AT12294U1 - Verfahren und reinigungsvorrichtung insbesondere zum reinigen von trockensieben in papiermaschinen - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT12 294U1 2012-03-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft das Gebiet der Papiermaschinen und insbesondere ein Verfahren und eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen der Trockensiebe in Papiermaschinen während des Betriebs der Maschine.

[0002] Heute sind die wichtigsten Probleme bei der Papierherstellung die Kosteneffizienz und die Qualität. Zunehmenden Qualitätsstandards kann nur durch die kontinuierliche Verbesserung der Herstellungstechnologie entsprochen werden. Die Probleme, die potentiell die Verschlechterung der Herstellungsqualität verursachen, müssen schnell und kosteneffektiv gelöst werden.

[0003] Die kontinuierliche Wartung einer der wichtigsten Komponenten im Papierherstellungsprozess, der Trockensiebe der Papiermaschinen, ist eine große Herausforderung. Die Hauptfunktion des Trockensiebes oder des Trockengewebes besteht darin, das Trocknen des hergestellten Papiers zu fördern, während er außerdem eine Unterstützung für das Papier schafft, das zwischen den Walzen läuft. Weil sich das Trockensieb in engem Kontakt mit dem hergestellten Papier befindet, besitzt es eine signifikante Wirkung auf die Qualität des Endprodukts. Die Luftdurchlässigkeit des Siebes wird aufgrund der Verunreinigungen, die sich während des Herstellungsprozesses auf seiner Oberfläche bilden, verringert, was die Herstellungseffizienz und die Kosten negativ beeinflusst. Deshalb hat sich ein Bedarf an einem innovativen Verfahren ergeben, das dieses Problem durch das Entfernen der auf der Oberfläche des Trockensiebes gebildeten Verunreinigungen in einer schnellen, effizienten und relativ billigen Weise lösen könnte, ohne den Herstellungsprozess anzuhalten.

[0004] Für das Reinigen der Trockensiebe ist eine Anzahl von Lösungen vorgeschlagen worden. Diese haben jedoch die Erwartungen nicht in jeder Hinsicht erfüllt.

[0005] Der Stand der Technik enthält viele Verfahren und Vorrichtungen zum Reinigen der Trockensiebe. Bei einem bekannten Verfahren wird das Reinigen unter Verwendung eines chemischen Mittels ausgeführt. Derartige Verfahren ergeben eine äußerst hohe Umweltbelastung, da sie große Mengen von Lösungsmitteln erfordern.

[0006] Andere bekannte Lösungen verwenden Wasser zum Reinigen der Siebe. Eine derartige Technologie ist in US 5.802.648 offenbart. Verschiedene Varianten dieser Technologie sind in der Papierindustrie weitverbreitet angewendet worden.

[0007] Diese Technologie vergrößert jedoch die Feuchtigkeit des hergestellten Papiers messbar, selbst wenn während des Betriebs das Reinigungswasser durch Absaugung entfernt wird. US 7.494.569 B2 offenbart ein Verfahren zum Entfernen der Verunreinigungen von den Sieben mittels einer Kontaktfläche. Die Verunreinigungen werden zu Reinigungswalzen oder -schirmen übertragen und von diesen Komponenten durch das Anwenden eines Hochdruck-Wasserstrahls entfernt. Dieses Verfahren vergrößert die Geschwindigkeit der Abnutzung und des Zerreissens des Siebes und vergrößert - ähnlich dem einfachen Reinigen mit einem Hochdruck-Wasserstrahl - die Feuchtigkeit des Produkts, wobei es außerdem Abwasser erzeugt. Die oben beschriebenen Verfahren besitzen einen hohen Material- und Energiebedarf.

[0008] Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die Anwendung der Reinigung mit Trockeneis die Entfernung selbst sehr resistenter Verunreinigungen von den Sieben in einer sanften und zuallererst umweltfreundlichen Art erlaubt. Dieses innovative Verfahren kann außerdem eine kosteneffektive, schnelle und bewegliche Alternative zu anderen Reinigungsverfahren auch in der Papierherstellung sein, vor allen Dingen zum Reinigen von Trockensieben in Papiermaschinen, insbesondere wenn ein absolut trockenes, umweltfreundliches Reinigungsverfahren erforderlich ist, das die Abnutzung und das Zerreissen des Siebes nicht verstärkt.

