DE102007029046B4

DE102007029046B4 - Wärmeübertragungswalze

Info

Publication number: DE102007029046B4
Application number: DE102007029046A
Authority: DE
Inventors: Reijo PIETIKÄINEN
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Metso Paper Oy
Priority date: 2006-06-22
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2009-10-01
Anticipated expiration: 2027-06-22
Also published as: FI7470U1; DE102007029046A1; FIU20060377U0

Abstract

Wärmeübertragungswalze, wie Kühl- oder Thermo- bzw. Heizwalze für eine Faserbahnmaschine, um die Wärme von der Wärmeübertragungswalze (1) auf eine Faserbahn oder von der Faserbahn auf die Wärmeübertragungswalze zu übertragen, die einen Außenmantel (2) aufweist, zwischen dessen innerem Mantelteil (3) und äußerem Mantelteil (4) ein Wärmeübertragungsmedium (5) fließt, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Mantelteil (4) der Wärmeübertragungswalze (1) für die Erzielung einer effizienten Wärmeübertragung eine Wärmeübertragungskapazität mindestens zwischen 50–250 kW/m oder sogar 500 kW/m bei einer Dicke des äußeren Mantelteiles (4) zwischen 1–20 mm aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Faserbahnmaschinen. Materialbahnmaschinen sind zum Beispiel verschiedene Papiermaschinen, Tissue-Papiermaschinen, Kartonmaschinen, Zellulosemaschinen und andere Faserbahnmaschinen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist präziser eine Wärmeübertragungswalze, wie zum Beispiel eine Kühl, Thermo- oder Heizwalze für eine Faserbahnmaschine, zur Übertragung von Wärme von einer Wärmeübertragungswalze auf eine Faserbahn oder von einer Faserbahn auf eine Wärmeübertragungswalze.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verdrängungswalzen und Peripherie- bzw. Walzen mit Bohrungen im Umfang sowie Walzen mit Spiralkanälen für Zwecke einer Wärmeübertragung bekannt. Eine Wärmeübertragungswalze mit Spiralkanälen, bei der die Kanäle für das Wärmeübertragungsmedium spiralförmig den Außenmantel der Walze umlaufen, sind in der US 5,292,298 und US 6,810,800 beschrieben. Laut der aus der Veröffentlichung hervorgehenden Lehre beträgt die Dicke des Außenmantels 1/200–1/1200 der Walzenlänge, was bedeutet, dass schon die Dicke des Außenmantels einer Walze von 10 m Länge zwischen 8–50 mm liegt, was zum Erzielen einer effizienten Wärmeübertragungskapazität oder -leistung jedoch eine problematische Dicke ist.
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Eliminierung oder zumindest eine wesentliche Reduzierung der Beeinträchtigungen und Schwächen, die mit der bekannten Technik verbunden sind, sowie die Erzielung einer Lösung für Heizungs- und/oder Kühlungsbedürfnisse, bei denen eine große Wärmeübertragungskapazität oder -leistung benötigt wird, und eine neuartige Wärmeübertragungswalze, das heißt, eine Kühlwalze und Heiz- bzw. Thermowalze, die in verschiedenen Materialbahnmaschinen angewendet werden kann, vorteilhaft in Papier- und Kartonmaschinen, um die Wärme von der Walze auf die Faserbahn oder von der Faserbahn auf die Walze zu übertragen.
Wenn die Bahn durch Andrücken gegen die Wärmeübertragungswalze mit einem Metallband gekühlt wird, ist eine hohe Wärmeübertragungsleistung notwendig. Bei der Ver wendung eines Metallbandes kann dieses gekühlt sein. Da der Bearbeitungsprozess einer Faserbahn möglichst symmetrisch sein sollte, ist es wünschenswert, dass auch die Walze effizient gekühlt werden sollte, um eine zu starke einseitige Kühlung zu eliminieren.
