CH654492A5

CH654492A5 - Kuehleinrichtung fuer hohlwalzen.

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: DD154331A1; FR2496494B1; IT8149985A0; FR2496494A1; DE3145145A1; DE3145145C2; 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.

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.

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.

Zur Kühlung von Hohlwalzen ist weiterhin bekannt,

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,

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).

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).

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).

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).

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).

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.

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

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und effektive Kühlung durch direkte Beaufschlagung der Walzeninnenwand mit Kühlflüssigkeit gewährleistet.

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.

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.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Hohlwalze im horizontalen Längsschnitt

Fig. 2 eine vergrösserte Detaildarstellung eines Förderrohres

Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie A-A der 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.

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.

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.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

654 492 PATENTANSPRÜCHE

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.

2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme der Förderrohre (8) die Austrittsöffnungen (7) des Kühlmittelzulaufrohres (4) mit Schlauchtüllen (9) versehen sind.

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.

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.

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.