DE102009003222A1

DE102009003222A1 - Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder, insbesondere dampfbeheizbare Walze

Info

Publication number: DE102009003222A1
Application number: DE200910003222
Authority: DE
Inventors: Erich Willer; Holger Brunner; Florian Dr. Wegmann; Fred Weinhold
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2010-11-25
Also published as: EP2432931A1; WO2010133383A1; CN102428229A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1), insbesondere dampfbeheizbare Walze, mit einem Walzen- oder Zylinderhohlkörper (2) mit stirnseitig zentrisch angeordneten Lagerzapfen (5.1, 5.2) zur drehbaren Lagerung in einem Gestell (4) und Mitteln (M2) zur Abfuhr von Kondensat aus dem vom Walzen- oder Zylinderhohlkörper (2) umschlossenen Innenraum (6), umfassend einen aus einem Mundstück (10) und einem Steigrohr (11) gebildeten Siphon (9), wobei das Steigrohr (11) direkt oder über weitere Zwischenelemente durch einen der Lagerzapfen (5.1, 5.2) aus dem Walzen- oder Zylinderhohlkörper (2) herausgeführt ist und über einen am Gestell (4) befestigten Dichtkopf (14), insbesondere Dampfkopf, mit einem Kondensatabzug (12) koppelbar ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gestell (4) und dem Siphon (9) Mittel (17.1-17.7) zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder, insbesondere dampfbeheizbare Walze mit einem Walzen- oder Zylinderhohlkörper mit stirnseitig zentrisch angeordneten Lagerzapfen zur drehbaren Lagerung in einem Gestell und Mitteln zur Abfuhr von Medien, insbesondere Kondensat oder Kühlfluid aus dem vom Walzen- oder Zylinderhohlkörper umschlossenen Innenraum, umfassend einen aus einem Mundstück und einem Steigrohr gebildeten Siphon, wobei das Steigrohr direkt oder über weitere Zwischenelemente durch einen der Lagerzapfen aus dem Walzenhohlkörper herausgeführt ist und über einen am Gestell befestigten Dichtkopf, insbesondere Dampfkopf mit einem Abzug für Medien, insbesondere Kondensat oder Kühlfluid koppelbar ist.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder in einer Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn.
Bei der Walze oder dem Zylinder gemäß der Erfindung handelt es sich um einen zylindrischen Körper, der je nach Funktion, insbesondere im Zusammenwirken mit einer Gegenfläche, beispielsweise einer Walze in einem Glättwerk zur Behandlung einer Faserstoffbahn als Walze und ohne Gegenfläche, beispielsweise in einer Vorrichtung zum Trocknen einer Faserstoffbahn in Form eines Trockenzylinders als Zylinder bezeichnet wird.
Unter einem Wärmeträger wird ein Wärmetransportmittel verstanden. In Abhängigkeit der Anwendung und des Temperaturbereiche und damit der Richtung des Wärmetransportes fungiert dieses als Kühl- oder Heizmittel. Als Wärmeträgermedium wird vorzugsweise ein Gas, ein Fluid oder ein Gas/Fluidgemisch, insbesondere Dampf eingesetzt, welches unter einer vordefinierten Temperatur in den vom Walzen- oder Zylinderhohlkörper umschlossenen Innenraum zum Zwecke der Erwärmung oder Abkühlung oder eines Temperaturausgleiches der Außenseite des Walzen- oder Zylindermantels eingebracht wird.
Derartige Walzen beziehungsweise Zylinder mit einem stationären, d. h. nicht rotierbaren Siphon zum Abzug des Wärmeträgermediums aus dem Innenraum des Walzen- oder Zylinderhohlkörpers sind in den unterschiedlichsten Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt. Stellvertretend wird auf die Druckschrift DE 42 30 920 A1 verwiesen. Bei dieser wird das Wärmeträgermedium stirnseitig dem Walzenhohlkörper zugeführt und das entstehende Kondensat ebenfalls stirnseitig abgeführt. Das Dampfrohr zur Einleitung des Wärmeträgermediums und das Steigrohr des Siphons werden dazu vorzugsweise über einen, eine Drehdurchführung ausbildenden Dichtkopf durch einen zentrisch zum Walzen- oder Zylinderhohlkörper angeordneten und in einem Gestell, insbesondere einer Stuhlung gelagerten Lagerzapfen geführt und mit einer außerhalb des Walzen- oder Zylinderhohlkörpers angeordneten Dampfzufuhr beziehungsweise Kondensatabzug verbunden. Der Dichtkopf wird in seiner Funktion als druck- und flüssigkeitsdichte Drehdurchführung für Dampf auch als Dampfkopf bezeichnet. Bei hohen Dampfdrücken im Innenraum des Walzen- oder Zylinderhohlkörpers treten hohe Axialkräfte auf, ferner Axialkräfte durch die Einströmung von Dampf im Dampfrohr und den Abzug des Kondensates im Steigrohr. Diese Kräfte resultieren in Verformungen und Verbiegungen innerhalb des Gestells, welche sich wiederum auf die Lage des über den Dichtkopf an diesem gelagerten Siphons, insbesondere des Mundstückes und damit die Kondensatabfuhr auswirken. Da es zur Gewährleistung eines sicheren Abzuges von Kondensat aus dem Innenraum des Walzen- oder Zylinderhohlkörpers erforderlich ist, das Mundstück des Siphons, über welches die Aufnahme des Kondensates erfolgt, immer in einem vordefiniertem Abstand gegenüber der Innenwandung des Walzen oder Zylinderhohlkörpers zu positionieren, wird zur Abstützung von am Dampf- und/oder Siphonsteigrohr und/oder dem Dichtkopf wirkenden Kräften relativ zum Walzen- oder Zylinderhohlkörper ein sich an der Innenwandung des Walzen- oder Zylinderhohlkörpers abstützendes, auf Zug- und/oder Druck belastbares Lager vorgesehen.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass neben den Axialkräften auch aufgrund des rotierenden Fluidringes innerhalb des Walzen- oder Zylinderhohlkörpers oder anderer Anregungen, die zu Schwingungszuständen am Gestell führen, Schwingungen auf den Siphon übertragen werden, wodurch die Arbeitsposition des Mundstückes nicht immer gewährleistet ist, so dass sich Störungen im Kondensatabzug ergeben. Zur Behebung dieser Störungen sind heuristisch durch die Trial-and Error-Methode vorgenommene Versteifungsmaßnahmen im System bekannt, die jedoch einen zusätzlichen konstruktiven Aufwand, insbesondere durch die dadurch erforderlichen Sonderkonstruktionen bedingen.
