Vorrichtung zum Trocknen einer kontinuierlich bewegten Folienmaterialbahn Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trock nen einer kontinuierlich bewegten Folienmaterialbahn, mit mehreren in einem Durchlauf oder mehreren von einander beabstandeten Durchläufen angeordneten Trocknungszylindern, mit Strahlungserhitzern, die von den Zylindern im Abstand angeordnet sind und minde stens Teile der Zylinder mindestens eines Durchlaufs teilweise umg--ben,
und mit einem teilweise um die Zylinder mindestens eines Durchlaufes herum gezoge nen Band, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Durchläufe mit Strahlungserhitzern keine Bän der aufweisen oder nur solche, die fähig sind, einen wesentlichen Teil der auf sie auftreffenden Strahlungs energie auf eine Folienmaterialbahn, welche um die Trocknungszylinder herumgeführt ist, und auf die Ge genseite des Bandes oder der Bänder der Strahlungser hitzer zu übertragen.
Bekanntlich werden z. B. fortlaufende Papierbahnen üblicherweise meist so getrocknet, dass man sie über in Reihe angeordnete, dampferhitzte Trockenzylinder lau fen lässt, wobei aufeinander folgende Zylinder entweder zwei- oder mehrfach in einem horizontalen Abstand übereinander angeordnet sind oder einen senkrechten Abstand aufweisende, horizontale Decks bilden. Meh rere solcher Decks aufweisende Trocknungsvorrichtun- gen sind wahrscheinlich üblicher als diejenigen, in wel chen die Trockenzylinder senkrecht übereinander ange ordnet sind.
Bei der üblichen Anordnung von mit mehreren Decks arbeitenden Trocknung#3vorrichtungen läuft das Papier unter einer Rolle hindurch und über die nächste, so dass durch Wärmeleitung Wärme von benachbarten Trocknungszylindern auf entgegengesetzte Seiten des Papiers übertragen wird und so eine gleichmässige Trocknung gewährleistet und ein Kräuseln verhindert. Solche üblichen Trocknungssysteme besitzen verschie dene Nachteile, insbesondere wenn sie mit hohen Ge- schwindigkciten betrieben werden.
Wenn das Papier über aufeinander folgende Zylindir läuft, befinden sich grössere Anteile beider Seiten der Bahn in direktem Kontakt mit den Trocknungszylindern. Feuchtigkeit an und nahe der Oberfläche der die Trocknungszylinder berührenden Teile der Papieroberflächen wird ver dampft, kann jedoch wegen der körperlichen Behinde rung durch die Hzizzylinder nicht direkt in die Atmo sphäre entweichen. Die Folge davon ist, dass der Dampfdruck an der den Zylinder berührenden Oberflä che der Bahn zunimmt, so dass die Wassermoleküle auf die gegenüberliegende, freie Seite der Bahn wandern.
Ein Teil des Wasserdampfes entweicht dann aus der Bahn durch diese freiliegende Oberfläche; da jedoch diese freiliegende Fläche verhältnismässig kühl ist, kon densieren viele. der zu dieser Seite wandernden Wasser moleküle und verbleiben in der Bahn, wodurch die Trocknung verzögert wird.
Ein Entweichen von Wasserdampf aus der zu trock nenden Bahn wird bei einer solchen üblich n Einrich tung weiter durch Filzbänder o. dgl. verzögert, die um die Trockenzylinder geschlungen sind und die Bahn be decken, um dadurch das Auftreten von Falten in der Bahn auf ein Mindestmass herabzusetzen und die Ge schwindigkeit der Wärmeübertragung zwischen den Trockenzylindern und der Bahn durch Anpressen der Bahn gegen die Trockenzylinder zu erhöhen. Wenig oder gar keine Feuchtigkeit wird von diesen Bändern absorbiert oder dringt in diese ein und entweicht dann daraus.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung wird ein Filzband verwendet, um die Bahn in Be rührung mit nur einigen ausgzwählten Trockenzylindern (vorzugsweise in dem unteren Deck) zu pressen und da durch das Auftreten von Falten zu verhindern und eine maximale Wärmeleitung zu erzielen. Wird dieses Band um die Trockenzylinder in dem oberen Deck oder den oberen Decks nicht angewendet, sind grosse Flächen der Bahn immer der umgebenden Atmosphäre ausgesetzt, wodurch die Leichtigkeit, mit welcher Feuchtigkeit aus der Bahn entweichen kann beträchtlich vergrössert wird.
Ausserdem werden die Strahlungserhitzer z. B. dicht über den freiliegenden Oberflächen der Bahn an- geordnet und heisse Luft kann zwischen diesen Strah- lungserhitzern und der Bahn hindurchgeblasen werden, um die Trocknung zu beschleunigen und aus der Bahn austretende Feuchtigkeit abzuführen. Es wurde gefun den, dass diese Kombination von Strahlungserhitzung,
Erhitzung durch Wärmeleitung und Konvektionserhit- zung eine überraschende Zunahme der Trocknungswir- kung im Vergleich zu einer üblichen Einrichtung ergibt; so kann eine Papierherstellungsmaschine mit erhöhten Geschwindigkeiten zwischen 63,5 cm/sec (Pappe) bis 1524 oder mehr cm/sec (Zeitungspapier) betrieben wer den.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird die heisse Luft zwischen das Papier und die Strahlungsflächen durch Düsen eingeblasen, die ebenso lang sind wie die Bahn breit ist und sich quer über diese ganze Bahn erstrecken. Der Luftstrom durch die Düsen wird vorzugsweise auf Geschwindigkeiten von 50,8 bis 762 cm/sec gehalten, um in der Zone zwischen der wandernden Bahn und den Radiatoren eine turbu lente Strömung zu verursachen, die wesentlich wirksa mer zur Abführung von entwickelter Feuchtigkeit ist als eine laminare Strömung.
Die Kombination von durch- wirbelter, verhältnismässig schnell über die Bahnober fläche streichender Heissluft mit der gleichzeitigen An wendung von Strahlungswärme auf 'die freiliegende Oberfläche der Bahn besitzt eine synergistische Wirkung auf die Abführung von Feuchtigkeit aus der Bahn, wodurch die Trocknungsgeschwindigkeit der mit dieser Kombination arbeitenden Einrichtung gegenüber derje nigen erhöht wird, die aus einer blossen Summierung der Wirkungen zu erwarten wäre.
Es ist eine Trocknungsvorrichtung bekannt, in wel cher Luft zwischen die oberste Stelle von ein feuchtes bahnförmiges Material fördernden Walzen und ge krümmte Radiatoren geblasen wird, und zwar zu dem einzigen Zweck, Dampfschleusen zwischen den Walzen und den Radiatoren auszuschalten.
Die optimalen Tem peraturen des Luftstroms zu diesem Zweck liegen zwi schen 38 C und 66 C und die Luftströmung ist vor zugsweise laminar. Eine laminare Luftströmung verzö gert jedoch die Wärmeübertragung eines verhältnismäs- sig kühlen Luftstroms, trägt wenig oder gar nicht zur Trocknungswirkung der Einrichtung ausser der Dampf abführung bei und kann sogar eine beträchtliche Rückwanderung von Wassermolekülen in die Bahn verursachen, wodurch die Trocknungswirkung verrin gert wird.
Die zur Abgabe von Strahlungswärme an die Bahn beispielsweise verwendeten Radiatoren werden vorzugs weise auf einer Temperatur von 287,8 C oder höher gehalten und die Trocknungsluft wird durch die Düsen mit einer Temperatur von vorzugsweise zwischen 121,19 C und<B>260'</B> C und mit Geschwindigkeiten in der Grössenordnung von 50,8 bis 762 cm/sec relativ zur Wanderungsgeschwindigkeit der Bahn zur Verdampfung von Wasser aus der Bahn und zur Abführung von aus getretenem Wasserdampf von ihrer Oberfläche zuge führt.
Durch die Anwendung von Trocknungsluft und Strahlungswärme mit diesen Temperaturen und Ge schwindigkeiten kann man eine völlig unerwartete und überraschende Zunahme der Trocknungswirkung erzie len, die man unmöglich mit einer Trocknungsvorrich- tung der oben beschriebenen Art erzielen könnte.
Ein weiterer Vorteil der neuen Trocknungsvorrich- tung besteht darin, dass die Zuführung von Konvek- tions- und Strahlungswärme eine höchstmögliche Gleichförmigkeit der Trocknung unter Ausschaltung von durch Dickeänderungen der Bahn bedingten Schwankungen gewährleistet. Infolgedessen wird die Faltenbildung auf ein Minimum herabgesetzt und man erhält eine hochwertigere Bahn.
Bei der Wärmebehandlung einiger Materialien in einer mit mehreren Trocknungszylindern arbeitenden Einrichtung kann es erforderlich oder zweckmässig sein, in mehr als einem Zylinderdeck Filze zu verwenden. Das trifft insbesondere dann zu, wenn die Bahn mit hoher Geschwindigkeit wandert und von den Zylindern abgezogen würde, wenn sie nicht mechanisch dagegen- gepresst wird.
Wie bereits ausgeführt, ist die Verwendung üblicher Filze in allen Decks einer mit mehreren Trocknungszy- lindern arbeitenden Einrichtung unpraktisch, da diese Filze das Entweichen von flüchtigen Stoffen an der Oberfläche des zu behandelnden Materials nahezu voll ständig verhindern. Unter solchen Bedingungen trocknet eine Bahn nur langsam oder gar nicht und die Trocken wirkung ist so gering, dass eine solche Einrichtung un brauchbar wird. Unter diesen Umständen waren die Fabrikanten dann gezwungen, bei geringen Geschwin digkeiten zu arbeiten, bei welchen das vorstehende Pro blem nicht auftritt, oder es mussten andere kostspielige Einrichtungen verwendet werden.
Ebenso verhindert die Verwendung üblicher Filze in allen Decks einer mit mehreren Heizwalzen oder -zylin- dern arbeitenden Einrichtung die kombinierte Anwen dung von Konvektionswärme, Strahlungswärme und Wärmeleitung, was, wie hier gefunden wurde, die Erzie lung viel höherer Trocknung sgeschwindigkeiten ermög licht als es bislang der Fall war und auch ein wesentlich gleichmässiger getrocknetes Produkt ergibt. Das ist dar auf zurückzuführen, dass übliche Filze für alle prakti schen Zwecke für Strahlungsenergie mit einer Wellen länge von 3,5 bis 5,0 Mikron, wie sie von den meisten wirksamen Strahlungserhitzern ausgesendet wird, un durchlässig sind.
