DE2431806A1

DE2431806A1 - Kupplung fuer die heizmittelzu- und -abfuhr z.b. bei streckwerken

Info

Publication number: DE2431806A1
Application number: DE2431806A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Vepa AG
Current assignee: Vepa AG
Priority date: 1974-07-02
Filing date: 1974-07-02
Publication date: 1976-01-22
Also published as: IT1040790B; JPS5124970A; US4051604A; FR2332354A1; DE2431806C2; GB1506230A

Description

Vepa AG V 56 7

Riehen/Basel/Schweiz 28. Juni 1974

"Kupplung für die Heizmittelzu- und -abfuhr z.B. bei Streckwerken" . .

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung für die Heizmittelzu und -abfuhr an insbesondere für Chemiefasern verwendeten Streckwerken oder Walzentrocknern mit insbesondere an jeder Galette einem doppelten Walzenmantel und einer darin vorgesehenen Zwangsführung des für die Erhitzung der Galette notwendigen, in den freien Ringraum zwischen den beiden zylinderförmigen Mänteln strömenden Heizmittels, das in der hohlen Lagerwelle einer jeden Galette durch zwei z.B. sich mit Abstand umfassende Rohre zu- und abgeführt ist.

Bei den bekannten fliegend gelagerten Galetten zum Wärmebehandeln und gegebenenfalls gleichzeitigem Strecken von Chemiefasern ist es üblich, das Heizmittel, das im allgemeinen überhitzter Dampf ist, durch die Lagerwelle der Galette dieser zuzuführen. Dazu muß die Lagerwelle hohl ausgebildet sein und zumindest ein Rohr aufnehmen, das mit Abstand von der Wandung der Lagerwelle angeordnet ist. Durch das Rohr würde dann beispielsweise das Heizmittel zufließen und das Kondensat durch den von dem Rohr umfaßten Ringraum abfließen. Die Durchflußrichtung kann aber auch umgekehrt sein. Ein großes Problem bei derartigen Konstruktionen ist der Wärmeverlust im Lagergehäuse, ist die Wärmeabfuhr an die Lagerwelle. Die Lagerwelle der Galette heizt sich durch das zugeführte Heizmittel stark auf und gibt diese Wärme, die zusätzlich auch noch eine Längenänderung der Welle bewirkt, an das Lagergehäuse ab. Dieser Wärmeverlust kann teilweise vermieden werden, wenn in der hohlen Lagerwelle nicht nur ein, sondern zwei Rohre angeordnet sind, wobei das äußere Rohr zusätzlich mit Abstand von der Innenwandung der Lagerwelle angeordnet sein sollte. Auf diese

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Weise kann ein größerer Wärmeverlust durch fehlenden Kontakt der Heizmittelzu- und abführrohre mit den Wandungen der Lagerwelle vermieden werden.

Es ist üblich, an den freien Enden der Rohre jenseits der Lagerung der Galette das Heizmittel in die Lagerwelle einzuführen. Dazu dient ein sogenannter Rotationsdruckkopf, an dem eine Öffnung für die Zufuhr des Heizmittels und eine Öffnung für die Abfuhr des rücklaufenden Kondensats vorgesehen ist. Dieser Rotationsdruckkopf muß wegen der notwendigen, von außen angreifenden Zu- und Abführleitungen stillstehend angeordnet sein. Da die Rohre aber irgendwo mit der sich drehenden Galette verbunden sein müssen, entstehen Lagerstellen mit Relativbewegungen, die einmal dem Verschleiß unterworfen sind und zum anderen Stellen mit Dampfverlust sein können. Diese Lagerstellen sind deshalb stets Anlaß zu großem Ärger, weil sich eine dauerhafte, exakte Abdichtung durch die auftretenden Wärmedehnungen, Biegebeanspruchungen, Verschleißerscheinungen nicht ermöglichen läßt.

