AT16483U1 - YANKEE-Trockenzylinder zum Trocknen einer Faserbahn und Verfahren zur Herstellung eines YANKEE-Trockenzylinders - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Yankee-Trockenzylinder (1) zum Trocknen einer Faserbahn (W), wie beispielsweise einer Tissue-Papierbahn. Der Yankee-Trockenzylinder (1) umfasst einen kreisförmigen zylindrischen Mantel (2), der eine axiale Erstreckung, ein erstes axiales Ende (4) und ein zweites axiales Ende (5) aufweist. Der Mantel hat auch eine Innenfläche (6) und eine Außenfläche (7). Für jedes axiale Ende (4, 5) des kreisförmigen zylindrischen Mantels ist eine Stirnwand (8, 9) mit dem kreisförmigen zylindrischen Mantel (2) verbunden, wobei der kreisförmige zylindrische Mantel (2) und die Stirnwände (8, 9) einen umschlossenen Raum (13) definieren. Ein mittiges Verbindungsteil (14) erstreckt sich zwischen den Stirnwänden (8, 9) und ist über Schweißverbindungen (19, 24, 25, 26) mit den Stirnwänden (8, 9) verbunden. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung des Yankee-Trockenzylinders.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Yankee-Trockenzylinder zum Trocknen einer Faserbahn, wie beispielsweise einer Tissue-Papierbahn. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des erfinderischen Yankee-Trockenzylinders.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG [0002] Yankee-Trockenzylinder kommen bei der Herstellung von Papier, insbesondere von Tissuepapier, zum Einsatz. Ein solcher Zylinder ist so ausgeführt, dass dem Inneren des Zylinders heißer Dampf zugeführt wird, sodass der Yankee-Trockenzylinder erwärmt wird. Ist er in einer Papierherstellungsmaschine, wie einer Tissue-Maschine, eingebaut, ist der YankeeTrockenzylinder drehbar angeordnet. Im Betrieb wird eine von dem Formabschnitt der Papierherstellungsmaschine kommende nasse Faserbahn zur äußeren Fläche des YankeeTrockenzylinders geleitet, wo sie der Fläche des Yankee-Trockenzylinders folgt, wenn sich der Zylinder dreht. Steht die Faserbahn mit der äußeren (Außen-) Fläche des YankeeTrockenzylinders in Kontakt, wird die Faserbahn getrocknet, da die Außenfläche des YankeeTrockenzylinders aufgrund des heißen Dampfs, der in das Innere des Zylinders geleitet wird, heiß ist. Die getrocknete Faserbahn verlässt dann die Außenfläche des YankeeTrockenzylinders und wird weiter zu einer nachfolgenden Station geschickt - beispielsweise zu einer Aufrollung, wo die Faserbahn zu einer Papierrolle aufgewickelt wird. In manchen Maschinen können sich zwischen dem Yankee-Trockenzylinder andere Geräte befinden, beispielsweise Messinstrumente zum Messen verschiedener Eigenschaften der Papierbahn, wie beispielsweise der Dicke der Papierbahn, der Trockenheit der Bahn oder der Trockenheitsabweichungen der Bahn in der Richtung quer zur Maschine. Über lange Zeit wurden Yankee-Trockenzylinder üblicherweise durch Gießen hergestellt, wobei die Stirnwände durch Elemente wie beispielsweise Bolzen mit einem gegossenen zylindrischen Mantel verbunden sind. Es wurde auch vorgeschlagen, Yankee-Trockenzylinder mit Verfahren herzustellen, in denen statt gegossenem Eisen Stahlplatten zum Einsatz kommen. Ein Beispiel eines solchen Herstellungsverfahrens ist beispielsweise in US-Patent Nr. 4320582 offenbart. Es wurde auch vorgeschlagen, YankeeTrockenzylinder aus Stahl in einem Prozess herzustellen, in dem die Stirnwände des YankeeTrockenzylinders auf den zylindrischen Mantel geschweißt werden; ein Beispiel eines solchen Verfahrens ist beispielsweise in US-Patent Nr. 8438752 offenbart.