Auch lassen übliche Filze heisse Gase nicht mit dem zu behandelnden Material in Berührung kommen, so dass dieses nicht durch Konvektion erhitzt werden kann.
Die Vorteile der Verwendung von Filzen in einem oder mehreren Decks von mit mehreren Trockenzylin dern arbeitenden Einrichtungen - z. B. eine grössere Vielzahl von Produkten, die wärmebehandelt werden können, und die Erzielung wesentlich höherer Betriebs geschwindigkeiten - können ohne die den üblichen Fil zen anhaftenden Nachteile erzielt werden, wenn man diese Filze beispielsweise aus einem offenmaschigen, synthetischen Material herstellt, das vorzugsweise min destens teilweise für Infrarotstrahlung mit Wellenlängen von 3,5 bis 5 Mikron durchlässig ist (d. h.
von Radiato ren mit Temperaturen von 315,6 C bis wenig über 537,8 C ausgesendete Infrarotstrahlung). Die Verwen dung solcher Filze bietet mehrere Vorteile. In den be schriebenen Einrichtungen kann eine Strahlungserhit zung angewendet werden,
da ein beträchtlicher Anteil der von den Strahlungserhitzern ausgesendeten Energie durch die Öffnungen in dem Filz (die bis zu 50 % der Fläche ausmachen können) hindurchtritt und auf die zu behandelnde Bahn auftrifft.
Ein beträchtlicher weiterer Anteil .der ausgesendeten Energie tritt durch das Filzma terial selbst hindurch (der genaue Prozentsatz hängt von dem jeweiligen Material und der Wellenlänge der ausge strahlten Energie ab) und trifft auf das zu behandelnde Material auf. Infolgedessen erreicht nur ein kleiner Bruchteil der abgestrahlten Energie nicht das zu behan delnde Material.
Von der nicht durch den Filz hindurchtretenden Strahlungsenergie wird die Hauptmenge reflektiert und eine kleine Menge wird von dem Filz absorbiert. Diese letztere ist so gering, dass eine überhitzung des Filzes durch Absorption von Strahlungsenergie kein ernstli ches Problem bildet. Der grösste Anteil der reflektierten Energie wird von dem Strahlungserhitzer wieder absor biert, so dass sie nicht verlorengeht, sondern wieder aus gesendet und zurück auf die zu behandelnde Bahn ge richtet wird.
Bei offenmaschigen, synthetischen Filzen kann auch Konvektionserhitzung angewendet werden, da heisse Gase leicht durch die Öffnungen in dem Filz hindurch zirkulieren und mit der zu behandelnden Materialbahn in Kontakt kommen können. Ausserdem können ent wickelte flüchtige Stoffe leicht durch diese gleichen öff- nungen entweichen, welcher Prozess durch die Zirkula tion der heissen, mit der Materialbahn in Berührung kommenden Gase weiter gefördert wird.
Es wurde bereits vorgeschlagen, dass die Unterlags- filze in anderen Typen von Wärmebehandlungseinrich tungen aus einem offenmaschigen Material, z. B. Maschendraht, hergestellt werden sollen. Drahtgewebe sind jedoch, ebenso wie übliche Filze, zur Verwendung in den erfindungsgemässen Wärmebehandlungseinrich tungen ungeeignet.
Sie besitzen gegenüber üblichen Fil zen den Vorteil, dass Strahlungsenergie durch die öff- nungen der Maschen auf das zu behandelnde Material durchtreten kann, so dass Maschendrahtfilze wesentlich durchlässiger für Infrarotstrahlung sind als übliche Filze. Auch können entwickelte flüchtige Stoffe durch die Öffnungen der Maschen entweichen, so dass die aus geprägte Neigung üblicher Filze, das Entweichen solcher flüchtiger Stoffe zu verhindern, hier vermieden wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wer den die Trägerfilze jedoch dauernd beim überlaufen der Trockenzylinder und beim Umlaufen um die Endwalze und andere, richtungsändernde Walzen abgebogen.
Bei einer derart konstanten Biegebeanspruchung würden Drahtmaschenfilze so schnell zerstört, dass sie wirt schaftlich unbrauchbar sind.
Die bevorzugten, offenmaschigen, synthetischen Filze sind den Drahtmaschenfilzen überlegen, da sie nur in einem zu vernachlässigenden Grad durch Biegebean spruchung beeinflusst werden. Ausserdem sind sie wesentlich durchlässiger für Infrarotstrahlung als Maschendrahtfilze, da die Drahtgeflechte der letzteren für Energie im Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums undurchlässig sind,
und die Strahlungsener gie kann daher lediglich durch die Öffnungen der Maschen hindurchtreten. Die synthetischen Geflechte sind im Gegensatz dazu für Infrarotstrahlung verhältnis- mässig oder sogar vollständig durchlässig, so dass Strah lungsenergie sowohl durch das Geflecht als auch durch die Maschenöffnungen hindurchtreten kann.
Das ist von grosser Bedeutung, da die Maschenöffnungen in der Regel nicht 50 % der gesamten Filzfläche übersteigen.
Die in der beschriebenen Trocknungsvorrichtung beispielsweise verwendeten neuartigen Filze ermögli chen ferner die Zirkulation heisser, fliessfähiger Medien durch die Filze in Berührung mit dem zu behandelnden Material und ermöglichen freigewordenen flüchtigen Stoffen, aus dem Material durch den Filz zu entweichen.
Die neuartigen Filze lassen auch einen beträchtli chen Anteil auftreffender Strahlungsenergie mit einer Wellenlänge von etwa 3,5 bis 5,0 Mikron hindurchtre- ten.
Anhand der Zeichnung werden nachstehend Aus- führungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zei gen: Fig. 1 einen zum Teil schematischen Aufriss, teil weise im Schnitt, einer Trocknungsvorrichtung, Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung, Fig. 3 eine Stirnansicht der in Fig. 1 dargestellten Ansicht, Fig. 4 einen zum Teil schematischen Aufriss, teil weise im Schnitt,
einer zweiten Ausführungsform einer Trocknungsvorrichtung, Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer Papier herstellungsmaschine mit einem vorläufigen Trock- nungsabschnitt, die zusammen mit der in Fig. 4 darge stellten Vorrichtung verwendet werden kann, Fig. 6 eine Draufsicht auf das Leitungssystem eines in der Vorrichtung von Fig. 4 verwendeten Luftzu- und -abführungssystems,
Fig. 7 eine von links gesehene Stirnansicht des Zu- und Abführungssystems, und Fig. 8 eine von links gesehene teilweise Stirnansicht der Einrichtung von Fig. 4, aus welcher ein Teil eines Zu- und Abführungssystems eines Wärmeübertragungs- mediums zu ersehen ist.
In Fig.l bedeutet 20 einen insbesondere zum Trocknen einer fortlaufenden, wandernden Material bahn 22 geeigneten Trockner. Der Trockner besteht ganz allgemein aus einer Vielzahl von innen beheizter Trockenzylinder 24-36 zur Erhitzung der Bahn 22 durch Wärmeleitung, aus Strahlern 38 und 40 zur Auf bringung von Strahlungsenergie auf die Bahn 22 und aus einem Ventilationssystem 42 zur Erhitzung der Bahn 22 durch Konvektion und zur Abführung von entwickelten Dämpfen in der Nähe der Bahn 22.
Die Trockenzylinder 24-36 können von üblicher Bauart sein, z. B. wie die in der vorstehend genannten britischen Patentschrift Nr 779 326 beschriebenen dampfbeheizten Walzen. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind sie in zwei in einem senkrechten Ab stand befindlichen, waagerechten Decks oder Reihen angeordnet (solche Reihen werden allgemein Decks genannt, wenn sie waagrecht ausgerichtet sind, und Stapel , wenn sie senkrecht übereinander angeordnet sind). Die Decks sind allgemein mit 44 und 46 bezeich net und umfassen in 'dem oberen Deck die Zylinder 26, 30 und 34, die sich etwa genau zwischen den Trocken zylindern in dem unteren Deck 46 befinden.
Wie Fig. 1 zeigt, wird die Bahn 22 auf den ersten Trockenzylinder 24 mittels einer Führungswalze 48 geführt und wandert dann um die Trockenzylinder 26, 28, 30, 32, 34 und 36 in der angegebenen Reihenfolge, wobei sie nacheinander zwischen Walzen des oberen Decks 44 und des unteren Decks 46 verläuft. Die Bahn 22 wird von dem letzten Trockenzylinder 36 mittels einer Führungswalze 50 ab geführt.
Ein Filzband 52 dient dazu, die Bahn 22 in dem un teren Deck 46 an die Trockenzylinder 24, 28, 32 und 36 anzupressen, um so eine optimale Wärmeleitung von den Trockenzylindern auf die Bahn 22 zu erzielen und die Bildung von Falten in der Bahn zu verhindern. Der Filzstreifen 52 wird um die Trockenzylinder im unteren Deck 46 mittels der Führungswalzen 48 und 50 und mittels eines Paars Führungswalzen 54 und 56, die je zwischen benachbarten Trockenzylindern in dem un- teren Deck 46 angeordnet sind, herumgeführt.
Der Filz streifen 52 wird auf beliebige geeignete Weise unter hoher Spannung gehalten, so dass er in einer Richtung senkrecht zu den die Bahnoberfläche berührenden Tei len der Trockenzylinder im unteren Deck 46 einen Druck ausübt.
Ausser der neuen Anordnung des Filzstreifens 52 ähnelt der vorstehend beschriebene Teil des erfindungs- gemässen Trockners 20 den üblicherweise zum Trock nen von Papier verwendeten, mit mehreren Trockenzy lindern arbeitenden Einrichtungen. Bei einer üblichen Methode zur Papierherstellung (unter dem Ausdruck Papier sind hier verschiedene Produkte, z. B. Zeitungs papier, Pappe u. dgl. zu verstehen) wird eine Mischung aus Wasser und Fasern kontinuierlich auf einen engma schigen Förderer für eine Fourdrinier-Maschine aufge geben. Das Wasser läuft durch diesen Förderer ab und es bildet sich ein fortlaufender Faservlies auf der Ober seite dieses Förderers. Nach Abtrennung von weiterer Feuchtigkeit aus diesem Vlies, z.
