DE2450241C2 - Beheizte Walze zum Wärmebehandeln von z.B. Chemiefasern - Google Patents

Description

nenmantels, aber mit Abstand zu diesem, angeordnet, durch die vor. der einen Stirnseite der Walze das Heizmitte! zuströmend zur anderen Stirnseite fließt und dort durch mit der Walze rotierenden Kondensatleitungen, die in eine zentrische Rücklaufleitung münden, abfließt Die Heizenergie wird zunächst einem das Leitungssystem umgebenden flüssigen Zwischenträger übergeben, der wiederum — jedoch nur bei rotierender Walze aufgrund der Zentrifugalkraft — unmittelbar Kontakt hat mit dem ganzen Innenmantel der Walze. Das sich im Leitungssystem bildende Kondensat wird aber auch hier wie beim System der oben beschriebenen Hohlraumgalette nur abgeführt, wenn das offene Ende aller Kondensatleitungen vom sich dort ansammelnden Kondensat verschlossen ist, so daß der nachströmende Dampf nur diese verschließende Menge Kondensat hinausschleudern kann, wobei ansonsten der Dampf durch alle Kondensatleitungen ungenutzt entweicht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Galette anfangs genannter Art weiter zu entwickeln, bei der ohne ein stillstehendes, zum Galettenmantel gerichtetes Kondensatabführrohr das Kondensat kontinuierlich und vollständig abgeführt werden *ann, und zwar ohne daß dazu ein erhöhtes Dampfangebot notwendig ist, und gleichzeitig eine Dampfmenge nur dann ausströmt, wenn mit ihr auch Kondensat gefördert wird, ansonsten der Dampf zurückgehalten wird.

Ausgehend von der innen beheizten Walze anfangs genannter Art ist die Erfindung zur Lösung der gestellten Aufgabe durch die kennzeichnender. Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert Die Grundidee ist also, für die Kondensatabführung — wie bei der Hohlraumgalette das Siphonrohr — nur eine einzige Leitung vorzusehen, die aber jetzt mit der Walze sich dreht. Bei der hier bevorzugten Ausführungsform ist aber nicht nur eine Kondensat-Leitung vorgesehen, sondern eine Vielzahl von sternförmig angeordneten Bohrungen in der Stirnseite der Walze, von denen aber nur jeweils die tätige Kondensatleitung mit der zentrischen Rücklaufleitung verbunden ist Die jeweils Tätige sollte vorteilhafterweise an der Unterseite der Walze angeordnet sein, so daß also auch bei stillstehender Walze ungehindert das über die ganze Mantelfläche sich bildende Kondensat entfernt werden kann.

Der Fortschritt dieser Erfindung ist eindeutig. Die oben genannten Vorteile der Doppelmantelgalette sind beibehalten worden, nämlich gute Temperaturverteilung bei hoher Dampfströmungsgeschwindigkeit in dem freien Ringraum, und zwar unverändert über die ganze Länge und den Umfang der Walze. Die Kondensatabführung ist aber jetzt unabhängig von der Geschwindigkeit des nachströmenden Dampfes, vielmehr wird sich, zumindest zum Teil, das Kondensat in den einzelnen, sternförmig angeordneten Heizmittelabführleitungen während ihres Rundiaufes sammeln und nur dann abgeführt werden, wenn sie mit der zentrischen Rücklaufleitung verbunden ist. Das Kondensat wird also aus jeder Abführleitung in einer kurzen Zeit durch den Dampfdruck hinausgeschleudert und die somit tätige Kondensatleitung gleich anschließend infolge der Rotation der Walzen, wieder verschlossen, so daß für die Aufheizung noch nicht ausgenutzter Dampf durch die vom Kondensat gereinigte Leitung nachströmen kann. Neben der einwandfreien Temporaturverteilung ist damit auch ein gernger Dampfverbrauch gewährleistet.

Fin sehr wesentlicher weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit, das Kondensat im Grunde vollständig sowohl während des Betriebes der Walze, also während der Rotation, als auch während des Stillstandes, abführen zu können. Ist die tätige Kondensat-Leitung stets unten vorgesehen, indem nur dort eine stete Verbindung mit der zentrischen Heizmittelrücklaufleitung vorhanden ist, so wird das an der ganzen Mantelfläche sich bildende Kondensat nach unten in den Bereich der tätigen Kondensatleitung fließen und

ι» kontinuierlich durch den Dampfdifferenzdruck abgeführt werden. Der Walzeninnenmantel ist also immer frei von Kondensat, und zwar auch frei von einem Kondensatfilm, so daß die Temeraturverteilung immer konstant ist.