[0003] Ein technisches Problem in Verbindung mit Yankee-Trockenzylindern ist, dass die an den Yankee-Trockenzylinder gelieferte Wärmeenergie - üblicherweise heißer Dampf - lediglich durch die Wärmeübertragung an die nasse Faserbahn verloren gehen soll. Ein anderes Problem ist, dass die Gestaltung des Yankee-Trockenzylinders derart sein muss, dass sie zu einer langen Lebenszeit beiträgt, d. h. dass der Yankee-Trockenzylinder über viele Jahre betrieben werden kann. Ferner ist eine schnelle und zeitsparende Herstellung des YankeeTrockenzylinders wünschenswert. Wie im Folgenden beschrieben, werden diese und andere Problemen von der vorliegenden Erfindung gelöst.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG [0004] Der erfinderische Yankee-Trockenzylinder dient dem Zweck des Trocknens einer Faserbahn, wie beispielsweise einer Tissue-Papierbahn. Der erfindungsgemäße YankeeTrockenzylinder umfasst einen kreisförmigen zylindrischen Mantel mit einem ersten und einem zweiten axialen Ende, einer Innenfläche und einer Außenfläche. Für jedes axiale Ende des kreisförmigen zylindrischen Mantels ist eine Stirnwand mit dem kreisförmigen zylindrischen Mantel verbunden, sodass der kreisförmige zylindrische Mantel und die Stirnwände einen um1/22

AT16 483U1 2019-10-15 csterreichiictiei iBlfrUril schlossenen Raum definieren. Der erfinderische Yankee-Trockenzylinder umfasst auch einen mittigen Verbindungsteil, der sich zwischen den Stirnwänden erstreckt und mit den Stirnwänden verbunden ist. Erfindungsgemäß ist der mittige Verbindungsteil über Schweißverbindungen mit den Stirnwänden verbunden.

[0005] Vorzugsweise sind auch die Stirnwände über Schweißverbindungen mit dem kreisförmigen zylindrischen Mantel verbunden, sodass die gesamte Struktur, die den kreisförmigen zylindrischen Mantel, die Stirnwände und den mittigen Verbindungsteil umfasst, durch Schweißverbindungen zusammengehalten wird.

[0006] In Ausführungsformen der Erfindung ist der mittige Verbindungsteil mit mindestens einer der Stirnwände über mindestens eine Schweißverbindung im Inneren des umschlossenen Raums verbunden, obwohl auch Ausführungsformen vorstellbar sind, in denen der mittige Verbindungsteil nur über externe Schweißverbindungen/Schweißnähte mit den Stirnwänden verbunden ist.

[0007] Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, ist der Verbindungsteil nicht nur über interne Schweißverbindungen/Schweißnähte mit jedem Stirnwandelement verbunden, sondern auch über mindestens eine Schweißverbindung/Schweißnaht, die sich außerhalb des umschlossenen Raums befindet.

[0008] In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung verfügt die Innenfläche des kreisförmigen zylindrischen Mantels über interne umlaufende Nuten. Ausführungsformen ohne solche umlaufende Nuten sind jedoch vorstellbar.

[0009] Der mittige Verbindungsteil kann viele verschiedene Formen annehmen, kann in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung jedoch aus einer rohrförmigen Struktur gebildet sein oder eine solche umfassen, die mit einer Quelle heißen Dampfes außerhalb des YankeeTrockenzylinders verbunden ist oder mit dieser verbunden werden kann. In Ausführungsformen, die eine solche rohrförmige Struktur beinhalten, kann die rohrförmige Struktur optional über Öffnungen verfügen (Durchgangslöcher in der Wand der rohrförmigen Struktur), sodass heißer Dampf durch die rohrförmige Struktur in den Yankee-Trockenzylinder gelangen kann und die Innenfläche des kreisförmigen zylindrischen Mantels durch die Öffnungen in der rohrförmigen Struktur erreichen kann.

[0010] Die Erfindung betrifft auch ein erfinderisches Verfahren zur Herstellung eines YankeeTrockenzylinders. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen eines kreisförmigen zylindrischen Mantels mit einem ersten und einem zweiten axialen Ende; Bereitstellen eines ersten und eines zweiten Stirnwandelements, wobei jedes Stirnwandelement einen kreisförmigen zylindrischen Außenumfang und eine mittige Öffnung hat; Bereitstellen eines Verbindungsteils, der sich zwischen einem ersten longitudinalen Ende des Verbindungsteils und einem zweiten longitudinalen Ende des Verbindungsteils erstreckt und wobei der Abstand zwischen den longitudinalen Enden des Verbindungsteils der axialen Länge des kreisförmigen zylindrischen Mantels entspricht. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt des derartigen Verbindens des kreisförmigen zylindrischen Mantels, der Stirnwandelemente und des Verbindungsteils miteinander, dass die Stirnwandelemente die axialen Enden des kreisförmigen zylindrischen Mantels schließen, um einen umschlossenen Raum zu definieren und der Verbindungsteil erstreckt sich zwischen den Stirnwandelementen und verbindet sie miteinander. Gemäß des erfinderischen Verfahrens ist der Verbindungsteil derart mit den Stirnwandelementen verbunden, dass die longitudinalen Enden des Verbindungsteils jeweils in die mittigen Öffnungen des ersten und des zweiten Stirnwandelements eingepasst werden und mit den Stirnwandelementen derart verschweißt werden, dass jedes Stirnwandelement durch ein oder mehrere Schweißstellen (Schweißverbindungen/Schweißnähte) mit dem Verbindungsteil verbunden ist.

