DE1953692A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Beheizen einer rotierenden Walze - Google Patents

Description

Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha 2 4. OKT. 1969

Verfahren und Vorrichtung zum Beheizen einer rotierenden Walze

Die Erfindung betrifft eine beheizte rotierende Walze zum Erwärmen von Gegenständen, wie zu behandelnden Fasern, während sie über die Außenfläche der Walze laufen, und betrifft insbesondere die Verwendung eines in einem Ringraum innerhalb der Walze angeordneten flüssigen Wärmeübertragungsmediums zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Temperaturverteilung über die Oberfläche der Walze hinweg.

Beheizte rotierende Walzen wurden bereits angewandt, beispielsweise in Faden-Streck-Eräuselmaschinen bzw. Streckwerken, in Streok-Spulmasehinen (draw-winders) und dgl. Bei derartigen Walzen ist im Inneren des Walzenkörpers eine Induktions-Heizspule angeordnet, welche die Walzen-Oberfläche beheizt. Bei derartigen herkömmlichen Vorrichtungen bleibt die Oberflächentemperatur der Waise verhältnismäßig gleichmäßig, wenn eine gleichmäßige thermische Belastung über die gesamte Walzen-Oberfläche hinweg vorliegt; Schwierigkeiten treten dagegen auf, wenn eine starke thermische Belastung lokal auf eine Stelle der Walzen-Oberfläche einwirkt, durch welche die !Eemperatur an der betreffenden Stelle gegenüber der restlichen Walzen-Oberfläche beträchtlich herabgesetzt wird« Infolge dieser ungleichmäßigen thermischen Belastung tritt eine

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sehr unausgeglichene Temperaturverteilung über die Walze auf, und da über die die Walze tragende Welle eine ständige Wärmeabfuhr erfolgt, wird mithin die Temperaturverteilung an der Walzen-Oberfläche in der Nähe der sich drehenden Welle gestört, so daß die Temperaturverteilung über die Walzen-Oberfläche hinweg ungleichmäßig wird.

Aufgabe der Erfindung ist mithin in erster Linie die Schaffung einer beheizten rotierenden Walze, welche die bisher zutage getretenen Nachteile vermeidet und ungeachtet etwaiger ungleichmäßiger Wärmebelastungen der Walze, insbesondere beim Einwirken einzelner starker Wärmebelastungen, frei von jeglicher Ungleichmäßigkeit der Oberflächentemperatur der Walze ist,

ErfindungsgemäS ist in der Walze im Bereich ihres Außenumfangs ein Ringraum vorgesehen, der mit einem flüssigen Wärneübertragungsmedium gefüllt ist. Radial einwärts des Ringrauas ist ein Heizelement zur Erhöhung der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums auf dessen Siedepunkt angeordnet. Die Menge des im Ringraum befindlichen Wärmeübertragungsmediums ist so groß, daß dieses Medium ständig mit der gesamten Innenfläche des Außenumfangs bzw. «-aantels der Walze, welcher die Außenfläche des Ringraums festlegt, in Berührung steht.

Die während der Drehung der Walze erzeugten Fliehkräfte verlagern das Wärmeübertragungsmedium auswärts gegen die die Außenfläche des Ringraums festlegende Walzenfläche· Da. sich innerhalb des Ringrauas eine ausreichende Menge an Wärmeübertragungsmedium befindet, ist über die gesamte .■

Außenfläche des Ringraums hinweg eine praktisch gleich- 4' bleibend dicke Schicht de« Mediums vorhanden. Gleichzei-