Es ist durch die Offenlegungsschrift 2 104 392 bekannt, das äußere Rohr mit der Galette drehfest zu verbinden. Dagegen ist das innere Rohr für die Zufuhr des Heizmittels in einer Lagerbüchse drehbar gegenüber der Galette gelagert, so daß also eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem stillstehenden Innenrohr und der Lagerwelle stattfindet. An dieser Lagerstelle traten die oben näher bezeichneten Probleme stets auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung für die Heizmittelzu- und -abfuhr zu finden, bei der trotz der nicht zu vermeidenden Wärmedehnungen an den Rohren und den Lagerstellen dieser Rohre, bei der trotz der nicht zu vermeidenden Verschleißerscheinungen über die Standzeit der Maschine die Heizmittelzu- und -abfuhr problemlos durchgeführt werden kann. Die Konstruktion soll so gestaltet sein, daß die natürlichen Verschleißerscheinungen unberücksichtigt bleiben können. Falls dennoch nach einer längeren Standzeit die Kupplung reparaturbedürftig werden sollte, sollen die Verschleißstellen schnell erreichbar und Reparaturen kurz-

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fristig durchführbar sein.

Ausgehend von der Kupplung anfangs genannter Art sieht die Erfindung zur Lösung der gestellten Aufgabe zunächst vor, sowohl das Heizmittelzu- als auch das -abführrohr drehfest mit der Galette zu verbinden. Sind die Rohre an der Verbindungsstelle zwischen der Lagerwelle und der Galette fest mit der Galette verbunden, so treten an dieser schwer zugänglichen Stelle an der Stirnfläche der Galette keine Verschleißerscheinungen mehr auf. Eine Reparatur wird deshalb dort nie mehr notwendig werden. Auf diese Lösung ist man bisher deshalb nicht gestoßen, weil ein drehendes äußeres und inneres Rohr Probleme für den Rotationsdruckkopf mit sich bringen und auch das Kondensat schlechter in einem solchen drehenden Rohr abgeführt werden kann.

Es ist deshalb erforderlich, die Konstruktion des bisher üblichen Rotationsdruckkopfes den gestellten Bedingungen anzupassen. Dabei dürfen aber auch an dem Rotationsdruckkopf keine Lagerstellen entstehen, die durch Verschleißerscheinungen ein Lecken verursachen, insbesondere keine Relativbewegungen an Stellen auftreten dürfen, wo sich Biegeerscheinungen der Welle bemerkbar machen. So ist es beispielsweise bisher stets beobachtet worden, daß nach einer gewissen Laufzeit einer Galette der Rotationsdruckkopf Schwingungen ausübt, die durch eine nicht mehr exakt zentrisch umlaufende Lagerwelle entstehen. Solche Schwingungen erhöhen selbstverständlich den Verschleiß am Rotationsdruckkopf.

Wie die Erfindung in Ausgestaltung der Grundidee weiterhin vorschlägt, sind diese Probleme dann gelöst, wenn an den Rohren ausschließlich Teile fest oder mit den Rohren sich drehende Teile angreifen. Es sollen also an den Rohren selbst überhaupt keine Lagerstellen mit Relativbewegung entstehen. Vorteilhaft ist es vielmehr, wenn die fest an den Rohren angreifenden Teile als Stützlager ausgebildet sind, die ihrerseits sich ausschließlich gegenüber ortsfesten Gehäusewandungen an dem an den freien Enden der Rohre jenseits der Lagerung der Galette angeordneten Rotationsdruckkopf drehen. Dazu eignen sich insbesondere Stützla-

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ger, die senkrecht zur Erstreckung der Rohre rund um diese angeordnet sind. Zwischen den Gehäusewandungen und den möglichst ballig ausgebildeten Stützlagern sind dann Kohleringlager vorgesehen, so daß auch bei nicht mehr ganz zentrisch angeordneten Rotationsdruckköpfen Leckerscheinungen vermieden werden können.

