DE29622957U1

DE29622957U1 - Beheizbare Walze

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Publication number: DE29622957U1
Application number: DE29622957U
Authority: DE
Original assignee: Eduard Kuesters Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Eduard Kuesters Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 1996-05-23
Filing date: 1996-05-23
Publication date: 1997-09-25
Anticipated expiration: 2006-05-24

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine beheizbare Walze der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Eine solche Walze ist aus der EP 470 554 Bl bekannt. Die Heizelemente sind hierbei stabförmige elektrische Widerstandsheizelemente, können aber auch von einer Wärmeträgerflüssigkeit durchströmte Stahlrohre sein. In beiden Fällen verbleibt zwischen den Heizelementen und den Wandungen der Bohrungen ein dichter Hohlraum, der teilweise mit einem bei einer vorbestimmten Heiztemperatur siedenden Medium, vorzugsweise Wasser, gefüllt ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind einander in einer durch die Achse der Walze gehenden Ebene gegenüberliegende Heizelemente parallelgeschaltet.

Wenn bei einer solchen Anordnung ein Heizelement ausfällt, was bei hochbelasteten elektrischen Widerstandsheizelementen durchaus vorkommt, so wird eine solche Walze über den Umfang ungleichmäßig beheizt und hat eine entsprechende Tendenz sich durchzubiegen. Dies ist in Kalandern oder ähnlichen Walzmaschinen, wo es sehr darauf ankommt, im Betrieb eine genaue Linienkraftverteilung längs des Walzspalts einzuhalten, überaus mißlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Walze so auszugestalten, daß keine ungleichmäßige Beheizung eintreten kann.

&eegr; 40231 Dt¹SSCLDORF MUt.VANYSTRASSE 2 TELRFON 40 / 211 / 9ä 145 - 0 THLI-FAX 49 / 211 / 96 145-20

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.

Der wesentliche Punkt ist, daß bei einem Ausfall eines Heizelements, welches naturgemäß auf einer Seite der Achse gelegen ist, zugleich weitere Heizelemente außer Betrieb setzbar sind, die symmetrisch bezüglich der Achse zu dem ersten Heizelement gelegen sind. Die gemeinsam außer Betrieb setzbaren Heizelemente bilden eine Gruppe. Die kleinste Gruppe besteht aus zwei einander diametral gegenüberliegenden Heizelementen. Es kommen aber auch Gruppen von drei um jeweils 120° in Umfangsrichtung zueinander versetzten Heizelementen, Gruppen von vier um jeweils 90° zueinander versetzten Heizelementen usw. in Betracht.

Die Erfindung ist schon verwirklicht, wenn sämtliche Heizelemente nur einer Gruppe angehören, so daß beim Ausfall eines dieser Heizelemente sämtliche Heizelemente der Walze außer Betrieb geraten.·

Dies ist aber im allgemeinen nicht erwünscht, da die Walze dann ja nicht mehr weiter arbeiten kann und praktisch nur aus Sicherheitsgründen insgesamt abgeschaltet wird.

Die weitergehende Aufgabe geht aber dahin, die Heizelemente nur in einem gewissen Umfang außer Betrieb zu setzen, so daß die Heizleistung der Walze zwar verringert ist, die Walze aber ohne die Gefahr von thermisch bedingten Durchbiegungen weiterarbeiten kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist weiterhin vorgesehen, daß mehrere Gruppen von Heizelementen über den Umfang gleichmäßig verteilt sind (Anspruch 2).

Beim Ausfall einer derartigen Gruppe gibt es dann keine Rückwirkungen auf die Gleichmäßigkeit der Beheizung; es ist lediglich die Gesamtleistung herabgesetzt.

Eine einfache Möglichkeit, die Heizelemente einer Gruppe beim Ausfall eines Heizelements derselben außer Betrieb zu setzen, ist die Hintereinanderschaltung der Heizelemente gemäß Anspruch 3.

Da die Heizelemente unter Umständen wärmer werden als die umgebenden Wandungsbereiche der Bohrung, empfiehlt es sich zur Vermeidung von axialen thermischen Spannungen, daß die Heizelemente in der jeweiligen Bohrung nur an einem Ende axial fixiert sind (Anspruch 4), was jedoch für sich genommen bereits aus der DE-PS 839 446 oder der FR-PS 1 417 7 95 bekannt ist.

Bei sehr langen Walzen (die Länge kann bei Walzen für die Papierindustrie bis zu 10 m betragen) kann es sich empfehlen, daß zwei Heizelemente von den Enden einer Bohrung sich axial gegen deren Mitte hin erstrecken (Anspruch 5).

Auch bei der Erfindung besteht die bevorzugte Ausführungsform in an sich bekannter Weise darin, daß die Heizelemente als von einer rohrförmigen Umhüllung umgebene elektrische Heizelemente ausgebildet sind (Anspruch 6), wobei der in den Bohrungen zwischen Bohrungswandung und Außenumfang des jeweiligen Heizelements verbleibende Zwischenraum zumindest teilweise mit einer Flüssigkeit ausgefüllt sein kann (Anspruch 7).

Beides geht für sich genommen schon aus der gattungsbildenden EP 470 554 Bl hervor.

Die Flüssigkeit hat die Aufgabe, das übermäßige Ansteigen der Temperatur der Heizelemente zu verhindern und den Wärmefluß von diesen in die Wandung der umgebenden Bohrung zu verbessern.

Wenn gemäß Anspruch 8 der Zwischenraum nur teilweise von der Flüssigkeit ausgefüllt ist und diese bei der Arbeitstemperatur der Walze verdampft, ergibt sich durch die lokale Kondensation an den jeweils kälteren Stellen eine Temperaturvergleichmäßigung über die Bohrungswandung.

Eine wichtige praktische Ausgestaltung ist Gegenstand des Anspruchs 9. Im Betrieb der Walze, wenn also die Flüssigkeit durch die Fliehkraft nach außen gedrückt wird, soll durch die vollständige Bedeckung der Heizelemente mit der Flüssigkeit ein optimaler Wärmeübergang gewährleistet bleiben und die Gefahr von lokalen Überhitzungen der Hei-

zelemente an von der Flüssigkeit unbedeckten Stellen vermieden werden.

Die Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung kann gefördert werden, wenn gemäß Anspruch 10 an beiden Enden der Walze im radialen Bereich der Bohrungen eine Ringkammer vorgesehen ist, in die Bohrungen münden, die aber ansonsten geschlossen ist. Auf diese Weise erfolgt eine Vergleichmäßigung nicht nur in axialer, sondern auch in Umfangsrichtung.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Walze, teilweise in einem durch die Achse gehenden Schnitt;

Fig. 2a), 2b) und 2c) zeigen mögliche Ausbildungen der Gruppen von Heizelementen.

Die in Fig. 1 als Ganzes mit 100 bezeichnete Walze umfaßt eine zylindrische dickwandige Hohlwalze 1 mit einem äußeren, arbeitenden Walzenumfang 2 und einem Innenumfang 3, der einen zylindrischen inneren Hohlraum 4 begrenzt. An beiden Enden der Hohlwalze 1 sind Endstücke 5 mittels nur schematisch dargestellter Schrauben 6 befestigt, die Walzenzapfen 7 bilden, auf denen Lager 8 zur drehbaren Abstützung der Walze 100 in einem Walzenständer oder dergleichen angeordnet sind.

An dem in Fig. 1 linken Walzenzapfen 7 ist eine Schleifringanordnung 9 angeflanscht, mittels der Walze 100 elektrische Energie zuführbar ist.

Die Walze 100 weist in ihrem Walzenkörper 1 in dem Ausführungsbeispiel· 16 über den Umfang gleichmäßig verteilte achsparallele Bohrungen 10 auf, die dicht unter dem arbeitenden Walzenumfang 2 gelegen sind. "Dicht" soll heißen, daß die jeweilige Bohrung 10 mit ihrem Außenumfang nicht wesentlich mehr als ihr Durchmesser von dem arbeitenden Walzenumfang 2 radial entfernt ist. Die Bohrungen 10 weisen in einem praktischen Beispiel etwa 30 bis 40 mm Durchmesser auf und sind durch achsparallele Tiefbohrungen

des Walzenkörpers 1 hergestellt.

In den Bohrungen 10 ist jeweils ein stabförmiges mit einem geschlossenen rohrförmigen Mantel versehenes elektrisches Heizelement 11 zentral angeordnet, die durch über ihre Länge verteilte Ringscheiben 12 in ihrer Position gehalten werden.

Die Bohrungen 10 treten an den zur Achse A der Walze 100 senkrechten Stirnseiten !',!'' des Walzenkörpers 1 aus und münden dort in Ringkammern 13, die in von den Stirnseiten l',l'' befestigten Ringen 14 ausgebildet sind, die über entsprechend gelochte Dichtungen 15 dicht mit dem Walzenkörper 1 verbunden sind. Die Ringkammern 13 gehen über den Umfang durch und verbinden alle Bohrungen 10 miteinander. Die Bohrungen 10 und die Ringkammern 13 bilden ein in sich geschlossenes System, welches partiell mit Wasser gefüllt ist. Die Füllung wird so bemessen, daß im Betrieb, wenn also die Walze schnell umläuft und sich das Wasser an die äußere Begrenzung der Bohrungen 10 legt, die Heizelemente 11 ganz von Wasser bedeckt sind. Dieser Zustand ist in der gemäß Fig. 1 linken Hälfte der Walze dargestellt; die rechte Hälfte entspricht dem Zustand bei stehender Walze, bei dem die Wassermenge sich im unteren Teil des Systems 10,13 ansammelt.

Die Heizelemente treten durch den in Fig. 1 linken Ring 14 hindurch und sind bei 16 dicht verschweißt. Das rechte Ende der Heizelemente 11 ist axial frei, damit es keine axialen thermischen Spannungen gibt. Axial außerhalb des linken Ringes 14 erfolgt der Anschluß der elektrischen Zuleitungen 17, wobei der Anschlußbereich durch einen Abdeckring 18 geschützt ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel, welches der Fig. 2a) entspricht, ist das in Fig. 1 in der oberen Bohrung 10 befindliche Heizelement 11 mit dem diametral im unteren Teil der Walze 100 gegenüberliegenden, nicht dargestellten Heizelement elektrisch hintereinandergeschaltet. Wenn also eines dieser Heizelemente ausfällt, gilt dies auch für das andere Heizelement dieser aus zwei Heizelementen bestehenden Gruppe.

Diese Verhältnisse sind in Fig. 2a) dargestellt. Das Heizelement 11 und das diametral gegenüberliegende, d.h. um 180° versetzte Heizelement 11' sind hintereinandergeschaltet und fallen allenfalls gemeinsam aus. Der Kreis bedeutet den Teilkreis 19 der Bohrungen 10. Die Striche auf dem Teilkreis 19 geben die Position der übrigen Bohrungen 10 an.

Statt zwei Heizelemente 11 zu einer Gruppe zusammenzuschalten, können auch drei unter 120° zueinander versetzte Heizelemente hintereinandergeschaltet sein, wie es in Fig. 2b) dargestellt ist, wo dem oberen Heizelement 11 zwei Heizelemente 11' auf der anderen Seite gegenüberstehen. Es können beispielsweise auch vier unter 90° gegeneinander versetzte Heizelemente vorhanden sein, wie es in Fig. 2c) ersichtlich ist, wo dem oberen Heizelement 11 drei Heizelemente 11' auf der anderen Seite gegenüberstehen.

Wenn von den in dem Ausführungsbeispiel vorhandenen sechzehn Heizelementen zwei ausfallen, ist die Leistungsfähigkeit der Beheizung zwar um den entsprechenden Prozentsatz, in dem Fall der Fig. 2a) also um ein Achtel vermindert, doch wird die Beheizung nicht einseitig, wie es bei dem Ausfall nur eines Heizelements sonst der Fall wäre. Dies gilt auch für Gruppen mit anderen Mitgliedszahlen.

Die Gruppen sollten ihrerseits gleichmäßig über den Umfang der Walze verteilt sein.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die Ausbildung der Heizelemente 11 als elektrische Widerstandsheizelemente beschränkt ist. Von einer Wärmeträgerflüssigkeit durchströmte Rohre kommen ebenfalls in Betracht.

Bei sehr langen Walzen kann das Heizelement 11 auch etwa in der Mitte der Walze 100 enden und kann ein weiteres Heizelement in die Bohrung 10 von der in Fig. 1 rechten Seite eingreifen, welches dann in dem dortigen Ring 14 zum Beispiel durch Schweißen festgelegt ist. Die beiden

Heizelemente reichen bis etwa in die Mitte, wo sie sich aber nicht berühren, sondern einen Zwischenraum belassen können, der Wärmedehnungen aufnehmen kann.

Claims

1. Beheizbare Walze (100) zur Behandlung von Bahnen aus Papier und dergleichen,

mit einem zylindrischen Walzenkörper (1) mit vielen, über den Umfang gleichmäßig verteilten, in geringem radialem Abstand unter dem arbeitenden Walzenumfang (2) angeordneten, über die Länge des Walzenkörpers (1) durchgehenden achsparallelen Bohrungen (10), in denen stabförmige Heizelemente (10) angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß mindestens zwei Heizelemente (11,11') eine Gruppe bilden, innerhalb derer die Heizelemente (11,11') über den Umfang gleichmäßig verteilt sind,

daß die Heizelemente (11,11') einer Gruppe derart miteinander wirkungsverbunden sind, daß bei Ausfall eines Heizelements der Gruppe sämtliche Heizelemente (10,11) der Gruppe außer Betrieb setzbar sind.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gruppen von Heizelementen (11,11') über den Umfang gleichmäßig verteilt sind.

3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (11,11') einer Gruppe hintereinandergeschaltet sind.

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4. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (11,11') in der jeweiligen Bohrung (10) nur an einem Ende axial fixiert sind.

5. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Heizelemente (11) von den Enden einer Bohrung (10) her sich gegen deren Mitte hin erstrecken.

6. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (11,11') als von einer rohrförmigen Umhüllung umgebene elektrische Heizelemente ausgebildet sind.

7. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Bohrungen (10) zwischen Bohrungswandung und Außenumfang des Heizelements (11,11') verbleibende Zwischenraum mit einer Flüssigkeit zumindest teilweise gefüllt ist.

8. Walze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit den Zwischenraum nur teilweise ausfüllt und bei der Arbeitstemperatur der Walze (100) verdampft .

9. Walze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (11,11') in den Bohrungen (10) so angeordnet sind und die Menge der Flüssigkeit so bemessen ist, daß im Betrieb der Walze (100) die Heizelemente (11,11') sich vollständig im Wasser befinden.

10. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden der Walze (100) im radialen Bereich der Bohrungen (10) eine Ringkammer (13) vorgesehen ist, in die die Bohrungen (10) münden, die aber ansonsten geschlossen ist.