ι j In Ausgestaltung dieser Idee des Aufbaus einer innen beheizten Walze sieht die Erfindung weiterhin vor, daß am Anfang der zentrischen Rücklaufleitung im Bereich der mit der Walze mitrotierenden Abführleitungen ein Dichtungskopf drehfest angeordnet ist, der lediglich an der Unterseite eine Verbindungsleitung aufweist, die die jeweils unten angeordnete Abfüb fining mit der zer.trischer. RücklauRcitung verbinde Dieser Dich tungskopf ist also das Steueraggregat für den Abfluß des Kondensats an der gewünschten Stelle in der Walze.

Durch ihn werden außer der tätigen Kondensatlenung alle anderen Rückführleitungen verschlossen, aber eine nach der anderen zur Abführung des sich sammelnden Kondensats geöffnet

Die Verbindungsleitung im Dichtungskopf muß einen

3d Querschnitt aufweisen, der den unterbrochenen Abfluß des Kondensats gewährleistet, und zwar auch dann, wenn die Öffnung einer Heizmittelabführleitung nur teilweise von der zugeordneten Öffnung der Verbindungsleitung im Dichtungskopf überdeckt ist.

Jj Deshalb sollte die öffnung der Verbindungsleitung im Dichtungskopf auf jeden Fall größer als der Querschnitt einer Abführleitung ausgebildet sein. Am besten ist es. wenn der Querschnitt der öffnung der Verbindungsleitung etwa gleich groß dem Querschnitt einer Abftbrlei-

4» tung. zuzüglich der Fläche zwischen zwei benachbarten Heizmittelabführleitungen ausgebildet ist. In einem sole en Fall wird mit Sicherheit ständig eine Abführlei-{ung mit der Verbindungsleitung und damit mit der zentrischen Rücklaufleitung verbunden sein. Der ungün-

-> > stigste Fall tritt ein, wenn eine Abführleitung noch nicht ganz wieder vom Dichtungskopf abgedeckt, die nachfolgende Abführleitung aber bereits Verbindung zur Öffnung im Dichtungskopf hat, jetzt sind also vorübergehend zwei Abführleitungen tätig. Bei dieser

in Größe der öffnung der Verbindungsleitung jedoch ist bei jeder Stellung der Walze relativ zum stillstehenden Dichtungskopf ein Abtransport des Kondensats durch die zentrische Rücklaufleitung gewährleistet.

Um ias sich bildende Kondensat insgesamt im

"» Bereich einer jeden Heizmittelabführleitung abführen zu können, ist es zweckmäßig, den Durchmesser des freien Ringraumes im Bereich der Abführleitungen größer als den Durchmesser auszubilden im Bereich der übrigen Mantelfläche. Es ist also im Bereich der

bo Abführleitungen ei.ie Ringnut in den Mantel der Walze eingefräst, in die das Kondensat einströmen wird und von der das Kondensat durch die langer, mindestens bis zum Innendurchmesser des Außenmantels sich erstrekkenden Abführleitungen vollständig abgesaugt werden

t>5 kann. Noch günstiger ist es, wenn der Ringraum der Walze über einen siphonartigen Krümmer im Mantel der Walze mit der jeweiligen Abführleitung verbunden ist. Damit drückt der Dampf stets auf die Oberfläche des

sich am Ende der Walze sammelnden Kondensats, tine restlose Abführung des Kondensats ist die F⁷olge dieser Konstruktion.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Walze nach der Erfindung dargestellt. Anhand dieses Beispiels sollen noch weitere Details erläutert werden. Es zeigt

Fig. I einen Schnitt längs durch eine innen beheizte Walze, beispielsweise eine Galette an einem Streckwerk.

F i g. 2 einen Schnitt quer durch die Ausführiingsform nach Fi g. 1 entlang der Linie 11-11 und

Fig.3 einen Ausschnitt aus der Konstruktion nach Fig. 1 im Bereich der tätigen Kondensatabführleitung in einer unterschiedlichen Ausgestaltung.

