DE7514361U - Heizwalze zur waermebehandlung von textilstoffen und anderem material - Google Patents

Description

Gebrauchsmusteranmeldung
Arno Edgar Wildeman
Aurel House, Blueberry Road,
Bowdon, Altrincham
Cheshire, England

Heizwalze zur Wärmebehandlung von Textilstoffen und anderem Material.

Die Wärmebehandlung von Textilstoffen oder anderem Material, wie beispielsweise Papier und Folien, erfolgt gewöhnlich aui einer sich drehenden Heizwalze. Die Beheizung derartiger Heizvjalzen kann auf verschiedene Weise erfolgen. So erfolgt beispielsweise eiffi direkte elektrische Beheizung entweder durch

7514361 11.03.76

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen

Widerstandsheizung oder durch Induktion, wobei die Innenwandung einer hohlen Walze durch Wärmeleitung oder Wärmestrahlung erhitzt wird. Bei indirekter Beheizung werden Wärmeübertragungsflüssigkeiten wie öl oder Dampf in Berührung mit dieser Innenwandung durch die Walze hindurchgeleitet. Da die Anforderungen an die Gleichmäßigkeit dei Temperatur an allen Stellen der Walzenoberfläche und zu jedem Zeitpunkt der Wärmebehandlung ständig ansteigen und da bei den ständig ansteigenden Durchlaufgeschwindigkeiten die Anforderungen an die Wärmeübertragung ständig wachsen, wurde bisher eine Unterdruckdampfheizung für eine derartige Heizwalze als Heizsystem angesehen, welches all diesen Anforderungen genügen könnte. Bei dieser Beheizung wird eine Flüssigkeit in einem geschlossenen Raum, vorzugsweise einem luftleeren Raum, über einen Heizer oder einen Wärmetauscher verdampft, sodaß sie mit ihrer flüssigen Phase im Gleichgewicht bleibt und der Dampf dazu neigt, an relativ kühlen Stellen der Innenwandung der Walze zu kondensieren, wobei er seine latente Wärme abgibt und dadurch die kühlen Stellen schnell erwärmt.

Der Energiebedarf bei der Beheizung derartiger Heizwalzen ist jedoch bei den bisher üblichen Ausführungen sehr hoch, sodaß der Neuerung die Aufgabe zugrunde liegt, eine Heizwalze zur Wärmebehandlung von Textilstoffen und anderem Material in der Weise auszubilden, daß eine unbedingt gleichmäßige Erwärmung ihrer Mantelfläche bei möglichst geringem Energiebedarf erzielbar ist.

7514361 ii.03.76

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen

Eine neuerungsgemäße Heizwalze zur Wärmebehandlung von Textilstoff en und anderem Material mit einem Heizer oder Wärmetauscher zur Erwärmung eines flüssigen Heizübertragermediums unmittelbar unter der Mantelfläche der Walze ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Heizer oder Wärmetauscher eine größere Oberfläche besitzt als die Mantelfläche der Heizwalze, und zwar vorzugsweise eine mehr als doppelt so große Oberfläche wie die Mantelfläche.

Vorzugsweise wird in der Heizwalze als flüssiges Wärmeübertragermedium ein Dampfphasen-Wärmeübertragermedium vorgesehen. Als Heizer kann ein elektrischer Widerstandsheizer vorgesehen werden, während als Wärmetauscher eine Reihe von Rohren vorgesehen werden können, welche an eine Umlaufpumpe für heißes öl oder eine andere heiße Flüssigkeit angeschlossen sind. Dabei können die Rohre gleichmäßig um die Achse der Walze verteilt sein, und sie können an radial verlaufende Rohre angeschlossen werden, welche in ihrer Gesamtheit an eine Speise- oder Rücklaufleitung in der Zylinderachse angeschlossen sind.

Vorzugsweise tritt die heiße Flüssigkeit am einen Ende der Walze in das Rohrsystem ein und verläßt die Walze am anderen Ende, wobei die heiße Flüssigkeit im wesentlichen in axialer Richtung der Walze die Rohre durchfließen kann, gegebenenfalls auch in nebeneinander liegenden Rohren in entgegengesetzter Richtung. Die Abstände zwischen den einzelnen Rohren betragen zweckmäßigerweise einen Rohrdurchmesser und die Rohrachsen können auf einem imaginären Zylinder liegen, der koaxial zur Innenwandung der

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Mcsch, Patentanwälte in Essen

Heizwalze verläuft und von der Mantelfläche um etwa das ein- bis zweifache des Rohrradius entfernt ist. Vorzugsweise haben die Rohre einen Durchmesser von 1/10 bis 1/100 des Walzendurchmessers.