Es ist bekannt, den Rotationsdruckkopf lediglich an den Enden der Rohre zu befestigen. Diese fliegende Befestigung ist notwendig, weil die Rohre sich z.B. bei Inbetriebnahme der Vorrichtung ausdehnen und damit sich der Abstand des Rotationsdruckkopfes zum Lagergehäuse vergrößert. Durch diese fliegende Lagerung ist aber eine dauerhafte Maßgenauigkeit nicht erzielbar. Die Erfindung sieht in vorteilhafter Ausgestaltung vor, den Rotationsdruckk. drehfest zu halten, und zwar ist es günstig, den Rotationsdruckkopf zusätzlich am Lagergehäuse der Galette zu befestigen, indem beispielsweise sich von dem Lagergehäuse eine Tragestange erstreckt, die sich durch Bohrungen im Gehäuse des Rotationsdruckkopfes schiebt. Wegen der Längenänderungen der Rohre muß nunmehr der Rotationsdruckkopf an der Tragestange axial verschieblich gehalten sein. Durch diese Konstruktion wirken sich einmal das Gewicht des Rotationsdruckkopfes und auch andere beim Betrieb der Vorrichtung entstehende Gewichtsänderungen nicht auf die Stabilität der Rohre aus. Mit anderen Worten, die Rohre werden immer genau zentrisch laufen, so daß auch der Rotationsdruckkopf stets mittig gehalten ist und keine exzentrischen Schwingungen ausübt.

In weiterer Ausgestaltung der Kupplungsvorrichtung nach der Erfindung sind Maßnahmen ergriffen, die die beim Betrieb der Vorrichtung auftretenden Wärmedehnungen an den Rohren berücksichtigen, derart, daß sie ohne Beeinflussung der Lager am Rotationsdruckkopf auftreten können. Wie erwähnt, ist es bekannt, am äußeren Rohr ein Stützlager drehfest zu befestigen, das gegenüber der Wandung des Rotationsdruckkopfes abgedichtet ist. Die Erfindung sieht nunmehr vor, daß neben diesem Stützlager für das äußere Rohr ein weiteres für das innere Rohr vorgesehen ist. Vorzugswei- · se soll dieses für das innere Rohr vorgesehene Stützlager an dem äußeren Rohr angreifen und mit Vorzug auch gegenüber dem äußeren

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und damit auch zum inneren Rohr drehfest verbunden sein. Die Folge davon ist, daß sich keine Relativbewegung zwischen dem Stützlager für das innere Rohr und dem inneren Rohr ergeben, obgleich eine drehfeste Verbindung zwischen dem inneren Rohr und dem Stützlager nicht existiert, vielmehr ist nunmehr das Stützlager zum Abdichten des inneren Rohres am äußeren Rohr zentriert und das innere im Stüztlager über eine Büchse gehalten. In dieser Büchse kann sich das innere Rohr axial verschieben, so daß auch beim zentrisch umlaufenden Innenrohr axiale Verschiebungen ohne Beeinflussung der Dichtungen möglich sind.

Die einzelnen erfinderischen Merkmale lassen erkennen, wie wichtig ein jedes Detail der Konstruktion zur Lösung der Gesamtaufgabe zu bemessen ist. Die einzelnen Ideen sind dabei durchaus allein, aber letztlich auch in Kombination von Bedeutung für die Gesamtkonstruktion.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Anhand derselben sollen neben den bisher schon genannten weitere erfinderische Merkmale beschrieben werden.

Die Zeichnung zeigt eine Galette 1 in der Ansicht und deren Lagerung mit einem Rotationsdruckkopf 2 im Schnitt. Die Lagerung der Galette erfolgt über eine Lagerwelle 3 im Lagergehäuse 4 über übliche Kugellager 5. Die Galette 1 hat einen nicht dargestellten doppelten Walzenmantel mit einer darin vorgesehenen Zwangsführung des für die Erhitzung der Galette notwendigen, in den von dem doppelten Walzenmantel erzeugten freien Ringraum strömenden Heizmittels. Bei der Ausführungsform gelangt das Heizmittel über eine Zuführleitung 8 in den Rotationsdruckkopf 2 und über Bohrungen 8¹ in das äußere Rohr 6'. Von dort durchfließt das Heizmittel wie überhitzter Dampf den Ringkanal zwischen dem äußeren Rohr 6, 6' und dem inneren Rohr 7 in der hohlen Lagerwelle 3. Im Fuße, in der rückseitigen Stirnfläche der Galette strömt das Heizmittel dann in einen Ringraum, von dem Bohrungen 9 das Heizmittel in den freien Ringraum zwischen den beiden zylinderförmigen Mänteln führen. Nachdem das Heizmittel über die Arbeitsbreite der Galette

