WO1997038161A1 - Dampfbeheizte walze mit kühlung - Google Patents

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WO1997038161A1
WO1997038161A1 PCT/DE1996/000622 DE9600622W WO9738161A1 WO 1997038161 A1 WO1997038161 A1 WO 1997038161A1 DE 9600622 W DE9600622 W DE 9600622W WO 9738161 A1 WO9738161 A1 WO 9738161A1
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roller
condensate
heat transfer
transfer medium
heated roller
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PCT/DE1996/000622
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Inventor
Heinz-Michael Zaoralek
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SCHWäBISCHE HüTTENWERKE GMBH
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/02—Rolls; Their bearings
    • D21G1/0253—Heating or cooling the rolls; Regulating the temperature
    • D21G1/0266—Heating or cooling the rolls; Regulating the temperature using a heat-transfer fluid

Definitions

  • Rollers for use in paper making machines are often heated due to various technical needs. This usually happens in that a medium used as a heat transfer medium is sent through cavities in the roller, whereby the heat is transferred to the roller shell and heats it up. There may be a central cavity in the roller as well as annular cavities between a displacer arranged in the middle of the roller and the roller shell surrounding it, but also bores close to the periphery can be arranged in the roller shell, which run axially parallel and at the same radial distance from the Center of the roller are evenly arranged around this. Liquids, for example water or oils, are generally used as the heat transfer medium.
  • the object of the invention is to shorten this cooling period. It has been shown that the achievable reduction reaches a considerable size, for example from 15 hours to 150 minutes with a relevant 70 t roller.
  • the invention opens up the possibility of operating steam-heated rollers at a temperature level which is below the steam temperature if this appears desirable or necessary for certain reasons without the heating system having to be changed over to another heat transfer medium .
  • Such a temperature control of the roller is, with a corresponding design of the roller construction, also permanently possible in such a way that steam is conducted through the roller body for higher operating temperatures, and condensate for lower temperatures, i.e. water, the temperature of which is regulated outside the roller.
  • the upper half of the longitudinal sections 4a and 6a shows the flow in the roll during the heating, the lower half 4b and 6b during the cooling.
  • the upper half of the longitudinal section 7, 7a shows the flow in the roller during continuous steam / water operation during steam operation, the lower half (7b) during water operation.
  • arrows filled in black indicate the direction of flow of the condensate
  • arrows with black borders but inside white arrows indicate the direction of flow of the steam.
  • the roller (1) is supplied with heating steam from the steam line (2) via the control valve (3) during heating operation.
  • the three-way valve (4) is in the AC position.
  • the amount per unit of time of the condensate flowing out of the roller is regulated by an adjustable differential pressure valve (5) which ensures a constant differential pressure between the roller inlet and roller outlet.
  • the overflow steam emerging together with the condensate is separated from the condensate and fed into a steam line via the line (7).
  • the condensate remaining in the steam separator tank (6) flows back into a condensate line via the condensate separator (8).
  • the returned condensate evaporates and extracts thermal energy from the roller.
  • the steam continues to flow back into the condenser (9), where it condenses.
  • the condensate that forms is drained off via the condensate drain (23).
  • the cooling capacity is regulated, for example, simply by controlling the cooling water flow through the condenser (9).
  • FIG. 2 Another method of cooling a roller heated by steam during normal operation is shown in FIG. 2.
  • the corresponding roller has a so-called double sealing head (13) on the outlet side.
  • the condensate is drawn off through one of the two lines (14) of the double sealing head (13) via the differential pressure valve (5).
  • the valve (23) and thus the second derivative (15) from the double sealing head (13) are closed in this operating mode.
  • FIG. 3 and 4a and 4b show a further design of the roller and the control circuit for heating and cooling according to the invention, in which constructive designs of the roller participate in the changeover from one type of operation to the other.
  • the heating mode in FIG. 3 (arrows filled in black) corresponds to the descriptions for FIGS. 1 and 2.
  • valve (4) is first switched to position A-B and valve (5) is opened. Due to the resulting negative pressure, condensate flows back into the roller. By moving the valve (17) to position A-B, it is possible to accelerate the filling through the circuit pump (16).
  • the cooling operation then takes place in the opposite direction (bright arrows).
  • the valve (17) is brought into position B-C.
  • the circulation pump (16) conveys the condensate clockwise through the roller.
  • the cooling capacity is determined, for example, by the cooling water flow in the cooling apparatus (9) in the supply and discharge lines (10) and (11).
