CH661302A5 - Process for drying paper webs and textile webs, and equipment for carrying out the process - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zurTrocknung von Papier- und Textilbahnen gemäss Oberbegriff des Anspruches 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Das Verfahren eignet sich ausser zum Trocknen von kontinuierlichen Papier- und Textilbahnen auch zurTrocknung von Stoffen, Fasern, Fäden und sonstigen Materialien,

welche mit Hilfe eines Trockenzylinders getrocknet werden.

I n bekannter Weise werden solche zu trocknenden Bahnen unter einem Trockenzylinder bewegt, welcher meistens mit Dampf beheizt wird. Im Zylinder kondensiert sich der Dampf unter Abgabe seines Wärmegehaltes, wobei zur Abführung des Kondensats entsprechende Einrichtungen und Rohrleitungssysteme notwendig sind. Die Oberflächentemperatur der Zylinder kann durch Steuerung der Dampfmenge nur in sehr geringem Masse reguliert werden. Darüberhinaus ist der Gesamtwirkungsgrad der Dampferzeugung, der Dampfförderung und der Wärmeabgabe ausserordentlich gering.

In manchen Fällen kann die Erhöhung der Oberflächentemperatur der Zylinder zwecks Beschleunigung des Trocknungsprozesses sich vorteilhaft auswirken. Dies führt bei neueren Einrichtungen zur Verkürzung der Trockenstufe, bei den vorhandenen Einrichtungen zur Erhöhung der Geschwindigkeit des Materialtransportes und zur Erhöhung der Kapazität der Trocknungsanlage.

Vom Gesichtspunkt der Vorbeugung von Korrosionsschäden ist die Eliminierung des Dampfes als Wärmeträger erwünscht. Aus diesem Grunde hat man bereits versucht, anstelle von Dampf heisse Gase, insbesondere Verbrennungsprodukte zum Trocknen einzusetzen. Insbesondere ist eine Lösung bekannt, gemäss welcher axial im Trockenzylinder ein Gas- oder Ölbrenner montiert wurde, wobei durch Lenkung der Verbrennungsprodukte eine Beeinflussung der Oberflächentemperatur des Zylinders versucht wurde. Es hat sich aber gezeigt, dass die Oberflächentemperatur der Zylinder unzulässig zunimmt, so dass das zu trocknende Material Schaden erleidet. Die gleichmässige Temperatur der Zylinderoberfläche kann ferner nur bei einer sehr grossen Zylinderwanddicke erzielt werden, wodurch das Gewicht der Einrichtung beträchtlich erhöht wird. Als Folge davon tritt ein erhöhter Antriebsenergiebedarf auf und das Gewicht der bewegten Masse nimmt zu.

Eine einwandfreieTrocknung kann durch eine einfache Einleitung von heissen Gasen nicht erreicht werden, da die Kondensationswärme bei der Wärmeübertragung der heissen Gase keine Rolle spielt, so dass keine gleichmässige Oberflächentemperatur am Zylinder erreicht werden kann.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die eingangs erwähnten Schwierigkeiten zu beseitigen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zurTrocknung von Papier- und Textilbahnen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art vorzuschlagen, welches erlaubt, dass auch bei einer relativ dünnen Zylinderwanddicke die Heizung mit heissen Gasen bei gutem Wirkungsgrad funktioniert, wobei gleichzeitig eine gleichmässige Temperatur der Zylinderwand erzielt wird.

Zu diesem Zwecke weist das Verfahren die im unabhängigen Anspruch 1 aufgeführten Merkmale auf. Zusätzlich können die in den Ansprüchen 2 und 3 aufgeführten Merkmale zur Kennzeichnung einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens vorhanden sein. Zur Durchführung des Verfahrens eignet sich eine Vorrichtung, welche erfindungs-gemäss die im Anspruch 4 aufgeführten Merkmale aufweist. Es ist besonders vorteilhaft, wenn zusätzlich auch die Merkmale gemäss den Ansprüchen 5-10 vorhanden sind.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrich2

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tungsind auf den beiliegenden Zeichnungen dargestellt, welche auch zur Erklärung des Verfahrens dienen.

