DE202013103958U1

DE202013103958U1 - Thermowalze

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Publication number: DE202013103958U1
Application number: DE202013103958U
Authority: DE
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2013-09-16
Anticipated expiration: 2023-09-04
Also published as: FI9984U1

Abstract

Thermowalze (10) für eine Faserbahnmaschine, welche eine zylindrische Innenachse (13), eine diese Innenachse (13) umgebende Außenschicht (12) sowie auf die Mantelfläche der Thermowalze (10) wirkende Wärmeübertragungsmedium-Vorlauf- und -Rücklaufkanäle (15; 151, 152) umfasst, wobei die auf die Mantelfläche wirkenden Vor- und Rücklaufkanäle (15; 151, 152) sich ausschließlich in Längsrichtung der Thermowalze (10) erstrecken, und die Herstellung der Thermowalze durch gegenseitige Befestigung der Innenachse (13) und der Außenschicht (12) mit Hilfe von Schrumpfverbindung/-passurig erfolgt ist, und die längsgerichteten Strömungskanäle (15; 151, 152) der Thermowalze (10) durch vor dem Aneinanderfügen der Innenachse (13) und der Außenschicht (12) in die Außenseite der Innenachse (13) und/oder die Innenseite der Außenschicht (12) axial eingearbeitete Strömungsrillen gebildet worden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der Thermowalze wenigstens ein Vorlaufkanal (151) breiter ist als wenigstens ein Rücklaufkanal (152).

Description

Die Erfindung betrifft für Faserbahnmaschinen bestimmte Walzen, insbesondere Thermowalzen, das heißt beheiz- und/oder kühlbare Walzen für Faserbahnmaschinen. Besonders betrifft die Erfindung eine Thermowalze nach dem Oberbegriff von Schutzanspruch 1.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass in Faserbahnmaschinen Thermowalzen unter anderem beim Kalandrieren zum Anheben der Temperatur der Faserstoffbahn so eingesetzt werden, dass die gewünschte Kalandrierwirkung erzielt wird. Die Oberflächentemperatur der beim Kalandrieren einzusetzenden Thermowalzen wird hierbei auf wenigstens ca. 200°C–250°C erhöht. Zu diesem Zweck wird in die im inneren der Thermowalze vorhandenen Wärmeübertragungsmedium-Strömungskanäle, zum Beispiel in den Walzenmantel eingearbeitete Bohrungen, ein als Wärmeübertragungsmedium fungierendes Fluid, im Allgemeinen eine Flüssigkeit, geleitet. Aus den Wärmeübertragungskanälen strömt die Wärme in den Mantel und somit an die Oberfläche der Thermowalze, wobei das Wärmeübertragungsmedium-Strömungskanalsystem auf die Mantelfläche der Thermowalze wirkt. Die Thermowalzen haben auch zur Verwirklichung der Strömung im Stirnbereich der Thermowalze wirksame Kanäle, aber diese dienen dem Zweck, die Strömung in die im Bereich der Mantelfläche wirkenden Vorlaufkanäle zu leiten beziehungsweise aus den im Bereich der Mantelfläche wirkenden Rücklaufkanälen abzuführen.
Die Strömungskanäle von Thermowalzen für das Wärmeübertragungsmedium bestehen im Allgemeinen aus in die Mantelkonstruktion eingearbeiteten, in Thermowalzenlängsrichtung verlaufenden, in der Praxis im Querschnitt runden und über ihre gesamte Länge die gleiche lichte Weite aufweisenden Bohrungen. Weiter ist bekannt, separate strömungsverlangsamende oder -beschleunigende Ausformungen, wie verschieden großen Durchmesser, oder separate strömungsbeschleunigende Körper, zum Beispiel Verdrängungskörper oder Drosseln, einzusetzen.
In der FI-Gebrauchsmusterschrift 8407 ( FI-Gebrauchsmusteranmeldung U20090080 ) ist eine beheizbare und/oder kühlbare Faserbahnmaschinenwalze beschrieben, die eine zylindrische Innenachse (d. h. einen Kern), eine diese Innenachse umgebende Außenschicht aus Metall und Strömungskanäle für das Wärmeübertragungsmedium umfasst. Hergestellt wird diese Thermowalze durch Zusammenbauen der Innenachse mit der Außenschicht, wobei die Strömungskanäle von Strömungsrillen gebildet werden, die vor dem Zusammenbau der Innenachse und der Außenschicht an der Außenseite der Innenachse und/oder an der Innenseite der Außenschicht ausgebildet werden. Nach einer Alternative erfolgt die gegenseitige Verbindung der Innenachse und der Außenschicht dieser bekannten Thermowalze durch Schrumpfpassung, das heißt die Walze ist eine so genannte gecrimpte Thermowalze. Zur Vermeidung von Regelmäßigkeit der durch die Wärmeausdehnung der Heizungskanäle der Thermowalze verursachten Formfehler, um das Entstehen von Barring-, d. h. Schwingungserregung zu vermeiden, sind bei dieser bekannten Thermowalze die Strömungskanäle in peripherer Richtung unregelmäßig verteilt.
