DE3033689A1

DE3033689A1 - Elektrisch beheizbare walze

Info

Publication number: DE3033689A1
Application number: DE19803033689
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: RUEMMER MASCHF LUDWIG
Current assignee: RUEMMER MASCHF LUDWIG
Priority date: 1980-09-08
Filing date: 1980-09-08
Publication date: 1982-04-22

Description

Elektrisch beheizbare Walze
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch beheizbare Walze.
Beheizbare Walzen werden für den Trocknungsprozeß bei vielerlei Einrichtungen und Maschinen benötigt. So wird beispielsweise zur kontinuierlichen Trocknung von pastösen Produkten in einem sogenannten Walzentrockner als Konstruktionselement das liegende, beheizte Rohr verwendet. Beheizte Walzen sind auch in der Trockenpartie von Maschinen zur Herstellung von Papierbahnen eingesetzt.
Weiterhin werden beheizte Walzen beispielsweise bei Kopiergeräten' benötigt. Beheizbare Walzen werden also auf einem breitgefächerten Gebiet der Technik eingesetzt.
Um die Beheizung der Walzen zu ermöglichen, ist es bekannt, hierfür Dampf oder Thermalöl zu verwenden. Der Nachteil dieser dampf-oder thermalölbeheizten Walzen besteht darin, daß sie ständig Energie zugeführt bekommen und somit im Vergleich zu ebenfalls bekannten elektrisch beheizten Walzen wesentlich mehr Energie verbrauchen. Bei den erwähnten elektrisch beheizten Walzen ist innerhalb des sich drehenden Außenrohrs ein feststehender Käfig aus mehreren Heizstäben vorgesehen. Diese elektrisch beheizten Walzen wiederum haben den Nachteil, daß die Warme sehr schlecht geleitet wird und somit wiederum wesentlich mehr Energie zur Beheizung der Walzen aufgebracht werden muß, wobei ein Großteil der eingesetzten Energie als Strahlungswärme verlorengeht.
Auch ist die Temperaturregelung bei den bekannten beheizten Walzen sehr träge, das heißt, eine Anpassung an die jeweiligen Erfordernisse hinsicntlich der Temperatur ist nur sehr schwer und mit größerer zeitlicher Verzögerung möglich. Hierdurch lassen sich die bekannten beheizbaren Walzen oft nicht optimal einsetzen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine elektrisch beheizbare Walze zu schaffen, bei der eine Aufheizung auf die jeweils erforderliche Temperatur schnell und ohne große zeitliche Verzögerung möglich ist, wobei möglichst wenig Energieverluste auftreten sollen. Die Walze soll einfach im konstruktiven Aufbau sein, so daß beispielsweise ein Austausch der verwendeten Heizkörper ohne Schwierigkeiten möglich ist. Insgesamt soll die Walze kompakt ausgebildet sein, so daß sie auch bei größeren Belastungen oder im rauhen Betrieb einsetzbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei noch in den nachfolgenden Ansprüchen für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht sind.
Bei der Erfindung ist die Heizquelle unmittelbar im Bereich des Walzenmantels angeordnet, so daß ohne größere Energieverluste eine Aufheizung möglich ist. Die Temperatur läßt sich ohne bzw. nur mit geringem zeitlichen Verzug, also verhältnismäßig schnell, den jeweiligen Erfordernissen anpassen. Ein Auswechseln der als Heizquelle dienenden Heizmatten ist ohne Schwierigkeiten möglich; durch den kompakten Aufbau der erfindungsgemäßen Walze widersteht sie auch rauhem Betrieb und größeren Belastungen.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erlautert. Es zeigen: Fig. 1 einen Langsschnitt durch die elektrisch beheizbare Walze, mehrfach abgebrochen, und Fig. 2 einen Querschnitt durch die Walze gemäß Schnittlinie II - II in Fig. 1.
