DE19613433A1

DE19613433A1 - Beheizbare Walze/Galette

Info

Publication number: DE19613433A1
Application number: DE19613433A
Authority: DE
Inventors: Mathias Otto
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1996-04-04
Publication date: 1996-12-05

Description

Die Erfindung betrifft eine beheizbare Walze oder Galette, insbesondere zum Erhitzen von faden-, band- oder bahnförmi gem Material gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus der DE 31 44 977 C2 ist eine derartige beheizbare Walze oder Galette bekannt. Die beschriebene Walze weist im Inneren einen hermetisch verschlossenen Hohlkörper auf, der teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist, die unter ihrem eigenen Dampfdruck steht. Der Hohlkörper ist dabei zwischen einem inneren, stationären Körper, der auf seinem Umfang mit einer Heizeinrichtung z. B. einer Induktionsheizeinrich tung versehen ist, und einem äußeren drehbaren Galetten- oder Walzenmantel angeordnet. Eine derartige Galette weist also eine Doppelhüllenstruktur auf. Bekannt aus dieser Druckschrift ist auch der Einsatz von Rohren als Hohlräume, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, wobei die Rohre unter einem Winkel zwischen 15° und 75° zu den zur Galettenachse parallelen Mantellinien geneigt sind. Diese Rohre sind vorzugsweise aus Kupfer ausgebildet. Der Nachteil einer derartigen Doppelhüllenstruktur der Galette besteht u. a. darin, daß der Fertigungsaufwand sehr hoch und die Kosten für eine Galette dadurch ebenfalls sehr hoch sind.

Aus der DE-OS 23 33 553 ist ebenfalls eine heizbare Galet te für Streckzwirn-, Streckspul- und Spinnstreckspulmaschinen in Doppelhüllenstruktur bekannt. Der zwischen den Hüllen ausgebildete Hohlraum bzw. die zwischen den Hüllen ausgebil deten Hohlräume sind dabei durch Zwischenwände in mehrere Kammern unterteilt, um eine Vergleichmäßigung des Temperatur profils zu erzielen. Der Vergleichmäßigung des Temperatur profils am Umfang der Galette wird zwar in gewisser Weise das Kammersystem gerecht, doch ist der Fertigungsaufwand für ein derartiges Kammersystem ebenfalls sehr hoch, u. U. sogar höher als bei in der Doppelhüllenstruktur angeordneten Rohren, und es weist darüber hinaus durch die zwischen den Kammern vorhandenen relativ kleinen Überströmkanäle große Strömungswiderstände auf, welche eine erhöhte Pumpleistung erfordern.

Auch in der DE-OS 22 61 459 ist eine Doppelmantelwalze beschrieben, die auch als eine sogenannte Jacket-Walze bezeichnet wird. Zwischen der äußeren und der inneren Hülse der Doppelmantelwalze sind zahlreiche Rohre bzw. Bohrungen vorgesehen, mit denen über die gesamte Oberfläche der Dop pelmantelwalze eine gleichmäßige Temperatur erreicht werden soll. Doppelmantelwalzen sind jedoch, wie bereits im Zu sammenhang mit dem oben erwähnten Stand der Technik ausge führt wurde, aufwendig und teuer in der Herstellung.

Es ist deshalb das Ziel der Erfindung, eine beheizbare Walze oder Galette, insbesondere zum Erhitzen von faden-, band- oder bahnförmigem Material zu schaffen, welche ein gleichmäßiges Temperaturprofil am Umfang aufweist und mit relativ geringem Aufwand und kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine beheizbare Galette oder Walze mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Walze oder Galette erfordert keine Doppelhüllenstruktur mehr, sondern weist auf ihrer Innenseite des Mantels mindestens einen Nutgang auf, in welchen je weils ein Wärmerohr einlegbar ist. Die Gleichmäßigkeit des zu erzielenden Temperaturprofils am Außenumfang der Walze oder Galette wird durch die Anzahl der angeordneten Wär merohre bestimmt. Nach ihrem Einsetzen in den jeweiligen Nutgang sind die jeweiligen Wärmerohre in diesem Nutgang festgehalten, so daß keine innere Hülle zur Abdeckung der Wärmerohre mehr erforderlich ist.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Nutgang schraubenförmig ausgebildet, wobei vorzugsweise meh rere Gänge angeordnet sein können. Je nach Steigung der Nutgänge entsteht dadurch eine mehrgängige Wärmerohranordnung im Innern des Mantels der Walze oder Galette.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind mehrere Nutgän ge auf der Innenseite des Mantels angeordnet. Die Nutgänge verlaufen dabei im wesentlichen gerade und parallel in axialer Richtung. Bei dieser Anordnung werden bevorzugt Einzelrohre oder Heizstäbe eingelegt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die parallelen Nutgänge unter einem Winkel zwischen 15° und 75° zu der zur Galettenachse parallelen Mantellinie geneigt angeordnet. An den Enden münden die Nutgänge jeweils in eine umlaufende Eindrehung des Mantels. Diese Ausführung ist vorteilhaft zur Verwendung von einem mäanderförmig gebogenen Wärmerohr, das in die Nuten einlegbar ist, wobei die Rohrbögen in der Eindrehung liegen. Dadurch entsteht ein geschlossenes Rohrsy stem, durch welches ein Heizmedium fließen kann. Durch eine enge Anordnung der Rohre nebeneinander kann ein gleichmä ßiges Temperaturprofil erreicht werden, wie es an sich bekannt ist.