Die Ziele der vorliegenden Erfindung können mit einer Wärmeübertragungswalze erreicht werden, zum Beispiel mit einer Kühl- oder Thermo- bzw. Heizwalze, um die Wärme von der Wärmeübertragungswalze auf die Faserbahn oder von der Faserbahn auf die Wärmeübertragungswalze zu übertragen, die einen doppelten Außenmantel aufweist, zwischen dessen innerem Mantelteil und äußerem Mantelteil ein Wärmeübertragungsmedium fließt, allgemein in der Weise, dass der äußere Mantelteil der Wärmeübertragungswalze zur Erzielung einer effizienten Wärmeübertragung charakteristisch in der Weise dünn ist, dass die Wärmeübertragungskapazität mindestens zwischen 50–250 kW/m oder sogar 500 kW/m liegt.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegt die Dicke des äußeren Mantelteils zwischen 1–20 mm, wobei zwischen dem inneren Mantelteil und dem äußeren Mantelteil durch Stege oder entsprechende Zwischen-/Trennteile voneinander getrennte Kanäle für das Wärmeübertragungsmedium liegen, um ein Wärmeübertragungskanalnetz zu bilden, wobei die Biegung des äußeren Mantelteils vom Belastungsdruck und/oder vom Ab stand der zu verwendenden Stege zwischen dem inneren Mantelteil und dem äußeren Mantelteil abhängt.
Eine ausreichende Steifheit und effiziente Wärmeübertragung der Wärmeübertragungswalze kann zum Beispiel folgendermaßen erreicht werden: wenn der Abstand der Stege bei etwa 10 mm liegt, beträgt die Dicke des äußeren Mantelteils ungefähr 1,5 mm; wenn der Abstand der Stege bei etwa 25 mm liegt, beträgt die Dicke des äußeren Mantelteils ungefähr 5 mm; und wenn der Abstand der Stege bei etwa 75 mm liegt, beträgt die Dicke des äußeren Mantelteils ungefähr 20 mm.
In vorteilhafter Weise kann die einen Doppelmantel aufweisende Wärmeübertragungswalze aus einer Wärmeübertragungswalze eines Metallbandkalanders oder einer bandgetriebenen Kühlvorrichtung bestehen.
Nach einer anderen Ausgestaltung kann die Wärmeübertragungswalze eine Thermowalze eines Kalanders oder einer Presse oder eines Trockners sein.
Hinsichtlich der anderen Charakteristika der Erfindung wird auf die beigefügten Ansprüche und die Ausführungsbeispiele verwiesen.
Von den Vorteilen der Erfindung lässt sich erwähnen, dass eine effiziente und hohe Wärmekapazität aufweisende Wärmeübertragungswalze zustande gebracht werden kann, bei der die Wärmeübertragung durch einen dünnen Außenmantel mit einem geringen Wärmeübertragungswiderstand hindurch in das Wärmeübertragungsmedium und/oder umgekehrt erfolgt. Ein Vorteil liegt auch darin, dass die Effizienz der Wärmeübertragung schnell angehoben und/oder durch Änderung der Temperatur für das Wärmeübertragungsmedium geregelt werden kann. Ein anderer Vorteil ist, dass das Wärmeübertragungsmedium bei einer niedrigen Temperatur benutzt werden kann. Zum Erreichen der bezweckten Wärmeübertragungskapazität kann zum Beispiel Wasser oder Öl als Wärmeübertragungsmedium verwendet werden. Bei einer Kühlungsanwendung besteht das Wärmeübertragungsmedium vorteilhaft aus Wasser mit einer geringen Viskosität. Der Vorteil von Wasser besteht darin, dass Wasser auch kalt leicht fließt. Wasser ist auch leichter erhältlich und zum Beispiel bei einer Leckage umweltfreundlich.
