DE4205167C2 - Roller used as heat exchanger - Google Patents

Roller used as heat exchanger

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Description

Die Erfindung betrifft eine Walze mit einer antreibbaren Achse und einem auf der Achse drehfest abgestützten, von einem Wärmetauschermedium durchströmten Doppelmantel mit Biege­ linienkompensation. Diese Walzen werden vom Wärmetauschermedium so durchströmt, daß dem Walzgut über den äußeren Teil des Doppelmantels Wärmeenergie zugeführt oder entzogen wird. Das Wärmetauschermedium wird auf einer Seite der Walze durch eine Hohlbohrung der Achse zugeführt, in den Doppelmantel geleitet und auf der anderen Seite durch eine Hohlbohrung der Achse wieder abgeführt. Die Führung des Wärmetauschermediums innerhalb des Doppelmantels kann unterschiedlich sein. Häufig werden zwischen dem inneren und dem äußeren Teil des Doppelmantels spiralige Einbauten angeordnet, die das Wärme­ tauschermedium leiten.The invention relates to a roller with a drivable axis and one rotatably supported on the axle by one Double jacket with bend flowing through the heat exchanger medium line compensation. These rollers are from the heat exchange medium flows through so that the rolling stock on the outer part of the Double jacket thermal energy is supplied or withdrawn. The Heat exchange medium is on one side of the roller through a Hollow bore fed to the axis, passed into the double jacket and on the other side through a hollow hole in the axle dissipated again. The management of the heat exchange medium within the double jacket can be different. Frequently are between the inner and outer part of the Double jacket arranged in spiral internals, which the warmth manage exchange medium.

Bei Walzen mit höheren Linienbelastungen, z. B. Glätt- oder Prägewalzen wird eine sehr geringe Durchbiegung des Doppelmantels verlangt. Es ist bekannt, diese Durchbiegun­ gen dadurch zu kompensieren, daß die Enden der Achsen mit einem entsprechenden Gegenmoment belastet werden oder daß die Enden der Achsen unter einem Winkel zueinander angeordnet werden. Ferner ist es bekannt, bei Walzen mit festste­ hender Achse und rotierendem Doppelmantel oder Außenmantel die Durchbiegung durch gesteuerte Abstützung zu korrigieren. Das alles ist aufwendig, verschleißbehaftet und kostenintensiv. Eine solche Walze wird z. B. in der DE 31 28 722 A1 beschrieben.For rollers with higher line loads, e.g. B. smoothing or embossing rollers will have very little deflection of the Double coat required. This deflection is known to compensate for the fact that the ends of the axes with be loaded with a corresponding counter moment or that the ends of the axes are arranged at an angle to each other  become. Furthermore, it is known to have the most rigid rollers axis and rotating double jacket or outer jacket Correct deflection by controlled support. The everything is complex, subject to wear and cost-intensive. A such roller is used for. B. described in DE 31 28 722 A1.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Walze der eingangs beschrie­ benen Gattung so zu verbessern, daß die Biegelinie des Doppel­ mantels nur eine minimale Durchbiegung aufweist.The object of the invention is a roller of the type described benen genus so that the bending line of the double jacket has only minimal deflection.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur Biegelinienkompensa­ tion der Doppelmantel über zwei mit Abstand von seinen Enden angeordnete Kugelgelenklager an der Achse abgestützt ist, wobei der Abstand der Kugelgelenklager von seinen Walze-Enden so einge­ richtet ist, daß bei Belastung die Durchbiegungen des Doppel­ mantels einerseits an den Walzenenden und andererseits in der Mit­ te zwischen den Kugelgelenklagern gleich sind. Bei dieser Walze werden die Durchbiegungen einerseits des Doppelmantels und an­ dererseits der Achse gleichsam voneinander entkoppelt. Die gleichmäßige Belastung des Doppelmantels wird über die Kugel­ gelenklager als Punktbelastung auf die Achse übertragen. Der Doppelmantel und die Achse können sich wegen der Abstützung über die Kugelgelenklager unabhängig voneinander verformen. Die Verformungen der Achse haben keine Rückwirkungen auf die Biege­ verformung des Doppelmantels. Deswegen können die Kugelgelenk­ lager so angeordnet werden, daß die maximalen Durchbiegungen im Bereich der Enden des Doppelmantels einerseits und in der Mitte zwischen den Kugelgelenklagern andererseits ungefähr gleich sind, womit eine minimale Durchbiegung insgesamt er­ reicht wird. Im allgemeinen reicht es aus, wenn die Kugelgelenklager auf etwa ein viertel und drei viertel der Länge des Doppelmantels angeordnet sind.This object is achieved in that the bending line compensation tion of the double jacket over two at a distance from its ends arranged ball joint bearing is supported on the axis, wherein the distance of the ball and socket bearings from its roller ends is set in this way is aimed at the deflections of the double under load jacket on the one hand at the roller ends and on the other hand in the Mit te between the ball joint bearings are the same. With this roller the deflections on the one hand of the double jacket and on on the other hand, the axis, as it were, decoupled from one another. The uniform loading of the double jacket is achieved through the ball transfer the joint bearing to the axle as a point load. The The double jacket and the axis can move because of the support deform independently of each other via the ball joint bearings. The Deformations of the axis have no effects on the bending deformation of the double jacket. That is why the ball joint Bearings are arranged so that the maximum deflections in the Area of the ends of the double jacket on the one hand and in the Middle between the ball bearings on the other hand approximately are the same, with a minimum deflection overall is enough. In general, it is sufficient if the Ball joint bearings to about a quarter and three quarters  the length of the double jacket are arranged.

