CN202989665U - 传热辊 - Google Patents

Abstract

一种传热辊，包括：护套，由内护套部件和外护套部件组成，所述外护套部件紧密安装在所述内护套部件上，用以形成用于传热介质的流体空间；以及端部部件，固定于所述护套的端部，用于在所述辊上形成传热介质输入通道和传热介质输出通道，并且所述内护套部件具有多个传热介质流体通道，其中，所述传热辊具有用于形成供传热介质流至一个或多个传热介质流体通道的定向流体连接的装置。根据本实用新型的传热辊既具有高传热能力，又具有均匀分布的加热/冷却效果。

Description

传热辊

技术领域

本实用新型涉及一种传热辊，例如热辊或者滚筒，其能够用在纤维幅材机中，用以处理纤维幅材，比如用于纸或纸板的干燥、压榨或者平整。在根据本实用新型的辊中，辊护套由内护套部件和外护套部件组成，其中该外护套部件例如通过收缩配合技术（Schrumpfverbindungstechnik，热压配合技术）或焊接或以其它相应的方式紧固于内护套部件上。本实用新型特别地但并非排它地涉及用于传热介质的流体通道的设置，其目的是获得一种具有较高传热效率和均匀加热效果的辊。 

背景技术

在造纸机、纸板机和纸浆机中，借助于传热辊，例如热辊或干燥滚筒，幅状材料可被加热、干燥、压光、湿压和/或冷却。例如在纸和纸板的干燥过程中，所需的热功率由可加热的辊产生，传统的用冷凝蒸汽加热的干燥滚筒就属于该类辊。干燥滚筒的护套主要通过网和幅材的张力被加载。特别在压光过程中，幅材所需的热功率由高效的热辊产生，其中使用耐高温（约300°C）的传热油作为传热介质。所加载的压区力作用在热辊的护套上，所以其护套结构的尺寸明显要比干燥滚筒的更大。借助于传统的周向打孔的热油加热的热辊，相对于辊护套外侧的面积单位，通常特定的传热功率可达到15-40kW/m²。对于Tokuden类型的感应加热的辊，特定的功率可达50kW/m²。对于现今最新的功率特别强大的薄护套热辊，其加热功率最高为65kW/m²。 

为了获得所需的加热和干燥功率，在苛刻的工艺条件下，热辊的表面温度必须被提高到200-250°C，或者甚至更高。众所周知，从辊传递的热功率取决于待被加热的幅材与辊之间的传热接触以及待被加热的材料的类型，比如接触的长度/持续时间、与表面积有关的质量和幅材湿度。高生产速度与持续接触、较湿的幅材以及较高的热辊表面温度相结合意味着，从热辊传递的热功率必须非常高。对于某些新的干燥工艺，力求获得300-850kW/m的传 热能力。 

众所周知，热辊的热量通过将用作传热介质的液体或者用作传热介质的气体引入到位于热辊内部的流体通道中并且尤其是引入到护套中的孔中（热量从此处传到护套中并进一步传向辊表面）来产生。 

众所周知，在热辊内部的周边孔中基本上从辊护套的一端向另一端延伸有通道。传热介质在流经周边孔时冷却下来，因此在通道的末端区域呈现低温。结果是，在辊护套内的温度分布并不完全均匀。此外，由于在辊上的热膨胀差异导致小幅的尺寸变化，这又能导致转动的辊上的振动问题。人们试图通过以下手段来解决这个已知的问题，即通过在通道系统内设置加速流体的排放体（

排放装置）以及通过在相邻通道内（例如对应于二通或者三通原理）设置彼此相反的流向。 

众所周知，在热辊上加工周边孔是一项挑战性的任务，而且靠近辊外侧上的周边孔的加工难以实现较好的尺寸精度。在实践中该孔仅可能沿着辊的轴向方向。在设置通道系统时，这种不精确和限制导致不均匀的热分布并且会加剧振动问题。 

在实用新型文献FIU7470中描述了一种传热辊，传热介质流入内护套部件与外护套部件之间进入该传热辊的外护套中。外护套部件设置成是薄的，以使得传热能力达到50-250千瓦/米或者更高至500千瓦/每米幅材宽度。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，减少与现有技术相关联的缺点和弱点，并且提出在需要高传热能力和均匀加热效果的情形下用于加热和/或冷却的解决方案。 