In der WO-Patentoffenlegungsschrift 2005 021867 A1 ist eine Anordnung beschrieben, in der der Wärmeübertragungsmedium-Strömungskanal zur Steuerung der Wärmeübertragungsmediumströmung durch in den Kanal einzusetzende Verdrängungs- oder Drosselkörper örtlich in seiner Höhe oder Breite reduziert wird.
In der US-Patentschrift 4955268 ist eine Anordnung beschrieben, in der das Wärmeübertragungsmedium-Strömungskanalsystem untereinander in Verbindung stehende periphere Rillen und längsgerichtete Vorlauf- und Rücklaufkanäle umfasst. Bei einer beschriebenen Ausführungsform wird der längsgerichtete Strömungskanal in Längsrichtung der Walze erst derart verengt und dann verbreitert, dass die Rille in Walzenmitte ihre geringste Breite und an beiden Enden der Walze ihre größte Breite hat. Aus der Druckschrift kennt man auch eine Anordnung, die periphere Rillen sowie in ihrer Breite voneinander abweichende Vorlauf- und Rücklaufkanäle aufweist.
Bei der aus dem Stand der Technik bekannten gecrimpten Thermowalze wird die Außenschicht nach der Schrumpfverbindungstechnik auf der Innenachse der Thermowalze befestigt, wobei vor dem Aufschrumpfen der Außenschicht in die Innenachse die axial verlaufenden Wärmeübertragungsmedium-Strömungskanäle eingearbeitet werden. Als Alternative zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Wärmeübertragung und möglichst gleichmäßigen Temperatur der Thermowalzenoberfläche ist es aus dem Stand der Technik bekannt, das so genannte Duopass-System, bei dem auf einen Vorlaufkanal ein Rücklaufkanal kommt, oder das Tripass-System, bei dem auf zwei Vorlaufkanäle ein Rücklaufkanal kommt, einzusetzen.
Aus dem Stand der Technik ist es auch bekannt, wegen der Abkühlung der Kanalströmung die Querschnittsfläche des Strömungskanals in Strömungsrichtung zu reduzieren mit dem Ziel, die Strömung zu beschleunigen und den Wärmeübergangskoeffizient zu verbessern, um eine möglichst gleichmäßige Heizwirkung über die gesamte Länge des Strömungskanals zu erreichen. Zu diesem Zweck ist es aus dem Stand der Technik bekannt, den Strömungskanal allmählich niedriger werdend zu gestalten. Außerdem können die Strömungskanäle zur Thermowalzenachse spiralförmig angeordnet werden, wodurch die durch wärmeausdehnungsbedingte, lokale Formfehler erzeugten Schwingungserregungen reduziert werden.
Die vorangehend umrissenen, aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen sind als solche nicht zur Anwendung bei allen Thermowalzentypen geeignet und zum Teil auch von komplizierter Konstruktion. So ermöglicht zum Beispiel die Konstruktion breiter Thermowalzen keine ausreichende Rillentiefe zur Verwirklichung eines allmählich niedriger werdenden Kanals. Die Rillen würden am vorderen Kanalende zu tief und am hinteren Kanalende wiederum zu flach ausfallen.
Eines der Ziele der Erfindung ist es daher auch, eine Thermowalze zu schaffen, bei der die mit der Ungleichmäßigkeit der Abkühlung der Strömung und dem ungleichmäßigen Wärmeübergang zusammenhängenden Mängel auf eine neue Weise gelöst sind, insbesondere so, dass die Veränderungen in Höhenrichtung des Kanals angemessen gering bleiben, wodurch die Bemessung der Konstruktion der Walze und die Planung der stirnseitigen Konstruktionen erleichtert werden.
