DE2155222C3 - Drehbarer Trockenzylinder - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen drehbaren Trockenzylinder zur Trocknung einer Materialbahn, mit einer Einrichtung zur Zuführung von Dampf in eine innerhalb des Zylinders befindliche Kammer, wobei die Einrichtung sich über die gesamte axiale Länge des Zylinders erstreckt, und mit einer Einrichtung zur Abführung des Kondensates aus der Innenkammer des Zylinders.

Bei einem aus US-PS 2 545 917 bekannten Trockenzylinder ist der innenwand des Trockenzylinders unmittelbar benachbart ein Abstreifblech ortsfest gehaltert, das die Ansammlung einer verhältnismäßig dicken Wasserschicht und damit eine Verringerung der Wärmeübergangsgeschwindigkeit verhindern sol!. Dieses Abstreichblech verhindert aber nicht nur die Ansammlung einer dicken Wasserschicht, sondern dient auch zur Weiterführung des Wassers in eine dem Blech benachbart angeordnete Saugleitung. Zur Beheizung des Trockenzylinders dient ein mit über die Länge des Zylinders mit Düsen versehenes Zentralrohr, so daß der aus den Düsen austretende Heizdampf nach der Kondensation an den Zylinderwänden über das am unteren Bereich des Zylinders angeordnete Leitblech der dort mündenden Absaugleitung zugeführt wird. Eine Möglichkeit zur unterschiedlichen Beeinflussung der Erwärmung bzw. des Wärmeübergangs über die axiale Länge des Zylinders ist bei dieser bekannten Ausführungsart nicht gegeben.

Ein anderer bekannter Trockenzylinder gemäß US-PS 2 792 643 wird mit einem flüssigen Heizmedium beaufschlagt, das über ein Zentralrohr und dort angeordnete Düsen zugeführt wird. Zu diesem zentralen Leitungsrohr sind zwei radial gerichtete Trennwände abgedichtet und in Axialrichtung zueinander entgegengesetzt derart verschiebbar, daß durch diese Trennwände die axiale Länge des mit dem Heizmedium beaufschlagten Zylinderbereiches vergrößert oder verkleinert werden kann. Die axial beweglichen Trennwände sind am Umfang gegen die Innenwand des Trokkenzylinders abgedichtet. Das flüssige Heizmedium füllt den durch die radialen Trennwände von den Außenbereichen abgeschlossenen mittleren Zylinderbereich etwa bis zur Hälfte, während über diesen Pegelstand ansteigendes Heizmedium durch eine die Zuführungsleitung umgebende Ablaufleitung abgeführt. wird. Bei diesem bekannten Vorschlag kann nur eine Art von Heizmedium verwendet werden, und eine Änderung des Wärmeübergangswertes in bestimmten Axialbereichen des Zylindermantels ist nicht möglich.

Die DT-AS 1 461 126 beschäftigt sich mit dem bei Trockenzylindern für Papiermaschinen auftretenden Problem, wonach sich am Übergang des Zylindermantels und der Stirnflächen des Trockenzylinders im Hinblick auf eine gleichmäßige Manteltemperatur ungünstige Verhältnisse der Wärmeleitung ergeben. Durch die Anwendung von im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Rippen und Nuten auf der Innenseite des Zylindermantels kann man zwar den Wärmeübergang verbessern, da sich das Kondensat in den Nuten sammelt, während die Rippen auch weiterhin vom Heizdampf umspült werden. Um nun auch in den genannten Randzonen die Oberflächentemperatur des Trockenzylinders zu vergleichmäßigen, erhalten die Nuten in den Randbereichen des Zylindermantels eine zu den Stirnseiten hin stetig abnehmende Tiefe. Auf diese Weise werden die über die Zylinderstirnwandungen abgeleiteten Wärmemengen berücksichtigt, so daß in diesem Bereich der Heizdampf intensiver auf den Zylindermantel einwirken kann und nicht durch tiefere, mit Kondensat gefüllte Nuten behindert ist.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Trockenzylinder der eingangs bezeichneten Bauart so auszugestalten, daß man in der über den Zylinder geführten Materialbahn das Trocknungsmaß über die Materialbreite bzw. die über die Breite des Zylinders der MaterialDahn zugeführte Wärme regeln