Fig. 1 stellt im Längs- und Querschnitt die Ausbildung eines Zylinders der Vorrichtung mit innerer Heizung dar;

Fig. 2 stellt ebenfalls im Längs- und Querschnitt die Ausbildung eines Zylinders der Vorrichtung mit äusserer Heizung dar;

Fig. 3 stellt ein Verteilungsschema von gleichachsig verlaufenden Kanälen mitgleichmässigem Querschnitt in Abwicklung dar;

Fig. 4 veranschaulicht ein Verteilungsschema von Kanälen mit sich änderndem Querschnitt, ebenfalls in Abwicklung;

Fig. 5 stellt in Abwicklung ein Verteilungsschema von Kanälen dar, die mit der Achse einen Winkel einschliessen, aber im Querschnitt gleichmässig sind ;

Fig. 6 stellt ein ähnliches Verteilungsschema der Kanäle in Abwicklung dar, welche Kanäle mit der Achse einen Winkel einschliessen und einen veränderlichen Querschnitt aufweisen.

Fig. 7 ist eine weitere Ausbildung eines Kanals mit gleich-mässigem Querschnitt im Längsschnitt;

Fig. 8 ist eine Variante der Ausführung nach Fig. 7 ;

Fig. 9 stellt die Ausbildung eines Kanals mit einem in der Längsrichtung veränderlichen Querschnitt im Längsschnitt dar;

Fig. 10 ist eine erste Variante zu Fig. 9;

Fig. 11 ist eine weitere Variante der Ausbildung nach Fig. 9; und

Fig. 12 stellt eine letzte Ausführung eines Kanals dar, mit einem entlang einer Kurve veränderlichen Querschnitt.

Die erste Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist aus der Fig. 1 ersichtlich, welche eine Vorrichtung im Längs-und im Querschnitt zeigt. Die Vorrichtung weist einen Zylinderkörper 1 auf, welcher mit Heizungskanälen 4 versehen ist, die parallel zur Achse des Zylinderkörpers 1 verlaufen und im Querschnitt entlang ihrer ganzen Länge gleich sind. Die Kanäle 4 weisen eine gemeinsame innere Wand 3 auf, welche einen inneren zum Zylinderkörper 1 gleichachsig verlaufenden Zylinder bilden. Diese innere Wand begrenzt einen Innenraum 12 in der Umfangsrichtung, welcher Raum in der Längsrichtung durch je eine kegelstumpfförmige Wand 9 begrenzt wird, an welchen Achsen 2 zur Lagerung des Zylinders befestigt sind. Ferner ist am Anfang und am Ende des Zylinders je ein Stutzen 5 angeordnet, welche mit je einer ringförmigen Verteilertrommel 6 in Verbindung stehen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, das benachbarte Kanäle an entgegengesetzt liegende Stutzen angeschlossen sind. Das andere Ende jeder der Kanäle steht mit einer in die innere Wand 3 eingelassene entsprechende Austrittsöffnung in Verbindung, welche in einen Austrittskanal 8 führt, die dann in eine ringförmige Verteilertrommel 10 mit Auslaufstutzen 11 mündet. Gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel steht der Kanal 4 mit dem an der rechten Seite der Zeichnung angeordneten Stutzen in Verbindung und mündet durch die auf der linken Seite der Zeichnung vorhandenen Öffnung 7 in den Austrittskanal 8, welcher mit der Verteilertrommel 10 und mit dem Auslassstutzen 11 in Verbindung steht. Der dem Kanal 4 benachbarte Kanal (im Längsschnitt der Zeichnung nicht ersichtlich), steht mit dem auf der linken Seite der Fig. 1 gezeigten Stutzen 5 in Verbindung und weist am anderen Ende eine Austrittsöffnung 7 (rechts in der Zeichnung) auf, welche wiederum in die Verteiltrommel 10 mündet, die mit dem auf der rechten Seite gezeichneten Auslassstutzen 11 ausgerüstet ist. In dieser

Weise wird erreicht, das die Strömungsrichtung in den benachbarten Kanälen entgegengesetzt gerichtet sind.

