DE2646111B2 - Einrichtung für das Verteilen eines flüssigen Wärmeübertragungsmittels im Inneren von Heiz- und Kühlwalzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für das Verteilen eines flüssigen Wärmeübertragungsmittets; irn Inneren von Hei··- und Kühlwalzen, das über Lagerzapfen in den Walzenhohlraum eingeleitet und aus diesem über Lagerzapfen abgekühlt oder erwärmt abgezogen wird, mit einer Treibdüse vor einem rohrförmigen Leitkörper im Walzenhohlraum, dei in Strömungsrichtung in eine Fangdüse zur Rückführung eines Teilstroms, eine Mischstrecke und einen Diffusor unterteilt ist.

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 dteser über den Ringraum der Drehdurchführung ein- und das Kondensat über ein zentrisch angeordnetes Kondersatrohr 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 imit einer sogenannten Flaschenhalsbohrung. Für diese Ausführung ist eine Drehdurchführung mit einer Treibdüse vor einem rohrförmigen Leitkörper uus Fangdüse, Mischstrecke und Diffusor als zentrisch angeordnete Verlängerung für den Vorlauf bekannt, die sich bis zu der der Drehdurchführung gegenüberliejjsnden Seitenwand der Walze erstreckt. Der Rücklauf erfoigt über den Ringraum der Drehdurchführung (AS 1160 602). 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

ίο 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, insbesondere auch durch den ungleichförmigen und unkontrollierten Temperaturzu- bzw. -abfluß über die Lagerzapfen 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 Temperaiurverteilung 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 einen dem ersten Leitkörper axial nachgeschalte ten zweiten rohrförmigen Leitkörper, einen Aufteilkopf zum Ableiten eines ersten Teilstroms des Wärmeübertragungsmittels radial nach außen und die Führung eines zweiten durch den zweiten Leitkörper und nach diesem über einen zwischen ihm und dem ihn im Abstand umgebenden Lagerzapfen vorhandenen Hohlraum zurück in den Walzenhohlraum. Die der Treibdüse gegenübergestellte Fangdüse des ersten Leitkörpers fördert einen Teil des aus dem Diffusor austretenden und zwischen Leitkörperaußenmantcl und Walzeninnenmantel zurückströmenden Wärmeübertragungsmittels zusammen mit dem T^reibmittel in den ersten Leitkörper wieder hinein. In bekannter Weise werden innerhalb der nachfolgend angeordneten Mischstrecke Treibmittel und Teilstrom zunächst vermischt und im Diffusor anschließend kinetische Energie in potentielle (Druck) umgesetzt.

Der dem ersten Leitkörper axial fluchtend nachgeschaltete rohrförmige zweite ist unterteilt in einen vorderen Aufteilkopf zum Ableiten eines ersten Teilstroms radial nach außen und die Führung eines zweiten Teilstroms des Wärmeübertragungsmittels durch den zweiten Leitkörper und nach diesem über einen zwischen ihm und den ihn im Abstand umgebenden Lagerzapfen gebildeten Ringraum zurück in den Walzenhohlraum.

Dieser zweite Leitkörper kann mit der gegenüberliegenden Stirnseite unmittelbar verbunden oder dieser vorgesetzt sein. Mit diesem nachgeschalteten Leitkörper läßt sich ein in der Menge bestimmter Teilstrom in gerichteter Strömung auf die Innenwandung des Walzeninnenmantels leiten und ein gleichfalls in der Menge bestimmter Teilstrom in den angrenzenden Lagerzapfen hineinführen, um auch den Lagerzapfen, der der Einführung des Wärmeübertragungsmittels gegenüberliegt, zu erwärmen oder zu kühlen.

Dieses ist für die Temperaturerhaltung und gleichmäßigere Temperaturverteilung über die Walzenmantelfläche hinweg von wesentlicher Bedeutung, indem der vom Aufteilkopf radial nach außen geführte Teilstrom

den über den Außenmantei des zweiten Leitkörpers rückgeführten abstützt, wodurch einem unerwünschten Wärme- oder Kälteabfluß in den Randzonen des Walzenmantels nunmehr auch an der der Ein- und Herausführung des Wärmeübertragungsmittels gegenüberliegenden Seite wirksam begegnet und der Walzenkörper beidseitig bis hinein in seine Lagerzapfen gleichmäßiger temperiert wird, wobei tote Ecken außerhalb des Hauptströmungsbereichs vermieden sind. Auf der Walze.-.oberfläche steilen sich somit in allen Punkten etwa gleiche Temperaturen mit geringen Temperaturschwankungen ein und auch das Walzenmaterial wird durch geringere Wärmespannungen aufgrund von Temperaturschwankungen beansprucht

Die erfindungsgemäße Einrichtung stellt bei gleichen Ausgangsmengen des flüssigen Wärmeübertragungstnittels für den Wärmetausch erhöhte Umlaufmengen mit erhöhten Umlaufgeschwindigkeiten zur Verfügung und ist deshalb zweckmäßig als Umlaufbeschleuniger zu bezeichnen. Gegenüber vorbekannten Lösungen wird durch diese Umlaufbeschleunigung die Wärmeübertragung an den Walzenkörper einschließlich seiner Lagerzapfen bzw. die Wärmeaufnahme vo.i 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

Über 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 ersten Leitkörper 11 gegenübergestellt. Das Kopfstück 11a dieses ersten Leitkörpers ist als Fangdüse ausgebildet, an die in Strömungsrichtung eine Mischstrecke Wb mit etwa gleichbleibender lichter Weite anschließt. Dieser Mischstrecke folgt in Reihe ein Diffusor llcundeine Beruhigungsstrecke Wd.