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kann, um gegebenenfalls einen über die Zylinderbreite unterschiedlichen Trocknungsverlauf zu erreichen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zylinder in an sich bekannter Weise Trennwände aufweist, die sich quer zur Zylinderachse erstrecken und die die Innenkammer des Zylinders in mehrere Teilkammern unterteilen, und daß Einrichtungen vorgesehen sind zur Zuführung eines nicht kondensierenden Strömungsmediums in vorbestimmte Teilkammern. Mit diesem Vorschlag läßt sich der Wärmeübergang und der Temperaturverlauf üDer die axiale Länge des Trockenzylinders in Anpassung an bestimmte besondere Eigenschaften beim Trocknen einer Papierbahn beliebig anpassen, z. B. wenn die Ränder des Bahnmaterials schneller oder langsamer getrocknet werden sollen als der mittlere Bereich. Andererseits läßt sich mit dem Vorschlag aber die ebenfalls erstrebte Eigenschaft erreichen, den Trockenzylinc!;r über seine gesamte Breite mit einer gleichmäßigen Temperatur bzw. einem gleichmäßigen Wärmeübergangsverhalten zu versehen.

Zur weiteren Ausgestaltung der Erfindung wurde vorgeschlagen, daß in den Trennwänden oder zwischen den Trennwänden und der zylindrischen Innenfläche des Zylinders Öffnungen vorgesehen sind. Diese öffnungen zwischen den Teilkammern haben den Zweck, das sich in den Teilkammern bildende Kondensat zu vereinigen und gegebenenfalls an einer einzigen Stelle innerhalb der Trommel abzuziehen.

Weiterhin können die Dampfzuführungseinrichtung, die Einrichtung zur Abführung von Kondensat und die Einrichtung zur Zuführung eines nicht kondensierenden Strömungsmediums in vorbestimmte Teilkammern feststehend angeordnet sein. Dies bedeutet, daß bei rotierendem Trockenzylinder die Dampfbeaufschlagung immer in die gleiche Richtung und somit sich gegenständig ändernde Oberflächenbereiche der Zylinderinnenwand richtet.

Eine weitere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß die Einrichtung zur Zuführung eines nicht kondensierenden Strömungsmediums in vorbestimmte Teilkammern eine sich parallel zur Längsachse des Zylinders erstreckende Verteilerleitung aufweist, die mit einer Mehrzahl radial angeordneter Rohre versehen ist, von denen jedes Rohr in eine aus einer Mehrzahl von unter axialen Abständen angeordneten Nuten hineinragt, die auf der zylindrischen Innenfläche des Zylinders vorgesehen sind. Dies ergibt eine sehr wirksame und auch differenzierte Steuermöglichkeit für den Temperaturverlauf über die Länge des Trockenzylinders, da jede Umfangsnut einzeln mit dem nicht kondensierbaren Strömungsmedium gespeist werden kann.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Einrichtung zur Abführung des Kondensats aus der Innenkammer des Zylinders in an sich bekannter Weise eine parallel zur Längsachse des Zylinders verlaufende Sammelleitung aufweist und mehrere radial gerichtete Rohre trägt, von denen jedes Rohr in eine der unter axialen Abständen auf dem Innenumfang des Zylinders angeordneten Nuten hineinragt.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen axialen Längsschnitt durch einen Trokkenzylinder nach der Erfindung,

F i g. 2 einen abgebrochenen Radialschnitt durch einen Trockenzylinder gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie HI-IH in F i g. 2.

In den Ausführungsbeispielen ist der Erfindungsgedanke zur Steuerung des Heiztemperaturverlaufes bei einem in F i g. 1 gezeigten Trockenzylinder 10 angewendet, der zum Trocknen einer Papierbahn 11 im Zuge der Papierherstellung benutzt wird. Zum Trocknen des Materials liegt die Papierbahn 11 am Mantel 12 des Trockenzylinders 10 an. An beiden Enden ist der Mantel 12 durch mittels Schrauben 14 befestigte Stirnplatten abgeschlossen, so daß eine Innenkammer 15 entsteht. Jede Stirnplatte 13 besitzt eine Nabe 16 mit einer Einrichtung zur drehbaren Lagerung des Zylinders, wobei die Nabe außerdem mit einem rotierenden Antrieb für den Zylinder gekuppelt werden kann.

