DE102006008865A1

DE102006008865A1 - Trockenpartie

Info

Publication number: DE102006008865A1
Application number: DE200610008865
Authority: DE
Inventors: Herbert Boden; Norbert Karner; Christoph Haase
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2006-02-25
Filing date: 2006-02-25
Publication date: 2007-08-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Trockenpartie zur Trocknung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn (1) in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben mit zumindest einer Hochleistungstrocknungseinheit, bestehend aus einem beheizten Zylinder (6), der von der Faserstoffbahn (1) und wenigstens einem Stützband (2, 3) teilweise umschlungen ist, und einer den Zylinder (6) im Umschlingungsbereich mit einem unter Druck stehenden flüssigen oder gasförmigen Medium beaufschlagbaren Überdruckhaube (5), wobei die Temperatur des Mediums geringer als die Temperatur an der Außenseite des Zylinders (6) im Umschlingungsbereich ist. Dabei soll die Trocknung bei möglichster hoher Festigkeit der Faserstoffbahn (1) und möglichst geringem Aufwand dadurch verbessert werden, dass zumindest vor oder nach der Hochleistungstrocknungseinheit weitere Elemente zur Trocknung der Faserstoffbahn (1) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Trockenpartie zur Trocknung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben mit zumindest einer Hochleistungstrocknungseinheit bestehend aus einem beheizten Zylinder, der von der Faserstoffbahn und wenigstens einem Stützband teilweise umschlungen ist, und einer den Zylinder im Umschlingungsbereich mit einem unter Druck stehenden flüssigen oder gasförmigen Medium beaufschlagbaren Überdruckhaube, wobei die Temperatur des Mediums geringer als die Temperatur an der Außenseite des Zylinders im Umschlingungsbereich ist.
Die Trocknung von Papierbahnen erfolgt derzeit überwiegend in Trockengruppen mit beheizten Trockenzylindern.
Da diese sehr viel Bauraum benötigen, gibt es seit langem Bestrebungen die Effizienz der Trocknung zu verbessern.
Hierzu wurden Hochleistungstrockenzylinder mit erhöhtem Wärmestrom durch den Walzenmantel entwickelt. Diese sind jedoch mit relativ hohen Kosten verbunden und ermöglichen keine wesentliche Festigkeitssteigerung der Faserstoffbahn.

Bei den Hochleistungstrocknungseinheiten, wie sie beispielsweise in der DE 197 23 163 beschrieben sind, kann es zwar zu einer Festigkeitssteigerung kommen, jedoch ist der Aufwand für diese relativ hoch.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Trockenleistung bei möglichster hoher Festigkeit der Faserstoffbahn und möglichst geringem Aufwand zu verbessern.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest vor oder nach der Hochleistungstrocknungseinheit weitere Elemente zur Trocknung der Faserstoffbahn angeordnet sind.

Hierbei findet die Erkenntnis Berücksichtigung, dass die Trocknung mit derartigen Hochleistungstrocknungseinheiten erst nach der Aufwärmung der Faserstoffbahn, insbesondere wenn diese eine Temperatur von ca. 75°C erreicht hat, besonders effektiv ist.

Daher sollten am Beginn der Trocknung Trocknungselemente angeordnet werden, die mit einem geringeren Aufwand verbunden sind und dennoch eine ausreichende Trocknung ermöglichen. Dabei muss der Festigkeitssteigerung der Faserstoffbahn keine besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden, da diese in der Hochleistungstrocknungseinheit in ausreichendem Maße gesteigert wird.

Damit in Verbindung, aber auch unabhängig davon sollte die Trocknung der Faserstoffbahn am Ende der Trockenpartie mit Trocknungselementen erfolgen, die auch mit einem geringeren Aufwand verbunden sind.

Nach der Hochleistungstrocknungseinheit ist die Festigkeit der Faserstoffbahn bereits ausreichend hoch und der Trockengehalt der Faserstoffbahn so niedrig, dass die Hochleistungstrocknungseinheit keinen wesentlichen Vorteil gegenüber anderen Trocknungselementen mehr bietet.

Zur Optimierung der Vorteile sollten daher vor und nach der Hochleistungstrocknungseinheit weitere Elemente zur Trocknung der Faserstoffbahn angeordnet werden.