根据本实用新型的第一方面，提供一种传热辊，其包括：由内护套部件和外护套部件组成的护套，其中外护套部件紧密抵靠于内护套部件安装，以形成用于传热介质的流体空间；以及固定于护套端部的端面部件，用于在辊上形成传热介质输入通道和传热介质输出通道。其中，内护套部件具有多个用于传热介质的流体通道，并且所述传热辊具有用于形成供传热介质流至一个或多个传热介质流体通道的定向流体连接的装置（Mittel，措施）。 

外护套部件可以例如通过焊接或者热缩（thermisches Aufschrumpfen）固 定于内护套部件之上。 

优选地，在内护套部件的外侧形成多个用于传热介质的纵向流体通道。这些流体通道优选大致相互平行地延伸，但不一定沿辊轴的方向延伸。为了减小辊振动的倾向，这些流体通道可例如呈螺旋地延伸。 

优选地，在内护套部件的外侧形成多个圆弧形的流体通道，用以在两个或更多个纵向流体通道之间形成用于传热介质的流体连接。 

优选地，内护套部件具有多个垂直通道（），用于在内护套部件的内侧与外侧之间形成用于传热介质的流体连接。 

所述垂直通道可以但并非必须按照与护套的径向方向偏移的方式形成。 

优选地，在传热辊的内护套部件的内部设置流体分配器，该流体分配器具有用于形成供传热介质流至一个或多个垂直通道的定向流体连接的装置。 

优选地，为了确保有效的传热，传热辊的外护套部件被设计成是薄的，使得从传热介质到纤维幅材上的热传递阻抗尽可能地小。优选地，外护套部件由厚度为5-30毫米的钢组成。 

优选地，辊的传热能力在苛刻的工艺条件下可达300-850kW/m，辊的外径与工艺和设备相匹配，优选为800-1850mm，但是甚至也可达到6500mm。 

优选地，辊在护套部件上具有传热区域，来自护套部件的热量通过该传热区域被传递到待处理的纤维幅材上，或者热量通过该传热区域从纤维幅材传递到护套部件上。优选地，纵向流体通道设置在传热区域内，并且该传热区域沿幅材的横向方向具有与幅材区域相同的宽度，或者比后者稍窄。 

优选地，相对于传热区域的外表面面积单位，辊的特定的传热能力可达65-150kW/m²。 

在一个实施例中，设置于辊的内护套部件上的垂直通道优选地被设置在护套部件的传热区域（亦即，基本上幅材区域）的边缘的侧面或者边缘上。垂直通道的位置可以以期望的方式与幅材宽度相应地被选择，并且将避免不必要的对辊的端部部件的加热。 

在另一个优选的实施例中，在辊的内护套（部件）上的垂直通道的至少一部件被设置在护套部件的传热区域（亦即，幅材区域）的内部。用这种解决方案，传热介质可以在多个部位被引向纵向通道系统，或者传热介质可以在多个部位从纵向通道系统导出，或者纵向通道可较短，由此缩短传热介质 循环在窄的纵向通道中的流动技术的长度（

）。以这种方式实现了较小的压力损失、护套内较均匀的热量分布和较高的加热功率。 

另外，辊的流体通道可由根据现有技术的形成在内护套部件上的周边孔组成。 

在某些实施例中，流体通道以所需的密度设置在辊的不同位置。流体通道可在外护套部件与内护套部件之间的界面之处相对于邻近的流体通道不等距地设置。 

用于传热介质的辊的流体通道可以设置在通过制造技术以及操作的要求确定为许可的相对于辊的表面的最小距离处，由此可减小通过辊护套限制的传热阻抗。这些流体通道可以以期望的相互间距设置于辊表面下方，甚至比现有技术的流体通道的相互间距更密集好几倍。流体通道可与辊表面相关联地被这样设计，即：流体通道的流动截面以及相互距离比周边孔的要小。使用该流体通道系统可容易地实现不同的公知的循环可能性，比如二通、三通、多通以及也可以是全新的循环系统。 

鉴于现在关于靠近辊表面的流体通道的尺寸和布置可自由地确定，这使得使用该辊可更容易地获得均匀的传热效果。 

由于均匀的热传递，辊的表面全面地被加热到所期望的温度，由此避免了由较冷的表面部分导致的工艺缺陷。另外，使用该解决方案可以减小由不均匀的热分布形成的形状缺陷以及振动倾向。 

根据本实用新型的一个方面，在将外护套部件安装到内护套部件上之前，通过加工辊的内护套部件来制造纵向流体通道、沿周向延伸的流体通道或者垂直流体通道。 

本实用新型的各种不同的实施例仅结合了本实用新型的一个或多个方面来加以描述。但是，本领域技术人员应理解，本实用新型的一个方面的任意实施例可单独应用于该方面以及本实用新型的其它方面，或者可与其它的实施方式结合使用。 