Da insbesondere im Bereich der Walzenenden bei Belastung auch radiale Relativverschiebungen zwischen der Achse und den Enden des Doppelmantels zu erwarten sind, wird nach bevorzugter Ausführung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Achse im Bereich der Enden des Doppelmantels radiale Bohrungen für die Zuführung bzw. Abführung des Wärmetau­ schermediums aufweist, daß im Doppelmantel im Bereich seiner Enden Ringflansche befestigt sind, die Durch­ gangsbohrungen aufweisen, welche den radialen Bohrungen der Achse zugeordnet sind, und daß die Ringflansche beid­ seits der Durchgangsbohrungen mit radialelastischen Dichtungen gegen die Achse abgedichtet sind. Die radial­ elastischen Dichtungen können aus zwei oder mehr überein­ ander angeordneten Dichtungen bestehen. Damit ist si­ chergestellt, daß die Zuführung bzw. Abführung des Wärme­ tauschermediums ohne Leckverluste sowie ohne gegenseitige Störungen der Biegelinien einerseits des Doppelmantels und andererseits der Achse erfolgen kann.Because especially in the area of the roller ends under load also radial relative displacements between the axis and the ends of the double jacket are expected preferred embodiment of the invention proposed that the axis in the area of the ends of the double jacket radial Holes for the supply and discharge of the heat rope Schermediums has that in the double jacket in the area its ends are attached to ring flanges that pass through have gear bores which correspond to the radial bores are assigned to the axis, and that the ring flanges both on the part of the through holes with radially elastic Seals are sealed against the axis. The radial Elastic seals can match two or more other arranged seals exist. So that's si that the supply or dissipation of the heat exchange medium without leakage losses and without mutual Disturbances of the bending lines on the one hand of the double jacket and on the other hand the axis can take place.

Handelt es sich um eine Walze mit angetriebener Achse, dann kann erfindungsgemäß auch das Drehmoment so übertra­ gen werden, daß eine gegenseitige Störung der Biegelinien von Doppelmantel und Achse nicht eintritt, wenn wenigstens ein Radialflansch über eine radialelastische Kupplung an die Achse angeschlossen ist. Die radialelastische Kupplung kann aus einem die Achse umgebenden Membranzylinder mit wenigstens einer Wellung bestehen.If it is a roller with a driven axle, then the torque can also be transmitted according to the invention gene that a mutual interference of the bending lines of double jacket and axle does not occur if at least a radial flange via a radially elastic coupling the axis is connected. The radially elastic coupling can with a membrane cylinder surrounding the axis there is at least one curl.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Aus­ führungsbeispiel der Erfindung erläutert: The following is an Aus shown in the drawing exemplary embodiment of the invention explained:  

Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine als Wärmetauscher dienende Walze.The only figure shows a longitudinal section through an as Heat exchanger roller.

Zu der Walze gehören eine antreibbare Achse 1 und ein da­ rauf drehfest abgestützter, von einem Wärmetauschermedium durchströmter Doppelmantel 2, 3. Der Doppelmantel besteht aus einem Außenmantel 2 und einem Innenmantel 3, die zwi­ schen sich einen vom Wärmetauschermedium durchströmten Ringraum 4 definieren. Der Außenmantel 2 und der Innenman­ tel 3 sind an ihren Enden miteinander verschweißt. Im Ringraum befinden sich wendelförmige Einbauten 5, die das Wärmetauschermedium führen.The roller includes a drivable axle 1 and a double jacket 2 , 3 supported thereon in a rotationally fixed manner and through which a heat exchange medium flows. The double jacket consists of an outer jacket 2 and an inner jacket 3 , the inter mediate define an annular space 4 through which the heat exchange medium flows. The outer jacket 2 and the Innenman tel 3 are welded together at their ends. In the annular space there are helical internals 5 which guide the heat exchange medium.

