DE9014117U1

DE9014117U1 - Temperable roller

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Publication number: DE9014117U1
Application number: DE9014117U
Authority: DE
Original assignee: Eduard Kuesters Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Eduard Kuesters Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 1990-10-11
Filing date: 1990-10-11
Publication date: 1992-02-06
Anticipated expiration: 2000-10-12

Description

Die Neuerung bezieht sich auf eine temperierbare Walze der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.The innovation relates to a temperature-controlled roller of the type corresponding to the preamble of claim 1.

Bei bekannten Ausführungsformen solcher Walzen befinden sich die Zuleitung und die Ableitung des Wärmeträgermediums auf ein und derselben Seite der Walze und sind mit entsprechenden Drehanschlüssen an ein und demselben Walzenzapfen verbunden. Das Wärmeträgermedium strömt von diesem Walzenzapfen aus durch einen Teil der achsparallelen Kanäle in dem Walzenkörper bis an dessen anderes Ende, wird dort umgegelenkt und durch einen anderen Teil der achsparallelen Kanäle wieder zur Anschlußseite zurückgeführt.In known embodiments of such rollers, the supply and discharge lines of the heat transfer medium are located on one and the same side of the roller and are connected to corresponding rotary connections on one and the same roller journal. The heat transfer medium flows from this roller journal through some of the axially parallel channels in the roller body to its other end, is diverted there and returned to the connection side through another part of the axially parallel channels.

Auf diese Weise mittelt sich das Temperaturgefälle in Walzenlängsrichtung auf die ganze Walze gesehen im wesentlichen aus.In this way, the temperature gradient in the longitudinal direction of the roll is essentially averaged out over the entire roll.

Bei den bekannten Walzen sind die achsparallelen Kanäle nach einem bestimmten Schema angeschlossen, welches dazu führt, daß immer in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarte Kanäle vorhanden sind, in denen die Flüssigkeit an einem Ende eine Temperatur aufweist, die sich um das Doppelte des Temperaturabfalls bei der Durchströmung der WAlze in einer Richtung von der Temperatur in außen benachbarten Kanälen unterscheidet. Auf diese Weise entstehen an dem betreffendenIn the known rollers, the axially parallel channels are connected according to a specific scheme, which means that there are always immediately adjacent channels in the circumferential direction in which the liquid at one end has a temperature that differs by twice the temperature drop when flowing through the roller in one direction from the temperature in the adjacent channels on the outside. In this way,

D-4000 DÜSSELDORF 1 ■ MULVAT JYSTRASSS 2 TELEFON 49/211/63 27 27 ■ TELEFAX 49/211/63 7915D-4000 DÜSSELDORF 1 ■ MULVAT JYSTRASSS 2 TELEPHONE 49/211/63 27 27 ■ FAX 49/211/63 7915

Ende, in Umfangsrichtung gesehen, relativ breite Zonen, in denen mehrere Kanäle mit der gleichen von den Nachbarkanälen deutlich abweichenden Temperatur nebeneinanderliegen.. Die entsprechende thermische Verformung des Walzenkörpers führt dazu, daß die Walze nicht mehr richtig rund ist. Dadurch entstehen Schwingungsprobleme, wenn die Walzen bei relativ hohem Druck und sehr hoher Geschwindigkeit eingesetzt werden, wie es bei inline angeordneten Kalanderwalzen der Fall ist. Bei jedem Passieren des Walzspalts durch eine von der Achse weiter entfernte Stelle gibt es einen Schlag und eine entsprechende Schwingungsanregung.At the end, seen in the circumferential direction, there are relatively wide zones in which several channels with the same temperature, which differs significantly from the neighboring channels, are located next to one another. The corresponding thermal deformation of the roller body means that the roller is no longer properly round. This causes vibration problems when the rollers are used at relatively high pressure and very high speed, as is the case with inline calender rollers. Every time the roller passes through a point further away from the axis, there is an impact and a corresponding vibration excitation.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, die Temperaturverteilung in Umfangsrichtung zu vergleichmäßigen.The innovation is based on the task of equalizing the temperature distribution in the circumferential direction.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Neuerung gelöst.This object is achieved by the innovation set out in claim 1.

Es ist hierdurch erreicht, daß die Zonen unterschiedlicher Temperatur in Umfangsrichtung so schmal wie möglich sind. Jeweils zwei in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarte achsparallele Kanäle weisen stets einander entgegengesetzte Strömungsrichtungen auf. Die Temperatur in der Umgebung eines achsparallelen Kanals wird durch die beiden zu beiden Seiten daneben liegenden achsparallelen Kanäle in Richtung auf einen Mittelwert beeinflußt. Dadurch sind die Ungleichmäßigkeit der Temperaturverteilung in Umfangsrichtung und die dadurch entstehende Unrundheit auf das bei der Beheizung durch achsparallele Kanäle erreichbare Minimum heruntergedrückt.This ensures that the zones of different temperatures are as narrow as possible in the circumferential direction. Two axially parallel channels immediately adjacent in the circumferential direction always have opposite flow directions. The temperature in the vicinity of an axially parallel channel is influenced by the two axially parallel channels on either side in the direction of a mean value. As a result, the unevenness of the temperature distribution in the circumferential direction and the resulting out-of-roundness are reduced to the minimum achievable when heating by axially parallel channels.