Zusammenfassend kann man sagen, dass in jedem zweiten Kanal 4 der Zufluss des Heizmediums von der gleichen Seite aus, z.B. in der Fig. 1 von der rechten Seite aus erfolgt, während der Abfluss auf dem entgegengesetzten Ende des Kanals stattfindet. Diese Strömungsrichtungen sind in den beiden, in der Längsschnittzeichnung der Fig. 1, mit 4 bezeichneten Kanälen, entgegengesetzt. Im unteren Kanal 4 ist die Eintrittsöffnung mit 16 bezeichnet. Das Heizmedium strömt durch die Kanäle 4 in entgegengesetzten Richtungen, so dass eine gleichmässige Wärmeabgabe gewährleistet bleibt. I n den Innenraum 12 kann kein Heizmedium gelangen, so dass die Lager der Achsen 2 nicht abgedichtet werden müssen. Im Bereiche der Verteilertrommel 6 und der Verteilertrommel 10 sind bekannte Gleit- oder Labyrinthdichtungen vorgesehen. Eine Vereinfachung des beschriebenen Trockenzylinders kann darin bestehen, indem man die Wände 9 weglässt und die Wellen 2 mit je einer Dichtung versieht. In diesem Falle gelangt der Wärmeträger in den Innenraum 12 und entfernt sich über die Sammeltrommel 10, wo er durch die Auslassstutzen 11 abgeleitet wird. Bei dieser Ausführung kommen die Wärmeträger, die aus zwei verschiedenen Richtungen einströmen, aber ihren nützlichen Wärmegehalt bereits abgegeben haben, miteinander in Verbindung, wodurch aber keine Probleme entstehen. Die übrige Ausbildung der Variante entspricht genau der Ausführung nach Fig. 1.

Eine weitere Variante ist aus der Fig. 2 ersichtlich. Hier sind zwei einander berührende Zylinderkörper 1 vorhanden, welche je um eine Welle 2 rotierend angeordnet sind. Jeder der Zylinderkörper ist mit einem Armaturenkörper 15 ausgerüstet, welche mehr als die Hälfte der Oberfläche des Zylinderkörpers umfassen und sich entlang des ganzen Zylinderkörperserstrecken. Im Armaturenkörper 15 sind nebeneinander die Längskanäle 4 angeordnet, wobei die eine Begrenzungsfläche dieser Kanäle durch die Oberfläche der Zylinderkörper 1 gebildet ist. Mit 14 ist eine Wärmeisolation bezeichnet und durch die Stutzen 5 wird der Wärmeträger zugeführt. Auch in diesem Falle erfolgt die Strömung in zwei benachbarten Kanälen abwechselnd in verschiedenen Richtungen, wobei die Verteilung durch die Verteilungstrommel 6 erfolgt. Der Wärmeträger, der einen Wärmegehalt abgegeben hat, wird durch die Stutzen 11 abgeleitet.

Bei der Drehung der Zylinder 1 kommt deren Oberfläche nacheinander mit den verschiedenen Kanälen 4 in Kontakt, so dass eine gleichmässige Erwärmung auf der ganzen Oberfläche der Zylinderkörper 1 stattfindet. In der Fig. 3 ist die Anordnung der Kanäle gemäss den Beispielen nach den Fig. 1 und 2 in Abwicklung schematisch dargestellt. Diese Kanäle 4 weisen gleichmässige Querschnitte auf, und die Begrenzungsflächen der Kanäle verlaufen parallel zu den Mantellinien des Zylinders. Mit den Pfeilen in der Fig. 3 ist die Strömungsrichtung des Wärmeträgers in den einzelnen Kanälen angegeben.

Die beschriebene Anordnung ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Wärmeträger in mehreren Zylindern benützt wird und der Unterschied zwischen der Eintrittstemperatur und der Austrittstemperatur nicht beträchtlich ist. Sollte dies nicht der Fall sein, so können gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Kanäle mit abnehmendem Querschnitt ausgebildet sein, wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist. Aus dieser Figur ist ersichtlich, dass die Kanäle in der Strömungsrichtung des Wärmeträgers abnehmen, so dass die Strömungsgeschwindigkeit entsprechend zunimmt. Mit der höheren Strömungsgeschwindigkeit wird auch die Wärmeübertragung zunehmen und verbleibt gleichmässig entlang der Mantellinie, obwohl dieTemperatur abnimmt.