  • heating mode steam flows through the inlet bore (28) into the pin (19). From there, the steam reaches the peripheral bores (21) in the roller body (18) via the connecting channels (24), where it condenses and its thermal energy delivers. Due to a differential pressure between the inlet bore (28) and the outlet bore (29) set outside the roller, the condensate that forms is discharged through the siphon tubes (26) and (27) into the collecting spaces (30) and (31) and from there into the outlet ⁇ let bore (29) pressed. The condensate accumulating in the area of the inlet bore (28) still passes through the connecting pipe (22) and the valve (33) which is open at this time. The valves (32) are closed and prevent the steam from flowing through the connecting channels (25).
  • the cooling operation is shown in Fig. 4b.
  • the direction of flow within the roller is reversed. Cooled condensate flows through the outlet bore (29) in the pin (20) and presses on the valves (32) so that it reaches the peripheral bores (21) via the connecting channels (25). There it absorbs heat from the roller body (18). A small amount of condensate also flows through the siphon pipes (27). The valve (33) closes, however, so that no condensate can reach the pin (19) through the connecting pipe (22). The condensate heated in the peripheral bores flows via the connecting channels (24) to the bore (28) and from there out of the roller.
  • valve system (32) / (33) is integrated in the pin (19), so that supply and discharge lines for steam and condensate are combined in this one pin.
  • FIGS. 5 and 6a and 6b Another possible embodiment of the invention is shown in FIGS. 5 and 6a and 6b.
  • the valve 4a in the steam feed line is first closed for cooling and the valve 4b is opened.
  • the three-way valve (17) is in position C-B.
  • With the circulation pump (16) hot condensate is pressed out of the condensate container (6) into the roller.
  • the condensate in the roller will partially evaporate and the roller will cool down to the saturated steam temperature.
  • valve (38) When this is done, the valve (38) is closed and the valve (37) is opened.
  • the condensate container (6) then only keeps the system pressure high and prevents further evaporation in the now closed circuit.
  • the valve (17) By diverting a partial flow through the cooling apparatus (9) by means of the valve (17), the circulating condensate and thus the roller are then cooled in a controlled manner.
  • the amount of circulation can be significantly lower than that which is usually required for operating a smoothing unit in a paper-making machine.
  • the roller belonging to the system has the structural details shown in FIGS. 6a and 6b. 6a, the connecting channels (25) in the drive-side pin (20) are closed by pretensioned valves (39a) in heating mode. The differential pressure set by a valve outside the roller is not sufficient to open these valves.
  • the roller is flooded with condensate in cooling operation, the circuit pump (16) used (see FIG. 5) generating such a high supply pressure that the valves (39b) open and the condensate returns through the Ver ⁇ Release binding channels (25).
  • the amount of condensate flowing through the roller can be increased to such an extent that a desirable rapid cooling, for example for a roller change, is made possible.
  • FIGS. 5 and 6a / 6b also allows, like the design according to FIG. 3 with 4a / 4b, the alternative heating of the roller with steam on the one hand and warm condensate on the other hand. If sufficiently dimensioned sealing heads are used, it is possible to switch to condensate heating below a steam pressure of approx. 3 bar, which is the lower limit for steam operation. To do this, it is necessary to branch the steam line (2) into the condensate container (6) and to close the steam line (7) with a valve.
  • FIGS. 7a / 7b The operation according to FIGS. 7a / 7b has proven to be advantageous for the permanent alternating operation between steam and water heating.
  • the process sequence and roller construction are shown in FIGS. 7a / 7b, the upper half of the drawing (FIG. 7a) showing the operation with steam, the lower half (FIG. 7b) showing the operation with water.
  • rollers of the designs shown in FIGS. 1 to 7, which are self-supporting and are mounted in pins can be used in the same way in the case of so-called "floating" hollow rolls which are hydraulically or similarly supported continuously on a rigid axle, for example in accordance with the design according to DE-PS 38 38 726.
  • the connecting channels (24 ) / (25) of FIGS. 4a / 4b, 6a / 6b and 7a / 7b to think partly in the central axis, partly in an annular space lying between this and the roller shell, while the connecting pipe (22) is in the central axis.
  • the invention is not limited to the use in rolls which are used in machines for the production of paper, but is suitable for all areas of application of heated rolls, for example in the production of films, the treatment of textile and similar webs and in the surface finishing of support materials of all kinds, including metallic ones.

