DE2016499A1

DE2016499A1 - Speise- und Ableitvorrichtung, insbesondere für Wärmetauscher kleinen Innendurchmessers

Info

Publication number: DE2016499A1
Application number: DE19702016499
Authority: DE
Inventors: Donald L. Three Rivers Mich. Calkins (V.St.A.)
Original assignee: The Johnson Corp., Three Rivers, Mich. (V.St.A.)
Priority date: 1969-04-09
Filing date: 1970-04-07
Publication date: 1970-10-15
Also published as: FI54721C; ES378349A1; BE748642A; AT306759B; NL7004914A; JPS4919741B1; FI54721B; SE356087B; GB1257605A; US3614983A; FR2038338A1

Description

Patentanwälte

Dr. Ing. H. Negondank

Dipl. Ing. H. Huuck

Dipl. Phys. W. Schmitz

tt München 15, Mozarfcfr.23

Tel. 5380586

The Johnsort Corporation - ' ■

8o5 V;OOd Street

Three Rivers, Micnigan/üSA 3. April 197ο

Anwaltsakte M-To91

Speise- und Ableitvorriohtung, insbesondere für 7/ärm.e tauscher kleinen Innendurchmessers

Die Erfindung betrifft das Ableiten"eines Wärmetauschermediums, beispielsweise Tasser, .Dampfkondensat oder eines anderen Mediums dieser Art aus einer sich drehenden' Wärmöbauscherwalze, wie sie beispielsweise als Trocknun^swalze bei der Herstellung von Papier« produkten eingesetzt wird,

.Die Verwendung von drehbaren Wärmetauscherwalzen bei der Herstellung von Gewebe- und Streifenprodukten beispielsweise Papier und Tuch, ist als bekannt anzusehen. Walzen dieser Art sind von zylindrischer Ausgestaltung und das zu wärmende oder abzukühlende Gewebe von Material bzw. die Bahn wird über den Außenumfang der zylindrischen, sich drehenden Walze mit gewünschter Geschwindigkeit so geführt, daß eine Wärmeübertragung zwischen Walze und Gewebebahn möglich ist* Gewöhnlich ist die zylindrische Wand von Wärmetauscherwalzen dieser Bauart verhältnismäßig dünn ausgeführt, ao daß ein schneller Wärmeübergang zwischen dem Inneren der Walze und der Außenfläche stattfindet.

Bei gewissen Ausf ührurigaformen von Y/ilrmetauscherwalzen, bei 'reichen es insbesondere erwünscht ist, eine gleichförmige und genaue Temperatursteuerung zu erzielen, kommt eine dickwandige ^Talze bzw. Trommel zum einsatz, wobei die große Alasse tier .'alze eine genaue Temperatursteuerung ermöglicht, "alzen dieser Art sind mit einer verhältnismäßig kleinen Axial bohrung ausgestattet, in welche das Wärme tausche medium eingeführt wird, i/ieae Walzen werden infolgedessen alt·; Schmal bohrungswalzen bezeichnet. Lei »/al se η mit kleinen Bohrungen ist es insbesondere von Bedeutung, daß das Wärmetauschermedium schnell durch die Bohrung: hincmrchge führt und aus dieser abgeleitet wird, so daß nur eine verhältnismäßig geringe Menge des Wärme tauschermediums zu einem bestimmten Zeitpunkt innerhalb der Bohrung vorhanden ist; die Temperatur des Mediums verändert sich öfter verhäLtniBmäßir schnell. Ua zur Herstellung von Gewebe oder Bahnen erforderliche Geräte .nit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit gefahren werden besteht ein weiteres, die Wärmetauschereigt.'tisohaf ten beeinflussendes Problem darin, daß das Wärmetauachermedium, beispielsweise Dampfkondensat am Gesamtumfang der Walzenbohrung einer ¹VuItH- bzw. Ringbildung unterliegt, legen der hohen Drehgeschwindigkeit der .aLze bildet daa Kondensat einen 1'¹IIm am innenumfang der Bohrung, welcher zum Teil die Masse der '.VaI ae 'gegenüber dem .medium innerhalb der Bohrung, beispielsweise gegenüber dem Jampf isoliert. Wenn deshalb der Kondensatfi Lm uchnell abgeführt und auf minimaler Dicke gehalten werden kann, wird der Wirkungsgrad des Systems verböBöert. Die von dieser Erscheinung verursachten Probleme sind im US-Patent 5.242.^0^ der AnmeLderin erläutert.