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tig wird die Oberfläche der Walze durch die in ihr angeordnete Heizeinrichtung auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt und wird die Temperatur des Mediums längs der die Außenfläche des Ringraums festlegenden Walzenfläche auf den Siedepunkt des Wärmeübertragungsmediums erhöht« Wenn außerhalb des Außenmantels der Walze eine starke lokale Wärmebelastung vorliegt, erfolgt an dieser Stelle ein beträchtlicher Wärmeentzug. Dann entsteht kurzzeitig an der Stelle der starken Wärmebelastung ein entsprechender Bereich niedrigerer Temperatur und ein dem unbeanspruchten Abschnitt der Walzen—Oberfläche entsprechender Bereich höherer Temperatur, An der Stelle der starken Wärmebelastung kondensiert jedoch das in Siedezustand befindliche Wärmeübertragungsmedium augenblicklich und führt der Walze die Kondensationswärme zu, während längs der restlichen Oberf^ohenbereiche der Walze, wo die höhere Temperatur vorherrscht, die Siedebedingungen weiter begünstigt werden, um den Wärmeentzug fortzusetzen, so daß das durch die starke Wärmebelastung hervorgerufene Temperaturgefälle nahezu augenblicklich beseitigt wird. Erfindungsgemäß können daher nicht nur tJngleichmäßigkeiten in der Temperaturverteilung auf der Walzen-Oberfläche an den Stellen, an welchen leichte Wärmebelastungen auf der Walzen-Oberfläche auftreten und eine Wärmeabfuhr über die sich drehende Welle erfolgt, kompensiert werden, sondern können auch die infolge von starken lokalen Wärmebelastungen auftretenden Temperaturgefälle schnell beseitigt werden, mit dem Ergebnis, daß die Temperatur an der Walzen-Außenfläche jederzeit praktisch gleichmäßig bleibt.

Die vorstehend beschriebene, beheizte rotierende Walze vermag die angestrebten Ergebnisse zu liefern, solange ihre Drehzahl unter einem bestimmten festen Wert gehalten

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wird, welcher sich auf der Grundlage der Viskosität des im Bingraum befindlichen WärmeülDertragungsmediume feststellen läßt. Wenn dagegen die Drehzahl der Walze den festen Wert übersteigt, tritt eine Schwierigkeit insofern auf, als die gleichmäßige Wärmeverteilung längs der Walzen-Oberfläche nicht mehr aufrechterhalten werden kann. Wenn beispielsweise eine starke Wärmebelastung an einer einzigen Stelle der Oberfläche der sich mit Vergleichs« weise hoher Drehzahl drehenden Walze zu überwinden ist, wird das Wärmeübertragungsmedium unter den erzeugten Fliehkräften mit großer Kraft gegen die gesamte Außenfläche des Ringraums gedrängt, so daß der Walzen-Oberfläche und dem Wärmeübertragungsmedium die entsprechende Wärme entzogen wird. Infolgedessen kondensiert die Dampfphase des im Ringraum befindlichen Mediums auf der Oberfläche der flüssigen Phase an der Walzen-Außenfläche, an welcher die Temperatur infolge der lokalen Wärmebelastung gesenkt worden ist, so daß die latente Kondensationswärme freigesetzt wird. Die Wärmeleitfähigkeit der flüssigen Phase ist jedoch wesentlich niedriger als diejenige des die Walze bildenden Metalls, so daß die Kondensations« wärme infolge des thermischen Widerstands der flüssigen Phase des Wärmeübertragungsmediums nicht wirksam auf den Teil der Walze abgeleitet werden kann, dessen Temperatur gesenkt worden ist. Polglich kann die Oberflächentemperatur der Walze nicht auf einem gleichmäßigen Wert gehalten ■ werden. Ein anderes Erfindungsziel betrifft demzufolge die Schaffung einer rotierenden Walze, welche die vorgenannte Schwierigkeit vermeidet und deren Oberflächentemperatur auch dann auf einem gleichmäßigen Wert gehalten wird, wenn die Drehzahl der Walze nicht auf dem genannten, festen Wert eingehalten wird.

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Die die Außenfläche des das Wärmeübertragungsmedium enthaltenden Bingraums festlegende Walzen-Oberfläche ist zu diesem Zweck mit einer gewellten Fläche in Form von einander abwechselnden Erhebungen und Vertiefungen versehen. Bei dieser Konstruktion ragen im Fall hoher Walzen-Drehzahl die in Radialrichtung inneren Abschnitte der mit Erhebungen versehenen Oberfläche der Ringraum-Außenfläche radial einwärts über die flüssige Phase des Wärmeübertra?- gungsmediums hinaus, so daß sie der Dampfphase ausgesetzt sind. Wenn die Walze einer vorbestimmten hohen Drehzahl ausgesetzt ist, verdrängen hierbei die erzeugten Fliehkräfte die flüssige Phase des Wärmeübertragungsmediums in die Vertiefungen, d.h. in den in Radialrichtung äussersten Teil des Ringraums hinein, während die inneren bzw. erhabenen Flächenabsohnitte der Außenfläche über die flüssige Phase hinausragen und der Dampfphase ausgesetzt sind. Infolgedessen findet die Verdampfung des Wärmeübertragungsmediums an den höhere Temperatur besitzenden Bereichen des Walzenkörpers innerhalb des Ringraums, d.h. an den über die in den Vertiefungen befindliche flüssige Phase hinausragenden Flächenabschnitten statt, während gleichzeitig die Kondensation des Wärmeübertragungsme— diums an den kühleren Abschnitten der Walze auf der Oberfläche der Erhebungen stattfindet. Bei dieser Ausbildung der Außenfläche des Ringraums sind an den kühleren Bereichen der Walze außerordentlich niedrige thermische Widerstände vorhanden, so daß bei Einwirkung eines starken lokalen Wärmeentzugs auf die Walzen-Oberfläche die Oberflächentemperatur/wirksam ausgeglichen werden können.