B. mittels Gautschen, durchläuft das Vlies zur Vervollständigung der Trock nung eine Trockenpartie.
Soweit wie möglich wird die Geschwindigkeit, mit welcher :die Zuführung des Faserbreis erfolgt, konstant gehalten, so dass die erhaltene Bahn eine gleichmässige Dicke aufweist. Bei der praktischen Durchführung die ser bekannten Methoden lässt sich jedoch keine sehr hohe Gleichmässigkeit erzielen und als Folge davon weist die Bahn, wenn sie die mit mehreren Zylindern arbeitende Trockeneinrichtung erreicht, sogenannte nasse Streifen;> auf. Die Anwesenheit solcher nasser Streifen ist jedoch ungünstig, da sie langsamer trocknen als der Rest der Bahn, die dann stärker schrumpft als die feuchten Streifen.
Diese feuchten Streifen werden infolgedessen nicht dicht an die Trockenzylinder ange- presst und neigen daher zur Faltenbildung oder zur Aus dehnung, was die Qualität des Endprodukts herabsetzt. Die üblichen Trockeneinrichtungen neigen dazu, die Bildung von Falten und Runzeln in dem Papier noch zu verstärken, da die trocknende Bahn lediglich durch Wärmeleitung erhitzt wird, und die Geschwindigkeit, mit welcher die Trockenzylinder Wärme an die Bahn abfüh ren, hängt von der Spannung der Bahn ab.
Bei der übli chen Trockeneinrichtung sind daher die trockenen Streifen (die restlichen Stellen der Bahn ausser den feuchten Streifen) unter Spannung, weshalb sie während des ganzen Durchlaufs durch die Trockeneinrichtung schneller trocknen als die nassen Streifen.
Einer der wesentlichen Vorteile der beschriebenen Vorrichtung besteht darin, dass unabhängig von der An wesenheit nasser Streifen in der in die Trockeneinrich tung 20 eintretenden Bahn eine ungleichmässige Trock nung dieser Bahn auf ein Minimum herabgesetzt und sogar fast ganz vermieden wird. Das wird dadurch be wirkt, dass man ausser den dampferhitzten Trockenzy lindern 24-36 eine von der Spannung der Bahn 22 un abhängige Wärmeübertragung anwendet, welche an die nassen Streifen schneller Wärme abgibt als an die trok- k2nen Streifen.
Die Geschwindigkeit, mit welcher Wärme auf eine Materialbahn durch Strahlung oder durch Konvektion übertragen wird, ist von der Span nung der Bahn unabhängig und die neue Trockenein richtung 20 wendet diese beiden Wärmeübertragungs- mechanismen zur Erzielung einer gleichmässigen Trock nung der Bahn 22 an.
Strahlungsenergie wird durch die vorstehend er wähnten Radiatoren 38 und 40 an die Bahn 22 abgege- ben. Die Radiatoren 38 und 40 können von beliebiger Bauart sein, wie z. B. im US-Patent Nr. 3 174 228 be schrieben; wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich, werden zwei Radiatoren 38 jedem der Trockenzylinder 26, 30 und 34 in dem oberen Deck 44 zugeordnet.
Die beiden jedem dieser Zylinder zugeordneten Radiatoren 38 lie gen im wesentlichen dem Teil des ihnen zugeordneten Trockenzylinders gegenüber, der von der zu trocknen den Materialbahn 22 berührt wird; d. h. sie überdecken etwas mehr als die Hälfte der Zylinderoberfläche. Die Radiatoren 38 sind in beliebiger Weise nahe der Ober fläche des ihnen zugeordneten Trocknungszylinders auf gehängt, wobei der Abstand zwischen den Radiatoren und den Trocknungszylindern vorzugsweise so eng ist, dass die Bahn 22 gerade noch leicht um die Trock- nungszylinder geführt werden kann.
Die Radiatoren 38 sind von allgemein mit 58 bezeichneten, geeigneten Reflektoren umgeben, so dass der maximale Anteil der von den Radiatoren ausgestrahlten Strahlungsenergie auf die Bahn 22 gerichtet wird. Zwei Radiatoren 40 sind auf beliebige Weise jeweils unterhalb jedes Trocknungs- zylin'ders 26, 30 und 34 des oberen Decks 44 angeord net. Die Radiatoren 40 sind von der Bahn 22 bei deren Durchgang zwischen dem oberen und dem unteren Deck 44 bzw. 46 durch Führungen 60 getrennt, so dass eine Beschädigung infolge Berührung mit den Radiatoren vermieden wird.
Die Radiatoren 38 und 40 werden vorzugsweise auf einer Temperatur von etwa 287,8 C oder höher gehal ten, indem man durch sie eine hochsiedende organische Flüssigkeit, z. B. Smitherm A oder Smitherm D , zirkulieren lässt; es sind dies chlorierte Biphenyle, die von der Smitherm Division der Hupp Corporation er hältlich sind. Eine bevorzugte Vorrichtung zum Erhitzen und in Umlauf bringen der heissen übertragungsflüssig- keit ist im US-Patent Nr. 3 236 292 beschrieben.
Bei einer Temperatur von 287,8 C senden die Radiatoren 38 und 40, deren Strahlungsflächen einen Emissionskoeffizienten von etwa 0,95 besitzen, etwa 327,6 kCal. Strahlungsenergie pro 929 cm= pro Stunde aus. Da etwa 555.6 kcal. zur Verdampfung von 1 Kilo gramm Wasser erforderlich sind, senden je 929 cm2 der Radiatoren 38 und 40 soviel Energie aus, um etwa 0,95 kg Wasser pro Stunde von der Bahn 22 zu ver dampfen. Die Radiatoren 38 und 40 fördern daher nicht nur eine gleichmässigere Trocknung, sondern verdamp fen auch beträchtliche Wassermengen aus der Bahn 22, so dass die Wanderungsgeschwindigkeit der Bahn 22 durch die Trockeneinrichtung wesentlich erhöht werden kann oder andererseits die Anzahl der Trockenzylinder verringert werden kann.
In jedem Fall wird die Kapazi tät einer erfindungsgemäss gebauten Trockeneinrichtung gegenüber der einer üblichen, mit mehreren Trockenzy lindern arbeitenden Einrichtung gleicher Grösse stark erhöht.
Vorzugsweise wird die Strahlungsenergie, wie in der dargestellten Ausführungsform, auf beide Seiten der Bahn 22 zur Einwirkung gebracht, was die Wärmever teilung gleichmässiger macht und gleichzeitig eine Fal tenbildung und Kräuselung verhindert, die auftreten würde, wenn gegenüberliegende Seiten der Bahn un- gleichmässig erhitzt werden.
Beim Trocknen fortlaufender, wandernder Material bahnen in einer mit mehreren Trockenzylindern arbei tenden Trockeneinrichtung verursacht die dem Material von den Trockenzylindern zugeführte Wärme, dass Flüssigkeitsmoleküle aus dem Material an seiner Ober- fläche verdampfen, so dass sich in dem Material eine trockene Grenzschicht und angrenzend an seine Ober fläche eine die weitere Verdampfung hindernde Sperr schicht ausbildet. Mit fortschreitender Trocknung wan dern Flüssigkeitsmoleküle aus dem Material durch die trockene Grenzschicht und treten aus dem Material in die Sperrschicht aus. Mit zunehmender Konzentration von Molekülen in dieser Sperrschicht diffundieren diese Moleküle nach Stellen geringerer Konzentration.
Da die trockene Grenzschicht des Materials eine solche Stelle bildet und unmittelbar an die Sperrschicht angrenzt, tre ten einige der verdampften Moleküle wieder in das Material ein, wodurch der Trocknungsprozess verzögert wird. Um die Flüssigkeit aus der Sperrschicht abzufüh- ren und den Trocknungsvorgangdadurch zu beschleuni gen, wird das mit dem Bezugszeichen 42 bezeichnete Ventilationssystem angewendet.
Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, umfasst das Ventilationssystem 42 ein von einem Motor 64 angetrie benes Gebläse 62, wie in der US-Patentschrift Nr. 3 208 158 beschrieben, welches Luft durch einen geeig neten Lufterhitzer 66 schickt, in welchem die Luft auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunkts der aus der Bahn 22 zu verdampfenden Flüssigkeit und unterhalb der Temperatur der Radiatoren 38 und 40 erhitzt. Zum Trocknen von Papier wird die Luft vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 121,1 und 260 C erhitzt.
Aus dem Erhitzer 66 gelangt die Luft in eine Zweiglei tung 68, welche die heisse Luft nach unten in mehrere Luftaufnahmeräume 70 (Fig. 1) führt, von wo aus die Luft durch die Düsen 72, zwischen .den Trockenzylin dern 26, 30 und 34 im oberen Deck 44 und den diese Zylinder umgebenden Radiatoren 38 vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit zwischen 50,8 und 762 cm/sec relativ zur Geschwindigkeit der wandernden Bahn abge geben wird. In bezug auf die Bewegungsrichtung des Papiers strömt ein Teil des Luftstroms im Gleich- und ein Teil im Gegenstrom. Die Düsen 72 sind vorzugs weise mindestens so lang wie die Bahn 22 breit ist, so dass die Heissluft quer über ihre ganze Oberfläche ver teilt wird.
Die Heissluft fliesst nach oben zwischen den Radia toren und der Bahn 22, durch Auslassräume 74 (die zwischen den beiden Radiatoren 38, welche jedem Trockenzylinder im oberen Deck 44 zugeordnet sind, Einlässe 76 aufweisen) und in eine Auslasszweigleitung 78, welche die Luft in das Gebläse 62 zurückführt.