Die Erfindung wird nachstehend mittels eines als vorteilhaft gehaltenen Beispiels unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen erläutert: Es zeigen:
1 schematisch einen Querschnitt einer Wärmeübertragungswalze nach einem Beispiel der Erfindung dar;
2 eine vorteilhafte Wärmeübertragungswalze nach der Erfindung mit einem doppelten Außenmantel als geöffnete Stufe ohne den äußeren Mantelteil dar, um die Strömungen des Wärmeübertragungsmediums in der Wärmeübertragungswalze zu veranschaulichen;
3 schematisch einen Querschnitt einer zweiten Wärmeübertragungswalze nach einem Beispiel der Erfindung dar;
4 eine zweite vorteilhafte Wärmeübertragungswalze nach der Erfindung mit einem doppelten Außenmantel als geöffnete Stufe ohne den äußeren Mantelteil dar, um die Strömungen des Wärmeübertragungsmediums in der Wärmeübertragungswalze zu veranschaulichen;
5 eine dritte vorteilhafte Wärmeübertragungswalze nach der Erfindung mit einem doppelten Außenmantel als geöffnete Stufe ohne den äußeren Mantelteil dar, um die Strömungen des Wärmeübertragungsmediums in der Wärmeübertragungswalze zu veranschaulichen;
6 eine vierte vorteilhafte Wärmeübertragungswalze nach der Erfindung mit einem doppelten Außenmantel als geöffnete Stufe ohne den äußeren Mantelteil dar, um die Strömungen des Wärmeübertragungsmediums in der Wärmeübertragungswalze zu veranschaulichen;
7 eine fünfte vorteilhafte Wärmeübertragungswalze nach der Erfindung mit einem doppelten Außenmantel als geöffnete Stufe ohne den äußeren Mantelteil dar, um die Strömungen des Wärmeübertragungsmediums in der Wärmeübertragungswalze zu veranschaulichen;
8 eine sechste vorteilhafte Wärmeübertragungswalze nach der Erfindung mit einem doppelten Außenmantel als geöffnete Stufe ohne den äußeren Mantelteil dar, um die Strömungen des Wärmeübertragungsmediums in der Wärmeübertragungswalze zu veranschaulichen; und
9 eine siebte vorteilhafte Wärmeübertragungswalze nach der Erfindung mit einem doppelten Außenmantel als geöffnete Stufe ohne den äußeren Mantelteil dar, um die Strömungen des Wärmeübertragungsmediums in der Wärmeübertragungswalze zu veranschaulichen.
In dem Ausführungsbeispiel läuft die zu kühlende Druckpapapierbahn mit einer Geschwindigkeit von 1.500 m/min. Vor der Kühlung befindet sich die Bahn bei einer Temperatur von ungefähr 80°C auf einer Wärmeübertragungswalze 1, von wo die Bahn auf einer Wärmeüber tragungswalze mit einer hohen Wärmeübertragungskapazität nach der Erfindung auf 40°C abgekühlt wird. Es ist vorteilhaft, im Zusammenhang mit der Wärmeübertragungswalze eine Metallbandvorrichtung anzuordnen. Hierbei wird von der Bahn durch den äußeren Mantelteil 4 des Außenmantels 2 einer Wärmeübertragungswalze 1 hindurch Wärme in das Wärmeübertragungsmedium 5 übertragen, welches das unterhalb des Außenmantels liegende Wärmeübertragungskanalnetz durchfließt.
Liegt die Wärmeübertragungskapazität zwischen 50–250 kW/m, kann eine niedrige Temperatur für das Wärmeübertragungsmedium angewendet werden, welche sich in einer Größenordnung von 20–30°C bewegt. Hierbei kann die Wärmeübertragung durch den äußeren Mantelteil hindurch mit einem geringen Wärmeübertragungswiderstand erfolgen.
Nach einem Realisierungsbeispiel wird der Außenmantel durch Aufrollen eines Metallbandes auf die über dem inneren Mantelteil 3 befindlichen Stege 6 hergestellt, zum Beispiel durch Anwendung der Herstellungstechnik für ein Wickelfalzrohr. Durch das Aufrollen des Metallbandes auf diese Weise und vor allem durch Anpassen der Schweißnähte des Metallbandes mit den Stegen 6 wird eine ziemlich steife Doppelmantel-Rohrkonstruktion erzielt, bei der der äußere Mantelteil 4 auf den Stegen 6 aufliegt, die sich auf dem inneren Mantelteil 3 befinden. Die zwischen den Mantel teilen 3, 4 bleibenden Stege trennen die Kanäle 7 für das Wärmeübertragungsmedium vom Zwischenraum der Mantelteile, um ein Wärmeübertragungskanalnetz zu bilden. Eine weitere Herstellungstechnik für eine Doppelmantel-Rohrkonstruktion ist eine solche, dass mit einer Thermoschrumpfverbindung der äußere Mantel, d. h. das Stahlrohrstück, welches sich auf den auf dem inneren Mantel liegenden Stegen 6 befindet, gekrimpt wird.