Die verschiedenen, die Erfindung kennzeichnenden M"euheitsmerkm&le sind besonders auch in den einen Teil der Beschreibung bildenden Ansprüchen hervorgehoben, Ia fol« genden 1st die Erfindung in bevorzugten Ausfuhrungsbei-

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spielen anhand der Zeichnungen naher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 einen Längsschnitt durch eine herkömmliche, beheizte rotierende Walze,

Fig, 2 einen Fig. 1 ähnelnden Längsschnitt durch eine beheizte rotierende Walze mit den Merkmalen der Erfindung,

Fig« 3 einen FIg₄ 2 ähnelnden Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsfona der Erfindung,

Fig. 4 eine teilweise im Querschnitt dargestellte Stirnseitenansicht der Walze gemäß FIg, 3,

Fig. 5 einen Teil-Längsschnitt durch eine noch weiter abgewandelte Ausführungsform der Erfindung und

Fig« 6 eine teilweise im Querschnitt dargestellte Stirnseitenansicht der Walze gemäß Fig· 5·

In Fig. 1 ist eine herkömmliche, beheizte rotierende Walze dargestellt, die eine Induktions-Heizspule o.dgl. Heizeinrichtung a aufweist, welche mittels eines Halteglieds c, z.B. eines Eisenkerns, im Inneren des Körpers der Walze b montiert ist und zur Beheizung der Walzen-Außenfläche dient. Die Walze b ist drehbar auf einer Welle d befestigt. Wenn an die Außenfläche der Walze b eine gleichmäßige Wärmebelastung angelegt wird, bleibt die Oberflächentemperatur der Walze verhältnismäßig gleichmäßig. Wenn dagegen eine starke Wärmebelastung auf eine einzelne Stelle an der Außenfläche der Walze einwirkt, wird die Temperatur an dieser Stelle beträchtlich

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gesenkt, so daß die Oberflächentemperatur der Walze ungleichmäßig wird. Weiterhin tritt ein ständiger Wärmeentzug von der Walze b über die als Tragglied für die Walze dienende Welle d auf, was ebenfalls zu einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung an der Oberfläche der Walze b beiträgt.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, welche die bei der herkömmlichen Walze auftretende Schwierigkeit der ungleichmäßigen Temperatur« bzw. Wärmeverteilung auf der Walzen-Oberfläche überwindet. Die Walze besteht aus einem äußeren hohlen Zylinder 10 aus einem magnetischen Material guter Wärmeleitfähigkeit. Innerhalb des hohlen Zylinders ist mit engem Abstand einwärts von der Innenfläche des hohlen Zylinders ein zylindrischer Mantel 12 angeordnet, der zwischen eich und dem hohlen Zylinder 10 einen Ringraum 14 festlegt. Im Ringraum ist ein Wärmeübertragungsmedium, wie z.B. ein G-emisch aus 26,5# Diphenyl und 73_f5/£ Diphenyloxyd, oder ein im wesentlichen aus Diphenylchlorid, Alkylnaphthalin und dgl. bestehendes Medium, unter einer vorbestimmten Temperatur eingeschlossen, so daß sich das Wärmeübertragungsmedium bei der gewünschten Betriebstemperatur der Walzen-Oberfläche in Siedezustand befindet.