[0011] In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden die longitudinalen Enden des Verbindungsteils mit den Stirnwandelementen verbunden, indem im Inneren des umschlossenen Raums angeordnete Schweißverbindungen hergestellt werden. Die longitudinalen Enden des Verbindungsteils werden vorzugsweise auch durch außerhalb des umschlossenen Raums

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AT16 483U1 2019-10-15 csterreichiictiei iBlfrUril angeordnete Schweißverbindungen mit den Stirnwandelementen verbunden.

[0012] In Ausführungsformen der Erfindung werden der kreisförmige zylindrische Mantel, die Stirnwandelemente und der Verbindungsteil miteinander in einer Abfolge verbunden. Die Abfolge umfasst die Schritte des Durchführens eines Zerspanens an dem ersten Ende des Verbindungsteils, sodass die externe Form des ersten Endes des Verbindungsteils in die mittige Öffnung des ersten Wandelements eingepasst werden kann, und des Einpassens des nun zerspanten ersten Endes des Verbindungsteils in die mittige Öffnung des ersten Wandelements. Die Abfolge umfasst ferner die Schritte des Ausrichtens des Verbindungsteils zum ersten Wandelement und des Schweißens des ersten Endes des Verbindungsteils an das erste Wandelement mit einer ersten Schweißstelle zwischen dem Verbindungsteil und dem ersten Wandelement in dem Bereich, wo das erste Ende des Verbindungsteils in das erste Wandelement eingeführt ist. Auf diese Verfahrensschritte folgt dann ein Zerspanen des zweiten Endes des Verbindungsteils, sodass dieses in die mittige Öffnung des zweiten Wandelements eingepasst werden kann, und ein Ausrichten des kreisförmigen zylindrischen Mantels zum ersten Wandelement. Danach wird das zweite Wandelement zum kreisförmigen zylindrischen Mantel und zum Verbindungsteil ausgerichtet, sodass das nun zerspante zweite Ende des Verbindungsteils in die mittige Öffnung des zweiten Wandteils passt. Das erste Wandelement wird dann mit einer zweiten Schweißstelle, die eine interne Schweißstelle ist, an den kreisförmigen zylindrischen Mantel geschweißt. Das zweite Wandelement wird dann mit einer dritten Schweißstelle, die eine interne Schweißstelle ist, derart an den kreisförmigen zylindrischen Mantel geschweißt, dass der kreisförmige zylindrische Mantel, die Stirnwände und der Verbindungsteil eine zusammenhängende Struktur bilden.

[0013] In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner die folgenden Schritte: Platzieren der zusammenhängenden Struktur auf drehenden Walzen, sodass sich die Achse des kreisförmigen zylindrischen Mantels in eine horizontale Richtung erstreckt; Rotieren der zusammenhängenden Struktur und Schweißen des ersten Wandelements an den kreisförmigen zylindrischen Mantel mit einer vierten Schweißstelle, die eine umlaufende externe Schweißstelle ist, und Schweißen des zweiten Wandelements an den kreisförmigen zylindrischen Mantel mit einer fünften Schweißstelle, die eine umlaufende externe Schweißstelle ist; Schweißen des ersten Wandelements an das erste Ende des Verbindungsteils mit einer sechsten Schweißstelle, die eine externe Schweißstelle ist, während die erste Schweißstelle eine interne Schweißstelle ist; und Schweißen des zweiten Endes des Verbindungsteils an das zweite Wandelement mit einer siebenten Schweißstelle, die eine interne Schweißstelle ist, und einer achten Schweißstelle, die eine externe Schweißstelle ist.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN [0014] Figur 1 ist eine Seitenansicht, die einen betriebenen Yankee-Trockenzylinder schematisch darstellt.

[0015] Figur 2 ist eine schematische Darstellung verschiedener bei der Herstellung des Yankee-Trockenzylinders verwendeter Komponenten.

[0016] Figur 3 ist eine schematische Darstellung eines der ersten Schritte des erfinderischen Verfahrens.

[0017] Figur 4 ist eine schematische Darstellung eines Teils der Abfolge, die dem in Figur 3 gezeigten Verfahrensschritt folgt.