[0009] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen von Trockensieben in Papiermaschinen zu schaffen, die die Reinigungseffizienz vergrößern und für die Umwelt nicht schädlich sind, energie- und kosteneffektiv sind und die Trockensiebe während des Betriebs der Papiermaschine reinigen, ohne Wasser oder chemische Mittel zu verwenden. 1 17 österreichisches Patentamt AT12294U1 2012-03-15 [0010] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Reinigen von Trockensieben nach Anspruch 6. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0011] Die Reinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Stützstruktur, die über dem Trockenschirm senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung angeordnet ist, einen Stützrahmen, der an der Stützstruktur angebracht ist, eine Sprühdüse, die an der Stützstruktur beweglich angeordnet ist, einen flexiblen Schlauch, der angeordnet ist, um die Sprühdüse mit einer Trockeneis-Zufuhrvorrichtung und mit einem Kompressor zu verbinden, und einen Mechanismus, der zum Bewegen der Sprühdüse eingerichtet ist.

[0012] In einer bevorzugten Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung umfasst der Mechanismus, der zum Bewegen der Sprühdüse eingerichtet ist, einen Rollbock, der beschaffen ist, um sich auf einer an der Stützstruktur befestigten Schiene zu bewegen, Antriebsmittel, die beschaffen sind, um den Rollbock zu bewegen, und Bewegungssteuermittel. Vorzugsweise weist die Vorrichtung Programmsteuermittel auf, die die Bewegung des Rollbocks steuern, und die Bewegungssteuermittel weisen z.B. einen Laser-Entfernungsmesser, einen Codierer und ein Potentiometer auf.

[0013] In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung umfassen die Antriebsmittel in Abhängigkeit von den Verwendungsbedingungen, d. h. von der Größe und der Konfiguration der Papiermaschine, einen Riemenantrieb, einen Kettenantrieb oder einen Zahnstangenantrieb.

[0014] Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird das Reinigen unter Verwendung von Trockeneis ausgeführt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: kontinuierliches Anwenden von Trockeneis auf die zu reinigende Oberfläche in einer Richtung senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung unter Verwendung einer Sprühdüse, mehrmaliges Ausführen des Reinigens in einem Band, dessen Breite der Breite der Sprühdüse entspricht, wiederholtes Bewegen der Sprühdüse über ein weiteres Band des Trockensiebes, bis dessen volle Breite gereinigt ist, oder alternativ kontinuierliches Bewegen der Sprühdüse während der Reinigungsoperation.

[0015] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen: [0016] Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung der Erfindung, die an einer Papiermaschine angebracht ist; [0017] Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung, die über einem Trockensieb ange ordnet ist; [0018] Fig. 3 ein Detail der Trockensieb-Reinigungseinheit der Vorrichtung gemäß der Erfin dung; und [0019] Fig. 4 die schematische graphische Darstellung der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

[0020] Fig. 1 zeigt eine Papiermaschine 1, die ein Trockensieb 5 besitzt, das zwischen Führungswalzen 4 und Trockenwalzen 2, 3 mit verschiedenen Durchmessern geleitet wird. Zwischen den Trockenwalzen 2, 3 transportiert das Trockensieb 5 das Papier, das hergestellt wird, während die anderen Walzen, die Führungswalzen 4 (mit geringerem Durchmesser) nur das Sieb selbst stützen. Wenn das Trockensieb mit dem Papier in Kontakt gelangt, bilden sich Verunreinigungen auf der Oberfläche und in den Öffnungen des Gewebes. Die Verunreinigungen werden entfernt, indem eine Reinigungsvorrichtung 6 angewendet wird, die über einer der Führungswalzen 4 angeordnet ist. Diese Führungswalze 4 sieht während der Reinigungsoperation eine feste Stütze für das Trockensieb 5 vor.

