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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Yankee-Trockenzylinder zum Trocknen einer Faserstoffbahn wie z.B. einer Tissue-Papierbahn.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Yankee-Trockenzylinder werden bei der Herstellung von Papier, insbesondere Tissue-Papier, eingesetzt. Ein solcher Zylinder ist so konstruiert, dass dem Zylinderinneren Heißdampf zugeführt wird, sodass der Yankee-Trockenzylinder erwärmt wird. Beim Einbau in eine Papiermaschine, wie einer Tissuemaschine, ist der Yankee-Trockenzylinder drehbar angeordnet. Im Betrieb wird eine von dem Formierabschnitt der Papiermaschine kommende nasse Faserstoffbahn auf die Außenfläche des Yankee-Zylinders übertragen und folgt der Oberfläche des Yankee-Zylinders beim Drehen des Zylinders. Wenn die Faserstoffbahn mit der Außenfläche (äußeren Oberfläche) des Yankee-Zylinders in Berührung kommt, wird die Faserstoffbahn getrocknet, da die Außenfläche des Yankee-Zylinders durch den heißen Dampf, der dem Inneren des Zylinders zugeführt wird, heiß ist. Die getrocknete Faserstoffbahn verlässt dann die Außenfläche des Yankee-Zylinders und wird einer nachfolgenden Station, beispielsweise einem Aufroller, zugeführt, wo die Faserstoffbahn zu einer Papierrolle aufgehaspelt wird. Bei einigen Maschinen können sich zwischen dem Yankee-Zylinder weitere Geräte befinden, beispielsweise Messgeräte zur Messung verschiedener Eigenschaften der Papierbahn beispielsweise Dicke der Papierbahn, Trockenheit der Bahn bzw. Trocknungsschwankungen der Bahn in Maschinenquerrichtung.
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Lange Zeit wurden Yankee-Trockenzylinder üblicherweise durch Gießen hergestellt, wobei die Stirnwände mit einem gegossenen zylindrischen Mantel durch Elemente wie Schrauben verbunden wurden. Es wurde auch vorgeschlagen, Yankee-Trockenzylinder durch Verfahren herzustellen, bei denen anstelle von Gusseisen Stahlbleche verwendet werden. Ein Beispiel für ein solches Herstellungsverfahren ist beispielsweise in dem
US-Patent Nr. 4320582 offenbart. Es wurde auch vorgeschlagen, Yankee-Trockenzylinder durch einen Prozess herzustellen, bei dem die Stirnwände des Yankee-Trockenzylinders mit dem Zylindermantel verschweißt werden und ein Beispiel für ein solches Verfahren ist beispielsweise in dem
US-Patent Nr. 8438752 veröffentlicht.
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Ein technisches Problem bei Yankee-Trockenzylindern besteht darin, dass die dem Yankee-Trockenzylinder - normalerweise in Form von Heißdampf - zugeführte Wärmeenergie außer durch Wärmeübertragung auf die nasse Faserbahn nicht verloren gehen soll. Ein weiteres Problem besteht darin, dass der Yankee-Trockenzylinder eine Konstruktion aufweisen muss, die zu einer langen Lebensdauer beiträgt, d.h. dass der Yankee-Trockenzylinder über viele Jahre in Betrieb sein kann. Darüber hinaus ist es wünschenswert, dass der Yankee-Trockenzylinder schnell und zeitsparend hergestellt werden kann. Diese und weitere Probleme werden, wie nachfolgend erläutert, durch die vorliegende Erfindung gelöst.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Der erfindungsgemäße Yankee-Trockenzylinder ist für die Trocknung einer Faserstoffbahn, wie beispielsweise einer Tissue-Papierbahn, vorgesehen. Der erfindungsgemäße Yankee-Trockenzylinder umfasst einen kreiszylindrischen Mantel mit einem ersten und einem zweiten axialen Ende, einer Innenfläche und einer Außenfläche. Für jedes axiale Ende des kreiszylindrischen Mantels ist eine Stirnwand mit dem kreiszylindrischen Mantel derart verbunden, dass der kreiszylindrische Mantel und die Stirnwände einen umschlossenen Raum begrenzen. Der Yankee-Trockenzylinder umfasst ferner ein zentrales Verbindungselement, das sich zwischen den Stirnwänden erstreckt und mit den Stirnwänden verbunden ist. Erfindungsgemäß ist das zentrale Verbindungselement durch Schweißverbindungen mit den Stirnwänden verbunden.
