DE2519789A1

DE2519789A1 - Verfahren zur waermebehandlung von textilstoffen oder anderem material sowie dazu geeignete heizwalze

Info

Publication number: DE2519789A1
Application number: DE19752519789
Authority: DE
Inventors: Arno Edgar Wildeman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-05-04
Filing date: 1975-05-03
Publication date: 1975-11-20
Also published as: ES437410A1; FR2269695A1; JPS50157687A; GB1513732A; NL7505221A; DE7514361U; IE41119B1; IT1037823B; IE41119L; CH585383A5

Description

2519789 Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch Patentanwälte

Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Hans Dieter Gesthuysen Diplom-Physiker Dr. Karl Gerhard Masch Anwaltsakte:

43 Essen !,Theaterplatz 3, Postf.789

2. Mai 1975

Patentanmeldung Arno Edgar Wildeman

Aurel House, Blueberry Road,

Bowdon, Altrincham,

Cheshire, England

Verfahren zur Wärmebehandlung von Textilstoffen

oder anderem Material sowie dazu geeignete Heizwalze.

Die Wärmebehandlung von Textilstoffen oder anderem Material, wie beispielsweise Papier und Folien, erfolgt gewöhnlich auf einer sich drehenden Heizwalze. Die Beheizung derartiger Heizwalzen kann auf verschiedene Weise erfolgen. So erfolgt beispielsweise eine direkte elektrische Beheizung entweder durch Widerstandsheizung oder durch Induktion, wobei die Innenwandung einer hohlen

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Walze durch Wärmeleitung oder Wärmestrahlung erhitzt wird. Bei indirekter Beheizung werden Wärmeübertragungsflüssigkeiten wie Öl oder Dampf in Berührung mit dieser Innenwandung, durch die Walze hindurchgeleitet. Da die Anforderungen an die Gleichmäßigkeit der Temperatur an allen Stellen der Walzenoberfläche und zu jedem Zeitpunkt der Wärmebehandlung ständig ansteigen und da bei den ständig ansteigenden Durchlaufgeschwindigkeiten die Anforderungen an die Wärmeübertragung ständig wachsen, wurde bisher eine Unterdruckdampfheizung für eine derartige Heizwalze als Heizsystem angesehen, welches all diesen Anforderungen genügen könnte. Bei dieser Beheizung wird eine Flüssigkeit in einem geschlossenen Raum, vorzugsweise einem luftleeren Raum, über einen Heizer oder einen Wärmetauscher verdampft, sodaß sie mit ihrer flüssigen Phase im Gleichgewicht bleibt und der Dampf dazu neigt, an relativ kühlen Stellen der Innenwandung der Walze zu kondensieren, wobei er seine latente Wärme abgibt und dadurch die kühlen Stellen schnell erwärmt.

Die bisher üblichen Einrichtungen dieser Art haben jedoch durch Wärmeverluste einen sehr hohen Energiebedarf, sodaß die Erfindung sich die Aufgabe gestellt hat, anzugeben, wie eine Heizwalze bei der Wärmebehandlung von Textilstoffen oder anderem Material gleichmäßig bei geringstem Energiebedarf beheizbar ist.

In verfahrensmäßiger Hinsicht schlägt die Erfindung vor, daß bei einem Verfahren zur gleichmäßigen Beheizung einer Heizwalze bei der Wärmebehandlung von Textilstoffen oder anderem Material, bei welchem die Wärme von einem Heizer oder V/arme tauscher einem flüssigen Wärmeübertragermedium unmittelbar unter der Walzen-

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mantelfläche zugeführt wird, die Wärme diesem flüssigen Wärmeübertragermedium durch einen Heizer oder Wärmetauscher zugeführt wird, dessen Oberfläche größer ist als die Mantelfläche der Heizwalze.

Vorzugsweise wird die Oberfläche des Heizers oder Wärmetauschers wenigstens doppelt so groß ausgebildet wie die Mantelfläche der Heizwalze.

Eine erfindungsgemäße Heizwalze zur Wärmebehandlung von Textilstoffen und anderem Material mit einem Heizer oder Wärmetauscher zur Erwärmung eines flüssigen Heizübertragermediums unmittelbar unter der Mantelfläche der Walze ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Heizer oder Wärmetauscher eine größere Oberfläche besitzt als die Mantelfläche der Heizwalze, und zwar vorzugsweise eine mehr als doppelt so große Oberfläche wie die Mantelfläche.

