DE20020581U1

DE20020581U1 - Beheizbare Walze

Info

Publication number: DE20020581U1
Application number: DE20020581U
Authority: DE
Original assignee: Eduard Kuesters Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Andritz Kuesters & Co Kg De GmbH
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2002-04-18
Anticipated expiration: 2010-12-06

Description

KÖNIG ■ PALGEN ■ SCHUMACHER · KLUIN

DÜSSELDORF · ESSEN PATENTANWÄLTE

UNSER ZEICHEN: 100 770 JK/SCh Düsseldorf, den 04. Dezember 2000

Akten-Nr. 591

EDUARD KÜSTERS MASCHINENFABRIK GMBH & CO. KG Eduard-Küsters-Straße 1

D - 47805 Krefeld

Beheizbare Walze

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

Eine solche Walze ist aus der DE 296 22 957 U1 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 ein Hohlraum, der teilweise mit einem bei einer vorbestimmten Heiztemperatur siedenden Medium, vorzugsweise Wasser, gefüllt ist.
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Die Heizelemente haben einen kreisrunden Querschnitt und weisen in ihrem anschlußseitigen Endbereich einen radialsymmetrisch über den Querschnitt überstehenden Ring auf, mit dem sie dicht verschweißt sind.

Zur Befestigung eines Heizelements in der zugehörigen Bohrung ist der Ring mit einer gleichmäßig über den Umfang verteilten Schrauben mit dem Walzenkörper verbunden. Der Fixierung des Heizelements quer zur Längserstreckung der Bohrung dienen über die Länge des Heizelements verteilte Ringscheiben, deren Außendurchmesser nahezu dem Innendurchmesser der Bohrung entspricht und deren Lochdurchmesser den Außendurchmesser des Heizelements lediglich geringfügig übersteigt.

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D-4O549 DÜSSELDORF, LOHENGRINSTRASSE 11 ■ D-45133 ESBEN, FRÜHLINGSTRASSE 43A

Nachteilig ist bei dieser bekannten Walze, daß Inhomogenitäten der über die Länge eines Heizelements abgegebenen Heizleistung zu einer ungleichmäßigen Aufheizung des Walzenkörpers führen können, wodurch das mit der Walze bei der jeweiligen Anwendung erzielbare Arbeitsergebnis negativ beeinflußt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Walze derart auszugestalten, daß eine ungleichmäßige Beheizung des Walzenmantels über die Länge der Heizelemente vermieden wird.

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

Dadurch, daß das Heizelement als solches und/oder die das Heizelement in der Bohrung quer zur Längsrichtung positionierenden Abstandshalter derart ausgebildet sind, daß sie nur einen Teilquerschnitt der Bohrung überdecken, kann das in der Bohrung befindliche Medium - meist Wasser - sich ungehindert in der Bohrung verteilen. Eventuelle durch Inhomogenitäten des Heizelements in seiner Längsrichtung entstehende Temperaturgradienten werden wegen der Vermischung stärker oder weniger stark von dem Heizstab aufgeheizten Wassers nicht auf den Walzenmantel übertragen, so daß die Beheizung über seine Länge auf konstruktiv einfachste Weise vergleichmäßigt wird.

Bei einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Walze, die ohne Abstandshalter auskommt, ist das Heizelement selbst in Längserstreckung hin- und hergekrümmt, beispielsweise zick-zack-förmig ausgebildet. Es liegt daher an jeder Anlagestelle nur über einen Teilumfang der Bohrungswandung an selbiger an, so daß stets ein Teilquerschnitt der Bohrungen nichtüberdeckt verbleibt.

Besonders wirkungsvoll in der Bohrung quer zur Längsrichtung positionierbar ist das Heizelement dann, wenn es einen von einer Kreisfläche abweichenden Querschnitt aufweist, der zwei zumindest über einen Teil ihrer jeweiligen Länge parallele Seiten aufweist. Das Heizelement kann dann zwischen zwei einander etwa gegenüberliegenden Abstandshaltern, die sich ihrerseits wiederum an der Bohrungswandung abstützen, fixiert werden. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Abstandshalter in Längsrichtung versetzt zueinander anzuordnen, da somit der freie Querschnitt sich vergrößert.

Um die Anlagefläche des Heizelements an den Abstandshaltern zur Vermeidung von Beschädigungen durch mechanische Belastung zu vergrößern, ist das Heizelement derart ausgebildet, daß die über einen Teil ihrer Länge parallelen Seiten die Querschnittslängsseiten sind; das Heizelement ist mit anderen Worten als "Flachrohrheizelement" ausgebildet.

Die Abstandshalter sind vorzugsweise teilkreisförmig ausgebildet, eine Bauform, die auch unter dem Begriff "halbmondförmig" bekannt ist.