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Vorzugsweise werden die Stirnwände auch durch Schweißverbindungen mit dem kreiszylindrischen Mantel verbunden, sodass die gesamte Struktur aus dem kreiszylindrischen Mantel, den Stirnwänden und dem zentralen Verbindungselement durch Schweißverbindungen zusammengehalten wird.
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In Ausführungsformen der Erfindung ist das zentrale Verbindungselement mit mindestens einer der Stirnwände durch mindestens eine Schweißverbindung innerhalb des geschlossenen Raumes verbunden, wobei Ausführungsformen denkbar sind, bei denen das zentrale Verbindungselement nur durch äußere Schweißverbindungen/Schweißnähte mit den Stirnwänden verbunden ist.
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Vorzugsweise, aber nicht zwangsweise, ist das Verbindungselement mit jedem Stirnwandelement nicht nur durch innere Schweißverbindungen/ Schweißnähte, sondern auch durch mindestens eine Schweißverbindung/Schweißnaht, die sich außerhalb des umschlossenen Raumes befindet, verbunden.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die Innenfläche des kreiszylindrischen Mantels mit Innenumfangsnuten versehen. Ausführungsformen ohne solche Umfangsnuten sind jedoch denkbar.
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Das zentrale Verbindungselement kann viele verschiedene Formen annehmen, in vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung kann es allerdings aus einer rohrförmigen Struktur, die mit einer Heißdampfquelle außerhalb des Yankee-Trockenzylinders verbunden oder verbindbar ist, gebildet sein, oder eine solche umfassen. In Ausführungsformen mit einer solchen rohrförmigen Struktur, kann die rohrförmige Struktur optional mit Öffnungen (Durchgangslöchern in der Wandung der rohrförmigen Struktur versehen sein), sodass Heißdampf durch die rohrförmige Struktur in den Yankee-Trockenzylinder eintreten und durch die Öffnungen in der rohrförmigen Struktur an die Innenfläche des kreiszylindrischen Mantels gelangen kann.
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Die Erfindung betrifft auch einen durch ein Verfahren hergestellten bzw. herstellbaren Yankee-Trockenzylinder. Das dabei eingesetzte Verfahren umfasst die Schritte des Bereitstellens eines kreiszylindrischen Mantels mit einem ersten und einem zweiten axialen Ende; des Bereitstellens eines ersten und eines zweiten Stirnwandelements, wobei jedes Stirnwandelement einen kreiszylindrischen Außenumfang und eine zentrale Öffnung aufweist; des Bereitstellens eines Verbindungselements, das sich zwischen einem ersten Längsende des Verbindungselements und einem zweiten Längsende des Verbindungselements erstreckt, und wobei der Abstand zwischen den Längsenden des Verbindungselements der axialen Länge des kreiszylindrischen Mantels entspricht. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt des Miteinanderserbindens des kreiszylindrischen Mantels, der Stirnwandelemente und des Verbindungselements, sodass die Stirnwandelemente die axialen Enden des kreiszylindrischen Mantels abschließen, um einen umschlossenen Raum zu begrenzen, und das Verbindungselement sich zwischen den Stirnwandelementen erstreckt und diese miteinander verbindet. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Verbindungselement derart mit den Stirnwandelementen verbunden, dass die Längsenden des Verbindungselements in die zentralen Öffnungen des ersten bzw. des zweiten Stirnwandelements eingepasst und mit den Stirnwandelementen derart verschweißt werden, dass jedes Stirnwandelement mit dem Verbindungselement durch eine oder mehrere Schweißverbindungen (Schweißverbindungen/Schweißnähte) verbunden ist.
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In vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung werden die Längsenden des Verbindungselements mit den Stirnwandelementen durch das Erzeugen von Schweißnähten verbunden, die sich innerhalb des umschlossenen Raumes befinden.
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Vorzugsweise werden die Längsenden des Verbindungselements mit den Stirnwandelementen auch durch außerhalb des umschlossenen Raumes angeordnete Schweißverbindungen verbunden.