Ein besonderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer neuen Methode zur Beschleunigung der Strömung und zum Ausgleich der Wärmeübertragung in einer Thermowalze, die nur längsgerichtete, also in axialer Richtung der Walze verlaufende, auf die Mantelfläche der Walze wirkende Vorlauf- und Rücklaufkanäle hat, insbesondere in einer gecrimpten Thermowalze so, dass die Veränderungen in Höhenrichtung der Wärmeübertragungsmedium-Strömungskanäle angemessen gering bleiben, wobei dann die Bemessung der Walzenkonstruktion ohne Sondermaßnahmen und besondere Planung der Stirnseitenkonstruktionen erfolgen kann.
Erreicht werden die oben angeführten und die nachstehend noch genannten Ziele mit der erfindungsgemäßen Thermowalze, für die hauptsächlich charakteristisch ist, was im kennzeichnenden Teil des Schutzanspruchs 1 ausgeführt ist.
Die erfindungsgemäße Faserbahnmaschinen-Thermowalze, das heißt die beheiz- und/oder kühlbare, in einer Faserbahnmaschine einzusetzende Thermowalze umfasst eine zylindrische Innenachse, eine diese Innenachse umgebende metallene Außenschicht sowie auf die Mantelfläche der Thermowalze wirkende Wärmeübertragungsmedium-Vorlauf- und -Rücklaufkanäle, die aus axialen, also in Walzenlängsrichtung verlaufenden Vor- und Rücklaufkanälen bestehen, so dass sich die auf die Thermowalzen-Mantelfläche wirkenden Vor- und Rücklaufkanäle ausschließlich in Walzenlängsrichtung erstrecken und die erfindungsgemäße Thermowalze somit keine peripheren, auf die Walzenmantelfläche wirkenden Wärmeübertragungsmedium-Strömungskanäle hat. Bei der Fertigung der Thermowalze erfolgt die gegenseitige Befestigung von Innenachse und Außenschicht durch Schrumpfpassung, das heißt die Thermowalze ist eine gecrimpte Thermowalze und ihre Strömungskanäle sind durch vor dem Zusammenbau von Innenachse und Außenschicht in die Außenseite der Innenachse und/oder die Innenseite der Außenschicht axial eingearbeitete Strömungsrillen gebildet. Bei der erfindungsgemäßen Thermowalze ist wenigstens ein auf die Mantelfläche der Thermowalze wirkender Wärmeübertragungsmedium-Vorlaufkanal breiter als wenigstens ein auf die Mantelfläche der Thermowalze wirkender Wärmeübertragungsmedium-Rücklaufkanal.
In der erfindungsgemäßen Thermowalze ist bevorzugt wenigstens ein Strömungskanal an dem einen Längs-, das heißt axialen Ende der Thermowalze höher als am anderen, entgegengesetzten Ende der Thermowalze. Am bevorzugtesten verringert sich die Höhe des Strömungskanals in Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums.
In der erfindungsgemäßen Thermowalze ist bevorzugt wenigstens ein Strömungskanal an dem einen Längs-, das heißt axialen Ende der Thermowalze breiter als am anderen, entgegengesetzten Ende der Thermowalze. Am bevorzugtesten verringert sich die Breite des Strömungskanals in Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums.
Am bevorzugtesten sind bei der erfindungsgemäßen Thermowalze im Wesentlichen alle längsgerichteten Vorlaufkanäle breiter als im Wesentlichen alle längsgerichteten Rücklaufkanäle.
Bevorzugt sind im Wesentlichen alle längsgerichteten Strömungskanäle der erfindungsgemäßen Thermowalze an dem einen Ende der Thermowalze höher als an dem anderen, entgegengesetzten Ende der Thermowalze. Die höheren Enden der Strömungskanäle können sich am gleichen Ende oder an verschiedenen Enden der Thermowalzen befinden.
Bevorzugt sind im Wesentlichen alle längsgerichteten Strömungskanäle der erfindungsgemäßen Thermowalze an dem einen Ende der Thermowalze breiter als an dem anderen, entgegengesetzten Ende der Thermowalze. Die breiteren Enden der Strömungskanäle können sich am gleichen Ende oder an verschiedenen Enden der Thermowalzen befinden.
Nach einem bevorzugten zusätzlichen Merkmal der Erfindung verringert sich die Breite des Strömungskanals stufenlos, wobei der Strömungskanal in der hauptsächlichen Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums kontinuierlich schmäler wird.
Nach einem bevorzugten zusätzlichen Merkmal der Erfindung verringert sich die Breite des Strömungskanals gestuft, wobei der Strömungskanal in der hauptsächlichen Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums diskontinuierlich schmäler wird.
Bei der erfindungsgemäßen Thermowalze sind die Strömungskanäle bevorzugt in die Innenachse der Thermowalze eingearbeitet.