Der Doppelmantel 2, 3 ist über zwei Kugelgelenklager 6, 7, die etwa auf ein viertel und drei viertel der Länge des Doppelmantels 2, 3 angeordnet sind, auf der Achse 1 abge­ stützt. Die Kugelgelenklager 6, 7 sind in üblicher Weise achsial am Innenmantel 3 bzw. an der Achse 1 festgelegt. Die Anordnung der Kugelgelenklager 6. 7 ist derart, daß bei Belastung der Walze die Durchbiegungen des Doppelman­ tels 2, 3 einerseits an seinen Enden und andererseits in der Mitte zwischen den Kugelgelenklagern 6 gleich sind.The double jacket 2 , 3 is based on two ball joint bearings 6 , 7 , which are arranged approximately on a quarter and three quarters of the length of the double jacket 2 , 3 , on the axis 1 . The ball joint bearings 6 , 7 are axially fixed in the usual manner on the inner casing 3 or on the axis 1 . The arrangement of the ball joint bearings 6 . 7 is such that when the roller is loaded, the deflections of the Doppelman means 2 , 3 on the one hand at its ends and on the other hand in the middle between the ball joint bearings 6 are the same.

Das Wärmetauschermedium wird über eine achsiale Bohrung 8 an einem Ende der Achse 1 zugeführt und gelangt von dort über radiale Bohrungen 9 über mit diesen korrespon­ dierende Durchgangsbohrungen 10 in einen Ringflansch 11 in den Ringraum 4. Am anderen Ende des Ringraums 4 wird das Wärmetauschermedium in gleicher Weise über einen Ringflansch 11 und die Achse 1 wieder abgeführt. The heat exchange medium is supplied via an axial bore 8 at one end of the axis 1 and from there passes through radial bores 9 via through bores 10 corresponding with these into an annular flange 11 in the annular space 4 . At the other end of the annular space 4 , the heat exchange medium is removed in the same way via an annular flange 11 and the axis 1 .

Der Ringflansch 11 ist abgedichtet in den Innenmantel 3 eingesetzt und besitzt einen radialen Abschnitt 12, der mit einer Schraubbefestigung 13 stirnseitig am Dop­ pelmantel 2, 3 gehalten ist. Der Innendurchmesser des Ringflansches 11 ist größer als der Außendurchmesser der Achse 1 in diesem Bereich, so daß die Biegeverformungen einerseits des Doppelmantels 2, 3 und andererseits der Achse 1 gegenseitig nicht gestört werden. Zur Abdichtung des Wärmetauschermediums sind beidseits der Durchgangsboh­ rungen 10 radialelastische Umfangsdichtungen 14 ange­ ordnet, die bei der dargestellten Ausführung aus mehreren übereinander angeordenten Dichtringen bestehen.The ring flange 11 is inserted in a sealed manner in the inner jacket 3 and has a radial section 12 which is held with a screw fastening 13 on the end face of the double jacket 2 , 3 . The inside diameter of the ring flange 11 is larger than the outside diameter of the axis 1 in this area, so that the bending deformations on the one hand of the double jacket 2 , 3 and on the other hand the axis 1 are not mutually disturbed. To seal the heat exchange medium 10 radially elastic circumferential seals 14 are arranged on both sides of the Durchgangssboh, which consist of several superimposed sealing rings in the embodiment shown.

Der Ringflansch 11 auf der linken Seite der Figur ist über eine radialelastische Kupplung 15 mit der Achse 1 verbun­ den. Diese radialelastische Kupplung 15 besteht aus einem Membranzylinder 16, der endseitige Anschlußflansche 17, 18 zur Verbindung mit dem Ringflansch 11 bzw. der Achse 1 aufweist, und der außerdem wenigstens eine über seinen Umfang umlaufende Wellung 19 besitzt.The ring flange 11 on the left side of the figure is connected via a radially elastic coupling 15 to the axis 1 . This radially elastic coupling 15 consists of a diaphragm cylinder 16 which has end-side connecting flanges 17 , 18 for connection to the ring flange 11 or the axis 1 , and which also has at least one corrugation 19 running around its circumference.

