DE102005000782A1 - Trockenzylinder - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Trockenzylinder (4) zur Trocknung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn (1) in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben mit einem Tragkörper (8) und einer äußeren Mantelschicht (7), die von einem heißen Fluid beheizt wird. DOLLAR A Dabei soll der Wärmestrom durch die äußere Mantelschicht (7) dadurch vergrößert werden, dass zwischen dem Tragkörper (8) und der äußeren Mantelschicht (7) zumindest ein Hohlraum (12) vorhanden ist, durch den das Fluid strömt, und die äußere Mantelschicht (7) überwiegend so dünn ist, dass der Quotient (A) aus der Wärmeleitfähigkeit des Materials und der Dicke (s) der äußeren Mantelschicht (7) größer als ein Grenzwert (G) ist, der für Stahl 3,2 kW/m·2·K, für Aluminium 30 kW/m·2·K, für Bronzelegierungen 18 kW/m·2·K, für Kupfer 3,4 kW/m·2·K und für Magnesium 6,1 kW/m·2·K beträgt.

Description

  • Die Erfiridung betrifft einen Trockenzylinder zur Trocknung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben mit einem Tragkörper und einer äußeren Mantelschicht, die von einem heißen Fluid beheizt wird.
  • Trocknungsanordnungen mit derartigen Trockenzylindern sind seit langem bekannt, wobei die Faserstoffbahn diese, von einem Trockensieb gestützt, umschlingt. Durch den Kontakt der Faserstoffbahn mit der heißen Mantelfläche kommt es zur Aufheizung und insbesondere nach der Wegführung vom Trockenzylinder zur Ausdampfung.
  • Diese Trocknungsanordnungen benötigen wegen der begrenzten Trocknungsrate der Trockenzylinder relativ viel Raum.
  • Dabei wird die Trocknungsrate im wesentlichen von der Mantelstärke und damit dem Wärmeleitwiderstand des Trockenzylinders begrenzt.
  • Andererseits erfordert die Länge von mehreren Metern und der Durchmesser von mehr als einem Meter schon zur Gewährleistung einer ausreichenden Stabilität einen relativ dicken Zylindermantel.
    •
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Wärmestrom durch die äußere Mantelschicht zu vergrößern.
  • Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen dem Tragkörper und der äußeren Mantelschicht zumindest ein Hohlraum vorhanden ist, durch den das Fluid strömt und die äußere Mantelschicht überwiegend so dünn ist, dass der Quotient aus der Wärmeleitfähigkeit des Materials und der Dicke der äußeren Mantelschicht größer als ein Grenzwert ist, der für Stahl 3,2 kW/m2K, für Aluminium 30 kW/m2K, für Bronzelegierungen 18 kW/m2K, für Kupfer 3,4 kW/m2K und für Magnesium 6,1 kW/m2K beträgt.
  • Der Tragkörper erstreckt sich vorzugsweise axial über den gesamten Trockenzylinder und sorgt für eine ausreichende Stabilität desselben. Dies führt zu einer wesentlichen Entlastung der Tragfunktion der äußeren Mantelschicht, so dass diese viel dünner ausgeführt werden kann.
  • Im wesentlichen muss die äußere Mantelschicht nur sich selbst tragen und den Innendruck des Fluids im Hohlraum aufnehmen. Je nach Konstruktion und Ausdehnung des Trockenzylinders sowie der Abstützung der äußeren Mantelschicht ergibt sich eine Mindeststärke für die äußere Mantelschicht.
  • Die obere Begrenzung der Dicke der Mantelschicht wird für das entsprechende Material durch den o.g. Grenzwert gegeben.
  • Vorzugsweise sollte sich die äußere Mantelschicht über Zuganker am Tragkörper abstützen. Dies kann über Streben, Zwischenwände o.ä. erfolgen, wobei feste oder formschlüssige Verbindungen möglich sind.
  • Es kann aber auch von Vorteil sein, wenn der Tragkörper eine innere Mantelschicht trägt, die mit der äußeren Mantelschicht über Verbindungselemente wie Stege, Lamellen o.ä. verbunden ist, wobei der Hohlraum zwischen der äußeren und der inneren Mantelschicht gebildet wird.
  • Insbesondere dann, wenn das Fluid Dampf ist und der Druck im Hohlraum vorzugsweise zwischen 1,5 und 13 bar liegt, dürfte es genügen, die äußere Mantelschicht mit einer Dicke zwischen 5 und 15 mm auszuführen.