Die dargestellte Walze besteht aus einem äußeren Mantel I, der über den Flansch 2 an einem nicht dargestellten Ständer drehbar befestigt werden kann. Mit Abstand von dem äußeren Walzenmantel 1 ist zur Bildung eines freien Ringraumes 3 ein innerer Walzenmantel 4 zentrisch zur Achse der Wai/.e angeordnet. Der freie Ringraum 3 ist auf der dem Flansch 2 zugeordneten Stirnseite über eine Vielzahl von sternförmig angeordneten Hcizmittelzuführleiiungen 5 mit der zentralen Heizmiuelzulaufleitung 6 in der Achse der Walze verbunden. Durch diese Hcizmitiei/.u· führleitungen 5 ist die kontinuierliche Zufuhr von Heizmittel, wie Heißdampf, entlang der eingezeichneten Pfeile, gleichmäßig verteilt über den ganzen freien Ringraum 3 gewährleistet.

Die Heizmittelabfuhr erfolgt über auf der anderen Stirnseite der Walze vorgesehene Heizmittelabführleitungen 7. die im Boden 8 der Walze ebenfalls radial gerichtet angeordnet sind. F i g. 2 zeigt die sternförmige Anordnung der Heizmittelabführleitungen 7. Die Heizmittelzuführleitungen 5 können in der gleichen Weise in die andere Stirnseite der Walze gebohrt sein.

Die Heizmitteiabfuhr erfoigt nicht über sämtliche Abführleitungen 7 zur gleichen Zeit, also nicht so, wie die Heizmittelzufuhr durch die Leitungen 5 vorgenommen wird, vielmehr sind außer einer oder ggf. zwei Heizmittelabführleitungen 11 alle übrigen Leitungen 7 von dem zentrisch angeordneten Dichtungskopf 9 verschlossen. Dazu enden die sternförmig angeordneten Heizmittelabführleitungen 7 auf der äußeren Mantelfläche des Dichtungskopfes 9. der nur lotrecht unterhalb der Walzenachse eine Verbindungsleitung 10, 10 zwischen der jeweilig unten angeordneten Heizmittelabführleitung 11 und der zentrischen Rückiaufleitung 12 aufweist.

Damit die Verbindungsleitung 10 im Dichtungskopf 9 stets unten angeordnet ist. muß der Dichtungskopf 9 stillstehen, wogegen die Walze sich dreht. Dazu ist der Dichtungskopf 9 über eine Stange 13 längs durch die zentrische Rückiaufleitung 12 drehfest gehalten. Die Stange 13 kann auch als Rohr ausgebildet sein.

Die Konstruktion der Waize ist also so, daß das Kondensat sich rund um die Walze in den einzelnen

Heizmittelabführleitungen 7 sammeln kann, aber das gesammelte Kondensat stets nur in einem oder gemäß Fig. 2 kurzzeitig in zwei tätigen Heizmittelabführleitungen 11 abgeführt werden kann, und zwar dann, wenn sie mit der Verbindungsleitung 10, 10' im Dichtungskopf 9 eine Verbindung haben. Ist diese Verbindung einer Heizmitlelabführleitung 7 mit der zentrischen Rücklauflciuing 12 durch Drehen der Walze in den unteren Scheitelpunkt der Walze hergestellt, so wird schlagartig das in dieser Heizmittelabführleitung It vorhandene Kondensat durch Differenzdruck aus der Leitung herausgedrückt und damit abgeführt. Ein überflüssiges Nachströmen von Dampf durch die im Moment tätige Heizmittelabführleitung 11 wird verhindert, weil diese tätige Heizinittelabführleitung 11 sich ja um die Walzenachse weiterdreht und unmittelbar anschließend von dem Dichtungskopf 9 wieder verschlossen wird, um einer folgenden Leitung zur Abführung des sich dort angesammelten Kondensats Platz zu geben.

Der Dichtungskopf 9 ist vollständig druckentlastet im Boden 8 der Walze angeordnet. Deshalb wird ein Verschleiß an ihm durch die Relativbewegung minimal sein. Dazu ist einmal die Bohrung 14 quer durch den Kopf vorgesehen, die den frei gelassenen Raum 15 zwischen dem Abschlußdeckel 16 und dem Boden 8 mit dem Dampfdruck in der zentrischen Rücklaufleitung 12 verbindet. Auch herrscht der Dampfdruck gleichmäßig über^ie der zentrischen Rücklaufleitung 12 zugeordnete Flache des Dichtungskopfes 9, indem — obgleich ohne sonstige Funktion — Nuten 17 über die Fläche eingeschnitten sind. Weiterhin wirkt der Dampfdruck f über die ganze Umfangsfläche des Dichtungskopfes. ' nämlich durch sämtliche Mündungen der sternförmig angeordneten Heizmittelabführleitungen 7.

