DE3145145C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für Hohlwalzen mit einem in der Walzenlängsachse angeordneten Kühlmittel­ zulaufrohr, insbesondere für Walzenreibmaschinen, die zur Feinzerkleinerung von Schokoladenmassen, Farben und ähnlichen Verarbeitungsgütern Anwendung finden.

Der bei der Kühlung von rotierenden Hohlwalzen durch eine Flüssigkeit im Walzeninnenraum abgeführte Wärmestrom wird im wesentlichen bestimmt von der Wärmeübergangszahl, der wirk­ samen Wärmeaustauschfläche und der Temperaturdifferenz zwischen Walze und Kühlflüssigkeit. Die sich in der Walze einstellenden Strömungsverhältnisse sind infolge der Flieh­ kraftwirkung auf die Kühlflüssigkeit stark drehzahlabhängig, da sich mit zunehmender Walzenumfangsgeschwindigkeit ein mit­ rotierender Wasserfilm zunehmender Dicke ausbildet, durch den die Temperaturdifferenz und die Wärmeübergangszahl ungünstig beeinflußt werden.

Bei allgemein bekannten Einrichtungen zur Walzenkühlung wird durch ein in der Walzenlängsachse angeordnetes Spritzrohr, über dessen Länge Austrittsbohrungen vorhanden sind, Kühl­ wasser zugeführt, das durch einen als Hohlwelle ausgebildeten Walzenschenkel wieder abströmt. Diese Kühleinrichtung besitzt jedoch den entscheidenden Nachteil, daß eine Verringerung der Kühlwirkung mit Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit der Walze eintritt.

Zur Kühlung von Hohlwalzen ist weiterhin bekannt, daß im Hohlraum der Walze ein zu deren Mittelachse paralleles Zu­ laufrohr mit Austrittsöffnungen an den beiden Enden des Hohl­ raumes und ein Ablaufrohr mit einer Eintrittsöffnung in der Mitte der Walzenlänge vorhanden sind. Mit dieser Vorrichtung wird neben einer meist nicht erforderlichen erhöhten Wärme­ abfuhr an den Stirnwänden der Walze ebenfalls keine ent­ scheidende Verbesserung der Kühlwirkung erreicht (DE-AS 12 88 895).

Bei einer anderen bekannten Hohlwalze, insbesondere für Schokoladenwalzwerke, soll eine Verbesserung der Kühlung durch einen kühlwasserdurchflossenen Ringspalt erreicht werden, der von der Walze und einem im Walzeninnenraum befindlichen Zylin­ der gebildet wird. Bei derartigen Ringspalten tritt jedoch eine laminare Strömung auf, die den Wärmeübergang ungünstig beein­ flußt. Das zufließende Kühlwasser wird mit dem bereits vorhan­ denen zumindest teilweise vermischt, was zu einer Verringerung der Temperaturdifferenz führt (DE-PS 8 40 948).

Eine weitere bekannte Hohlwalze für Reibwalzwerke sieht für die Kühlung einen bis an den Walzenmantel heranreichenden Rohr­ einsatz mit schraubenförmigen Rippen vor, um vom Kühlwasser durchströmte Kanäle zu erhalten. Die beabsichtigte, den Trans­ port des Kühlwassers bewirkende, teilweise Füllung der Ka­ näle wird infolge des Einflusses der Fliehkraft jedoch nur bei geringen Walzenumfangsgeschwindigkeiten erreicht. Nachteilig wirkt sich auch aus, daß hierdurch den Wärmeübergang ungünstig beeinflussende Strömungsverhältnisse auftreten (DE-PS 10 00 665).

Eine ebenfalls bekannte Walze mit einer ähnlichen Kühlein­ richtung, bei der im Mantel, nahe der Walzenoberfläche, Kanäle vorhanden sind, die vom Kühlwasser durchströmt werden, er­ möglicht zwar eine effektive Kühlung, die aber nicht geeignet ist, eine über der gesamten Walzenoberfläche gleichmäßige Temperatur zu gewährleisten (DE-PS 9 57 540).