Der hohle Zylinder 10 der Walze weist eine zentrale, drehbare Welle 16 auf, die von einem Lagerkasten 18 seitlich absteht. An dem vom Lagerkasten 18 entfernten Ende der Welle 16jist eine JJabe 20 am Zylinder 10 mittels einer Mutter 24 befestigt, die auf einen Gewindeabschnitt 22 der Welle aufgeschraubt ist. Der Zylinder 10 ist mithin drehfest mit der Welle 16 verbunden. Im Raum zwischen der radialen Innenfläche des Mantels 12 und der Welle 16 ist

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eine Heizeinrichtung 26 zur Beheizung der Walzen-Außenfläche vorgesehen. Diese Heizeinrichtung "besteht aus einem um die Welle herum angeordneten zylindrischen Eisenkern 28, um welchen herum eine Heizspule 30 unter Festlegung eines vorbestimmten Abstands zwischen der Innenfläche des Mantels 12, und der Außenfläche der Heizspule angeordnet ist. An dem dem Lagerkasten 18 zugewandten Ende des Eisenkerns 28 steht ein radialer Flansch 32 vom axialen Teil des Eisenkerns ab, der mittels Schraubbolzen 36 am Lagerkasten 18 befestigt ist, wobei der zwischen dem Lagerkasten 18 und der gegenüberliegenden Fläche des Flansches 32 befindliche Abschnitt jedes Schraubbolzens von einem wärmeisolierenden Rohrstück 34 umgeben ist«

Wenn im Betrieb die Welle 16 durch eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung angetrieben wird, drehen sich der hohle Zylinder 10, der Mantel 12 und das im Ringraum 14 befindliche Wärmeübertragungsmedium als Ganzes, so daß letzteres unter Fliehkrafteinfluß auswärts gegen die Innenfläche des Zylinders 10 gedrängt wird. Die Menge des in den Ringraum 14 eingefüllten Wärmeübertragungsmediums ist so bemessen, daß die Bildung einer praktisch gleichmäßigen Schicht des Mediums über die ganze Innenfläche des Zylinders 10 hinweg gewährleistet wird. Gleichzeitig wird durch einen in der Heizspule 30 fließenden Wechselstrom ein wechselnder Magnetfluß durch den Eisenkern 28 und den Zylinder 10 erzeugt, welcher den Zylinder gleichmäßig erwärmt. Die Erwärmung wird fortgesetzt, bis die Außenflächen-Temperatur des Zylinders 10 einen vorbestimmten Wert erreicht, bei welchem das im Ringrauiü H in Drehung versetzte Wärmeübertragungsmedium seinen Siedepunkt erreicht, so daß im Ringraum 14 eine flüssige Phase und eine Dampfphase vorliegen.

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Wenn bei gewünschter Temperatur der Außenfläche der Walze und bei siedendem Medium eine starke Wärmebelastung von der Oberfläche des Zylinders 10 aus erfolgt, und insbesondere wenn diese Wärmebelastung auf eine lokale Stelle bzw« einen einzelnen Bereich der Oberfläche begrenzt ist, wird diesem speziellen Bereich eine beträchtliche Wärmemenge entzogen, während die Temperatur an der restlichen Oberfläche der Walze ansteigt, so daß kurzzeitig ein Zustand vorhanden ist, bei welchem ein Abschnitt der Oberfläche des Zylinders 10 niedrigere und ein anderer Abschnitt eine höhere Temperatur besitzt. Am kühleren lokalen Bereich kondensiert jedoch das Wärmeübertragungsmedium unter Freigabe seiner Kondensationswärme an diesen Bereich, während die restliche Oberfläche einer höheren Temperatur unterworfen bleibt, wodurch der Siedevorgang weiter begünstigt wird und hierdurch der wärmeren Oberfläche des Walzen-Zylinders Wärme entzogen und mithin seine Temperatur gesenkt wird. Infolgedessen kann das Temperaturgefälle zwischen dem der starken Wärmebelastung unterworfenen Oberflächenbereich und der restlichen Oberfläche des Zylinders durch die durch das Wärmeübertragungsmedium bewirkte Wärmeübertragung schnell ausgeglichen werden.

Das vorgenannte Verhältnis laß sich allgemein durch die folgende Gleichung darstellen:

^₁ (Q₁- G₀) +*₂ (θ - θ₂)

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In dieser Gleichung bedeuten:

^ die Wärmeleitfähigkeit der rotierenden beheizten Walze; Λ die Querschnittsfläche der Walze;

ß. die Wärmeerzeugung je Längeneinheit der beheizten Walze;

S₂ die Verdampfungs- oder Kondensationswärme je Iii'i gjeneinheit rotierenden beheizten Walze;

X die Längskoordinate eines willkürlich gewählten Purür'-s auf der beheizten Walze;

i. die Gesamtlänge der beheizten Walze;

θ die Temperatur an einem willkürlich gewählten Punkt auf der beheizten Walze;

Q₁ die Umgebungstemperatur;
©Q die voreingestellte Soll-Temperatur; ^* den Wärmeverlustfaktor infolge von Drehung und" den Wärmeverlustfaktor durch Wärmebelastüng.