  • Um dabei den Wärmeübergang vom Dampf zur äußeren Mantelschicht zu verbessern, ist es wegen der Kondensatbildung an der Innenseite der äußeren Mantelschicht von Vorteil, diese Innenseite profiliert, vorzugsweise gerillt auszuführen.
  • Im Interesse eines möglichst großen Wärmestromes sollte der Quotient außerhalb von Zugankern oder Verbindungselemente über dem entsprechenden Grenzwert liegen und/oder bei mehr als 60%, vorzugsweise mehr als 75% der Mantelfläche der äußeren Mantelschicht der Quotient zumindest im Durchschnitt größer als der entsprechende Grenzwert sein.
  • Eine bevorzugte Anwendung des beheizten Trockenzylinders ergibt sich neben dem Ersatz konventioneller Trockenzylinder in Trocknungsanordnungen für eine Faserstoffbahn, bei denen zumindest ein wasseraufnehmendes Band gemeinsam mit der Faserstoffbahn den Trockenzylinder umschlingt, die Faserstoffbahn mit dem Trockenzylinder in Kontakt kommt und ein weiteres, außen liegendes, dichtes Band im Umschlingungsbereich des Trockenzylinders gekühlt wird.
  • In derartigen Trocknungsanordnungen gelangt der, durch die Erhitzung der Faserstoffbahn während des Kontaktes mit dem beheizten Trockenzylinder entstehende Dampf in die, die Faserstoffbahn bei der Umschlingung des Trockenzylinders umgebenden, wasseraufnehmenden Bänder. In diesen Bändern kommt es zur Kondensation und Speicherung des Kondensats.
  • Nach der Umschlingung werden die Bänder von der Faserstoffbahn weggeführt, gereinigt und wieder getrocknet.
  • Auf den Bändern umschlingt das dichte Band den Trockenzylinder und verhindert so, dass Dampf entweicht. Dieses dichte Band wird meist gekühlt, um so durch die Verstärkung des Temperaturgradienten zum beheizten Trockenzylinder hin die Richtung der Verdampfung aus der Faserstoffbahn vorzugeben und die Kondensation des Dampfes zu verstärken.
  • Zur Verbesserung des Wärmeübergangs ist es vorteilhaft, wenn die Faserstoffbahn von einem Band, vorzugsweise einem Trockensieb, mit einem Bandzug von mindestens 10, vorzugsweise zumindest 20 kN/m auf die Mantelfläche des Trockenzylinders gepresst wird.
    •
  • Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:
  • 1: einen schematischen Querschnitt durch einen Trockenzylinder 4,
  • 2: einen anderen Trockenzylinder 4 und
  • 3: einen Querschnitt durch eine Trocknungsanordnung.
  • Das wesentliche Merkmal des erfindungsgemäßen Trockenzylinders 4 ist eine möglichst dünne äußere Mantelschicht 7, welche von einem Tragkörper 8 des Trockenzylinders 4 stabilisiert wird.
  • Dabei befinden sich zwischen dem Tragkörper 8 und der äußeren Mantelschicht 7 mehrere axial verlaufende Hohlräume 12, durch die heißer Dampf strömt. Dieser Dampf bewirkt eine Aufheizung der äußeren Mantelschicht 7 und damit auch der damit in Kontakt stehenden Faserstoffbahn 1.
  • Um den Wärmestrom durch die äußere Mantelschicht 7 zu optimieren, ist diese in Abhängigkeit vom eingesetzten Material möglichst dünn auszuführen. Da hier Stahl zum Einsatz kommt, ist der Quotient A aus der Wärmeleitfähigkeit λ und der Mantelstärke s größer als 3,2 kW/m2K. Die Dicke der äußeren Mantelschicht 7 liegt daher zwischen 4 und 18 mm.
  • Den Verlust an Stabilität gleicht dabei der Tragkörper 8 aus, welcher sich axial über den gesamten Trockenzylinder 4 erstreckt.
  • Der Dampf in den Hohlräumen hat einen Druck zwischen 1,5 und 10 bar und strömt axial durch die Hohlräume 12. Die Ver- und Entsorgung des Dampfes erfolgt über Drehanschlüsse am Trockenzylinder 4.
  • An der äußeren Mantelschicht 7 kommt es zur Kondensation. Um dennoch einen guten Wärmeübergang vom Dampf zur äußeren Mantelschicht 7 gewährleisten zu können, besitzt die Innenseite dieser Mantelschicht 7 Rippen 10, die aus der Kondensatschicht herausragen.