Abstract

Eine durch ein gasförmiges Wärmeträgermedium, vorzugsweise Wasserdampf (2), beheizte, mit axial-parallelen peripheren Bohrungen versehene Walze (1) für den Einsatz im Preß- oder Glättwerk von Papiermaschinen ist mit einer Vorrichtung für die Zu- und Abfuhr des Wärmeträgermediums so verbunden, daß zur Kühlung der aufgeheizten Walze in die Wärmeträgerleitung eine Kühleinrichtung (9) eingeschaltet und die Durchflußrichtung des Wärmeträgermediums umgekehrt werden kann (4). Weitere erfindungsgemäße Ausführungen ermöglichen die geregelte Kühlung der Walze durch Beimischung (17) von Wärmeträgerkondensat (6) zum zurückfließenden Wärmeträger, die Umschaltung zwischen Betrieb mit gasförmigem Wärmeträger und Betrieb mit kondensiertem Wärmeträger sowie die Anwendung der Erfindung bei Walzen mit an einem Flanschzapfen angeordnetem Walzenantrieb.

Description

Dampfbeheizte Walze mit Kühlung
Beschreibung:
Walzen für die Verwendung in Maschinen zur Herstellung von Papier werden auf Grund verschiedener technischer Bedürfnisse häufig beheizt. Dies geschieht meistens dadurch, daß ein als Wärmeträger verwendetes Medium durch Hohlräume der Walze geschickt wird, wodurch die Wärme auf den Walzenmantel übergeht und diesen aufheizt. Dabei können sowohl ein zentraler Hohlraum in der Walze vorhanden sein als auch ringförmige Hohlräume zwischen einem in der Walzenmitte angeordneten Verdrängerkörper und dem ihn umgebenden Walzenmantel, ebenso aber auch können der Peripherie naheliegende Bohrungen im Walzenmantel angeordnet sein, die achsparallel verlaufen und in radial gleicher Entfernung vom Zentrum der Walze um dieses gleichmäßig angeordnet sind. Als Wärmeträgermedium werden im allgemeinen Flüssigkeiten, zum Beispiel Wasser oder Öle, verwendet. Besonders im sogenannten Glättwerk der papiererzeugenden Maschine an deren Ende, in dem die Oberfläche des Papiers durch Glättung unter Hitzeeinwirkung veredelt wird, bedarf die Wärmeführung der Walze besonderer Sorgfalt. Es werden deshalb erhebliche konstruktive Anstrengungen unternommen, um einen gleichmäßigen, hohen Wärmeübergang zur Walzenoberfläche auf deren ganzer Länge zu erreichen.
Seit neuestem ist erkenntlich geworden, daß es sinnvoll sein kann, Wasserdampf als Wärmeträgermedium zu verwenden. Der besondere Vorteil dieser Wahl liegt darin, daß erheblich geringere Mengen von Wärmeträgermedium erforderlich sind und damit große Energieeinsparungen ermöglicht werden, die zu einer ebenso erheblichen Kosteneinsparung im Gesamtprozeß führen. Auch steht Prozeßdampf bei der Papier¬ erzeugung meist ohnehin ausreichend zur Verfügung. In der DE-Anmeldung Nr. P 44 07 239.2 wird eine solche dampfbeheizte Walze beschrieben. In ihr wird der Dampf durch periphere Bohrungen im Walzenmantel geführt, wobei er kondensiert und seine Wärmeenergie an den Walzenmantel abgibt. An den jeweiligen Enden der Bohrungen befinden sich Siphon-Einrichtungen, durch welche das sich bildende Kondensat beziehungsweise Kondensat-Dampf-Gemisch aus den Bohrungen und endlich aus der Walze abgezogen wird. Ein Nachteil der mit Dampf beheizten Walzen besteht bisher darin, daß solche Walzen nicht gekühlt werden können. Wird die Maschine zum Auswechseln der Walze oder wegen notwendiger Eingriffe im Umfeld der Walze angehalten, muß bislang darauf gewartet werden, daß sich die Walze durch Konvektion und Abstrahlung der Wärmeenergie auf eine für die Handhabung annehmbare Temperatur abkühlt. Hierfür werden, in Anbetracht der Größe der angesprochenen Walzen, die Gewichte bis zu 100 Tonnen haben können, und der hohen Betriebstemperaturen von bis zu 200 *C längere Zeiträume beansprucht, die als Stillstandzeiten für die üblicherweise kontinuierlich betriebenen Maschinen zur Papierherstellung kaum toleriert werden können. Damit wird der breite Einsatz dampfbeheizter Walzen stark behindert.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, diese Abkühlzeitspanne zu verkürzen. Es hat sich gezeigt, daß die erzielbare Verkürzung eine beachtliche Größe erreicht, zum Beispiel bei einer einschlägigen 70 t-Walze von 15 Stunden auf 150 Minuten. Die Erfindung eröffnet gleichzeitig die Möglichkeit, dampfbeheizte Walzen auch auf einem Tem¬ peraturniveau zu betreiben, das unter der Dampftemperatur liegt, wenn dies aus be¬ stimmten Gründen als wünschenswert oder notwendig erscheint, ohne daß das Behei¬ zungssystem auf einen anderen Wärmeträger umgestellt werden müßte. Eine solche Temperaturführung der Walze ist, bei entsprechender Ausgestaltung der Walzenkonstruktion, auch dauerhaft in der Weise möglich, daß für höhere Betriebstemperaturen Dampf, für niedrigere Temperaturen Kondensat, also Wasser, dessen Temperatur außerhalb der Walze geregelt wird, durch den Walzenkörper geführt wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 7b beschrieben.