Nach einem bevorzugten zusätzlichen Merkmal der Erfindung ist der Strömungskanal so in Längsrichtung der Thermowalze spiralförmig verlaufend angeordnet, dass wenigstens zwei Kanäle die Mitte des Nips (Pressspaltes) gleichzeitig schneiden, bevorzugt aber höchstens die Hälfte der Kanäle der Walze die Mitte des Nips gleichzeitig schneidet. Bevorzugt windet sich der Strömungskanal auf der Gesamtlänge der Walze um 5–90°, am bevorzugtesten um 10–60°.
Nach einem bevorzugten zusätzlichen Merkmal der Erfindung sind in dem Strömungskanal die Turbulenz mehrende kleinteilige Formen ausgebildet, deren Maße wesentlich unter der Abmessung des Strömungskanals liegen und auch keinen wesentlichen Einfluss auf die in seiner Breite schmäler werdende Form des Strömungskanals haben.
Nach einem bevorzugten zusätzlichen Merkmal der Erfindung hat der Strömungskanal an seiner Oberseite, das heißt an seiner zur Außenfläche der Thermowalze hin gerichteten Seite eine größere Weite als in seinem Unterteil, das heißt in seinem zum Walzeninneren hin gerichteten Teil.
In der erfindungsgemäßen Thermowalze ist die Höhe des Strömungskanals an dem einen Längsende der Walze bevorzugt größer als am anderen, entgegengesetzten Ende.
In den Strömungskanälen der erfindungsgemäßen Thermowalze können sich in Längsrichtung des Strömungskanals erstreckende Zusatzteile, das heißt Verdrängungskörper eingesetzt werden, mit denen die in Längsrichtung des Strömungskanals erfolgende Verringerung der Breite und/oder der Höhe bewerkstelligt wird.
Die erfindungsgemäße Thermowalze hat ein Duopass-Strömungssystem und die Querschnittsfläche oder das Höhen-Breiten-Verhältnis des Vorlaufkanals der Thermowalze ist anders als die entsprechende Bemessung des Rücklaufkanals.
Bevorzugt ist die Breite des Strömungskanals der Thermowalze an dem einen Ende um 10–40%, bevorzugt um 20–30% größer als am anderen, entgegengesetzten Ende.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wurden die Strömungskanäle der Thermowalze zunächst als Strömungsrillen mit im Wesentlichen konstantem Querprofil in die Innenachse eingearbeitet und die Verschmälerung des Strömungskanals dann durch Einfügen eines separater Zusatzteils bewerkstelligt, das am besten aus einem keilförmigen, die Breite des Strömungskanals reduzierenden Einsatz besteht. Befestigt werden kann das Zusatzteil in dem Kanal zum Beispiel mit einer Schraube oder einem anderen entsprechenden Befestigungselement, einer formschlüssige Verbindung oder auf eine andere passende Verbindungsweise. Der Einsatz ist bevorzugt aus Kunststoff gefertigt und kann die Turbulenz der Strömung erhöhende kleinteilige Formen aufweisen, wie zum Beispiel Aufrauung, Falten, Rillen oder Vertiefungen. Diese kleinteiligen Formen sind in ihren Abmessungen wesentlich kleiner als der Strömungskanal und haben auch keinen wesentlichen Einfluss auf die in ihrer Breite abnehmende Form des Strömungskanals. Der Einsatz kann aus einem über die Stirnseite der Thermowalze auswechselbaren Körper bestehen.
Mit der Erfindung wurde eine außerordentlich vorteilhafte Art und Weise der Beschleunigung der Strömung des Wärmeübertragungsmediums in Längsrichtung der Thermowalze geschaffen, wobei der Wärmeübergangskoeffizient wächst und so die sinkende Temperatur des Wärmeübertragungsmediums kompensiert.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, auf deren Details die Erfindung jedoch in keiner Weise eng begrenzt werden soll, genauer beschrieben.
1A–1D zeigen schematisch eine Thermowalze und damit verbundene vorteilhafte Beispiele.
2 zeigt schematisch ein Beispiel des Strömungskanals der erfindungsgemäßen Thermowalze, dessen Breite sich stufenartig verringert.
3 zeigt schematisch ein anderes Beispiel des Strömungskanals der erfindungsgemäßen Thermowalze, dessen Breite sich stufenlos verringert, von oben aus Richtung des Außenumfangs der Thermowalze betrachtet.
4A und 4B zeigen schematisch Beispiele der Gestaltung des Thermowalzen-Strömungskanals in Höhenrichtung.
5 zeigt schematisch ein Beispiel der Strömungskanalanordnung der erfindungsgemäßen Thermowalze in einer so genannten Duopass-Anwendung.
