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Heizsystem für rotierende Walzen Die Erfindung bezieht sich auf ein
System zur Heizung rotierender Walzen mit einem gasförmigen oder flüssigen Medium.
Derartige Walzen finden zur Wärmebehandlung von faden- und ballenförmigen Materialien
Verwendung, können jedoch darüberhinaus auch zur Aufheizung oder Wärmebehandlung
von Flüssigkeiten dienen. Die Walzen bestehen aus einem in Umdrehung versetzbaren
Mantel, einer Dampf- bzw.
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Flüssigkeitszuführung sowie einem koaxial angeordneten Kondensatableitungsrohr.
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Es sind bereits Heizsysteme für gas- oder flüssigkeitsbeheizte Walzen
vorgenannter Art bekannt geworden, bei denen das koaxial verlaufende Kondensatsammelableitungsrohr
an einem in Flußrichtung dahinterliegenden und außerhalb der Walze befindlichen
Kondensatabscheider angeschlossen ist.
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Der von dem Heizmedium durch;strömte Ringraum der Walze zwischen dem
Mantel und einem Füllkörper besitzt dabei mehrere Zufluß- und Abflußöffnungen und
ist mit mehreren
Leitblechen ausgestattet um eine gleichmässige
Beheizung des Mantels zu gewährleisten, wobei allerdings der Ringraum nicht unterteilt
ist, sondern einen einzigen Raum bildet. Bei dieser Ausführung wird das im System
gebildete Kondensat zunächst in dem koaxial verlaufenden Kondensatableitungsrohr
gesammelt und dann dem Kondensatabscheider zugeführt, der für eine intermittierend
erfolgende Ableitung des Kondensats sorgt.
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Vorgenanntes Heizsystem für rotierende Walzen besitzt aber verschiedene
Nachteile, wie sich bei der praktischen Arbeit mit dieser Walze gezeigt hat.
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Bei Stillstand der Walze läuft das Kondensat bis zur flöhe des Ausgusses,
ohne daß ein Abfluß trotz dauernden intermittierenden Arbeitens des Kondensattopfes
erfolgen kann, da Wasserdampf oberhalb des Kondensats ohne dieses zu durchdringen
zum Kondensattopf gelangt und diesen schließt.
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Bei-Anlauf der Walze kann ein Abfluß des Kondensats nur nach und nach
erfolgen und es kommt bis zum vollständigen Ausgleich zur Bildung von Ausschuß an
dem zu behandelnden Material. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei starker
Belastung das innerhalb der Walze vermehrt anfallende Kondensat nicht umgehend abgeführt
wird, da Wasserdampf durch die zahlreichen Einfluß- und Abflußöffnungen an dem Kondensat
vorbeiströmen und den Kondensatabscheider schliessen kann. Dieser Walzenteil bleibt
kälter und die Gleichmässigkeit der Behandlung wird periodisch unterbrochen. Dies
führt z.B. zu dunklen Streifen in den
Bahnen oder auf dem Fadenkabel.
Es hat sich ausserdem herausgestellt, daß durch einen großen Strömungswiderstand
und damit Druckabfall eine Dampfblasenbildung hervorgerufen wird, die den Abfluß
des Kondensats hindert und damit eine gleichmässige Erwärmung der Walze. Das Verhältnis
zwischen der Abflußmenge des Kondensats und der Menge der erzeugten Dampfblasen
ist um so kleiner, je grösser der Strömungswiderstand ist, da die aus dem grösseren
Druckabfall resultierende Nachverdampfung die Periode der Öffnungszeit des Kondensatabscheiders
vermindert. Die Dampfblasenbildung begrenzt also die Höhe der Druckdifferenz über
dem Durchflußkanal und die maximal mögliche Abflußmenge von Kondensat.
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Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, die vorgenannten Nachteile
zu beseitigen und insbesondere ein Heizsystem vorzuschlagen, bei dem der Strömungswiderstand
in dem Dampfdurchtrittskanal vermindert wird.
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Weiter soll nur ein Durchflußkanal mit nur einem Ausgang vorgesehen
sein, um das Kondensat bei Uberflu tung heraus zu zwingen.