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In Ausführungsformen der Erfindung werden der kreiszylindrische Mantel, die Stirnwandelemente und das Verbindungselement in einer Abfolge miteinander verbunden. Die Abfolge umfasst den Schritt des Durchführens einer Bearbeitung an dem ersten Ende des Verbindungselements derart, dass die äußere Form des ersten Endes des Verbindungselements in die zentrale Öffnung des ersten Stirnwandelements einpassbar ist; und den Schritt des Einpassens des nun bearbeiteten ersten Endes des Verbindungselements in die zentrale Öffnung des ersten Stirnwandelements. Die Abfolge umfasst ferner die Schritte des Ausrichtens des Verbindungselementes mit dem ersten Wandelement und des Verschweißens des ersten Endes des Verbindungselementes mit dem ersten Wandelement durch eine erste Schweißnaht zwischen dem Verbindungselement und dem ersten Wandelement in dem Bereich, in dem das erste Ende des Verbindungselementes in das erste Wandelement eingesetzt wird. Nach diesen Verfahrensschritten folgt dann das Bearbeiten des zweiten Endes des Verbindungselements derart, dass es in die zentrale Öffnung des zweiten Wandelements passt und das Ausrichten des kreiszylindrischen Mantels mit dem ersten Wandelement. Danach wird das zweite Wandelement mit dem kreiszylindrischen Mantel und dem Verbindungselement so ausgerichtet, dass das nunmehr bearbeitete zweite Ende des Verbindungselements in die zentrale Öffnung des zweiten Wandelements passt. Das erste Wandelement wird dann durch eine zweite Schweißnaht, die eine Innenschweißnaht ist, mit dem kreiszylindrischen Mantel verschweißt. Das zweite Wandelement wird dann durch eine dritte Schweißnaht mit dem kreiszylindrischen Mantel verschweißt, wobei die dritte Schweißnaht eine Innenschweißnaht ist, sodass der kreiszylindrische Mantel, die Stirnwände und das Verbindungselement eine geschlossene Struktur bilden.
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In vorteilhaften Ausführungsformen umfassen ferner die folgenden Schritte: Anordnen der geschlossenen Struktur auf Drehwalzen derart, dass die Achse des kreiszylindrischen Mantels in horizontaler Richtung verläuft; Drehen der geschlossenen Struktur und Verschweißen des ersten Wandelements mit dem kreiszylindrischen Mantel durch eine vierte Schweißnaht, die eine umlaufende Außenschweißnaht ist, und Verschweißen des zweiten Wandelements mit dem kreiszylindrischen Mantel durch eine fünfte Schweißnaht, die eine umlaufende Außenschweißnaht ist; Verschweißen des ersten Wandelements mit dem ersten Ende des Verbindungselements durch eine sechste Schweißnaht, die eine Außenschweißnaht ist, während die erste Schweißnaht eine Innenschweißnaht ist; und Verschweißen des zweiten Endes des Verbindungselements mit dem zweiten Wandelement durch eine siebte Schweißnaht, die eine Innenschweißnaht ist, und mit einer achten Schweißnaht, die eine Außenschweißnaht ist.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- die 1 eine Seitenansicht, die eine schematische Darstellung eines Yankee-Trockenzylinders im Betrieb zeigt.
- die 2 eine schematische Darstellung verschiedener Komponenten, die bei der Herstellung des Yankee-Trockenzylinders verwendet werden.
- die 3 eine schematische Darstellung eines der ersten Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- die 4 eine schematische Darstellung eines Teils der Abfolge, die auf den in 3 gezeigten Verfahrensschritt folgt.
- die 5 einen Teil der Abfolge nach dem Abfolgeschritt der 4.
- die 6 eine schematische Darstellung eines Teils der Fertigungsabfolge, die sich unmittelbar an die in 5 gezeigte anschließt.
- die 7 eine der 6 entsprechende Ansicht und zeigt einen nachfolgenden Schritt der Abfolge.
- die 8 eine der 7 entsprechende Ansicht, die den nächsten Teil der Fertigungsabfolge darstellt.
- die 9 eine schematische Seitenansicht, die verdeutlicht, wie die Stirnwände mit außenliegenden Schweißnähten versehen werden.
- die 10 eine der 8 entsprechende Ansicht und zeigt den Yankee-Trockenzylinder nach der in 9 dargestellten Außenschweißung.
- die 11 eine der 10 entsprechende Ansicht und stellt den nachfolgenden Teil der Fertigungsabfolge dar.