Eine weitere Lösung besteht in der geometrischen Optimierung von Dampfkopf und Steigrohr, insbesondere dem Tragrohr des Dampfkopfes in Richtung zum Siphonhalter mit dem Ziel der Optimierung der Eigenfrequenz durch Bereitstellung einer optimalen Masse bei optimaler Steifigkeit. Auch diese Lösung bedingt einen erhöhten Aufwand.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die genannten Nachteile vermieden werden und das Mundstück unabhängig von den auftretenden Kräften und Schwingungen sowie den dadurch erzeugten Verformungen im Gestell und den mit diesem verbundenen Bauelementen mit konstantem Abstand gegenüber der Innenwandung des Walzen- oder Zylinderhohlkörpers positioniert wird.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruches 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils in den Unteransprüchen beschrieben.
Eine erfindungsgemäß ausgeführte wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder, insbesondere dampfbeheizbare Walze mit einem Walzen- oder Zylinderhohlkörper mit stirnseitig zentrisch angeordneten Lagerzapfen zur drehbaren Lagerung in einem Gestell und Mitteln zur Abfuhr von Medien, insbesondere Kondensat oder Kühlfluid aus dem vom Walzen- oder Zylinderhohlkörper umschlossenen Innenraum, umfassend einen zumindest aus einem Mundstück und einem Steigrohr gebildeten Siphon, wobei das Steigrohr durch einen Lagerzapfen aus dem Walzenhohlkörper herausgeführt ist und über einen am Gestell befestigten Dichtkopf, insbesondere Dampfkopf mit einem Abzug für Medien, insbesondere einer Kondensat- oder Kühlfluidabzugsleitung koppelbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Anordnung, insbesondere im Übertragungsweg der Schwingungen zwischen dem Gestell und dem Siphon Mittel zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen vorgesehen sind.
Die erfindungsgemäße Lösung basiert auf der Erhöhung der Dämpfung innerhalb der Anordnung, insbesondere in der Verbindung zwischen Gestell und Siphon. Dies bietet den Vorteil, dass die durch die Erregung erfolgende Anregung der mit dieser gekoppelten Bauteile, insbesondere des mit dem Gestell verbundenen Dichtkopfes entweder vollständig vor der Weiterleitung an das Siphonsteigrohr getilgt oder in stark abgemildeter Form zum Siphon, insbesondere dem Mundstück geleitet wird, wodurch sich während des Betriebes ergebende Abstandsänderungen des Mundstückes gegenüber der Innenwandung des Walzen- oder Zylinderhohlkörpers stark mininimiert oder ganz unterbunden werden können.
In einer vorteilhaften Ausführung umfasst die Walze oder der Zylinder Mittel zur Dampfzufuhr. Diese können in einer ersten Ausführung unter Ausnutzung des gleichen Lagerzapfens mit dem Innenraum der Walze oder des Zylinders über den Dichtkopf mit zumindest einem mit einer Dampfzufuhr verbindbaren Dampfrohr verbunden sein. Bei dieser Ausführung wird der Dichtkopf auch als Drehdurchführung für die Beaufschlagung mit einem Wärmeträgermedium genutzt. Denkbar ist auch die Dampfzufuhr über den jeweils vom Medienabzug, insbesondere Kondensatabzug freien Lagerzapfen.
Für die Anordnung der Mittel zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten, wobei diese alternativ oder aber in Kombination miteinander vorgesehen werden können. Diese sind jedoch immer dem Dichtkopf zumindest mittelbar zugeordnet. Dabei kann die zumindest mittelbare Zuordnung einer ersten Grundausführung zwischen dem Dichtkopf und einem mit dem Dichtkopf verbundenen Bauteil erfolgen oder gemäß einer zweiten Grundausführung am Dichtkopf oder einem mit dem Dichtkopf verbundenen Bauteil angeordnet werden, frei von der Kopplung mit dem mit diesem Bauteil verbundenen Bauteil.