Je nach Art, Flächengewicht und Trockengehalt der Faserstoffbahn kann es von Vorteil sein, wenn in der Trockenpartie mehrere Hochleistungstrocknungseinheiten vorhanden sind. Dabei können zwischen den Hochleistungstrocknungseinheiten auch andere Trocknungselemente angeordnet werden.

Ein sehr effektiver Einsatz der Hochleistungstrocknungseinheiten ergibt sich, wenn die Faserstoffbahn am Beginn der Hochleistungstrocknungseinheit einen Trockengehalt zwischen 55 und 80% hat.

Dadurch, dass die Temperatur des flüssigen oder gasförmigen Mediums geringer ist als die Temperatur an der Außenseite des von der Materialbahn und dem Stützband umschlungenen Teilumfangs des Zylinders, kann ein hoher Flüssigkeitsaustrag aus der Faserstoffbahn erreicht werden. Das Stützband und die am Stützband anliegende Seite der Faserstoffbahn werden von dem Medium gekühlt, so dass sich ein Temperaturgefälle vom beheizten Zylinder in Richtung des Stützbandes einstellt.

Dadurch wird sowohl der Wärmefluss gesteigert als auch die Austragrichtung der teilweise als Dampf aus der Faserstoffbahn austretenden Flüssigkeit eingestellt. Die Flüssigkeit tritt also bevorzugt auf der an dem Stützband anliegenden Seite aus der Faserstoffbahn aus. Durch die Kühlung des Stützbandes mittels des Mediums schlägt sich die Flüssigkeit unmittelbar nach Austritt aus der Faserstoffbahn als Kondensat in dem Stützband nieder und wird von diesem aufgenommen. Durch das Kühlen des Stützbandes und der Faserstoffbahn wird eine hohe Entwässerungsleistung erreicht, so dass die Trockenleistung der Trockenpartie bei gleich bleibender Baulänge erhöht werden kann.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn ein weiteres, zweites Stützband außen um den Zylinder herumgeführt ist, welches vorzugsweise eine gröbere Struktur aufweist als das erste Stützband.

Das zweite Stützband wird derart geführt, dass das erste Stützband zwischen Faserstoffbahn und zweitem Stützband angeordnet ist. Dadurch, dass das zweite Stützband unmittelbar mit dem unter Druck stehenden Medium gekühlt wird, ist dessen Temperatur geringer als die des ersten Stützbandes, so dass die als Dampf aus der Faserstoffbahn austretende Flüssigkeit sich im zweiten Stützband als Kondensat niederschlägt. Der aus der Faserstoffbahn austretende Dampf durchdringt zunächst also das poröse erste Stützband und wird von dem zweiten Stützband aufgenommen, so dass eine Rückbefeuchtung der Faserstoffbahn praktisch ausgeschlossen werden kann.

Es ist selbstverständlich auch möglich, mehr als zwei Stützbänder, beispielsweise drei Stützbänder, außen um den Zylinder zu führen, die von dem gasförmigen Medium gekühlt werden.

Die Stützbänder weisen üblicherweise einen gewebeartigen Aufbau auf. Das Gewebe kann miteinander verflochtene Fäden, beispielsweise aus mehreren Einzelfäden bestehenden Fäden, aufweisen. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff "Struktur" der Gewebeaufbau verstanden, das heißt, ein Stützband mit einer groben Struktur weist größere Zwischenräume zwischen den verflochtenen Fäden auf als ein Stützband mit einer feineren Struktur, dessen Fäden dichter miteinander verflochten sind. Das erste Stützband, an dem die Faserstoffbahn anliegt, weist also eine feinere Struktur auf als das zweite Stützband, so dass Markierungen der Faserstoffbahn sicher vermieden werden können.

Es ist außerdem vorteilhaft, wenn ein impermeables Dichtband außen um den Zylinder herumgeführt wird.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem "impermeablen Dichtband" ein fluid- und/oder gasundurchlässiges Band verstanden.