Diesem ersten Leitkörper 11 ist axial fluchtend in Strömungsrichtung ein zweiter rohrförmigpr Leitkörper 13 nachgeschaltet

Der Aufteilkopf 13a des zweiten rohrförmigen Leitkörpers ist auf seinem äußeren Umfang mit Leitflächen 13fc versehen, während der innere Durchgang dss zugehörigen Aufteilkopfes sich diffusorartig erweitert und in ein Endstück 13c mit etwa gleichbleibendem lichten Durchmesser ausmündet.

Die Lagerzapfen 9,15 eier 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 30 wird zunächst durch die Vorlaufleitung 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

ίο Teilstrom 32 des außen über den ersten Leitkörper 11 rückströmenden Wärmeübertragungsmittels dem Strahl wiederum zu und wird von diesem über die Fangdüse 11a in die Mischstrecke Wb hinein mhgenommen, in der sich Vorlauf 30 und Rücklaufteilstrom 32 innig miteinander vermischen. In dem nachgeschalteten Diffusor wird bei abnehmender Geschwindigkeit das Gemisch auf einen höheren Druck gebracht (erneute Umsetzung von kinetischer in poteniielle Energie). Der erhöhte Druck dient der Überwindung der Widerstände beim Durchströmen der anschließenden Beruhigungsstrecke sowie des Walzenhohlraums · :.id derjenigen des nachgeschalteten zweiten rohrförmigen Leitkörpers im inneren Durchgang und in der Rückführung über dessen Außenmantei.

Hinter dem ersten Leitkörper 11 wird die Mischströmung durch den Aufteilkopf 13a aufgeteilt in einen Teilstrom 34, der direkt dem Ringraum zwischen Außenmantei des ersten Leitkörpers 11 und Innenmantel der Walze 1 zugeführt wird, und einen Teilstrom 36.

der zunächst den nachgeschalteter rohrförmigen zweiten Leitkörper durchströmt Für die Strömungsführung, d.h. Hinleitung des Teilstroms 34 auf den Walzeninnenmantel ist der Aufteilkopf des nachgeschalteten zweiten Leitkörpers 13 außen mit Leitflächen

J5 13a versehen. Der in den zweiten Leitkörper 13 eingeführte Teilstrom 36 wird in den Lagerzapfen 15 tief hineingeführt und strömt über den Ringraum zwischen Außenmantel des zweiten Leitkörpers 13 und Innenmantel der Lagerzapfenbohrung in den WalzeTihohlraum zurück, in dem er sich mit dem Teilstrom 34 vermischt, um über den Ringraum zwischen Außenmantel les ersten Leitkörpers 11 und Innenmantel der Walze 1 zur Eingangsseite zurückzuströmen. Auf der Eingangsseite des Walzenhohlraums wird der Teilstrom 32 für den Umlauf abgegeben, während die restliche Menge 38 des Wärmeübertragungsmittels durch den Ringraum zwischen 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung für das Verteilen eines flüssigen Wärmeübertragungsmittels im Inneren von Heiz- und Kühlwalzen, das über Legerzapfen in den Walzenhohlraum eingeleitet und aus diesem über Lagerzapfen abgekühlt oder erwärmt abgezogen wird, mit einer Treibdüse vor einem rohrförmigen Leitkörper im Walzenhohlraum, der in Strömuingsrichtung in eine Fangdüse zur Rückführung «ines Teilstroms, eine Mischstrecke und einen Diffusor unterteilt ist, gekennzeichnet durch einen dem ersten Leitkörper (11) axial nachgeschaltesten zweiten rohrförmigen Leitkörper (13) mit einem Aufteilkopf (13a, i3b) zum Ableiten eines ernten Teilstroms (34) des Wärmeübertragungsmittels radial nach außen und die Führung eines zweiten (36) durch den zweiten Leitkörper (13) und nach diesem über einen zwischen ihm und dem ihn im Abstand umgebenden Lagerzapfen vorhandenen Hohlraum zurück in dea Walzenhohlraum.

2. Einrichtung nach Ansprach 1, gekennzeichnet durch eine an den Diffusor des ersten Leitkörpers (11) unmittelbar anschließende Beruhigungsstrecke (1 id)etwa gleichbleibenden Querschnitts.