Besonders einfach montierbar ist das mindestens eine Heizelement dann, wenn es in seinem anschlußseitigen Endbereich mit einem radial über seinen maximalen Außendurchmesser überstehenden Außengewinde versehen ist und in die Bohrung an dem entsprechenden Endbereich ein angepaßtes Innengewinde eingearbeitet ist.

Das Außengewinde ist vorzugsweise Teil eines mit dem Heizelement verbundenen Einschraubstücks, das seinerseits eine Dichtfläche zur Abdichtung der Bohrung nach außen umfaßt. Eine dicht wirkende Montage des Heizelements ist somit schnell und zuverlässig gewährleistet.

Um die für die Dichtwirkung zwischen dem Einschraubteil und der Walze notwendigen Anzugsmomente aufbringen zu können, ist es vorteilhaft, wenn das Einschraubteil an seinem aus der Bohrung herausragenden Bereich mit Mitteln zum Angriff eines Drehwerkzeugs versehen ist.

Ist das Heizelement mit mindestens einem schleifenförmig zu der Anschlußseite hin geführten Heizdraht ausgestattet, so sind elektrische Anschlußmittel nur auf einer Seite des Heizelements erforderlich, was bereits unmittelbar zu einer Reduzierung des mit dem elektrischen Anschluß verbundenen Aufwands führt. Ferner kann durch diese Maßnahme die Bohrung als Sacklochbohrung ausgeführt oder einseitig in einer aus dem Stand der Technik bekannten Weise verschlossen sein, sofern die Anschlußseite des Heizelements die mit dem Außengewinde versehene Seite ist.
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In der Zeichnung ist jeweils ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Walze und eines bevorzugt verwendeten Heizelements dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen

Walze, teilweise in einem durch die Walzenachse gehenden Schnitt;

Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Ansicht einer in der Walze vorgese-

henen Längsbohrung mit eingesetztem Heizelement sowie

Fig. 3 eine Ansicht gemäß Schnittlinie IH-III in Fig. 2.

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.

In dem mit Fig. 1 linken Walzenzapfen 7 ist eine Schleifringanordnung 9 angeflanscht, mittels der der Walze elektrische Energie zuführbar ist.

Die Walze 100 weist in ihrem Walzenkörper 1 in dem Ausführungsbeispiel eine Vielzahl 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 den 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 Tiefbohrung des Walzenkörpers 1 hergestellt.

In den Bohrungen 10 ist jeweils ein stabförmiges, mit einem geschlossenen rohrförmigen Mantel versehenes elektrisches Heizelement 11 mit Abstand zu den Bohrungswandungen angeordnet und wird durch über seine Länge verteilte Abstandshalter 12 in seiner Position gehalten.

Die Bohrungen 10 treten an den zur Achse A der Walze 100 senkrechten Stirnseiten 1',1" des Wälzenkörpers 1 aus und münden dort in Ringkammern 13, die in von den Stirnseiten 1',1" befestigten Ringen 14 ausgebildet sind, die über entsprechend gelochte Dichtungen 15 dicht mit dem Walzenkörper 1 verbunden sind. Die Ringkammern 13 sind über den Umfang durchgehend ausgestaltet und verbinden somit 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 vollständig von Wasser bedeckt sind.

Die Heizelemente weisen in ihrem in Fig. 1 und 2 links dargestellten Endbereich ein Einschraubstück 30 mit einer zentralen Längsbohrung 31 auf, durch welche das jeweilige Heizelement 11 durchgeführt und an den Stirnseiten 32,33 des Einschraubstücks 30 dicht eingelötet ist.

Das Einschraubstück 30 weist des weiteren zum anschlußseitigen Ende 16 des Heizelements 11 einen Sechskantkopf 34 zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels und in dem in die Bohrung 10 hineinragenden Bereich ein Außengewinde 35 auf. Der Sechskantkopf 34 und das Außengewinde 35 sind über einen radial überstehenden Umfangsbund 36 voneinander getrennt, der auf seiner der Bohrung 10 zugewandten Seite eine Dichtfläche 37 bildet.

Zur Abdichtung der jeweiligen Bohrung 10 ist zwischen der äußeren Stirnfläche 14' des Ringes 14 und der Dichtfläche 37 ein Dichtring 38 eingesetzt.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich wird, ist die Länge des Heizelements 11 so bemessen, daß zwischen dem Ende der Bohrung 10 und dem zugewandten Ende des Heizelements 10 ein Abstand AL besteht. Hierdurch wird vermieden, daß das Heizelement durch thermische Ausdehnung mit dem Bohrungsende zur Anlage kommt, was zu Spannungen und im Extremfall sogar zu Zerstörungen des Heizelements führen würde.

