DE2431069A1

DE2431069A1 - Kuehl- oder heizwalze

Info

Publication number: DE2431069A1
Application number: DE19742431069
Authority: DE
Inventors: Kjell Arne Ingemar Johansson
Original assignee: SKANDINAVISKA APPARATIND
Current assignee: SKANDINAVISKA APPARATIND
Priority date: 1974-06-28
Filing date: 1974-06-28
Publication date: 1976-01-15
Also published as: FR2277317B3; FR2277317A1

Description

Patentanwälte
Dipl.-Ing. V/.Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochein

Frankfurt an Kain Staufenstrasse 36

In. Sachen:

Skandinaviska Apparatindustri
Akfciebolaget Saisp
Frlker.berg/Schweien

Kühl- oder Reizwalze

Die Erfindung betrifft eine Kühl- oder Heizwalzc mit doppeltem Kant el und einen von einen Wärme transportieren':' ^n Fluid durchströmten Nantei-Zwischenraum mit axial gegenüoerliegenden Einlaß- und A.uslaSöffnungen ur.Ί einer oder mehreren schraubengangförmig angeordneten Leitrippen, welche zusammen mit den Mantelv.'änden eir.en oder mehrere schraubengangförmige Strömungskanäle begrenr-en.

Έ)ε wird bei derartigen hohlen Waisen trotz einseitiger Einur.d Ableitung des kühlendon. oder heizenden Fluids von einem eis zum anderen Ende eine möglichst gleichmäßige Außentemperatur angestrebt. Dies ist z.B. bei der Herstellung von Laminaten, beispielsweise in Form von mit Kunststoff überzogenem Papier -wichtig, wobei das Papier normalerweise bei einer verhältnismäßig hohen Temperatur, von z.B. 5^5°^ mit Kunststoff bedeckt wird und dieser durch einen Ealtvs/Z-vorgang zwischen einer Kühlwalze der eingangs bezeichneten Art und einer Stützwalze, bei dem sich die Kunststoffschicht auf Seiten der Kühlwalze befindet, fest mit dem Papier verbunden wird. Die Temperatur des hergestellten Laminats liegt dann in der Größenordnung von z.B. 50 C, Vie leicht ersichtlich, kommt es bei derartigen Herstellungsverfahren

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auf eine sehr schnelle und gleichmäßige Kühlung an, so daß sich auch für die Kühlwalze die Forderung einer möglichst gleichmäßigen Kühlv.'irkung über ihre gesnrr.t?: Länge ergibt.

Xühlv/alzen für Extrudierverfahren sind in verschiedenen Ausführungen bekannt, z.B. durch das schviodi echo Patent 513 732. Fig. 1 und 2 der beiliegenden Zeichnung zeigen im Prinzip und stark vereinfacht eine solche vorbekannte Hohlwalze, bei der sich leicht zwischen beiden Enden eine Ta-rperaturdifferon:: von T_p - T^ -- 2° C ergibt. Erforderlich wäre jedoch die vollständige Beseitigung der Te:r.p^oraturdifferenz, so daß T₂ - T_x, iot.

Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe v;ird, ausgehend von einer Kühl- oder Heizwalze der eingangs genannten Art, vorgeschlagen, daß sich die Steigung der Leitrippen, von der Einlaß- zur Auslaßöffnung hin zunehmend verringert. Auf die vorteilhafte Wirkung dieser Maßnahme wird nachstehend im Zusammenhang mit der Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher eingegangen. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine herkömmliche Kühlwalze,

Fig. 2 eine Stirnansicht der Valze nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Mantel einer

Doppelmantel-Kühlwalze, bei der der Mantel-Zwischenraum durch eine schraubengangfönnige Leitrippe in einen schraubengangförnigen Srrömungskanal gegliedert ist,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgesäß gegenüber Fig. 5 verbesserte Kühlwalze,