Geräte bekannter Art, wulche dao Wärme tausche miedium aus Bchmal-

009842/ 131» sad owginal

- 3 - ■ -¹ :

bohrungswalzen entfernen, haben bislang nicht·zufriedenstellend gearbeitet. Es sei in diesem Zusammenhang auf die US-Patentschriften 1.yoo.166 und 2.46o.o59 hingewiesen. Siphon- bzw. Speise- und Ableitgeräte bekannter Art sind gewöhnlich nicht geeignet für Walzen kleinen Innendurchmessers angesichts der Raumund Maßgrenzen. Aus diesem Grund wurde die Entwicklung von Geräten zum Ableiten von Medium aus Walzen kleinen Durchmessers vernachlässigt. Die Anmelderin hat -ich mit diesem Problem, d.h. der Ableitung aus Walzen kleinen Durchmessers befaßt, wie in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Ser. No. 726.357, vom 3. Mai 1968, der Anmelderin erläutert ist.

Mit der vorliegenden Erfindung soll ein Wärmetauschersystem geschaffen werden, welches so an .Wärmetauscherwalzen kleinen Durchmessers verwendbar ist, daß das Ableitungssystem im Inneren der Tvalzenbohrung angeordnet werden kann. Dadurch soll die außerhalb der Walze angeordnete Gerätschaft auf ein Minimum reduziert werden. Darüber hinaus soll das "bereits zum Einsatz gebrachte Wärmetauschermedium schnell aus der Walzenbohrung abgeführt werden, um den Wirkungsgrad des Wärmetauschers maximal zu gestalten.

Beim Gerät nach der vorliegenden Erfindung wird ein Ableitungskörper für das Kondensat innerhalb der Walzenbohrung und gegenüber dieser abgedichtet angeordnet. Der zum Abführen des Kondensats' dienende .Körper ist gleichfalls mit einer Leitung und mit. einem Durchlaß versehen, um das Wärmetauschermedium in die Bohrung der Walze einzuführen. " . ".....

Der Teil- bzw* Körper, weiet eine zum Abfahren· dienende Öffnung

■ ι-, /j -ι

00.9.842/1319-

auf, welche sich am Außenumfang des Körpers befindet und somit nahe am Innenumfang der Bohrung zu liegen kommt. Durch diese Anordnung kann das Medium nahe des Innenumfangs der Bohrung abge-' leitet, werden« Gleichzeitig· umgibt den Körper eine ringförmige üf'fnaangv weiche s-o> mit dier* Öffnung im Körper in Verbindung steht, daß) das Kondensat auf diem gesamten Umfang· der Bohrung, d.h. auf 5ο^σ abgeleitet, werdest kanu.. Somit wird die Dicke des an der¹ Bohrung sf lache foefindliclieM. Films auf ein Minimum reduziert..

Vorzugsweise steht ein .Paar von Leitungen mit dem zum Ableiten des Mediums dienenden Körper in Verbindung? eine Leitung Ist dabei innerhalb der anderen angeordnet. Die innere Leitung ist an die zum Abführen des Mediums dienende Öffnung angeschlossen, während die äußere Leitung mit einem inneren Durchlaß in "Verbindung 8⁺eht, um das Yifärmetauschermedium in die Walze einzuführen. Vorzugsweiße steht eine längere Leitung mit diesem Einlaß in Verbindung, um das Wärmetauschermedium in von der zum Abführen dienenden Öffnung abgewandter Lage in die Walze einzuführen. Eine herkömmliche Drehverbindung steht mit den Enden der Leitungen in Verbindung, welche sich aus der Walzenbohrung erstrecken, um diese Leitungen mit Zuleitungs- und Ableitungssystemen herkömmlicher Bauart zu verbinden.