[0021] Die Anordnung der Reinigungsvorrichtung 6 ist genauer in Fig. 2 veranschaulicht. Die Reinigungsvorrichtung 6 umfasst eine Stützstruktur 9, die über dem Trockensieb 5 senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung angeordnet ist, und einen Stützrahmen 8, der beschaffen ist, um die Stützstruktur 9 am Boden zu befestigen. Eine Sprühdüse 7, die zum Reinigen des Sieb- 2/7 österreichisches Patentamt AT12294U1 2012-03-15

Gewebes angewendet wird, ist an der Stützstruktur 9 beweglich befestigt. Die Sprühbreite, d. h. die Breite des Bandes, das gereinigt wird, ist durch die Breite der Sprühdüse 7 bestimmt.

[0022] Ein Mechanismus, der beschaffen ist, um die Sprühdüse 7 zu bewegen, ist an der Stützstruktur 9 angeordnet. Dieser Bewegungsmechanismus weist einen Rollbock 12, der auf einer in der Stützstruktur 9 angeordneten Schiene 13 läuft, Antriebsmittel 14, die beschaffen sind, um den Rollbock 12 anzutreiben, und Bewegungssteuermittel 15 auf, die beschaffen sind, um die Position des Rollbocks 12 zu steuern; vgl. auch Fig. 3.

[0023] Die Bewegung des Rollbocks 12 wird durch an sich bekannte Programmsteuermittel überwacht, wobei die Bewegungssteuermittel 15, die zum Bewegen des Rollbocks 12 verwendet werden, außerdem unter Verwendung an sich bekannter Vorrichtungen implementiert sind: einen Laser-Entfernungsmesser, einen Codierer, ein Potentiometer usw.

[0024] In Abhängigkeit von der Größe und der Anordnung der Papiermaschine kann der Rollbock 12 unter Verwendung der Antriebsmittel 14 durch verschiedene Antriebsmechanismen, wie z. B. einen Riemenantrieb, einen Kettenantrieb oder einen Zahnstangenantrieb, angetrieben werden. Das Trockeneis wird durch einen flexiblen Schlauch, der in der Energiekette angeordnet ist, der Sprühdüse 7 zugeführt.

[0025] Die Sprühdüse 7 bewegt sich über die ganze Breite des Trockensiebes 5. Die Größe des Abstands zwischen dem Trockensieb 5 und der Sprühdüse 7 ist einstellbar.

[0026] Fig. 4 zeigt eine schematische graphische Darstellung der Reinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung. Die Reinigungsvorrichtung 6 ist mit einer Trockeneis-Zufuhrvorrichtung 10 verbunden, wobei die für das Versprühen des Trockeneises notwendige komprimierte Luft unter Verwendung eines Kompressors 11 bereitgestellt wird.

[0027] Die Verunreinigungen werden teilweise von der Oberfläche des Trockensiebes 5 entfernt, indem Trockeneis mittels der Sprühdüse 7 der Vorrichtung auf die Oberfläche aufgebracht wird.

[0028] Da das Trockensieb 5 eine konstante Bewegung ausführt, während das Trockeneis versprüht wird, bewegen sich neue Oberflächenabschnitte kontinuierlich unter die Sprühdüse 7. Dadurch kann in Abhängigkeit vom Ausmaß der Kontamination der gleiche Oberflächenbereich mehr als einmal unter der Sprühdüse 7 hindurchgehen. Wenn ein Oberflächenband vollständig gereinigt ist, wird die Sprühdüse 7 in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Siebes bewegt, um das Reinigen eines neuen verunreinigten Bandes des Trockensiebes 5 zu erlauben. Falls das Sieb 5 nicht stark verunreinigt ist, kann der gewünschte Grad der Reinigung durch die kontinuierliche Seitwärtsbewegung der Sprühdüse 7 erreicht werden.

[0029] Die Siebreinigung wird während des kontinuierlichen Betriebs der Papiermaschine ausgeführt.

[0030] Die Reinigungsvorrichtung und das Verfahren basieren auf der Sublimation des Trockeneises. Dabei wird das Trockeneis auf die Oberfläche des Trockensiebes 5, das zu reinigen ist, unter Verwendung der beschriebenen Vorrichtung aufgebracht.