Zur Beheizung des Zylinders 10 dient eine sich längs der Zylinderachse erstreckende Dampfleitung 18. Die Dampfleitung 18 enthält mehrere in axialem Abstand zueinander angeordnete Düsen 19 und ist in Lagern 21 innerhalb der Naben 16 abgestützt. Zur Vermeidung von Dampfverlusten aus der Innenkammer sind an den Nabenenden Dichtungen 22,23 vorgesehen, die an dem jeweiligen Ende der im gezeigten Ausführungsbeispiel feststehenden Dampfleitung 18 anliegen, um die herum der Zylinder 10 auf den Lagern 21 rotiert.

Neben der Dichtung 23 ist die Dampfleitung !8 mit einer zur Heizdampfquelle führenden Leitung 24 verbunden. Das gegenüberliegende Ende der Dampfleitung 18 nimmt eine Abzugsleitung 25 auf, die konzentrisch durch die Dampfleitung 18 bis etwa zur Mitte der Innenkammer 15 verläuft, wo sie an eine Abzugseinrichtung 26 zur Abführung des Kondensats aus der Innenkammer 15 angeschlossen ist. Die Abzugseinrichtung 26 kann mit einem Saugrohr oder ähnlichen Absauggeräten versehen sein.

Der aus den Düsen 19 austretende Dampf beheizt den Zylindermantel 12 und die Stirnplatten 13 und bildet dadurch im Laufe des Betriebs Kondensat. Unter Berücksichtigung der Drehung des Zylinders 10 sammelt sich das Kondensat auf der Innenfläche 27 des Mantels 12 zu einer zylindrischen Kondensatschicht. Die Abzugseinrichtiing 26 saugt auf Grund des Druckunterschiedes zwischen der Innenkammer 15 und der Absaugleitung 25 das Kondensat ab.

Wenn eine Papierbahn 11 über den Trockenzylinder geführt wird, erfolgt die Trocknung über die Breite der Bahn nicht immer gleichmäßig; es tritt beispielsweise der Zustand auf, daß die Randbereiche der Bahn schneller als deren Mittelbereich trocknen. Um den Trocknungsgrad über die Breite der Papierbahn beeinflussen zu können, wird im Zylinder 10 der Temperaturverlauf in Axialrichtung gesteuert. Gemäß F i g. 1 sind zu diesem Zweck mehrere unter axialem Abstand angeordnete Trennwände 28 vorgesehen, die an der Dampfleitung 18 befestigt sind und die Innenkammer 15 in drei Teilkammern aufteilen, und zwar in eine mittlere Teilkammer 30 zwischen den beiden Trennwänden 28 und in zwei in die Stirnplatten 13 angrenzende Teilkammern 31. Die Trennwände 28 enthalten Öffnungen 33, die beim gezeigten Beispiel als kreisringförmiger Abstand zwischen dem Umfang der Trennwand und der Innenfläche des Zylindermantels bestehen.

Ferner sind Einrichtungen vorgesehen, um ein nicht kondensierendes Strömungsmedium, z. B. Luft, in vor bestimmte Teilkammern, z. B. die Teilkammern 31, einzuführen. Diese Einrichtungen bestehen beim gezeigten Ausführungsbeispiel aus je einer Luftleitung 35, die sich von den Enden der Dampfleitung 18 einwärts erstrek-

ken und jeweils in einer in die Kammer 31 mündenden Luftdüse 36 enden. Jede Luftleitung 35 ist an eine Druckluftquelle angeschlossen und enthält ein Ventil 37, um die durch die Leitung 35 und Düse 36 ausströmende Luftmenge zu regeln, die durch den Dampf in der Leitung 18 erhitzt wird.

Indem man beispielsweise Luft als nicht kondensierendes Strömungsmedium in die Teilkammer 31 einführt und eine Durchmischung der Luft mit dem durch die Düse 19 eintretenden Dampf zuläßt, wird der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung zwischen dem Heizdampf und dem Zylindermantel 12 verringert. Die Geschwindigkeit des Wärmeübergangs wird somit im Zylindermantel im Bereich der Teilkammer 31 herabgesetzt.