Die Neuerung wird nachstehend anhand einiger Ausführungsbeispiele einer neuerungsgemäßen Heizwalze im einzelnen erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine neuerungsgemäße Heizwalze und

Fig. 2 einen Querschnitt durch Fig. 1 längs der Linie II-II.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Heizwalze besitzt einen Außenmantel 11 und einen Innenmantel 12, welche zwischen sich einer, kreisringförmigen Raum 13 einschließen, der außerdem durch

Stirnplatten 14 abgeschlossen ist. Dieser Zwischenraum 13 ist teilweise mit einer geeigneten Menge einer Dampfphasen-Wärme-Übertragerflüssigkeit gefüllt. Nach Einfüllen der Flüssigkeit wird der Raum 13 luftleer gepumpt und alsdann luftdicht verschlossen. Die Wahl der Flüssigkeit und ihre Verwendungsart ist jeweils den Anweisungen des Herstellers zu entnehmen.

In axialer Richtung laufen durch den Raum 13 Wärmetauscherrohre 15, welche am Innenmantel 12 durch an diesem festgeschweißte Bänder 16 festgehalten werden. Jedes Wärmetauscherrohr 15 folgt

? 514 3 B1 11.03.76

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen

dabei einer sinusförmigen Bahn mit fünf geraden Abschnitten, welche vom einen zum anderen Ende der Walze verlaufen und über radial verlaufende Rohre 17 an Einlaß- bezw. Auslaßkrümmer 18 bezw. 19 an den beiden Walzenenden angeschlossen sind. Diese Krümmer l8 und I9 sind in hohlen Achsstummeln 21 bezw. 22 ausgebildet, welche die Walze über Speichen 23 tragen und in Ludern 24 gelagert sind. Die sich drehenden Hohlwellen 21 und 22 sind an feststehende Ölleitungen 25 über Dichtungen 26 angeschlossen, Diese Ölleitungen 25 liegen mit einer Pumpe 27 und einem Wärmetauscher 28 in einem geschlossenen Kreislauf, wobei der Wärmetauscher elektrische Widerstandsheizer 29 enthält, die über ein Steuergerät j50 mit Strom versorgt werden, welches an eine Wärmemeßeinrichtung 52 angeschlossen ist, welches die Temperatur der Walzencberflache, d.h. des Walzenmantels, mißt.

Als Wärmetauscherflüssigkeit, welche die Rohre I5 durchfließt, wird gewöhnlich öl verwendet. Zweckmäßigerweise wird ein dünnflüssigeres kühleres öl vermieden, da dieses einen Laminarfluß mit starken Temperaturgefallen an den Auslaßenden der Rohre 15 verursacht, was die Wärmeübertragung beeinträchtigt. Der Durchmesser der Rohre 15, die ölViskosität bei Betriebstemperatur und die Pumpenleistung sind dabei auf die optimale Wärmeübertragung abzustimmen.

Bei einem typischen Beispiel einer Walze, welche bei einer Heißdruckmaschine oder bei einer Stoff-Fixiermaschine eingesetzt wurde, betrug der Außendurchrnesser der Walze 1,8 m. Der Außenmantel 11 wurde dabei außen- und innenseitig derart bearbeitet,

7514361 11.03.75

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Mosch, Patentanwälte in Essen

daß sich eine völlig gleichmäßige Wandstärke ergab. Diese Walze besitzt neun Radialrohre 17 für den Zufluß bezw. Abiluß zu den axial verlaufenden Rohren 15, welche ihrerseits jeweils sieben axial verlaufende Durchgänge längs der Walze in einer sinusförmigen Bahn vom einen Ende zum anderen ergeben. Die Achsen der axial verlaufenden Rohre 15 sind jeweils 7,5 cm voneinander entfernt. Insgesamt ergeben sich dadurch 63 axial verlaufende Rohrlängen, welche gleichmäßig auf dem Innenmantel verteilt sind. Die Achsen der Rohre 15 liegen auf einem imaginären Zylindermantel mit einem Radius von annähernd 76 cm. Der Außendurch-

messer der Rohre 15 beträgt 4,8 cm und die Wandstärke 0,5 cm. j

Dadurch ergibt sich eine Gesamtoberfläche der Rohre 15 von etwa '

dem Doppelten der Mantelfläche der Walze. Eine etwas dichtere ' Anordnung der Rohre 15 würde durch Vergrößerung der Anzahl der