Die Zwischenordnung ist dabei funktional zu verstehen und bedeutet beidseitige Ankoppelung der Mittel zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen an innerhalb des Übertragungsweges benachbarten Komponenten. Die beidseitige Ankoppelung bedingt eine Weiterleitung beziehungsweise Übertragung der Anregung über die Mittel zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen, wobei in Abhängigkeit von Art/Ausführung und Dimensionierung die Anregung gedämpft wird. Dabei können die Mittel zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen sowohl im Übertragungsweg zwischen dem Dichtkopf und dem Gestell oder einem mit dem Gestell druck- und flüssigkeitsdicht verbundenen Bauteil, insbesondere Zwischenflansch als auch zwischen dem Dichtkopf und dem Siphon angeordnet sein. Diese Anordnungsmöglichkeiten beschreiben unterschiedliche Wirkbereiche, wobei vorzugsweise eine im Übertragungsweg frühzeitige Dämpfung, d. h. nach Möglichkeit bereits in unmittelbarer Erregernähe angestrebt wird.
Zur Dämpfung, d. h. Umwandlung von Bewegungsenergie in eine andere Energieform können die Mittel zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen mit

a) innerer Dämpfung, insbesondere Materialdämpfung und/oder
b) äußerer Dämpfung ausgeführt sein.

Eine vorteilhafte Ausführung gemäß a) ist dadurch charakterisiert, dass die Mittel zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen Dämpfungsmatten, insbesondere aus Materialien mit elastischen Eigenschaften, wie beispielsweise einem Elastomer umfassen, die zwischen den Fügeflächen von Dichtkopf und Gestell und/oder Dichtkopf und Siphon, insbesondere dem Steigrohr oder einem dieses tragenden Rohres angeordnet sind, d. h. die unmittelbaren Anschlusselemente im Fügebereich kontaktieren. Die Dämpfung erfolgt in Abhängigkeit der auftretenden Erregerfrequenz und Amplitude und der Werkstoffeigenschaften der verwendeten Mittel, insbesondere Dämpfungsmatten.
Für Ausführungen gemäß b) umfassen die Mittel zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen zumindest ein Dämpfungselement, insbesondere einen Schwingungsdämpfer. Dieser kann beispielsweise als mechanischer Dämpfer, insbesondere Federdämpfer, hydraulischer Dämpfer, Flüssigkeitsdämpfer oder eine Kombination aus diesen ausgeführt sein. Die Funktionsweise beruht auf mindestens zwei Massen, die über eine Feder- und/oder Dämpfungskopplung miteinander gekoppelt sind. Diese können direkt in die Verbindung zwischen dem Dichtkopf und dem mit diesem zumindest mittelbar zu verbindenden Element, insbesondere Gestell und/oder Siphon integriert oder aber parallel zur Verbindung angeordnet werden. Der Dämpfer fungiert dabei als elastische Kupplung. Die Verwendung von Dämpfungselementen erlaubt die Verwendung standardisierter Dämpfer und bietet damit eine kostengünstige Lösung. Ferner kann mit derartigen Dämpfungselementen eine Anpassung an eine konkrete Einbausituation vorgenommen werden, insbesondere auch größere Distanzen überbrückt werden.
In besonders vorteilhafter Ausführung wird dazu die Anordnung parallel zur eigentlich vorgesehenen Verbindung erfolgen, wodurch neben einer Anpassung der Dämpferlösung an die Einbausituation auch ein Nachrüsten in bestehenden Systemen, insbesondere bei einer Zwischenordnung zwischen Dichtkopf und Gestell durch Anlenkung an diese parallel zum Verbindungsbereich zwischen Dichtkopf und Gestell, möglich wird.
Gemäß der zweiten Grundausführung sind die Mittel zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen entweder direkt am Dichtkopf oder einem mit dem Dichtkopf verbundenen Bauteil angeordnet, wobei die Anordnung an einem mit dem Gestell druck- und flüssigkeitsdicht verbundenen Bauteil oder dem Siphon, insbesondere Steigrohr oder einem mit diesem und dem Steigrohr und Dichtkopf verbundenen Element und/oder am im Dichtkopf befestigten Dampfrohr erfolgen kann. In diesem Fall umfassen die Mittel zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen zumindest einen Tilger. Unter einem Tilger wird dabei zumindest eine elastisch zumindest mittelbar mit dem erregten System verbundene Masse verstanden. Die Eigenfrequenz des Tilgers ist auf die Erregerfrequenz ausgelegt, wodurch sich die Wirkung eines derartigen Tilgers bei Änderung dieser verschlechtert. Daher wird vorzugsweise der Tilger mit integrierter Dämpfung ausgeführt. Diese ist vorzugsweise parallel zur elastischen Kopplung der Masse mit dem erregten System angeordnet und ermöglicht dadurch eine Schwingungsdämpfung über größere Bereiche. Der Einsatz des Tilgers bietet den Vorteil einer sehr freien Anordenbarkeit innerhalb der Verbindung zwischen Gestell und Siphon.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung umfasst der Tilger zumindest eine in einem geschlossenen, zumindest teilweise mit einem Fluid befüllten und zumindest mittelbar mit dem Dichtkopf verbundenen Behälter beabstandet zur Innenwandung unter Ausbildung eines Spaltes für den Übertritt von Fluid angeordnete elastisch an diesen angekoppelte Tilgermasse. In einer vorteilhaften Weiterentwicklung sind zwischen der Tilgermasse und der Innenwand des Behälters parallel zur elastischen Ankoppelung Mittel zur Dämpfung, insbesondere Dämpfungskopplung angeordnet, umfassend zumindest einen Dämpfer.
Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht auf eine konkrete Anwendung der wärmeträgermediumübertragenden Walze oder Zylinder beschränkt, wird jedoch in vorteilhafter Weise in diesen in Maschinen zur Herstellung von Materialbahnen eingesetzt. Die mit einem Wärmeträgermedium beaufschlagbare Walze kann je nach Art und Temperatur des Wärmeträgermediums beispielsweise als Glättwalze, Trockenzylinder oder Kühlwalze ausgeführt sein.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
1 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung beispielhaft eine Walze mit Anordnungsmöglichkeiten für Mittel zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen;
2a bis 2c verdeutlichen grundlegende Ausführungen der Mittel zur Verminderung und Kompensation von Schwingungen;
3a und 3b zeigen vorteilhafte Ausführungen von Tilgern frei von und mit integriertem Dämpfungselement.
Die 1 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung eine mit einem Wärmeträgermedium, vorzugsweise Heizmittel in Form von Dampf, insbesondere Heißdampf beaufschlagbare Walze 1 oder Zylinder mit einem Walzen- oder Zylinderhohlkörper 2, nachfolgend nur noch als Walze 1 und Walzenhohlkörper 2 bezeichnet, zur Behandlung von Materialbahnen, insbesondere Faserstoffbahnen in Form von Papier-, Karton- oder Tissuebahnen in einem Axialschnitt. Die Walze 1, insbesondere der Walzenhohlkörper 2 ist über Lagerzapfen 5.1, 5.2 an einem Maschinengestell, insbesondere einer Stuhlung 4 gelagert. Der Walzenhohlkörper 2 ist hier als zylindrischer rotierbarer Walzenmantel ausgeführt, der beidseits über Lagerdeckel 3.1 beziehungsweise 3.2 verschlossen ist. Diese bilden mit dem einzelnen Lagerzapfen 5.1, 5.2 eine bauliche Einheit, wobei diese durch integrale Ausführung oder aber eine entsprechende Verbindung zwischen den Einzelelementen ausgebildet sein kann. Zur Beaufschlagung mit Dampf D sind an der Walze 1 Mittel M1 zur Zufuhr eines Wärmeträgermediums, insbesondere Mittel zur Zufuhr von Dampf D in den Innenraum 6 der Walze 1 vorgesehen. Diese umfassen zumindest ein, in die Walze 1, insbesondere den vom Walzenhohlkörper 2 umschlossenen Innenraum 6 stirnseitig einführbares Rohr, welches hier zum Zweck der Zufuhr von Dampf D als Dampfrohr 7 bezeichnet wird. Das Dampfrohr 7 wird dazu durch den Lagerzapfen 5.1, welcher als Hohlwelle ausgeführt ist, geführt. Der über das Dampfrohr 7 eingeleitete Dampf kondensiert an der Innenwandung 8 des Walzenhohlkörpers 2 im Bereich der Umschlingung mit der Faserstoffbahn. Aufgrund der Rotation der Walze 1 bildet sich ein umlaufender Kondensatring aus. Zur Abfuhr sind Mittel M2 zur Abfuhr von Medien, insbesondere Kondensat oder Kühlfluid vorgesehen. Diese umfassen zumindest einen, insbesondere stationären Siphon 9 mit zumindest einem Mundstück 10, welches in konstantem Abstand zur Innenwandung 8 des Walzenhohlkörpers 1 angeordnet ist und das Kondensat über ein daran anschließendes Steigrohr 11 abführt. Dazu ist das Steigrohr 11 mit einem Abzug 12 für Medien, insbesondere für Kondensat oder Kühlfluid verbunden. Dieser wird im dargestellten Fall auch als Kondensatabfuhrleitung bezeichnet. Dampfzufuhr und Kondensatabzug erfolgen hier über den gleichen Lagerzapfen 5.1.