Zwischen dem Dichtband und der Faserstoffbahn ist mindestens ein Stützband angeordnet, das zur Aufnahme der aus der Faserstoffbahn austretenden Flüssigkeit dient. Durch die Undurchlässigkeit des Dichtbandes kann der außen am Dichtband anliegende Mediendruck definiert auf das Stützband übertragen werden, ohne dass dabei das Medium mit der Faserstoffbahn in Verbindung steht.

Hierdurch wird die Faserstoffbahn auf den Umfang des Zylinders gepresst, was zu einem erhöhten Wärmetransport vom Zylinder auf die Faserstoffbahn führt und somit die Austragsrate der in der Faserstoffbahn gebundenen Flüssigkeit erhöht.

Außerdem werden durch den Mediendruck die Faserstoffbahn verdichtet und somit deren Bahneigenschaften deutlich verbessert.

Weiterhin wird eine Ausführungsform der Trockenpartie bevorzugt, bei der das erste Stützband, das zweite Stützband und/oder das Dichtband zwischen dem Ablaufbereich, in dem die Bänder/das Band von dem Zylinder ablaufen, und dem Auflaufbereich, in dem die Bänder/das Band auf dem Zylinder auflaufen, außerhalb des Druckraums der Überdruckhaube geführt werden/wird. Damit kann eine gute Zugänglichkeit zu Führungseinrichtungen, beispielsweise Leitwalzen, über die die Bänder geführt werden, sichergestellt werden. Außerdem kann der Aufbau der Überdruckhaube vereinfacht werden.

Schließlich wird ein Ausführungsbeispiel der Trockenpartie bevorzugt, bei dem die Dichtungen, beispielsweise Dichtleisten, mittels derer der Druckraum der Überdruckhaube gegenüber der Umgebung abdichtbar ist, berührungslos oder berührend mit Walzen zusammenwirken, über die mindestens ein Band und/oder die Faserstoffbahn geführt wird.

In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass mindestens eine Dichtung unmittelbar mit der Oberfläche einer Walze zusammenwirkt.

Die Abdichtung erfolgt also in einem Umfangsbereich des Zylinders, in dem weder die Faserstoffbahn noch ein Stützband oder Dichtband aufliegen. Dadurch kann bei einer berührenden Abdichtung, also wenn die Dichtung an der Oberfläche des Zylinders anliegt, ein Verschleiß der Bänder und Dichtungen beziehungsweise eine Beschädigung der Faserstoffbahn vermieden beziehungsweise klein gehalten werden.

Zur Vereinfachung und Minimierung des Aufwandes sollten die weiteren Elemente zur Trocknung zumindest teilweise von konventionellen Trockenzylindern gebildet werden.

Eine erhebliche Steigerung der Trocknungsleistung bei vertretbarem Aufwand ergibt sich jedoch, wenn die weiteren Elemente zur Trocknung zumindest teilweise von Hochleistungstrockenzylindern gebildet werden.

Auf Grund des hohen Feuchtegehaltes der Faserstoffbahn genügt es, wenn vor der Hochleistungstrocknungseinheit wenigstens überwiegend, vorzugsweise ausschließlich konventionelle Trockenzylinder angeordnet sind.

Um nach den Hochleistungstrocknungseinheiten noch eine wesentliche Steigerung des Trocknungsgehaltes bei begrenztem Aufwand und Raum zu erreichen, sollten nach diesen wenigstens überwiegend, vorzugsweise ausschließlich Hochleistungstrockenzylinder angeordnet werden.

Um den Austausch normaler Trockenzylinder zu ermöglichen und damit den Aufwand beim Umbau bestehender Anlagen zu minimieren, sollten die konventionellen Trockenzylinder und die Hochleistungstrockenzylinder etwa den gleichen Durchmesser aufweisen.

Dies vereinfacht aber auch die Konstruktion bei Neuanlagen.

Um über die Hochleistungstrockenzylinder eine gegenüber konventionellen Trockenzylindern verstärkte Trocknung zu erreichen, sollte der Walzenmantel der Hochleistungstrockenzylinder eine Oberflächentemperatur von mehr als 115°C, vorzugsweise von mehr als 128°C aufweisen.

Alternativ oder zusätzlich sollte der Walzenmantel der Hochleistungstrockenzylinder eine höhere Wärmestromdichte als bei konventionellen Trockenzylindern erzeugen.

