DE9104007U1 - Trockenzylinder für Papiermaschinen - Google Patents

Description

Anwaltsakte: P 4801

J.M. Voith GmbH

Kennwort: "Kondensatausgleich"

Trockenzylinder für Papiermaschinen

Die Erfindung betrifft einen Trockenzylinder für Papiermaschinen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Trockenzylinder dieser Art sind aus einer Vielzahl von Druckschriften bekanntgeworden. Nur beispielshalber wird auf DE-AS 1 604 793 verwiesen. Dabei sind eine Vielzahl von umlaufenden Innenrippen mit dazwischen befindlichen Rillen praktisch über die gesamte axiale Erstreckung des Zylindermantels in gleichmäßigen Abständen verteilt angeordnet. Während des Betriebes bildet sich in den Rillen ein Kondensatfilm. Dieser behindert den Wärmestrom vom Dampf im Inneren des Trockenzylinders durch den Mantel des Trockenzylinders hindurch zur Papierbahn. Deshalb sind bei dieser bekannten Ausführungsform Saugrohre vorgesehen, die jeweils in die Rillen hineinragen und von dort den Kondensatfilm absaugen.

DE-OS 23 38 922 zeigt und beschreibt einen ähnlichen Trockenzylinder. Hierbei sind in den Rillen Einsätze eingeklemmt, die dafür sorgen, daß der Kondensatfilm intensiv durchwirbelt wird. Hierdurch wird die nachteilige Wirkung des Kondensatfilms weitgehend aufgehoben, so daß der Wärmestrom von innen nach außen weniger behindert wird.

DE-OS 1 809 910 zeigt und beschreibt einen ähnlichen Trockenzylinder. Aus Figur 2 dieser Schrift erkennt man den konvexen Verlauf der Innenfläche des Trockenzylinders im Zwischenraum zwischen der radial äußersten Rippe des Mantels und dem Flansch.

DE-OS 3 023 298 zeigt und beschreibt ebenfalls einen dampfbeheizten Trockenzylinder. Hierbei ist jedoch die innere Mantelfläche nicht gerippt, sondern platt ausgeführt. Bei dieser Schrift geht es um das einwandfreie Trocknen der Papierbahnränder.

Der Randbereich von Trockenzylindern war schon immer eine Problemzone. Insbesondere bei Schnellaufenden Papiermaschinen wird die Bahn an den Rändern im allgemeinen stärker getrocknet, als in der Mitte. Dadurch schrumpfen die Ränder schneller, als der Rest der Bahn, wodurch Falten und Bahnabrisse entstehen können.

Das Übertrocknen der Ränder wird zum Teil darauf zurückgeführt, daß die Luftzirkulation im Randbereich intensiver ist. Es gibt jedoch noch weitere Einflüsse: Auch die äußersten Randbereiche des Mantels werden von innen her aufgeheizt. Es wird ihnen jedoch keine Wärme durch die Papierbahn entzogen, da sich die Papierbahn nur über eine bestimmte Länge des Zylindermantels hinweg erstreckt. Deshalb findet ein gewisser Wärmestrom von den äußersten Randbereichen des Zylindermantels zur Zylindermitte hin statt, wodurch in erster Linie die Bahnränder verstärkt aufgeheizt werden. Ein weiterer Einfluß besteht darin, daß im Bereich der konvex gekrümmten inneren Mantelfläche keinerlei Kondensatfilm mehr vorhanden ist, weil der Kondensatfilm zu den radial äußeren Bereichen der inneren Mantelfläche hin wandert.

Das Problem ist jedoch sehr komplex, wie im folgenden gezeigt werden soll. Der genannte Zwischenraum zwischen der axial äußersten Rippe und dem Flansch hat in axialer Richtung gesehen eine große Erstreckung, verglichen mit dem axialen Abstand zwischen zwei einander benachbarten Rippen. Der Grund liegt in besonderen Anforderungen an die Festigkeit. In diesem Bereich treten nämlich besonders hohe Spannungen vom Deckel her im Mantel auf. Diese hohen Spannungen verbieten es, mit der radial äußersten Rippe allzu nahe an den Flansch heranzugehen.