Das Dampfrohr 7 kann an zumindest eine mit einer Dampfbereitstellungseinheit verbundene Dampfzufuhr, insbesondere Dampfzuleitung 13 gekoppelt sein. Die Führung durch den drehbaren Lagerzapfen 5.1 erfolgt dabei durch einen, eine Drehdurchführung bildenden Dichtkopf 14, welcher aufgrund seiner Eigenschaft der Führung von Dampf auch als Dampfkopf bezeichnet wird. Bei diesem handelt es sich um eine Drehdurchführung zwischen einem rotierenden Bauteil, hier dem Lagerzapfen 5.1 und den Anschlüssen, insbesondere dem Abzug 12 für Medien, insbesondere Kondensat oder Kühlfluid und der Dampfzufuhr 13. Der Dichtkopf 14 ist mit dem Gestell, insbesondere der Stuhlung 4 verbunden und dichtet den Innenraum 6 gegenüber der Umgebung der Walze 1 ab. Dazu ist zumindest eine Dichteinrichtung 15 zwischen diesem und dem Lagerzapfen 5.1 vorgesehen. Durch den Dichtkopf 14 wird die Dampfzufuhr 13 mit dem Dampfrohr 7 verbunden, ferner das Steigrohr 11 mit dem Abzug 12 für Medien, insbesondere Kondensat oder Kühlfluid. Dabei erfolgt im dargestellten Fall die Führung sowohl von Dampfrohr 7 als auch Steigrohr 11 durch den Lagerzapfen 5.1. Das Mundstück 10 wird über das Steigrohr 11 in seiner Lage gegenüber der Innenwandung 8 des Zylinders 2 gehalten. Der Abzug 12 für Medien, insbesondere Kondensat oder Kühlfluid ist im Lagerzapfen 5.1 vorzugsweise koaxial zu diesem angeordnet und erstreckt sich aus dem Innenraum 6 des Walzenhohlkörpers 2 bis in den Bereich des Lagerdeckels 3.1, insbesondere über diesen hinaus durch den Lagerzapfen 5.1 beziehungsweise den mit diesem gekoppelten Dichtkopf 14. Dabei wird zwischen der Außenwandung des Steigrohres 11 im Bereich des Lagerzapfens 5.1 und der Innenwandung des Lagerzapfens 5.1, hier des Dampfrohres 7, ein Ringspalt gebildet. Vorzugsweise ist das Steigrohr 11 oder ein dieses tragendes Rohr innerhalb des mit dem Dichtkopf 14 verbundenen Dampfrohrs 7 geführt. Dabei wird ebenfalls ein Spalt zwischen Dampfrohr 7 und Steigrohr 11 beziehungsweise das dieses tragende Tragrohr gebildet. Die Wirkungsweise gestaltet sich wie Folgt:
Durch die Dampfzufuhr 13 wird Dampf D zugeleitet. Dieser gelangt über den Dichtkopf 14 durch den Ringspalt in den Innenraum des Walzenhohlkörpers 1 und beaufschlagt die Innenwandung 8 des Walzenhohlkörpers 1. Dabei bildet sich an dieser das Kondensat. Aufgrund der hohen Umdrehungsgeschwindigkeit bildet das Kondensat einen geschlossenen Ring an der Innenwandung 8, der mit der Rotation des Walzenhohlkörpers 1 mit umläuft. Dieser rotierende Kondensatring wird vom Mundstück 10 aufgenommen. Dabei strömt das Kondensat mit voller Geschwindigkeit in dieses ein, von wo es aufwärts in die Steigleitung 11 fließt. Die Kondensatabfuhr zum Abzug 12 für Medien, insbesondere Kondensat erfolgt unter Ausnutzung der dem Kondensat inne wohnenden Bewegungsenergie unabhängig von den Druckunterschieden.
Um die durch den bei Betrieb der Walze 1 am Gestell eingeleiteten Kräfte und Schwingungen erzeugten Verformungen und Verbiegungen der Lagerzapfen 5.1, 5.2 tragenden Stuhlung 4 eingeleitete Schwingungen nicht auf den Siphon 9 zu übertragen und die dadurch bedingte Verschlechterung der Kondensatableitung zu vermeiden, sind erfindungsgemäß zur Kompensation der Schwingungen Mittel 17.1 bis 17.n, hier beispielhaft 17.1 bis 17.7 zur Verminderung oder Kompensation von Schwingungen zwischen dem Dichtkopf 14 und den Anschlusselementen, insbesondere dem Siphon 9, insbesondere dem Steigrohr 11, als auch dem Dichtkopf 14 und der Stuhlung 4 vorgesehen. Die Mittel 17.1 bis 17.n können dabei verschiedenartig ausgebildet sein und werden im Wesentlichen im Hinblick auf ihre Anordnung modifiziert. Dabei kann nur eines der Mittel 17.1 bis 17.7 oder eine Mehrzahl von diesen vorgesehen werden. Die Anordnungsmöglichkeiten der Mittel 17.1 bis 17.7 zur Verminderung oder Kompensation von Schwingungen sind mit X in der 1 eingetragen. Dabei können alle Anordnungsmöglichkeiten oder nur eine oder einzelne gewählt werden.
Die Mittel 17.1 bis 17.7 können dabei Dämpfungselemente in Form von Dämpfungsmatten, Dämpfer verschiedener Bauart, Flüssigkeitsdämpfer oder Tilger umfassen. Jedes dieser Systeme muss dabei geeignet sein, Schwingungen zu kompensieren. Dabei werden durch Erhöhung der am System befindlichen Dämpfung Schäden und eine Beeinträchtigung der Kondensatabfuhr aufgrund von Schwingungen generell vermieden.
Die Mittel 17.1 zur Dämpfung sind zwischen Dichtkopf 14 und Stuhlung 4 angeordnet, insbesondere zwischen den Fügeflächen 19.1 und 19.2 von Dichtkopf 14 und Stuhlung 4 im Verbindungsbereich 18 dieser. Bei diesem handelt es sich dabei um eine Anordnung zumindest in einem Befestigungsbereich des Dichtkopfes 14 an der Stuhlung 4. Vorzugsweise werden die Mittel 17.1 nicht nur im Bereich der Anordnung der Befestigungselemente angeordnet, sondern über die gesamten Fügeflächen 19.1 von Dichtkopf und 19.2 an der Stuhlung 4. Eine derartige Anordnung ist beispielhaft für die Ausführung des Verbindungsbereiches 18 zwischen Dichtkopf 14 und Stuhlung 4 in stark schematisierter Darstellung in 2a wiedergegeben. Die Mittel 17.1 umfassen dazu zumindest ein Dämpfungselement 20 in Form von Dämpfungsmatten, vorzugsweise flächigen Gebilden. Die Dämpfungswirkung wird durch die Materialeigenschaften der Dämpfungsmatten erzeugt. In besonders vorteilhafter Weise werden diese Dämpfungsmatten als flexible flächige Gebilde, die an die Form der Fügeflächen 19.1, 19.2 anpassbar sind, und die an der Anschlussfläche direkt anliegen ausgeführt. Das Anliegen erfolgt dabei vorzugsweise vollflächig. Denkbar ist auch eine Unterteilung in einzelne Teilbereiche, die zu einer Gesamtfläche zusammengesetzt werden können. Dadurch kann auf standardisierte Dämpfungsmatten zurückgegriffen werden. Beispielsweise finden Elastomere und/oder Stahlwolle Anwendung.