Die Nutgänge werden bevorzugt über dem Umfang der Innensei te des Mantels mit gleichmäßigem Abstand angeordnet. Zur radialen Fixierung weist eine Ausführungsform der Galette zumindest eine Halterung auf, die am Galettenmantel derart befestigt ist, daß eine Fixierung des Wärmerohrs bzw. Wär merohre gewährleistet ist.

Es ist bevorzugt, die Querschnittform der Nutgänge so zu wählen, daß sie einen Hinterschnitt aufweisen, welcher gewährleistet, daß nach dem Einsetzen der Wärmerohre bzw. Wärmerohrschlangen diese gehalten werden.

Zum Einlegen der Wärmerohre in die hinterschnittenen Nutgän ge ist es vorteilhaft, die Rohre mittels einer Einrollvor richtung in die Nutgänge einzurollen. Damit wird gewähr leistet, daß die Nutgänge vollständig ausgefüllt sind, so daß eine Wärmeübertragung zwischen dem Wärmerohr und dem Galettenmantel nicht durch unzulässige Lufteinschlüsse behin dert wird.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, die radiale Fixierung der Wärmerohre durch eine Klebeverbindung sicher zu stellen.

Vorzugsweise besteht das Wärmerohr aus einem elektrischen Strom und Wärme gut leitenden Werkstoff. Die Wärmeentwick lung wird zumindest teilweise durch eine Induktionswirkung in der Wand des Wärmerohres erzeugt. Aus materialtechnischen Gründen ist der Einsatz von Kupfer als Material für die Wärmerohre bevorzugt. Das ist deshalb erforderlich, da Wasserstoff, welcher durch den Einsatz von Wasser bzw. Wasserdampf als Heizmedium präsent ist, mit Kupfer nicht reagiert, wohl aber eine Reaktion mit Stahl/Eisen des Ga lettenmantels aufweisen würde, wodurch die bekannten Probleme der Korrosion bzw. Versprödung auftreten könnten. Darüber hinaus sichern die Wärmerohre, daß auf den Innenmantel vollständig verzichtet werden kann.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden nun in Verbindung mit den Zeichnungen anhand von zwei Ausführungsbeispielen beschrieben.

Fig. 1 stellt eine beheizbare Galette gemäß der Erfindung mit eingelegten Wärmerohren dar;

Fig. 2 stellt einen Galettenmantel gemäß der Erfindung mit einem schraubenförmigen Nutgang dar;

Fig. 3 stellt einen Galettenmantel gemäß der Erfindung mit eingelegtem mäanderförmigen Wärmerohr dar;

Fig. 4 stellt einen Galettenmantel gemäß der Erfindung mit hinterschnittenen Nutgängen für Wärmerohre dar; und

Fig. 5 zeigt einen Galettenmantel einer beheizbaren Galet te gemäß der Erfindung mit nicht hinterschnittenen Nutgängen für Wärmerohre.

Fig. 1 zeigt eine beheizbare Galette mit auf der Innenseite des Galettenmantels eingelegten Wärmerohren. Die Galette besteht aus einem Galettenmantel 3, der durch die Stirn flächen 13 und 18 begrenzt wird. Die Stirnfläche 18 ist mittels dem Befestigungselement 12 an einer Welle 4 ange ordnet. Hierbei kann die Verbindung frei drehend erfolgen oder - wie dargestellt - mit einem festen Kegelsitz, 30 daß der Mantel 3 mit der Welle 4 angetrieben wird. In dem Raum zwischen dem Mantel 3 und der Welle 4 ist eine Heiz einrichtung 11 auf einem ortsfesten Träger 6 befestigt. Gegenüber der Heizeinrichtung 11 sind die Heizrohre 9 auf der Innenseite 2 des Galettenmantels 3 angeordnet. Die Wärmerohre 9 sind hierbei in einem gerade ausgerichteten Nutgang 5 eingelegt. Der Nutgang 5 erstreckt sich bis zur Stirnfläche 13. Damit können bevorzugt Einzelrohre auf die Innenseite 2 eingeschoben werden. Im Wärmerohr 9 strömt ein Heizmedium. Auf dem Umfang des Galettenmantels 3 ist eine Vielzahl parallel nebeneinander angeordnete Nutgänge 5 einge bracht, so daß eine gleichmäßige Wärmeverteilung mittels der eingelegten Wärmerohre 9 erzielt wird. Hierbei wird das Heizmedium in den Wärmerohren 9 mittels der Heizeinrichtung 11 erhitzt.

