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Die
Erfindung betrifft eine Trocknungsanordnung zur Trocknung einer
Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn in einer
Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben mit mindestens
einem beheizten Trockenzylinder, der von der Faserstoffbahn und
wenigstens einem außen liegenden
Stützband
teilweise umschlungen ist, und einer den Trockenzylinder 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 Trockenzylinders im Umschlingungsbereich ist und zumindest ein Stützband unmittelbar
vor und/oder nach der Umschlingung des Trockenzylinders über ein
Leitwalze geführt
wird.
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Die
Trocknung von Papierbahnen erfolgt derzeit überwiegend in Trockengruppen
mit beheizten Trockenzylindern.
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Da
diese sehr viel Bauraum benötigen,
gibt es seit langem Bestrebungen die Effizienz der Trocknung zu
verbessern.
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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.
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Bei
den Hochleistungstrocknungseinheiten mit Überdruckhaube, wie sie beispielsweise
in der
DE 197 23 163 beschrieben
sind, kann es zwar zu einer Festigkeitssteigerung kommen, jedoch
ist dabei die Belastung der Bänder
zu hoch.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es daher die Belastung der Bänder bei
einer derartigen Trocknungsanordnung zu vermindern ohne die Trockenleistung
zu beeinträchtigen.
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Erfindungsgemäß wurde
die Aufgabe dadurch gelöst,
dass der Durchmesser des Trockenzylinders größer als 1,5 m, der Durchmesser
der Leitwalze größer als
400 mm und der Umschlingungswinkel des Stützbandes größer als 150° ist.
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Die
relativ großen
Durchmesser von Trockenzylinder und Leitwalze gewährleisten
eine minimale Biegebeanspruchung der Bänder und ermöglichen
gleichzeitig auch einen großen
Umschlingungswinkel.
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Die
ausgedehnte Umschlingung des Trockenzylinders durch die Faserstoffbahn
und das Stützband
ist nicht nur die Basis für
eine lange Trockenstrecke, sondern auch eine Minimierung der Belastung
des Trockenzylinders.
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Durch
den großen
Umschlingungswinkel wird die resultierende Belastung des Trockenzylinders
ausgehend vom Druck der Druckhaube minimiert.
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Um
die Biegebeanspruchung der Bänder, insbesondere
wenn diese besonders dick ausgeführt sind,
möglichst
klein zu halten bzw. damit die Leitwalze dem hohen Bandzug standhält, ist
es daher vorteilhaft, wenn der Durchmesser der Leitwalze größer als
500 mm ist.
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Da
sich mit größerem Durchmesser
das Widerstandsmoment des Trockenzylinders erhöht, sollte der Durchmesser
des Trockenzylinders größer als 2
m, vorzugsweise größer als
2,5 m sein.
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Wegen
der hohen Gewichts und der Walzendurchbiegung kommen die erfindungsgemäßen Vorteile
insbesondere bei Trockenzylinder zum Tragen, die mindestens 2,5
m lang sind.
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Ein
sehr effektiver Einsatz ergibt sich, wenn die Faserstoffbahn vor
der Umschlingung des Trockenzylinders einen Trockengehalt zwischen
55 und 80% hat.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Es
ist selbstverständlich
auch möglich,
mehr als zwei Stützbänder, beispielsweise
drei Stützbänder, außen um den
Zylinder zu führen,
die von dem gasförmigen
oder flüssigen
Medium gekühlt
werden.
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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.
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Es
ist außerdem
vorteilhaft, wenn ein impermeables Dichtband außen um den Zylinder herumgeführt wird.
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Im
Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem "impermeablen Dichtband" ein fluid- und/oder
gasundurchlässiges
Band verstanden.
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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.
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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.
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Außerdem werden
durch den Mediendruck die Faserstoffbahn verdichtet und somit deren
Bahneigenschaften deutlich verbessert.
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Weiterhin
wird eine Ausführungsform
der Trocknungsanordnung 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 der Leitwalzen, über die
die Bänder
geführt
werden, sichergestellt werden. Außerdem kann der Aufbau der Überdruckhaube
vereinfacht werden. Schließlich
wird ein Ausführungsbeispiel
der Trocknungsanordnung 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.