Die Heissluft streicht quer über die Trockenzylinder 26, 30 und 34 im oberen Deck 44 und führt die in der an die Bahnoberfläche angrenzenden Sperrschicht be findlichen Dämpfe ab, wodurch die Moleküle in dieser Sperrschicht daran gehindert werden, wieder in die Bahn 22 einzuwandern. Ausserdem erhitzt die Heissluft die Bahn 22 durch Konvektion, wodurch der Trocken vorgang durch Erhöhung der Geschwindigkeit, mit wel cher aus der Bahn 22 Dämpfe entwickelt werden, weiter beschleunigt und die Kapazität des Trockners 20 gegen über derjenigen eines ähnlichen Trockners vergleichba rer Grösse erhöht wird.
Bei den angegebenen Geschwindigkeiten und Tem peraturen ist die Strömung der Heissluft zwischen den Radiatoren 38 und den ihnen zugeordneten Trockenzy lindern in dem oberen Deck 44 turbulent, was die gün stigste Bedingung zur Entfernung entwickelter Dämpfe von der Bahn 22 und zur Übertragung von Wärme auf die Bahn durch Konvektion ist. Vorzugsweise wird die Turbulenz der strömenden Luft noch dadurch erhöht, dass man die Innenseiten der Radiatoren 38 gewellt oder quergerippt ausbildet oder indem man quer über diese Oberflächen in Abständen feine Grate anbringt. Zur weiteren Erhöhung der Turbulenz der strömenden Luft kann auch das Filzband 52 durch ein grobmaschi ges, lose gewobenes Band, vorzugsweise der vorstehend beschriebenen Art, ersetzt werden.
Beim Durchlaufen 'des Trockners 20 erreicht die Bahn 22 einen Trockenheitsgrad, ,der etwa dem Zustand entspricht, in welchem die Fasern mit Wasser gesättigt sind, in welchem jedoch das freie Wasser zwischen den Fasern verdampft ist. An dieser Stelle des Trockenzy klus beginnt die Trocknungsgeschwindigkeit abzuneh men. Die trockenen Streifen erreichen diesen Teil des Trocknungszyklus wesentlich früher als die nassen Streifen und nach Erreichen dieses Zustands trocknen sie wesentlich langsamer als die nassen Streifen, welche daher weiter Wärme von den Radiatoren 38 und aus der zwischen den Radiatoren und der Bahn zirkulierenden Heissluft mit maximaler Geschwindigkeit absorbieren.
Das Ergebnis ist, dass die trockenen Streifen langsam und die nassen Streifen wesentlich schneller trocknen, so dass die Bahn als Ganzes mit wesentlich gleichmässige- rer Geschwindigkeit als bisher möglich trocknet, wodurch die Faltenbildung auf ein Mindestmass herab gesetzt wird.
Nahe am Auslassende des Trockners 20, wo die Bahn 22 schon fast völlig trocken ist, kann die Tempe ratur der Rädiatoren 38 und die Temperatur der durch die Düsen 72 abgegebenen Heissluft herabgesetzt wer den, um die Geschwindigkeit, mit welcher Wärme auf die Bahn 22 übertragen wird, zu verringern und diese vor einer Überhitzung zu schützen.
Das Entweichen von entwickeltem Wasserdampf aus der Bahn wird bei einer üblichen Trockeneinrichtung der beschriebenen Art dadurch behindert, dass zum An pressen der Bahn gegen die Trockenzylinder sowohl im oberen Deck als auch im unteren Deck Filzbänder ver wendet werden, welche Anordnung bisher zur Verhinde rung der Faltenbildung in dem Papier für unerlässlich gehalten wurde. Die Folge davon ist, dass der Hauptan teil auf beiden Seiten der Bahn entweder von dem Filz bedeckt ist oder sich mit den Trockenzylindern in Be- rührung befindet, so dass nur eine kleine Fläche frei liegt, durch welche die verdampfte Flüssigkeit aus der Bahn entweichen kann.
Im Gegensatz dazu wird gemäss der Erfindung die Entfernung von Feuchtigkeit aus der Bahn 22 dadurch begünstigt, dass die Bahn 22 beim Überlaufen der Zylinder 26, 30 und 34 im oberen Deck 44 nicht von einem Filzband bedeckt ist. Das bietet eine wesentlich grössere freie Oberfläche, aus welcher die verdampfte Feuchtigkeit aus der Bahn entweichen kann als bisher. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass das Weglas sendes Filzbandes von den Zylindern 26, 30 und 34 des oberen Decks überhaupt keinen ungünstigen Einfluss auf die Wirkung des Bandes, die Faltenbildung in der Bahn 22 zu verhindern, ausübt.
Das Weglassen des Filz bandes um die Zylinder 26, 30 und 34 des oberen Decks ermöglicht ausserdem die vorteilhafte Verwendung von Strahlungserhitzern in Kombination mit einer Trocken vorrichtung mit mehreren Trockenzylindern im Gegen satz zu den bisher verwendeten üblichen Anordnungen, bei .denen Strahlungsenergie natürlich von den Filzbän dern absorbiert würde.
In den meisten Fällen soll ein geringer Feuchtig keitsgehalt in der getrockneten Bahn 22 zurückbleiben. Für einige Papiersorten z. B. soll das trockene Produkt einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5 % besitzen. In dem neuen Trockner 20 kann der Feuchtigkeitsgehalt der g.-trockneten Bahn 22 genau und einfach durch Rege lung der relativen Feuchtigkeit der durch die Düsen 72 abgegebenen Trocknungsluft eingestellt werden.
Zu die sem Zweck sind eine Luftabführungsleitung 80 und eine Luftleitung 82 in der Abführungszweigleitung 78 bzw. in der Zuführungszweigleitung 68 vorgesehen. Eine Strö mung durch die Abführungsleitung 80 und die Luftzu führung 82 wird von in den Leitungen 80 bzw. 82 ange ordneten Klappen 84 geregelt. Die Klappen 84 und 86 können von Hand eingestellt oder automatisch durch ein damit verbundenes automatisches Feuchtigkeitsregelsy stem betätigt werden.
Wie vorstehend erwähnt, zeigen die Fig. 1 bis 3 eine Trockeneinrichtung mit mehreren Trockenzylindern in mehreren Decks, welche durch Verwendung eines die zu trocknende Bahn tragenden Filzes nur auf den Zylin dern des unteren Decks verbesserte Ergebnisse erzielen lässt. Im wesentlichen die gleichen und sogar noch wei tere Vorteile kann man erhalten, wenn man auf mehr als einem oder auf allen Decks dieser Art von Trockenein richtung synthetische, offenmaschige Filze verwendet, welche mindestens teilweise für Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge von etwa 3.5 bis 5,0 Mikron durch lässig sind.
Ein Beispiel für eine Trockeneinrichtung 88 mit mehreren Trockenzylindern in mehreren Decks, die mit mehreren Filzen der vorstehend beschriebenen Art ausgestattet ist, ist in Fig. 4 bis 8 dargestellt.
In Fig.4 umfasst die Trockeneinrichtung 88 ganz allgemein eine Vielzahl von innen beheizter Trockenzy linder 90 bis 120 zur Erhitzung der Bahn 122 mittels Wärmeleitung, Radiatoren 124 und 126 zur Einwirkung von Strahlungsenergie auf die Bahn 122 und ein Venti lationssystem 127 zur Erhitzung der Bahn 122 durch Konvektion und zur Abführung von durch die Heissluft, den Trockenzylindern und den Radiatoren entwickelten Dämpfen von der Bahn 22. All diese Bestandteile der Trockeneinrichtung sind in dem Gestell 128 befestigt und zum grössten Teil von einem isolierenden Gehäuse 129 umgeben.
Die Trockenzylinder 90 bis 120 können von beliebi ger Bauart sein, z. B. dampfbeheizte Walzen. Sie sind in zwei in einem senkrechten Abstand voneinander befind lichen Decks 130 und 132 angeordnet, wobei die Zylin der 92, 96, 100, 104, 108, 112, 116 und 120 in dem oberen Deck 130 etwa in der Mitte zwischen den Trok- kenzylindern in dem unteren Deck 132 angeordnet sind.
Die Bahn 122 wird mittels einer nicht gezeigten Füh rungswalze auf den ersten Trockenzylinder 90 geführt und wandert dann um die Trockenzylinder 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104,<B>1</B>06, 108, 110, 112, 114, 116, 118 und 120 in der angegebenen Reihenfolge, so dass sie nacheinander zwischen Zylindern im oberen Deck 130 und im unteren Deck 132 herumläuft. Die Bahn 122 wird von dem letzten Trockenzylinder 120 mittels einer Führungswalze 133 abgeführt.
Ein endloses Filzband 134 wird zum Anpressen der Bahn 122 an die Trockenzylinder im unteren Deck 132 verwendet, um so eine optimale Wärmeleitfähigkeit von den Trockenzylindern auf die Bahn 122 zu bewirken und eine Faltenbildung in der Bahn zu verhindern. Das Filzband 134 wird mittels zwischen benachbarten Zylin dern in dem unteren Deck angeordneten Führungswal zen 136 um die Trockenzylinder im unteren Deck 132 geführt. Diese Walzen sind etwa auf der gleichen Höhe wie die oberste Stelle der Trockenzylinder angeordnet, um einen Kontakt zwischen dem Filz und den Zylindern auf einem etwa halbkreisförmigen Bogenstück zu bewir ken, so dass die Bahn 122 im wesentlichen auf diesem ganzen Bogenstück mit jedem Trockenzylinder in Be rührung gehalten wird.
Der Filz 134 ist ebenfalls um Führungswalzen 138, 140, 142, 144, 146, 148, 150 und 152 herumgeführt. Der Filz 134 wird auf beliebige Weise unter hoher Spannung gehalten, so dass er senk recht zu den die Bahnoberfläche berührenden Teilen der Trockenzylinder im unteren Deck 132 einen Druck ausübt.
Ein endloses Filzband 154, ähnlich dem Band 134, ist um die oberen Teile der Trockenzylinder im oberen Deck 134 mittels zwischen benachbarten Trockenzylin dern des oberen Decks angeordneten Führungswalzen 156 geführt. Die Walzen 156 sind auf etwa der gleichen Höhe wie die untersten Stellen der Trockenzylinder des oberen Decks angeordnet, um die Bahn 122 fest anzu drücken. Führungswalzen 158, 160, 162, 164, 166 und 168 unterstützen den Filz auf seinem oberen Durchlauf. Ebenso wie das Filzband 134 wird das Band 154 unter Spannung gehalten, so dass es senkrecht zu der die Trockenzylinder in dem oberen Deck 130 berührenden Bahnoberfläche einen Druck ausübt.