- die 12 eine der 11 entsprechende Ansicht und zeigt einen der Endschritte in der Fertigungsabfolge.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Unter Bezugnahme auf die 1 ist ein Yankee-Trockenzylinder 1 im Betrieb dargestellt. Der Yankee-Trockenzylinder 1 kann ein Yankee-Trockenzylinder gemäß der vorliegenden Erfindung sein und die 1 zeigt ein Beispiel, wie ein solcher Yankee-Trockenzylinder in der Praxis eingesetzt werden kann. Wie in 1 zu sehen ist, wird eine Faserstoffbahn W von einem Gewebe 50 zu einem Walzenspalt zwischen einer Walze 51 und dem Yankee-Zylinder 1 gefördert. Das Gewebe 50 kann ein luft- und wasserdurchlässiger Filz sein, der Wasser aufnehmen kann. Die Walze 51 kann beispielsweise eine Saugwalze oder eine Schuhpresswalze sein, aber auch eine andere Art von Walze, wie etwa eine durchbiegungskompensierte Walze. Im Walzenspalt zwischen der Walze 51 und dem Yankee-Zylinder 1 wird die Faserstoffbahn W auf die Außenfläche 7 des Yankee-Zylinders 1 übertragen. Der Yankee-Zylinder 1 hat eine glatte Außenfläche 7. Im Walzenspalt zwischen der Walze 51 und dem Yankee-Trockenzylinder 1 wird die Bahn W von dem Gewebe 50 auf die Oberfläche 7 des Yankee-Trockenzylinders 1 übertragen. Die Faserstoffbahn W neigt eher dazu, einer glatten Oberfläche zu folgen anstatt einer rauen Oberfläche zu folgen, und die Glätte der Außenfläche 7 des Yankee-Trockenzylinders 1 führt dazu, dass die Faserstoffbahn W sehr stark dazu neigt, der Außenfläche 7 des Yankee-Zylinders zu folgen. Die Außenfläche 7 des Yankee-Trockenzylinders 1 wird in der Regel durch eine spezielle Oberflächenbehandlung, wie beispielsweise Schleifen, glatt hergestellt, wohingegen das Gewebe 50 in der Regel - zumindest im Vergleich zur Außenfläche 7 des Yankee-Trockenzylinders 1 - eine raue Oberfläche hat. Die Faserstoffbahn W folgt der Oberfläche des Yankee-Zylinders 1 bei der Drehbewegung des Yankee-Zylinders in Richtung des Pfeils R. Der Yankee-Zylinder 1 wird beheizt und normalerweise von innen durch ein Heizmedium, wie Heißdampf, beheizt. Eine Heißdampfquelle ist symbolisch durch das Bezugszeichen 16 gekennzeichnet. Wenn die Faserstoffbahn W mit der Außenfläche 7 des Yankee-Zylinders 1 in Kontakt steht, wird die heiße Oberfläche 7 des Yankee-Trockenzylinders 1 Wasser in der Faserstoffbahn W verdampfen lassen, sodass die Faserstoffbahn W getrocknet wird. Die Faserstoffbahn W kann dann von der Oberfläche 7 des Yankee-Trockenzylinders 1 entfernt werden. Beispielsweise kann sie mittels eines Abstreifers 53 von der Außenfläche 7 weg gekreppt werden, wie in der 1 schematisch angedeutet. Es versteht sich, dass der Yankee-Trockenzylinder 1 drehbar gelagert ist und das Bezugszeichen 52 einen Zapfen für den Yankee-Trockenzylinder 1 kennzeichnet. Der Yankee-Trockenzylinder der vorliegenden Erfindung ist zum Trocknen von nassen Faserstoffbahnen vorgesehen und kann in der mit Bezug auf die 1 beschriebenen Weise eingesetzt werden, und der Yankee-Trockenzylinder der 1 kann als eine Darstellung des erfindungsgemäßen Yankee-Trockenzylinders verstanden werden. Dem Yankee-Trockenzylinder können weitere Einrichtungen, wie ein Aufroller, nachgelagert sein.
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Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat festgestellt, dass es in bekannten Yankee-Trockenzylindern zu Wärmeverlusten kommen kann, die aus der Leckage von Dampf aus dem Yankee-Trockenzylinder resultieren. Bei einem herkömmlichen Yankee-Trockenzylinder sind die Stirnwände des Yankee-Trockenzylinders über ein zentrales Verbindungselement verbunden, das üblicherweise als ein rohrförmiges Element ausgebildet ist. Der Erfinder hat festgestellt, dass in dem Bereich, in dem das zentrale Verbindungselement mit den Stirnwänden verbunden ist, eine Dampfleckage auftreten kann und dass dies mit der Art und Weise zusammenhängt, in der das zentrale Verbindungselement mit den Stirnwänden verbunden ist. Die herkömmliche Art der Befestigung des zentralen Verbindungselements an den Stirnwänden erfolgt durch Schrauben und/oder Bolzen, wobei diese Befestigungsart traditionell immer verwendet wurde; der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat jedoch festgestellt, dass eine alternative Art und Weise der Befestigung des Verbindungselements an den Stirnwänden verwendet werden sollte.
