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Kennwort: "Turbulenzwendel"
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Trockenzylinder, der mit Dampf beheizbar ist Die Erfindung betrifft
einen Trockenzylinder mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1. Ein Trockenzylinder
dieser Bauart ist bekannt aus der DE-OS 23 38 922. In diesem bekannten Trockenzylinder
hat jede Umfangsrille eine gewisse Anzahl von Kondensat-Störkörpern, die im wesentlichen
gleichmäßig über den Umfang des Zylindermantels verteilt sind. Die Störkörper sind
Einzelelemente, die vorzugsweise durch Klemmwirkung in den Rillen befestigt sind.
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Bekanntlich bildet das Kondensat unter der Fliehkraft in jeder Umfangsrille
des rotierenden Trockenzylinders einen Flüssigkeitsring. Zum Abführen des Kondensats
dienen u.a. Saugröhrchen, die in die Umfangsrillen eintauchen. Durch die genannten
Störkörper wird eine Durchwirbelung des Kondensats erzielt; denn die Flüssigkeit
strömt von beiden Seiten her in Richtung auf jedes Saugröhrchen. Hinzu kommt wohl,
daß in jeder Umfangsrille das Kondensat aufgrund der Schwerkraft in Umfangsrichtung
hin- und herwandert. Mit dieser Durchwirbelung des Kondensats bezweckt man, daß
der Wärmeübergang auf den Zylindermantel nicht nur im Bereich der zwischen den Rillen
befindlichen Stege, sondern auch in dem vom Kondensat bedeckten Grund der Umfangsrillen
möglichst
intensiv und möglichst gleichmäßig über den Umfang des Zylindermantels verteilt
ist. Dabei wird berücksichtigt, daß die Dicke der Kondensatschicht im Bereich jedes
Saugröhrchens geringer ist als am übrigen Umfang des Zylindermantels, d.h. ohne
die Störkörper ist der Wärmedurchgang in der Nähe der Saugröhrchen höher als im
übrigen Teil des Zylinder-Umfanges.
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Insoweit haben die bekannten Störkörper eine gewisse Verbesserung
des Wärmeübergangs auf den Zylindermantel bewirkt. In manchen Fällen sind die Ergebnisse
jedoch noch nicht befriedigend, und zwar insbesondere dann, wenn der Grund der Umfangsrillen,
im Querschnitt gesehen, nicht flach, sondern mehr oder weniger halbkreisförmig ist.
Anscheinend wird hierbei der im Rillengrund befindliche Teil des Kondensats nicht
in ausreichendem Maße von den Störkörpern erfaßt.
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Die DE-PS 25 37 193 und die DE-OS 33 33 734 (Ansprüche 9 und 10) zeigen
besondere Ausgestaltungen der Störkörper, die jedoch ebenfalls nur bei einem flachen
Grund der Umfangsrillen wirksam sind.
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Ein Trockenzylinder, dessen Umfangsrillen im Querschnitt einen halbkreisförmigen
Grund haben, ist bekannt aus der DE-OS 29 48 203 (= US-PS 4 359 829).
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Trockenzylinder mit
den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dahingehend zu verbessern, daß der
Wärmeübergang auf den Zylindermantel im Bereich der Umfangsrillen noch weiter als
bisher verstärkt wird. Eine solche Verstärkung soll vor allem dann ermöglicht werden,
wenn der Grund der Umfangsrillen mehr oder weniger halbkreisförmig ist.
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Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs
1 gelöst. Dadurch daß anstelle einzelner Störkörper
nunmehr eine,
vorzugsweise aus einem Draht gefertigte, ähnlich einer Schrauoenfeder ausgebildete
Wendel (eine sogenannte Turbulenzwendel) vorgesehen ist, wird folgendes erreicht:
Bei der eingangs geschilderten Relativbewegung des Kondensats in den Umfangsrillen
(Strömung in Umfangsrichtung) wird durch die Turbulenzwendel eine Rotationsströmung
erzeugt, die sich der Umfangsströmung überlagert. Durch diese Rotationsströmung
wird das Kondensat im Rillenquerschnitt umgewälzt; d.h. das kältere, am Rillengrund
befindliche Kondensat wird an die Oberfläche gefördert und warmes Kondensat gelangt
zum Rillengrund hin.