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Gemäß der Erfindung wird ein Heizsystem für rotierende Walzen zur
Wärmebehandlung von insbesondere faden-und bahnenförmigen Materialien vorgeschlagen,
das sich dadurch auszeichnet, daß der Kondensatabscheider oder der Regler für die
Flüssigkeits oderKondensatabscheidung innerhalb der
Walze angeordnet
ist. Es können auch mehrere Abscheider oder Regler vorgesehen sein. Vorzugsweise
sind die Abscheider oder Regler an der der Zuführungsseite des Heizmediums abgewandten
Seite vorgesehen und radial verlaufend innerhalb der Walze in Richtung auf das koaxiale
Ableitungarohr angeordnet, Gemäß der Erfindung ist der Ringraum zwischen dem äußeren
und dem inneren Walzenmantel in Längsrichtung in gegeneinander abgeschlossene Kammern
unterteilt und jede dieser Kammern besitzt einen einzigen Zufluß und einen einzigen
Abfluß. Jeder der vorgenannten Kammern ist ein Abscheider oder Regler zugeordnet,
dessen Ausgang mit dem koaxial verlaufenden Sammelableitungsrohr verbunden ist.
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Durch die Anordnung der bzw. des Abscheiders bzw. Reglers innerhalb
der Walze und vorzugsweise an der der Zuführungsleitung für das Heizmedium entgegengesetzten
Seite,wird der Strömungswiderstand im Ringraum zwischen der äußeren und der inneren
Walze erniedrigt, und zwar durch die Verkürzung des Weges vom Dampfeintritt bis
zum Kondensatabscheider oder einem entsprechenden Regler. Durch die Verringerung
des Strömungswiderstandes wird der Druckabfall verringert und die Dampfentwicklung
durch Entspannungssieden des Kondensats, die zu einem schnellen Schließen des Kondensatabscheiders
vor völliger Kondensatentleerung des Systemes führt, weitgehend vermieden und. eine
gleichmllßige Kondensatabführung und Heizung der Walze garantiert.
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Durch die Längsunterteilung der Walze in verschiedene untereinander
abgeschlossene Kammern wird verhindert, daß bei Stillstand der Walze oder vergrösserter
Kondensatbildung durch äussere Einflüsse eine partielle Abkühlung der Walze erfolgt,
da selbst bei Kondensatablagerung der Dampf des Kondensats zwecks Ableitung durchströmen
muß und so das Kondensat auf Sättigungstemperatur gehalten wird.
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Als'Abscheider werden vorzugsweise bekannte thermodynamische Kondensatabscheider
verwendet oder aber entsprechend arbeitende Regler, wie z.B. magnetisch geregelte
Ventile.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt
und wird anhand dieser beschrieben.
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Dabei zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Abscheider, Fig. 2
einen Querschnitt II-II nach Fig. 1, Fig. 3 eine Abwicklung des Ringraumes zwischen
äusserem und innerem Mantel.
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Die in einem nicht dargestellten Maschinengestell gelagerte Walze
1 besteht aus dem Aussenmantel 2 und dem Innenmantel 3. Der dazwischen befindliche
Ringraum 4 wird mit dem Heizmedium, vorzugsweise Dampf, über den hohlen Drehzapfen
5, den Drehzapfenringraum 6 und die im Walzendeckel 8 befindlichenradial verlaufenden
Bohrungen 7 beschickt. (vergl. Fig.).
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Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Ringraum 4 in vier untereinander
nicht verbundene, abgeschlossene Kammern 4a, 4b, 4c und 4d unterteilt. Diese Unterteilung
ist aus Fig. 3, die eine Abwicklung des Ringraums zeigt, deutlich erkennbar. Diese
Abwicklung stellt die vier Kammern 4a, 4b, 4c, 4d dar, in die je eine Dampfzuführungsleitung
7 an einem Ende mündet. Am gegenüberliegenden Ende der Kammer, und zwar dem dem
Deckel 8 abgewandten Ende, befindet sich je eine Austrittsöffnung 9 für das Kondensat.
Innerhalb der Kammern befinden sich Leitbleche 24.
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An die vorgenannten Austrittsöffnungen 9 der Kammern 4a, 4b,4c und
4d ist je ein Kondensatabscheider 10 über einen Verbindungsstutzen 11 radial innerhalb
der Walze angeordnet. Bei dem dargestellten Kondensatabscheider handelt es sich
um einen an sich bekannten thermodynamischen Abscheider. Dieser besteht aus dem
Ventilkörper 12 mit der rechtwinklig abgebogenen Zuführungsbohrung 13 für das Kondensat,
dem Ventilringraum 14 an der Ventildeckelauflagefläche, von dem die Kondensatabströmbohrung
15 abgeht und über die Leistung 16 und die mit Öffnungen versehenen Scheiben 17
und 18 mit dem koaxialen Sammelrohr 19 zur Abführung des Kondensats verbunden ist.