Das im freien Ringraum 3 zwischen dem Süßeren und dem inneren Mantel sich ansammelnde Kondensat wird ohne Rest nur dann abgeführt, wenn der Durchmesser des freien Ringraumes 3' im Bereich der sternförmig angeordneten Abführleitungen 7 größer als im Bereich der übrigen Mantelfläche, möglichst größer als der Innendurchmesser des Außenmantels 1 vorgesehen ist. Es ist also in den Außenmantel 1 im Bereich der Abführleitungen eine Ringnut eingeschnitten, in die die Heizmittelabführleitungen U hineinreichen. Diese Ausführungsform ist in Fig. 1 dargestellt. In Fig.3 ist im Bereich der Abführleitungen 7 eine Art Siphonrohr gebildet, in dem der freie Ringraum 3 über einen als ebenfalls Ringnut ausgebildeten siphonartigen Krümmer 18 mit der jeweiligen Abführleitung 7,11 verbunden ist. Der Krümmer wird durch einen radialen Ringvorsprung 19 am Ende des Innenmantels 4 gebildf „ der in den Ringraum 3' hineinreicht und in seinem Durchmesser größer ist als der Innendurchmesser des Außenmantels 1. Dadurch wird stets der Dampfdruck auf das sich eventuell dort bildende Niveau 20 aus Kondensat drücken und das Kondensat insgesamt aus der tätigen Heizmittelabführleitung Π in die zentrische Rücklaufleitung 12 drücken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

1. Patentansprüche:

   L Beheizte Walze zum Wärmebehandeln von z. B. Chemiefasern mit einem Heizmittel-Leitungssystem entlang des Walzenmantels, mit dem Zuführleitungen für das Heizmittel auf der einen Stirnseite der Walze und mit dem Abführleitungen für das Heizmittel auf der anderen Stirnseite der Walze verbunden sind, wobei letztere als mit der Walze mitrotierende Kondensatleitungen das Leitungssystem mit einer zentrischen Rücklaufleitung verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizmittelleitungssystem als Ringraum (3, 3') zwischen einem äußeren Mantel (1) und einem inneren Mantel (4) ausgebildet ist, und daß jeweils nur eine einzige der Abführleitungen (7,11) tätig ist.
2. 2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Vielzahl von sternförmig angeoniijeten Abführleitungen (7, 11) stets nur die ganz unten angeordnete Abführ'eitung (11) tätig ist
3. 3. Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der zentrischen Rücklaufleitung (12) im Bereich der mit der Walze mitrotierenden Abführleitungen (7, 11) ein Dichtungskopf (9) drehfest angeordnet ist, der lediglich an der Unterseite eine Verbindungsleitung (10) aufweist, die die jeweils unten angeordnete Abführleitung (11) mit der zentrischen Rücklaufleitung (12) verbindet.
4. 4. Walze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß di den Abführleitungen (7, U) zugeordnete Verbindungsleitung (10) im Dichtungskopf (9) lotrecht unterhalb aer Walzenachse angeordnet ist.
5. 5. Walze nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß den At/iührleitungen (7, 11) eine öffnung (10') der Verbindungsleitung (10) im Dichtungskopf (9) zugeordnet ist. die größer als der Querschnitt einer Abführleitung (7) ausgebildet ist.
6. 6. Walze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (10') größer als die Fläche zwischen zwei benachbarten Abführleitungen (7) ausgebildet ist.
7. 7. Walze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (10') etwa gleich dem Querschnitt einer Abführleitung (7), zuzüglich der Fläche zwischen zwei benachbarten Abführleitungen (7) ausgebildet ist.
8. 8. Walze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskopf (9) in der Weise druckentlastet angeordnet ist, daß beide Stirnseiten des Dichtungskopfes (9) vom Heizmitteldruck beaufschlagt sind.
9. 9. Walze nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß. wie an sich bekannt, der Durchmesser des Ringraumes (3') im Bereich der Abführleitungen (7) größer ist als der im Bereich der übrigen Mantelfläche.
10. 10. Walze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführleitungen (7, U) sich nach außen mindestens bis zum Innendurchmesser des äußeren Mantels (1) erstrecken.
11. 11. Walze nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (3, 3') über einen siphonartigen Krümmer (18) mit der Abführleitung (7,11) verbunden ist.