Nach der Erfindung wird die Wärmeübertragungskapazität des äußeren Mantelteils des Außenmantels 2 mindestens zwischen 50–250 kW/m bemessen. Vorteilhaft ist jedoch, dass die Wärmeübertragungskapazität der Wärmeübertragungswalze gegebenenfalls auf einen so hohen Wert wie 500 kW/m angehoben werden kann.
Bei der Wahl der Bemessung ist es vorteilhaft, dass das äußere Mantelteil vor allem hinsichtlich der Wärmeübertragung so dünn bemessen wird, dass eine effiziente Wärmeübertragungskapazität, die zum Beispiel in einer Größenordnung von 150 kW/m liegen kann, mit einer geringen Temperaturdifferenz, die zwischen dem Wärmeübertragungsmedium und der Außenfläche des äußeren Mantelteils 20–30°C beträgt, erreicht wird. Wenn die Dicke des äußeren Mantelteils 4 des Außenmantels 5 mm beträgt, kann die Temperaturdifferenz zum Beispiel von Öl zur Oberfläche des äußeren Mantelteils einer Wärmeübertragungswalze sogar nur etwa 30°C betragen. Diese Bemessung ist für Kühlungsanwendungen am kritischsten.
Als Beispiel für die Dicke des äußeren Mantelteils des Außenmantels 2 kann Folgendes genannt werden. Wenn der Abstand der Stege 6 etwa 10 mm beträgt, kann die Dicke des äußeren Mantelteils ungefähr 1,5 mm betragen. Wenn der Abstand der Stege 6 etwa 25 mm beträgt, kann die Dicke des äußeren Mantelteils nur ungefähr 5 mm betragen. Wenn der Abstand der Stege 6 etwa 75 mm beträgt, kann die Dicke des äußeren Mantelteils immer noch so dünn wie 20 mm sein. Gegebenenfalls können die Toleranzen enger gesetzt werden, d. h., die Dicke des Mantels kann bei Bedarf, zum Beispiel zum Eliminieren von Schwingungen, dicker ausfallen. Die Höhe eines Strömungskanals ist vorteilhaft in der Weise zu bemessen, dass eine ausreichende Schnittfläche für den Strömungskanal erzielt wird. Zum Beispiel kann das Verhältnis der Höhe des Strömungskanals zur Breite des Strömungskanals zwischen 0,1–1,0 betragen.
Es wird auf 1 verwiesen. Die Strömung des Wärmeübertragungsmediums 5 innerhalb der Wärmeübertragungswalze 1 erfolgt zentral über eines der Enden der Wärmeübertragungswalze. In der Wärmeübertragungswalze fließt das Wärmeübertragungsmedium am Ende des zentralen Kernteils 11 und am Mantel der Wärmeübertragungswalze vorbei und durch den inneren Mantelteil 3 des das Kernteil umgebenden Außenmantels 2 hindurch zumin dest über einen Strömungskanal 31, und gelangt in den Raum zwischen dem inneren Mantelteil 3 und dem äußeren Mantelteil 4 des Außenmantels 2. Dieser Raum zwischen dem inneren Mantelteil 3 und dem äußeren Mantelteil 4 ist zur Bildung eines Wärmeübertragungskanalnetzes durch Stege 6 oder entsprechende Zwischen-/Trennteile in Kanäle 7 für das Wärmeübertragungsmedium aufgeteilt.
Die Kanäle 7 des Wärmeübertragungskanalnetzes verlaufen hinsichtlich der geometrischen Längsachse 1a der Wärmeübertragungswalze 1 spiralförmig (vgl. 2, ..., 7) oder axial (vgl. 8) oder in Richtung des Umfangs der Wärmeübertragungswalze 1 (vgl. 9).