Die Filzbänder 134 und 154 sind vorzugsweise aus einem Kunststoffgewebe, welches mindestens teilweise für Infrarotstrählung mit Wellenlängen zwischen etwa 3,5 und 5,0 Mikron durchlässig ist; vorzugsweise sind sie offenmaschig gewebt. Bei der bevorzugten Ausfüh- rung3form wird ein Gewebe verwendet, dessen offene Stellen 30 bis 50 ausmachen.
Geeignete Filze mit un terschiedlicher Durchlässigkeit für Strahlung der ange gebenen Wellenlänge und mit Maschenöffnungen in dem angegebenen Prozentbereich sind von der Firma Apple- ton Wire Works in Appleton, Wisconsin, erhältlich. Jedes der von dieser Firma und von anderen Firmen gelieferte Gewebe kann verwendet werden, obwohl man vorzugsweise ein möglichst für Infrarotstrahlung durch lässiges Material verwendet,
soweit es noch den Anfor derungen in bezug auf Festigkeit und andere physikali sche Eigenschaften entspricht. Es empfiehlt sich auch die Verwendung eines Filzes mit möglichst grossen und vielen Öffnungen, so 'dass das Entweichen von entwik- kelter Feuchtigkeit und anderen flüchtigen Stoffen aus dem in Trocknung befindlichen Produkt und die Zirku lation eines die entwickelten Dämpfe abführenden Gases in Kontakt mit dem zu trocknenden Produkt erleichtert wird.
Bei Verwendung solcher Filze kann die von den Radiatoren 124 und 126 ausgesendete Strahlungsenergie leicht durch den Filz hindurchtreten und auf jedem der Trockenzylinder 98 bis 118 auf die Bahn 122 auftreffen. Solche Filze ermöglichen auch das Hin.durchtreten der von dem Ventilationssystem 127 gelieferten heissen Gase, welche dann die Oberflächen der Bahn 122 be streichen, diese durch Konvektion erhitzen und daraus entwickelte flüchtige Stoffe abführen.
Die Filze 134 und 154 ermöglichen somit die Erhitzung der Bahn 122 durch die neue synergistische Kombination von Strah lungswärme, Konvektionswärme und Wärmeleitung, wobei trotzdem in allen Decks der Trockeneinrichtung Filze verwendet werden können, was einen optimalen Kontakt der Bahn mit jedem Trockenzylinder gewähr leistet. Auch können in mit Filzen ausgestatteten Decks Strahlungserhitzer verwendet werden, was bei Verwen- dung üblicher Filze unmöglich ist, da die letzteren für Strahlungsenergie undurchlässig sind.
Strahlungsenergie wird auf die Bahn 122 durch die Radiatoren 124 und 126 zur Einwirkung gebracht, wel che den Radiatoren 38 und 40 der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform gleich sein können. Wie in Fig. 4 ge zeigt, wird ein einziger Radiator 124 jedem der Trok- kenzylinder 100, 104, 108, 112, 116 und 120 im obren Deck 130 zugeordnet. Jeder der Radiatoren 124 liegt im wesentlichen dem Teil des ihm zugeordneten Trocken zylinders gegenüber, der von der zu trocknenden Mate rialbahn 122 berührt wird.
Die Radiatoren 124 sind in beliebiger Weise dicht an den Oberflächen der ihnen zugeordneten Trockenzylinder angeordnet, wobei der Abstand zwischen den Radiatoren und den Trockenzy lindern möglichst so gering ist, dass die Bahn 122 gerade noch um die Zylinder geführt werden kann.
Die Radiatoren 126 sind in gleicher Weise dicht an den unteren Teilen der Trockenzylinder 98, 102, 106, 110, 114 und 118 im unteren Deck 132 angeordnet. Diese Radiatoren sind vorzugsweise ebenfalls so bemes sen, dass sie etwa den Teilen der ihnen zugeordneten Trockenzylinder gegenüberliegen, welche von der Bahn 122 berührt werden.
Ebenso wie die Radiatoren 38 und 40 der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform werden die Radiatoren 124 und 126 vorzugsweise .dadurch erhitzt, dass man eine hochsiedende organische Flüssigkeit, z. B. Smitherm A und Smitherm D , durch sie hindurchzirkulieren lässt. Bei der beispielsweise dargestellten Trockenein richtung 88 wird die gewählte Flüssigkeit erhitzt (vor- zug :weise in einer Vorrichtung gemäss US-Patent Nr. 3 236 292), und durch Hauptzuführungsleitungen 170 und 172 und Zweigleitungen 174 in die Radiatoren 124 und 126 geleitet.
Nach Durchströmen der Radiatoren fliesst die Wärmeaustauschflüssigkeit durch die Abfüh- rungszweigleitung 176 und die Hauptabführungsleitun- gen 178 und 180 in ihre Erhitzungsvorrichtung. Die Einzelheiten dieses Zu- und Abführungssystems sind nicht wichtig und können je nach der Art der jeweiligen Isolierung variieren. Eine ausführlichere Beschreibung dieses Systems erübrigt sich daher hier.
Ein Ventilationssystem 127, gleich dem Ventila tionssystem 42 von Fig. 1, umfasst ein nicht gezeigtes Gebläse, welches Luft oder ein anderes fliessfähiges Medium durch einen geeigneten, nicht gezeigten Lufter hitzer in ein Paar Hauptzuführungsleitungen 182 und 184 oberhalb des oberen Decks 130 bzw. unterhalb des unteren Decks 132 presst. Aus den Hauptleitungen fliesst die Heissluft durch allgemein mit 186 bezeichnete Zweigleitungen in Speicherkammern 188. Jede Spei cherkammer 188 endet in eine mit ein Paar Auslässen 190 und 192 versehene Düse, wobei diese Auslässe an einem der beiden Zylinder zwischen den jeweiligen Kammern 188 angeordnet sind. So sind z.
B. die beiden länglichen Auslassöffnungen <B>190</B> und 192 der zwischen den Zylindern 98 und 102 im unteren Deck 132 befind lichen Kammer 188 dicht an den Zylindern 98 bzw. 102 angeordnet und so ausgerichtet, dass die aus ihnen aus tretende Luft etwa parallel und in Kontakt mit der über diese Zylinder laufenden Bahn 122 gerichtet wird.
Aus den Düsenauslässen 190 und 192 strömt die Heissluft um die ihnen zugeordneten Zylinder zwischen diesen und dem dazugehörigen, gebogenen Radiator 124 oder 126, wobei die Bahn 122 durch Konvektion erhitzt wird und die aus ihr entwickelten flüchtigen Stoffe von ihrer Oberfläche abgeführt werden. Die verbrauchte Luft strömt durch Öffnungen 194 und 196 in Abfüh- rungskammern 198, die ebenso gebaut sein können wie die Zuführungskammern 188.
Aus diesen Kammern 198 strömt die verbrauchte Trocknungsluft durch Abfüh- rungszweigleitungen 200 in Abführungshauptleitungen 201 und 202 (siehe Fig. 6). Die verbrauchte Trock- nungsluft in der Hauptabführungsleitung kann abgelas sen oder wieder mit der Bahn 122 in Kontakt gebracht werden, um so ihren endgültigen Feuchtigkeitsgehalt zu kontrollieren, wie dies vorstehend in bezug auf Fig. 1 besprochen wurde.
Wie bei der Ausführungsform von Fig. 1 wird die in der Trockeneinrichtung 88 verwendete Luft vorzugs weise auf eine Temperatur zwischen 121,1 und 260 C erhitzt und mit einer Geschwindigkeit von etwa 50,8 bis 762 cm/sec. mit der Bahn 122 in Kontakt gebracht. Wie vorstehend betont, tritt die Heissluft leicht durch die Öffnungen in den offenmaschigen Filzen 134 und 154 hindurch, so dass die Bahn 122 wirksam durch Konvek tion erhitzt wird und daraus entwickelte flüchtige Stoffe abgeführt werden.
Das in den Trockeneinrichtungen 20 oder 88 zu trocknende Produkt kann auf beliebige Weise erhalten werden. So kann z. B., wie dies Fig. 5 zeigt, ein Rotofor- mer 203 (eine zylindrische Formmaschine) zu diesem Zweck verwendet werden. Es kann auch zweckmässig sein, die Bahn 122 vor Einführung in die Trockenein richtung 20 oder 88 vorzutrocknen, um ihr eine ausrei chende Festigkeit zu verleihen, dass sie durch diese Haupttrockeneinrichtung geführt werden kann.
Fig. 5 erläutert schematisch einen Vortrocknungsab- schnitt 204, in welchem der die frisch gebildete Bahn 122 von einem Filzband 205, vorzugsweise der vorste hend beschriebenen Art, getragen wird. Die Bahn 212 läuft zwischen einem Paar waagrecht angeordneter Radiatoren 206 und 208 (vorzugsweise der vorstehend beschriebenen Bauart) hindurch, wobei die Radiatoren nur einen engen Abstand voneinander besitzen. Dann läuft die Bahn zwischen Presswalzen 210 und 212 hin durch in die Haupttrockeneinrichtung 20 oder 88.
Bei der dargestellten beispielsweisen Vortrock- nungseinrichtung wird der Filz 205 um die Presswalze 212 und Führungswalzen 214, 216, 218 und 220 ge führt. Leerlaufrollen 222 und 224 unterstützen das Filz band auf dem unteren Teil seines Durchlaufs. Führungs rollen 226 und 228 steuern das frisch gebildete Papier in den Vortrocknungsabschnitt und aus diesem in die Trockeneinrichtung.
Diese und andere Einzelheiten der Papierherstellung und des Vortrocknungsabschnitts sind nicht wesentlich und hier lediglich zum besseren Ver ständnis der Erfindung erläutert. Eine ins einzelne ge hende Beschreibung erübrigt sich daher.
Es sind auch andere Trockeneinrichtungen mit meh reren Trockenzylindern denkbar. Solche andere Ein richtungen sind z. B. diejenigen, bei welchen die Zylin der in drei oder noch mehr Decks angeordnet sind, so wie diejenigen, bei welchen die Zylinder in senkrechten Stapeln angeordnet sind.