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Diese vorteilhafte Wirkung tritt mehr oder weniger bei allen Querschnittsformen
der Umfangsrillen ein, also gleichgültig, ob der Rillengrund flach oder halbkreisförmig
ist. Die Erfindung ist jedoch bevorzugt im Zusammenhang mit der zuletzt genannten
Querschnittsform anwendbar.
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Die erfindungsgemäße Turbulenzwendel kann endlos gemacht werden, so
daß sie sich ohne Unterbrechung durch die gesamte Umfangsrille erstreckt. Es ist
aber auch möglich, in eine Umfangsrille mehrere kurze Turbulenzwendeln einzusetzen,
die abschnittsweise über den Umfang verteilt sind.
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Eine besonders intensive Rotationsströmung wird erzeugt durch die
Anwendung des im Anspruch 2 angegebenen Merkmals. Danach soll die Ganghöhe der Schraubenlinie
der Turbulenzwendel vorzugsweise gleich dem 3- bis 10-fachen des Durchmessers der
Schraubenlinie betragen. Gemäß den Ansprüchen 3 und 4 kann man die Ganghöhe der
Schraubenlinie im Bereich der Saugröhrchen wesentlich größer machen als im übrigen
Teil des Zylinderumfanges, weil im Bereich des Saugröhrchens - infolge der geringeren
Dicke des Kondensatringes an dieser Stelle - der Wärmeübergang auf den Zylindermantel
schon ziemlich intensiv ist.
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Dabei dient die im Anspruch 5 angegebene Maßnahme zu einer besonders
guten Vergleichmäßigung des Wärmeüberganges in Umfangsrichtung. Diese Maßnahme beruht
auf einer anderen Erfindung, die in der parallelen Patentanmeldung P ..........
(Voith-Az P 4092) beschrieben ist.
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Weitere, die Wirkung der Turbulenzwendel verbessernde Ausgestaltungen
sind in den Ansprüchen 6 und 7 angegeben. Die Ansprüche 8 bis 10 beziehen sich auf
besonders zweckmäßige Arten der Befestigung der Turbulenzwendeln in den Umfangsrillen.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung
beschrieben.
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Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Trockenzylinder.
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Die Fig. 2 zeigt einen Teillängsschnitt entlang der Linie II der Figur
1.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen zwei Teil-Längsschnitte mit Ausführungsformen,
die von der Figur 2 abweichen.
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Der dargestellte Trockenzylinder hat einen Zylindermantel 1, der in
bekannter Weise von zwei in der Zeichnung nicht sichtbaren Zylinderdeckeln getragen
ist, die an einer Hohlwelle 3 befestigt sind. Der zum Beheizen des Trockenzylinders
dienende Dampf wird durch das Innere der Hohlwelle 3 zugeführt. Diese hat mehrere
radiale Bohrungen 2, durch die der Dampf in Richtung zur Innenfläche des Zylindermantels
1 strömt. Die Drehrichtung des Trockenzylinders ist mit 0 bezeichnet.
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Der Zylindermantel hat an seiner Innenfläche zahlreiche Umfangsrillen
5 und 5a. In diesen sammelt sich das aus dem Dampf entstehende Kondensat. In jeder
Umfangsrille 5, 5a bildet das Kondensat einen Flüssigkeitsring, dessen Dicke entlang
dem Umfang ungleichmäßig ist. Der Flüssigkeitsspiegel eines solchen Flüssigkeitsringes
ist in Figur 1 mit 10 bezeichnet.
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Zum Abführen des Kondensats aus dem Trockenzylinder sind bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel vier Kondensatsammelrohre 4 bzw. 4a vorgesehen, die sich parallel
zur Zylinderachse quer über die Umfangsrillen 5 und 5a erstrecken. An jedes der
Kondensatsammelrohre ist eine gewisse Anzahl von Saugröhrchen 6
bzw.
6a angeschlossen, die in den Kondensatring eintauchen. Von jedem Kondensatsammelrohr
4 bzw. 4a führt ein Siphonrohr 7 in das Innere der Hohlwelle 3 und von dort in bekannter
Weise nach außen.