Fig. 1 , 2, 3 und 5 zeigen dabei Fließschemata für den Heiz- und Kühlkreislauf einer dampfbeheizten Walze, Fig. 4a/4b und 6a/6b und 7a/7b Längsschnitte durch entsprechende Walzen. Die obere Hätte der Längsschnitte 4a und 6a zeigt den Fluß in der Walze während des Heizens, die untere Hälfte 4b und 6b während des Kühlens. Die obere Hälfte des Längsschnitts 7, 7a, zeigt den Fluß in der Walze bei dauerhaftem Dampf-/Wasserbetrieb während des Dampfbetriebs, die untere Hälfte (7b) während des Wasserbetriebs. Soweit darin Flußrichtungen des Temperaturträgermediums dargestellt sind, bedeuten schwarz ausgefüllte Pfeile die Flußrichtung des Kondensats, schwarz umrandete, aber im Inneren weiße Pfeile die Flußrichtung des Dampfes. In Fig. 1 wird die Walze (1) während des Heizbetriebes von der Dampfleitung (2) über das Regelventil (3) mit Heizdampf versorgt. Das Dreiwegeventil (4) steht dabei in der Stellung A-C. Die Menge je Zeiteinheit des aus der Walze abfließenden Kondensats wird über ein einstellbares Differenzdruckventil (5) geregelt, welches für einen kon¬ stanten Differenzdruck zwischen Walzeneingang und Walzeπausgang sorgt. Im Dampfabscheidebehälter (6) wird der zusammen mit dem Kondensat austretende Überblasedampf vom Kondensat getrennt und über die Leitung (7) in eine Dampflei¬ tung eingespeist. Das im Dampfabscheidebehälter (6) verbleibende Kondensat fließt über den Kondensatabscheider (8) in eine Kondensatleitung zurück.
Wird von Beheizung auf Kühlbetrieb umgestellt, erfolgt dies durch Umschalten des Dreiwegeventils (4) in die Stellung A-B. Damit wird die Dampfzufuhr verschlossen und der Walzeneingang mit dem Kühlapparat (9) - hier ein Kondensator - verbunden. Das Temperaturniveau dort wird durch die Kühlwasserzu- und abfuhr (10) / (11) bestimmt.
Durch die gegenüber dem Walzeninneren niedrigere Temperatur im Kondensator (9) entsteht hier ein Unterdruck, welcher den noch in der Walze vorhandenen Dampf ab¬ zieht. Der sich daraufhin in der Walze entwickelnde Unterdruck zieht Kondensat aus dem Dampfabscheidebehälter (6) in die Walze zurück. Dies wird entweder durch eine entsprechende Öffnung des Ventils (5) oder durch einen - nicht dargestellten - Bypass erleichtert.
Infolge des Unterdrucks in der Walze verdampft das rückgeleitete Kondensat und ent¬ zieht der Walze Wärmeenergie. Der Dampf strömt weiter zurück in den Kondensator (9), wo er kondensiert. Das sich bildende Kondensat wird über den Kondensatableiter (23) abgeleitet.
Die Regelung der Kühlleistung erfolgt beispielsweise einfach durch die Steuerung des Kühlwasserdurchlaufs durch den Kondensator (9).
Ein anderes Verfahren der Kühlung einer im Normalbetrieb dampfbeheizten Walze zeigt Fig. 2. Die entsprechende Walze weist auf der Auslaufseite einen sog. Doppeldichtkopf (13) auf.