6 zeigt schematisch ein Beispiel der Querschnittsgestaltung des Strömungskanals der Thermowalze.
7 zeigt schematisch ein anderes Beispiel der Querschnittsgestaltung des Strömungskanals der Thermowalze.
8 zeigt schematisch ein Beispiel des im Strömungskanal der Thermowalze einzusetzenden Zusatzteils.
9 zeigt schematisch ein Beispiel der Oberflächenform des Zusatzteils.
10 zeigt schematisch ein zweites Beispiel der Oberflächenform des Zusatzteils.
11 zeigt schematisch ein drittes Beispiel der Oberflächenform des Zusatzteils.
12 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel der Oberflächenform des Zusatzteils.
In den Zeichnungen wurden für einander entsprechende Teile und Teilgesamtheiten gleiche Bezugszeichen verwendet. Insbesondere sei angemerkt, dass mit dem Bezugszeichen 15 allgemein ein auf die Mantelfläche der Thermowalze wirkender Wärmeübertragungsmedium-Strömungskanal bezeichnet ist, der ein Vorlaufkanal oder ein Rücklaufkanal sein kann. Sollte speziell ein Vorlaufkanal oder speziell ein Rücklaufkanal bezeichnet werden, so wurde das Bezugszeichen 151 (Vorlauf) beziehungsweise 152 (Rücklauf) benutzt.
1A zeigt ein Beispiel einer Thermowalze 10, das heißt einer kühl- oder heizbaren Faserbahnmaschinenwalze. In 1 umfasst die Thermowalze 10 eine Außenschicht 12, die bevorzugt aus Metallwerkstoff, zum Beispiel Stahl besteht, und eine die Last aufnehmende Innenachse 13. Zwischen der Außenschicht 12 und der Innenachse 13 sind hauptsächlich in Längsrichtung der Thermowalze 10, also axial S verlaufende, auf die Mantelfläche wirkende Wärmeübertragungsmedium-Strömungskanäle 15 angeordnet, die bevorzugt von in die Außenseite der Innenachse 13 eingearbeiteten Strömungsrillen gebildet werden. Die Strömungskanäle 15 können auch in die Innenseite der Außenschicht 12 in Form von Strömungsrillen eingearbeitet oder eine Kombination von in die Außenseite der Innenachse 13 und die Innenseite der Außenschicht 12 eingearbeiteter Strömungsrillen sein. Die Strömungskanäle 15 verlaufen in axialer, das heißt in Längsrichtung S der Thermowalze 10 oder schräg zur Längsrichtung wie in 1A gestrichelt dargestellt ist. Bevorzugt sind die Strömungskanäle so gewunden, dass wenigstens zwei Strömungskanäle, höchstens aber die Hälfte der Kanäle der Walze die Nipmitte gleichzeitig schneiden. Wie aus 1A–1B hervorgeht, sind die Strömungskanäle 15 bevorzugt spiralförmig in Längsrichtung der Thermowalze angeordnet, und zwar bevorzugt so, dass sich der Strömungskanal über die Länge der Walze um den Winkel A, das heißt um 5–90°, am bevorzugtesten um 10–60° im Verhältnis zur längsgerichteten Mittelachse S der Thermowalze windet. Die Thermowalze 10 umfasst an die Innenachse 13 gefügte Stirnteile 11A, 11B, wobei wenigstens in einem derselben 11A; 11B ein (in den Zeichnungen nicht dargestellter) Strömungskanal zur Versorgung der Strömungskanäle 15 der Thermowalze 10 mit Wärmeübertragungsmedium zwecks Aufheizens beziehungsweise Kühlens der Außenschicht 12 mit Wärmeübertragungsmedium und zum Ableiten des Wärmeübertragungsmediums aus den Strömungskanälen 15 der Thermowalze angeordnet ist. Als Wärmeübertragungsmedium wird ein Fluid, bevorzugt Öl eingesetzt. Die Außenschicht 12 vermittelt während des Betriebs der Thermowalze 10 die Heiz-/Kühlwirkung auf die Faserbahn. Hergestellt ist die Faserbahnmaschinen-Thermowalze 10, die eine zylindrische Innenachse 13, eine die Innenachse 13 umgebende, bevorzugt aus Metallwerkstoff bestehende Außenschicht 12 und Wärmeübertragungsmedium-Strömungskanäle umfasst, durch Zusammenfügen der Innenachse 13 und der Außenschicht 12 mittels Schrumpfpassung, das heißt die Thermowalze ist eine gecrimpte Thermowalze und die Strömungskanäle 15 der Thermowalze sind aus Strömungsrillen 15, die vor dem Zusammenfügen der Innenachse 13 und der Außenschicht 12 in die Außenseite der Innenachse 13 und/oder in die Innenseite der Außenschicht 12 eingearbeitet wurden, gebildet.