    Die Erfindung bezieht sich auf eine beheizte Walze zum Wärmebehandeln von z. B. Chemiefasern mit einem Heizmittel-Leitungssystem entlang des Walzenmantels, mit dem Zuführleitungen für das Heizmittel auf der einen Stirnseite der Walze und mit dem Abführleitungen für das Heizmittel auf der anderen Stirnseite der Walze verbunden sind, wobei letztere als mit der Walze mitrotierende Kondensatleitungen das Leitungssystem mit einer zentrischen Rücklaufleitung verbinden, vgl.

    ίο US-PS 29 09 849.

    Es gibt zwei wesentliche Grundkonstruktionen von mit Dampf beheizten Galetten für z. B. Streckwerke. Die eine ist eine Hohlraumgalette. die aus einem äußeren und einem inneren Mantel besteht, zwischen

    ι., denen ein freier Ringraum zur Aufnahme des Dampfes vorgesehen ist, wobei in dem Innenraum der Heißdampf ohne Führung einströmt (US-PS 25 82 365). Beim Abkühlen des Dampfes entsteht Kondensat, das sich bei sich drehender Galette als ein FlüssigkeitsKim über die ganze Innenfläche der Galette verteilt. Da das Wasser die weitere Erhitzung der Galette verhindert, vielmehr sogar die Mantelfläche kühlt, muß für eine kontinuierliche Abführung Sorge getragen werden. Zur Abführung dient eine Art Siphonrohr, das sich bis nahe an die

    Zi Innenmantelfläche der Galette erstreckt und sich nicht mit der Galette mitdrehL Erreicht die Dicke des Films die Mündung des Rohres, so wird durch Differenzdruck unter der Wirkung des nachströmenden Dampfes das Kondensat bis zu einem verbleibenden Minimum

    jo abgeführt. Es kann also auf keinen Fall mit dieser Konstruktion das Kondensat ganz abgeführt werden. Außerdem strömt auch durch das Kondensatabführrohr eine Menge Dampf aus, der für die Erhitzung der Galette verloren geht. Ein erhöhter Dampfverbrauch ist

    j5 die Folge. Ein weiterer Nachteil dieser Hohlraumgalette ist die geringe Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes, so daß auf jeden Fall eine gleichmäßige Erhitzung der Mantelfläche auf eine hohe Temperatur nicht möglich ist.

    Neben dieser Hohlraumgaleth rt die vorteilhaftere Hohlraumgalette gemäß der DE-OS 18 16 001 bekannt, bei der parallel der Galettenachse in dem freien Ringraum Stäbe od. dgl. vorgesehen sind, die den Ringraum in mehrere parallel zueinander angeordnete

    ·»-, Kammern unterteilen, von denen vorzugsweise jeweils zwei benachbarte Kammern miteinander in Verbindung stehen. An dem einen Ende wird der einen dieser Längskammern dann der Dampf zugeführt und von der anderen Längskammer abgeführt. Dadurch entsteht eine gleichmäßige Temperaturverteilung über die Galettenmantelfläche. Die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes ist hoch, so daß auch eine hohe Galettenmanteltemperatur erzielbar ist.

    Ungünstig bei dieser Galettenkonstruktion ist, daß das sich stets bildende Kondensat im wesentlichen nur durch den nachströmenden Dampf auf seinem Wege längs der beiden benachbarten Kammern abgeführt wird. Bei ungünstigen Betriebsbedingungen besteht deshalb die Gefahr, daß sich zeitweilig unterschiedliche Widerstände in den einzelnen Kammern aufbauen, die den Dampfdurchsatz in den Kammern hindern, was wiederum die Homogenität der Temperaturverteilung stören könnte.

    Ein solcher Nachteil besteht auch bei der eingangs

    tv> erwähnten Walzenkonstruktion nach der US-PS 29 09 849, in der aber auch das System der Zwangsführung des Heizmittels verwirklicht ist. Dort sind in einer Art HohlraumgaleUe Leitungen entlang des Walzenin-