, die in den Walzeninnenraum hineinragen und wärmeleitend mit dem Walzenmantel verbunden sind· Die Rippen können hierbei beispielsweise Stege sein, die in Umfangsrichtung, in Achsrichtung oder auch schraubenlinienförmig verlaufen. Je nach ihrer Anordnung können sie in ihrem dem Walzenmantel zugewandten Teil Durchbrechungen für den Durchtritt des Kondensates aufweisen. Schließlich ist es auch möglich, daß die Rippen aus mehreren aneinandergereihten Teilen bestehen. Sie sollten durch Hartlöten, Schweißen oder Punktschweißen mit dem Walzenmantel gut wärmeleitend verbunden sein oder durch direktes Einarbeiten von Nuten oder Rillen in den Walzenmantel gebildet sein. Infolge der erfindungsgemäß angeordneten Rippen wird erreicht, daß der frisch einströmende Heizdampf zunächst mit Flächen in Berührung kommt, welche rom Kondensat praktisch unbedeckt sind. Er gibt an dieserIn order to solve this problem, a steam-heated rotating roller of the type described above is proposed according to the invention, which is characterized in that ribs are arranged inside the roller, which protrude into the interior of the roller and are connected to the roller shell in a thermally conductive manner.The ribs can, for example, webs be that run in the circumferential direction, in the axial direction or also helically. Depending on their arrangement, they can have openings in their part facing the roll shell for the condensate to pass through. Finally, it is also possible for the ribs to consist of several parts strung together. They should be connected to the roll shell with good thermal conductivity by brazing, welding or spot welding, or they should be formed by directly working grooves or grooves into the roll shell. As a result of the ribs arranged according to the invention it is achieved that the freshly flowing heating steam first comes into contact with surfaces which are practically uncovered rom condensate. He gives on this
. 009833/0889 " 4 " ORIGiNAL INSPECTED. 009833/0889 " 4 " ORIGiNAL INSPECTED
- 4 - Bag. 660- 4 - bag. 660
Stelle erhebliche Teile seines Wärmeinhaltes ab, die dann durch die gut wärmeleitenden Rippen dem eigentlichen Walzenkörper« mit dem sie wärmeleitend verbunden sind, zugeführt werden. Das sich an den Rippen ansammelnde Kondensat wird Infolge der Zentrifugalkraft, die nun in voller Stärke auf sie einwirkt,schnell nach außen geschleudert, wobei zwar auch die Dicke des Kondensatfilmes In Strömungsrichtung Immer größer wird, wobei aber Infolge der erfindungsgemäßen Anordnung stets die dem frisch einströmenden Heizdampfes zugewandten Flächenteile den dünnsten Kondensatfilm aufweisen oder praktisch frei von Kondensat sind.Put away significant parts of its heat content, which then through the good heat conducting ribs with the actual roller body « to which they are connected in a thermally conductive manner. The condensate that collects on the ribs quickly disappears as a result of the centrifugal force that now acts on them in full force thrown outwards, whereby the thickness of the condensate film in the direction of flow is increasing, but as a result In the arrangement according to the invention, the surface parts facing the freshly flowing heating steam always have the thinnest condensate film or are practically free of condensate.
Für den Fall, daß die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Rippen in Achsrichtung des Walzenkörpers verlaufende Stege oder Metallstrelfen sind, wird vorgeschlagen diese nicht bis zu den beiden Stirnenden des Walzenkörpers reichen zu lassen, sondern sie ein wenig kürzer auszuführen. In den an den beiden Stirnenden auf diese Welse freibleibenden Ringzonen können dann in bekannter Welse Saugschuhe, Schöpfvorriehtungen oder andere Abfuhrvorrichtungen für das Kondensat angeordnet sein. Zusätzlich 1st es in an sich bekannter Welse möglich, der Innenwand des Walzenkörpers ein oder mehrere in Achsrichtung verlaufende Gefälle zu erteilen, durch die das Kondensat schneller zu den Enden des Walzenkörper hin befördert wird. Schließlich ist es auch möglich, in den Walzenmantel axial verlaufende Gräben einzuarbeiten, in die das Kondensat eintritt und durch die es in Achsrichtung abgeführt wird. Falls erwünscht können die Rippen an ihrem dem Walzenmantel zugewandten Teil Durchbrechungen für den Durchtritt des Kondensates aufweisen. Dies ist Insbesondere in den Fällen günstig, in denen die Rippen in Umfangsrichtung oder schraubenlinienförmig verlaufen. Allerding· 1st auch bei diesen AusfUhrungsformen die Anordnung von Durchbrechungen nicht erforderlich, sofern das Kondensat durch nutenförmlge Oänge abgeführt wird, die in das Innere des Walzenmantels eingearbeitet sind.In the event that the ribs proposed according to the invention in If webs or metal strelves are running in the axial direction of the roller body, it is suggested that these do not extend to the two To let the front ends of the roller body reach, but to make them a little shorter. In the ring zones that remain free on these catfish at both ends, then in known catfish Suction shoes, scoop devices or other discharge devices be arranged for the condensate. In addition, in a known manner, it is possible to insert or remove the inner wall of the roller body to issue several gradients running in the axial direction through which the condensate is transported more quickly to the ends of the roller body. Finally, it is also possible in the roll shell to work axially running trenches into which the condensate enters and through which it is discharged in the axial direction. If desired, the ribs can face the roll shell on their Part have openings for the passage of the condensate. This is particularly beneficial in cases where the ribs run in the circumferential direction or helically. However · Even with these embodiments, the arrangement of perforations is not necessary, provided that the condensate is discharged through groove-shaped lengths that go into the interior of the roll shell are incorporated.