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Anhand der 12 und der 2 wird nun der Aufbau des erfindungsgemäßen Yankee-Trockenzylinders erläutert. Wie aus der 12 und der 2 ersichtlich ist, umfasst der Yankee-Trockenzylinder 1 gemäß der vorliegenden Erfindung einen kreiszylindrischen Mantel 2, der eine axiale Erstreckung E (2) und ein erstes axiales Ende 4 und ein zweites axiales Ende 5 aufweist. Der zylindrische Mantel 2 hat eine Innenfläche 6 und eine Außenfläche 7. Für jedes axiale Ende 4, 5 des kreiszylindrischen Mantels ist eine Stirnwand 8, 9 mit dem kreiszylindrischen Mantel 2 derart verbunden, dass der kreiszylindrische Mantel 2 und die Stirnwände 8, 9 einen umschlossenen Raum 13 begrenzen (siehe 12). Zwischen den Stirnwänden 8, 9 erstreckt sich ein zentrales Verbindungselement 14 und ist mit den Stirnwänden 8, 9 verbunden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das zentrale Verbindungselement 14 mit den Stirnwänden 8, 9 durch Schweißverbindungen 19, 24, 25, 26 verbunden (siehe 12).
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In vorteilhaften Ausführungsformen sind die Stirnwände 8, 9 auch über die Schweißverbindungen 20, 21, 22, 23 mit dem kreiszylindrischen Mantel 2 verbunden, sodass die gesamte Struktur aus dem kreiszylindrischen Mantel 2, den Stirnwänden 8, 9 und dem zentralen Verbindungselement 14 durch die Schweißverbindungen 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 zusammengehalten wird (siehe 12).
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Vorzugsweise ist das zentrale Verbindungselement 14 mit mindestens einer der Stirnwände 8, 9 durch mindestens eine Schweißverbindung 19, 25 verbunden, die innerhalb des umschlossenen Raumes 13 angeordnet ist.
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In bevorzugten Ausführungsformen ist das Verbindungselement 14 zusätzlich mit jedem Stirnwandelement 8, 9 durch mindestens eine Schweißverbindung 24, 26 verbunden, die außerhalb des umschlossenen Raumes 13 angeordnet ist. Wenn jede Stirnwand 8, 9 eine zentrale Öffnung aufweist, in welche die Längsenden 15a, 15b des Verbindungselements 14 eingesetzt werden, und wenn das Verbindungselement 14 sowohl durch Innenschweißungen, als auch durch Außenschweißungen mit den Stirnwänden 8, 9 verschweißt ist, ergibt sich der Vorteil, dass das Verbindungselement 14 sicher festgehalten werden kann. Dies trägt dazu bei, dem Yankee-Trockenzylinder eine lange Lebensdauer zu verleihen. Auch wird der Herstellungsprozess zeitsparend sein.
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Wie beispielsweise in der 2 und der 12 zu sehen ist, kann die Innenfläche 6 des kreiszylindrischen Mantels 2 mit Innenumfangsnuten 3 versehen sein. Die Umfangsnuten 3 dienen beim Einsatz des Yankee-Trockenzylinders 1 zur Verbesserung der Wärmeübertragung auf die Außenfläche 7 des zylindrischen Mantels 2. Wenn ein Heizmedium, wie Heißdampf, in den umschlossenen Raum 13 eingeleitet wird, kondensiert der Dampf an der Innenfläche 6 und die Wärmeenergie wird auf den zylindrischen Mantel 2 übertragen.
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Vorzugsweise ist das zentrale Verbindungselement 14 durch eine rohrförmige Struktur gebildet oder umfasst eine rohrförmige Struktur, die mit einer Heißdampfquelle 16 außerhalb des Yankee-Trockenzylinders 1 verbindbar ist (siehe 1). Wie beispielsweise in der 12 zu sehen ist, ist die rohrförmige Struktur mit den Öffnungen 17 versehen, sodass Heißdampf über die rohrförmige Struktur des Verbindungselements 14 in den Yankee-Trockenzylinder 1 eintreten, durch die Öffnungen 17 in der rohrförmigen Struktur hindurchtreten, und die Innenfläche 6 des kreiszylindrischen Mantels 2 erreichen kann.