Diese Ausführung kann in Analogie auch für die hier im einzelnen nicht dargestellten Fügeflächen zwischen Siphon 9, insbesondere dem Steigrohr 11 und dem Dichtkopf 14 entsprechend Anordnung X der Mittel 17.2 eingesetzt werden. Dabei kann es sich bei den Fügeflächen um ebene Flächen und/oder gekrümmt ausgeführte Flächen handeln. Die Mittel 17.2 können dabei je nach Anbindung des Steigrohres 11 an den Dichtkopf 14, entweder direkt zwischen diesem und dem Dichtkopf 14 oder dem Dichtkopf 14 und einem Tragelement, insbesondere Tragrohr angeordnet werden.
In einer weiteren Ausführung, wie beispielhaft für die Mittel 17.3 in 2b verdeutlicht, kann zusätzlich oder alternativ der Dichtkopf 14 durch Dämpfungselemente 21 an der Stuhlung 4 abgestützt werden. Als derartige Dämpfungselemente 21 finden vorzugsweise Dämpfungselemente in Form von mechanischen Dämpfern, insbesondere Federdämpfern, hydraulischen Dämpfern oder Flüssigkeitsdämpfern Verwendung. Diese umfassen zumindest Mittel FK zur Federkopplung und Mittel DK zur Dämpfungskopplung 2. Im einfachsten Fall handelt es sich hierbei um ein einfaches Feder-Masse-System, über das die Dämpfung erzeugt werden kann und das bei Anregung die Schwingungsenergie in eine andere Energieform umwandelt. Die einzelnen Massen werden dabei direkt von den Anschlusselementen gebildet. Die Mittel 17.3 sind in der Anordnung gemäß 1 in der Ausführung gemäß 2b außerhalb des Verbindungsbereiches 18 und hinsichtlich ihrer Wirkungsrichtung parallel zum Verbindungsbereich 18 angeordnet.
Denkbar ist auch eine hier im einzelnen nicht dargestellte Ausführung mit Anordnung von Dämpfungselementen 21 direkt im Verbindungsbereich 18 zwischen den Fügeflächen 19.1, 19.2 von Dichtkopf 14 und Stuhlung 4 entsprechend der Anordnung der Mittel 17.1 in 1 oder zwischen den Fügeflächen 19.1, 19.2 von Dichtkopf 14 und Siphon 9 entsprechend der Anordnung der Mittel 17.2 in 1 und damit in Reihe zum Verbindungsbereich 18.
Weitere Mittel 17.4 bis 17.7 beschreiben Anordnungen von Tilgern 22 mit und ohne Dämpfung am Dichtkopf 14 oder einem mit diesen verbundenen Element, insbesondere Steigrohr 11, Dampfrohr 7 oder bei Ausführung der Ankopplung und Ausbildung des Steigrohres 11 mit einem, von einem Tragrohr gebildeten Bereich am Tragrohr. Dies umfassen zumindest eine am erregten Element, insbesondere Dichtkopf 14 oder Steigrohr 11, Dampfrohr 7 oder Ausführungen ohne Dampfzufuhr am Tragrohr elastisch angekoppelte und freischwingbare Tilgermasse m_T, deren Eigenfrequenz auf die Erregerfrequenz ausgelegt ist. Die Ankoppelung der Tilgermasse m_T erfolgt über Mittel FK zur Federkopplung. Eine derartige Ausführung der Mittel 17.4 ist in schematisiert vereinfachter Darstellung zur Verdeutlichung des Aufbaus in 2c für die Ankoppelung der Tilgermasse m_T an den Dichtkopf 14 beschrieben. Dabei kann aber auch die Anordnung des Tilgers 22 am Steigrohr 11, Tragrohr oder Dampfrohr 7 sowie jeweils an beliebiger Stelle an diesen erfolgen, vorzugsweise an einem in Längsrichtung der Walze 1 in den Innenraum 6 weisenden Bereich. Zur Erhöhung der Dämpfungswirkung ist es in einer besonders vorteilhaften, hier jedoch nicht dargestellten Ausführung vorgesehen, den Tilger 22 mit Mitteln DK zur Dämpfungskopplung zwischen Tilgermasse m_T und erregter Komponente, insbesondere Dichtkopf 14 oder hier nicht dargestellt Steigrohr 11, Tragrohr oder Dampfrohr 7 auszuführen. Die Anordnung der Mittel zur DK erfolgt parallel zur elastischen Ankopplung der Tilgermasse m_T.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung wird ein Flüssigkeitstilger eingesetzt, wobei hier in besonders einfacher Art und Weise dieser von einem geschlossenen Behältnis gebildet wird, das zumindest teilweise mit einem Medium, insbesondere Fluid befüllt ist. Dabei werden im Falle von Schwingungen die an der Oberfläche der Flüssigkeit auftretenden Bewegungen zur Dissipation von Schwingungsenergie genutzt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung besteht gemäß den 3a und 3b darin, als Mittel 17.4 bis 17.7 einen Tilger 23 in Form eines Zweimassensystems aus einer Primär- und einer Sekundärmasse, insbesondere erster Masse m und Tilgungsmasse m_T vorzusehen, wobei die zumindest eine Tilgungsmasse m_T über Mittel FK zur Federkopplung und gemäß 3b zusätzliche Mittel DK zur Dämpfungskopplung mit der ersten Masse m gekoppelt ist und die erste Masse mit einem Element des Systems, insbesondere dem Dichtkopf 14 oder einem mit diesem verbundenen Element, insbesondere Steigrohr 11, Dampfrohr 7 oder Tragrohr verbunden ist oder von diesem gebildet wird und die zweite Masse m_T frei schwingend an der ersten Masse m über die Mittel FK zur Feder- und Dämpfungskopplung DK gelagert ist.