Device for drying a continuously moving film material web The invention relates to a device for drying a continuously moving film material web, with several drying cylinders arranged in a pass or several passages spaced apart from one another, with radiant heaters which are arranged at a distance from the cylinders and at least parts of the Partially surround the cylinder of at least one pass,
and with a belt partially drawn around the cylinders of at least one pass, and is characterized in that the pass or passes with radiant heaters have no bands or only those that are capable of absorbing a substantial part of the radiant energy incident on them Foil material web, which is guided around the drying cylinder, and on the opposite side of the belt or belts of the radiation heater to transfer.
As is well known, z. B. continuous paper webs usually dried so that they can run over steam-heated drying cylinders arranged in a row, with successive cylinders being arranged either two or more times at a horizontal distance above one another or forming a vertical distance, horizontal decks. Drying devices with several such decks are probably more common than those in which the drying cylinders are arranged vertically one above the other.
In the common arrangement of multi-deck drying devices, the paper runs under one roll and over the next, so that heat from adjacent drying cylinders is transferred to opposite sides of the paper by conduction, thus ensuring even drying and preventing curling. Such customary drying systems have various disadvantages, especially if they are operated at high speeds.
As the paper passes over successive cylinders, larger portions of both sides of the web are in direct contact with the drying cylinders. Moisture on and near the surface of the parts of the paper surfaces in contact with the drying cylinder is evaporated, but cannot escape directly into the atmosphere because of the physical disability through the Hzizzylinder. The consequence of this is that the vapor pressure on the surface of the web that is in contact with the cylinder increases, so that the water molecules migrate to the opposite, free side of the web.
Some of the water vapor then escapes from the web through this exposed surface; however, since this exposed surface is relatively cool, many condense. the water molecules migrating to this side and remain in the web, which delays drying.
An escape of water vapor from the web to be dried is further delayed in such a customary device by felt belts or the like, which are wrapped around the drying cylinder and cover the web, thereby preventing the occurrence of wrinkles in the web Reduce the minimum and increase the speed of heat transfer between the drying cylinders and the web by pressing the web against the drying cylinders. Little or no moisture is absorbed by or penetrated by these tapes and then escapes.
In a preferred embodiment of the invention, a felt belt is used to press the web into contact with only a few selected drying cylinders (preferably in the lower deck) and to prevent wrinkles from occurring and to achieve maximum heat conduction. If this tape is not used around the drying cylinders in the upper deck or decks, large areas of the web will always be exposed to the surrounding atmosphere, thereby considerably increasing the ease with which moisture can escape from the web.
In addition, the radiation heater z. B. arranged close above the exposed surfaces of the web and hot air can be blown between these radiant heaters and the web to accelerate the drying and to remove moisture escaping from the web. It was found that this combination of radiant heating,
Heating by conduction and convection heating results in a surprising increase in the drying effect compared to a conventional device; a papermaking machine can be operated at increased speeds between 63.5 cm / sec (cardboard) to 1524 or more cm / sec (newsprint).
In the embodiment of the invention described above, the hot air is blown between the paper and the radiation surfaces through nozzles which are as long as the width of the web and which extend across this entire web. The air flow through the nozzles is preferably maintained at speeds of 50.8 to 762 cm / sec in order to cause a turbulent flow in the zone between the moving web and the radiators which is much more effective than one in removing any evolved moisture laminar flow.
The combination of whirled hot air moving relatively quickly over the web surface with the simultaneous application of radiant heat to the exposed surface of the web has a synergistic effect on the removal of moisture from the web, which increases the drying speed of those who work with this combination Facility compared to those that would be expected from a mere summation of the effects.
A drying device is known in which air is blown between the top of a moist web-shaped material conveying rollers and ge curved radiators, for the sole purpose of switching off steam locks between the rollers and the radiators.
The optimal temperatures of the air flow for this purpose are between 38 C and 66 C and the air flow is preferably laminar. A laminar air flow, however, delays the heat transfer of a relatively cool air flow, contributes little or nothing to the drying effect of the device other than the evacuation of steam and can even cause a considerable back migration of water molecules into the web, whereby the drying effect is reduced.
The radiators used to emit radiant heat to the web, for example, are preferably kept at a temperature of 287.8 C or higher and the drying air is passed through the nozzles at a temperature of preferably between 121.19 C and 260 ' B> C and at speeds in the order of magnitude of 50.8 to 762 cm / sec relative to the speed of migration of the web for the evaporation of water from the web and for the removal of water vapor from its surface.
By using drying air and radiant heat at these temperatures and speeds, a completely unexpected and surprising increase in the drying effect can be achieved that could not possibly be achieved with a drying device of the type described above.
Another advantage of the new drying device is that the supply of convection and radiant heat ensures the highest possible uniformity of drying while eliminating fluctuations caused by changes in the thickness of the web. As a result, wrinkling is minimized and a higher quality web is obtained.
When heat treatment of some materials in a facility operating with several drying cylinders, it may be necessary or appropriate to use felts in more than one cylinder deck. This is particularly true when the web travels at high speed and would be pulled off the cylinders if it is not mechanically pressed against it.
As already stated, the use of conventional felts in all decks of a device operating with several drying cylinders is impractical, since these felts almost completely prevent the escape of volatile substances on the surface of the material to be treated. Under such conditions, a web dries slowly or not at all and the drying effect is so poor that such a device is unusable. Under these circumstances, manufacturers were then forced to operate at low speeds at which the above problem did not arise, or other expensive equipment had to be used.
Likewise, the use of conventional felts in all decks of a device that works with several heating rollers or cylinders prevents the combined use of convection heat, radiant heat and heat conduction, which, as has been found here, enables drying speeds to be achieved much higher than before was the case and also gives a much more uniformly dried product. This is due to the fact that conventional felts for all practical purposes are impermeable to radiant energy with a wavelength of 3.5 to 5.0 microns, as emitted by most effective radiant heaters.
Conventional felts also prevent hot gases from coming into contact with the material to be treated, so that it cannot be heated by convection.
The advantages of using felts in one or more decks of multi-drying facilities - e.g. B. a greater variety of products that can be heat treated, and the achievement of much higher operating speeds - can be achieved without the usual Fil zen inherent disadvantages, if these felts are made, for example, from an open-mesh, synthetic material, which is preferably min least is partially transparent to infrared radiation with wavelengths of 3.5 to 5 microns (ie
infrared radiation emitted by radiators at temperatures of 315.6 C to just over 537.8 C). There are several advantages to using such felts. Radiation heating can be used in the facilities described,
since a significant proportion of the energy emitted by the radiant heaters passes through the openings in the felt (which can be up to 50% of the area) and impinges on the web to be treated.
A considerable further part of the emitted energy passes through the felt material itself (the exact percentage depends on the respective material and the wavelength of the emitted energy) and hits the material to be treated. As a result, only a small fraction of the energy emitted does not reach the material to be treated.
Most of the radiant energy that does not pass through the felt is reflected and a small amount is absorbed by the felt. The latter is so small that overheating of the felt due to the absorption of radiant energy does not pose a serious problem. Most of the reflected energy is absorbed again by the radiant heater, so that it is not lost, but sent out again and directed back to the web to be treated.
In the case of open-meshed synthetic felts, convection heating can also be used, since hot gases can easily circulate through the openings in the felt and come into contact with the material web to be treated. In addition, any volatile substances that have developed can easily escape through these same openings, which process is further promoted by the circulation of the hot gases that come into contact with the material web.
It has already been suggested that the underlay felts in other types of heat treatment devices be made of an open-mesh material, e.g. B. wire mesh to be produced. However, like conventional felts, wire mesh is unsuitable for use in the inventive heat treatment devices.
They have the advantage over conventional felts that radiation energy can pass through the openings in the mesh onto the material to be treated, so that wire mesh felts are significantly more permeable to infrared radiation than conventional felts. Developed volatile substances can also escape through the openings in the mesh, so that the tendency of conventional felts to prevent the escape of such volatile substances is avoided here. In a preferred embodiment of the invention, however, the carrier felts are constantly bent when overflowing the drying cylinder and when rotating around the end roller and other direction-changing rollers.
With such a constant bending load, wire mesh felts would be destroyed so quickly that they are economically unusable.
The preferred, open-mesh, synthetic felts are superior to wire-mesh felts, as they are only influenced by bending stress to a negligible extent. In addition, they are much more permeable to infrared radiation than wire mesh felts, since the wire meshes of the latter are impermeable to energy in the infrared range of the electromagnetic spectrum.
and the radiation energy can therefore only pass through the openings of the meshes. In contrast, the synthetic braids are relatively or even completely permeable to infrared radiation, so that radiation energy can pass both through the braid and through the mesh openings.
This is of great importance because the mesh openings usually do not exceed 50% of the total felt area.
The novel felts used in the drying device described, for example, also enable hot, flowable media to circulate through the felts in contact with the material to be treated and allow volatile substances that have been released to escape from the material through the felt.
The novel felts also allow a considerable amount of incident radiant energy with a wavelength of around 3.5 to 5.0 microns to pass through.
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. It shows: FIG. 1 a partially schematic elevation, partially in section, of a drying device, FIG. 2 a top view of the device shown in FIG. 1, FIG. 3 an end view of the view shown in FIG. 1, FIG. 4 a partially schematic elevation, partially in section,
a second embodiment of a drying device, FIG. 5 a schematic side view of a paper making machine with a preliminary drying section, which can be used together with the device shown in FIG. 4, FIG. 6 is a plan view of the line system of one in the device of 4 used air supply and removal system,
7 shows a front view of the supply and discharge system, seen from the left, and FIG. 8 shows a partial front view, seen from the left, of the device of FIG. 4, from which part of a supply and discharge system of a heat transfer medium can be seen.