Damit zu große Abweichungen der Temperatur oder des Temperaturprofils zwischen beiden Enden einer Wärmeüberragungswalze vermieden werden können, ist es nach der Erfindung empfehlenswert, dass das Wärmeübertragungsmedium 5 von der Innenseite der Wärmeübertragungswalze von mehreren Stellen aus in das Wärmeübertragungskanalnetz eingespeist und/oder das Wärmeübertragungsmedium 5 von der Innenseite der Wärmeübertragungswalze über mehrere Stellen aus dem Wärmeübertragungskanalnetz entfernt wird. Hierbei ist es vorteilhaft, dass das Wärmeübertragungsmedium in den Kanal 7 oder aus dem Kanal 7 durch Bohrungen fließt, die sich über den inneren Mantelteil 3 des Außenmantels 2 der Wärmeübertragungswalze 1 erstrecken.
2 stellt eine zweite als vorteilhaft gehaltene Wärmeübertragungswalze nach der Erfindung mit einem doppelten Außenmantel als geöffnete Stufe und ohne den äußeren Mantelteil dar, um die Strömungen des Wärmeübertragungsmediums in der Wärmeübertragungswalze zu veranschaulichen. 3 stellt schematisch den Querschnitt einer Wärmeübertragungswalze nach 2 dar. Charakteristisch für dieses Ausführungsbeispiel ist, dass die Strömungsrichtungen des Wärmeübertragungsmediums in nebeneinander liegenden, von Stegen 6 getrennten Kanälen 7 entgegengesetzt verlaufen. In diesem Beispiel der Erfindung wird das Wärmeübertragungsmedium über einen an einem Ende der Wärmeübertragungswalze befindlichen Zufuhrblock 8 für das Wärmeübertragungsmedium in den Kanal 7 eingespeist. Am anderen Ende der Wärmeübertragungswalze liegt eine Wechselkammer 10 für die Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums, über welche das Wärmeübertragungsmedium weiter in den Kanal 7 fließt, an dessen entgegengesetztem Ende bzw. am ersten Endstück der Wärmeübertragungswalze sich der Ausleitblock 9 für das Wärmeübertragungsmedium befindet, über den das Wärmeübertragungsmedium aus dem ersten Endstück der Wärmeübertragungswalze abfließt.
Wenn das Wärmeübertragungsmedium über das eine Ende der Wärmeübertragungswalze 1 einfließt, kann zum Beispiel ein geeigneter 2-Wege-Block bzw. -Ventil verwen det werden. Die Kanäle 7 des Wärmeübertragungskanalnetzes verlaufen hinsichtlich der geometrischen Längsachse 1a der Wärmeübertragungswalze 1 spiralförmig, wenn der Außenmantel eine Zylinderform aufweist.
Um beeinträchtigende Temperaturabweichungen zu vermeiden, erfolgt die Strömung des Wärmeübertragungsmediums in den nebeneinander liegenden Kanälen des Wärmeübertragungskanalnetzes in entgegengesetzten Richtungen. Um die Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums 5 zu ändern, kann an einem Ende der Wärmeübertragungswalze eine aufgeteilte Wechselkammer 10 für die Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums angeordnet sein. Jede der getrennten Abteilungen der Wechselkammer 10 für die Strömungsrichtung steht in Strömungsverbindung mit zwei Kanälen 7, wobei die Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums in der Kammer in der Weise wechselt, dass die Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums in nebeneinander liegenden Kanälen entgegengesetzt verläuft. Von den beiden mit der Wechselkammer 10 für die Strömungsrichtung verbundenen Kanälen ist der erste mit einem Zufuhrblock 8 für das Wärmeübertragungsmedium und der andere mit einem Ausleitblock 9 für das Wärmeübertragungsmedium versehen. Somit fließt das Wärmeübertragungsmedium in der Wärmeübertragungswalze allgemein nur hin und her, d. h.

– über den Zufuhrblock 8 in den ersten Kanal und
– über die getrennte Abteilung der Wechselkammer 1 für die Strömungsrichtung in den zweiten Kanal und weiter
– aus dem zweiten Kanal in den Ausleitblock.