Die Erfindung wird in folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing.
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Flg. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine AuefUhrungsform der erfindungsgemäßen Walze; Flg. 1 shows a schematic longitudinal section through an embodiment of the roller according to the invention;
. 2 einen Querschnitt durch diese AusfUhrungsforra. . 2 shows a cross section through this embodiment.
Die In der Zeichnung als Beispiel wiedergegebene dampfbeheizte umlaufende Walze besteht aus dem zylinderförmigen Körper 1, der an seinen beiden Stirnseiten mit Abschlußdeckels 2 und 3 verschlossen ist. Die Abschlußdeckel sind in ihrer Mitte mit Wellenzapfen 4 und 5 ausgerüstet, die in Traglagern 6 und 7 gelagert sind. Die Wellenzapfen weisen ferner Durchleitungen 8 und 9 für den Heizdampf auf, ηοwie Ableitungsrohre 10 und 11 für das Kondensat. Die Dampfzuleitungsrohre 8 und 9 können beispielsweise an ihren Enden mit Absperrventilen 12 und IJ> ausgerüstet sein, die ihrerseits zur Hauptdampfleitung führen.The steam-heated rotating roller shown as an example in the drawing consists of the cylindrical body 1, which is closed at its two end faces with cover plates 2 and 3. The end caps are equipped in their middle with shaft journals 4 and 5, which are mounted in support bearings 6 and 7. The shaft journals also have passages 8 and 9 for the heating steam, such as discharge pipes 10 and 11 for the condensate. The steam supply pipes 8 and 9 can for example be equipped at their ends with shut-off valves 12 and IJ> , which in turn lead to the main steam line.
Die Ableitungsrohre 10 und 11 für das Kondensat sind im Innern beispielsweise mit Schöpfvorrichtungen oder Saugschuhen 14 und 15 verbunden, welche dicht über der inneren Oberfläche des Walzenkörpers angeordnet sind. Das im Bereich der Saugschuhe angesammelte Kondensat wird unter der Wirkung des einströmenden Wasserdampfes bzw. des sich Im Walzenkörper aufbauenden Überdruckes in diese Saugschuhe hinein gedrückt und von dort durch die Leitungen 10 und 11 nach außen abgeführt.The discharge pipes 10 and 11 for the condensate are inside, for example with scoop devices or suction shoes 14 and 15 connected, which are arranged closely above the inner surface of the roller body. The accumulated in the area of the suction shoes Condensate is created under the effect of the inflowing water vapor or the overpressure that builds up in the roller body Suction shoes pressed in and discharged from there through lines 10 and 11 to the outside.
Erfindungsgemäß sind im Innern des Walzenkörpers 1 Rippen 16 angeordnet, die weit in den Walzeninnenraum 17 hinragen und wärmeleitend mit dem Walzenmantel verbunden sind. In dem In Flg. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind diese Rippen in Achsrichtung verlaufende Stege oder Platten. Es ist zu erkennen, daß die Stege nicht die volle.Walzenlänge einnehmen, sondern an den Enden des Walzenkörpers Jeweils einen Ringraum 18 bzw. 18* freilassen, in welchem die Kondensatabfuhrvorrichtungen lh und 15 angeordnet sind.According to the invention, ribs 16 are arranged in the interior of the roll body 1, which protrude far into the roll interior 17 and are connected to the roll shell in a thermally conductive manner. In the In Flg. 1 and 2, these ribs are axially extending webs or plates. It can be seen that the webs do not occupy the full length of the roller, but leave an annular space 18 or 18 * at the ends of the roller body, in which the condensate discharge devices 1h and 15 are arranged.