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Anhand der 2 bis 12 wird nun eine mögliche Abfolge für die Herstellung des erfindungsgemäßen Yankee-Trockenzylinders erläutert. Unter Bezugnahme auf die 2 umfassen die Anfangsschritte des Verfahrens: das Bereitstellen eines kreiszylindrischen Mantels 2 mit einem ersten und einem zweiten axialen Ende 4, 5; das Bereitstellen eines ersten und eines zweiten Stirnwandelements 8, 9, wobei jedes Stirnwandelement 8, 9 einen kreiszylindrischen Außenumfang 10 und eine zentrale Öffnung 11, 12 aufweist; das Bereitstellen eines Verbindungselements 14, das sich zwischen einem ersten Längsende 15a des Verbindungselements und einem zweiten Längsende 15b des Verbindungselements erstreckt, und wobei der Abstand zwischen den Längsenden 15a, 15b des Verbindungselements 14 der axialen Länge (oder der Erstreckung E) des kreiszylindrischen Mantels 2 entspricht. Unter Bezugnahme auf die 3 kann das Verbindungselement 14 an seinem ersten Längsende 15a einer Bearbeitung unterzogen werden. In diesem Zusammenhang ist der Begriff „Bearbeitung“ als Arbeitsgang zu verstehen, bei dem Material von dem Verbindungselement 14 abgetragen wird. Die Bearbeitung kann aus einem Drehvorgang bestehen, oder einen solchen umfassen. In der 3 ist mit dem Bezugszeichen 18 eine Werkzeugmaschine, wie ein Werkzeug zum Drehen, angedeutet. Die Bearbeitung wird soweit durchgeführt, dass die äußere Form des ersten Endes 15a des Verbindungselements 14 derart ist, dass es in die zentrale Öffnung 11 des ersten Wandelements 8 passt. Unter Bezugnahme auf die 4 und die 5 wird das Verbindungselement 14 mit der zentralen Öffnung 11 des ersten Wandelementes 8 ausgerichtet und so in Richtung des Pfeils B bewegt, dass das erste Ende 15a des Verbindungselementes 14 in der zentralen Öffnung 11 des ersten Wandelementes 8 passend aufgenommen wird. Wie aus der 6 hervorgeht, wird das Verbindungselement 14 mit dem ersten Wandelement durch eine erste Schweißnaht 19 verbunden, die vorzugsweise eine umlaufende Schweißverbindung/Schweißnaht ist, die über den gesamten Umfang des Verbindungselementes 14 verläuft, sodass das Verbindungselement 14 über seinen gesamten Umfang mit dem ersten Wandelement 8 verbunden ist. Wie in der 6 zu sehen ist, ist die erste Schweißnaht 19 in dem Bereich angeordnet, in dem das erste Ende 15a des Verbindungselements 14 in das erste Wandelement 8 eingesetzt wird. Durch eine weitere Bearbeitung (beispielsweise durch Drehen) wird das zweite Ende 15b des Verbindungselements 14 so geformt, dass es in die zentrale Öffnung 12 des zweiten Wandelements 9 passt.
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Mit Bezug auf 7 und 8 kann der kreiszylindrische Mantel 2 mit dem ersten Wandelement 8 ausgerichtet werden und danach kann das zweite Wandelement 9 mit dem kreiszylindrischen Mantel 2 und mit dem Verbindungselement 14 ausgerichtet werden, so dass das nunmehr bearbeitete zweite Ende 15b des Verbindungselements 14 in die zentrale Öffnung 12 des zweiten Wandelements 9 passt. Unter Bezugnahme auf die 8 wird das erste Wandelement 8 durch eine zweite Schweißnaht 20, die eine Innenschweißnaht ist, mit dem kreiszylindrischen Mantel 2 verschweißt. Das zweite Wandelement 9 wird mit dem kreiszylindrischen Mantel 2 durch eine dritte Schweißnaht 21 verschweißt, die eine Innenschweißnaht ist (d.h. eine Schweißnaht an der Innenseite dessen, was zu einem Yankee-Trockenzylinder 1 werden soll), sodass der kreiszylindrische Mantel 2, die Stirnwände 8, 9 und das Verbindungselement 14 nunmehr eine geschlossene Struktur 27 bilden.
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Man erkennt nun, dass der kreiszylindrische Mantel 2, die Stirnwandelemente 8, 9 und das Verbindungselement 14 derart miteinander verbunden worden sind, dass die Stirnwandelemente 8, 9 die axialen Enden 4, 5 des kreiszylindrischen Mantels 2 zu einem umschlossenen Raum 13 verschließen, und das Verbindungselement 14 sich zwischen den Stirnwandelementen 8, 9 erstreckt. Das Verbindungselement 14 wird selbstverständlich auch mit dem zweiten Wandelement 9 verbunden, wie nachfolgend noch erläutert wird, sodass jedes Stirnwandelement 8, 9 durch eine oder mehrere Schweißverbindungen mit dem Verbindungselement 14 verbunden ist.