Um die erforderliche Abdichtung auf ein Mindestmaß herabzusetzen, ist ein ringförmiger Abdichtungskörper an dem zum Abführen des Mediums dienenden Körper angeordnet, so daß dieser gegenüber der Walzenbohrung abgedichtet ist. Das Gerät erfordert lediglich einen weiteren Befestigungsflansch, welcher am Ende der Walze befestigt wird. Auf die»e Weise ist es möglich, das Speise- und Ableitungs-

009842/1319

gerät leicht in die "-alze einzubauen und leicht ;aus dieser wie- · ' der abzunehmen, wenn am; Gferät Wartungsarbeiten dinreh zuführen sind»

Zusammenfassend wurde die Erfindung in einer Speise— xmä vorrichtung verwirklieiht_T welche insbesOndere fur drenlbare lfarmetauscherwalzen kleinen Innendurchmessers geei.gineite ist» in ^welche das aärjEetauscherniedium eingeführt und ;aus welchem die&srs •abgeführt wird, um -die Walzen zu erwänaeaa ©ider atoziaMahlen» Das izum Abführen des Mediums -dienende -Gerät isit ^©rjwiegend . iaineriiallb der Walze angeordnei; und mit Leitungen auasges'tta'tfce't:, weleiie st'ch aus einem ^nde der Äxialbohrutig-erfitreekeici» Bas Wärmetauseliermedium. wird vom Innenumfang der Bohrung abgeführt? das Speise- und Ableitsystem ist mit- Leitungen versehen,- um ^ärmetanisehearmedium in ■ die V/alzenbohrung einzuführen als auch xtm das Wärmetauschermedium aus der Bohrung abzuleiten.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.

Pig» 1 ist eine Schnittanaicht einer zum färmetausch. dienenden Walze kleinen Innendurchmesaera und eines Speise- und Afcleitgeräts nach der vorliegenden Erfindung;

]?ig* 2 iet eine vergrößerte Schnittansicht dee Speise- und Ableite geräte nach der vorliegenden Erfindung;

ßig. 3 ißt eine Schnittansicht von Linie ΙΙΙ-ΪΙΙ in Wg, Ij

Pig. 4 ist eine Einzelansicht des das Medium aufnehmenden Körpers; Fig. 5 ist eine öchnittanaioht der Einl&ßleitung von Linie ¥-? in ϋ'ίκ* 1. ■" ö - "

In Ji'ig. 1 der Zeichnungen ist die Lage der wesentlichen Bauteile dargestellt. Mit Bezugsnummer 1o ist eim mit einer schmalen Bohrung versehene Wärmetauscherwalze bezeichnet, welche durch eine äußere, zylindrische Fläche 12 begrenzt ist. Auf dieser Fläche liegt die zu behandelnde Bahn auf. Lagerflächen 14 befinden sich an den Enden der Walze und sind in magern 16 gefünrt, welche schematisch dargestellt sind.

Die j'/alze 1o ist mit einer konzentrischen Bohrung 18 versehen, welche durch ihre Innenfläche 2o begrenzt ist; die Bohrung schneidet gewöhnlich beide Enden der Walzen. In der dargestellten Ausfühx'ungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Ende der "alze durch einen inneren Abdiehtungstcörper 22 abgedichtet.