Ferner ist eine wassergekühlte Hohlwalze mit einer das Kühl­ wasser gleichmäßig auf die Walzenlänge verteilenden zentralen Kühlwasserzuleitung, unter Verwendung eines im Walzeninneren feststehend angeordneten Stau- und Mischwerkes, bekannt, das aus mehreren sowohl gegen die Mantelfläche als auch gegen die Stirnwände der Walze innen anliegenden Stauleisten besteht. Der sich unter der Wirkung der Fliehkraft ausbildende umlaufen­ de Wasserring soll dabei durch die längs der Walzeninnenfläche nahe der Wand befindlichen Stauleisten zerstört werden (DE-PS 5 95 792).

Eine verbesserte Ausbildung dieser Einrichtung sieht vor, daß die gegenüber der sich drehenden Walze feststehenden, so­ wohl an den inneren Mantelflächen als auch an den Stirnwänden der Walze entlang geführten Stauleisten als Kühlwasserspritz­ röhre ausgebildet sind. Obwohl mit dieser Einrichtung neben einer Zerstörung des Wasserringes eine unmittelbare Zuführung des Kühlwassers an die Walzeninnenwand ermöglicht wird, ist die Funktionsfähigkeit dieser Einrichtung über einen längeren Zeitraum jedoch nicht gesichert, da durch Ablagerungen aus dem Kühlwasser sehr leicht eine Verstopfung der in den Kühl­ wasserspritzrohren vorhandenen Bohrungen eintritt. Die not­ wendigerweise damit verbundene Instandsetzung erfordert eine Demontage der Walze, mindest jedoch den Ausbau eines Walzen­ schenkels (DE-PS 6 32 401).

Die Erfindung bezweckt, die den bekannten Kühleinrichtungen für Hohlwalzen anhaftenden Nachteile zu beseitigen und er­ möglicht durch bessere thermische Ausnutzung des eingesetz­ ten Kühlmittels eine Erhöhung der Kühlwirkung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und funktions­ sichere Kühleinrichtung zu schaffen, die ohne Demontage der Hohlwalze ein- oder ausgebaut werden kann und die bei hohen Walzenumfangsgeschwindigkeiten eine gleichmäßige und effek­ tive Kühlung durch direkte Beaufschlagung der Walzeninnen­ wand mit Kühlflüssigkeit gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Ansprüche 2 bis 4 dienen der Ausge­ staltung der Kühleinrichtung.

Durch die Erfindung wird eine bestmögliche thermische Aus­ nutzung der Kühlflüssigkeit zur Wärmeabfuhr erreicht, da keine Vermischung mit der erwärmten abfließenden Kühlflüssig­ keit, sondern eine Verdrängung derselben von der Innenwand des Walzenmantels stattfindet. Die hohe Kühlmittelaustritts­ geschwindigkeit bewirkt eine den Wärmeübergang günstig be­ einflussende Turbulenz, verbunden mit einer für eine gleich­ mäßige Kühlung notwendige Verteilung des Kühlmittels über die gesamte Walzenlänge.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Hohlwalze im horizontalen Längsschnitt,

Fig. 2 eine vergrößerte Detaildarstellung eines Förderrohres,

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie A-A der Fig. 1.