Während des Heizbetriebs wird das Kondensat durch die eine der beiden Leitungen (14) des Doppeldichtkopfes (13) über das Differenzdruckventil (5) abgezogen. Das Ventil (23) und damit die zweite Ableitung (15) aus dem Doppeldichtkopf (13) sind bei dieser Betriebsart geschlossen.
3 ERSATZBUTT (REGEL 26) Zur Umschaltung auf den Kühlbetrieb wird das Dreiwegeventil (4), wie ausgeführt, in die Stellung A-B umgestellt, das Differenzdruckventil (5) geschlossen und das Ventil (23) geöffnet. Damit ist ein Kreislauf über den Kondensator (9) hergestellt, dessen Fluß durch die Kreislaufpumpe (16) aufrecht erhalten wird. Die Regelung der Temperatur ist unterhalb des Dampftemperatur- Niveaus nun entweder durch ein Dreiwegeventil (17) möglich, über welches dem Kreislauf eine bestimmte Menge warmen Kondensats aus dem Dampfabscheidebehälter (6) beigemischt werden kann, oder durch den Kühlwasserdurchfluß im Kühlapparat (9) in den Leitungen (10) / (11).
Bei angetriebenen Walzen steht eine Walzenseite wegen des Antriebes für einen Dichtkopf meist nicht zur Verfügung. Im Falle der Gestaltung nach Fig. 1 kann in diesem Falle ein Doppeldichtkopf eingesetzt werden. Im Falle der Fig. 2 wäre ein Dreifach-Dichtkopf erforderlich. Dieser bereitet technisch keine besonderen Schwierigkeiten, weil der 3. Anschluß für die Kondensatabfuhr nur einen kleinen Durchmesser aufweisen muß und sich in einen Doppeldichtkopf zusätzlich integrieren läßt.
Fig. 3 sowie 4a und 4b zeigen eine weitere erfindungsgemäße Gestaltung der Walze und des Regelkreislaufs für Heizung und Kühlung, in der konstruktive Gestaltungen der Walze bei der Umstellung von der einen zur anderen Vorgangsart mitwirken. Der Heizbetrieb in Fig. 3 (schwarz ausgefüllte Pfeile) entspricht den Beschreibungen zu den Fig. 1 und 2.
Für den Kühlbetrieb wird zunächst das Ventil (4) in Stellung A-B geschaltet und das Ventil (5) geöffnet. Durch den entstehenden Unterdruck fließt Kondensat in die Walze zurück. Indem das Ventil (17) in die Stellung A-B gebracht wird, ist es möglich, durch die Kreislauf pumpe (16) die Füllung zu beschleunigen.
Sodann erfolgt der Kühlbetrieb in Gegenrichtung (helle Pfeile). Das Ventil (17) wird in Stellung B-C gebracht. Die Kreislaufpumpe (16) fördert das Kondensat im Uhrzei¬ gersinn durch die Walze. Die Kühlleistung wird beispielsweise durch den Kühlwasser¬ durchfluß im Kühlapparat (9) in den Zu- und Ableitungen (10) und (11) bestimmt.
In der Walze ergeben sich dabei die Abläufe gem. Fig. 4a (Heizbetrieb) und 4b (Kühl¬ betrieb). Im Heizbetrieb strömt Dampf durch die Einlaßbohrung (28) in den Zapfen (19). Der Dampf gelangt von dort über die Verbindungskanäle (24) in die peripheren Bohrungen (21) im Walzenkörper (18), wo er kondensiert und seine Wärmeenergie abgibt. Durch einen außerhalb der Walze eingestellten Differenzdruck zwischen Ein¬ laßbohrung (28) und Auslaßbohrung (29) wird das sich bildende Kondensat durch die Siphonrohre (26) und (27) in die Sammelräume (30) und (31) und von dort in die Aus¬ laßbohrung (29) gedrückt. Dabei passiert das im Bereich der Einlaßbohrung (28) an¬ fallende Kondensat noch das Verbindungsrohr (22) und das in diesem Zeitpunkt offene Ventil (33). Die Ventile (32) sind geschlossen und verhindern das Durchströmen des Dampfes über die Verbindungskanäle (25).