Vorzugsweise wird in der Heizwalze als flüssiges Wärmeübertragermedium ein Dampfphasen-Wärmeübertragermedium vorgesehen. Als Heizer kann ein elektrischer Widerstandsheizer vorgesehen werden, während als Wärmetauscher eine Reihe von Rohren vorgesehen werden können, welche an eine Umlaufpumpe für heißes öl oder eine andere heiße Flüssigkeit angeschlossen sind. Dabei können die Rohre gleichmäßig um die Achse der Walze verteilt sein, und sie können an radial verlaufende Rohre angeschlossen werden, welche in ihrer Gesamtheit an eine Speise- oder Rücklaufleitung in der Zylinderachse angeschlossen sind.

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Vorzugsweise tritt die heiße Flüssigkeit am einen Ende der Walze in das Rohrsystem ein und verläßt die Walze am anderen Ende, wobei die heiße Flüssigkeit im wesentlichen in axialer Richtung der Walze die Rohre durchfließen kann, gegebenenfalls auch in nebeneinander liegenden Rohren in entgegengesetzter Richtung. Die Abstände zwischen den einzelnen Rohren betragen zweckmäßigerweise einen Rohrdurchmesser und die Rohrachsen können auf einem imaginären Zylinder liegen, der koaxial zur Innenwandung der Heizwalze verläuft und von der Mantelfläche um etwa das ein- bis zweifache des Rohrradius entfernt ist. Vorzugsweise haben die Rohre einen Durchmesser von 1/10 bis 1/100 des Walzendurchmessers.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Heizwalze im einzelnen erläutert; es zeigen:

Figur 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Heizwalzej und

Figur 2 einen Querschnitt durch Figur 1 längs der Linie II-II.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Heizwalze besitzt einen Außenmantel 11 und einen Innenmantel 12, welche zwischen sich einen kreisringförmigen Raum 13 einschließen, der außerdem durch Stirnplatten 14 abgeschlossen ist. Dieser Zwischenraum Ij5 ist teilweise mit einer geeigneten Menge einer Dampfphasen-Warme-Übertragerflüssigkeit, wie beispielsweise der organischen

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Flüssigkeit "Thermex" (Warenzeichen) gefüllt. Nach Einfüllen der Flüssigkeit wird der Raum Ij5 luftleer gepumpt und alsdann luftdicht verschlossen. Die Wahl der Flüssigkeit und ihre Verwendungsart ist jeweils den Anweisungen des Herstellers zu entnehmen.

In axialer Richtung laufen durch den Raum IjJ Wärmetauscherrohre 15, welche am Innenmantel 12 durch an diesem festgeschweißte Bänder 16 festgehalten werden. Jedes Wärmetauscherrohr 15 folgt dabei einer sinusförmigen Bahn mit fünf geraden Abschnitten, welche vom einen zum anderen Ende der Walze verlaufen und über radial verlaufende Rohre 17 an Einlaß- bezw. Auslaßkrümmer 18 bezw. 19 an den beiden Walzenenden angeschlossen sind. Diese Krümmer l8 und I9 sind in hohlen Achsstummeln 21 bezw. 22 ausgebildet, welche die Walze über Speichen 2.J> tragen und in Lagern 24 gelagert sind. Die sich drehenden Hohlwellen 21 und 22 sind an feststehende Ölleitungen 25 über Dichtungen 2.6 angeschlossen. Diese Ölleitungen 25 liegen mit einer Pumpe 27 und einem Wärmetauscher 28 in einem geschlossenen Kreislauf, wobei der Wärmetauscher elektrische Widerstandsheizer 29 enthält, die über ein Steuergerät J>0 mit Strom versorgt werden, welches an eine Wärmemeßeinrichtung 32 angeschlossen ist, welches die Temperatur der Walzenoberflache, d.h. des Walzenmantels, mißt.

Als Wärmetauscherflüssigkeit, welche die Rohre I5 durchfließt, wird gewöhnlich Öl verwendet. Zweckmäßigerweise wird ein dünnflüssigeres kühleres Öl vermieden, da dieses einen Laminarfluß mit starkem Temperaturgefälle an den Auslaßenden der Rohre I5 verursacht, was die Wärmeübertragung beeinträchtigt. Der Durch-

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messer der Rohre 15, die Ölviskosität bei Betriebstemperatur und die Pumpenleistung sind dabei auf die optimale Wärmeübertragung abzustimmen.