1C zeigt ein Beispiel der Strömungskanalanordnung der Thermowalze 10, bei der zwischen der Innenachse 13 und der Außenschicht 12 über den Walzenumfang der Thermowalze 10 verteilt mehrere Vorlaufkanäle 151 und Rücklaufkanäle 152 in gegenseitigen Abständen abwechselnd angeordnet sind. Die Strömungskanäle 151, 152 sind in ihrem Querschnitt im Wesentlichen U-förmig als Strömungsrillen in die Außenseite der Innenachse 13 eingearbeitet, und die Strömungskanäle 151, 152 haben an ihrer Oberkante, also an ihrer zur Außenfläche der Thermowalze 10 hin gerichteten Kante, eine größere Weite als an ihrem Unterteil, also als dem zur Innenachse 13 hin gerichtete Teil der Strömungskanäle 151, 152.
Nach 1D ist mindestes ein in Walzenlängsrichtung verlaufender, auf die Mantelfläche der Thermowalze wirkender Vorlaufkanal 151 in seiner Breite L151 größer als wenigstens ein in Walzenlängsrichtung verlaufender, auf die Thermowalzen-Mantelfläche wirkender Rücklaufkanal 152. In 1D sind die Strömungsrichtungen des Wärmeübertragungsmediums durch Pfeile F angegeben.
Bevorzugt ist wenigstens ein in Walzenlängsrichtung verlaufender, auf die Mantelfläche der Thermowalze wirkender Wärmeübertragungsmedium-Vorlaufkanal 151 an dem einen Walzenende in seiner Höhe größer als am anderen, entgegengesetzten Walzenende. Bevorzugt ist wenigstens ein auf die Walzenmantelfläche wirkender Wärmeübertragungsmedium-Rücklaufkanal 152 an dem einen Walzenende in seiner Höhe größer als am anderen, entgegengesetzten Walzenende. Die höheren Enden der Strömungskanäle 151, 152 befinden sich bevorzugt an verschiedenen Enden der Walze.
Wie aus den in den Zeichnungen dargestellten Beispielen hervorgeht, erstrecken sich die auf die Mantelfläche der Thermowalze 10 wirkenden Vorlauf- und Rücklaufkanäle 15; 151, 152 ausschließlich in Längsrichtung der Thermowalze 10.
Nach 2 ist bei der Thermowalze 10 die Breite LA wenigstens eines Strömungskanals 15 an dem einen Längen-, das heißt axialen Ende der Thermowalze 10 größer als die Breite LB des Strömungskanals 15 am anderen, entgegengesetzten Ende der Thermowalze 10. Am bevorzugtesten sind im Wesentlichen alle längsgerichteten Strömungskanäle 15 der Thermowalze 10 an dem einen Ende der Thermowalze 10 in ihrer Breite LA größer als am anderen, entgegengesetzten Ende der Thermowalze. Die breiteren Enden der Strömungskanäle können sich am gleichen Ende oder an verschiedenen Enden der Thermowalze 10 befinden. Am bevorzugtesten verringert sich die Breite des Strömungskanals 15 in Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums, in der Zeichnung also von links nach rechts in Längsrichtung S der Thermowalze 10. In dem in 2 gezeigten Beispiel verringert sich die Breite des Strömungskanals 15 stufenweise, das heißt der Strömungskanal wird in Längsrichtung S der Thermowalze 10, also in axialer Richtung diskontinuierlich schmäler. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist die Breite LA des Strömungskanals 15 an dem einen Ende der Thermowalze 10 am größten und am anderen Ende die Breite LB am kleinsten. Bewirkt wurde die Verschmälerung durch stufenweise Verringerung der Breite ausgehend von der Breite LA über die Zwischenbreite LM und weiter in der folgenden Stufe auf die geringste Breite LB.
In dem in 3 gezeigten Beispiel verringert sich die Breite des Strömungskanals 15 in Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums stufenlos, das heißt der Strömungskanal 15 verschmälert sich in Längsrichtung S, also in axialer Richtung der Thermowalze 10 kontinuierlich.