Der Kühlbetrieb ist in Fig. 4b dargestellt. Die Flußrichtung innerhalb der Walze ist um¬ gekehrt. Gekühltes Kondensat strömt durch die Auslaßbohrung (29) im Zapfen (20) und drückt die Ventile (32) auf, so daß es über die Verbindungskanäle (25) in die peripheren Bohrungen (21) gelangt. Dort nimmt es Wärme aus dem Walzenkörper (18) auf. Eine geringe Menge Kondensat strömt auch durch die Siphonrohre (27). Das Ventil (33) schließt sich jedoch, so daß kein Kondensat durch das Verbindungsrohr (22) zum Zapfen (19) gelangen kann. Das in den peripheren Bohrungen erwärmte Kondensat fließt über die Verbindungskanäle (24) zur Bohrung (28) und von dort aus der Walze hinaus.
In einer weiteren Ausführung vorzugsweise für angetriebene Walzen wird das Ventil¬ system (32) / (33) im Zapfen (19) integriert, so daß Zu- und Ableitungen von Dampf und Kondensat in diesem einen Zapfen vereinigt sind.
Eine weitere mögliche Ausführung der Erfindung zeigen die Fig. 5 sowie 6a und 6b. In Fig. 5 wird zur Kühlung zunächst das Ventil 4a in der Dampfzuleitung geschlossen und das Ventil 4b geöffnet. Das Dreiwegeventil (17) steht in Stellung C-B. Mit der Kreislaufpumpe (16) wird aus dem Kondensatbehälter (6) heißes Kondensat in die Walze gedrückt. In Abhängigkeit von dem Druck im Kondensatbehälter und dem Höhenunterschied zur Walze wird das Kondensat in der Walze teilweise verdampfen und die Walze auf die Sattdampftemperatur herunterkühlen.
Ist dies geschehen, wird das Ventil (38) geschlossen und das Ventil (37) geöffnet. Der Kondensatbehälter (6) hält dann nur noch den Systemdruck hoch und verhindert ein weiteres Verdampfen im jetzt geschlossenen Kreislauf. Durch Umleitung eines Teil¬ stroms durch den Kühlapparat (9) vermittels des Ventils (17) wird danach das Kreis¬ laufkondensat und somit die Walze geregelt abgekühlt. Die Kreislaufmenge kann dabei wesentlich unter derjenigen liegen, welche für einen Betrieb eines Glättwerks in einer papiererzeugenden Maschine üblicherweise erforderlich ist.
5 ERSATZBUTT (REGEL 26) Die dem System angehörende Walze weist dazu die in Fig. 6a und 6b dargestellten konstruktiven Einzelheiten auf. Gemäß Fig. 6a sind im Heizbetrieb die Verbindungs¬ kanäle (25) im triebseitigen Zapfen (20) durch vorgespannte Ventile (39a) ver¬ schlossen. Der von einem Ventil außerhalb der Walze eingestellte Differenzdruck reicht nicht aus, um diese Ventile zu öffnen.
Gemäß Fig. 6b wird die Walze im Kühlbetrieb mit Kondensat geflutet, wobei die ein¬ gesetzte Kreislaufpumpe (16) (siehe Fig. 5) eine so hohen Vorlaufdruck erzeugt, daß sich die Ventile (39b) öffnen und den Rücklauf des Kondensats durch die Ver¬ bindungskanäle (25) freigeben. Dadurch kann die Kondensatmenge, welche die Walze durchströmt, soweit gesteigert werden, daß eine wünschenswert schnelle Abkühlung, zum Beispiel für einen Walzenwechsel, ermöglicht wird.
Die Bauart gemäß Fig. 5 und 6a/6b gestattet im übrigen, wie auch die Bauart gemäß Fig. 3 mit 4a/4b, die alternative Beheizung der Walze mit Dampf einerseits und warmem Kondensat andererseits. Werden ausreichend dimensionierte Dichtköpfe verwendet, kann unterhalb eines Dampfdrucks von ca. 3 bar, der für Dampfbetrieb die untere Grenze darstellt, auf Kondensatheizung umgestellt werden. Dazu erforderlich ist es, die Dampfleitung (2) in den Kondensatbehälter (6) zu verzweigen und die Ab- dampfleitung (7) durch ein Ventil zu verschließen.
Für den dauerhaften Wechsel betrieb zwischen Dampf- und Wasserbeheizung hat sich die Ausführung gemäß Fig. 7a/7b als vorteilhaft erwiesen. Es gilt auch hierbei für die Verhältnisse außerhalb der Walze die Darstellung gemäß Fig. 3 (Heiz- oder Dampfbetrieb) bzw. 5 (Kühl- bzw. Wasserbetrieb). Vorgangsablauf und Walzen¬ konstruktion sind in Fig. 7a/7b dargestellt, wobei die obere Hälfte der Zeichnung (Fig. 7a) den Betrieb mit Dampf, die untere Hälfte (Fig. 7b) den Betrieb mit Wasser zeigt.