Bei einem typischen Beispiel einer Walze, welche bei einer Heißdruckmaschine oder bei einer Stoff-Fixiermaschine eingesetzt wurde, betrug der Außendurchmesser der Walze 1,8 m. Der Außenmantel 11 wurde dabei außen- und innenseitig derart bearbeitet, daß sich'eine völlig gleichmäßige Wandstärke ergab. Diese Walze besitzt neun Radialrohre 17 für den Zufluß bezw. Abfluß zu den axial verlaufenden Rohren.15, welche ihrerseits jeweils sieben axial verlaufende Durchgänge längs der Walze in einer sinusförmigen Bahn vom einen Ende zum anderen ergeben. Die Achsen der axial verlaufenden Rohre 15 sind jeweils 7*5 cm voneinander entfernt. Insgesamt wergeben sich dadurch 63 axial verlaufende Rohrlängen, welche gleichmäßig auf dem Innenmantel .verteilt sind. Die Achsen der Rohre 15 liegen auf einem imaginären Zylindermantel mit einem Radius von annähernd 76cm. Der Außendurchmesser der Rohre I5 beträgt 4,8 cm und die Wandstärke 0,5 cm. Dadurch ergibt sich eine Gesamtoberfläche der Rohre I5 von etwa dem Doppelten der Mantelfläche der Walze. Eine etwas dichtere Anordnung der Rohre I5 würde durch Vergrößerung der Anzahl der Axiallängen eine sogar noch höhere Leistung ergeben.

Mit einer derartigen Heizwalze können Textilstoffe und anderes Material bei sehr genau gesteuerten Temperaturen, welche sehr gleichmäßig über die gesamte Zylindermantelfläche verteilt sind, behandelt werden. Dabei braucht die Öltemperatur in den Rohren

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nicht wesentlich höher zu sein als die gewünschte Oberflächentemperatur, da die Wärmeübertragungseigenschaften sehr gut sind. Falls die Stoffbehandlung aus irgendeinem Grunde eine zeitlang unterbrochen werden muß, ergibt sich daher bei der erfindungsgemäßen Heizwalze niemals die Neigung, daß ihre Mantelfläche sich auf eine Temperatur aufheizt, welche zu Qualitätsverlusten oder sogar Zerstörungen des Behandlungsgutes führen könnte.

Die Rohre 15 wirken während der Drehung der Walze als regelrechte Rührorgane für die im Raum 13 befindliche Flüssigkeit, sodaß weitere Prallbleche oder Rührorgane nicht mehr erforderlich werden. Selbstverständlich lassen sich jedoch, falls dies aus irgendeinem Grunde erwünscht erscheint, derartige zusätzliche Organe ohne weiteres auch in die erfindungsgemäße Heizwalze einbauen.

Statt eines Öles kann naturgemäß auch irgendwelche andere geeignete Flüssigkeit durch die Rohre 15 in Umlauf gebracht werden. Anstelle des beschriebenen indirekten Heizsystems könnten die Rohre 15 auch selbst elektrische Widerstandsheizer bilden. Das öl kann auch durch einen im wesentlichen kreisringförmigen Raum mit gewellter Außenfläche hindurchlaufen, statt durch die Rohre 15· Außerdem kann das öl statt in axialer Richtung oder im wesentlichen axialer Richtung der Walze in einer kreisringförmigen Zylinderleitung oder in einer großen Anzahl paralleler Leitungen durch die Walze hindurchzufließen,' längs einer schraubenlinienförmigen oder doch im wesentlichen schraubenlinienförmigen Bahn oder mehreren derart verlaufenden Bahnen durch die Walze

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oder auch in Wellenlinien vom einen Ende zum anderen der Walze hindurchgeführt werden oder es kann auch von der Mitte der Walze aus zu den beiden Enden oder umgekehrt geführt werden.