In Fig. 2 ist ein Galettenmantel 3 gezeigt, der auf der Innenseite 2 einen schraubenförmigen Nutengang 5 aufweist. In dem schraubenförmigen Nutgang 5 ist ein wendelförmiges Wärmerohr 9 eingeschraubt. Zur radialen Fixierung ist an der Stirnfläche 13 eine Halterung 14 angeordnet, die das Wärmerohr 9 in dem Nutengang 5 hält. Auf der gegenüber liegenden Seite auf der Innenseite der Stirnfläche 18 ist eine Halterung 15 positioniert, die ebenfalls eine radiale Fixierung des Wärmerohres vornimmt.

Bei dieser Ausführungsvariante ist es jedoch auch möglich, daß das wendelförmige Wärmerohr aufgrund seiner federnden Wirkung selbsttätig in dem Nutengang 5 gehalten bleibt.

In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäßer Galettenmantel gezeigt, der auf seiner Innenseite 2 ein mäanderförmig gebogenes Wärmerohr 9 aufweist. Zur Aufnahme des mäanderförmig geboge nen Wärmerohres 9 sind auf der Innenseite 2 des Galetten mantels 3 Nutgänge 5 unter einem Winkel zwischen 15° und 75° zu der zur Galettenachse parallelen Mantellinie geneigt angeordnet. An den Enden der Nutgänge weist der Galetten mantel 3 Eindrehungen 16 und 17 auf. Die Eindrehungen 16 und 17 dienen zur Aufnahme der Rohrbögen des mäanderförmig gebogenen Wärmerohres. Die radiale Fixierung des Wärmerohres 9 ist hierbei mittels der mit einem Hinterschnitt versehe nen Nutgänge gewährleistet, wie später beschrieben wird.

Fig. 4 stellt einen Teilquerschnitt durch einen Galettenman tel einer beheizbaren Galette dar. In dem eigentlichen Mantel 3 dieses Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung sind Ausnehmungen dargestellt, die sich als Nutgänge 7 im Inneren des Mantels 3 im wesentlichen von einer Seite der Galette zu der axial dieser gegenüberliegenden Seite er strecken. Vorzugsweise erstrecken sich diese Nutgänge 7 schraubenförmig am Innenumfang des Mantels 3 - wie bereits in Fig. 2 dargestellt. Da mehrere solcher Nutgänge im Quer schnitt gezeigt sind, handelt es sich sozusagen um ein mehrgängiges "Gewinde". In die schraubenförmigen Ausnehmungen bzw. Nutgänge werden schrau benförmig ausgebildete Wärmerohrschlangen 9 (Heat-Pipe-Schlan gen) eingeschraubt. Beispielhaft ist nur ein derartiges Wärmerohr 9 eingezeichnet. Im Wärmerohr 9 strömt ein Heiz medium 10.

Die Heat-Pipe-Schlange 9 kann in dem Nutgang 7 verklebt oder durch eigene Federkraft befestigt oder auch eingerollt werden. Der Vorteil des Einrollens besteht u. a. darin, daß sich die Heat-Pipe-Schlange dem Nutgang 7 gut anpaßt. Der in Fig. 4 dargestellte gewisse Hinterschnitt des Nutganges 7 ist so gewählt, daß der größte Teil des Querschnittes der Heat-Pipe-Schlange, d. h. eines Rohres der Schlange, in den Mantel 3 hineinragt. Dieser Teil wird nachfolgend ein gerollt, so daß die Schlange den Nutgang 7 im Querschnitt vollständig ausfüllt und am größten Teil des Umfanges des Wärmerohres einen direkten Kontakt zum Mantelmaterial auf weist. Dadurch wird der Wärmeübergang von den Heat-Pipes bzw. Wärmerohren, welche vorzugsweise in ihrem Innern ein Gemisch aus einer flüssigen und einer dampfförmigen Phase eines Heizmediums aufweisen, verbessert und somit eine Vergleichmäßigung des Temperaturprofils am äußeren Umfang bzw. an der äußeren Fläche des Mantels 3 erreicht.