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Fig. 5 und 6 Axialschnitte durch die Käutel zweier ^: weiterer Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung bedeutet 1 den äußeren Mantel und 2 den inneren Mantel einer Kühl- oder Heizwalze. Der Z':nfachheit halber wird nachstehend nur noch von Kühlwalsen gebrochen. Die stirnseitigen Endwände der in Fig. 1 dargestellten Walze sind mit 3 und 4- bezeichnet. Sie bestehen aus festen Platten oder Speichen, in deren Mitte eine Welle 5 in Naben 6 und 7 gelagert ist. Mit 8 ist der Zwischenraum zwischen den Mantelwänden 1 und 2 bezeichnet. Lurch diesen Zwischenraum wird ein kühlendes Fluid geleitet, welches durch Eor.ranschlücse zu- und abgeführt wird. Die äußeren, durch die Welle 5 geführten Zu- und Ableitungen sind reit 10 bzv. 1"· bezeichnet. Durch eine schraubengangfcrmig in Mantel-Zwischenraum 8 umlaufende Leitrippe 12 wird dieser in einen schraubenganr;-fcrnigen Strömungskannl unterteilt. Die Leitrippe kann α ach eine sich ändernde schraubenförmige Steigung ha can, wie in Fig. 4- bei 13 angedeutet. Der äußere Mantel kann auf seiner Innenseite mit einem Belag oder einer Schicht aus anderem Material versehen sein. Mit 15 ist in der Zeichnung das durch den Mantel-Zwischenraum strömende Fluid angeleutet.

Gemäß Fig. 1 wird die wirksame Arbeitsfläche, d.h. der äußere Mantel der Walze durch das zwischen den Mantelwänden 1 und 2 strömende Fluid gekühlt. Unter Zugrundelegung der Verhältnisse gemäß Fig. 1 ergibt sich zwangsläufig im Bereich der Stirnwand 4 auf Seiten des Abflusses eine höhere Temperatur Tp als die Temperatur T^, am Einlaßende der Walze. Dies gilt, solange eine gleichmäßige Ableitung der Wärme über die gesamte Lange der Walze stattfindet.

Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, durch ungleichmäßige Wärmeableitung trotz des sich auf seinem Weg durch die Walze erwärmenden Fluids eine gleichmäßige Kühlung des

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äußeren Mantels zu erhalten. Dies kann im einzelnen auf verschiedenen Wege erfolgen:

1. Die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlfluids kann zum Auslaß hin zunehmend beschleunigt werden.

2. Die Turbulenz· des Kühlfluirls kann zum Auslaß hin zunehmend verstärkt werden.

5. Die Wärmeübertragung kann durch Vergrößerung der Kühlflächen verbessert werden.

4-, Die örtliche Wärmeleitfähigkeit kann verändert werder:

o-

o) durch zunehmende Verringerung der Wandstärke des äußeren Mantels zum Auslaß hin;

b) durch Bedecken oder Beschichten der Innenseite der äußeren Kantelwand mit einem besser wärmeleitenden Material.

5. Die Wärmeübertragung kann durch Änderung der Umfangsrichtung der Kühlströmung mit bezug auf die Drehrichtung der Walze verändert werden.

Selbstverständlich ist eine Kombination der vorstehend vorgeschlagenen einseinen Maßnahmen möglich, um zu einer gesteigerten Gesamtwirkung zu kommen.

Die vorstehend unter 1 bis 5 aufgezählten verschiedenen Möglichkeiten werden nachstehend in Detail erörtert.

1. und 2.: Durch Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit cder der Turhulenz der Kühlflüssigkeit in Walzen gemäß Fig. 1 ist es möglich, die Wärmeübertragung zu verbessern, dies geschähe jedoch, in absoluten

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Werten gemessen, gleichmäßig über die resaate Länge der Walze. Erst durch e:.ne zurohr.ende Vergrößerung der WarneÜbertragung durch den äußeren I'Iantel über die Länge der Waise kann eine gleichmäßige Außentemperatur der Waisenoberfläche, also Tp - T_x. erreicht werden. Zu diesen Zweck können vorschlagsgemäß entsprechend Fig. '+ schrauberiggngfomige Leitrippen axt i-uneimeni kleinerer Steigung vorgesehen sein, wodurch di? Querschnitts-.fläche der 3trör.un"r,kar.äle zur Ausinßöffrung hin verringert v;ird und die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit sr.steigt.

2. und 3·: 3s wird die Turbulenz der Kühlflüssigkeit zur Aus-Isßöffnung hin zunehaend vergrößert, indem z.B. die Leitrippen mit geeigneten Mitteln, z.B. FaI- ~ur.ge.n, Pippen, Erhebungen oder anderen Widerständen, Löchern od.dgl. versehen ver>"i. Eine v.'eitere Möglichkeit besteht darin, die Oberfläche äos zu kühlenden Bereichs mit einer: Material mit rauher Oberfläche zu tedecken. Außer einer verstärkten Turbulenz wird hierbei eine größere gekühlte Fläche erhalten. Zwecknäßigrerweise hat die Deckschicht gleichzeitig auch Korrosion verhindernde Eigenschaften. Infrage könnt z.B. eine Chrom-, Silber- oder Goldplatierung oder Galvanisierung der Oberfläche. Wenn Rostschutz vernachlässigt werden kann, genügt möglicherweise in einfachen Fällen das Sandstrahlen der betreffenden Flächen, wenn das Material z.3. ein Blech mit einer glatten Oberfläche ist.