Dabei ist es von Vorteil, wenn der Walzenmantel der Hochleistungstrockenzylinder eine Wärmestromdichte von mehr als 25 kW/m², vorzugsweise von mehr als 38 kW/m² und insbesondere von mehr als 42 kW/m² erzeugt.

Dabei werden die Hochleistungstrockenzylinder mit einem heißen Fluid, vorzugsweise Wasserdampf beheizt, wobei der Innendruck im Fluidraum des Hochleistungstrockenzylinders vorzugsweise bei etwa 4 bar liegt.

Alternativ oder zusätzlich kann ein jeweiliger Hochleistungstrockenzylinder insbesondere so ausgeführt werden, wie dies in der WO 2004/057103, DE 10 2005 000 795.3 , DE 10 2005 022 233.1 und DE 10 2004 017 811.9 beschrieben ist.

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt die Figur einen schematischen Querschnitt durch einen Teil der Trockenpartie.
Am Beginn der Trockenpartie wird die Faserstoffbahn 1 mäanderförmig, von einem luftdurchlässigen Trockensieb 10 geführt, abwechselnd über beheizte Trockenzylinder 7 und Leitwalzen 9 geführt. Dabei drückt das Trockensieb 10 die Faserstoffbahn 1 gegen die heiße Mantelfläche der konventionellen Trockenzylinder 7.
Dadurch kommt es zur Aufheizung und Trocknung der Faserstoffbahn 1.
Die Trocknung ist hier selbst beim Einsatz konventioneller Trockenzylinder 7 wegen des sehr hohen Feuchtegehaltes der Faserstoffbahn 1 sehr effizient.
Nach dem letzten konventionellen Trockenzylinder 7 liegt die Temperatur der Faserstoffbahn 1 bei mindestens 75°C, so dass diese einer Hochleistungstrocknungseinheit zur Intensivierung der Trocknung und Verfestigung der Faserstoffbahn 1 zugeführt werden kann.
Diese Hochleistungstrocknungseinheit wird hier beispielhaft von einem beheizten Zylinder 6 gebildet, welcher von der Faserstoffbahn 1 und zwei Stützbändern 2, 3 umschlungen ist.
Beide Stützbänder 2, 3 sind porös und wasseraufnehmend, wobei das zweite, äußere Stützband 3 eine gröbere Struktur aufweist.
Um den Zylinder 6 ist außen ein impermeables Dichtband 4 herumgeführt, welches von einer Überdruckhaube 5 mit einem unter Druck stehenden, gasförmigen oder flüssigen Medium beaufschlagt wird.
Hierzu ist die Überdruckhaube 5 gegenüber dem Dichtband 4 abgedichtet.
Das Medium hat dabei eine geringere Temperatur als die Mantelfläche des Zylinders 6, so dass sich zwischen diesen ein Temperaturgradient bildet.
Dies führt zu einer Kondensation der aus der Faserstoffbahn 1 austretenden Flüssigkeit in den Stützbändern 2, 3 wie oben beschrieben.
Die Druckbeaufschlagung verbessert nicht nur den Kontakt zur heißen Mantelfläche, sondern führt auch zu einer Verfestigung der Faserstoffbahn 1 verbunden mit einer Festigkeitssteigerung.
Die Hochleistungstrocknungseinheit benötigt relativ wenig Platz und erlaubt eine intensive Trocknung. Der Trockengehalt der Faserstoffbahn 1 sollte am Beginn der Hochleistungstrocknungseinheit zur Ausnutzung der Vorteile zwischen 55 und 80% liegen.
Zwischen der Faserstoffbahn 1 und dem Zylinder 6 können bei Bedarf auch weitere Bänder angeordnet werden, welche allerdings eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen sollten.
Nach der Hochleistungstrocknungseinheit kann auf weniger aufwendige Trocknungselemente zurückgegriffen werden. Wegen des bereits relativ hohen Trockengehaltes sind dies jedoch Hochleistungstrockenzylinder 8.
Die Mantelflächen der Hochleistungstrockenzylinder 8 haben eine Oberflächentemperatur von mehr als 125°C. Dabei erfolgt die Aufheizung über Wasserdampf, dessen Druck im Hochleistungstrockenzylinder 8 ca. 4 bar erreicht.
Außerdem erzeugt der Walzenmantel der Hochleistungstrockenzylinder 8 eine höhere Wärmestromdichte als bei konventionellen Trockenzylindern 7. Die Wärmestromdichte der Hochleistungstrockenzylinder 8 liegt hier beispielhaft bei ca. 38 kW/m².
Auch hier wird die Faserstoffbahn 1 von einem luftdurchlässigen Trockensieb 11 mäanderförmig, abwechselnd über die beheizten Hochleistungstrockenzylinder 8 und Leitwalzen 9 geführt.
Die Hochleistungstrockenzylinder 8 sind in beiden Fällen nur über der Faserstoffbahn 1 angeordnet, was die Abfuhr von Bahnresten o.ä. erleichtert.
Außerdem haben die konventionellen Trockenzylinder 7 und die Hochleistungstrockenzylinder 8 etwa den gleichen Durchmesser, so dass einzelne bei Bedarf gegeneinander ausgetauscht werden können.