Fig. 1 zeigt die aus dem Walzenmantel 1 und den stirnseitig daran befestigten Walzenschenkeln 2; 3 bestehende Hohlwalze. Das Kühlmittelzulaufrohr 4 ist in der Walzenlängsachse in einer für den Kühlmittelabfluß dienenden Längsbohrung durch den Walzenschenkel 2 nach innen geführt und außen am nicht dargestellten Maschinengestell befestigt. Die Lagefixierung des Kühlmittelzulaufstromes 4 in radialer Richtung erfolgt durch die Führungskörper 5; 6. Das feststehende Kühlmittel­ zulaufrohr ist im Walzeninnenraum mit mehreren hintereinander­ angeordneten Austrittsöffnungen 7 für das Kühlmittel versehen. Über den Austrittsöffnungen sind in gleich großen Abständen zueinander die flexiblen Förderrohre 8 radial gerichtet und horizontal in einer Ebene liegend am Kühlmittelzulaufrohr 4 angeordnet und erstrecken sich bis an die Innenwandung des Walzenmantels 1. Aus Fig. 2 ist näher ersichtlich, daß über den Austrittsöffnungen 7 am Kühlmittelzulaufrohr 4 Schlauchtüllen 9 angebracht sind, die zur Aufnahme der Förderrohre 8 dienen. An ihrem freien Ende sind die flexiblen Förderrohre 8 mit einer Düse 10 versehen. Zur Vermeidung von Zugkräften auf die Förder­ rohre besitzt jede Düse einen Öffnungsquerschnitt, der gleich dem der zugeordneten Austrittsöffnung im Kühlmittelzulaufrohr ist. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Zufuhr des Kühlmittels über die gesamte Länge des Walzeninnenraumes ist die Summe der Querschnitte der Austrittsöffnungen 7 im Kühlmittelzulaufrohr 4 größer als der lichte Querschnitt des Kühlmittelzulaufrohres. Zum Zwecke der bestmöglichen thermischen Ausnutzung des Kühl­ mittels sind die Förderrohre 8 im eingebauten Zustand bei Linksdrehung der Hohlwalze, wie Fig. 3 zeigt, horizontal nach rechts gerichtet, bzw. bei Rechtsdrehung der Hohlwalze hori­ zontal nach links zeigend am Kühlmittelzulaufrohr angeordnet, d. h., die Förderrohre zeigen jeweils in Richtung des Auslauf­ gebietes des mitrotierenden Wasserringes.

Um eine Montage und Demontage der Kühleinrichtung durch den Walzenschenkel 2 vornehmen zu können, muß der Durchmesser der Längsbohrung für den Kühlmittelabfluß größer als die Summe aus dem Außendurchmesser des Kühlmittelzulaufrohres 1, der Länge einer Schlauchtülle 9 und der Wandstärke eines flexib­ len Förderrohres 8 sein.

Die Wirkungsweise der Kühleinrichtung ist folgende:

Die Kühlflüssigkeit wird im zentralen Kühlmittelzulaufrohr zugeführt und über die flexiblen Förderrohre direkt an die Walzeninnenwandung transportiert. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Förderrohre mit Düsen wird an ihrer Aus­ trittsstelle eine möglichst hohe Geschwindigkeit der strömen­ den Kühlflüssigkeit erreicht. Der Abfluß des Kühlmittels aus dem Walzeninnenraum erfolgt in bekannter Weise durch die Längsbohrung im Walzenschenkel nach außen.

Claims (4)

1. Kühleinrichtung für Hohlwalzen, wobei die Hohlwalze stirn­ seitige Begrenzungswände mit hohlen, nach außen gerichteten Achsschenkeln aufweist, mit einem durch die Bohrung eines Achsschenkels in den Walzeninnenraum eingesetzten, in der Walzenlängsachse geführten feststehenden Kühlmittelzulauf­ rohr, das über die gesamte Länge des Walzeninneraumes mit hintereinander liegenden Austrittsöffnungen für das Kühl­ mittel versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an die Austrittsöffnungen (7) flexible Förderrohre (8) angeschlos­ sen sind, die bis an die Innenwand des Walzenmantels (1) herangeführt sind.

2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderrohre (8) in gleichgroßen Abständen und horizontal in einer Ebene liegend am Kühlmittelzulaufrohr (4) angeord­ net sind.

3. Kühleinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, bei der die Förderrohre an ihrem freien Ende mit je einer Düse ausge­ stattet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsquer­ schnitt jeder Düse (10) gleich dem Querschnitt der zugeord­ neten Austrittsöffnung (7) im Kühlmittelzulaufrohr (4) ist.

4. Kühleinrichtung nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderrohre (8) bei Linksdrehung der Holzwalze sämtlich horizontal nach rechts bzw. bei Rechts­ drehung sämtlich nach links gerichtet am Kühlmittelzulauf­ rohr (4) angeordnet sind und dabei in Richtung des Anlauf­ gebietes des mitrotierenden Wasserringes zeigen.