Die 3a verdeutlicht dabei schematisiert stark vereinfacht eine erste Ausführung derartiger Tilger 23. Gemäß dieser ist lediglich ein offener oder geschlossener Behälter 24 vorgesehen, der eine erste Masse m bildet, in dem eine Tilgermasse m_T über Mittel FK zur Federkopplung, insbesondere über ein Federelement befestigt ist und die Schwingung durch die Bewegung beziehungsweise Umwandlung der Tilgermasse m_T in Bewegungsenergie kompensiert wird. Der Behälter 24 kann ganz oder teilweise mit Flüssigkeit gefüllt sein. Bei einer Relativbewegung der Tilgermasse m_T gegenüber dem Gefäß muss die Flüssigkeit durch den Spalt zwischen Innenwandung des Behälters 24 und Tilgermasse m_T durchfließen, was zu einer entsprechenden Dämpfungswirkung führt. Der Behälter 24 kann aber auch offen und frei von Flüssigkeit ausgeführt sein.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung können im in der 3a dargestellten System zusätzlich Mittel DK zur Dämpfungskopplung vorgesehen werden. Dazu wird zusätzlich zur Federkopplung FK zwischen Tilgermasse m_T und Behälter 24 ein Dämpfungselement angeordnet. Bei diesem kann es sich um einen Reibungsdämpfer, einen hydraulischen Dämpfer, Dämpfungsmatten etc. handeln.
Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht auf die dargestellten Ausführungen beschränkt. Entscheidend ist, dass der Anteil an Dämpfung im System erhöht wird, um die Schwingungen und deren negative Einflüsse zu kompensieren. Die Wahl der Ausführung der einzelnen Mittel erfolgt in Abhängigkeit der Einbausituation und der zu kompensierenden Schwingungen. Dabei können generell zur Dämpfung unterschiedliche Funktionssysteme, insbesondere mit innerer oder äußerer Dämpfung sowie hinsichtlich der Ausführung der Dämpfungskopplung mit mechanischer, hydraulischer oder anderer Dämpfung zum Einsatz gelangen.
Die in 1 dargestellte Ausführung zum Medienabzug und die Anordnung der Mittel zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen in einer mit einem Wärmeträgermedium, insbesondere Dampf beaufschlagbaren Walze 1 stellt eine besonders vorteilhafte Anwendung dar, ist jedoch nicht auf diese beschränkt. Die erfindungsgemäße Lösung ist für jegliche Ausführung der Mittel zur Abfuhr von Medien, insbesondere Kondensat oder Kühlfluid durch einen Lagerzapfen der Walze 1 geeignet, unabhängig von einer Anordnung einer Dampfzufuhr oder der Zufuhr eines anderen Wärmeträgermediums, insbesondere Heiz- oder Kühlmittels.
Bei einer Ausführung der Walze 1 gemäß 1 ohne Dampfzufuhr über den Lagerzapfen 5.1 erfolgt die ansonsten beschriebene Anordnung der Mittel zur Dämpfung am Dampfrohr an einem mit dem Dichtkopf verbundenen Tragrohr.

1: Walze- oder Zylinder
2: Walze- oder Zylinderhohlkörper
3.1, 3.2: Lagerdeckel
4: Stuhlung
5.1, 5.2: Lagerzapfen Lagerdeckel
6: Innenraum
7: Dampfrohr
8: Innenwandung
9: Siphon
10: Mundstück
11: Steigrohr
12: Abzug für Medien, insbesondere Kondensat oder Kühlfluid, insbesondere Kondensatabfuhrleitung
13: Dampfzuleitung
14: Drehdurchführung, Dampfkopf
15: Dichteinrichtung
16: Ringspalt
17.1 bis 17.7: Mittel zur Dämpfung
18: Verbindungsbereich
19.1, 19.2: Fügefläche
20: Dämpfungselement
21: Dämpfungselement
22: Tilger
23: Tilger
24: Dämpfungselement
D: Dampf
FK: Mittel zur Federkopplung
DK: Mittel zur Dämpfungskopplung
m: erste Masse
m_T: Tilgermasse
M1: Mittel zur Dampfzufuhr
M2: Mittel zur Kondensatabfuhr

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4230920 A1 [0005]

Claims

Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) mit einem Walzen- oder Zylinderhohlkörper (2) mit stirnseitig zentrisch angeordneten Lagerzapfen (5.1, 5.2) zur drehbaren Lagerung in einem Gestell (4) und Mitteln (M2) zur Abfuhr von Medien, insbesondere Kondensat oder Fluid aus dem vom Walzen- oder Zylinderhohlkörper (2) umschlossenen Innenraum (6), umfassend einen aus einem Mundstück (10) und einem Steigrohr (11) gebildeten Siphon (9), wobei das Steigrohr (11) direkt oder über weitere Zwischenelemente durch einen der Lagerzapfen (5.1, 5.2) aus dem Walzen- oder Zylinderhohlkörper (2) herausgeführt ist und über einen am Gestell (4) befestigten Dichtkopf (14) mit einem Abzug (12) für Medien, insbesondere für Kondensat oder Kühlfluid koppelbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gestell (4) und dem Siphon (9) Mittel (17.1–17.7) zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen vorgesehen sind.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel (M1) zur Dampfzufuhr umfasst, mit zumindest einem über den Dichtkopf (14) mit zumindest einer Dampfzufuhr (13) verbindbaren Dampfrohr (7).