In Fig. 5 ist ein erfindungsgemäßer Galettenmantel einer beheizbaren Galette 3 dargestellt, welcher Nutgänge 8 an seiner Innenoberfläche aufweist, die so ausgebildet sind, daß der Querschnitt eines einzelnen Heat-Pipes bzw. Wärme rohres 9 nur zu einem geringeren Teil in das Material des Mantels 3 der beheizbaren Galette eingearbeitet ist. Eine Befestigung der Heat-Pipe-Schlange ist einerseits über Ein kleben in die Nutgänge 8 möglich, kann andererseits aber auch durch die eigene Federwirkung der Heat-Pipe-Schlange 9 realisiert werden.

Die Steigung der einzelnen "Gewinde"-Gänge bzw. der einzel nen Nutgänge 8 kann im Grenzfall 0 sein, was dazu führt, daß die Heat-Pipes 9 als Stäbe oder unter Berücksichtigung der Verbindung der einzelnen Heat-Pipes 9 an den stirnsei tigen Enden der beheizbaren Galette als mäanderförmig gebo gene Schlangen in die Nutgänge 8 eingelegt sind. In radia ler Richtung müssen die Rohrstäbe gesichert werden. Wenn eine mäanderförmige Schlange eingelegt wird, so wird der Mantel im Bereich der Umkehrung erweitert ausgedreht, um die Rohrschlange entsprechend unterzubringen.

Durch den direkten Kontakt der Heat-Pipe-Oberfläche mit dem Mantel über eine möglichst große Oberfläche des Heat-Pipes 9 kann ein erhöhter Wärmeeintrag des Heizmediums 10 in den Mantel 3 erfolgen, was zu einer deutlichen Vergleichmäßigung des Temperaturprofils am äußeren Umfang des Mantels 3 führt.

Bezugszeichenliste

1 Außenseite
2 Innenseite
3 Galettenmantel
4 Welle
5 Nutgang
6 Träger
7 Nutgang mit Hinterschnitt
8 Nutgang ohne Hinterschnitt
9 Heat-Pipe bzw. Wärmerohr
10 Heizmedium
11 Heizeinrichtung
12 Befestigungselement
13 Stirnfläche
14 Halterung
15 Halterung
16 Eindrehung
17 Eindrehung
18 Stirnfläche

Claims

1. Beheizbare Walze oder Galette, insbesondere zum Erhit zen von faden-, band- oder bahnförmigem Material, wel che in ihrem Mantel (3) mindestens ein Wärmerohr (9), welches mit einer Heizflüssigkeit gefüllt ist, und eine am Umfang vorgesehene Heizeinrichtung (11), insbesondere eine Induktionsheizeinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (3) auf seiner Innenseite (2) einen Nutgang (5) aufweist, in welchen jeweils ein Wärmerohr (9) einlegbar ist.

2. Beheizbare Walze oder Galette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutgang (5) schraubenförmig ausgebildet ist.

3. Beheizbare Walze oder Galette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Nutgänge (5) angeordnet sind, in welche jeweils ein Einzelrohr einlegbar ist.

4. Beheizbare Walze oder Galette nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutgänge (5) im wesentlichen gerade in axialer Richtung des Mantels (3) verlaufend angeordnet sind.

5. Beheizbare Walze oder Galette nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutgänge (5) unter einem Winkel zwischen 15° und 75° zu den zur Walzen- oder Galettenachse parallelen Mantellinie geneigt sind und an ihren Enden jeweils in einer umlaufenden Eindrehung (16, 17) auf der Innensei te (2) des Mantels münden, in welche ein mäanderförmi ges Wärmerohr (9) einlegbar ist.

6. Beheizbare Walze oder Galette nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutgänge (5) an der Stirnseite der Walze oder Galette über dem Umfang gleichmäßig beabstandet ange ordnet sind.

7. Beheizbare Walze oder Galette nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das (die) in die Nutgänge (5) einlegbare(n) Wärme rohr(e) (9) mittels einer in radialer Richtung wirken den Halterung (14, 15) fixierbar ist.

8. Beheizbare Walze oder Galette nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform der Nutgänge (7) mit einem Hinter schnitt zum Halten der Wärmerohre (9) ausgebildet ist.

9. Beheizbare Walze oder Galette nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das (die) Wärmerohr(e) (9) mittels einer Einrollvor richtung in die Nutgänge (7) einrollbar ist (sind).

10. Beheizbare Walze oder Galette nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das (die) in die Nutgänge (7) einlegbare(n) Wärme rohr(e) (9) mittels einer Klebeverbindung fixierbar ist (sind).

11. Beheizbare Walze oder Galette nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmerohr (9) aus einem elektrischen Strom und Wärme gut leitenden Werkstoff besteht und die Wärmeent wicklung zumindest teilweise durch Induktionswirkung in der Wand des Wärmerohres (9) erfolgt.

12. Beheizbare Walze oder Galette nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß der Werkstoff des Wärmerohres (9) Kupfer ist.