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Der In den Walzeninnenraum 17 einströmende Heizdampf, der in Flg. 1 durch die Pfeile 19 symbolisch angedeutet ist, kommt zunächst mit den Rippen 16 in Berührung und zwar mit denjenigen Teilen, die am weitesten in den Innenraum 17 hineinragen. Er gibt dort seine Wärme bereits zum großen Teil ab, die dann durch da« gut wärmeleitende Rippenmaterial unbehindert In den Walzenmantel abfließt. Der sich an der Oberfläche der Rippen 16 ausbildende Kondensatfilm wird infolge der Walzenumdrehung schnell abgeschleudert und strömt hierbei unter ständigem dickerwerden - wie dies die Pfeile 20 symbolisch andeuten, dem inneren Walzenmantel zu. Dort kann der Kondensatstrom beispielsweise durch an sich bekannte Anordnung von einer oder zwei Ablaufschrägen 21 in Achsrichtung umgelenkt und auf diese Weise beschleunigt in die Ringräume 18 bzw. 18' geleitet werden.The heating steam flowing into the roller interior 17, which in Flg. 1 is indicated symbolically by the arrows 19, first comes into contact with the ribs 16, namely with those Parts that protrude farthest into the interior 17. There it already gives off a large part of its heat, which is then passed through Rib material with good thermal conductivity flows unhindered into the roll shell. The condensate film forming on the surface of the ribs 16 becomes fast as a result of the roll rotation is thrown off and flows to the inner roll shell, constantly becoming thicker - as the arrows 20 symbolically indicate. There the condensate flow can, for example, through an known arrangement of one or two drainage slopes 21 in Axially deflected and in this way accelerated into the annular spaces 18 and 18 '.
Die Rippen 16 können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in ihrem dem Walzenkörper 1 zugewandten Teil Durchbrechungen 22 aufweisen, durch die das Kondensat fließen kann. Derartige Durchbrechungen sind in der Regel nicht erforderlich, wenn die Rippen in Achsrichtung verlaufende Stege sind. Aber auch in dem Fall, daß die Rippen in Umfangsrichtung verlaufende Stege sind, sind sie nur dann erforderlich, wenn man darauf verzichten möchte, zwischen Je zwei Rippen eine Kondensatabführvorrichtung anzuordnen.The ribs 16 can in a further embodiment of the invention in their part facing the roller body 1 have openings 22 through which the condensate can flow. Such openings are usually not required if the ribs are webs running in the axial direction. But even in the event that the ribs are webs running in the circumferential direction, they are only necessary if you do not want to arrange a condensate discharge device between each two ribs.
Als besondere vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Rippen schraubenlinienförmig verlaufende Stege sind. In diesem Falle tritt nämlich bei Umdrehung der Walze eine zusätzliche Förderung des Kondensatströmes in Richtung der Schraubensteigung ein. Dies ist vorteilhaft, da in einem solchen Fall auf die in Achsrichtung des Walzenkörpers verlaufende Schräge der Walzeninnenwand verzichtet werden kann, ein Umstand, der fertigungstechnische Vorteile mit sich bringt.It has proven to be particularly advantageous if the ribs are helically extending webs. In this case occurs namely an additional promotion of the condensate flow in the direction of the pitch of the screw when the roller rotates. This is advantageous, since in such a case the in the axial direction of the Roll body extending slope of the roll inner wall can be dispensed with, a fact that has manufacturing advantages brings itself.
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wichtig, daß die im Innern angeordneten Wärmeableitrippen aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit bestehen. Besonders vorteilhaft ist Kupfer oder eine entsprechende Kupferlegierung. Die Rippen mUssen ferner gut wärmeleitend am Walzenkörper befestigt sein, was vorteilhafterweise duroh Hartlöten oder Schwel· fen geschieht.important that the heat dissipation fins arranged inside consist of a material with good thermal conductivity. Copper or a corresponding copper alloy is particularly advantageous. The ribs must also be attached to the roller body with good thermal conductivity, which is advantageously achieved by brazing or smoldering. fen happens.
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