Äxiailängen eine sogar noüh höhere Leistung ergeben. j

Mit einer derartigen Heizwalze können Textilstoffe und anderes Material bei sehr genau gesteuerten Temperaturen, welche sehr gleichmäßig über die gesamte Zylindermantelfläche verteilt sind, behandelt werden. Dabei braucht die öltemperatur in den Rohren 15 nicht wesentlich höher zu sein als die gewünschte Oberflächentemperatur, da die Wärmeübertragungseigenschaften sehr gut sind. Falls die Stoffbehandlung aus irgendeinem Grunde eine zeitlang unterbrochen werden muß, ergibt sich daher bei der neuerungsgemäßen Heizwalze niemals die Neigung, daß ihre Mantelfläche sich auf eine Temperatur aufheizt, welche zu Qualitätsverlusten oder sogar Zerstörungen des Behandlungsgutes führen könnte.

7514361 11.0376

Artdrejewsks, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen

Die Rohre 15 wirken während der Drehung der Walze als regelrechte Rührorgane für die im Raum 13 befindliche Flüssigkeit, sodaß weitere Prallbleche oder Rührorgane nicht mehr erforderlich werden. Selbstverständlich lassen sich jedooh, falls dies aus irgendeinem Grunde erwünscht erscheint, derartige zusatzliehe Organe ohne weiteres auch in die neuerungsgemäße Heizwalze einbauen.

Statt eines Öles kann naturgemäß auch irgendwelche andere geeignete Flüssigkeit durch die Rohre 15 in Umlauf gebracht werden. Anstelle des beschriebenen indirekten Heizsystems können die Rohre 15 auch selbst elektrische Widerstandsheizer bilden. Das öl kann auch durch einen im wesentlichen kreisringförmigen Raum mit gewellter Außenfläche hindurchlaufen, statt durch die Rohre 15. Außerdem kann das öl statt in axialer Richtung oder im wesentlichen axialer Richtung der Walze in einer kreisringförmigen ZyIInderleitung oder in einer großen Anzahl paralleler Leitungen durch die Walze hindurchzufließen, längs einer schraubenlinienförmigen oder doch im wesentlichen schraubenlinienförmigen Bahn oder mehreren derart verlaufenden Bahnen durch die Walze hindurchgeführt werden oder auch in Wellenlinien vorn einen Ende zum anderen der Walze oder es kann auch von der Mitte der Walze aus zu den beiden Enden oder umgekehrt geführt werden.

7514361 11.03.76

Claims (12)

Andrejewslci, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen Schutzansprüche

1. Heizwalze zur Wärmebehandlung von Textilstoffen und anderem Material mit einem Heizer oder Wärmetauscher in einem unmittelbar unter der Mantelfläche der Heizwalze befindlichen flüssigen Wärmeübertragermedium, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizer oder Wärmetauscher eine Oberfläche aufweist, welche größer ist als die Matelflache (11) der Heizwalze.

2. Heizwalze nach Anspruch 1,, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizer oder Wärmetauscher eine doppelt so große Oberfläche aufweist, wie die Mantelfläche (11) der Heizwalze.

3. Heizwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher aus einem System von Rohren (15) besteht.

4. Heizwalze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (15) gleichmäßig rund um die Achse der Heizwalze verteilt sind.

5. Heizwalze nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (15) über radial verlaufende Rohre (17) an Zulauf- und Rücklaufrohre (25) auf der Walzenachse angeschlossen sind.

6. Heizwalze nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie an ihren beiden Enden Zulauf- und Rücklaufrohre (25) aufweisen.

7. Heizwalze nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekenn-

7514361 11.03.76

Andrejewski, Honlce, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen

zeichnet, daß die Rohre (15) im wesentlichen in axialer Richtung der Heizwalzen (11, 12) verlaufen und nebeneinanderliegen.

8. Heizwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher aus einem elektrischen Widerstandsheizer besteht.

9. Heizwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (15) bzw. elektrische Heizrohre oaer Stangen derart verteilt sind, daß ihr Abstand etwa gleich dem Durchmesser der Rohre oder Stangen entspricht.

10. Heizwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (15) bzw. elektrischen Heizelementrohre oder Stangen mit ihren Achsen auf einem imaginären Zylinder liegen, v/elcher axial zur Innenwandung der Heizwalze verläuft und von diesem um etwa den einfachen oder doppelten Durchmesser der Rohre oder Stangen entfernt ist.

11. Heizwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 10. dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Rohre oder Stangen des Heizers oder Wärmetauschers (15) 1/10 bis 1/100 des Durchmessers der Heizwalze beträgt.

12. Heizwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizer oder Wärmetauscher in einem kreisringförmigen Raum (13) liegt.

75H361 11.03.76