In Fig.l, 20 denotes a dryer particularly suitable for drying a continuous, migrating web of material 22. The dryer generally consists of a multiplicity of internally heated drying cylinders 24-36 for heating the web 22 by conduction, radiators 38 and 40 for applying radiant energy to the web 22 and a ventilation system 42 for heating the web 22 by convection and for the removal of developed vapors in the vicinity of the path 22
The drying cylinders 24-36 can be of conventional design, e.g. Such as the steam heated rollers described in the aforementioned British Patent No. 779,326. In this embodiment of the invention, they are arranged in two standing in a vertical position, horizontal decks or rows (such rows are generally called decks when they are aligned horizontally, and stacks when they are vertically stacked). The decks are generally designated 44 and 46 and include in 'the upper deck, the cylinders 26, 30 and 34, which are located approximately exactly between the drying cylinders in the lower deck 46.
As shown in Fig. 1, the web 22 is guided onto the first drying cylinder 24 by means of a guide roll 48 and then travels around the drying cylinders 26, 28, 30, 32, 34 and 36 in the specified order, taking them one after the other between rolls of the upper deck 44 and the lower deck 46 runs. The web 22 is guided from the last drying cylinder 36 by means of a guide roller 50.
A felt belt 52 is used to press the web 22 in the lower deck 46 against the drying cylinders 24, 28, 32 and 36, so as to achieve optimal heat conduction from the drying cylinders to the web 22 and the formation of folds in the web prevent. The felt strip 52 is guided around the drying cylinders in the lower deck 46 by means of guide rollers 48 and 50 and by means of a pair of guide rollers 54 and 56, which are each arranged between adjacent drying cylinders in the lower deck 46.
The felt strip 52 is held under high tension in any suitable manner so that it exerts pressure in a direction perpendicular to the web surface contacting portions of the drying cylinders in the lower deck 46.
Apart from the new arrangement of the felt strip 52, the above-described part of the dryer 20 according to the invention is similar to the devices which are usually used for drying paper and which work with several drying cylinders. In a common method of paper production (the term paper here means various products, e.g. newsprint, cardboard and the like), a mixture of water and fibers is continuously applied to a narrow conveyor for a Fourdrinier machine give. The water runs off through this conveyor and a continuous fiber fleece is formed on the top of this conveyor. After separation of further moisture from this fleece, z.
B. by means of couching, the fleece passes through a dryer section to complete the drying.
As far as possible, the speed at which: the fiber pulp is fed in is kept constant so that the web obtained has a uniform thickness. In the practical implementation of these known methods, however, it is not possible to achieve a very high level of uniformity and as a result, the web has so-called wet streaks when it reaches the drying device operating with several cylinders. However, the presence of such wet strips is unfavorable because they dry more slowly than the rest of the web, which then shrinks more than the wet strips.
As a result, these moist strips are not pressed tightly against the drying cylinder and therefore tend to fold or expand, which reduces the quality of the end product. Conventional drying devices tend to exacerbate the formation of wrinkles and wrinkles in the paper because the drying web is heated solely by conduction, and the speed at which the drying cylinders remove heat to the web depends on the tension of the web from.
In the usual drying device, therefore, the dry strips (the remaining parts of the web apart from the wet strips) are under tension, which is why they dry faster than the wet strips during the entire passage through the drying device.
One of the main advantages of the device described is that, regardless of the presence of wet strips in the web entering the drying device 20, uneven drying of this web is reduced to a minimum and even almost completely avoided. This is brought about by the fact that, in addition to the steam-heated drying cylinders 24-36, a heat transfer which is independent of the tension of the web 22 is used, which gives off heat to the wet strips more quickly than to the dry strips.
The speed with which heat is transferred to a material web by radiation or by convection is independent of the tension of the web and the new drying device 20 uses these two heat transfer mechanisms to achieve uniform drying of the web 22.
Radiant energy is given off to the web 22 by the radiators 38 and 40 mentioned above. The radiators 38 and 40 can be of any type, such as. B. in U.S. Patent No. 3,174,228 be written; As best seen in FIG. 1, two radiators 38 are associated with each of the drying cylinders 26, 30 and 34 in the upper deck 44.
The two radiators 38 associated with each of these cylinders lie essentially opposite the part of the drying cylinder associated with them that is touched by the web of material 22 to be dried; d. H. they cover a little more than half of the cylinder surface. The radiators 38 are hung in any desired manner near the surface of the drying cylinder assigned to them, the distance between the radiators and the drying cylinders preferably being so narrow that the web 22 can just barely be guided around the drying cylinder.
The radiators 38 are surrounded by suitable reflectors, generally designated 58, so that the maximum proportion of the radiant energy emitted by the radiators is directed onto the web 22. Two radiators 40 are arranged in any desired manner below each drying cylinder 26, 30 and 34 of the upper deck 44. The radiators 40 are separated from the web 22 as it passes between the upper and lower decks 44 and 46, respectively, by guides 60, so that damage due to contact with the radiators is avoided.
The radiators 38 and 40 are preferably kept at a temperature of about 287.8 C or higher th by passing a high-boiling organic liquid through them, e.g. B. Smitherm A or Smitherm D, can circulate; these are chlorinated biphenyls that are available from the Smitherm Division of the Hupp Corporation. A preferred apparatus for heating and circulating the hot transfer fluid is described in US Pat. No. 3,236,292.
At a temperature of 287.8 C, the radiators 38 and 40, the radiation surfaces of which have an emission coefficient of about 0.95, transmit about 327.6 kCal. Radiant energy per 929 cm = per hour. Since about 555.6 kcal. to evaporate 1 kilogram of water are required, send each 929 cm2 of the radiators 38 and 40 so much energy to evaporate about 0.95 kg of water per hour from the web 22 ver. The radiators 38 and 40 therefore not only promote more even drying, but also evaporate considerable amounts of water from the web 22, so that the speed of migration of the web 22 through the drying device can be increased significantly or, on the other hand, the number of drying cylinders can be reduced.
In any case, the capacity of a drying device constructed according to the invention is greatly increased compared to that of a conventional device of the same size which alleviates with several drying enzymes.
Preferably, as in the embodiment shown, the radiant energy is applied to both sides of the web 22, which makes the heat distribution more even and at the same time prevents creasing and puckering that would occur if opposite sides of the web are heated unevenly .
When continuous, wandering material webs are dried in a drying device that works with several drying cylinders, the heat supplied to the material by the drying cylinders causes liquid molecules to evaporate from the material on its surface, so that a dry boundary layer forms in the material and adjacent to its Surface forms a barrier layer preventing further evaporation. As drying progresses, liquid molecules migrate out of the material through the dry boundary layer and emerge from the material into the barrier layer. As the concentration of molecules in this barrier layer increases, these molecules diffuse to locations of lower concentration.
Since the dry boundary layer of the material forms such a point and is directly adjacent to the barrier layer, some of the vaporized molecules enter the material again, which delays the drying process. In order to remove the liquid from the barrier layer and thereby accelerate the drying process, the ventilation system denoted by the reference number 42 is used.
As best seen in Fig. 2, the ventilation system 42 includes a motor 64 driven enclosed fan 62, as described in US Pat. No. 3,208,158, which sends air through a suitable air heater 66 in which the air heated to a temperature above the boiling point of the liquid to be evaporated from the web 22 and below the temperature of the radiators 38 and 40. To dry paper, the air is preferably heated to a temperature between 121.1 and 260 ° C.
From the heater 66 the air passes into a branch 68, which leads the hot air down into several air intake spaces 70 (FIG. 1), from where the air passes through the nozzles 72 between .den Trockenzylin countries 26, 30 and 34 in the upper deck 44 and the radiators 38 surrounding these cylinders, preferably at a speed between 50.8 and 762 cm / sec relative to the speed of the traveling web will give abge. With respect to the direction of movement of the paper, part of the air flow flows in cocurrent and some in countercurrent. The nozzles 72 are preferably at least as long as the web 22 is wide, so that the hot air is divided across its entire surface ver.
The hot air flows upwards between the radiators and the web 22, through outlet spaces 74 (which have inlets 76 between the two radiators 38, which are assigned to each drying cylinder in the upper deck 44) and into an outlet branch line 78, which the air into the Fan 62 returns.
The hot air sweeps across the drying cylinders 26, 30 and 34 in the upper deck 44 and removes the vapors in the barrier layer adjacent to the web surface, preventing the molecules in this barrier layer from migrating back into the web 22. In addition, the hot air heats the web 22 by convection, whereby the drying process is further accelerated by increasing the speed at which vapors are developed from the web 22 and the capacity of the dryer 20 is increased compared to that of a similar dryer comparable size.
At the specified speeds and temperatures, the flow of hot air between the radiators 38 and their associated drying agent in the upper deck 44 is turbulent, which is the most favorable condition for removing vapors developed from web 22 and for transferring heat to the web is by convection. The turbulence of the flowing air is preferably further increased by making the insides of the radiators 38 corrugated or cross-ribbed or by applying fine burrs at intervals across these surfaces. To further increase the turbulence of the flowing air, the felt belt 52 can also be replaced by a coarsely machined, loosely woven belt, preferably of the type described above.
As the web 22 passes through the dryer 20, it reaches a degree of dryness which corresponds approximately to the state in which the fibers are saturated with water, but in which the free water between the fibers has evaporated. At this point in the drying cycle, the drying speed begins to decrease. The dry strips reach this part of the drying cycle much earlier than the wet strips and after reaching this state they dry much slower than the wet strips which therefore continue to heat from the radiators 38 and from the hot air circulating between the radiators and the web at maximum speed absorb.
The result is that the dry strips dry slowly and the wet strips much faster, so that the web as a whole dries at a much more even rate than previously possible, which minimizes the formation of wrinkles.
Near the outlet end of the dryer 20, where the web 22 is almost completely dry, the temperature of the radiators 38 and the temperature of the hot air discharged through the nozzles 72 can be reduced in order to reduce the speed with which heat is transferred to the web 22 will reduce and protect it from overheating.
The escape of developed water vapor from the web is hindered in a conventional drying device of the type described in that felt belts are used to press the web against the drying cylinder both in the upper deck and in the lower deck, which arrangement so far to prevent creasing was deemed essential in the paper. The consequence of this is that the main part on both sides of the web is either covered by the felt or is in contact with the drying cylinders, so that only a small area is exposed through which the evaporated liquid can escape from the web .
In contrast to this, according to the invention, the removal of moisture from the web 22 is promoted in that the web 22 is not covered by a felt band when it overflows the cylinders 26, 30 and 34 in the upper deck 44. This offers a much larger free surface from which the evaporated moisture from the web can escape than before. Surprisingly, it has been shown that the removal of the felt tape from the cylinders 26, 30 and 34 of the upper deck has no unfavorable influence at all on the effect of the tape in preventing creasing in the web 22.