Wie die Figuren zeigen, besteht die Walze im wesentlichen aus einem das Mantelrohr bildenden Außenrohr 1 und einem koaxial hierzu mit radialem Abstand angeordneten Innenrohr 2. Zwischen dem Außenrohr 1 und dem Innenrohr 2 ist somit ein Ringraum 3 gebildet, in den mehrere stumpf aneinanderstoßende Heizmatten 4 eingelegt sind. Zweckmäßigerweise sind, wie Fig. 2 erkennen läßt, insgesamt drei über den Umfang verteilte Heizmatten 4 angeordnet, die den kompletten Umfang bedecken. Durch die Anordnung von mehreren, insbesondere drei, Matten 4 wird eine gleichmäßige Wärmeausdehnung erreicht, so daß ein Verzug bei Erwärmung vermieden wird und der Rundlauf der Walze erhaltenbleibt.
Im Bereich der Stirnseiten sind Böden 5 und 6 angeordnet, die etwa scheibenförmig ausgebildet sind und einen axial gerichteten Ringflansch 7 bzw. 8 tragen. Der Boden 5 steht mit der Welle 9 in Verbindung, die koaxial zum Boden 5 mit diesem verschweißt ist. Der Boden 6 ist mit dem Antriebszapfen 10 fest verbunden. Durch den Ringflansch 7 bzw. 8 werden sowohl das Innenrohr 2 als auch das Außenrohr 1 zentriert gehalten. Dabei liegt das Innenrohr 2 in seinen Endbereichen an den Innenflachen der Ringflansche 7 bzw. 8 an, während das Außenrohr 1 in seinen Endbereichen auf den Außenseiten des Ringflansches 7 bzw. des Ringflansches 8 aufsitzt.
Im Bereich der Enden des Innenrohres 2 sind Halteblöcke 11 vorgesehen, an denen die Walzenböden 5 und 6 über Schrauben 12 befestigt sind. Zur hermetischen Abdichtung des Inneren 13 der Walze sind bei den Befestigungsschrauben 12 Dichtscheiben 14 angeordnet, die beispielsweise aus Kupfer bestehen.
Beim Anziehen der Schrauben 12 werden die Walzenböden 5 und 6 fest mit dem Innenrohr 2 verbunden, wobei gleichzeitig eine axiale Verspannung zwischen den Walzenböden 5, 6 und dem Außenrohr 1 eintritt. Damit wird die Antriebskraft vom Antriebszapfen 10 sicher auf das Außenrohr 1 übertragen.
Bei größeren Drehmomenten oder bei wechselnden Beanspruchungen wird zusätzlich noch eine Verdrehsicherung eingesetzt, die aus einer Paßfeder 15 besteht, die zwischen dem Ringflansch 7 bzw.
und dem Außenrohr 1 formschlüssig eingesetzt ist, so daß das Außenrohr mit Sicherheit mitgenommen wird.
Wie bereits ausgeführt, wird der Ringraum 3 durch das Außenrohr 1 und das Innenrohr 2 gebildet. In axialer Richtung wird der Ringraum 3 durch die Stirnseiten 16 bzw. 17 der Ringflansch 7 bzw. 8 begrenzt.
Die elektrischen Anschlüsse 18 für die Heizmatten 4 sind im Bereich der einen Stirnseite der Walze radial nach innen gerichtet. Dabei durchgreifen sie über Durchbrechungen 19 das Innenrohr 2. Die Anschlüsse 18 der Heizmatten 4 sind als Kaltleiter ausgebildet. Die Stromzuführungen 20 sind innerhalb der als Hohlwelle ausgebildeten Welle 9 zum Schleifringkörper 21 geführt.
Der Schleifringkörper 21 ist auf der Welle 9 mittels der Mutter 22 festgehalten und arbeitet mit den Bürsten 23 zusammen, die am Bürstenhalter 24 befestigt sind. Der gesamte Schleifringkörper 21 mit den Bürsten 23 und dem Bürstenhalter 2t ist in einem Gehäuse 25 abgek:ipselt, welches drehbar über Wälzlager 26' auf der Welle 9 gelagert ist. Des Gehäuse 25 wird mittels der Verdrehsicherung 26 ortsfest gehalten.