Auf 4 verweisend, welche eine zweite vorteilhafte Wärmeübertragungswalze nach der Erfindung mit einem doppelten Außenmantel als geöffnete Stufe darstellt, wurde der äußere Mantelteil weggelassen, um die Strömungen des Wärmeübertragungsmediums in der Wärmeübertragungswalze zu veranschaulichen. Im Beispiel der 4 fließt das Wärmeübertragungsmedium 5 in den Kanal 7 des Außenmantels 3 einer Wärmeübertragungswalze durch den in Längsachse in der Mittellinie befindlichen Zufuhrblock 8 für das Wärmeübertragungsmedium, wonach das Wärmeübertragungsmedium im Kanal in entgegen gesetzten Richtungen zum Ausleitblock 9 für das Wärmeübertragungsmedium fließt, der sich am Ende des Kanals in der Nähe des Endstücks der Wärmeübertragungswalze befindet, um das Wärmeübertragungsmedium aus der Wärmeübertragungswalze über ein oder beide Endstücke der Wärmeübertragungswalze auszuleiten. Im Beispiel der 4 verlaufen die Strömungen des Wärmeübertragungsmediums 5 in nebeneinander liegenden Kanälen in gleicher Richtung und jeder Kanal 7 wird aus einem im Mantel befindlichen Spiralkanal gebildet.
Auf 5 verweisend, welche eine dritte vorteilhafte Wärmeübertragungswalze nach der Erfindung mit einem doppelten Außenmantel als geöffnete Stufe darstellt, wurde der äußere Mantelteil weggelassen, um die Strömungen des Wärmeübertragungsmediums in der Wärmeübertragungswalze zu veranschaulichen. Im Beispiel der 5 fließt das Wärmeübertragungsmedium 5 in den Kanal 7 des Außenmantels 3 einer Wärmeübertragungswalze, an deren beiden Endstücken sich ein Ausleitblock 8 für das Wärmeübertragungsmedium befindet. Nach den Ausleitblöcken fließt das Wärmeübertragungsmedium im Kanal in entgegengesetzten Richtungen zu dem im Mittelteil des Kanals befindlichen Ausleitblock 9 für das Wärmeübertragungsmedium, um das Wärmeübertragungsmedium aus der Wärmeübertragungswalze über ein oder beide Endstücke der Wärmeübertragungswalze auszuleiten. Im Beispiel der 5 verlaufen die Strömungen des Wärmeübertragungsmediums 5 in nebeneinander liegenden Kanälen in gleicher Richtung und jeder Kanal 7 wird aus einem im Mantel befindlichen Spiralkanal gebildet.
Auf 6 verweisend, welche eine vierte vorteilhafte Wärmeübertragungswalze nach der Erfindung mit einem doppelten Außenmantel als geöffnete Stufe darstellt, wurde der äußere Mantelteil weggelassen, um die Strömungen des Wärmeübertragungsmediums in der Wärmeübertragungswalze zu veranschaulichen. Im Beispiel der 6 fließt das Wärmeübertragungsmedium 5 in den Kanal 7 des Außenmantels 3 einer Wärmeübertragungswalze durch den am ersten Endstück des Kanals befindlichen Zufuhrblock 8 für das Wärmeübertragungsmedium. Nach dem Zufuhrblock fließt das Wärmeübertragungsmedium im Kanal zu dessen anderem Ende, an dem sich ein Ausleitblock für das Wärmeübertragungsmedium befindet, um das Wärmeübertragungsmedium aus der Wärmeübertragungswalze über ein oder beide Endstücke der Wärmeübertragungswalze auszuleiten. Im Beispiel der 6 verlaufen die Strömungen des Wärmeübertragungsmediums 5 in nebeneinander liegenden Kanälen in entgegengesetzter Richtung und jeder Kanal 7 wird aus einem im Mantel befindlichen Spiralkanal gebildet.