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17.1–17.7) zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen dem Dichtkopf (14) zumindest mittelbar zugeordnet sind.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17.1–17.3) zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen zwischen dem Dichtkopf (14) und einem mit dem Dichtkopf (14) verbundenen Bauteil (7, 9, 11, 4) angeordnet sind.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17.1, 17.3) zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen zwischen dem Dichtkopf (14) und dem Gestell (4) oder einem mit dem Gestell (4) druck- und flüssigkeitsdicht verbundenen Bauteil angeordnet sind.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17.2) zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen zwischen dem Dichtkopf (14) und dem Siphon (9), insbesondere Steigrohr (11) angeordnet sind.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17.1, 17.2) zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen mit innerer Dämpfung, insbesondere Materialdämpfung ausgeführt sind.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17.1, 17.2) zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen Dämpfungsmatten, insbesondere aus einem Elastomer umfassen, die zwischen den Fügeflächen (19.1, 19.2) von Dichtkopf (14) und Gestell (4) und/oder Siphon (9) angeordnet sind.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17.1–17.3) zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen mit äußerer Dämpfung ausgeführt sind.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17.1–17.3) zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen zumindest ein Dämpfungselement (20, 21), insbesondere einen Schwingungsdämpfer mit Mitteln (FK) zur Federkopplung und Mitteln (DK) zur Dämpfungskopplung umfassen.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (DK) zur Dämpfungskopplung parallel zur Verbindung im Verbindungsbereich (18) zwischen Dichtkopf (14) und Gestell (4) oder Siphon (9) angeordnet sind.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (DK) zur Dämpfungskopplung in Reihe zur Verbindung im Verbindungsbereich (18) zwischen Dichtkopf (14) und Gestell (4) oder Siphon (9) angeordnet sind.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelne Schwingungsdämpfer als mechanischer Dämpfer, insbesondere Federdämpfer ausgeführt ist.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelne Schwingungsdämpfer als hydraulischer Dämpfer ausgeführt ist.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelne Schwingungsdämpfer als Flüssigkeitsdämpfer ausgeführt ist.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17.4–17.7) zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen am Dichtkopf (14) oder einem mit dem Dichtkopf (14) verbundenen Bauteil angeordnet sind.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, die Mittel (17.1–17.3) zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen an einem mit dem Gestell (4) druck- und flüssigkeitsdicht verbundenen Bauteil angeordnet sind.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17.5, 17.6, 17.7) zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen am Siphon (9), insbesondere Steigrohr (11) oder einem mit diesem und dem Dichtkopf (14) verbundenen Element angeordnet sind.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17.5) zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen am Dampfrohr (7) angeordnet sind.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17.4–17.7) zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen zumindest einen Tilger (22, 23) umfassen.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Tilger (22, 23) zumindest eine elastisch zumindest mittelbar mit dem Dichtkopf (14) verbundene und frei schwingbare Tilgermasse (m_T) umfasst.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17.4–17.7) zur Minderung oder Kompensation von Schwingungen einen Tilger (23) mit Mitteln (DK) zur Dämpfungskopplung zwischen Tilgermasse (m_T) und erregter Masse (m) umfassen.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Tilger (22, 23) zumindest eine in einem geschlossenen, zumindest teilweise mit einem Fluid befüllten und zumindest mittelbar mit dem Dichtkopf (14) verbundenen Behälter (24), beabstandet zur Innenwand des Behälters (24) unter Ausbildung eines Spaltes für den Übertritt von Fluid angeordnete elastisch an diesen angekoppelte Tilgermasse (m_T) umfasst.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Tilgermasse (m_T) und der Innenwand des Behälters (24) parallel zur elastischen Ankoppelung zumindest ein Dämpfungselement angeordnet ist.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Steigrohr (11) direkt oder über weitere Zwischenelemente und das Dampfrohr (7) der Mittel (M1) zur Dampfzufuhr durch den gleichen Lagerzapfen (5.1, 5.2) geführt sind.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass diese mit einem Heizmittel, insbesondere Dampf (D) beaufschlagbar ist.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Glättwalze in einem Glättwerk bildet.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Trockenzylinder bildet.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass diese mit einem Kühlfluid beaufschlagbar ist.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Kühlzylinder ausgeführt ist.
Wärmeträgermediumbeaufschlagbare Walze oder Zylinder (1) nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Walze in einem Streichaggregat ausgeführt ist.