Die Stromzuführung erfolgt über die Einführung 27 in das Gehäuse 25 und sodann zu den einzelnen Borsten 23.
Durch die Verwendung von drei iiber den Umfang verteilte Heizmatten 4 kann die Walze mit Drehstrom von 380 Volt betrieben werden. Die Heizmatten 4 selbst sind äe nach dem gewünschten Temperaturbereich ausgebildet. Bei niedrigeren Temperaturen bestehen die Heizmatten 4 aus Heizdrähten, die in Siliconmasse eingegossen sind. Bei größeren Temperaturen, d.h. bei Temperaturen über 200 Grad Celsius, sind die Heizmatten 4 als Glasgewebematten ausgebildet, in die die Heizdrähte eingebettet sind. in Atiswechseln der heizmatten 4 ist ohne Schwierigkeiten möglich. Nach dem Abschrauben einer der beiden Walzenböden 5 bzw. 6 läßt sich das Außenrohr 1 abziehen, so daR die Heizmatten 4 freiliegen und ohne Schwierigkeiten ausgewechselt werden können.
Wie deutlich noch in Fig. 1 zu erkennen ist, ist das Innenrohr 2 kürzer ausgebiIdet als der lichte axiale Abstand zwischen den Walzenböden 5 und 6. Hierdurch werden Wärmeausdehnungen berücksichtigt.
Die Heizmatten 4 liegen ohne größeren oder wesentlichen Zwischenraum dicht am Außenrohr 1 811. Auf diese Weise werden Temperaturänderungen schnell zur Mantelfläche der Walze weitergegeben, wie andererseits auch sichergestellt ist, daß keine größeren Energieverluste möglich sind.
Um eine schnelle und exakte Temperaturregelung zu ermöglichen, ist im Inneren 13 der Walze ein Temperaturfühler vorgesehen, der in den Figuren nicht weiter dargestellt ist. Der Temperaturfühler steht mit einem weiteren Bürstenpaar 28 in Verbindung, bei dem wegen der besseren Leitfähigkeit Silbergraphitkohlen vorgesehen sind. Die übrigen Bürsten 23 sind mit den üblichen Graphit- bzw. Bronzegraphitkohlen bestückt.
Wie bereits ausgeführt, ist ein leichtes Auswechseln der Heizmatten 4 möglich, so daß die Walze sehr reparaturfreundlich ist. Die elektrischen Anschlüsse 18 sind von den Heizmatten 4 nach vorne herausgezogen,und das Endteil ist, wie bereits ausgeführt, mit Kaltleiter ausgerüstet. Auf diese Weise wird eine völlige Erwärmung der gesamten Oberfläche der Heizmatten 4 erzielt, so daß eine gleichmäßige Erwärmung es Außenrohrs 1 und damit des Walzenmantels möglich ist. Durch diese erreichbare gleichmäßige Temperaturverteilung läßt sich die Walze optimal einsetzen. Die Temperaturregelung ist gegenfiber herkömmlichen Walzen wesentlich vereinfacht und verbessert. Dabei kann die Temperaturregelung wahlweise auch mit Erfolg beriihrungslos durchgeführt werden.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Steuerleitung für die Temperaturabtastung im Hohlwellenbereich abgeschirmt ist. In das als Kaltleiter ausgebildete, umgeklappte Anschlußteil der Heizwalze ist weiterhin eine Sicherheitsabschaltung als Temperaturbegrenzung eingebaut, um die Heizmatten zusätzlich vor Übertemperatur zu schützen. Schließlich ist noch jeweils eine in der Zeichnung nicht weiter dargestellte Dichtung zwischen dem Außenrohr 1 und den beiden Walzenböden 5 und 6 vorgesehen, die eine hermetische Abdichtung der Heizwalze gewährleisten.