Nach 4A und 4B ist die Höhe h des Strömungskanals 15 in Längsrichtung S der Thermowalze 10 wie in 4A gezeigt im Wesentlichen konstant oder die Höhe h des Strömungskanals 15 kann, wie in 4B gezeigt, in Längsrichtung der Thermowalze abnehmen und ist dann an dem einen Ende mit der Höhe hA größer als mit der Höhe hB am anderen Ende. Die Höhe des Strömungskanals 15 kann auch auf andere Art und Weise variieren.
5 zeigt ein Beispiel der Strömungskanalanordnung der erfindungsgemäßen Thermowalze 10 in einer so genannten Duopass-Anwendung. In dem Beispiel nach 5 hat der Vorlaufkanal 151 der Thermowalze 10 eine andere Bemessung als der Rücklaufkanal 152. Der Vorlaufkanal 151 verkleinert sich in seiner Breite so, dass an dem einen Ende der Thermowalze die Breite LA1 größer ist als die Breite LB1 des Strömungskanals 151 am anderen Ende. Der Rücklaufkanal 152 wiederum verkleinert sich in seiner Breite in entgegengesetzter Richtung, jedoch so, dass an dem einen Ende die Breite LB2 größer ist als die Breite LA2 am anderen Ende. Sowohl beim Vorlaufkanal 151 als auch beim Rücklaufkanal 152 verringert sich die Breite des Strömungskanals 15 in Strömungsrichtung F des Wärmeübertragungsmediums.
In dem Beispiel in 6 ist die Querschnittsform des Strömungskanals 15 im Wesentlichen als an der Spitze gerundetes „V” ausgebildet.
7 zeigt eine kombinierte Querschnittsform des Strömungskanals 15, welche sich aus einen U-förmigen Teil und einem oben daran anschließenden Verbreiterungsteil zusammensetzt.
Gemäß dem in 8 gezeigten Beispiel können in den Strömungskanälen 15 der Thermowalze 10 Verdrängungskörper 16 eingesetzt werden, mit denen in Längsrichtung eine Verschmälerung und/oder Höhenreduzierung des Strömungskanals 15 erreicht wird. Die Strömungskanäle 15 der Thermowalze 10 sind in die Innenachse 13 als Strömungsrillen zunächst mit im Wesentlichen konstantem Querprofil eingearbeitet worden, und die Verringerung der Breite und/oder Höhe des Strömungskanals 15 hat man dann mit Hilfe eines separaten Zusatzteils, nämlich eines Verdrängungsköpers 16 bewerkstelligt, der am bevorzugtesten aus einem keilförmigen, eine abnehmende Breite und/oder Höhe des Kanals bewirkenden Einsatz 16 besteht. Befestigt werden kann das Zusatzteil 16 in dem Strömungskanal 15 zum Beispiel mit einer Schraube oder einem anderen entsprechenden Befestigungselement, einer formschlüssige Verbindung oder auf eine andere passende Weise. Der Einsatz 16 ist bevorzugt aus Kunststoff gefertigt und kann gemäß den in 10–13 gezeigten Beispielen die Turbulenz der Strömung verbessernde kleinteilige Formen 17, 18, 19, 20 aufweisen wie Aufrauung, Falten, Rillen oder Vertiefungen. Diese kleinteiligen Formen 17, 18, 19, 20 sind in ihren Maßen wesentlich kleiner als die Abmessungen des Strömungskanals 15 und haben auch keinen wesentlichen Einfluss auf die in der Breite abnehmende Form des Strömungskanals 15. Der Einsatz 16 kann über die Stirnseite der Thermowalze austauschbar sein und sich über die gesamte wesentliche Länge des Strömungskanals erstrecken.
Die turbulenzverbessernden kleinteiligen Formen können auch direkt in dem Strömungskanal ausgebildet sein.
9 zeigt eine zinnenartige, die Turbulenz der Strömung verbessernde Form 17 an einem in den Strömungskanal 15 eingesetzten Zusatzteil 16.
10 zeigt eine wellenartige, die Turbulenz der Strömung verbessernde Form 18 an einem in den Strömungskanal 15 einzusetzenden Zusatzteil 16.
11 zeigt eine aus kleinen pyramidenförmigen Knötchen 19 gebildete, die Turbulenz der Strömung verbessernde Form an einem in den Strömungskanal 15 einzusetzenden Zusatzteil 16.
12 zeigt eine aus längsgerichteten Aufrauungen 20 gebildete, die Turbulenz der Strömung verbessernde Form an einem in den Strömungskanal 15 einzusetzenden Zusatzteil 16.