  • In 1 ist der Tragkörper 8 als dickwandiger Zylindermantel ausgebildet, welcher gleichzeitig die Hohlräume 12 begrenzt.
  • Zwischen dem Tragkörper 8 und der äußeren Mantelschicht 7 befinden sich über den Umfang verteilt angeordnete Zuganker 9, welche die äußere Mantelschicht 7 gegen den Überdruck des Dampfes in den Hohlräumen 12 am Tragkörper 8 halten.
  • Im Gegensatz hierzu werden die Hohlräume 12 in 2 von einer inneren 11 und einer äußeren 7 Mantelschicht begrenzt. Als stabilisierenden Verbindungselemente 6 zwischen diesen Mantelschichten 7, 11 kommen Seitenwände zum Einsatz.
  • Die innere Mantelschicht 11 wird vom Tragkörper 8 getragen.
  • 3 zeigt eine bevorzugte Anwendung des Trockenzylinders 4 in einer Trocknungsanordnung, in der die Faserstoffbahn 1 gemeinsam mit mindestens einem wasseraufnehmenden Band 2 und einem nach außen dichten Band 3 den Trockenzylinder 4 umschlingt.
  • Dabei wird das dichte Band 2 während der Umschlingung von einer Haube 5 mit Wasser gekühlt.
  • Die Erhitzung der Faserstoffbahn 1 während des Kontaktes mit der äußeren Mantelschicht 7 des Trockenzylinders 4 führt zu einer Ausdampfung und Kondensation der Flüssigkeit im wasseraufnehmenden Band 2. Dies wird vom Temperaturgradienten zwischen Trockenzylinder 4 und dem gekühlten Band 3 noch unterstützt.

Claims (9)

  1. Trockenzylinder (4) zur Trocknung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn (1) in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben mit einem Tragkörper (8) und einer äußeren Mantelschicht (7), die von einem heißen Fluid beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Tragkörper (8) und der äußeren Mantelschicht (7) zumindest ein Hohlraum (12) vorhanden ist, durch den das Fluid strömt und die äußere Mantelschicht (7) überwiegend so dünn ist, dass der Quotient (A) aus der Wärmeleitfähigkeit (λ) des Materials und der Dicke (s) der äußeren Mantelschicht (7) größer als ein Grenzwert (G) ist, der für Stahl 3,2 kW/m2K, für Aluminium 30 kW/m2K, für Bronzelegierungen 18 kW/m2K, für Kupfer 3,4 kW/m2K und für Magnesium 6,1 kW/m2K beträgt.
  2. Trockenzylinder (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die äußere Mantelschicht (7) über Zuganker (9) am Tragkörper (8) abstützt.
  3. Trockenzylinder (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (8) eine innere Mantelschicht (11) trägt, die mit der äußeren Mantelschicht (7) über Verbindungselemente (6) wie Stege, Lamellen o.ä. verbunden ist, wobei der Hohlraum (12) zwischen der äußeren (7) und der inneren (11) Mantelschicht gebildet wird.
  4. Trockenzylinder (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Dampf ist und der Druck im Hohlraum (12) vorzugsweise zwischen 1,5 und 13 bar liegt.
  5. Trockenzylinder (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite der äußeren Mantelschicht (7) profiliert, vorzugsweise gerillt ausgeführt ist.
  6. Trockenzylinder (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient (A) außerhalb von Zugankern (9) oder Verbindungselementen (6) über dem entsprechenden Grenzwert (G) liegt.
  7. Trockenzylinder (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehr als 60%, vorzugsweise mehr als 75% der Mantelfläche der äußeren Mantelschicht (7) der Quotient (A) zumindest im Durchschnitt größer als der entsprechende Grenzwert (G) ist.
  8. Anwendung des beheizten Trockenzylinders (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer Trocknungsanordnung für eine Faserstoffbahn (1), wobei zumindest ein wasseraufnehmendes Band (2) gemeinsam mit der Faserstoffbahn (1) den Trockenzylinder (4) umschlingt und die Faserstoffbahn (1) mit dem Trockenzylinder (4) in Kontakt kommt, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres, außen liegendes, dichtes Band (3) gekühlt wird.
  9. Anwendung des beheizten Trockenzylinders (4) in einer Trockenanordnung für eine Faserstoffbahn (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (1) von einem Band, vorzugsweise einem Trockensieb, mit einem Bandzug von mindestens 10, vorzugsweise zumindest 20 kN/m auf die Mantelfläche des Trockenzylinders (4) gepresst wird.
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