In obiger Gleichung wird die OberflKohentemperatur der umlaufenden beheizten Walze durch die Werte von Xund ßg bestimmt. Da fr, jedoch, bedeutend größer ist als Xt bewirkt bei Hervorrufung eines Temperaturgefälles auf der Walzen-Oberfläche nur die Wärmeübertragung über das im Ringraum befindliche Medium eine Beseitigung des Tempe raturunterschieds und einen Ausgleich der Temperaturverteilung,

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Die Verteilung der Ob erf läclient emp eratur auf der herkömmlichen Walze b gemäß Fig· 1 und der erfindungsgemäßen Walze gemäß Fig. 2, wobei beide Walzen denselben Durohmesser von 180 mm und die gleiche länge von 100 mm besitzen, ist als Beispiel in der folgenden Tabelle dargestellt:

Längsposi-	Oberflächen-	Oberflächen-	Position	/
tion auf	Temperatur	Temperatur	der Wärme
der Walze	der herkömmli	der erfindungs	belastung
	chen Walze ge	gemäßen Walze
	mäß Fig. 1	gemäß Fig. 2
0 mm	182,5°C	172,60O	i
10	181,0	172,5
20	180,0	172,0
30	174,0	171,0
40	170,0	170,5
50	170,0	170,0
60	170,0	170,2	Bereich des
70	170,5	170,5	Verlaufs
80	171,0	170,9	der Wärme
90	172,0	170,3	belastung
100	171,0	170,0
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Der Aufbau der Walze gemäß Fig.3 gleicht derjenigen gemäß Fig. 2 (Bezugsζeichen entsprechend + 100). Die Walze besteht aus einem Walzen-Zylinder 110, der mittels einer Habe 120 auf dem Ende einer drehbaren Welle 116 montiert ist, die ihrerseits in einem Lagerkasten 118 gelagert ist. Im Ringraum zwischen der Welle 116 und der Innenfläche des Zylinders 110 ist dicht an der Innenfläche des Walzen-Zylinders 110 ein Mantel 112

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vorgesehen, der zusammen mit dem Zylinder 110 einen Ringraum 114 festlegt, in welchen ein Wärmeübertragungsmedium eingefüllt ist. Zwischen dem Mantel 112 und der Welle ist eine Heizeinrichtung 126 vorgesehen, die einen Eisenkern 128 und eine zwischen letzterem und dem Mantel 112 angeordnete Heizspule 130 aufweist, wobei zwischen der Innenfläche des Mantels 112 und der gegenüberliegenden Fläche der Heizspule 130 ein Spalt bzw₀ Zwischenraum festgelegt ist. Neben dem Lagerkasten 118 ist am Eisenkern 128 ein Flansch 132 ausgebildet, der mit Hilfe von Schraubbolzen 126 und isolierenden Abstandsrohren 134 am Lagerkasten befestigt ist.

Der Unterschied zwischen der Walzen-Konstruktion gemäß den Pig· 3 und 4 gegenüber derjenigen gemäß Fig. 2 liegt in der abwechselnden Nut- und Steg-Ausbildung an der Innenfläche des Walzen-Zylinders 110. Gemäß Fig. 4 wechseln sich Stege 138 mit Nuten 140 um den Innenumfang des Walzen-Zylinders 110 herum ab. Die Innenfläche des Zylinders 10 gemäß Fig. 2 ist dagegen durchgehend kreisförmig ausgebildet. Wenn bei dieser abgewandelten Ausführungsform der Erfindung eine entsprechende Menge des Wärmeübertragungsmediums in den Ringraum 114 eingebracht und die Walze bzw. der Zylinder unter Erwärmung mit ausreichender Drehzahl in Drehung versetzt wird, erreicht die Oberflächentemperatur des Zylinders 110 einen vorbestimmten Wert, bei welchem das Wärmeübertragungsmedium siedet. Der Siedezustand des Mediums kann dadurch sichergestellt werden, daß es in Abhängigkeit von der vorbestimmter. Temperatur der Walzen-Oberfläche unter Druck gesetzt vr rä. Durch die hohe Drehzahl des Zylinders 110 wird das im Ringraum befindliche Wärmeübertragungsmedium unter Fliehkrafteinfluß gegen die Innenumfangsfläche des Walzen-