Die Speise- und Ableitvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist einen innerhalb der Walzenbohrung befindlichen Teil 24 für das Wärmetauschermedium auf; der Teil 24 iot mit einer Anordnung ausgestattet, um ein Värmetauachermedium, beispielsweise Dampf in das Innere der Bohrung einzuleiten. Der Teil 24 ist von zylindrischer Ausgestaltung und weist bei 26 einen im Durchmesser größeren Bereich auf, während er an der mit Bezugsnummer 28 bezeichneten Stelle einen im Durchmesser verringerten Bereich besitzt. Eine kreisförmige !'latte 3o dichtet das innere Ende des Teils 24 ab. Die Einlaiileitung 32 ist an einem iäinlaS der Platte befestigt und erstreckt sich durch diese, 30 daß sie mit dem Inneren des Teils 24 in Verbindung steht.

Abdiohtungurüigo 34 ulnd in eine Nut 36 eingesetzt, welche an dem im Durchrufji-v.<;r ^röüfron tet-iMch dea Teiln 24 vorgesehen nind.

■ i ■', ' ' ! i ) H BAD OWGlNAL

Es-ist zu ersehen,,^.daß der größte Durchmesser des Bereichs 26 lediglich geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung 18 der Walze, wodurch ein verhältnismäßig naher Sitz zwischen dem Teil 24 und der Bohrung erreicht ist. Dieser Sitz wird durch die Abdichtungsringe 34 dicht gehalten.

Innerhalb des Teils 24 ist eine. Kammer 38 vorgesehen, welche mit dem Ende der EinlaSleitung 32 in Verbindung steht. Ferner ist eine Kammer 4o vorgesehen, welche an eine Öffnung 42 angeschlossen ist; diese öffnung "befindet sich am Schnittpunkt der Umfangs.bereiche 26 und 28 und schneidet den Bereich 28 selbst. Die Öffnung 42 stellt die AbIeitungsöffnung für das Wärmetauschermedium dar.

Das Wärmetauschermedium wird über eine Leitung 44 aus dem Teil abgeführt. Zu diesem Zweck ist die Leitung am Teil angeschlossen und steht mit der Kammer 4o in .Verbindung. Sie erstreckt sich in der aus Pig. 1 der Zeichnungen dargestellten Weise vom linken Ende der Walze. Das Wärmetauschermedium wird über Leitungen 46 und 46' in die Walze eingeführt. Die Leitungen 46 und 46' umgeben konzentrisch angeordnet die Leitung 44 und stehen sowohl mit der Kammer 38' als auch mit der Einlaßleitung 32 in Verbindung.

Die Leitungen 46 und 46' sind einem Befestigungsfüansch 48 zügeordnet, welcher mittels Schrauben oder anderer Befestigungselemente (nicht dargestellt) am Ende der Walze 1o befestigt ist. Die Leitung 46"kann innerhalb des Flansches in der dargestellten Weise enden oder als ein einzelnes Stück gefertigt sein, welches sich durch den Flansch erstreckt, Falls die Leitung 46 im Flansch endet, ist eine Verlängerung in Form der Leitung 46· am Flansch

009842/1319 bad owginal

befestigt, wodurch die konzentrische Lage zwischen den Leitungen 44 und 46 an der Drehverbindung 5o gewährleistet bleibt. An der Drehverbindung sind die zum Abführen dienende Leitung 52 und die zur Zuführung dienende Leitung 54 angeschlossen. Die Drehverbindung kann von herkömmlicher Bauart sein, wie sie beispielsweise im US-Patent 2.585.421 dargestellt und beschrieben ist.

Die Einlaßleitung 32 erstreckt sich vorzugsweise auf der gesamten Länge der Walze 1o und ist mit einem Auslaß 56 nahe des Abdichtungskörpers 22 ausgestattet. Somit kann Dampf oder ein anderes Wärmetauschermedium .in von de.r zum Abführen dienenden Öffnung 42 abgewandter Lage in die Waisenbohrung eingeführt werden, Es können natürlich auch Düsenöffnungen entlang der Einlaßleitung 32 angeordnet sein.

Die Einlaßleitung 32 wird durch Tragplatten 58 (Fig. 5) axial im Abstand zueinander abgestützt. Die Tragplatten sind von nicht kreisförmiger Ausgestaltung, so daß ein gewisser Zwischenraum zur Bohrung verbleibt. Auf diese Veise kann Wärmetauschermedium axial durch die Valzenbohrung strömen.