Wie oben erwähnt, wird sich ein Kondensatfilm im radial äußeren Bereich des Zwischenraumes einstellen. Axial gesehen ist dies jener Bereich des Zwischenraumes, der der axial äußersten Rippe benachbart ist. Der andere Teil des Zwischenraumes ist somit von Kondensat weitgehend frei. Die Warmestromdichte im Zylindermantel ist somit im kondensatbedeckten Teil gering, im kondensatfreien Teil groß. Die Papierbahn erstreckt sich im Interesse einer optimalen Ausnutzung der Länge des Zylinders über einen Teil des Zwischenraumes, ohne daß im voraus genau festgelegt werden kann, wie weit sie über die Zone geringer Warmestromdichte hinaus in die Zone hoher Warmestromdichte ragt. Die Verhältnisse sind somit nicht sauber definiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen dampfbeheizten Trockenzylinder gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, daß die Trocknung in den Randzonen verbessert wird, insbesondere, daß definierte Verhältnisse geschaffen werden, so daß die Warmestromdichte im Zwischenraum zwischen der axial äußersten Rippe und dem Flansch entsprechend der Papierbahnbreite beeinflußt werden kann. Dabei soll der bauliche Aufwand möglichst gering gehalten werden.

Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Im einzelnen werden Maßnahmen getroffen, um die axiale Erstreckung des Kondensatfilms im Zwischenraum, d.h. dessen Erstreckung in axialer Richtung und der axial äußersten Rippe zum Ende hin möglichst genau einzustellen, um somit auch die Warmestromdichte in axialer Richtung zu beeinflussen.

Gemäß der Unteransprüche gibt es einige Möglichkeiten, wie diese Maßnahmen im einzelnen aussehen können. Hier kommen in erster Linie Bohrungen in Betracht, die in der radial äußersten Rippe angebracht werden, und die eine leitende Verbindung herstellen zwischen der radial äußersten Rille und dem genannten Zwischenraum. Die radial äußerste Rille ist ja von einem Siphon besaugt. Durch die leitende Verbindung durch die radial äußerste Rippe

hindurch wird damit auch der Spiegel des Kondensats im Zwischenraum einstellbar, so daß hiermit auch Einfluß auf die Wärmestromdichte in jenem Teil des Zwischenraumes genommen werden kann, in welchem sonst Kondensat steht. Dabei können die Bohrungen an radial unterschiedlichen Stellen angebracht werden. Es empfiehlt sich auch, eine Jalousie, beispielsweise einen entsprechend gelochten Ring vorzusehen, der der axial äußersten Rippe zugeordnet wird, um bei Stillstand des Trockenzylinders ein leichtes und schnelles Absperren einiger der Bohrungen zu erzielen. Auf diese Weise läßt sich die Höhe des Kondensatfilms im rippennahen Bereich des Zwischenraumes einstellen.

Eine weitere Maßnahme besteht darin, den rippennahen Bereich des Zwischenraumes mit den bekannten Kondensat-Störkörpern zu versehen, jedoch gleichzeitig eine vorzugsweise ringförmige Begrenzungswand am axial äußersten Ende der Störkörper anzuordnen. Zwischen der Begrenzungswand und der axial äußersten Rippe kann sich nunmehr ein Kondensatfilm definierter Stärke einstellen, so daß sich die Trennlinie zwischen einer "kälteren" und einer "wärmeren" Zone des Zwischenraumes im voraus genau definieren läßt. Die Begrenzungswand hat in diesem Falle am besten die Gestalt eines umlaufenden Ringes, der mit seiner Außenkante an der inneren Wandfläche des Zwischenraumes anliegt. Dabei kann eine feste Verbindung zwischen den Kondensat-Störkörpern und der Begrenzungswand hergestellt werden.