Claims

Trockenpartie zur Trocknung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn (1) in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben mit zumindest einer Hochleistungstrocknungseinheit bestehend aus einem beheizten Zylinder (6), der von der Faserstoffbahn (1) und wenigstens einem Stützband (2, 3) teilweise umschlungen ist, und einer den Zylinder (6) im Umschlingungsbereich mit einem unter Druck stehenden flüssigen oder gasförmigen Medium beaufschlagbaren Überdruckhaube (5), wobei die Temperatur des Mediums geringer als die Temperatur an der Außenseite des Zylinders (6) im Umschlingungsbereich ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest vor oder nach der Hochleistungstrocknungseinheit weitere Elemente zur Trocknung der Faserstoffbahn (1) angeordnet sind.
Trockenpartie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor und nach der Hochleistungstrocknungseinheit weitere Elemente zur Trocknung der Faserstoffbahn (1) angeordnet sind.
Trockenpartie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hochleistungstrocknungseinheiten vorhanden sind.
Trockenpartie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (1) am Beginn der Hochleistungstrocknungseinheit einen Trockengehalt zwischen 55 und 80% hat.
Trockenpartie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiteres, zweites Stützband (3) außen um den Zylinder (6) herumgeführt ist, welches vorzugsweise eine gröbere Struktur aufweist als das erste Stützband (2).
Trockenpartie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein impermeables Dichtband (4) außen um den Zylinder (6) herumgeführt ist.
Trockenpartie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Elemente zur Trocknung zumindest teilweise von konventionellen Trockenzylindern (7) gebildet werden.
Trockenpartie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Elemente zur Trocknung zumindest teilweise von Hochleistungstrockenzylindern (8) gebildet werden.
Trockenpartie nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Hochleistungstrocknungseinheit wenigstens überwiegend, vorzugsweise ausschließlich konventionelle Trockenzylinder (7) angeordnet sind.
Trockenpartie nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Hochleistungstrocknungseinheit wenigstens überwiegend, vorzugsweise ausschließlich Hochleistungstrockenzylinder (8) angeordnet sind.
Trockenpartie nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die konventionellen Trockenzylinder (7) und die Hochleistungstrockenzylinder (8) etwa den gleichen Durchmesser aufweisen.
Trockenpartie nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel der Hochleistungstrockenzylinder (8) eine Oberflächentemperatur von mehr als 115°C, vorzugsweise von mehr als 128°C aufweisen.
Trockenpartie nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel der Hochleistungstrockenzylinder (8) eine höhere Wärmestromdichte als bei konventionellen Trockenzylindern (7) erzeugt.
Trockenpartie nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel der Hochleistungstrockenzylinder (8) eine Wärmestromdichte von mehr als 25 kW/m², vorzugsweise von mehr als 38 kW/m² erzeugt.
Trockenpartie nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel der Hochleistungstrockenzylinder (8) eine Wärmestromdichte von mehr als 42 kW/m² erzeugt.
Trockenpartie nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochleistungstrockenzylinder (8) mit einem heißen Fluid beheizt wird, wobei der Innendruck im Fluidraum des Hochleistungstrockenzylinders (8) vorzugsweise bei etwa 4 bar liegt.