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Zylinders gedrängt, wobei die Menge des Mediums und die Abmessungen der Stege 138 und Hüten 140 so gewählt sind, daß sich die flüssige Phase des Wärmeübertragungsmediums in den Nuten 140 befindet, während die Oberfläche der Stege 138. der Dampfphase des Mediums ausgesetzt ist.

Wenn beispielsweise eine lokale bzw, isolierte Wärmebelastung an die Oberfläche des Walzen-Zylinders 110 angelegt wird, ist seine" Oberfläche kurzzeitig einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung unterworfen« In den Bereichen der Oberfläche des Zylinders, in denen eine höhere Temperatur herrscht, siedet jedoch die flüssige Phase des in den Nuten 140 befindlichen Mediums stärker, wobei die hierfür benötigte Wärme der Walzen-Oberfläche entzogen und mithin deren Temperatur herabgesetzt wird. An der Stelle der lokalen Wärmebelastung wird dagegen die an der Oberfläche herrschende Temperatür dadurch erhöht, wenn der mit den Stegen 138 in Berührung stehende Dampf im Ringraum kondensiert und hierdurch seine latente Kondensationswärme an dieser Stelle zur Oberfläche des Walzen-Zylinders hin abgibt. Infolgedessen erhöht sich die Temperatur des Walzen-Zylinders an einer Stelle, während die restliche Fläche des Zylinders durch die unterschiedlichen Wirkungen des im Ringraum befindlichen Wärmeübertragungsmediums abkühlt, was insbesondere auf die Ausbildung der Stege

d Nuten in der Innenfläche des Zylinders zurückzuführen ist". Infolgedessen wird eine, gleichmäßige Temperaturverteilung auch dann aufrechterhalten, wenn eine starke lokale Wärmebelastung auf die Walze einwirkt« An den Stellen, an welchen die Kondensation der Dampfphase stattfindet, wird infolge der Kondensation an den Stegen 138 eine wesentlich teaser*,Wärmeleitfähigkeit als über den die flüssige Phase enthaltenden Abschnitt des Mediums

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zielt, wodurch die Wärmeübertragung wesentlich schneller erreicht wird, so daß die Temperaturverteilung wirksam und zwangsläufig ausgeglichen wird·

In den I¹Ig. 5 und 6 ist noch eine dritte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher den vorher beschriebenen Teilen entsprechende Teile der Walze mit den gleichen, jedoch um 200 erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Gemäß Fig« 5 ist der Walzen-Zylinder 210 an seinen beiden Enden in Lagern 242 auf einer Hülse 24% gelagert. Mit der Hülse 244 ist einstückig elu Eisenkern 228 verbunden, in welchem eine Spule 230 angeordnet ist, deren radiale Außenfläche Abstand von deν benachbarten Innenfläche des Mantels 212 besitzt, so daß zusammen mit der Innenfläche des Zylinders 210 ein Ringspalt 214 festgelegt wird.

Um die Inrienumfangsfläche des Zylinders 210 herum ist eine Anzahl von magnetisch nicht Iritfähigen Ringen 246 vorgesehen, die in Richtung der Zylinderachse jeweils gleiche Breite besitzen. Wie am besten aus Fig, 6 hervorgeht, ist die radiale Innenfläche der Ringe 246 mit einander abwechselnden Stegen 248 und Uuten 250 v

Anhand der vorstehenden Beschreibung der Erfindung dürfte dem Fachmann die Arbeitsweise dieser dritten Ausführungs— form der Erfindung offensichtlich sein. Bei der Drehung der auf den Lagern 242 ruhenden Walze wird die erforderliche Fliehkraft für die Verteilung des erwärmten Wärmeübertragungsaediums in Siedezustand erzeugt, so daß seine flüssige Phase von den Suten 250 aufgenommen wird und die Oberflächen der Stege 248 der Dampfphase ausgesetzt sind. Die Ausführungafona gemäß den Fig· 5 und 6 arbeitet

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mithin auf die gleiche Weise wie die Ausführungsform gemäß den Fig. 3 und 4 zur Gewährleistung der gewünschten gleichmäßigen Temperaturverteilung über die Oberfläche des Walzen-Zylinders hinweg.