4·.: Die Wärmeleitfähigkeit durch die Kantelvand kann weiterhin dadurch verändert wzTcion, daß

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a. die Jnncnreite der äußeren I'Irntel-vr'nd konisch ausgebildet v/ird, so daß ο ich ihre Stärke ge-

b. die Innenseite der äußeren Nanteivand gcnäS. Fig. 6 mit einer konischen Auflage¹ oder Beschichtung 14 verceaon -.vird, λχπζ. diese Schicht

p-iripir) "*"· or; f-o i->.-. '-ι νο-'τ',.-,ΐη- '-''•li-i j-'.-n ^: ■'-cVn.if fi 71 pnfpn

aufv.'cir.t al3 do^ Msteriai des än.:U^:r-n Kanteis Unter Ss^ic-^pioi ü ' ^~'j""rr d.ⁿr in 3""i"» ο fcno^ ^!""ten Verjüng'"-n^ αεί' öu^ren r-Iantel*\arri erg""br eich eino sur.ehmer/l stärkere Wärneübrrtrggi:;:^ zur Äuslaß'iffr.unj hin. Unter diecen "'or:i u~^r: et zurren können d;e Loirrippon 12 über die -rerar.te Länrre der '-^Tol^e gpnr. gleichmäßig ffu-geb·; Id^t sein, nicht n\:.r hinsichtlich ihrer Steigung, sondern irr. Vergleich zu Fig. 5 auch Iiirnichtlich, ihres Außoniurchmessers.

5· : Inden den Leitrippon eine Steijrvrjrsrichrung

nach rechts oder links gegeben wiri, vähr°nd 5ie Walze ir. Uhr:'.eirer?inn od^- ert -er:^r.r;e-?.!.'tc rotiert, k'inn ebenfalls diö Vrr™eleiti'a^irkeit genteigert oder verringert werden. Dies beruht auf der Tatsache, daß der Wärmeaustausch svischen dem. kühlenden Fluid und der Innenseite des äußeren Kanteis nach dec ^egenstromprinzip vcnstatten gehen kann.

Vie bereits erwähnt, beschränkten sich die vorstehend beschriebenen Ausführungen und Verfahren auf Zühiv.-alzen. Da die Verhältnisse bei Eel zv;qlzen ganz analog sind, fallen auch, diese unter die Erfindung,

Patentansprüche /

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Claims

? α t e nt an sp rϋ c h e

Kühl- oder Heizwalze mit doppeltem Mantel urd einem vorT"einem Warne transportierenden Fluid durchströmt er. Mantel-Zwischenraum mit axial gegenüberliegenden Einlaß- und Auslaßöffnungen und einer oder mehreren schraubengangförnig angeordneten Leitrippen, welche zusammen mit den Mantelwänden einen oder mehrere :-:chraubengangferdige Strcrr.ungskanäle begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß sich dir Steigung der Leitrippen (12, 13) von der Einlaß- zur Auslaßöffnung (10, 11) hin zunehmend verringert.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie gegen einen Wärmeübergang zu ihren inneren Teilen (5) hin oder umgekehrt thermisch isoliert ist.

3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Wandstärke der äußeren Mantelwand (1) von der Einlaß- zur Auslaßöffnung hin zunehmend verringert.

A. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite der äußeren Mantelwand (1) mit einer konischen Lage oder Schicht (1A) eines besser wärmeleitenden Materials"bedeckt ist.

5· Walze nach einem der Ansprüche 1 bis A, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche der'äußeren Mantelwand (1) und/oder der diese bedeckenden Schicht (1A) durch Unebenheiten vergrößert ist.

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6. Valse nach einem der Ansprüche 1 bis 5) dadurch gekennzeichnet , daß die Steigungsrichtung der schraubengangfönnigen Strönmngsicanäle mit bezug auf die Drehrichtung der Walze so festgelegt ist, daß sich zwischen dem Fluid (15) und der äußeren Mantelwand (1) der größere Wärmeübergang ergibt.

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ORIGINAL INSPECTED