Die achsparallelen Kanäle, die das von der Zuleitung kommende Wärmeträgermedium von der Anschlußseite hinwegbefördern, sind an den gegenüberliegenden Enden mit benachbarten Kanälen verbunden. Hierfür gibt es bei Verwirklichung der Neuerung mehrere Möglichkeiten, die in Anspruch 2 wiedergegeben sind. Wenn &eegr; = 1 ist, ist jeweils ein für die Hinförderung vorgesehener achsparalleler Kanal mit einem nur ihm zugeordneten Rückförderkanal verbunden. Bei &eegr; = 2 sindThe axially parallel channels that transport the heat transfer medium coming from the supply line away from the connection side are connected to adjacent channels at the opposite ends. There are several possibilities for this when implementing the innovation, which are set out in claim 2. If &eegr; = 1, an axially parallel channel intended for the forward transport is connected to a return transport channel assigned only to it. If &eegr; = 2,

vier Kanäle miteinander verbunden, wobei zwei Hinförderkanäle mit zwei Rückförderkanälen zusammenwirken. Im äußerten Fall, wenn also &eegr; = &eegr; /2 ist, ist nur ein Ringkanal vorhanden, durch den sämtliche Kanäle miteinander in Verbindung stehen.four channels are connected to each other, with two feed channels interacting with two return channels. In the extreme case, i.e. when η = η /2, there is only one ring channel through which all channels are connected to each other.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Neuerung schematisch dargestellt.The drawing shows schematic examples of the innovation.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die neuerungsgemäße Walze nach der Linie I-I in Fig. 2;Fig. 1 shows a longitudinal section through the roller according to the innovation along the line I-I in Fig. 2;

Fig. 2, 3 und 4 zeigen Teilquerschnitte nach den Linien II-II, III-III bzw. IV-IV in Fig. 1;Fig. 2, 3 and 4 show partial cross-sections along lines II-II, III-III and IV-IV in Fig. 1, respectively;

Fig. 5, 6 und 7 zeigen Teilansichten nach der Linie V-V in Fig. 1 bei verschiedenen Ausführungsformen.Fig. 5, 6 and 7 show partial views along the line V-V in Fig. 1 of different embodiments.

Die in Fig. 1 als Ganzes mit 100 bezeichnete Walze umfaßt einen hohlen dickwandigen zylindrischen Walzenkörper 1, dessen Außenumfangsflache 2 den arbeitenden Walzenumfang bildet. An den Enden des Walzenkörpers 1 sind Endstücke 3 und 4 vorgesehen, die die Walzenzapfen 5 bzw. 6 bilden und Schultern 7,8 aufweisen, die sich vor die Stirnseiten des Walzenkörpers 2 legen. Mit koaxialen zylindrischen Ansätzen 9,10 greifen die Endkörper 3,4 zum Zwecke der Zentrierung in die innere öffnung 12 des Walzenkörpers 1 ein. Der Walzenkörper 1 und die Endstücke 3,4 sind durch nicht dargestellte axiale Schrauben miteinander verbunden.The roller, designated as a whole with 100 in Fig. 1, comprises a hollow, thick-walled cylindrical roller body 1, the outer circumferential surface 2 of which forms the working roller circumference. At the ends of the roller body 1, end pieces 3 and 4 are provided, which form the roller journals 5 and 6, respectively, and have shoulders 7, 8, which are positioned in front of the front sides of the roller body 2. With coaxial cylindrical projections 9, 10, the end bodies 3, 4 engage in the inner opening 12 of the roller body 1 for the purpose of centering. The roller body 1 and the end pieces 3, 4 are connected to one another by axial screws (not shown).

Der Walzenkörper 1 weist in gleichmäßigen Abständen über den Umfang verteilt dicht nebeneinanderliegende achsparallele Kanäle 13,14 auf, die auf dem gleichen Teilkreis dem arbeitenden Walzenumfang 2 benachbart sind. Die Kanäle 13,14 sind in dem Ausführungsbeispiel durch den Walzenkörper 1 durchsetzende Tiefbohrungen gebildet.The roller body 1 has axially parallel channels 13, 14 that are distributed at regular intervals around the circumference and are close to one another and are adjacent to the working roller circumference 2 on the same pitch circle. The channels 13, 14 are formed in the exemplary embodiment by deep bores that pass through the roller body 1.