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Grundsätzlich sind Ausführungsformen denkbar, bei denen die Längsenden 15a, 15b des Verbindungselements nur durch von einer Seite gebildete Schweißverbindungen mit den Stirnwandelementen 8, 9 verbunden sind, vorzugsweise ist das Verbindungselement 14 mit den Stirnwänden (oder Stirnwandelementen) 8, 9, jedoch durch Schweißverbindungen verbunden, die sich sowohl innerhalb als auch außerhalb des umschlossenen Raumes 13 befinden.
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In bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Fortsetzung der Fertigungsabfolge wie folgt aussehen. Unter Bezugnahme auf die 9 und die 10 kann die geschlossene Struktur 27 so auf Drehwalzen 28 platziert werden, dass die Achse des kreiszylindrischen Mantels 2 in horizontaler Richtung verläuft. Anschließend wird die geschlossene Struktur gedreht und während ihrer Drehung wird das erste Wandelement 8 mit dem kreiszylindrischen Mantel 2 durch eine vierte Schweißnaht 22, die eine umlaufende Außenschweißnaht ist, verschweißt, und das zweite Wandelement 9 wird durch eine fünfte Schweißnaht 23, die eine umlaufende Außenschweißnaht ist, mit dem kreiszylindrischen Mantel 2 verschweißt.
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Unter Bezugnahme auf die 9 und die 10 kann das erste Ende 15a des Verbindungselements 14 auf diese Weise von außen mit der ersten Wand 8 verschweißt werden durch eine Außenschweißnaht (Schweißnaht/Schweißverbindung) 24, die vorzugsweise eine umlaufende Schweißnaht 24 ist, die um den Umfang des Verbindungselements 14 herum verläuft und dort an der Wand der zentralen Öffnung 11 anliegt. In der 9 bezieht sich das Bezugszeichen 54 auf ein Schweißgerät zur Herstellung der außenliegenden Schweißnähte 22, 23.
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Unter weiterer Bezugnahme auf die 11 kann ein nachfolgender Schritt die Wärmebehandlung der geschlossenen Struktur 27 umfassen, die nun ein entstehender Yankee-Trockenzylinder ist. In 11 stellen die Pfeile P symbolisch die auf den Yankee-Trockenzylinder 1 übertragene Wärmeenergie dar. Die Wärmebehandlung kann das Erwärmen des gesamten entstehenden Yankee-Trockenzylinders auf eine Temperatur im Bereich von 580 °C bis 680 °C umfassen. In Ausführungsformen der Erfindung kann die Wärmebehandlung das Erwärmen des gesamten entstehenden Yankee-Trockenzylinders 1 auf eine Temperatur im Bereich von 605 °C bis 640 °C umfassen. Er kann beispielsweise auf eine Temperatur von 620 °C erwärmt werden. Die Erwärmung sollte vorzugsweise nicht zu schnell durchgeführt werden und der Erfinder hat festgestellt, dass die Erwärmung vorzugsweise mit einer solchen Geschwindigkeit durchgeführt werden sollte, dass die Temperatur des Yankee-Zylinders um 20 °C bis 45 °C pro Stunde erhöht wird (20 °C bis 45°C/Stunde). Besonders bevorzugt wird die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 25 °C bis 35 °C/ Stunde erhöht, und eine geeignete Heizrate kann beispielsweise 30 °C/Stunde sein. Die Geschwindigkeit, mit der die Temperatur erhöht wird, wird gering gehalten, um schädliche Spannungen im Material, insbesondere in den Schweißnähten, zu vermeiden. Wenn der Yankee-Trockenzylinder seine Endtemperatur erreicht hat, kann er für eine gewisse Zeit auf dieser Temperatur gehalten werden. Als Faustregel gilt, dass der Yankee-Trockenzylinder pro 25 mm Materialstärke für etwa eine Stunde auf seiner erhöhten Endtemperatur gehalten werden sollte. Beispielsweise sollte der Yankee-Trockenzylinder für etwa 3 Stunden auf der erhöhten Temperatur gehalten werden, wenn die Materialstärke 75 mm beträgt. Anschließend lässt man den Yankee-Trockenzylinder abkühlen. Der Yankee-Trockenzylinder soll zunächst mit einer langsamen Geschwindigkeit, etwa 20 °C/h bis 30° C/h abkühlen, bis er eine Temperatur von etwa 200 °C erreicht hat, wonach er frei abkühlen kann.