[0031] Die kleinen Körner (Pellets) des Trockeneises sind fest und zuallererst sehr kalt (-78,5 °C). Unter Verwendung der durch den Kompressor 11 bereitgestellten komprimierten Luft mit einem Druck, der für gewöhnlich zwischen 1-30 bar einstellbar ist, werden die Trockeneis-Pellets auf eine Geschwindigkeit von etwa 300 m/s beschleunigt. Wenn die Trockeneis-Pellets, die von der Düse 7 ausgestoßen werden, auf das Trockensieb 5 auftreffen, erfolgt sofort ihre Sublimation (eine Venwandlung aus dem festen Zustand gleich in den gasförmigen Zustand), die mit einer Volumenausdehnung um einen Faktor von etwa 700 verbunden ist. Die Verunreinigungsteilchen, die durch das sublimierende Trockeneis gekühlt werden, schrumpfen, werden starrer und lösen sich von der Sieboberfläche. Die Entfernung der Verunreinigungsteilchen wird durch die kombinierte Wirkung der Luft mit hohem Druck und weiterer Trockeneis-Pellets ausgeführt, die einfach die Verunreinigungsteilchen von der Sieboberfläche wegblasen. Für das Verfahren können zylinderförmige Trockeneis-Pellets mit einem maximalen Durchmesser von 3 3/7 österreichisches Patentamt AT12294U1 2012-03-15 mm und einer maximalen Länge von 1 cm angewendet werden. Zusätzlich zu der Menge der Trockeneis-Pellets bilden außerdem die Materialeigenschaften des zu reinigenden Trockensiebes 5 (wie z. B. die Temperatur, das Gewebe, die Herstellungstechnologie, die Beschichtung) einen entscheidenden Faktor. Die Reinigungseigenschaften des Verfahrens können durch das Einstellen der Menge der Trockeneis-Pellets und des Drucks und des Winkels des Einfalls der Strömung der komprimierten Luft, die auf die zu reinigende Oberfläche angewendet werden, gesteuert werden.

[0032] Die Hauptvorteile der Technologie sind die vergrößerte Produktivität und die Kostenverringerung. Weil es nicht notwendig ist, die Trockeneis-Anwendungsvorrichtung zu zerlegen oder sie von der Maschine abzubauen, können die durch die Trockensieb-Reinigung verursachten Stillstandszeiten der Papiermaschine auf null verringert werden. Die Vorrichtung besitzt einen niedrigen Wartungsbedarf. Die Siebreinigung kann während der Papierherstellung durchgeführt werden. Es ist nicht notwendig zu warten, bis das Sieb nach dem Reinigen getrocknet ist, wobei deshalb die Produktion nicht angehalten werden muss, d.h. kein Produktionsstillstand erforderlich ist.

[0033] Die Anwendung des Trockeneis-Reinigungsverfahrens erlaubt das Reinigen von Sieben, die fast vollständig mit Verunreinigungen gesättigt sind und eine Luftdurchlässigkeit nahe null besitzen.

[0034] Das Verfahren schafft eine signifikant verbesserte Entfernung der auf der Oberfläche gebildeten Verunreinigungen mit einer viel niedrigeren Wahrscheinlichkeit der Regenerierung der Verunreinigungen. Die Härte der Trockeneis-Pellets verursacht keinen Abrieb der Sieboberfläche. Dies kann durch die Funktion, die die Einstellung der komprimierten Luft und der Zufuhr des Trockeneises erlaubt, auf eine Art erreicht werden, so dass an der Oberfläche kein Schaden verursacht wird, während sie gründlich gereinigt wird, was zu einer längeren Betriebslebensdauer führt. Bei der Anwendung des Trockeneis-Reinigungsverfahrens bleibt die Struktur des Siebgewebes unverändert.

[0035] Die Trockeneis-Reinigung ist hundertprozentig umweltfreundlich, wobei in dem Prozess keine Chemikalien verwendet werden. Weil das Trockeneis sublimiert, sobald es die Sieboberfläche erreicht, gibt es keine sekundäre Verunreinigung, die durch die Reste des Reinigungsmaterials verursacht wird. Das Trockeneis-Verfahren ist ökologisch sicher und stellt keine Gefahr für die menschliche Umgebung dar. Das für das Reinigen verwendete Kohlendioxid ist ein Nebenprodukt anderer industrieller Prozesse (des Bierbrauens, der Ammoniakherstellung) und wird nur in einer Menge verwendet, die für den Prozess absolut notwendig ist. Dank der Hochleistungs-Lüftungssysteme, die bei der Papierproduktion verwendet werden, und des großen offenen Raums um die Papiermaschine kann die Kohlendioxidkonzentration keine Niveaus erreichen, die für Menschen gefährlich sind.

