DE2646111A1

DE2646111A1 - Einrichtung fuer heiz- und kuehlwalze

Info

Publication number: DE2646111A1
Application number: DE19762646111
Authority: DE
Inventors: Manfred Ing Grad Golla; Paul Ing Grad Lesch
Original assignee: Kraftanlagen AG
Current assignee: Kraftanlagen AG
Priority date: 1976-10-13
Filing date: 1976-10-13
Publication date: 1978-04-27
Also published as: DE2646111B2; DE2646111C3

Description

Einrichtung für Heiz- und Kühlwalze
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für das Verteilen eines flüssigen Wärmeübertragungsmittels im Inneren von Heiz- oder Kühlwalzen, das über die Lagerzapfen in die Walze eingeleitet und aus dieser abgekühlt oder erwärmt wieder abgezogen wird.
Heiz- oder Kühlwalzen werden für die Verarbeitung von Textilien, Papier, Gummi und Plasten eingesetzt, um neben der Förderung auch das über die Walzen geführte Gut zu erwärmen, zu kühlen oder auf einer bestimmten Temperatur zu halten.
Als Wärme- oder Kälteträger werden Dampf, Wasser und organische Verbindungen verwendet. Das Wärmeübertragungsmittel wird für vorgenannte Aufgaben über sogenannte Drehdurchführungen an den Lagerzapfen in die Walze eingeführt, durchströmt deren Hohlraum oder periphere Bohrungen und verläßt ihn ;wiederum über die Drehdurchführungen.
Bei Dampf als Wärmeübertragungsmittel wird dieser über den Ringraum der Drehdurchführung ein- und das Kondensat über ein zentrisch angeordnetes Kondensatrohr wieder zurückgeführt, das als Rücklauf bis zum Grund des Walzenhohlraums herunterragt.
Bei peripheren Bohrungen erfolgt die Zufuhr des flüssigen Wärmeübertragungsmittels in ähnlicher Weise über den Ringraum der Drehdurchführung und der Abzug über einen zentrischen Rücklauf.
Anders bei der Versorgung des Walzenhohlraums einer Walze mit einer sogenannten Flaschenhals bohrung. In diesem Fall ist die Drehdurchführung mit einer zentrisch angeordneten Verlängerung für den Vorlauf versehen, der sich bis zu der der Drehdurchführung gegenüberliegenden Seitenwand der Walze erstreckt. Der Rücklauf erfolgt über den Ringraum der Drehdurchführung.
Bei diesen Lösungen verteilt sich das Wärmeübertragungsmittel im Walzenhohlraum mehr oder minder unkontrolliert und gibt seine Wärme auf die Innenseite des Walzenmantels ab bzw. nimmt von dieser Wärme auf. Die auf diese Weise beheizten bzw. gekühlten Walzen lassen sich nur sehr schwer auf eine bestimmte Oberflächentemperatur des Walzenmantels , der mit dem Gut in Verbindung steht, einstellen und während des Betriebes auf dieser Temperatur halten. Es treten größere Temperaturschwankungen im Inneren und an der Oberfläche der Walze und damit auch in dem über sie geförderten Gut auf. Die# Folgen sind unerwünschte Wärmespannungen im Walzenkörper und damit Maßabweichungen sowie eine Qualitätsverminderung des Produkts.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gewünschte Temperatur auf der Walzenoberfläche genauer einzustellen und bei gleichmäßiger Temperaturverteilung über die mit dem geförderten Gut in Verbindung stehende Mantelfläche hinweg zu halten sowie Temperaturschwankungen nur in engen Grenzen zuzulassen.
Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die axiale Hintereinanderschaltung einer Treibdüse und eines Leitkörpers im Walzenhohlraum, ferner durch die Untertaiung des Leitkörpers in Strömungsrichtung in eine Fangdüse im Eintritts-, eine Mischstrecke im Mittel- und einen Diffusor im Endbereich seines Durchgangs. Durch die der Treibdüse gegenübergestellte Fangdüse des Leitkörpers wird ein Teil des aus dem Diffusor austretenden und zwischen Leitkörperaußenmantel und Walzaninnenmantel zurückströmenden Wärmeübertragungsmittels zusammen mit dem Treibmittel in den Leitkörper wieder hineingefördert. Innerhalb der nachfolgend angeordneten Mischstrecke werden Treibmittel und Teilstrom vermischt und im Diffusor kinetische Energie in potentielle (Druck) umgesetzt.