Die Trennwand 28 hält den Dampf oder die aus Dampf und Luft bestehende Mischung innerhalb der jeweiligen Teilkammern 30 und 31. Durch die öffnungen 33 kann sich jedoch ein Teil des Kondensats zwischen den Kammern bewegen und somit die Abzugseinrichtung 26 erreichen. Die Größe der öffnungen 33 begrenzt die Austauschströmung zwischen Dampf oder Dampf-Luft-Gemisch zwischen den Teilkammern. Auf diese Weise ist das Heizmedium in den Teilkammern 30 und 3! im wesentlichen von dem Heizmedium der benachbarten Teilkammern abgegrenzt, so daß die Beheizung des der jeweiligen Teilkammern zugeordneten Zylindermantelbereiches unabhängig von den anderen Teilkammern geregelt werden kann. Durch Beeinflussung der Heizeigenschaften des Heizmediums in den einzelnen Teilkammern und durch Regelung der dem Heizmedium zugemischten Luftmenge läßt sich der Temperaturverlauf in Längsrichtung des Trockenzylinders 10 beliebig ändern.

Durch Zugabe von Luft zu dem in der jeweiligen Teilkammer 31 befindlichen Heizmedium kann man die Heizkapazität der Teilkammer gegenüber derjenigen der mittleren Teilkammer 30 verringern. Durch Änderung der Heizkapazität wird dem Zylindermantel im Bereich der Teilkammern 31 weniger Dampfwärme zu geführt als dem mittleren Zylindermantelbereich, so daß die über den Trockenzylinder 10 geführte Papierbahn 11 in ihrem Mittelabschnitt stärker beheitzt wird als an den Randabschnitten. Durch Auswahl verschiedener Heizkapazitäten kann man den Temperaturverlauf über die Axiallänge des Zylinders so steuern, daß die Papierbahn 11 über ihre gesamte Breite im wesentlichen gleichmäßig trocknet

Die Dampfleitung 18, die darauf befestigten Dampfdüsen, die Abzugseinrichtung 26 und die Abzugsleitung 25 wie auch die Luftleitungen 35 sind bezüglich des rotierenden Mantels 12 und der Stirnplatten 13 des Zylinders festgehalten. Die Enden der Dampfleitung 18 einschließlich der Abzugsleitung 25 und der Luftleitungen 35 können geeignete Anschlüsse aufweisen, die eine Relativdrehung ermöglichen, so daß die in der Kammer 15 des Trockenzylinders befindliche Anordnung mit dem Zylinder mitdreht Bei mitdrehenden Trennwänden 28 und Dampfleitung 18 können die Trennwände mit der Innenfläche 27 des Mantels 12 verbunden sein, so daß sie zusätzlich abgestützt sind Bei ortsfesten Trennwänden und Dampfleitung 18 ist von vornherein am Umfang ein Abstand entsprechend der Umfangsöffnung 33 notwendig, um eine Relativbewegung zwischen Zylindermantel 12 und Trennwand 28 zu ermöglichen.

Selbstverständlich kann man durch zusätzliche Trennwände 28 die Zahl der Teilkarnmern erhöhen. Jede Teilkammer ist mit einer Einrichtung zur Zuführung eines kondensierenden Strömungsmediums, z. B. Luft, versehen, wobei die den einzelnen Teilkammern zugeführte Luftmenge unabhängig regelbar ist.

F i g. 2 und 3 zeigen als weitere Ausführungsform einen Trockenzylinder 50, dessen Zylindermantel auf der Innenseite mit einer Mehrzahl unter axialem Abstand zueinander angeordneten Umfangsnuten 52 versehen ist. In den Nuten sammelt sich das Kondensat des zur Beheizung zugeführten Dampfes. Jede Nut 52 besteht aus einer Bodenfläche 53 und zwei radial gerichteten Seitenwänden 54.

Zur Beseitigung des Kondensats aus den Nuten ist eine Abzugseinrichtung vorgesehen, die eine Sammelleitung 55 aufweist, welche über eine Leitung 56 an einen Abzug aus dem Zylinder angeschlossen ist. Von der Sammelleitung 55 gehen kleine Rohre 57 jeweils in eine der Nuten 52 aus. Die Rohre 57 dienen 7ur Aufnähme des Kondensats aus den Nuten, das über die Sammelleitung 55 und die Anschlüsse 56 in die Hauptabzugsleitung gesaugt wird.