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An den beiden einander diametral gegenüberliegenden Kondensatsammelrohren
4 ist nur für jede zweite Umfangsrille 5 ein Saugröhrchen 6 vorhanden. In die dazwischenliegenden
Umfangsrillen 5a erstrecken sich die Saugröhrchen 6a der anderen beiden Kondensatsammelrohre
4a.
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Aus den Figuren 2 bis 4 erkennt man, daß der Grund der Umfangsrillen
5 und 5a gerundet ist; d.h. der Querschnitt der Umfangsrillen ist am Rillengrund
mehr oder weniger halbkreisförmig.
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Durch die Umfangsrille 5 erstreckt sich gemäß Figur 1 eine sogenannte
Turbulenzwendel. Dies ist ein schraubenlinienförmig gebogener Draht, der insbesondere
den Nutgrund ausfüllt. Die Ganghöhe h der Schraubenlinie beträgt gemäß Fig. 1 im
überwiegenden Teil des Zylinderumfanges etwa das 4-fache des Durchmessers d der
Schraubenlinie. Im Bereich der Saugröhrchen 6 ist die Ganghöhe jedoch wesentlich
größer; dort ist die Turbulenzwendel ein kurzes Stück annähernd gerade gestreckt
(oder mit anderen Worten: Die Ganghöhe ist dort unendlich). Zweckmäßig kann ein
solches geradegestrecktes Teilstück der Turbulenzwendel auch dort vorgesehen werden,
wo in der benachbarten Umfangsrille 5a das Saugröhrchen 6a angeordnet ist. Außerdem
ist vorgesehen, daß in einer Zone, die in Drehrichtung D vor jedem Saugröhrchen
6, 6a liegt, die Ganghöhe h' wesentlich größer ist als die normale Ganghöhe h im
übrigen Teil des Zylinderumfanges. In Fig. 1 ist der Flüssigkeitsring (Spiegel 10)
mit verhältnismäßig großer Dicke dargestellt. In Wirklichkeit stellt sich eine etwas
geringere Dicke des Flüssigkeitsringes ein, so daß die Turbulenzwendel nur ungefähr
zur Hälfte in den Flüssigkeitsring eingetaucht ist. Sie bewirkt trotzdem die oben
erwähnte Rotationsströmung.
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Die Zeichnung zeigt noch vetschiedene Methoden, die Turbulenzwendeln
12 sicher in den Umfangsrillen 5, 5a zu befestigen.
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Gemäß Figur 2 ist der Rillengrund ausgerundet, und zwar mit einem
Durchmesser, der etwas größer ist als die lichte Weite des oberen Teils der Rille.
Der Rundungsdurchmesser ist außerdem ungefähr gleich groß wie oder geringfügig größer
als der Außendurchmesser der Turbulenzwendel 12. Diese wird somit unter geringfügiger
Verformung durch den oberen Teil der Rille in den gerundeten Rillengrund eingedrückt.
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Die Figur 3 zeigt eine im Vergleich zu Figur 2 einfachere Querschnittsform
der Umfangsrille 15. Die geraden seitlichen Begrenzungen gehen in einen halbkreisförmigen
Rillengrund über.
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Die lichte Weite der Umfangsrille 5 ist geringfügig kleiner als der
Außendurchmesser der Turbulenzwendel 12, die ursprünglich, im Querschnitt gesehen,
genauso kreisförmig ist wie in Figur 2.
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Durch das Einsetzen in die Umfangsrille 15 wird die Turbulenzwendel,
im Querschnitt gesehen, zu einer Ellipse verformt, so daß sie durch Eigenklemmung
in der Umfangsrille 15 befestigt ist.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, in die Umfangsrille 25 gemaß
Figur 4 einige Halteelemente 16 einzuklemmen, die man gleichmäßig über den Umfang
des Zylindermantels verteilt. Um eine besonders sichere Befestigung der Halteelemente
16 zu erzielen, können in die Seitenwände der Umfangsrille 25 Nuten 26 eingearbeitet
werden. In diesem Falle können als Halteelemente einfache Federblech-Stücke verwendet
werden. Die Verwendung von Halteelementen hat den Vorteil, daß der Außendurchmesser
der Turbulenzwendel bei Bedarf kleiner gewählt werden kann als die lichte Weite
der Umfangsrillen.
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Anstelle des in den Fig. 2 bis 4 dargestellten runden Drahtquerschnittes
kann auch ein rechteckiger verwendet werden.