Der in den Leitkörper zurückgeförderte Teilstrom erhöht die Gesamtmenge des den Walzeninnenmantel beaufschlagenddn Wärmeübertragungsmittels, führt zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit, gleichmäßigeren Beaufschlagung und damit Erhöhung des Wärmeübergangs. Auf der Walzenoberfläche stellen sich in allen Punkten etwa gleiche Temperaturen mit geringen Temperaturschwankungen ein und auch das Walzenmaterial wird durch geringere Wärmespannungen aufgrund von Temperaturschwankungen beansprucht.
In Weiterentwicklung dieses Grundgedankens ist der Endbereich des Leitkörpers ergänzt durch eine Beruhigungsstrecke etwa gleichbleibender lichter Weite, die an den Austrittsquerschnitt des Diffusors unmittelbar angeschlossen ist. Diese Beruhiugungsstrecke führt zu einer vergleichmäßigten Strömung.
In erfindungsgemäßer Weiterbildung ist dem ersten Leitkörper ein weiterer axial fluchtend nachgeschaltet. Dieser Leitkörper kann mit der gegenüberliegenden Stirnseite unmittelbar verbunden oder dieser vorgesetzt sein. Besonders vorteilhaft ist die -Unterteilung in einen vorderen Verteilerkopf zur Rückführung eines ersten und inneren Durchgangs für die Weiterleitung eines zweiten Teilstroms des Wärmeübertragungsmittels in den angrenzenden Lagerzapfen hinein.
Mit diesem, dem ersten nachgeschalteten zweiten Leitkörper läßt sich ein in der Menge bestimmter Teilstrom in gerichteter Strömung auf die Innanwandung des Walzeninnenmantels leiten und ein gleichfalls in der Menge bestimmter Teilstrom in den angrenzenden Lagerzapfen hineinführen, um auch den Lagerzapfen, de der der Einführung des Wärmeübertragungsmittels gegenüberliegt, zu erwärmen oder zu kühlen0 Dieses ist für die Temperaturerhaltung und gleichmäßigere Temperaturverteilung über die Walzenmanteifläche hinweg von Bedeutung, indem einem unerwünschten Wärme- oder Kälteabfluß in den Randzonen des Walzenmantels wirksam begegnet und auch der Walzenkörper elnsehlleßllch seiner Lagerzapfen gleichmäßiger temperiert wird.
Die erfindungsgemäße Einrichtung stellt bei gleichen Au#gangsmengen dos flüssigen Wärmeübertragungsmittels fUr den Wärmetausch erhöhte Umlaufmengen mit erhöhten Umlaufgeeohwindigkeiten zur Verfügung und ist deshalb zweckmäßig als Umlaufbesohleuniger zu bezeichnen. Gegenüber vorbekannten Lösungen wird durch diese Umlaufbeschleunigung die Wärmeübertragung an den Walzenkörper bzw. die Wärmeaufnahme von diesem vergleichmäßigt.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.
Die Heiz- oder Kühlwalze 1 verfügt über einen Hohlraum 3, der als Heiz- oder Kühlkanal dient.
Uber eine Vorlaufleitung 5 wird das flüssige Wärmeübertragungsmittel axial innerhalb der Drehdurchführung 7 des in der Darstellung unteren Lagerzapfens 9 dem Walzenhohlraum zugeführt.
Das in den Walzenhohlraum ausmündende Endstück der Vorlaufleitung ist als Treibdüse 5a ausgebildet und axial fluchtend einem Leitkörper 11 gegenübergestellt. Das Kopfstück lla dieses Leitltörpers ist als Fangdüse ausgebildet, an die in Strömungsrichtung eine Mischkammer lib mit etwa gleichbleibender lichter Weite#anschließt. Dieser Mischkammer folgt in Reihe ein Diffusor llc und eine Beruhigungsstrecke lid.
Diesem Leitkörper 11 ist axial flUchtend in Strömungsrichtung ein weiterer Leitkörper 13 nachgeschaltet. Das Kopfstück 13a des nachgeschalteten Leitkörpers ist auf seinem äußeren Umfang mit Leitflächen 13b versehen, während der innere Durchgang des Kopfstücks sich diffusorartig erweitert und in ein Endstück 13c mit etwa gleichbleibendem lichtem Durchmesser ausmündet.
Die Lagerzapfen 9,15 der Walze sind in als Gleitlager 17,19 dargestellten Lagermitteln geführt und stützen sich über Ständer 21,23 auf dem Fundament 25 ab.