下面将参考附图描述本实用新型，但是本实用新型并不仅限于附图中所示的内容。 

附图说明

图1示出了根据本实用新型的实施例的传热辊的内护套部件的原理示图； 

图2示出了传热辊的护套的横截面。 

具体实施方式

在下面的描述中相同的附图标记指代相同的部件。应当注意，附图整体上并不是按照原始尺寸绘制的，并且其主要是用于说明本实用新型的实施例。 

图1和图2示出了待加热和/或待冷却的传热辊的护套1。该护套1包括内护套部件2和外护套部件3，外护套部件3通过热缩被固定于内护套部件上。在内护套部件2上，在其外表面6上形成多个纵向通道4作为用于传热介质的流体通路。此外，在内护套部件2上形成有多个垂直通道5，用于将传热介质从内护套部件的内侧引导到纵向通道4中。在图1中，收缩于内护套部件2的外表面6上的外护套部件被省略掉了。优选地，外护套部件3由金属例如钢制成，并且具有用于处理纤维幅材W的外表面。在热辊的运用中，热量从传热介质通过外护套部件3传到纤维幅材W，在冷辊的运用中，热量从纤维幅材W通过外护套部件3传到传热介质。 

若外护套部件3被固定于内护套部件2上，则在护套部件之间、在内护套部件的设有纵向通道4的外侧形成了用于传热介质的流体通道。 

在高温情况下最好使用油作为传热介质。传热介质也可由水或者蒸汽或者其它相应的适合传热的液态或气态介质组成。 

传热辊在护套的两端各包括一个（最好固定于内护套部件2上，图中省略）端部部件，该端部部件优选具有法兰部件，该法兰部件例如通过螺栓和形状匹配的结合部，比如通过螺纹孔8，被固定于护套端部7上。该端部部件也可以以其它方式被固定。传热介质被引导穿过该端部部件而流向传热辊的内护套部件2的内侧，如箭头9所示。 

传热辊在内护套部件的内部具有流体装置，用于将传热介质输送到纵向流体槽4中，也就是纵向通道中。用于加热外护套部件的纵向流体槽4的传热介质流体装置可以独立于端部部件来实施，由此便可以简化端部部件的制造，并且可以减少由于端部部件的加热产生的问题。 

垂直通道5也可以沿偏离于辊的径向的方向延伸。 

垂直通道5一方面被用于将传热介质从内护套部件2的内部引导到纵向通道4，另一方面又被用于将传热介质从纵向通道4引回到内护套部件2的内部。 

在以虚线围绕的区域A（沿纵向在辊的护套部件的中央）中，其垂直通道5用于将传热介质向内护套部件2的外侧引导，从那里传热介质继续从护套中央经过纵向通道4流向护套端侧的方向，并且继续经过位于端侧附近的垂直通道5流回到内护套部件2的内部中。 

垂直通道5可以沿辊的纵向有意地分散设置，以便提高或者降低额定传热效率，例如降低在垂直通道5处可能形成的环形热量区的作用，或者扩大强化加热的区域。例如，在内护套部件的端侧区域中与相邻的纵向通道流体连接的垂直通道可被设置为用于降低在不同纵向位置的局部的加热效果。 

在以虚线围绕的区域B中，其垂直通道5用于将传热介质向内护套部件2的外侧引导，从那里传热介质继续从护套中央经过纵向通道4流向护套端侧的方向，流体在该端侧附近从纵向通道4（例如经过在图2中以虚线标识的圆弧形的横向通道4′）引入到另一纵向通道4中，并且继续经由该纵向通道4被引导向护套的中央区域，在那里流体经过垂直通道5被引导回到内护套部件2的内部。 

在以虚线围绕的区域C中，位于端侧的垂直通道5用于将传热介质从内护套部件2的内侧引导到其外侧，从那里传热介质继续经由纵向通道4从护套端侧流向护套中央，传热介质从护套中央经过垂直通道5被引导回到内护套部件2的内侧。 

在以虚线围绕的区域D中，位于护套中央的垂直通道5被用于将传热介质从内护套部件2的内侧向内护套部件2的外侧引导，从那里传热介质继续经过纵向通道4流向护套端侧的方向，并且经由横向通道4′(在图2中示出）沿着护套横向方向流入到一个或多个其它的纵向通道4，经由这个或这些其它的纵向通道4，传热介质通过更多的垂直通道5被引导回到内护套部件2中。 