Da außerdem die die Innenfläche des Zylinders 210 auskleidenden Ringe 246 aus einem magnetisch nicht leitfähigen Material bestehen, wirken sie als sekundäre leiter bei der Induktionsbeheizung und verbessern mithin den elektrischen leistungsfaktor beim Beheizen der Oberfläche des Walzen-Zylinders 210 beträchtlich. Da weiterhin die Ringe 246 getrennt vom Zylinder 210 hergestellt werden, ist es möglich, eine größere Anordnung von Walze und Ringen mit beträchtlich niedrigeren Kosten herzustellen, als dies bei Verwendung einer einstückigen, an ihrer Innenumfangsflache mit Hüten versehenen Anordnung möglich wäre.

Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin eine drehbare Walze zum Erwärmen von Gegenständen, beispielsweise zu bearbeitende Fasern, wobei die Walze in ihrem Inneren nahe ihres Außenumfangs einen Ringraum aufweist. In den Ringraum wird ein flüssiges Wärmeübertragungsmedium eingefüllt und die Walze wird erwärmt, so daß sich das Medium in Siedezustand mit einer flüssigen Phase und einer Dampfphase befindet. Bei der Drehung der Walze werden Fliehkräfte erzeugt, welche die flüssige Phase des Mediums an der den Ringraum festlegenden Außenfläche halten. Die die Außenfläche des Ringraums festlegende Wand kann eine ununterbrochene glatte Oberfläche oder eine gewellte Oberfläche mit einander abwechselnden Erhebungen und Vertiefungen zur Verbesserung der Wirkung des Wärmeübertragungsmediums aufweisen. Das Wärmeübertragungsmedium gewährleistet eine gleichmäßige Temperaturverteilung über die Walze hinweg.

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Claims (1)

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   Patentansprüche

   1» Verfahren zum Beheizen einer umlaufenden Walze, wobei in der Walze ein Ringraum zur Erwärmung der Walzen-Außenfläche vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ringraum ein flüssiges Wärmeübertragungsmedium in solcher Menge eingefüllt wird, daß es nahe der Walzen-Außenfläche mit der ganzen Oberfläche der Walze in Berührung steht, die Walze sodann auf eine Temperatur erwärmt wird, bei welcher das Wärmeübertragungsmedium in Siedezustand gelangt und im Ringraum eine flüssige Phase und eine Dampfphase bildet, und die Walze in Drehung versetzt wird, um Fliehkräfte zu erzeugen, welche die flüssige Phase des Mediums an die der Außenfläche benachbarte Oberfläche der Walze verlagern, wobei die Dampfphase im Ringraum durch die flüssige/vondieser Oberfläche getrennt ist, so daß beim Einwirken einer Wärmebelastung auf die Außenfläche der Walze die Anordnung des Wärmeübertragungsmediums eine gleichmäßige Wärmeverteilung an der Außenfläche der Walze hervorbringt.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Walzen—Außenfläche benachbarten Oberfläche innerhalb des Ringraums einander abwechselnde Stege und Nuten vorgesehen werden und das Wärmeübertragung smed ium in solcher Menge in den Ringraum eingebracht wird, daß sich im Siedezustand die flüssige-Phase des Mediums in den Nuten befindet und^xiie Dampf* phase die zwischen den Nuten befindlichen Stege kon-."' taktiert. _ _—·

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   Drehbare Walze zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, insbesondere zur Erwärmung eines Gegenstands, beispielsweise von Fasern während ihrer Verarbeitung, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein zentral angeordnetes Tragglied (Welle 16, 116, 244) und ein zylindrisches, mit Radialabstand konzentrisch um das Tragglied herum angeordnetes und die Außenfläche der Walze bildendes Glied (Zylinder 10, 110, 210) aufweist, das einen unmittelbar einwärts von der Außenfläche der Walze gelegenen Ringraum (14, 114, 214) festlegt und so angeordnet ist, daß es sich um die Achse des Tragglieds zu drehen vermag, daß der im zylindrischen Glied ausgebildete Ringraum ein flüssiges Wärmeübertragungsmedium enthält, das in Siedezustand gehalten werden kann, so daß es eine flüssige Phase und eine Dampfphase bildet, wobei die -flüssige Phase die gesamte Oberfläche des die Außenfläche des Ringraums festlegenden Glieds bedeckt, und daß zwischen dem zylindrischen Glied und dem^Tragglied eine Heizeinrichtung (28, 30; 128, 130; 228, __ 230) zur Erwärmung der Außenfläche des zylindrischen Glieds sowie zur Erwärmung des ^Wärmeübertragungsmediums auf seinen Siedezustand"angeordnet isrt.