Das flüssige Wärmeübertragungsmittel 50 wird durch die Vorlau£-leitung in den Walzenhohlraum eingeführt und dient mit dem erforderlichen Vordruck versehen sowie durch die Ausbildung des Endes der Vorlaufleitung als Treibdüse zugleich als Treibmittel.
In der Treibdüse 5a wird der Vordruck in eine hohe Austrittsgeschwindigkeit (kinetische Energie) umgesetzt, so daß nach dem Austritt aus der Treibdüse im Strahl ein Unterdruck gegenüber der Umgebung, d.h. dem rückströmenden Wärmeübertragungsmittel, erzeugt wird. Aufgrund dieses Unterdrucks strömt ein Teilstrom 52 des außen über den Leitkörper 11 rückströmenden Wärmeübertragungsmittels dem Strahl wiederum zu und wird von diesem über die Fangdüse lla in die Mischkammer lib hinein mitgenomm men, in der sich Vorlauf 30 und Rücklaufteilstrom 52 innig miteinander vermischen. In dem nachgeschalteten Diffusor wird bei abnehmender Geschwindigkeit das Gemisch auf einen höheren Druck gebracht (erneute Umsetzung von kinetischer in potentielle Energie). Der erhöhte Druck dient der Uberwindung der Widerstände beim Durchströmen der anschließenden Beruhigungsstrecke sowie des Walzenhohlraums und derjenigen des nachgeschalteten weiteren Leitkörpers im inneren Durchgang und in der Rückführung über dessen Außenmantel.
Hinter dem Leitkörper 11 wird die Mischströmung aufgeteilt in einen Teilstrom 34, der direkt dem Ringraum zwischen Außen -mantel des Leitkörpers 11 und Innenmantel der Walze 1 zuge -führt wird, und einen 36, der zunächst den nachgeschalteten Leitkörper durchströmt. Für die Strömungsführung, d.h. Hinleitung des Teilstroms 34 auf den Walzeninnenmantel ist der Kopf des nachgeschalteten Leitkörpers 13 außen mit Leitflächen 13a versehen. Der in den Leitkörper 13 eingeführte Teilstrom 36 wird in den Lagerzapfen 15 tief hineingeführt und strömt über den Ringraum zwischen Außenmantel des Leitkörpers 15 und Innenmantel der Lagerzapfenbohrung in den Walzenhohlraum zurück, in dem er sich mit dem Teilstrom 34 vermischt, zwischen Außenmantel des ersten Leitkörpers 11 und Innenmantel der Walze 1 zur Eingangsseite zurückzuströmen. Auf der Eingangsseite des Hohlraums wird der Teilstrom 32 für den Umlauf abgegeben, während die restliche Menge 38 des Wärmeübertra -gungsmittels durch den Ringraum#wischen Vorlaufleitung 5 und Innenmantel des nicht angetriebenen Lagerzapfens 9 in die Drehdurchführung 7 und die an sie anschließende Rücklaufleitung 27 einströmt.
Je nach Bedarf können die Leitkörper für die Umlaufbeschleunigung bei Heizung oder Kühlung stufenlos auch im Wechsel zwischen Heizen und Kühlen eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche ½ Einrichtung für das Verteilen eines flüssigen Wärmeübertragungsmittels im Inneren von Heiz- oder Kühlwalzen, das über die Lagerzapfen in die Walze eingeleitet und aus dieser abgekühlt oder erwärmt wieder abgezogen wird, g e -k e n n z e i c h n e t durch die axiale Hintereinanderschaltung einer Treibdüse(5a) und eines Leitkörpers (11) im Walzenh#hlraum, ferner durch die Unterteilung des Leitkörpers in Strömungsrichtung in eine Fangdüse (via) im Eintritts-, eine Mischstrecke (leib) im Mittel- und einen Diffusor (llc) im Endbereich seines Durchgangs.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t durch eine den Diffusor(iic)im Endbereich des Leitkörpers (11) ergänzende, an dessen Austrittsquerschnitt unmittelbar anschließende Beruhigungsstrecke (led) etwa gleichbleibender lichter Weite.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n z e i c hn e t durch einen dem ersten Leitkörper (11) in Strömungsrichtung axial nachgeschalteten weiteren Leitkörper (13).
4. Einrichtung nach Anspruch 3, g e k e n n z e i c h n e t durch die Ausgestaltung des dem ersten Leitkörper (11) in Reihe nachgeschalteten zweiten Leitkörpers(13) mit einem Verteilerkopf (13a) für das Rückführen eines ersten (34) und innerem Durchgang für das Weiterleiten eines zweiten Teilstroms (36) des Wärme- oder Kälteträgers.