Im Betrieb kann als Wärmetauschermedium bei zu heizender Walze Dampf oder heißes Wasser verwendet werden oder es kann kaltes Wasser zum Einsatz gebracht werden, falls die Walze als Kühlwalze verwendet wird. Das Wärmetauschermedium wird durch die Zuführungsleitung 54 in die Drehverbindung 5o eingeführt und gerät d\irch die Leitungen 46' und 46 in die Walzenbohrung 18, in die Kammer 38 und in die Einlaßleitung 32. Wenn das Wärmetauachermedium vom rechten ['Jude i:er 'Valzonbohrung (J^ig. 1) in Richtung des linken

- q „

QQ9842/1319

IAD ORIGINAL

Endes der Bohrung strömt, tritt eine Wärmeübertragung zwischen Medium und Walze auf. Gewöhnlich wird durch die Geschwindigkeit der 'Valze bewirkt, daß die Flüssigkeit innerhalb der Bohrung gegen die Innenseite der Bohrung geworfen wird und einer Hingbildung unterliegt. Das Medium wird durch,.die Öffnung 42 aus der Bohrung abgeführt. Da der im Durchmesser reduzierte Bereich 28 des Teils 24 eine ringförmige Öffnung bildet, welche mit dem gesamten Umfang der Walzenbohrung- 18 in Verbindung steht, kann das Kondensat gleichförmig aus der Bohrung abgeleitet und deshalb auf minimale Radialdicke begrenzt werden. Das Medium wird durch die Kammer 4o, die Leitung 44 und die'an die Drehverbindung angeschlossene Leitung 52 aus der Bohrung abgeführt.

ua die Abdichtungsringe 34 die Bohrung bezüglich des zugehörigen Walzenendes abdichten, ist es nicht erforderlich, daü eine besondere Abdichtungsvorrichtung am Flansch 48 angeordnet ist. Der Aufbau des Geräts nach der vorliegenden Erfindung J st im wesentlichen klar gestaltet, da der Hauptteil des Gerätes innerhalb der Walzenbohrung oder direkt am Ende der Walze angeordnet ist.

- 1ο BAD

OO08U/131»

Claims

The Johnson Corporation

- Ίο -

Patentanwälte
Dr. Ing. H. Ncg-ndank

Dip!. In?. I;. Ü.-iuck

Dipl. PJr/s. W. 5J:rnitz

8 München 15,Moiarfifr. 23

Tel. 5 3ß ;«:- υ.-,

do5 Wood Street

Three Rivers, Michigan/UUA 3. April Iv7o

Anwaltsakte —Ίο 91

la ten tans pr iiehe

Speise- und ablei tvorrichtung, insbesondere i'ür firme tauscher kleinen Jnnendurchmessei-s in i'oria drehbarer .'alzen, gekennzeichnet durch eine "Värmetauscherv.-aLze (Ιο), deren Außenseite (12) eine /armetauscherfläche bildet, eine axial sich durch die Walze erstreckende, eine zylindrische innenfläche bildende Bohrung (16), weiche eines der Walzenenden schneidet, Lager (1b) zur drehbaren Lagerung der Walze, eine Vorrichtung ('·2, 3ü, 46, /16', 54) zum einführen eines Wärmetauschermediums in die Bohrung OB), einen zylindrisch geformten, ::um Abführen des Mediums dienenden, innerhalb der Bohrung (IiJ) angeordneten Teil (24), dessen maximaler Durchmesser geringfügig kleiner ist als der durchmesser der Bohrung (1B), eine nahe an der Bohrungsirinenflache (2o) am Teil (24) gebildete Öffnung (12) zur Aufnahme des Mediums, welche mit der Bohrung (18) in Verbindung steht, und eine zum Abführen des ..led ι ums dienende, mit dem Teil (24) und der öffnung (42) in Verbindung stehende bei tung (44), durch velche dan von der Walze (1o) in die öffnung eintretende Wärmetauschermedium abgeführt wird.