Auf 7 verweisend, welche eine fünfte vorteilhafte Wärmeübertragungswalze nach der Erfindung mit einem doppelten Außenmantel als geöffnete Stufe darstellt, wurde der äußere Mantelteil weggelassen, um die Strömungen des Wärmeübertragungsmediums in der Wärmeübertragungswalze zu veranschaulichen. Im Beispiel der 7 fließt das Wärmeübertragungsmedium 5 in den Kanal 7 des Außenmantels 3 einer Wärmeübertragungswalze durch den am ersten Endstück der Wärmeübertragungswalze befindlichen Zufuhrblock 8 für das Wärmeübertragungsmedium. Der Kanal ist durch eine Zwischenwand in einen ersten und einen zweiten Teil geteilt. Am Ende des zweiten Teils von Kanal 7 bzw. an dem Ende der Wärmeübertragungswalze, an dem sich auch der Zufuhrblock 8 für das Wärmeübertragungsmedium befindet, liegt auch der Ausleitblock 9 für das Wärmeübertragungsmedium, um das Wärmeübertragungsmedium aus der Wärmeübertragungswalze über ein oder beide Endstücke der Wärmeübertragungswalze auszuleiten. Nach der Zwischenwand ändert sich die Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums entgegen gesetzt zur Strömungsrichtung im ersten Teil. Das Beispiel der 7 enthält somit eine Realisierung, in der die Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums im ersten und zweiten Teil neben dem Kanal entgegengesetzt verläuft. Für das Beispiel in 7 ist weiterhin charakteristisch, dass sich ein einzelner, mit einer Zwischenwand aufgeteilter Kanal für das Wärmeübertragungsmedium nicht über die gesamte Länge der Wärmeübertragungswalze erstreckt, sondern über die Länge der Wärmeübertragungswalze nacheinander mindestens zwei solche durch eine Zwischenwand in Abteilungen aufgeteilte Kanäle angeordnet sind. Wenn über die Länge der Wärmeübertragungswalze nacheinander zwei durch eine Zwischenwand aufgeteilte Kanäle angeordnet sind, sind die Strömungsrichtungen des Wärmeübertragungsmediums sowohl nach dem Zufuhrblock 8 als auch vor dem Ausleitblock 9 in der Weise entgegengesetzt, dass die Strömung des Wärmeübertragungsmediums zuerst nach dem Zufuhrblock hin zum Mittelteil der Wärmeübertragungswalze gerichtet ist und auf der anderen Seite der Zwischenwand im Kanal hin zum Endstück der Wärmeübertragungswalze. Im Beispiel der 7 wird der Kanal 7 von einem im Mantel befindlichen Spiralkanal gebildet.
Auf 8 verweisend, welche eine sechste vorteilhafte Wärmeübertragungswalze nach der Erfindung mit einem doppelten Außenmantel als geöffnete Stufe darstellt, wurde der äußere Mantelteil weggelassen, um die Strömungen des Wärmeübertragungsmediums in der Wärmeübertragungswalze zu veranschaulichen. Das Beispiel von 8 entspricht in der Funktion dem Beispiel von 6, mit dem Unterschied, dass die Kanäle 7 für das Wärmeübertragungsmedium 5 in Längsrichtung der Wärmeübertragungswalze gerichtete axiale Kanäle zwischen dem Zufuhrblock 8 und dem Ausleitblock 9 für das Wärmeübertragungsmedium bilden, welche sich an den entgegen gesetzten Enden der Wärmeübertragungswalze befinden.
Auf 9 verweisend, welche eine siebte vorteilhafte Wärmeübertragungswalze nach der Erfindung mit einem doppelten Außenmantel als geöffnete Stufe darstellt, wurde der äußere Mantelteil weggelassen, um die Strömungen des Wärmeübertragungsmediums in der Wärmeübertragungswalze zu veranschaulichen. Das Beispiel von 9 entspricht in der Funktion dem Beispiel von 6 bzw. 8, mit dem Unterschied, dass die Kanäle 7 für das Wärmeübertragungsmedium 5 aus Umfangskanälen in Richtung des Mantelumfangs der Wärmeübertragungswalze gebildet werden. Beide Umfangskanäle weisen einen durch eine Zwischenwand voneinander getrennten Zufuhrblock 8 und Ausleitblock 9 für das Wärmeübertragungsmedium auf, über welche das Wärmeübertragungsmedium in jeden Umfangskanal einfließt und entsprechend wieder abfließt.
Die Erfindung ist vorstehend nur mit Hilfe von Beispielen erläutert. Sie beschränkt sich jedoch nicht auf solche einzelnen Beispiele, sondern im Rahmen des Schutzbereichs, der in den beiliegenden Schutzansprüchen definiert ist, sind viele Varianten und Alternativen sowie funktionell äquivalente Alternativen möglich. So ist insbesondere anzumerken, dass die Formen und Anordnungen für die Wärmeübertragungskanäle sowie die Strömungen des Wärmeübertragungsmediums in den Kanälen sogar erheblich variieren können.