   4. Walze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Glied (Zylinder 1Q-,- 110, 210) ein die Außenfläche der "Walze bildender äußerer Zylinder ist und daß ein zylindrischer Mantel (12, 1f2> 212) in Radialriöhtung einwärts mit Abstand von der Zylinder-Innenfläche um daäKSragglied (16, 116-, 244) ,herum konzentrisch ang&ordnei? ist und zusammen mit dem. Zylinder den Ringraum (t4, 114, 214) zur Aufnahme "X_ des Wärmeübertragungsmediums festlegt.

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   W- ~ - i^iHiilifr ι

   5. Walze nach. Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des die Außenfläche des Hingraums (14, 114, 214) bildenden Zylinders (10, 110, 210) eine sinusförmige Oberfläche mit einander abwechselnden Nuten (140j 240) und Stegen (138; 238) aufweist, welche sich in 2-ichtung der Achse des Tragglieds (16, 116, 244) erstrecken.

   6« Walze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nabe (20, 120) zur Halterung des Zylinders (10, 110) am Tragglied (16, 116) einstückig mit dem Zylinder verbunden ist, daß das Tragglied eine drehbare Welle (16, 116) ist und daß eine Einrichtung (22, 24) zur Befestigung der Nabe an der Welle vorgesehen ist.

   7. Walze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (28, 30; 128, 130; 228, 230) einen konzentrisch um die Welle herum angeordneten und in Radialrichtung einwärts Abstand vom Mantel (12, 112, 212) besitzenden Eisenkern (28, 128, 228) sowie eine um den Eisenkern herum angeordnete, radial einwärts Abstand von der Innenfläche des Mantels Abstand besitzende und einen Spalt vorbestimmter Größe dazwischen festlegende Heizspule (30, 130, 230) aufweist.

   8, Walze nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß am einen Ende der Welle (16., 116, 244) ein Lagerkasten (18, 118) zur drehbaren Lagerung der Welle angeordnet ist, welcher seitlichen Abstand von der benachbarten Fläche des Eisenkerns (28, 128, 228) besitzt, daß der Eisenkern mittels einer Anordnung von Schraubbolzen (36) am Lagerkasten befestigt ist₉

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   wobei sich die einzelnen Schraubbolzen zwischen dem Lagerkasten und dem Eisenkern erstrecken, und daß um jeden Schraubbolzen herum jeweils eine den Abstand zwischen dem Lagerkasten und dem Bisenkern überbriikkende Isolier-Rohrhülse (34, 134) angeordnet ist«,

   9. Walze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Zylinders (10) mit einander abwechselnden, längsverlaufenden Stegen (138) und Hüten (140) versehen ist, wobei sich die Nuten radial auswärts vom Tragglied weg erstrecken, und daß die Oberflächen der Stege mit Abstand von der radialen Außenfläche des Mantels (112) angeordnet sind.

   10. Walze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von konzentrischen Ringen (246) jeweils gleichen Außendurchmessers im Zylinder (2D) angeordnet sind und mit ihren Außenflächen in Flächenberührung mit der Innenfläche des Zylinders stehen, wobei die Ringe konzentrisch um das Tragglied (244) herum angeordnet sind, und daß die Innenflächen der Ringe unter Festlegung einander abwechselnder, axial verlaufender Stege und Nuten angeordnet sind, wobei sich die Nuten radial auswärts von den Stegen in Richtung auf die Außenfläche des Zylinders erstrecken und die Oberflächen der Stege in Radialrichtung auswärts von der Außenfläche des Mantels (212) entfernt sind.

   11. Walze nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragglied ein rohrförmiges Glied (244) aufweist, daß am rohrförmigen Glied an in Axialrichtung voneinander entfernten Stellen Lager (242) montiert sind und daß der Zylinder (210) auf den Lagern um das rohrförmige Glied herum drehbar gelagert ist.

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