Diese beiden Lösungen haben den Vorteil, daß sie einen Siphon im Zwischenraum unnötig machen, da der Siphon, welcher der axial letzten Rille zugeordnet ist, eine entsprechende Einstellung des Kondensatfilmes auch im rippennahen Bereich des Zwischenraumes besorgt. Dies kann besonders vorteilhaft sein, da gerade im Bereich des Zwischenraumes Einbauten, wie Extra-Siphons, besonders stören. Es könnte jedoch auch daran gedacht werden, dennoch einen Extra-Siphon im Zwischenraum vorzusehen, um den Kondensatfilm weitgehend oder vollständig abzusaugen. Die beiden erstgenannten Maßnahmen sind jedoch zu bevorzugen. Im übrigen ist eine

Kombination aus allen drei Maßnahmen denkbar.

Der Stand der Technik sowie die Erfindung sind anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Die Figuren 1 bis 3 veranschaulichen drei verschiedene Ausführungsformen der Erfindung, wobei jeweils der Endbereich eines Trockenzylinders gezeigt ist.

Figur 4 zeigt einen bekannten Trockenzylinder für eine Papiermaschine im Axialschnitt.

Figur 5 zeigt den Endbereich eines bekannten

Trockenzylin- ders, ebenfalls im Axialschnitt, gegenüber dem Maßstab von Figur 1 vergrößert.

In den Figuren 1, 2a, 2b und 2c sind erste Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Dabei zeigt Fig. 1 den Endbereich eines Zylindermantels 1 in einem Axialschnitt. Die in axialer Richtung äußerste Rippe 8a ist mit einer Bohrung 12 versehen, durch welche ein abgekröpftes Röhrchen 13 hindurchgeführt ist. Das Röhrchen läßt sich um seine zur Zylinderachse parallele Längsachse schwenken, so daß damit der - nicht gezeigte - Kondensatfilm in seiner Stärke eingestellt werden kann. Fig. la veranschaulicht dies in einem achssenkrechten Schnitt durch den Zylindermantel.

Die Figuren Ib und Ic zeigen jeweils eine weitere Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung. Wie man aus Fig. Ib erkennt, weist die in axialer Richtung äußerste Rippe 8a eine Mehrzahl von Bohrungen 12 auf, die alle auf ein und demselben Radius liegen.

Die Fig. Ic hingegen weist drei Gruppen von Bohrungen auf, bei denen jeweils die Bohrungen einer Gruppe auf ein und demselben Radius liegen. Hierbei lassen sich durch eine geeignete Absperrvorrichtung (hier nicht dargestellt) einzelne Gruppe wahlweise absperren, womit die Stärke des Kondensatfilms einstellbar ist.

Analog zu den Figuren 1 und la zeigen die Figuren 2 und 2a eine zweite Ausfuhrungsform der Erfindung, und zwar wiederum gemäß Figur 2 in einem Axialschnitt, und Figur 2a in einem achssenkrechten Schnitt. Das Wesentliche erkennt man aus Figur 2. Hier ist ein sogenannter Kondensat-Störkörper 14 vorgesehen, der einen aktiven Teil 14a sowie einen Halteteil 14b aufweist. Der aktive Teil 14a besteht in an sich bekannter Weise aus Leisten, die sich in Axialrichtung erstrecken. Teil 14b dient dem Halten des ganzen Störkörpers 14, und zwar durch Aufklemmen auf der axial letzten Rippe 8a.

Gemäß der Erfindung ist der Störkörper 14 mit einer Begrenzungswand 15 fest verbunden. Diese ist ringförmig und grenzt eine erste Zone A des Zwischenraumes gegen eine zweite Zone B ab. Der gesamte Zwischenraum trägt das Bezugszeichen C.

Damit sind definierte Verhältnisse bezüglich der "kalten" und "warmen" Zone des Zwischenraumes C geschaffen. In der Zone A, in welcher sich die aktiven Teile 14a der Störkörper 14 befinden, wird das Kondensat aufgewirbelt, so daß der Wärmeübergang vom Dampf zum Mantel 1 und damit auch zur Papierbahn gut ist. In der Zone B hingegen kann noch im Bereich der Begrenzungswand ein gewisser, minimaler Kondensatfilm vorhanden sein. Aufgrund der Fliehkraft ist jedoch der dem Flansch nahe Bereich der Zone B frei von Kondensat. Hier findet wiederum ein starker Wärmeübergang statt, direkt vom Dampf auf den Mantel 1, weil kein Kondensat diesen Wärmeübergang behindert. Jedenfalls sind durch die Begrenzungswand 15 klare Verhältnisse geschaffen, so daß der Papiermacher erkennen kann, wie weit der Papierbahnrand in axialer Richtung an den Flansch 16 des Mantels 1 heranreichen darf.