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Durch Anheben der Temperatur auf ein Niveau im Bereich von 580 °C bis 680°C wird der Vorteil erreicht, dass etwaige Spannungen nach den Schweißvorgängen beseitigt werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Wärmebehandlung durchgeführt wird, während das zweite Ende 15b des Verbindungselements 14 noch nicht mit der zweiten Stirnwand 9 verschweißt ist. Der Grund liegt darin, dass Schrumpfungen in den Schweißnähten zu bleibenden mechanischen Spannungen in dem Yankee-Trockenzylinder führen könnten, wenn das zweite Ende 15b vor der Wärmebehandlung mit der zweiten Stirnwand 9 verschweißt wird. Wenn das zweite Ende 15b bei der Durchführung der Wärmebehandlung noch nicht mit der zweiten Stirnwand 9 verschweißt ist, ist das zweite Ende 15b des Verbindungselements relativ zu der zweiten Stirnwand 9 noch frei beweglich. Nach der Wärmebehandlung kann es dann mit der zweiten Stirnwand 9 verschweißt werden. Auf diese Weise kann das Entstehen mechanischer Spannungen vermieden werden.
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Unter Bezugnahme auf die 12 können nachfolgende Verfahrensschritte daher das Verschweißen des zweiten Endes 15b des Verbindungselements 14 mit dem zweiten Wandelement 9 durch eine siebte Schweißnaht 25, die eine Innenschweißnaht ist, und durch eine achte Schweißnaht 26, die eine Außenschweißnaht ist, umfassen. Grundsätzlich können die siebte Schweißnaht 25 und die achte Schweißnaht 26 vor der Wärmebehandlung ausgeführt werden, aus zuvor erläuterten Gründen werden diese Schweißnähte jedoch bevorzugt nach der Wärmebehandlung der geschlossenen Struktur 27 ausgeführt.
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Auf das Verschweißen des zweiten Endes 15b des Verbindungselements 14 mit der zweiten Stirnwand 9 kann vorteilhaft (aber nicht zwangsweise) eine lokale Wärmebehandlung des Bereiches, in dem das zweite Ende 15b mit der zweiten Stirnwand 9 verschweißt ist, folgen.
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Dank der vorliegenden Erfindung kann eine Leckage von Dampf und damit von Wärmeenergie reduziert werden. Wenn die gesamte Struktur verschweißt wird, können die Wärmeverluste noch weiter reduziert werden.
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Das Verschweißen der Stirnwände mit dem kreiszylindrischen Mantel kann wahlweise so erfolgen, dass das Endergebnis (hinsichtlich der Lage der Schweißnähte, welche die Stirnwände
8,
9 mit dem zylindrischen Mantel verbinden) so ist, wie in dem
US-Patent Nr. 8438752 beschrieben und wie beispielsweise in der
3 dieses Patents dargestellt.
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Um Wärmeverluste weiter zu reduzieren, können die Stirnwände mit einer besonderen Isolierung, beispielsweise wie in dem
US-Patent 8398822 offenbart, versehen sein.
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Im Einsatz kann der erfindungsgemäße Yankee-Trockenzylinder in Kombination mit einer Heißlufthaube verwendet werden, beispielsweise mit einer Heißlufthaube, wie sie in dem
US-Patent Nr. 6079115 oder in der
EP 2963176 A1 offenbart ist.
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Wenn der erfindungsgemäße Yankee-Trockenzylinder mit Nuten
3 versehen ist, kann der Yankee-Trockenzylinder auch Einrichtungen zum Abführen von Kondensatwasser aus den Nuten aufweisen. Beispiele für derartige Einrichtungen sind beispielsweise in dem
europäischen Patent Nr. 2614182 offenbart.
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Auch wenn die Erfindung hinsichtlich eines Yankee-Trockenzylinders beschrieben wurde, ist offensichtlich, dass diese Kategorien nur unterschiedliche Aspekte ein und derselben Erfindung widerspiegeln. Daher versteht es sich, dass der Yankee-Trockenzylinder Merkmale aufweisen kann, die das unvermeidliche Ergebnis der Herstellung des Yankee-Trockenzylinders , unabhängig davon, ob diese Merkmale ausdrücklich erwähnt wurden oder nicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4320582 [0003]
- US 8438752 [0003, 0037]
- US 8398822 [0038]
- US 6079115 [0039]
- EP 2963176 A1 [0039]
- EP 2614182 [0040]