Die Endstücke 3,4 weisen koaxiale Bohrungen 15,16 auf. Das in Fig. 1 rechte Endstück 3 dient der Zu- und Ableitung eines Wärmeträgermediums, als welches, wenn es um eine Beheizung der Walze geht, Dampf oder Heißwasser bzw. bei höheren Temperaturen Thermoöl in Betracht kommen. Das öl wird in einem außerhalb der Walze angeordneten Wärmetauscher aufgeheizt und durch eine Pumpe zirkulieren gelassen. Die Verbindung mit dem äußeren Teil des Kreislaufes geschiehtThe end pieces 3,4 have coaxial holes 15,16. The end piece 3 on the right in Fig. 1 is used for the supply and discharge of a heat transfer medium, which, when it comes to heating the roller, can be steam or hot water or, at higher temperatures, thermal oil. The oil is heated in a heat exchanger located outside the roller and circulated by a pump. The connection to the outer part of the circuit is made

durch einen in Fig. 1 nicht dargestellten Drehanschluß. Das Wärmeträgermedium wird durch eine als Rohr ausgebildete Zuleitung 17, welches die Bohrung 15 des Endstücks 3 mit allseitigem Abstand durchsetzt, herangeführt und in eine Verteilerkammer 18 geleitet, die durch axial benachbarte, zur Achse senkrechte Scheiben 19,20 gebildet ist, von denen die Scheibe 19 von der Zuleitung 17 durchsetzt wird und diese am Ende hält und von denen die mit Abstand vom Ende der Zuleitung 17 angeordnete Scheibe 20 den lichten Querschnitt des Walzenkörpers 1 dicht abschließt.by means of a rotary connection not shown in Fig. 1. The heat transfer medium is supplied through a supply line 17 designed as a pipe, which passes through the bore 15 of the end piece 3 at a distance on all sides, and is led into a distribution chamber 18, which is formed by axially adjacent disks 19, 20 perpendicular to the axis, of which disk 19 is penetrated by the supply line 17 and holds it at the end, and of which disk 20, arranged at a distance from the end of the supply line 17, tightly closes off the clear cross section of the roller body 1.

Von dem Innenumfang 12 des Walzenkörpers 1 gehen über den Umfang gleichmäßig angeordnete radiale Verteilerbohrungen 23 aus, durch die das durch die Zuleitung 17 herangeförderte und durch die Verteilerkammer 18 verteilte Wärmeträgermedium in die Kanäle 13 gelangt und in diesen entsprechend den Pfeilen gemäß Fig. 1 von rechts nach links strömt. Die Verteilerkammer 18 und die radialen Bohrungen 23 bilden zusammen einen Verteiler, mittels dessen das zentral herangeführte Wärmeträgermedium auf die Kanäle 13 verteilt wird.Radial distribution bores 23 extend from the inner circumference 12 of the roller body 1 and are evenly arranged around the circumference, through which the heat transfer medium conveyed through the supply line 17 and distributed through the distribution chamber 18 enters the channels 13 and flows in them from right to left according to the arrows in Fig. 1. The distribution chamber 18 and the radial bores 23 together form a distributor, by means of which the centrally supplied heat transfer medium is distributed to the channels 13.

In der Schulter 8 sind Ubertrittsnuten 21 ausgebildet, die sich in Umfangsrichtung erstrecken und benachbarte achsparallele Kanäle 13,14 miteinander verbinden, wie es aus den Fig. 5 bis 7 ersichtlich ist. Das durch die Kanäle 13 herangeförderte Wärmeträgermedium wird in den Ubertrittsnuten 21 umgelenkt und in benachbarte achsparallele Kanäle 14 umgleitet, in denen es in entgegengesetzte Richtung zurückströmt, wie es bei dem Kanal 14 im unteren Teil der Fig. 1 durch die Pfeile angedeutet ist. An dem auf der Seite des Endstücks 3, d.h. auf der Anschlußseite, gelegenen Ende des Walzenkörpers 1 sind radiale Bohrungen 24 vorgesehen, durch die das Wärmeträgermedium in eine durch den axialen Abstandsraum zwischen der Scheibe 19 und der Stirnseite des Ansatzes 9 des Endstücks 3 gebildete Sammelkammer 22 und von dieser in eine Rückleitung 25 übertritt, die durch den Zwischenraum zwischen dem Außenumfang 17 der Zuleitung und dem Innenumfang der Bohrung 15 des Endstücks 3 gebildet ist.Transfer grooves 21 are formed in the shoulder 8, which extend in the circumferential direction and connect adjacent axially parallel channels 13, 14 with one another, as can be seen from Figs. 5 to 7. The heat transfer medium conveyed through the channels 13 is diverted in the transfer grooves 21 and diverted into adjacent axially parallel channels 14, in which it flows back in the opposite direction, as is indicated by the arrows in the channel 14 in the lower part of Fig. 1. At the end of the roller body 1 located on the side of the end piece 3, i.e. on the connection side, radial bores 24 are provided through which the heat transfer medium passes into a collection chamber 22 formed by the axial space between the disk 19 and the front side of the extension 9 of the end piece 3 and from there into a return line 25 which is formed by the space between the outer circumference 17 of the supply line and the inner circumference of the bore 15 of the end piece 3.