Während des Betriebes wird die im wesentlichen gleichmäßi­ ge Belastung des Doppelmantels 2, 3 im Bereich der Kugel­ gelenklager 6, 7 lokal auf die Achse 1 übertragen. Wegen der radialelastischen Umfangsdichtungen 14 und der radial­ elastischen Kupplung 15 beeinflussen sich die Biegeverfor­ mungen des Doppelmantels 2, 3 und der Achse 1 gegenseitig nicht. Durch die beschriebene Anordnung der Kugelgelenkla­ ger 6, 7 wird erreicht, daß die Biegelinie des Doppelman­ tels 2, 3 nur minimale Durchbiegungen aufweist. Die darge­ stellte Konstruktion ist verschleißfrei und preiswert.During operation, the substantially even load of the double jacket 2 , 3 in the region of the ball joint bearing 6 , 7 is transferred locally to the axis 1 . Because of the radially elastic circumferential seals 14 and the radially elastic coupling 15 , the bending deformations of the double jacket 2 , 3 and the axis 1 do not influence one another. The arrangement of the Kugel Kugella 6 , 7 described above ensures that the bending line of the Doppelman means 2 , 3 has only minimal deflections. The construction shown is wear-free and inexpensive.

Claims (6)

1. Walze mit einer antreibbaren Achse und einem auf der Achse drehfest abgestützten, von einem Wärmetauschermedium durch­ strömten Doppelmantel mit Biegelinienkompensation, dadurch gekennzeichnet, daß zur Biegelinienkompensation der Doppel­ mantel (2, 3) über zwei mit Abstand von seinen Enden angeordnete Kugelgelenklager (6, 7) an der Achse (1) abgestützt ist, wobei der Abstand der Kugelgelenklager (6, 7) von seinen Enden so eingerichtet ist, daß bei Belastung die Durchbiegungen des Doppelmantels (2, 3) einerseits an den Walzenenden und andererseits in der Mitte zwischen den Kugelgelenklagern (6, 7) gleich sind.1. roller with a drivable axle and a non-rotatably supported on the axle, from a heat exchange medium flowing through a double jacket with bending line compensation, characterized in that for bending line compensation of the double jacket ( 2 , 3 ) over two spaced ball bearings ( 6 , 7 ) is supported on the axis ( 1 ), the distance between the ball joint bearings ( 6 , 7 ) from its ends being set up such that, under load, the deflections of the double jacket ( 2 , 3 ) on the one hand at the roller ends and on the other hand in the middle between the ball joint bearings ( 6 , 7 ) are the same. 2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelgelenklager (6, 7) auf etwa ein viertel und drei viertel der Länge des Doppelmantels (2, 3) angeordnet sind.2. Roller according to claim 1, characterized in that the ball joint bearings ( 6 , 7 ) are arranged on about a quarter and three quarters of the length of the double jacket ( 2 , 3 ). 3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (1) im Bereich der Enden des Doppelmantels (2, 3) radiale Bohrungen (9) für die Zuführung bzw. Abführung des Wärmetauschermediums aufweist, daß im Doppelmantel (2, 3) im Bereich seiner Enden Ringflansche (11) befestigt sind, die Durchgangsbohrungen (10) aufweisen, welche den radialen Bohrungen (9) der Achse (1) zugeordnet sind, und daß die Ringflansche (11) beidseits der Durchgangsbohrung (10) mit radialelastischen Dichtungen (14) gegen die Achse (1) abgedichtet sind.3. Roller according to claim 1 or 2, characterized in that the axis ( 1 ) in the region of the ends of the double jacket ( 2 , 3 ) has radial bores ( 9 ) for the supply or discharge of the heat exchange medium that in the double jacket ( 2 , 3 ) in the region of its ends ring flanges ( 11 ) are fastened, which have through holes ( 10 ) which are assigned to the radial holes ( 9 ) of the axis ( 1 ), and that the ring flanges ( 11 ) on both sides of the through hole ( 10 ) with radially elastic Seals ( 14 ) are sealed against the axis ( 1 ). 4. Walze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ra­ dialelastischen Dichtungen (14) aus zwei oder mehr über­ einander angeordneten Dichtringen bestehen.4. Roller according to claim 3, characterized in that the ra dialelastic seals ( 14 ) consist of two or more sealing rings arranged one above the other. 5. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens ein Ringflansch (11) über eine radialelastische Kupplung (15) an die Achse (1) ange­ schlossen ist.5. Roller according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one ring flange ( 11 ) via a radially elastic coupling ( 15 ) to the axis ( 1 ) is closed. 6. Walze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ra­ dialelastische Kupplung (15) aus einem die Achse (1) umge­ benden Membranzylinder (16) mit wenigstens einer Wellung (19) besteht.6. Roller according to claim 5, characterized in that the ra dial-elastic coupling ( 15 ) from an axis ( 1 ) surrounding diaphragm cylinder ( 16 ) with at least one corrugation ( 19 ).
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