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Eine weitere Möglichkeit zum Erreichen einer gleichmäs-sigen Wärmeübertragung kann darin bestehen, dass die Kanäle nicht mehr parallel zur Zylinderachse verlaufen, sondern mit dieser einen Winkel einschliessen. Diese Lösung, bei welcher die Kanalquerschnitte gleichbleiben, ist aus der Fig. 5 ersichtlich.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, indem die Kanäle schräg oder Schraubenlinien form ig zur Trommelachse verlaufen und gleichzeitig in der Strömungsrichtung verengt werden. Diese Lösung ist schematisch in der Fig. 6 dargestellt.

Die Begrenzung der Kanäle kann durch Rotationskörper erfolgen, und zwar so, dass die Wände der Kanäle gemeinsam einen Rotationskörper bilden. Falls ein gleichmässiger Querschnitt erwünscht ist, so kann die Begrenzung zylinderförmig sein, während im Falle eines abnehmenden Querschnittes eine kegelstumpfförmige Formgebung oder eine Begrenzung der Kanäle durch flache Platten möglich ist.

Die Verminderung des Kanalquerschnittes kann durch eine entsprechende Ausbildung der radialen Grenzflächen der Kanäle oder durch eine entsprechende Ausbildung der gegen den Zylinderraum 12 liegenden Grenzflächen der Kanäle erfolgen.

Die Ausbildung eines Kanals 4 der in der Fig. 1 dargestellten Ausführung in vergrössertem Massstab ist aus der Fig. 8 ersichtlich, während eine entsprechende Darstellung der Ausführung nach Fig. 2 aus der.Fig. 7 ersichtlich ist. In beiden Fällen ist die Strömungsrichtung von links nach rechts angenommen.

Eine weitere Variante zeigt, dass die Zylinderausbildung auch dann eine gleichmässige Wärmeübertragung gewährleistet, wenn zwischen der Ein- und Austrittstemperatur des Wärmeträgers ein bedeutender Unterschied vorhanden ist. In diesem Falle müssen die Dimensionen des Austrittskanals 8, bei der in Beispiel 1 beschriebenen Ausführung vermindert werden und der Kanal 4 wird mit einem in der Fig. 10 dargestellten abnehmenden Querschnitt ausgebildet.

Ein ähnliches Ergebnis wird erzielt, wenn die Ausbildung des Kanals bei der nach der Fig. 2 beschriebenen Ausführung so verändert wird, wie dies aus der Fig. 9 ersichtlich ist.

Eine weitere Möglichkeit zur Ausbildung der Kanäle 4 zeigt die Fig. 12. Im Falle einer gleichmässigen Temperaturverteilung befriedigt die vorgeschlagene Lösung dann besonders hohe Anforderungen, wenn die Kanäle nach dieser Fig. s 12 gestaltet werden. Die dargestellte Kurve wurde aufgrund der Berechnung des Wärmeübertragungsfaktors ermittelt. Ähnlich verläuft die Kanalausbildung nach der Fig. 11, welche zu einer Ausführung gehört, die in der Fig. 2 dargestellt wurde.

io Bei allen Ausführungsformen muss eine Wärmeisolation 14 vorhanden sein, wodurch die Sicherheit der Behandlung erhöht und die Umwelt geschützt wird. Der Wärmeträger, welcher gemäss den vorbeschriebenen Ausführungen gebraucht wird, ist ein Verbrennungsprodukt, welches is zweckmässigerweise mit Luft vorgemischt wird und dessen Temperatur durch das Mischverhältnis eingestellt wird. Das Verbrennungsprodukt wid mit Hilfe von Gasbrennern hergestellt.