Wie aus Fig. 3 erkennbar ist, ist das Heizelement als Flachrohrheizelement ausgebildet. Das heißt, es besitzt zwei zueinander parallel verlaufende Seiten 11',11", die zudem die im Querschnitt längeren Seiten des Heizelements sind.

Der Positionierung des Heizelements 11 in der Bohrung 10 quer zur Bohrungslängserstreckung dienen Abstandshalter 12, die jeweils kreissegmentförmig - auch halbmondförmig genannt - ausgebildet sind. Sie sind in Längsrichtung der Bohrung versetzt zueinander angeordnet und mit dem Heizelement 11 verschweißt, wie an dem in Fig. 2 rechts dargestellten, dem Betrachter zugewandten Abstandshalter 12 erkennbar ist.

Es verbleiben durch diese Ausgestaltung des Heizelements 11 und der Abstandshalter 12 jeweils Freiräume F zwischen der Bohrungswandung W und dem Heizelement 11, durch die ein Austausch des in der Bohrung befindlichen Wassers über die gesamte Länge des Heizelements erfolgen kann und

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deren Querschnittsfläche nahezu dem halben Querschnitt der Bohrung entspricht.

Axial außerhalb des Einschraubstücks 30 erfolgt der Anschluß der elektrischen Zuleitungen 17, wobei der Anschlußbereich durch einen Abdeckring 18 geschützt ist.

Das Heizelement 11 ist mit einem Heizdraht 39 versehen, dessen beiden Enden mit auf der Anschlußseite vorgesehenen Kontakten verbunden sind.

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BEZUGSZEICHENLISTE

1 Hohlwalze

2 Walzenumfang

3 Innenumfang

4 Hohlraum

5 Endstück

6 Schrauben

7 Walzenzapfen

8 Lager

9 Schleifringanordnung

10 Bohrung

11 Heizelement

12 Abstandshalter

13 Ringkammer

14 Ring

15 Dichtung

16 Ende

17 Zuleitung

18 Abdeckring

30 Einschraubstück

31 Längsbohrung

32 Stirnseite

33 Stirnseite

34 Sechskantkopf

35 Außengewinde

36 Umfangsbund

37 Dichtfläche

38 Dichtring

39 Heizdraht 100 Walze

A	Achse
	Stirnseiten
14'	Ring
AL	Abstand
11',11"	Seiten
W	Bohrungswandung
F	Freiräume

Claims

1. Beheizbare Walze (100) zur Behandlung von Warenbahnen,
mit einem zylindrischen Walzenkörper (1) mit mindestens einer zwischen dem arbeitenden Walzenumfang (2) und der Mittellängsachse (A) des Walzenkörpers (1) angeordneten, sich zumindest über einen Teil der Länge des Walzenkörpers (1) erstreckenden, etwa achsparallelen Bohrung (10),
mit mindestens einem Heizelement (11), das in der mindestens einen Bohrung (10) gegebenenfalls mit Hilfe von Abstandshaltern (12) beabstandet von der Bohrungswandung (W) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Heizelement und/oder die Abstandshalter (12) derart ausgebildet sind, daß er/sie nur einen Teilquerschnitt der Bohrung (10) überdecken.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement in Längserstreckung hin- und hergekrümt ausgebildet ist derart, daß es über seine Länge abwechselnd bezogen auf den Querschnitt an verschiedenen Stellen an der Bohrungswandung anliegt.

3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Heizelement (11) einen Querschnitt mit zwei Seiten (11', 11") aufweist, die zumindest über einen Teil ihrer Länge parallel verlaufen.

4. Walze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei zumindest über einen Teil ihrer Länge parallelen Seiten (11', 11") die Querschnittslängsseiten sind.

5. Walze nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (12), in Bohrungsrichtung gesehen, teilkreisförmig ausgebildet sind.

6. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Heizelement (11) in seinem anschlußseitigen Endbereich (16) mit einem radial über seinen maximalen Außendurchmesser überstehenden Außengewinde (35) und die Bohrung zumindest in dem erforderlichen Längenbereich mit einem entsprechenden Innengewinde ausgestattet ist.

7. Walze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengewinde (35) Teil eines mit dem Heizelement verbundenen Einschraubstücks (30) ist, welches eine Dichtfläche (37) zur Abdichtung der Bohrung (10) nach außen umfaßt.

8. Walze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschraubteil (30) an seinem aus der Bohrung (10) herausragenden Bereich mit Mitteln zum Angriff eines Drehwerkzeugs versehen ist.

9. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Heizelement (11) mindestens einen schleifenförmig zu einer Anschlußseite hin geführten Heizdraht (39) umfaßt.

10. Walze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußseite die mit dem Außengewinde (35) versehene Seite des Heizelements (11) ist.