Zur Steuerung des Temperaturverlaufes über die Axiallänge des Zylinders 50 ist eine Verteilerleitung 60 über eine Rohrleitung 61 an eine Vorratsquelle für nicht kondensierbares Strömungsmedium, z. B. eine Druckluftquelle angeschlossen, so daß die Druckluft ähnlich F i g. 1 über eine parallel zur Zylinderachse verlaufende Luftleitung zugeführt wird. An der Verteilerleitung 60 befinden sich unter axialen Abständen angeordnete Rohre 62, von denen jeweils ein Rohr in eine Nut 52 hineinragt Die Rohre 62 wirken als Düse und beaufschlagen die Bodenfläche 53 der Nut mit Luft. Die eingeblasene Luft sammelt sich an der Bodenfläche 53 und an den Seitenwänden 54 der Nut an, die somit da: Ausströmen und Überströmen in benachbarte Nuter begrenzen. Durch zusätzliche Hilfsmittel, z. B. durch eine Verengung oder eine Blende innerhalb des Rohrs 52 kann die aus den Rohren in die entsprechende Nut 5 abgegebene Luftmenge wahlweise verändert werden.

Wie bei der zuerst beschriebenen Ausführungsforrr wird auch hier durch Zugabe von Luft zu dem in der Nuten 52 befindlichen Dampf die Geschwindigkeit dei Wärmedurchsatzes verringert und somit die über die Bodenfläche 53 der Nut in den Zylindermantel 51 über führte Wärmemenge verändert Durch Änderung der ir die jeweilige Nut 52 eingeblasenen Luftmenge läßt sich über die Länge des Zylindermantels 51 der Tempera turverlauf verändern. Indem man das jeweilige Rohr 62 so anordnet, daß unter Berücksichtigung eines gegebe nen Luftdruckes innerhalb der Verteilerleitung 60 dit jeweils erforderliche Luftmenge in die Nut eindringei kann, läßt sich der Temperaturverlauf über die Läng« des Zylinders 50 auf ein vorbestimmtes Temperatur profil einstellen, das für die erwünschte Gleichmäßig keit der Trocknung einer Papierbahn am besten geeignet ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Drehbarer Trockenzylinder zur Trocknung einer Materialbahn, mit einer Einrichtung zur Zuführung von Dampf in eine innerhalb des Zylinders befindliche Kammer, wobei die Einrichtung sicn über die gesamte axiale Länge des Zylinders erstreckt, und mit einer Einrichtung zur Abführung des Kondensates aus der Innenkammer des Zylinders, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder in an sich bekannter Weise Trennwände (28) aufweist, die sich quer zur Zylinderlängsachse erstrecken und die die Innenkammer (15) des Zylinders (10) in mehrere Teükammern (30, 31) unterteilen, und daß Einrichtungen (25) vorgesehen sind zur Zuführung eines nicht kondensierenden Strömungsmediums in vorbestimmte Teilkammern (31).

2. Trockenzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Trennwänden 28 oder zwisehen den Trennwänden (28) und der zylindrischen Innenfläche (27) des Zylinders (10) öffnungen (33) vorgesehen sind.

3. Trockenzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfzuführungseinrichtung (18), die Einrichtung (26) zur Abführung von Kondensat und die Einrichtung (35) zur Zuführung eines nicht kondensierenden Strömungsmediums in vorbestimmte Teükammern (31) feststehend angeordnet sind.

4. Trockenzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (35) zur Zuführung eines nicht kondensierenden Strömungsmediums in vorbestimmte Teükammern (31) Düsen (36) aufweist, die auf oder in der Nähe der Längsachse des Zylinders (10) angeordnet sind.

5. Trockenzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (35) zur Zuführung eines nicht iondensierenden Strömungsmediums in vorbestimmte Teükammern (31) eine sich parallel zur Längsachse des Zylinders (10) erstreckende Verteilerleitung (60) aufweist, die mit einer Mehrzahl radial angeordneter Rohre (62) versehen ist, von denen jedes Rohr in eine aus einer Mehrzahl von unter axialen Abständen angeordneten Nuten (52) hineinragt, die auf der zylindrischen Innenfläche (27) des Zylinders (10) vorgesehen sind.

6. Trockenzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (26) zur Abführung des Kondensates aus der Innenkammer (15) des Zylinders (10) in an sich bekannter Weise eine parallel zur Längsachse des Zylinders (10) verlaufende Sammel- oder Verteilerleitung (55) aufweist und mehrere radial gerichtete Rohre (57) trägt, von denen jedes Rohr in eine der unter axialen Abständen auf dem zylindrischen Innenumfang (27) des Zylinders (10) angeordneten Nuten (52) hineinragt.