图2示出了若干个用于将流体从内护套部件2的内部向其外侧引导的优选实施例。图2中，护套被分成三个横截面扇区I、II和III，借助于这些扇 区将不同的实施例描述于同一幅附图中。 

优选地，传热辊包括具有内表面10′的流体分配器10。流体分配器10安装在内护套部件的内部。使用该流体分配器10操控传热介质朝向垂直通道5的向前流动以及从垂直通道5的回流。 

在横截面扇区I中，流体分配器10形成这样的一个排放体，使得在分配器与内护套部件之间形成流体空间11。在流体空间11与垂直通道5之间存在自由的流体连接。 

特别地，以横截面扇区II和III来描述这种分配器10，通过该分配器10可建立到各个期望的垂直通道5之间的定向流体连接。除了在图2的示意图中所示出的情况，这种分配器可由管道、软管以及例如以轻型结构实施的盒状管道结构（其连接到各期望的垂直管道）组成。 

在横截面扇区II中，在流体分配器10的内部中设有纵向分配通道12和垂直分配通道13，使用这些通道可建立向分配通道12外部的流体连接。传热介质流通过垂直分配通道13被有针对性地分配到各个期望的垂直通道5。 

在横截面扇区III中，在流体分配器10的外侧设有多个分配槽14，通过分配槽可建立与各期望的垂直通道5之间的定向流体连接。 

将传热介质从一个纵向通道4导入一个或多个其它的纵向通道4可以通过一个或多个形成于内护套部件2的外侧上的横向通道4′来加以实现。横向流也可以通过如下方式实现，即：引导传热介质流首先经过垂直通道5到达内护套部件2的内侧，然后在使用根据任意实施方式的流体分配器10的情况下，使传热介质重新流向内护套部件2的外侧。 

为了确保加强的热传递，传热辊的外护套部件3基本上被设计成使得传热能力优选达到300-850kW/m那么薄。由此，可以获得65-150kW/m²的特定的功率。这种特定的功率是不可能由迄今为止公知的辊的加热方案来达到的。 

根据一种实施方式，冷凝蒸汽被用作加热介质。蒸汽的冷凝可发生在纵向通道4中。圆弧形的槽（在附图中省略）用于收集冷凝液，冷凝液从槽中被吸入到垂直通道5中。纵向通道被加入到内护套部件的外侧；与纵向通道交叉的用于冷凝液的圆弧形横槽被加入到外护套部件的内侧，并且位于更外侧的圆周（Kreislinie）上，由此将冷凝液收集到纵向通道4的外部凹槽中。 

上面参照附图以举例的方式描述了本实用新型。本实用新型以通过所附 权利要求限定的方式包括所有在本申请文件中描述的实施例、构思及其组合。 

Claims (7)

1.一种传热辊，包括：护套（1），其由内护套部件（2）和外护套部件（3）组成，所述外护套部件紧密安装在所述内护套部件上，用以形成用于传热介质的流体空间；以及端部部件，其固定于所述护套的端部，用于在所述辊上形成传热介质输入通道和传热介质输出通道，并且所述内护套部件（2）具有多个传热介质流体通道（4，5），其特征在于，所述传热辊具有用于形成供传热介质流至一个或多个传热介质流体通道（4，5）的定向流体连接的装置（12，13，14）。 

2.根据权利要求1所述的传热辊，其特征在于，在所述内护套部件（2）的外侧形成有多个纵向流体通道（4）。 

3.根据权利要求2所述的传热辊，其特征在于，在所述内护套部件（2）的外侧形成有多个圆弧形的流体通道（4′），以在两个或更多个纵向流体通道（4）之间形成用于传热介质的流体连接。 

4.根据权利要求1至3中任一项所述的传热辊，其特征在于，所述内护套部件（2）具有多个垂直通道（5），以在所述内护套部件（2）的内侧与外侧之间形成用于传热介质的流体连接。 

5.根据权利要求4所述的传热辊，其特征在于，所述垂直通道（5）被设置成偏离于所述护套（1）的径向方向。 

6.根据权利要求1至3中任一项所述的传热辊，其特征在于，所述传热辊在所述内护套部件（2）的内部中具有流体分配器（10），所述流体分配器包括用于形成供传热介质流至一个或多个垂直通道（5）的定向流体连接的装置（12，13，14）。 

7.根据权利要求1至3中任一项所述的传热辊，其特征在于，所述传热辊的外护套部件（3）基本上被设置成传热能力为300-850kW/m的薄度，以确保加强的热传递。 

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