Claims

Wärmeübertragungswalze, wie Kühl- oder Thermo- bzw. Heizwalze für eine Faserbahnmaschine, um die Wärme von der Wärmeübertragungswalze (1) auf eine Faserbahn oder von der Faserbahn auf die Wärmeübertragungswalze zu übertragen, die einen Außenmantel (2) aufweist, zwischen dessen innerem Mantelteil (3) und äußerem Mantelteil (4) ein Wärmeübertragungsmedium (5) fließt, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Mantelteil (4) der Wärmeübertragungswalze (1) für die Erzielung einer effizienten Wärmeübertragung eine Wärmeübertragungskapazität mindestens zwischen 50–250 kW/m oder sogar 500 kW/m bei einer Dicke des äußeren Mantelteiles (4) zwischen 1–20 mm aufweist.
Wärmeübertragungswalze (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem inneren Mantelteil (3) und dem äußeren Mantelteil (4) voneinander durch Stege (6) oder entsprechende Zwischenteile getrennte Kanäle für das Wärmeübertragungsmedium zum Bilden eines Wärmeübertragungskanalnetzes liegen, wobei die Biegung des äußeren Mantelteils (4), der auf den Stegen (6) aufliegt, vom Belastungsdruck des äußeren Mantelteils (4) und/oder vom Abstand der zwischen dem inneren Mantelteil (3) und dem äußeren Mantelteil (4) verwendeten Stege (6) abhängt.
Wärmeübertragungswalze (1) nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömung des Wärmeübertragungsmediums (5) in entgegen gesetzten Richtungen in nebeneinander liegenden Kanälen (7) in einem Wärmeübertragungskanalnetz erfolgt.
Wärmeübertragungswalze (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (7) im Wärmeübertragungskanalnetz für das Wärmeübertragungsmedium hinsichtlich der geo metrischen Längsachse (1a) der Wärmeübertragungswalze (1) spiralförmig oder axial oder in Richtung des Umfangs der Wärmeübertragungswalze (1) verlaufen.
Wärmeübertragungswalze (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Temperatur für das Wärmeübertragungsmedium (5) zwischen 20–30°C liegen kann und die Wärmeübertragungskapazität zwischen 50–250 kW/m liegt, die Wärmeübertragung mit einem geringen Wärmeübertragungswiderstand durch den äußeren Mantelteil (4) hindurch erfolgt.
Wärmeübertragungswalze (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Mantelteil (4) hinsichtlich der Wärmeübertragung so dünn bemessen ist, dass eine Wärmeübertragungskapazität von 150 kW/m mit einer Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmeübertragungsmedium (5) und der Außenfläche (41) des äußeren Mantelteils (4) zu erreichen ist, die zwischen 20–30°C liegt, vorteilhaft ungefähr 30°C beträgt.
Wärmeübertragungswalze nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeübertragungsmedium von mehreren Stellen in der Walzeninnenseite, vorteilhaft über Bohrungen, die sich über den inneren Mantelteil erstrecken, in das Wärmeübertragungsnetz eingespeist und/oder aus dem Wärmeübertragungsnetz ausgeleitet werden kann.
Wärmeübertragungswalze (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungswalze (1) aus einer Wärmeübertragungswalze eines Metallbandkalanders oder einer bandgetriebenen Kühlvorrichtung, einer Thermowalze eines Kalanders, einer Thermowalze einer Presse oder einer Thermowalze eines Trockners besteht.
Wärmeübertragungswalze (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der Abstand der Stege (6) bei etwa 10 mm liegt, die Dicke des äußeren Mantelteils (4) ungefähr 1,5 mm beträgt, dass wenn der Abstand der Stege (6) bei etwa 25 mm liegt, die Dicke des äußeren Mantelteils (4) ungefähr 5 mm beträgt, und dass wenn der Abstand der Stege (6) bei etwa 75 mm liegt, die Dicke des äußeren Mantelteils (4) ungefähr 20 mm beträgt.