Die Erfindung wurde vorangehend unter Bezugnahme auf nur einige ihrer vorteilhaften Beispiele beschrieben, auf deren Details die Erfindung jedoch in keiner Weise eng begrenzt ist. Somit besteht im Rahmen des in den Schutzansprüchen definierten Erfindungsgedanken die Möglichkeit zahlreicher Variationen und Modifikationen wie auch verschiedener Kombinationen verschiedener Details.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

FI 8407 [0004]
FI 20090080 U [0004]
WO 2005021867 A1 [0005]
US 4955268 [0006]

Claims

Thermowalze (10) für eine Faserbahnmaschine, welche eine zylindrische Innenachse (13), eine diese Innenachse (13) umgebende Außenschicht (12) sowie auf die Mantelfläche der Thermowalze (10) wirkende Wärmeübertragungsmedium-Vorlauf- und -Rücklaufkanäle (15; 151, 152) umfasst, wobei die auf die Mantelfläche wirkenden Vor- und Rücklaufkanäle (15; 151, 152) sich ausschließlich in Längsrichtung der Thermowalze (10) erstrecken, und die Herstellung der Thermowalze durch gegenseitige Befestigung der Innenachse (13) und der Außenschicht (12) mit Hilfe von Schrumpfverbindung/-passurig erfolgt ist, und die längsgerichteten Strömungskanäle (15; 151, 152) der Thermowalze (10) durch vor dem Aneinanderfügen der Innenachse (13) und der Außenschicht (12) in die Außenseite der Innenachse (13) und/oder die Innenseite der Außenschicht (12) axial eingearbeitete Strömungsrillen gebildet worden sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der Thermowalze wenigstens ein Vorlaufkanal (151) breiter ist als wenigstens ein Rücklaufkanal (152).
Thermowalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Thermowalze (10) die Höhe wenigstens eines Strömungskanals (15; 151, 152) an dem einen Längsseitigen (S) Ende der Thermowalze (10) größer ist als die Höhe des Strömungskanals (15; 151, 152) am anderen Ende der Thermowalze (10).
Thermowalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Thermowalze (10) die Breite (LA) wenigstens eines Strömungskanals (15; 151, 152) an dem einen längsseitigen (S) Ende der Thermowalze (10) größer ist als die Breite (LB) des Strömungskanals (15; 151, 152) am anderen Ende der Thermowalze (10).
Thermowalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Breite des Strömungskanals (15; 151, 152) in Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums verringert.
Thermowalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Wesentlichen alle längsgerichteten (S) Strömungskanäle (15; 151, 152) der Thermowalze (10) an dem einen Ende der Thermowalze (10) breiter sind als am anderen, entgegengesetzten Ende der Thermowalze (10).
Thermowalze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die breiteren Enden der Strömungskanäle (15; 151, 152) am gleichen Ende der Thermowalze oder an verschiedenen Enden der Thermowalze (10) befinden.
Thermowalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Breite des Strömungskanals (15; 151, 152) stufenlos verringert, wobei sich der Strömungskanal (15; 151, 152) in der hauptsächlichen Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums kontinuierlich verschmälert.
Thermowalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Breite des Strömungskanals (15; 151, 152) gestuft verringert, wobei sich der Strömungskanal (15; 151, 152) in der hauptsächlichen Strömungsrichtung des Wärmeübertragungsmediums diskontinuierlich verschmälert.
Thermowalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (15; 151, 152) in Längsrichtung (S) der Thermowalze (10) so spiralförmig verlaufend angeordnet ist, dass wenigstens zwei Strömungskanäle (15; 151, 152) die Mitte des Nips gleichzeitig schneiden.
Thermowalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Strömungskanal (15; 151, 152) der Thermowalze (10) wenigstens ein sich in Längsrichtung des Strömungskanals erstreckendes Zusatzteil (16) eingefügt ist, mit dem die in Längsrichtung des Strömungskanals erfolgende Verschmälerung und/oder Höhenreduzierung des Strömungskanals (15; 151, 152) bewirkt wird.
Thermowalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strömungskanal (15; 151, 152) die Turbulenz erhöhende kleinteilige Formen (17, 18, 19, 20) angeordnet bzw. ausgebildet sind, die in ihren Maßen wesentlich kleiner sind als die Bemessung des Strömungskanals (15; 151, 152).
Thermowalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermowalze (10) ein Duopass-Strömungssystem aufweist und der Vorlaufkanal (151) der Thermowalze anders bemessen ist als der Rücklaufkanal (152).
Thermowalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Strömungskanals der Thermowalze (10) an dem einen Ende um 10–40%, bevorzugt um 20–30% größer ist als am anderen, entgegengesetzten Ende.