Im Dampfbetrieb strömt der Dampf am Mittelrohr (35) vorbei durch die Einlaßbohrung (28) und die Verbindungskanäle (24) in die peripheren Bohrungen. Das entstehende Kondensat wird durch die Siphonrohre (26)/(27) in das Mittelrohr (35) gedrückt. Der dazu notwendige Differenzdruck verschließt das Ventil (40) im triebseitigen Zapfen (20) und verhindert, daß frischer Dampf in das Mittelrohr (35) gelangt. Das Kondensat wird durch das Mittelrohr (35) im Zapfen (19) aus der Walze geleitet.
Beim Wasserbetrieb (=Kühlbetrieb) sind Dampfzuleitung (2) und Kondensatableitung (12) außerhalb der Walze verschlossen und die Walze in umgekehrter Flußrichtung an den Kondensatkreislauf angeschlossen (vgl. Fig. 3). Das durch das Mittelrohr (35) einströmende Kondensat drückt das Ventil (40) auf, so daß es durch die Verbindungskanäle (25) in die peripheren Bohrungen (21) weiter und so dann durch die Verbindungskanäle (24) in die Auslaßbohrung (29) strömen kann. Damit ist ein Heiz- /Kühikreislauf auf Kondensat-(Wasser-)Basis gegeben.
Soweit im Vorstehenden von Ventilen innerhalb der Walze gesprochen ist, die durch den wechselnden Strömungsfluß automatisch geöffnet oder geschlossen werden können, ist ebenso denkbar, geeignete Verschlüsse zu verwenden, die von außerhalb der Walze durch mechanische oder geeignete Femstelleinrichtungen zwangsweise geöffnet oder geschlossen werden können.
Es leuchtet ein, daß die Erfindung nicht auf Walzen der in den Fig. 1 bis 7 dar¬ gestellten Ausführungen beschränkt ist, welche selbsttragend und in Zapfen gelagert sind. Sie ist in gleicher Weise anwendbar bei sog. "schwimmenden" Hohlwalzen, welche auf einer starren Achse durchgehend hydraulisch oder in ähnlicher Weise ge¬ lagert sind, etwa entsprechend der Ausführung gemäß DE-PS 38 38 726. In diesem Fall sind die Verbindungskanäle (24)/(25) der Fig. 4a/4b, 6a/6b bzw. 7a/7b teilweise in der zentralen Achse zu denken, teilweise in einem zwischen dieser und dem Walzen¬ mantel liegenden Ringraum, während das Verbindungsrohr (22) sich in der zentralen Achse befindet.
Die Erfindung ist schließlich nicht beschränkt auf die Verwendung bei Walzen, die in Maschinen zur Herstellung von Papier eingesetzt werden, sondern geeignet für sämt¬ liche Einsatzgebiete von beheizten Walzen, also zum Beispiel in der Folienherstellung, der Behandlung von Textil- und ähnlichen Bahnen sowie bei der Oberflächen¬ veredlung von Trägelmaterialien jeglicher, auch metallischer Art.
Liste der Bezugszeichen
1 Walze
2 Dampfleitung
3 Regelventil
4 Dreiwegeventil
5 Differenzdruckventil
6 Dampfabscheidebehälter
7 Leitung
8 Kondensatabscheider
9 Kühlapparat
10 Kühlwasserzufuhr
11 Kühlwasserabfuhr
12 Kondensatabieiter
13 Doppeldichtkopf
14 1. Ableitung
15 2. Ableitung
16 Kreislaufpumpe
17 Dreiwegeventil
18 Walzenkörper
19 Zapfen
20 Zapfen
21 Periphere Bohrung
22 Verbindungsrohr
23 Ventil
24 Verbindungskanal
25 Verbindungskanal
26 Siphonrohr
27 Siphonrohr
28 Einlaß bohrung
29 Auslaßbohrung
30 Sammelraum
31 Sammelraum
32 Ventil
33 Ventil
35 Mittelrohr
37 Ventil
38 Ventil
39 Ventil
40 Ventil

Claims

Patentansprüche:
1. Beheizbare Walze, insbesondere für das Preß- oder Glättwerk einer Maschine zur Papierherstellung mit einem Walzenkörper mit mindestens einer, in der Regel zahlreichen peri¬ pheren, im wesentlichen axial-parallel zum Walzenkörper verlaufenden Boh¬ rungen oder Kanälen, mindestens einem, in der Regel zwei Flanschzapfen und einem in den Bohrungen/Kanälen zirkulierenden Wärmeträgermedium gasför¬ migen Zustandes, vorzugsweise Wasserdampf, sowie mindestens einer Zu¬ führleitung für das Wärmeträgermedium, mindestens einer Abführleitung für das Wärmeträgermedium und dessen Kondensat sowie einem an deren Ende an¬ geordneten Dampfabscheidebehälter (6), dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführleitung ein Kühlapparat (9), der entweder als Wärmetauscher oder als Kondensator mit Kondensatableitung (12) ausgebildet ist, bei gleich¬ zeitiger Unterbrechung der Zuführung des Wärmeträgermediums zugeschaltet werden kann.