The omission of the felt belt around the cylinders 26, 30 and 34 of the upper deck also enables the advantageous use of radiant heaters in combination with a drying device with several drying cylinders in contrast to the conventional arrangements used so far, where radiant energy naturally comes from the felt belts which would be absorbed.
In most cases, a low level of moisture is desired to remain in the dried web 22. For some types of paper e.g. B. the dry product should have a moisture content of about 5%. In the new dryer 20, the moisture content of the g. Dried web 22 can be precisely and easily adjusted by controlling the relative humidity of the drying air discharged through the nozzles 72.
For this purpose, an air discharge line 80 and an air line 82 are provided in the discharge branch line 78 and in the supply branch line 68, respectively. A flow through the discharge line 80 and the air supply 82 is controlled by flaps 84 arranged in the lines 80 and 82, respectively. The flaps 84 and 86 can be manually adjusted or operated automatically by an associated automatic moisture control system.
As mentioned above, FIGS. 1 to 3 show a drying device with several drying cylinders in several decks, which can achieve improved results only on the Zylin countries of the lower deck by using a felt carrying the web to be dried. Substantially the same and even further advantages can be obtained when using synthetic, open-meshed felts on more than one or on all decks of this type of drying device which are at least partially suitable for infrared radiation with a wavelength of about 3.5 to 5.0 Micron through are casual.
An example of a drying device 88 with several drying cylinders in several decks, which is equipped with several felts of the type described above, is shown in FIGS. 4-8.
In Figure 4, the drying device 88 generally comprises a plurality of internally heated drying cylinders 90 to 120 for heating the web 122 by means of heat conduction, radiators 124 and 126 for the action of radiant energy on the web 122 and a ventilation system 127 for heating the web 122 by convection and for the removal of vapors developed by the hot air, the drying cylinders and the radiators from the web 22. All these components of the drying device are fixed in the frame 128 and for the most part surrounded by an insulating housing 129.
The drying cylinders 90 to 120 can be of any type of construction, for. B. steam heated rollers. They are arranged in two vertically spaced decks 130 and 132, the cylinders 92, 96, 100, 104, 108, 112, 116 and 120 in the upper deck 130 approximately in the middle between the drying cylinders are arranged in the lower deck 132.
The web 122 is guided onto the first drying cylinder 90 by means of a guide roller (not shown) and then moves around the drying cylinders 92, 94, 96, 98, 100, 102, 104, <B> 1 </B> 06, 108, 110, 112, 114, 116, 118 and 120 in the order listed so that it rotates sequentially between cylinders in upper deck 130 and lower deck 132. The web 122 is discharged from the last drying cylinder 120 by means of a guide roller 133.
An endless felt belt 134 is used to press the web 122 against the drying cylinders in the lower deck 132 so as to achieve optimal thermal conductivity from the drying cylinders to the web 122 and to prevent creasing in the web. The felt belt 134 is guided around the drying cylinder in the lower deck 132 by means of guide rollers 136 arranged between adjacent cylinders in the lower deck. These rollers are arranged approximately at the same level as the top of the drying cylinder in order to bring about contact between the felt and the cylinders on an approximately semicircular piece of sheet so that the web 122 is essentially in contact with each drying cylinder over this entire piece of sheet emotion is kept.
The felt 134 is also passed around guide rollers 138, 140, 142, 144, 146, 148, 150 and 152. The felt 134 is kept under high tension in any desired manner, so that it exerts a pressure perpendicular to the parts of the drying cylinders in the lower deck 132 which are in contact with the web surface.
An endless felt belt 154, similar to the belt 134, is guided around the upper parts of the drying cylinders in the upper deck 134 by means of guide rollers 156 arranged between adjacent drying cylinders of the upper deck. The rollers 156 are arranged at approximately the same height as the lowermost points of the drying cylinders of the upper deck in order to press the web 122 firmly on. Guide rollers 158, 160, 162, 164, 166 and 168 support the felt on its upper pass. Like the felt belt 134, the belt 154 is kept under tension so that it exerts pressure perpendicular to the web surface contacting the drying cylinders in the upper deck 130.
The felt belts 134 and 154 are preferably made of a plastic fabric which is at least partially transparent to infrared radiation having wavelengths between about 3.5 and 5.0 microns; they are preferably woven with an open mesh. In the preferred embodiment, a fabric is used, the open areas of which make up 30 to 50.
Suitable felts with different permeability for radiation of the specified wavelength and with mesh openings in the specified percentage range are available from Appleton Wire Works in Appleton, Wisconsin. Any of the fabrics supplied by this company and by other companies can be used, although it is preferable to use a material which is as permeable as possible for infrared radiation,
as long as it still meets the requirements in terms of strength and other physical properties. It is also advisable to use a felt with as large and many openings as possible, so that the escape of developed moisture and other volatile substances from the product being dried and the circulation of a gas evacuating the vapors in contact with the to drying product is facilitated.
When such felts are used, the radiant energy emitted by radiators 124 and 126 can easily pass through the felt and impinge on web 122 on each of drying cylinders 98-118. Such felts also allow the passage of the hot gases supplied by the ventilation system 127, which then paint the surfaces of the web 122, heat it by convection and carry away volatiles developed therefrom.
The felts 134 and 154 thus enable the heating of the web 122 through the new synergistic combination of radiant heat, convection heat and heat conduction, whereby felts can still be used in all decks of the drying device, which ensures optimal contact of the web with each drying cylinder. Radiant heaters can also be used in decks equipped with felts, which is impossible when using conventional felts, as the latter are impermeable to radiant energy.
Radiant energy is applied to web 122 by radiators 124 and 126, which may be the same as radiators 38 and 40 of the embodiment shown in FIG. As shown in FIG. 4, a single radiator 124 is assigned to each of the drying cylinders 100, 104, 108, 112, 116 and 120 in the upper deck 130. Each of the radiators 124 is substantially opposite that part of the drying cylinder assigned to it, which is touched by the material web 122 to be dried.
The radiators 124 are arranged in any desired manner close to the surfaces of the drying cylinders assigned to them, the distance between the radiators and the drying cylinders being as small as possible so that the web 122 can just barely be guided around the cylinders.
The radiators 126 are arranged in the same way close to the lower parts of the drying cylinders 98, 102, 106, 110, 114 and 118 in the lower deck 132. These radiators are also preferably dimensioned such that they are approximately opposite the parts of the drying cylinders assigned to them which are contacted by the web 122.
As with the radiators 38 and 40 of the embodiment shown in FIG. 1, the radiators 124 and 126 are preferably heated by adding a high-boiling organic liquid, e.g. B. Smitherm A and Smitherm D, can circulate through them. In the drying device 88 shown as an example, the selected liquid is heated (preferably in a device according to US Pat. No. 3,236,292) and fed through main supply lines 170 and 172 and branch lines 174 into the radiators 124 and 126.
After flowing through the radiators, the heat exchange liquid flows through the branch discharge line 176 and the main discharge lines 178 and 180 into its heating device. The details of this supply and discharge system are not important and may vary depending on the type of insulation being used. A more detailed description of this system is therefore not necessary here.
A ventilation system 127, similar to the ventilation system 42 of FIG. 1, comprises a fan (not shown) which blows air or other fluid medium through a suitable air heater (not shown) into a pair of main supply lines 182 and 184 above the upper deck 130 and below, respectively of the lower deck 132. The hot air flows from the main lines through branch lines generally designated 186 into storage chambers 188. Each storage chamber 188 ends in a nozzle provided with a pair of outlets 190 and 192, these outlets being arranged on one of the two cylinders between the respective chambers 188. So are z.
B. the two elongated outlet openings <B> 190 </B> and 192 of the chamber 188 located between the cylinders 98 and 102 in the lower deck 132 are arranged close to the cylinders 98 and 102 and aligned so that the emerging from them Air is directed approximately parallel and in contact with the web 122 running over these cylinders.
From the nozzle outlets 190 and 192, the hot air flows around the cylinders assigned to them between these and the associated curved radiator 124 or 126, the web 122 being heated by convection and the volatile substances developed from it being carried away from its surface. The used air flows through openings 194 and 196 into discharge chambers 198, which can be constructed in the same way as the supply chambers 188.
The used drying air flows from these chambers 198 through branch discharge lines 200 into main discharge lines 201 and 202 (see FIG. 6). The spent drying air in the main discharge line can be vented or re-contacted with the web 122 so as to control its ultimate moisture content, as discussed above with reference to FIG.
As in the embodiment of Fig. 1, the air used in the drying device 88 is preferably heated to a temperature between 121.1 and 260 C and at a speed of about 50.8 to 762 cm / sec. brought into contact with track 122. As pointed out above, the hot air easily passes through the openings in the open mesh felts 134 and 154 so that the web 122 is effectively convection heated and volatiles developed therefrom are removed.
The product to be dried in the drying devices 20 or 88 can be obtained in any manner. So z. For example, as shown in FIG. 5, a Rotofor- mer 203 (a cylindrical molding machine) can be used for this purpose. It may also be useful to predry the web 122 before it is introduced into the drying device 20 or 88 in order to give it sufficient strength that it can be passed through this main drying device.
5 schematically illustrates a predrying section 204 in which the freshly formed web 122 is carried by a felt belt 205, preferably of the type described above. The web 212 passes between a pair of horizontally disposed radiators 206 and 208 (preferably of the type described above), the radiators being closely spaced from one another. The web then passes between press rolls 210 and 212 and into the main dryer 20 or 88.
In the example of the predrying device shown, the felt 205 is guided around the press roller 212 and guide rollers 214, 216, 218 and 220. Idler rollers 222 and 224 support the felt belt on the lower part of its run. Guide rollers 226 and 228 control the freshly formed paper into the pre-drying section and from there into the drying device.
These and other details of papermaking and the predrying section are not essential and are only explained here for a better understanding of the invention. A detailed description is therefore not necessary.
Other drying devices with several drying cylinders are also conceivable. Such other facilities are such. B. those in which the Zylin are arranged in three or more decks, as well as those in which the cylinders are arranged in vertical stacks.