-1t -

9AD OWGiNAL

009842/1318
2. Speise- und. Ableitvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zum Abführen des Mediums dienenden Teil (24) eine Abdichtungsvorrichtung (34) vorgesehen ist, welche den Teil gegenüber der "/alzenbohrung (18) abdichtet und welche zwischen der Öffnung (42) und dem durch di,e Bohrung geschnittenen. Ende der-Walze vorgesehen ist.
3. Speise- und Ableitvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine ringförmige, das /ärmetauschermedium aufnehmende Öffnung durch den Teil (2'4)· nahe der Bohrungsinnenfläche gebildet ist, und daß die Öffnung (42)- mit der ringförmigen öffnung in Verbindung steht, innerhalb welcher das Iviedium vom gesamten Innenumfang der './alzenbohrung abgezogen werden kann.

4; Speise- und Ableitvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Einführen eines Warmetauschermediuras in die Bohrung dienende Vorrichtung eine erste Leitung (46) amfweist, welche am Teil (24). befestigt ist und sich von dem durch die Bohrung geschnittenen "Walzenen.de erstreckt, und daß ein zum PJinlaseen dienender Durchlaß (38) im Teil (24) gebildet ist, welcher mit der ersten Leitung (46) und mit der Bohrung (18) in Verbindung steht,

5, Speise- und Ableitvorrichtung nach Anspruch 4V dadurch gekennzeichnet, daß eine Verteilungsleitung (32) innerhalb der Yifälzenböhrung angeordnet ist und mit dem Durchlaß (38) des Teils in Verbindung steht, und daß wenigstens ein Auslaß (56) in der Vertellungsleitung in vom Teil (24) abgewandter Lage vorgesehen ist* .--..' ■ ■ - 12 -

009842/1319 säd original

6. opeise- und Ableitvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß innerhalb der ersten Leitung (46) eine zweite Leitung (44) angeordnet und am .Teil (24) befestigt ist, daß' sich die zweite Leitung vom durch die Bohrung geschnittenen Ende der !/alze erstreckt und daß sie mit der das Medium aufnehmenden öffnung (42) in Verbindung steht.

7. Speise- und Ableitvorrichtung insbesondere für Wärmetauscher kleinen Innendurchmessers in Form drehbarer Y/alzen, durch wel che sich eine ein Ende der Walze schneidende Axialbohrung

W erstreckt, gekennzeichnet durch einen zur Aufnahme des 7ärmetauschermediums dienenden Körper (24) mit einem zylindrisch geformten Umfang, eine im Teil nahe des Umfangs angeordnete öffnung (42), eine am Körper (24) befestigte Leitung (44), welche mit der Öffnung (42) in Verbindung steht, und eine Abdichtungsvorrichtung (34), welche am Umfang des Körpers (24) angeordnet ist.

ö. Speise- und Ableitvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (24) einen im Durchmesser großen Bereich (2b) und einen im Durchmesser kleinen Bereich (28)

Durchmesser aufweist, daß die Öffnung (42) den im/kleinen Bereich (20) schneidet, und daß die Abdichtungsvorrichtung (34) am Umfang des im Durchmesser großen Bereichs angeordnet ist.

9. Speise- und Ableitvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß oin Durchlaß (3B) zum Einleiten des Wärmetau-Hchermediumu im Körper (24) angeordnet ist, daß eine !,ufüh-

g (-4M im wesentlichen konzentrisch am Körper (24)

009842/1319 _{eAD omGlNAL}

befestigt ist und mit dem Durchlaß (38) in Verbindung steht und daß die Leitung (44) innerhalb der Zuführungsleitung (46) angeordnet und an die Öffnung'(42) im Körper (24) angeschlossen ist.

009842/1319

Λ.

Leerseite