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Im
Interesse einer einfachen und raumsparenden Bandführung sollte
das Stützband
und/oder das Dichtband vorzugsweise unmittelbar vor und nach der
Umschlingung des Trockenzylinders über wenigstens eine Leitwalze
geführt
werden.
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Um über den
Trockenzylinder eine gegenüber
konventionellen Trockenzylindern verstärkte Trocknung zu erreichen,
sollte der Walzenmantel dieses Trockenzylinders eine Oberflächentemperatur von
mehr als 115°C,
vorzugsweise von mehr als 128°C
aufweisen.
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Dabei
wird der Trockenzylinder mit einem heißen Fluid, vorzugsweise Wasserdampf
beheizt, wobei der Innendruck im Fluidraum des Hochleistungstrockenzylinders über 4 bar,
vorzugsweise über 6
bar liegt.
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Je
nach Art, Flächengewicht
und Trockengehalt der Faserstoffbahn kann es von Vorteil sein, wenn
in der Trockenpartie mehrere derartige Trocknungsanordnungen vorhanden
sind. Dabei können zwischen
diesen Trocknungsanordnungen auch andere Trocknungselemente angeordnet
werden.
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Nachfolgend
soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden.
In der beigefügten
Zeichnung zeigt die Figur einen schematischen Querschnitt durch
die Trocknungsanordnung.
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Nachdem
die Faserstoffbahn 1 auf eine Temperatur von mindestens
75°C aufgewärmt wurde, kann
sie einer Hochleistungs-Trocknungsanordnung zur Intensivierung der
Trocknung und Verfestigung der Faserstoffbahn 1 zugeführt werden
kann.
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Diese
Trocknungsanordnung wird hier beispielhaft von einem beheizten Trockenzylinder 2 gebildet,
welcher von der Faserstoffbahn 1 und einem Stützband 5 umschlungen
ist.
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Das
Stützband 5 ist
porös und
wasseraufnehmend.
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Um
den Trockenzylinder 2 ist außen ein impermeables Dichtband 6 herumgeführt, welches
von einer Überdruckhaube 4 mit
einem unter Druck stehenden, gasförmigen oder flüssigen Medium
beaufschlagt wird.
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Hierzu
ist die Überdruckhaube 4 gegenüber dem
Dichtband 6 abgedichtet.
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Das
Medium hat dabei eine geringere Temperatur als die Mantelfläche des
Trockenzylinders 2, so dass sich zwischen diesen ein Temperaturgradient
bildet.
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Dies
führt zu
einer Kondensation der aus der Faserstoffbahn 1 austretenden
Flüssigkeit
in dem Stützband 5 wie
oben beschrieben.
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Die
Druckbeaufschlagung verbessert nicht nur den Kontakt zur heißen Mantelfläche, sondern führt auch
zu einer Verfestigung der Faserstoffbahn 1 verbunden mit
einer Festigkeitssteigerung.
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Der
mehr als 3 m lange Trockenzylinder 2 hat einen Durchmesser
von ca. 2,5 m und wird von der Faserstoffbahn 1, dem Stützband 5 sowie
dem Dichtband 6 hier beispielhaft mit einem Winkel von
mehr als 270° umschlungen.
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Diese
große
Umschlingung hat nicht nur eine lange Beaufschlagungsstrecke für die Überdruckhaube 4 sondern
auch eine verminderte resultierende Belastung des Trockenzylinders 2 von
der Überdruckhaube 4 zur
Folge.
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Unmittelbar
vor und nach der Umschlingung werden die Bänder 5, 6 mit
der Faserstoffbahn 1 um je eine Leitwalze 3 geführt, deren
Durchmesser über 500
mm liegt. Dieser relativ große
Durchmesser hält die
Biegebeanspruchung der Bänder 5, 6 minimal.
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Die
Trocknungsanordnung 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.
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Zwischen
der Faserstoffbahn 1 und dem Trockenzylinder 2 können bei
Bedarf auch weitere Bänder
angeordnet werden, welche allerdings eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen sollten.
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Nach
der Hochleistungs-Trocknungsanordnung kann auf weniger aufwendige
Trocknungselemente zurückgegriffen
werden.
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Die
Mantelfläche
des Trockenzylinders 2 hat eine Oberflächentemperatur von mehr als
125°C. Dabei
erfolgt die Aufheizung über
Wasserdampf, dessen Druck im Trockenzylinder 2 über 4 bar
erreicht.