Claims

Ansprüche 1. Elektrisch beheizbare Walze, gekennzeichnet durch ein Innenrohr (2) und ein koaxial mit Abstand zum Innenrohr (2) angeordnetes, den Walzenmantel bildendes Außenrohr (1), die einen Ringraum (3) begrenzen, in dem über den Umfang verteilt mehrere stumpf aneinanderstoßende Heizmatten (4) eingelegt sind.
2. Walze nach Anspruch 1,- dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich der einen Walzenstirnseite unter Durchdringung des Innenrohrs (2) radial nach innen gerichteten, als Kaltleiter ausgebildeten Anschlüsse (18) der heizmatten (4) mit dem Stromnetz über einen Schleifringkörper (21) und anliegenden Bürsten (23) in Verbindung stehen.
3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt drei über den Umfang verteilte Heizmatten (4) vorgesehen sind.
4. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn-;zeichnet, daß zur Halterung des Innen- und Außenrohrs (2, 1) stirnseitig je ein mit einem axialen Ringflansch (7 bzw. 8) ausgerüsteter scheibenförmiger Boden (5 bzw. 6) angeordnet ist, von denen der eine mit dem Antriebszapfen (10) und der andere mit der den Schleifringkörper (21) tragenden Welle (9) verbunden ist, wobei das Innenrohr (2) an der Innenfläche und das Außenrohr (1) an der Außenfläche des Ringflansches (7, 8) zentriert sind und die Stirnflächen (16, 17) des Ringflansches (7, 8) den Ringraum (3) axial begrenzen.
5. Walze nach Anspruch 4, durch gekennzeichnet, daß an der Innenseite des Innenrohrs (2) jeweils im Endbereich Halteblöcke (11) angeordnet sind, an denen die Walzenböden (5, 6) unter gleichzeitiger axialer Verspannung mit dem Außenrohr (1) befestigt, insbesondere angeschraubt, sind.
6. Walze nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Innenrohrs (2) kleiner ist als der lichte axiale Abstand der Walzenböden (5 und 6).
7. Walze nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ringflanschen (7, 8) der Walzen böden (5, 6) und dem Außenrohr (1) Paßfedern (15) zur Erhöhung der Verdrehsicherheit eingelegt sind.
8. Walze nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß unter den Befestigungsschrauben (12) der Walzenböden (5, 6) Dichtscheiben (14) angeordnet sind.
9. Walze nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Durchmesser der Walzenböden (5, 6) gleich ist dem Außendurchmesser des Außenrohrs (1).
10. Walze nach einem der An l)rWiche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schleifringkörper (21) tragende Welle (9) als Hohlwelle ausgebildet ist, in der die zu den Anschlüssen (18) der Heizmatten (4) führenden Stromleitungen (20) untergebracht sind.
11. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifringkörper (21) durch ein drehbar an der Welle (9) gelagertes Gehäuse (25) abgekapselt ist, das durch eine Verdrehsicherung (26) ortsfest gehalten ist und den Bürstenhalter (24) trägt.
12. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Walzeninneren (13) ein Temperaturfühler vorgesehen ist, der mit einem zusätzlich am Schleifringkörper (21) bzw. dem Gehäuse (25) angeordneten Bürstenpaar (28) in leitender Verbindung steht.
13. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmatten (4) aus IIeizdrshten bestehen, die in Siliconmasse eingegossen sind.
14. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmatten (4) als Glasgewebematten ausgebildet sind, in die die Heizdrähte eingebettet sind.
15. Walze nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung für den Temperaturfühler im Hohiwellenbereich abgeschirmt ist.
16. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Außenrohr()) und den Walzenböden (5, 6) jeweils eine Dichtung ångeo-rdnet ist.
17. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in das Anschlußteil zur Temperaturbegrenzung eine Sicherheitsabschaltung eingebaut ist.