Es sei noch erwähnt, dass ein Vorteil der beschriebenen Vorrichtung darin besteht, dass der angewandte Druck des Wärmeträgers nur einen Bruchteil des bei den Zylindern mit Dampfheizung auftretenden Druckes beträgt. Aus diesem Grunde ist es nicht erforderlich, die zur Verwendung kommenden Zylinder speziell auf Druckbeanspruchung zu dimensionieren. Die Wanddicke wird nur durch die Wärmeträgheit des Zylinders bestimmt, welche für die Erreichung einer gleichmässigen Temperatur erforderlich ist. Dies kann bei einigen der vorgeschlagenen Lösungen ganz minimal sein. Damit wird das Gewicht des Zylinders wesentlich her-abgesezt, wodurch der Bedarf an Maschinen und an Antriebsenergie vermindert wird. Ferner wird es möglich sein, solche Werkstoffe zu verwenden, welche bei höheren Temperaturen nur eine niedrige Zugfestigkeit aufweisen und bisher nicht verwendet werden konnten. Als solcher Werkstoff kommt zum Beispiel Aluminium in Frage.

Es wird ferner ermöglicht, die Oberflächentemperaturen der Zylinder im weiten Bereich zu ändern, und zwar durch die Regulierung der Temperatur, des Drucks und der Durchflussmenge des Wärmeträgers, wodurch auch weitere technologische Möglichkeiten gegeben werden.

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2 Blatt Zeichnungen

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1. Verfahren zurTrocknung von Papier-und Textil-bahnen mittels mindestens eines von einem aus einem Gemisch aus Luft und einem Verbrennungsprodukt bestehenden Wärmeträger beheizten Trockenzylinders, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträger gleichzeitig an beiden Enden des Zylinders jeweils durch einen Stutzen (5) und eine sich an diesen anschliessende Verteilertrommel (6) zugeleitet und in im Bereiche der Mantelfläche des Zylinders gebildeten Kanälen geführt wird, so dass in nebeneinanderliegenden Kanälen entgegengesetzt gerichtete Strömungen herrschen, und dass der Wärmeträger an beiden Enden jeweils durch eine Sammeltrommel ( 10) und einen sich an diese anschliessenden Stutzen (11) abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträger auf eine gewünschte Temperatur eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträger in den Kanälen beschleunigt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit dem mindestens einen vom Wärmeträger zu beheizenden Trockenzylinder, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl im Bereiche der Mantelfläche des Zylinders ( 1 ) angeordneter, nebeneinander verlaufender und von einem zum anderen Zylinderende führender Kanäle (4) vorgesehen ist, und an jedem Ende des Zylinders ( 1 ) ein Stutzen (5) und eine Verteilertrommel (6) zur Zuführung des Wärmeträgers sowie ein Stutzen (11) und eine Sammeltrommel (10) zum Ableiten des Wärmeträgers vorhanden sind, wobei die Kanäle (4) so mit den Stutzen (5) für die Zuführung des Wärmeträgers in Verbindung stehen oder treten, dass jeder zweite Kanal an seinem einen Ende mit dem am einen Ende des Zylinders ( 1 ) angeordneten Stutzen (5) und die dazwischenliegenden Kanäle mit ihren einen Enden mit dem am anderen Ende des Zylinders angeordneten Stutzen (5) in Verbindung stehen oder treten, während die Kanäle mit ihren anderen Enden mit den zugeordneten Stutzen (11) für die Ableitung des Wärmeträgers in Verbindung stehen oder treten, so dass in nebeneinanderliegenden Kanälen (4) der Wärmeträger in entgegengesetzten Richtungen fliessen kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenzeichnet, dass die Verteilertrommeln (6) kreisringförmig ausgebildet sind und durch Eintrittsöffnungen (16) der zugeordneten Kanäle (4) mit diesen in Verbindung treten, welche Kanäle durch Austrittsöffnungen (7) über in die zugeordnete Sammeltrommel ( 10) mündende Austrittskanäle (8) mit der zugeordneten Sammeltrommel in Verbindung treten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kanal (4) entlang seiner ganzen Länge einen gleichen Querschnitt aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle in einem den Zylinder teilweise umgebenden Körper (15) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle entlang ihrer Länge im Querschnitt abnehmend ausgebildet sind, um den Wärmeträger in den Kanälen zu beschleunigen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle zur Mantellinie des Zylinders parallele Achsen haben.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, das die Achsen der Kanäle am Zylindermantel schraubenförmig verlaufen.