Die in Figur 3 dargestellte dritte Ausfuhrungsform der Erfindung zeigt wiederum in einem Axialschnitt einen Mantel 1 eines Trockenzylinders mit Mantelflansch 16 und axial letzter Rippe 8a. Der Zwischenraum C zwischen Rippe 8a und Flansch 16 ist von

einem Siphon 18 besaugt, so daß in der Zone A die Stärke des Kondensatfilms eingestellt werden kann.

Der in Fig. 4 dargestellte Trockenzylinder weist einen Mantel 1, einen Zylinderdeckel 2, eine mit Dampfaustrittsoffnungen 3 versehene Hohlwelle 4, Siphonrohre 5 und Lager 6 auf. Die Pfeile deuten die Strömungsrichtung des Dampfes bzw. des Kondensats an.

Der in Fig. 5 im Ausschnitt gezeigte Zylindermantel ist auf seiner Innenseite mit Rippen 8 versehen; die letzte Rippe trägt das Bezugszeichen 8a. Zwischen zwei einander benachbarten Rippen befindet sich jeweils eine Rille 9. Die in Axialrichtung letzte Rille vor dem Deckel 2 trägt das Bezugszeichen 9a. Der Mantel ist von einer Papierbahn auf einen Teil seines Umfanges umschlungen. Zwischen der axial letzten Rippe 8a und dem Zylinderdeckel 2 befindet sich ein Zwischenraum, der die Länge L aufweist. Wie man sieht, hat die Innenfläche 11 des Mantels im Bereich dieses Zwischenraumes eine konvexe Kontur.

Heidenheim, 27.05.91
O599k/DrW/Srö/ll-17

Claims (6)

Anwaltsakte: P 4801 J.M. Voith GmbH Kennwort: "Kondensatausgleich11 Ansprüche

1. Dampfbeheizter Trockenzylinder für Papiermaschinen mit den folgenden Merkmalen:

(a) einem zylindrischen Mantel (1);

(b) es sind umlaufende Rippen (8, 8a) mit dazwischen befindlichen Rillen (9, 9a) vorgesehen, in denen sich im Betrieb ein Kondensatfilm bildet;

(c) axial außerhalb der äußersten Rippe (8a) ist jeweils ein Flansch (16) vorgesehen, der dem übrigen Mantel (1) angeformt ist und der eine größere Wandstärke als der Flansch (16) hat;

(d) die Kontur der inneren Mantelfläche (11) im Zwischenraum (C) zwischen der axial äußersten Rippe (8a) und dem Flansch (16) weist einen konvexen oder kegeligen Abschnitt auf;

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

(e) es sind Maßnahmen getroffen, um den Kondensatfilm im Zwischenraum (C) bezüglich seiner Wirkung auf die Wärmestromdichte vom Innenraum des Trockenzylinders durch den Mantel (1) hindurch zur Papierbahn (10) zu beeinflussen.

2. Trockenzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der axial äußersten Rippe (8a) Bohrungen (12) zum Herstellen einer leitenden Verbindung zwischen der axial letzten Rille (9a) und dem Zwischenraum (C) vorgesehen sind.

3. Trockenzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Absperrvorrichtungen zum selektiven Absperren einiger der Bohrungen (12) vorgesehen sind.

4. Trockenzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine umlaufende ringförmige Begrenzungswand (15) zwischen der axial äußersten Rippe (8a) und dem Flansch (16) des Zylindermantels (1) vorgesehen ist.

5. Trockenzylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungswand (15) ein Bestandteil einer Kondensat-Störeinrichtung (14) ist.

6. Trockenzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Zwischenraum (C) ein Kondensat-Siphon (18) zum Einstellen des Kondensatfilms vorgesehen ist.

Heidenheim, 27.03.91
O599k/DrW/Srö/18-19