Wesentlich ist die Verteilung der radialen Bohrungen 23 über den Umfang. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist jeder zweite, mit 13 bezeichnete achsparallele Kanal durch eine radiale Bohrung 23 mit der Verteilerkammer 18 verbunden. Die jeweils dazwischen liegenden Kanäle 14 dienen der Rückleitung des Wärmeträgermediums gemäß Fig. 1 von links nach rechts. In Fig. 2 ist durch Kreuze und Punkte die Verteilung der Strömungsrichtungen noch einmal verdeutlicht. Die Kreuze bedeuten eine in die Zeichenebene hineingehende Strömungsrichtung, die Punkte eine aus der Zeichenebene herauskommende Strömungsrichtung. Diese Strömungsrichtungen wechseln einander bei den in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarten Kanälen 13,14 stets ab.The distribution of the radial bores 23 over the circumference is essential. As can be seen from Fig. 3, every second axially parallel channel, designated 13, is connected to the distribution chamber 18 by a radial bore 23. The channels 14 located between them serve to return the heat transfer medium from left to right as shown in Fig. 1. In Fig. 2, the distribution of the flow directions is again illustrated by crosses and dots. The crosses indicate a flow direction entering the plane of the drawing, the dots a flow direction leaving the plane of the drawing. These flow directions always alternate with one another in the channels 13, 14 that are immediately adjacent in the circumferential direction.

Fig. 4 läßt die Verteilung der Radialbohrungen 24 an der Sammelkammer 22 erkennen.Fig. 4 shows the distribution of the radial bores 24 in the collecting chamber 22.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 erstrecken sich die Ubertrittsnuten 21 in Umfangsrichtung jeweils über zwei unmittelbar benachbarte Kanäle 13,14. In diesem Fall ist also jedem Hinströmungskanal 13 ein eigener Rückströmungskanal 14 zugeordnet.In the embodiment of Fig. 5, the transfer grooves 21 extend in the circumferential direction over two immediately adjacent channels 13, 14. In this case, each inflow channel 13 is assigned its own return flow channel 14.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 erstrecken sich die Übertrittsnuten 21' jeweils über zwei Hinströmungskanäle 13 und zwei Rückströmungskanäle 14. Hierbei liegt schon nicht mehr eindeutig fest, aus welchem Hinströmungskanal 13 das in einem bestimmten Rückströmungskanal 14 zurückströmende Wärmeträgermedium stammt. Auch bei dieser Ausführungsform wechseln sich aber Hinströmungskanäle und Rückströmungskanäle stets ab.In the embodiment of Fig. 6, the transfer grooves 21' each extend over two inflow channels 13 and two return flow channels 14. In this case, it is no longer clearly determined from which inflow channel 13 the heat transfer medium flowing back in a certain return flow channel 14 comes. In this embodiment, too, however, inflow channels and return flow channels always alternate.

Dies gilt auch für die Ausführungsform nach Fig. 7, bei der sich die Ubertrittsnut 21" unterbrechungslos über den ganzen Umfang erstreckt. Hierbei sind also sämtliche achsparallelen Kanäle 13,14 an dem in Fig. 1 linken Ende miteinander verbunden.This also applies to the embodiment according to Fig. 7, in which the transition groove 21" extends uninterrupted over the entire circumference. In this case, all axially parallel channels 13, 14 are connected to one another at the left end in Fig. 1.

Claims

1. Temperature-controlled roller, especially for hot calendering of paper webs,

with a cylindrical roller body (1), the outer circumference (2) of which forms the working roller circumference,

with axially parallel channels (13, 14) provided in the roller body (1) near the outer circumference (2) and distributed over the circumference, through which a heat transfer medium can flow,

with supply and discharge lines (17,25) for the heat transfer medium guided through one (5) of the roll journals (5,6)

and with a distributor (18,23) provided in the end region of the roller body (1) for connecting the supply line (17) with selected axially parallel channels (13),

characterized,

that by means of the distributor (18,23) every second (13) axially parallel channel, seen in the circumferential direction, is connected to the supply line (17) and the remaining axially parallel channels (14) are connected to the return line (25).

2. Roller according to claim 1, characterized in that at the end region opposite the distributor (18, 23) 2n (n = 1, ..., η /2; η = even number = total number of axially parallel channels) adjacent axially parallel channels (13, 14; 13 , 14 , . . .) are connected to one another in the circumferential direction.

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