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Claims

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Patentansprüche :

Γΐ.J Verfahren zur gleichmäßigen Beheizung einer Heizwalze bei der Wärmebehandlung von Textilstoffen oder anderem Material, bei welchem einem flüssigen Wärmeübertragermedium unmittelbar unter der Mantelfläche der Heizwalze von einem Heizer oder Wärmetauscher Wärme zugeführt wird, dadurch gekenn zeichnet, daß dem flüssigen Übertragermedium die Wärme von einem Heizer oder Wärmetauscher (15) zugeführt wird, dessen Oberfläche größer ist als die Mantelfläche (11) der Heizwalze.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Heizers oder Wärmetauschers (15) wenigstens doppelt so groß ist wie die Mantelfläche (11) der Heizwalze.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als flüssiges Wärmeübertragermedium ein Dampfphasen-Wärmeübertragermedium verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis ~5, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizer ein elektrischer Widerstandsheizer (15) verwendet wird.
5· Verfahren nach Anspruch 1 bis J>, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmetauscher, bestehend aus einem System von Rohren (15) verwendet wird, die an einen Heizöl- oder sonstigen Plüssigkeitszirkulator (27, 28) angeschlossen sind.

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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Öl oder die andere Flüssigkeit in das System der Rohre (15) am einen Ende (18) der Walze (11, 12) eintritt und die Walze am anderen Ende (19) verläßt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Öl oder die andere Flüssigkeit durch den Wärmetauscher (15) in axialer Richtung der Heizwalze (11, 12) fließt.
8. Verfahren nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl oder die andere Flüssigkeit in nebeneinander liegenden Rohren (15) in entgegengesetzter axialer Richtung strömt.
9. Heizwalze zur Wärmebehandlung von Textilstoffen und anderem Material mit einem Heizer oder V/armetauscher in einem unmittelbar unter der Mantelfläche der Heizwalze befindlichen flüssigen Wärmeübertragermedium, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizer oder Wärmetauscher (15) eine Oberfläche in dem flüssigen Wärmeübertragermedium hat, welche größer ist als die Mantelfläche (11) der Heizwalze.
10. Heizwalze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizer oder Wärmetauscher (15) eine doppelt so große Oberfläche in dem flüssigen Übertragermedium hat wie die Mantelfläche (11) der Heizwalze.
11. Heizwalze nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Wärmeübertragermedium ein Dampfphasen-Wärmeübertragermedium ist.

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12. Heizwalze nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher aus einem System von Rohren (15) besteht, welche an einen Zirkulator (27, 28) für heißes öl oder eine andere Flüssigkeit angeschlossen sind.
IJ. Heizwalze nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (I5) gleichmäßig rund um die Achse der Heizwalze verteilt sind.
14. Heizwalze nach Anspruch 12 und I5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (15) über radial verlaufende Rohre (17) an Zulauf und Rücklaufrohre (25) auf der Walzenachse angeschlossen sind.
15· Heizwalze nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie an ihren beidenEnden Zulauf- und Rücklaufrohre (25) für das heiße öl oder eine andere Flüssigkeit aufweist.
16. Heizwalze nach Anspruch 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (I5) im wesentlichen in axialer Richtung der Heizwalzen (31, 12) verlaufen und derart angeordnet sind, daß die Flüssigkeit in nebeneinander liegenden Rohren in entgegengesetzter Richtung fließt.
17· Heizwalze nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher aus einem elektrischen Widerstandsheizer besteht.

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18. Heizwalze nach Anspruch 9 bis 17* dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (15) für das heiße Öl oder die andere Flüssigkeit bezw. elektrische Heizrohre oder Stangen derart verteilt sind, daß ihr Abstand etwa gleich dem Durchmesser der Rohre oder Stangen ist.
19. Heizwalze nach Anspruch 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (15) für das heiße Öl oder eine andere Flüssigkeit bezw. elektrische Heizrohre oder -stangen mit ihren Achsen auf einem imaginären Zylinder liegen, welcher axial zur Innenwandung der Heizwalze verläuft und von diesem um etwa den einfachen oder doppelten Durchmesser der Rohre oder Stangen entfernt ist.
20. Heizwalze nach Anspruch 9 bis 19j dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Rohre oder Stangen des Heizers oder Wärmetauschers (15) 1/10 bis 1/100 des Durchmessers der Heizwalze beträgt.
21. Heizwalze nach Anspruch 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizer oder Wärmetauscher in einem kreisringförmigen Raum (13) liegt, welcher das Wärmeübertragermedium enthält.
22. Heizwalze nach Anspruch 9 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer Heißfixier- oder Heizdruckmaschine für Textilstoff e drehbar angeordnet ist.

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