[0036] Weil das Reinigungsmaterial sublimiert, gleich nachdem es von der Zufuhrvorrichtung ausgestoßen worden ist, wird von dem Reinigen kein zusätzlicher Abfall übriggelassen, wobei nur die entfernten Verunreinigungen als Abfall zu behandeln sind. Die für herkömmliche Reinigungsverfahren angewendeten Reinigungsmaterialien und Lösungsmittel (Chemikalien, Wasser) werden während der Reinigungsoperation verunreinigt und erfordern die Behandlung gemäß den Regelungen, die die Behandlung von gefährlichem Abfall regeln. Umgekehrt sollten im Fall der Trockeneis-Reinigung nur die entfernten Verunreinigungen als Abfall behandelt werden.

[0037] Das Trockeneis-Reinigungsverfahren umfasst keine giftigen Materialien und ist für die Arbeitnehmer oder die Ausrüstung nicht gefährlich. Mit der Anwendung des Verfahrens kann die Gefahr eines durch nasse Oberflächen verursachten Unfalls verhindert werden.

[0038] Es sollte angemerkt werden, dass die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung zum Reinigen von Schirmen während des Betriebs oder während der Stillstandszeiten in jedem Gebiet der Industrie angewendet werden können. 4/7

Claims (7)

1. österreichisches Patentamt AT12294U1 2012-03-15 Ansprüche 1. Reinigungsvorrichtung, insbesondere zum Reinigen von Trockensieben in Papiermaschinen während des Betriebs, gekennzeichnet durch eine Stützstruktur (9), die über dem Trockensieb (5) senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung angeordnet ist, einen Stützrahmen (8), der an der Stützstruktur (9) angebracht ist, eine Sprühdüse (7), die an der Stützstruktur (9) beweglich angeordnet ist, einen flexiblen Schlauch, der angeordnet ist, um die Sprühdüse (7) mit einer Trockeneis-Zufuhrvorrichtung (10) und mit einem Kompressor (11) zu verbinden, und einen Mechanismus, der zum Bewegen der Sprühdüse (7) eingerichtet ist.
2. 2. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus zum Bewegen der Sprühdüse (7), einen Rollbock (12), der beschaffen ist, um sich auf einer an der Stützstruktur (9) befestigten Schiene (13) zu bewegen, Antriebsmittel (14), die beschaffen sind, um den Rollbock (12) zu bewegen, und Bewegungssteuermittel (15) aufweist.
3. 3. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Programmsteuermittel, die die Bewegung des Rollbocks (12) steuern.
4. 4. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch Bewegungssteuermittel (15), die einen Laser-Entfernungsmesser, einen Codierer und ein Potentiometer auweisen.
5. 5. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel (14) in Abhängigkeit von den Verwendungsbedingungen, d. h. von der Größe und der Konfiguration der Papiermaschine, einen Riemenantrieb, einen Kettenantrieb oder einen Zahnstangenantrieb aufweisen.
6. 6. Verfahren zum Reinigen von Trockensieben, insbesondere von Trockensieben in Papiermaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigen unter Verwendung von Trockeneis ausgeführt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: kontinuierliches Anwenden von Trockeneis auf die zu reinigende Oberfläche in einer Richtung senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung unter Verwendung einer Sprühdüse (7), mehrmaliges Ausführen des Reinigens in einem Band, dessen Breite der Breite der Sprühdüse entspricht, wiederholtes Bewegen der Sprühdüse über ein weiteres Band des Trockensiebes, bis dessen volle Breite gereinigt ist, oder alternativ kontinuierliches Bewegen der Sprühdüse (7) während der Reinigungsoperation.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Versprühen bei einem Druck von 1-30 bar und einer Geschwindigkeit von etwa 300 m/s ausgeführt wird. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 5/7