2. Beheizbare Walze nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Walze durch eine Pumpe (16) mit Kondensat oder Speisewasser gefüllt werden kann.
3. Beheizbare Walze nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschaltung des Kühlapparats (9) und die Unterbrechung der Zufüh¬ rung des Wärmeträgermediums durch ein Dreiwegeventil (4) oder zwei Einfachventile (4a + 4b) erfolgt.
4. Beheizbare Walze nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Walze auf der Ausgangsseite einen Doppeldichtkopf (13) mit doppelter Drehdurchführung aufweist, dessen beide Ableitungen in den Dampfabscheide¬ behälter (6) führen und durch Ventile (5) beziehungsweise (12) abwechselnd geöffnet und abgesperrt werden können.
5. Beheizbare Walze nach Anspruch 1 mit Antrieb am Flanschzapfen einer Seite dadurch gekennzeichnet, daß sich am nicht angetriebenen Flanschzapfen ein Dreifach-Dichtkopf be¬ findet, welcher eine Zuflußleitung für das Wärmeträgermedium und zwei Ab- fiußleitungen für Warmetragermedium und Kondensat aufweist und im übrigen nach bekannter Art mit einer dreifachen Drehdurchführung versehen ist.
6. Beheizbare Walze nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß im Walzeninnern in den zu den peripheren Bohrungen/Kanälen führenden bzw. von ihnen abführenden Verbindungskanälen (24) und (25) sowie am Aus¬ gang des Verbindungsrohres (22) zwischen Walzeneinlaß und -auslaß selbst¬ tätige Ventile (32) und (33) angeordnet sind, die, je nach Strömungsrichtung des Wärmeträgermediums und des Kondensats, abwechselnd öffnen bzw. schließen.
7. Beheizbare Walze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder mehrere der Ventile (32) und (33) vorgespannte Kugelventile sind.
8. Beheizbare Walze gemäß Ansprüchen 1 bis 7, mit an einem Flanschzapfen an¬ geordneten Antrieb und Zu- und Abführung des Wärmeträgermediums sowie des Kondensats durch den Flanschzapfen am anderen Walzenende, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Walze Ventile (39) befinden, die bei Heizbetrieb geschlossen sind und sich bei Kühibetrieb öffnen.
9. Beheizbare Walze gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (39) vorgespannte Kugelventile oder von ähnlicher Bauart sind mit einer Schließkraft, die höher ist als der Differenzdruck des Wärme¬ trägermediums in gasförmigem Zustand, aber niedriger als der von einer in der Wärmeträgerzu- oder ableitung angeordneten Umwälzpumpe (16) erzeugte Druck des im Kühlbetrieb umgewälzten Wärmeträgerkondensats.
10. Beheizbare Walze nach Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet,
10 ERSATZBUTT (REGEL 26) daß die Zuführungsleitung für das Warmetragermedium (2) direkt in den Dampfabscheidebehälter (6) geführt und die Abführleitung für den Wärmeträger (7) aus dem Dampfabscheidebehälter (6) abgesperrt werden kann, bei gleichzeitigem Betrieb der Umwälzpumpe (16).
11. Beheizbare Walze nach Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Ventile (32), (33) und / oder (40a)/(40b) nur ein Ventil (40a)/(40b) im triebseitigen Zapfen angeordnet ist, das die Zentralbohrung im Dampfbetrieb verschließt und im Betrieb mit Kondensat öffnet.
12. Beheizbare Walze nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfabscheidebehälter (6) die Funktion des Ausdehnungsgefäßes in dem Kühlkreislauf übernimmt.
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