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mindestens zweimal geströmt ist, gelangt es in den Bereich, der Bohrungen 10, die mit dem inneren Rohr 7 ebenfalls am Fuße der Galette verbunden sind. Der jetzt kondensierte Dampf wird durch das innere Rohr 7 bis zum Rotationsdruckkopf 2 geleitet und strömt von dort drucklos über eine Heizmittelabführleitung 11 ab.

Sowohl das äußere Rohr 6 als auch das innere Rohr 7 sind durch Schrauben 12 oder 13 mit der Stirnseite der Galette drehfest verbunden. Damit entstehen im Bereich dieser Stirnfläche, die von außen nicht zugänglich ist, keine Lagerstellen mit Relativbewegungen. Diese befinden sich vielmehr ausschließlich im Rotationsdruckkopf 2, der über eine Klemmverbindung 14 schnell lösbar mit dem äußeren Rohr 6 verbunden ist.

Der Rotationsdruckkopf ist an den Enden der Rohre 6', 7 nicht fliegend gelagert, sondern durch eine Tragestange 15 vom Lagergehäuse 4 gehalten. Diese Tragestange 15 erstreckt sich frei vom Lagergehäuse und durchstößt Bohrungen 16 im Gehäuse 17 des Rotationsdruckkopfes 2. Die Bohrungen sind in ihren Abmessungen so bemessen, daß eine axiale Verschiebung des Rotationsdruckkopfes an dieser Tragestange 15 möglich gemacht ist.

Am äußeren Rohr 6' ist ein Stützring 18 durch einen Keil 19 drehfest aufgezogen. Die zur Gehäusewandung 20 des Rotationsdruckkopfes 2 hinweisende Fläche des Stützringes 18 ist ballig ausgeführt, um kleine Ungenauigkeiten bezogen auf die zentrische Lagerung im Laufe der Betriebszeit der Gesamtvorrichtung ohne Leckverlust ausgleichen zu können. Zwischen dieser balligen Fläche des Stützringes und der Gehäusewandung 20 ist ein Kohleringlager 21 angeordnet, womit eine ausreichende wartungsfreie Dichtung erzeugt ist.

In gleicher Weise ist gegenüber dem Stützlager 18 ein weiterer Stützring 22 für das innere Rohr 7 am äußeren Rohr 6¹ durch den Keil 19 drehfest befestigt und am äußeren Rohr 6¹ zentriert, indem es dieses mit einem Flansch 23 umgreift. Zur Abdichtung gegenüber dem inneren Rohr 7 liegt der Stützring 22 mit beispielsweise einer Stopfbüchse 23 am inneren Rohr 7 an und zentriert es. Durch

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diese Konstruktion ist es ermöglicht, axiale Längenänderungen des inneren Rohres 7 ohne Beeinflussung der Dichtung auszugleichen. Gleichzeitig findet zwischen dem sich ganz durch die hohle Lagerwelle 3 und ganz durch das äußere Rohr 6'und dem Stützring 22 erstreckenden inneren Rohr 7 und dem Stützring 22. keine Relativbewegungen statt, da der Stützring mit dem äußeren Rohr 6', 6 und dieses ebenfalls mit der Galette verbunden ist. Genauso wie der Stützring 18 ist auch der Stützring 22 an der zur Gehäusewandung 24 hinweisenden Fläche ballig ausgeführt und dichtet infolge einer Federkraft von der Ringfeder 25 über ein Kohleringlager 26 gegenüber der deckelartigen Wandung 24 des Rotationsdruckkopfes 2 ab. ' .