In der von dem Gehäusedeckel 20 gebildeten Steuerkammer 21 befindet sich die Ventilscheibe
22, die bei abgeschlossenem Abscheider 10 auf der Ventilauflagefläche aufliegt und
sämtliche Bohrungen abschließt.
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Das Kondensat fließt über das koaxiale Sammel- und Ableitungsrohr
über eine entsprechende Offnung des Walzen deckels in eine Leitung 25 im Drehzapfen
5 und
danach in einen nicht gezeigten Sammelbehälter.
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Die Wirkungsweise innerhalb des beschriebenen Systems ist nun folgende:
Der Dampf tritt über den Ringkanal im Drehzapfen, den Drehzapfenringraum 6, die
vier Bohrungen 7 im Walzendeckel 8 in die vier Kammern 4a,4b,4c und 4d der Walze
ein und verteilt sich dort entsprechend der Leitbleche 24 unter Aufheiung des Walzenmantels.
Bildet sich durch die Abkühlung der Walzenaussenhaut Kondensat, so wird dieses durch
den stetig zuströmenden Dampf über die Bohrungen 9, und die Stutzen 11 in die Zuführungsbohrungen
13 der Abscheider 10 gedrückt. Durch den Druck des Kondensats und evtl. von Luft
wird unter der Ventilscheibe ein Druck erzeugt bis sich die Ventilscheibe mit einer
abhebenden Bewegung öffnet.
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Die Zuströmbohrung 13 und die Abströmbohrung 15 sind dann voll geöffnet.
Kondensat und Luft werden anschliessend abgeleitet, wobei sich die Steuerkammer
21 auch oberhalb der Ventilkammer füllt. Bei steigender Kondensattemperatur beginnt
in der Steuerkammer 21 durch Entspannung des Kondensats eine Nachverdampfung. Sobald
das Kondensat Sättigungstemperatur erreicht, also kurz vor Dampfeintrittiln den
Kondensatabscheider, wird die Nachverdampfung in der Steuerkammer verstärkt und
der Druck über der Ventilscheibe erhöht und diese auf ihre Auflagefläche gepresst.
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Der Kondensatabscheider schließt also. Durch Abkühlung der Steuerkammer
wird der Druck in dieser Kammer nach und nach wieder abgebaut. Sobald der Kondensatdruck
auf der Ventilscheibe den Druck der Ventilkammer übersteigt, öffnet sich der Abscheider
erneut. Dieser Vorgang des
Öffnens und Schliessens wiederholt sich
sowohl bei stillstehender, wie auch rotierender Walze intermittierend.
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Nach Austritt des Kondensats aus dem Abscheider gelangt es über die
Leitung 16 in das Sammelrohr 19 und von dort in die Leitung 25 und den Sammelbehälter.
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Durch die geringe Entfernung zwischen der Dampfeintrittsstelle und
dem Kondensatabscheider wird der Strömungswiderstand in den Kanälen und damit der
Druckabfall sehr gering gehalten, so daß keine Dampfentwicklung durch Entspannung
des Kondensats und damit ein vorzeitiges Schliessen des Abscheiders erfolgt. In
dem System gemäß der Erfindung schließt der Abscheider erst dann, wenn das Kondensat
vollständig aus der dazugehörigen Kammer entfernt ist. Dadurch erfolgt ein gleichmässiges
Aufheizen der Walze und Ausschußlagen des zu behandelnden Materials werden dadurch
vermieden.
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Durch die erfindungsgemässe Längsteilung des Ringraumes in mehrere
voneinander unabhängige Kammern wird auch bei Stillstand der Walze eine partielle
Abkühlung vermieden, da selbst wenn kein Kondensat abgeführt werden kann, das Kondensat
durch den das Kondensat durchströmenden Dampf auf Dampftemperatur gehalten wird.
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Es liegt im Rahmen dieser Erfindung, mehr oder weniger als vier Kammern
vorzusehen und auch statt einem Kondensatabscheider andere geeignete Regler, z.B.
magnetische Ventile zu verwenden.
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Die erfindungsgemäße Ausführung läßt sich sowohl für gasförmige als
auch für flüssige Heizmedien verwenden.
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Patentansprüche: