DE9416865U1

DE9416865U1 - Thermal insulation arrangement and insulation element for the shaft of a thermal roller

Info

Publication number: DE9416865U1
Application number: DE9416865U
Authority: DE
Original assignee: Valmet Paper Machinery Inc
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1994-10-20
Publication date: 1995-01-26
Anticipated expiration: 2004-10-21
Also published as: JPH0835517A; AT297U1; FI100200B; SE9403564L; SE9403564D0; FI934635L; FI934635A0; SE512375C2

Description

SL 28 GSL 28 G

THERMISCHE ISOLATIONSANORDNUNG UND ISOLATIONSELEMENT FÜR DIETHERMAL INSULATION ARRANGEMENT AND INSULATION ELEMENT FOR THE

WELLE EINER THERMOWALZESHAFT OF A THERMAL ROLLER

Die vorliegende Erfindung betrifft eine thermische Isolationsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für die thermische Isolierung einer Wellenlagerung für eine Thermowalze gegen Wärmeleitung, wobei die Vorrichtung am Lagerpunkt einer Thermowalzenwelle montierbar ist und durch ein zweckentsprechendes thermisches Isolationselement realisiert werden kann.The present invention relates to a thermal insulation arrangement according to the preamble of claim 1 for the thermal insulation of a shaft bearing for a thermal roller against heat conduction, wherein the device can be mounted at the bearing point of a thermal roller shaft and can be implemented by a suitable thermal insulation element.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein thermisches Isolationselement gemäß Anspruch 5.The invention also relates to a thermal insulation element according to claim 5.

Papierherstellungs- und Endbearbeitungsprozesse arbeiten unter Verwendung unterschiedlicher heizbarer Walzen, welche benutzt werden zur finalen Beseitigung von Feuchtigkeit aus der Bahn und insbesondere zum Modifizieren der Oberflächenqualität der Bahn. Die größte mechanische Last wird auf Walzen unterschiedlicher Typen von Kalandern aufgebracht, weil der Spaltdruck moderner Ausrüstungen relativ hoch ist. Um höhere Durchsätze zu erzielen, was wiederum breitere und schnellere Kalander erfordert, muß die Ausrüstung für extrem hohe Lasten dimensioniert werden. Eine besonders hohe Belastung wird auf die Lagerungen heizbarer Walzen, oder Thermowalzen, aufgebracht, weil diese Lagerungen der Erhitzung unterworfen sind, die aus der Wärmeleitung von der Welle der Walze aus resultiert, die mit einem Heizmedium beheizt wird.Papermaking and finishing processes operate using different heatable rolls, which are used for the final removal of moisture from the web and in particular for modifying the surface quality of the web. The greatest mechanical load is applied to rolls of different types of calenders because the nip pressure of modern equipment is relatively high. To achieve higher throughputs, which in turn require wider and faster calenders, the equipment must be dimensioned for extremely high loads. A particularly high load is applied to the bearings of heatable rolls, or thermo rolls, because these bearings are subject to heating resulting from heat conduction from the shaft of the roll, which is heated with a heating medium.

Heizbare Thermowalzen werden insbesondere in Glättungskalandern eingesetzt. Weil Glättungskalander in on-machine-Konfigurationen verwendet werden, müssen sie mit derselben Laufgeschwindigkeit wie die Papiermaschine selbst betrieben werden. Ein derartiger Kalander hat eine gerade Anzahl von Spalten, umfassend eine polymerbeschichtete Glättungswalze und eine metallbeschichtete Thermowalze. Die gerade Anzahl von Spalten und dementsprechend von Glättungswalzen und metallbeschichteten Walzen resultiert aus der Tatsache, daß jede polymerbeschichtete WalzeHeatable thermo rolls are used in particular in smoothing calenders. Because smoothing calenders are used in on-machine configurations, they must be operated at the same running speed as the paper machine itself. Such a calender has an even number of columns, comprising a polymer-coated smoothing roll and a metal-coated thermo roll. The even number of columns and, accordingly, of smoothing rolls and metal-coated rolls results from the fact that each polymer-coated roll

in einem Kalanderspalt nur deshalb betrieben werden kann, weil die Walze nicht die Deformationen und Temperaturanstiege aufnehmen kann, die durch zwei Spalte verursacht werden. Daher ist eine gerade Anzahl von Spalten erforderlich, um ein symmetrisches, zweiseitiges Satinfinish der Bahn zu erhalten. Weil Karton häufig für ein stärkeres Finish auf einer Seite kalandriert wird, ist dort ein einzelnes Paar von Walzen ausreichend. Die Temperatur der polymerbeschichteten Glättungswalze muß akurat überwacht werden und auch bei einem Bahnriß darf eine Berührung der Oberfläche der heißen Thermowalze nicht zugelassen werden.can only be operated in one calender nip because the roll cannot accommodate the deformations and temperature rises caused by two nips. Therefore, an even number of nips is required to obtain a symmetrical, two-sided satin finish of the web. Because board is often calendered for a stronger finish on one side, a single pair of rolls is sufficient. The temperature of the polymer-coated smoothing roll must be accurately monitored and even in the event of a web break, contact with the surface of the hot thermo roll must not be allowed.

Die Thermowalze wird zumeist durch heißes Öl beheizt, und in einigen Fällen unter Verwendung anderer geeigneter Wärmeübertragungsmedien wie Wasser oder Dampf. Das heiße Öl wird dem Innenraum der Walze über die Stirnseite durch eine längliche Bohrung zugeführt und dann auf radiale Bohrungen verteilt, die in den stirnseitigen Flanschen der Walze angeordnet sind, von wo aus das Öl in längliche Bohrungen eintritt, die in dem Mantel der Walze angeordnet sind. Die Zirkulation des Öls in der Walze wird derart eingestellt, daß das Öl zuerst auf das gegenüberliegende Ende der Walze tritt und von dort aus über parallele Bohrungen zum gleichen Ende zurückgeführt wird, durch das es in den Mantel eingeführt wurde. Das zurückgeführte Öl wird über den stirnseitigen Flansch und eine zweite Bohrung in der Walzenwelle zur Aufheizung zurückgeführt.The thermoroll is heated mostly by hot oil, and in some cases using other suitable heat transfer media such as water or steam. The hot oil is fed into the interior of the roll via the front face through an elongated bore and then distributed to radial bores arranged in the front flanges of the roll, from where the oil enters elongated bores arranged in the shell of the roll. The circulation of the oil in the roll is adjusted so that the oil first enters the opposite end of the roll and from there is returned via parallel bores to the same end through which it was introduced into the shell. The returned oil is returned via the front flange and a second bore in the roll shaft for heating.

Die Oberfläche der Thermowalze wird auf eine relativ hohe Temperatur aufgeheizt, um eine intensive Wärmewirkung auf die sich schnell bewegende Bahn während der kurzen Verweilzeit der Bahn in dem Spalt auszuüben. Wenn Öl zum Beheizen der Walze verwendet wird, kann die Oberflächentemperatur der Walze über 200⁰C angehoben werden. Hier kann die Temperatur des der Walze zugeführten Heizöls in der Größenordnung von 280⁰C bis 3 00⁰C liegen, was selbstverständlich in einer extrem starken Wärmebeaufschlagung der Lagerung resultiert. Aufgrund der auf die Walzenlager aufgebrachten hohen Lasten müssen die Walzenwellen mit großen Lagern versehen sein, und in der Tat ist der innere Durchmesser der Lager in modernen Ausrüstungen ungefähr 0,5 m bei einem äußeren Durchmesser von ungefähr 1 m. Weil der Preis eines Lagers stark ansteigt, wenn ein Lager mit höherer Belast-The surface of the thermal roll is heated to a relatively high temperature in order to exert an intensive heating effect on the rapidly moving web during the short residence time of the web in the nip. If oil is used to heat the roll, the surface temperature of the roll can be raised above 200 ⁰ C. Here, the temperature of the heating oil supplied to the roll can be in the order of 280 ⁰ C to 3 00 ⁰ C, which of course results in an extremely high heat load on the bearing. Due to the high loads imposed on the roll bearings, the roll shafts must be provided with large bearings, and in fact the inner diameter of the bearings in modern equipment is about 0.5 m with an outer diameter of about 1 m. Because the price of a bearing increases sharply when a bearing with a higher load

barkeit und größerem Durchmesser verwendet wird, ist der Einfluß der Kosten bei der Auswahl der Lager äußerst stark. Darüber hinaus ist die Lagerauswahl Zwängen unterworfen, die aus dem Walzendurchmesser resultieren, weil die Lagerung und deren Gehäuse selbstverständlich in den Raum passen müssen, der von der Thermowalze und der Welle der polymerbeschichteten Walze umrissen wird. Wenn die Lager last so hoch wird, daß der errechnete Durchmesser der erforderlichen Lagergröße den am Walzenende verfügbaren Raum überschreitet, muß die Lagerbelastung durch Verwendung gekühlter Lager reduziert werden. Dies wiederum erhöht die Kosten der Konstruktion aufgrund des erforderlichen Kühlkreislaufes und der Kühlanordnung. Der Kühlkreislauf des Lagers kann an das Ölkreislaufsystem der Papiermaschine angeschlossen werden oder der Kalander kann alternativ mit einem separaten Ölkreislauf versehen werden, in welchem Öl mit einer höheren Viskosität verwendet werden kann.ability and larger diameter is used, the influence of cost on the selection of bearings is extremely strong. In addition, the bearing selection is subject to constraints resulting from the roll diameter, because the bearing and its housing must of course fit into the space outlined by the thermo roll and the shaft of the polymer-coated roll. If the bearing load becomes so high that the calculated diameter of the required bearing size exceeds the space available at the roll end, the bearing load must be reduced by using cooled bearings. This in turn increases the cost of the design due to the required cooling circuit and cooling arrangement. The cooling circuit of the bearing can be connected to the oil circulation system of the paper machine or, alternatively, the calender can be provided with a separate oil circuit in which oil with a higher viscosity can be used.

Es wurde versucht, den Heizeffekt des durch die Walzenwelle hindurchtretenden Öls durch einen belüfteten Luftspalt oder eine thermische Isolierung zu vermindern. Der Luftspalt wird durch einen offenen Raum um die Ölleitung gebildet und ein derartiger Raum, der die Ölzufuhr und die Rückführkanäle der Walze umgibt, ist derart angeordnet, daß er mit Umgebungsluft in Wechselwirkung tritt, um den Luftspalt zu belüften. Jedoch während die thermische Isolierfähigkeit eines Luftspaltes zugegebenermaßen gut ist, hat eine derartige Anordnung mehrere Nachteile. Das größte Problem wird verursacht durch Heizölleckagen in den Spalt, wo es thermisch zersetzt wird unter Bildung von Öl, Dunst und schwer zu entfernende Verkohlungen, welche den Luftspalt verstopfen können. Aufgrund der Rauch- oder Dunstbildung muß der Luftspalt mit einem Lüftungskanal oder einem Abluftgebläse mit einer Abluftöffnung außerhab der Fabrikhalle verbunden sein. Diese Anordnung kann zwar die Probleme lösen, die durch die Rauchbildung verursacht werden, die Belüftung des Spaltes kann jedoch nicht die Verkohlung reduzieren. Aufgrund der Verkohlung verbleiben die durch den Luftspalt erzielten Vorteile geringer als erwartet, weil die thermische Isolierfähigkeit eines verstopften Luftspaltes stark vermindert wird. Dem Problem der Verkohlung kann extrem schwierig beigekommen werden, weil die Stirnseite der Thermowalze ein kompliziertesAttempts have been made to reduce the heating effect of oil passing through the roll shaft by a ventilated air gap or thermal insulation. The air gap is formed by an open space around the oil pipe and such a space surrounding the roll oil supply and return ducts is arranged to interact with ambient air to ventilate the air gap. However, while the thermal insulating ability of an air gap is admittedly good, such an arrangement has several disadvantages. The biggest problem is caused by fuel oil leakage into the gap where it is thermally decomposed to form oil, fumes and hard-to-remove carbon deposits which can clog the air gap. Because of the smoke or fumes, the air gap must be connected to a ventilation duct or an exhaust fan with an exhaust opening outside the factory floor. Although this arrangement can solve the problems caused by smoke formation, ventilation of the gap cannot reduce charring. Due to charring, the benefits achieved by the air gap remain less than expected because the thermal insulation capacity of a clogged air gap is greatly reduced. The problem of charring is extremely difficult to deal with because the face of the thermo roll has a complicated

Ölkanalsystem aufweist, dessen Abdichtung zur Verhinderung jeglicher Ölleckage in den Luftspalt extrem arbeitsaufwendig ist.oil channel system, the sealing of which is extremely labor-intensive to prevent any oil leakage into the air gap.

Neben und an Stelle des Luftspaltes wurde versucht, die Wärmeleitung zu reduzieren durch Uitraiantelungen oder Beschichtungen, die aus Materialien mit einer geringen thermischen Leitfähigkeit bestehen. Die verwendeten Beschichtungsmaterialien umfaßten Zirkonoxid und thermische Isolationshülsen oder Mantel wurden aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellt. Selbstverständlich können thermische Isolationshülsen und Beschichtungen aus einer Vielzahl von Materialien wie z.B. Keramik und Polymermaterialien hergestellt werden. Die Herstellung derartiger Wärmeisolationshülsen und Beschichtungen ist relativ leicht und sie können ebenfalls leicht an den die Heizölkanäle umgebenden Raum angepaßt werden. Jedoch weisen thermische Isolierungen, die aus Feststoffen hergestellt sind, keine ausreichend guten wärmedämmenden Eigenschaften auf, weil PTFE z.B. eine thermische Leitfähigkeit hat, die zehnmal so hoch ist wie die thermische Leitfähigkeit von Luft. Weil die verwendete thermische Isolation eine Temperatur von 300⁰C unter gleichzeitiger mechanischer Beanspruchung aushalten muß, können konventionelle thermische Isoliermaterialen nicht verwendet werden ohne den Nachteil einer äußerst komplizierten Struktur der Walzenwelle.In addition to and instead of the air gap, attempts have been made to reduce heat conduction by using thermal insulation or coatings made of materials with low thermal conductivity. The coating materials used included zirconium oxide and thermal insulation sleeves or jackets were made of polytetrafluoroethylene (PTFE). Of course, thermal insulation sleeves and coatings can be made of a variety of materials such as ceramic and polymer materials. The manufacture of such thermal insulation sleeves and coatings is relatively easy and they can also be easily adapted to the space surrounding the fuel oil channels. However, thermal insulation made of solid materials does not have sufficiently good thermal insulation properties because PTFE, for example, has a thermal conductivity that is ten times higher than the thermal conductivity of air. Because the thermal insulation used must withstand a temperature of 300 ⁰ C under simultaneous mechanical stress, conventional thermal insulation materials cannot be used without the disadvantage of an extremely complicated structure of the roller shaft.

Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, eine thermische Isolationsanordnung zu schaffen, die eine bessere thermische Isolationseigenschaft als bekannte Lösungen aufweist und welche unempfindlich gegen die im Betrieb auftretenden mechanischen Beanspruchungen ist.The aim of the present invention is to create a thermal insulation arrangement which has better thermal insulation properties than known solutions and which is insensitive to the mechanical stresses occurring during operation.

Die Erfindung basiert auf der Anpassung bzw. Anordnung eines hülsenförmigen thermischen Isolationselementes um die Ölkanäle der Welle der Thermowalze, welches Element einen gasdichten Raum enthält.The invention is based on the adaptation or arrangement of a sleeve-shaped thermal insulation element around the oil channels of the shaft of the thermal roller, which element contains a gas-tight space.

Die erfindungsgemäßen Anordnung ist charakterisiert durch die Ansprüche des Anspruchs 1. Darüber hinaus ist ein thermisches Isolationselement gemäß der vorliegenden Erfindung charakterisiert durch die Merkmale des Anspruchs 5.The arrangement according to the invention is characterized by the claims of claim 1. In addition, a thermal insulation element according to the present invention is characterized by the features of claim 5.

Die Erfindung bietet signifikante Vorteile.The invention offers significant advantages.

Sie ermöglicht Konstruktionen mit einer extrem hohen thermischen Isolationsfähigkeit. Während die höchste Wärmeisolationsfähigkeit durch Lagerhülsen erreicht wird, die einen auf Vakuum evakuierten Leerraum aufweisen, erzielen auch mit Luft, einem geeigneten Inertgas wie z.B. Stickstoff oder anderen Gasen gefüllte Hülsen bzw. Buchsen bessere Isolationseigenschaften als irgendein festes Isolationsmaterial, das die gesetzten Anforderungen erfüllt. Die erfindungsgemäße evakuierte Buchse kann unter Verwendung einer Elektronenstrahl-Schweißausrüstung leicht hergestellt werden, weil die gasdicht geschweißte Buchse von Natur aus unter dem Vakuum bleibt, das während des Schweißens in der Vakuumkammer der Schweißausrüstung vorherrschte. Entsprechend kann eine gasgefüllte Buchse unter Verwendung einer Inertgas-Atmosphäre, z.B. beim Laserschweißen, hergestellt werden. It enables designs with extremely high thermal insulation capability. While the highest thermal insulation capability is achieved by bearing sleeves having a vacuum evacuated empty space, sleeves or bushings filled with air, a suitable inert gas such as nitrogen or other gases also achieve better insulation properties than any solid insulation material that meets the set requirements. The evacuated bushing according to the invention can be easily manufactured using electron beam welding equipment because the gas-tight welded bushing inherently remains under the vacuum that prevailed in the vacuum chamber of the welding equipment during welding. Similarly, a gas-filled bushing can be manufactured using an inert gas atmosphere, e.g. in laser welding.

Die Buchse kann aus dem gleichen Stahl hergestellt sein wie andere Teile der Thermowalze. Sie kann mit einer ausreichenden Stärke konstruiert werden, um diese weniger anfällig für Schädigungen während der Installation oder des Gebrauchs zu machen. Weil die Buchse hermetisch abgeschlossen ist, wird deren thermische Isolationswirkung während der Benutzung nicht verringert. The bushing can be made of the same steel as other parts of the thermal roll. It can be designed with sufficient strength to make it less susceptible to damage during installation or use. Because the bushing is hermetically sealed, its thermal insulation effect is not reduced during use.

Nachfolgend wird die Erfindung detaillierter mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 eine teilgeschnittene Seitenansicht eines Thermowalzenendes geeignet für die Zuführung eines Heizmediums in die Walze und umfassend eine thermische Isolationsanordnung gemäß der Erfindung;Fig. 1 is a partially sectioned side view of a thermal roll end suitable for supplying a heating medium into the roll and comprising a thermal insulation arrangement according to the invention;

Fig. 2 einen Querschnitt des Mantels der Thermowalze ausFig. 2 a cross-section of the casing of the thermo roll from

Fig. 1;
Fig. 3 eine detaillierte quergeschnittene Seitenansicht eines thermischen Isolationselementes gemäß der Er-Fig.1;
Fig. 3 is a detailed cross-sectional side view of a thermal insulation element according to the invention.

findung für eine Walzenwelle; und Fig. 4 eine detaillierte quergeschnittene Seitenansicht eines anderen erfindungsgemäßen thermischen Isolationselementes für eine Walzenwelle.invention for a roller shaft; and Fig. 4 is a detailed cross-sectional side view of another thermal insulation element according to the invention for a roller shaft.

Diese Anmeldung beschreibt eine thermische Isolationsanordnung für die Welle oder die Achse einer Thermowalze basierend auf der Verwendung des Isolationselementes aus Fig. 3. Eine andere thermische Isolationsanordnung für den Mantel einer Thermowalze basierend auf der Verwendung des Isolationselementes aus Fig. 4 wird in einer parallelen Anmeldung durch den Anmelder beschrieben. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist eine Thermowalze vorzugsweise geeignet für die kombinierte Anwendung beider Anordnungen .This application describes a thermal insulation arrangement for the shaft or axle of a thermo roll based on the use of the insulation element from Fig. 3. Another thermal insulation arrangement for the jacket of a thermo roll based on the use of the insulation element from Fig. 4 is described in a parallel application by the applicant. As can be seen from Fig. 1, a thermo roll is preferably suitable for the combined application of both arrangements.

Eine heizbare Walze oder auch Thermowalze enthält einen Hauptkörper, umfassend einen Mantel 1 und zwei Endstücke 2, 3. Herkömmlich erweise wird als typisches Heizmedium Öl über ein Ende der Walze in die Walze hinein und aus der Walze hinaus geleitet. Die in Fig. 1 dargestellte Struktur zeigt ein derartiges Versorgungsende der Walze mit den zugehörigen Ölkreislauf-Einrichtungen. Der Mantel 1 der Thermowalze ist ein dickwandiger hohler Zylinder, dessen Mantelfläche mit Ölkanälen 4 versehen ist. Die end- oder auch stirnseitigen Teile enthalten einen stirnseitigen Flansch 2 und eine Welle 3. Die Walze wird in Lagern montiert, indem die Wellen 3 der Endteile durch Lager 5 abgestützt werden. Das Zentrum der Welle 3 ist mit einem Zufuhrkanal 6 für das Heizöl versehen, durch welchen das Öl zu radialen Kanälen 8 in dem stirnseitigen Flansch 2 geleitet wird. Das Heizöl wird durch diese radialen Kanäle zu längsgerichteten Kanälen 4 des Mantels 1 geleitet, in welchen es zum gegenüberliegenden Ende des Mantels 1 geleitet wird. Von dort wird es durch parallele Kanäle 4 zurückgeleitet. An dem Zufuhrende der Walze wird das Heizöl wiederum über radial zusammengeführte Kanäle 9 in einen Rückführkanal 7 gesammelt, welcher bezüglich des Zentrums der Welle so ausgerichtet ist, daß er den Ölzufuhrkanal 6 koaxial umgibt und somit zum Hinausführen des Öls aus dem Ende der Welle 3 zu einem Wiederaufheizungs-Kreislauf dient. Die Ölzirkulation in der Walze kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden, wobei der Vorlaufstrom desA heatable roller or thermal roller includes a main body comprising a shell 1 and two end pieces 2, 3. Conventionally, oil is fed into and out of the roller via one end of the roller as a typical heating medium. The structure shown in Fig. 1 shows such a supply end of the roller with the associated oil circulation devices. The shell 1 of the thermal roller is a thick-walled hollow cylinder, the shell surface of which is provided with oil channels 4. The end or front parts include a front flange 2 and a shaft 3. The roller is mounted in bearings by supporting the shafts 3 of the end parts by bearings 5. The center of the shaft 3 is provided with a supply channel 6 for the heating oil, through which the oil is fed to radial channels 8 in the front flange 2. The heating oil is led through these radial channels to longitudinal channels 4 of the shell 1, in which it is led to the opposite end of the shell 1. From there it is led back through parallel channels 4. At the feed end of the roller, the heating oil is again collected via radially merged channels 9 into a return channel 7, which is aligned with respect to the center of the shaft so that it coaxially surrounds the oil feed channel 6 and thus serves to lead the oil out of the end of the shaft 3 to a reheating circuit. The oil circulation in the roller can be realized in different ways, whereby the feed flow of the

Öls und die Rückführkanäle in dem Walzenmantel derart angeordnet werden können, daß die benachbarten Kanäle alternieren, so daß jeder Vorlaufkanal in zwei Rückführkanäle verzweigt ist. Es sind auch andere Konfigurationen denkbar. In gleicher Weise kann die Zufuhr des Heizöls über die Welle 3 und in den stirnseitigen Flansch 2 auf unterschiedliche Weise realisiert werden. Weil die vorliegende Erfindung nicht die Struktur des ölzufUhrkanalsystems betrifft, wird eine detaillierte Beschreibung unterschiedlicher Alternativen an dieser Stelle unterlassen. Oil and the return channels in the roller shell can be arranged in such a way that the adjacent channels alternate, so that each feed channel is branched into two return channels. Other configurations are also conceivable. In the same way, the supply of heating oil via the shaft 3 and into the front flange 2 can be implemented in different ways. Because the present invention does not concern the structure of the oil supply channel system, a detailed description of different alternatives is omitted at this point.

Ein thermisches Isolationselement 10 ist um den Ölzufuhrkanal 6 und den Rückfuhrkanal 7 herum angeordnet. Das Isolationselement 10 enthält eine innere zylindrische Buchse 11, die als äußere Wand des Rückführkanals 7 für das Heizöl dient, und eine äußere Buchse 12, welche zusammen mit den Endteilen 13 des Isolationselementes einen hermetisch abgeschlossenen Hohlraum 14 umreißt. Die Endteile 13 sind mit den Stirnseiten der Buchsen 11 und 12 durch Elektronenstrahlschweißen in einer Vakuumkammer verbunden. Danach verbleibt in dem abgeschlossenen Hohlraum des Isolationselementes 10 ein Vakuum, das dem Betriebsvakuum der Vakuumkammer der Schweißvorrichtung gleicht, welches Vakuum üblicherweise in der Größenordnung von 10 Pascal (1 &khgr; 10~⁴ bar) liegt. Dieses Vakuum muß als ein relativ hohes Vakuum betrachtet werden, welches einem mit einem derartigen Vakuum abgeschlossenen Raum eine gute thermische Isolationswirkung zukommen läßt. Die thermische Isolationswirkung dieses Vakuumbereichs ist fast gleich der thermischen Isolationswirkung von evakuierten Kolben für den Laborbetrieb und ist besser als das Vakuum von Vakuumflaschen für die Lagerung von Getränken und Speisen.A thermal insulation element 10 is arranged around the oil supply channel 6 and the return channel 7. The insulation element 10 comprises an inner cylindrical sleeve 11 which serves as the outer wall of the return channel 7 for the fuel oil, and an outer sleeve 12 which, together with the end parts 13 of the insulation element, defines a hermetically sealed cavity 14. The end parts 13 are connected to the end faces of the sleeves 11 and 12 by electron beam welding in a vacuum chamber. There then remains in the sealed cavity of the insulation element 10 a vacuum which is equal to the operating vacuum of the vacuum chamber of the welding device, which vacuum is usually of the order of 10 Pascal (1 x 10~ ⁴ bar). This vacuum must be considered as a relatively high vacuum which gives a space sealed with such a vacuum a good thermal insulation effect. The thermal insulation effect of this vacuum range is almost equal to the thermal insulation effect of evacuated flasks for laboratory use and is better than the vacuum of vacuum bottles for storing beverages and food.

Das thermische Isolationselement 10 erstreckt sich von dem Ende der Welle 3 in Richtung auf das innere Ende der radialen Kanäle 8 und 9, die in den stirnseitigen Flansch 2 eingebohrt sind. Somit isoliert es die Welle 3 fast über deren gesamte Länge von der Hitze des die Ölkanäle passierenden Öls, wobei eine Wärmeleitung zu der Welle 3 am Isolationselement 10 nur über die Endteile 13 des Elements möglich ist. Weil die Endteile 13 einen geringen Querschnitt haben, verbleibt die WärmeflußrateThe thermal insulation element 10 extends from the end of the shaft 3 towards the inner end of the radial channels 8 and 9 drilled into the front flange 2. It thus insulates the shaft 3 almost over its entire length from the heat of the oil passing through the oil channels, whereby heat conduction to the shaft 3 on the insulation element 10 is only possible via the end parts 13 of the element. Because the end parts 13 have a small cross-section, the heat flow rate remains

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über diese Teile unbeträchtlich, wodurch dem Isolationselement 10 eine gute thermische Isolationswirkung zukommt, welche die Wärmebelastung des Lagers auf einen geringen Wert reduziert.over these parts is insignificant, which gives the insulation element 10 a good thermal insulation effect, which reduces the heat load on the bearing to a low value.

Weiterhin sind mit Bezug auf Fig. 1 auch ein Isolationselement 15 an den Enden der Kanäle 4 der Walze 1 und eine über die Walze laufende Papierbahn 16 abgebildet.Furthermore, with reference to Fig. 1, an insulation element 15 at the ends of the channels 4 of the roller 1 and a paper web 16 running over the roller are also shown.

Die vorliegende Erfindung kann in alternativen Ausführungsformen neben den oben beschriebenen ausgeführt werden. Das Isolationselement wird in besonders vorteilhafter Weise durch Elektronenstrahlschweißen hergestellt, wobei das Innere des Elements naturgemäß auf einem Vakuum mit sehr hoher thermischer Isolationswirkung bleibt. Um die Isolationswirkung des evakuierten Isolationselementes beträchtlich besser als das eines gasgefüllten Isolationselementes zu machen, sollte das Vakuum innerhalb des Elements geringer als 1 KPa. und vorzugsweise geringer als 100 Pa. sein. Aufgrund der oben beschriebenen Herstellungsvorteile wird das Vakuum in dem Isolationselement günstigerweise derart belassen, daß es gleich dem Betriebsvakuum der Vakuumkammer der Schweißausrüstung ist. Somit wird eine relativ gute thermische Isolationswirkung auch durch ein gasgefülltes Isolationselement erzielt. Solch ein gasgefülltes Element kann z.B. durch Laserschweißen in einer Inertgas-Atmosphäre hergestellt werden, wobei der Innenraum des Elements mit Inertgas gefüllt bleibt. In diesem Fall kann das Füllgas ein Inertgas, wie z.B. Kohlendioxid, Stickstoff oder ein Edelgas sein. Jedoch ist die Grundidee der Erfindung nicht begrenzt auf ein Produkt, das durch irgendein bestimmtes Herstellungsverfahren hergestellt wird.The present invention can be carried out in alternative embodiments besides those described above. The insulation element is particularly advantageously manufactured by electron beam welding, whereby the interior of the element naturally remains at a vacuum with a very high thermal insulation effect. In order to make the insulation effect of the evacuated insulation element considerably better than that of a gas-filled insulation element, the vacuum within the element should be less than 1 KPa. and preferably less than 100 Pa. Due to the manufacturing advantages described above, the vacuum in the insulation element is advantageously left such that it is equal to the operating vacuum of the vacuum chamber of the welding equipment. Thus, a relatively good thermal insulation effect is also achieved by a gas-filled insulation element. Such a gas-filled element can e.g. be manufactured by laser welding in an inert gas atmosphere, whereby the interior of the element remains filled with inert gas. In this case, the filling gas may be an inert gas such as carbon dioxide, nitrogen or a noble gas. However, the basic idea of the invention is not limited to a product produced by any particular production process.

Weil das thermische Isolationselement für eine Verwendung in Verbindung mit rotierenden Wellen vorgesehen ist, ist dessen Form vorzugsweise zylindrisch. Jedoch sind auch andere Formen vorstellbar, und in der Tat könnte eine teilweise konisch zulaufende Form verwendet werden, um das Element an der inneren Oberfläche einer gebohrten Welle zu verankern. Das Isolationselement kann derart hergestellt werden, daß die Ölkanäle der Welle abnehmbar oder alternativ als integraler Bestandteil der Welle mittels Schweißverbindungen z.B. montiert sein können.Because the thermal insulation element is intended for use in connection with rotating shafts, its shape is preferably cylindrical. However, other shapes are also conceivable and indeed a partially tapered shape could be used to anchor the element to the inner surface of a bored shaft. The insulation element can be manufactured such that the oil passages of the shaft can be removable or alternatively mounted as an integral part of the shaft by means of welded joints, for example.

Das Element muß sich nicht notwendigerweise über die gesamte Länge des Wellenendes erstrecken. Es kann auch derart ausgebildet sein, daß es eine Isolation nur an den Lagerungen bereitstellt, wenn dies durch die Walzenkonstruktion erforderlich sein sollte.The element does not necessarily have to extend over the entire length of the shaft end. It can also be designed in such a way that it provides insulation only at the bearings if this is required by the roller design.

Claims

•;:- 3.0 *; SL 28 G PROTECTION CLAIMS:

1. Arrangement for reducing the heat conduction from a shaft (3) of a roller to the bearing (5) of the roller, comprising at least one elongated channel (7,6) arranged in the shaft (3) of the roller in order to guide a heating medium through the shaft (3), characterized by

- a first wall (11) which surrounds the elongated channel (6,7) by being arranged between the outer diameter of the shaft and the elongated channel (6,7) and extending in the longitudinal direction of the shaft (3) at least over the length of the bearing (5), and

a second wall (12) arranged between the first wall (11) and the outer shaft diameter (3) to define with the first wall (11) a cavity (14) which is hermetically sealed and surrounds the elongated channels (6,7).

2. Arrangement according to claim 1 for a thermal roller, comprising a casing (1) and end parts (2, 3) arranged at its ends, at least one of which has a flange part (2) provided with radial bores (8, 9) extending from the channel (6, 7) of the shaft (3) to channels (4) in the casing (1) of the roller,

characterized,

that the cavity (14) which is outlined by the first wall (11) and the second wall (12) extends into the area of the shaft end (3) and the radial bores.

3. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in

that the cavity (14) which is outlined by the first wall (11) and the second wall (12) has the shape of a cylindrical sleeve.

4. Arrangement according to one of the preceding claims for a thermoroll, in which the channel running through the shaft (3)

(6,7) comprises two coaxial channels (6,7) with circular cross-section,

characterized in that the first wall (11) forms the outer wall of the outer channel (7).

5. Thermal insulation element (10) for insulating a heating medium channel running in a shaft (3) or axis of a thermal roller ,

marked by

- a first closed shell surface (11),

- a second closed shell surface (12) which is arranged at a distance from the first shell surface (11), and

Elements (13) for connecting the first lateral surface (11) and the second lateral surface (12) to define a hermetically sealed cavity (14).

6. Thermal insulation element according to claim 5, characterized in that the cavity (14) delimited by the lateral surfaces (11, 12) is a rotationally symmetrical element with respect to its longitudinal axis.

7. Thermal insulation element according to claim 5 or 6, characterized in that the absolute pressure in the hermetically sealed cavity (14) is less than 1 KPa and preferably less than Pascal.

8. Thermal insulation element according to claim 5 or 6, characterized in that the absolute pressure in the hermetically sealed cavity (14) is approximately 10 Pascal.

9. Thermal insulation element according to claim 5 or 6, characterized in that the absolute pressure in the hermetically sealed cavity (14) is generated by a filling gas.

10. Thermal insulation element according to claim 5 or 6, characterized in that the absolute pressure in the hermetically sealed cavity (14) is generated by an inert filling gas.