Durch diese Konstruktion können durch Temperaturveränderungen auftretende Längenänderungen ausgeglichen werden, ohne die Konstruktion des Rotationsdruckkopfes zu beeinflussen. Der Rotationsdruckkopf 2 wird sich infolge einer Längenänderung des äußeren Rohres 6, 6' an der Tragestange 15 verschieben. Dadurch werden aber nicht die Kohleringlager 21, 25 beeinflußt. Das innere, das Kondensat ableitende Rohr 7 kann sich in der Stopfbüchse 23 axial verschieben und ist vorzugsweise über die äußere Stirnfläche des. Stützringes 22 hinaus verlängert, um genau oberhalb des im Durchmesser größer ausgebildeten Abführrohres 11 zu enden. Auf diese Weise wird ein Rückstau der Kondensatflüssigkeit vermieden und ein schneller Abfluß gewährleistet.

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Claims

Vepa AG 28. Juni 1974 Riehen/Basel/Schweiz V 567 PATENTANSPRÜCHE

1. Kupplung für die Heizmittelzu- und -abfuhr an insbesondere für Chemiefasern verwendeten Streckwerken oder Walzentrocknern mit insbesondere an jeder Galette einem doppelten Walzenmantel und einer darin vorgesehenen Zwangsführung des für die Erhitzung der Galette notwendigen, in den freien Ringraum zwischen den beiden zylinderförmigen Mänteln strömenden Heizmittels/ das in der hohlen Lagerwelle einer jeden Galette durch zwei z.B. sich mit Abstand umfassende Rohre zu- und abgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Heizmittelzu- (6, 6') als auch das -abführrohr (7) drehfest mit der Galette (1) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Rohren (6, 6', 7) ausschließlich Teile (18, 22) fest oder mit den Rohren sich drehende Teile (22, 23) angreifen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fest an den Rohren angreifenden Teile als Stützlager (18, 22) ausgebildet sind, die ihrerseits sich ausschließlich gegenüber ortsfesten Gehäusewandungen (20, 24) an einem an den freien Enden der Rohre (6^?, 7) jenseits der Lagerung (4) der Galette (1) angeordneten Rotationsdruckkopf (2) drehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, . der Rotationsdruckkopf (2) drehfest gehalten ist.

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5. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den Enden der Rohre verbundene Rotationsdruckkopf (2) zusätzlich am Lagergehäuse (4) gehalten ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5_f dadurch gekennzeichnet, daß sich von dem Lagergehäuse (4) eine Tragestange (15) erstreckt, die sich durch Bohrungen (16) im Gehäuse (17) des Rotationsdruckkopfes (2) schieben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationsdruckkopf (2) axial verschieblich an der Tragestange (15) gehalten ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3 mit an dem äußeren Rohr drehfest verbundenem Stützlager, das gegenüber der Wandung des Rotationsdruckkopfes abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem zur Abdichtung des äußeren Rohres (6¹) vorgesehenen Stützlager (18) ein weiterer (22) für das innere Rohr (7) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das für das innere Rohr (7) vorgesehene Stützlager (22) am äußeren Rohr (6') angreift.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützlager (22) zum Abdichten gegenüber dem inneren zentrisch zum äußeren angeordneten Rohr (7) ebenfalls gegenüber dem äußeren und damit auch zum inneren Rohr (7) drehfest verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützlager (22) zum Abdichten des inneren Rohres (7) am äußeren Rohr' (6¹) und das innere Rohr (7) im Stützlager (22) über eine Büchse od. dgl. (23) zentriert ist.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet/ daß das innere Rohr (7) in der Büchse od. dgl. (23) axial verschieblich gehalten ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stützlager (18, 22) durch Federdruck (25) gegen vorzugsweise Kohleringlager (21, 26) und damit gegen die ortsfesten Gehäusewandungen (20, 24) des Rotationsdruckkopfes (2) gedrückt sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohr (7) das zugehörige Stützlager durchstößt und oberhalb eines KondensatabführStutzens (11) am Rotationsdruckkopfgehäuse (17) endet.

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