[0018] Figur 5 zeigt einen Teil der Abfolge nach dem Abfolgeschritt von Figur 4.

[0019] Figur 6 ist eine schematische Darstellung eines Teils der Herstellungsabfolge, die jener aus Figur 5 unmittelbar folgt.

[0020] Figur 7 ist eine Figur 6 entsprechende Ansicht und zeigt einen nachfolgenden Schritt der Abfolge.

[0021] Figur 8 ist eine Figur 7 entsprechende Ansicht und zeigt den nächsten Teil der Her3/22

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Stellungsabfolge.

[0022] Figur 9 ist eine schematische Seitenansicht, die zeigt, wie die Stirnwände mit externen Schweißstellen versehen werden.

[0023] Figur 10 ist eine Figur 8 entsprechende Ansicht und zeigt den Yankee-Trockenzylinder nach dem in Figur 9 angezeigten externen Schweißvorgang.

[0024] Figur 11 [0025] Figur 12 ist eine Figur 10 entsprechende Ansicht und stellt den folgenden Teil der Herstellungsabfolge dar.

ist eine Figur 11 entsprechende Ansicht und zeigt einen der letzten Schritte in der Herstellungsabfolge an.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG [0026] Mit Bezug auf Figur 1 wird ein Yankee-Trockenzylinder 1 im Betrieb gezeigt. Der Yankee-Trockenzylinder 1 kann ein Yankee-Trockenzylinder gemäß der vorliegenden Erfindung sein und Figur 1 stellt ein Verwendungsbeispiel eines solchen Yankee-Trockenzylinders in der Praxis bereit. Wie in Figur 1 ersichtlich, wird eine Faserbahn W von einem Stoff 50 zu einem Spalt zwischen einer Walze 51 und dem Yankee-Trockenzylinder 1 getragen. Der Stoff 50 kann ein Filz sein, der luft- und wasserdurchlässig ist und der in der Lage ist, Wasser aufzunehmen. Die Walze 51 kann beispielsweise eine Saugwalze oder eine Schuhpresswalze sein, kann aber auch eine andere Art von Walze sein, wie beispielsweise eine verschiebungskompensierte Walze. In dem Spalt zwischen der Walze 51 und dem Yankee-Trockenzylinder 1 wird die Faserbahn W zur Außenfläche 7 des Yankee-Trockenzylinders 1 geleitet. Der YankeeTrockenzylinder 1 hat eine glatte Außenfläche 7. In dem Spalt zwischen der Walze 51 und dem Yankee-Trockenzylinder 1 wird die Bahn W vom Stoff 50 zur Außenfläche 7 des YankeeTrockenzylinders 1 geleitet. Die Faserbahn W hat die starke Tendenz, eher einer glatten Oberfläche als einer rauen Oberfläche zu folgen und die Glätte der Außenfläche 7 des YankeeTrockenzylinders 1 führt zu einer sehr starken Tendenz der Faserbahn W, der Außenfläche 7 des Yankee-Trockenzylinders zu folgen. Die Außenfläche 7 des Yankee-Trockenzylinders 1 wird üblicherweise mittels einer speziellen Oberflächenbehandlung, wie beispielsweise Schleifen, geglättet, während der Stoff 50 üblicherweise eine raue Oberfläche hat - zumindest verglichen mit der Außenfläche 7 des Yankee-Trockenzylinders 1. Die Faserbahn W folgt der Oberfläche des Yankee-Trockenzylinders 1, da sich der Yankee-Trockenzylinder in Richtung des Pfeils R dreht. Der Yankee-Trockenzylinder 1 wird erwärmt - üblicherweise aus dem Inneren durch ein Heizmittel, wie beispielsweise heißen Dampf. Eine Quelle heißen Dampfs wird symbolisch durch Bezugszeichen 16 angezeigt. Da die Faserbahn W in Kontakt mit der Außenfläche 7 des Yankee-Trockenzylinders 1 steht, führt die heiße Fläche 7 des YankeeTrockenzylinders 1 dazu, dass Wasser in der Faserbahn W verdampft, sodass die Faserbahn W getrocknet wird. Die Faserbahn W kann dann von der Fläche 7 des Yankee-Trockenzylinders 1 entfernt werden. Wie in Figur 1 schematisch gezeigt, kann es von der Außenfläche 7 beispielsweise mittels eines Rakelmessers 53 weggekreppt werden. Es versteht sich, dass der Yankee-Trockenzylinder zur Rotation in einem Lager gehalten wird und das Bezugszeichen 52 zeigt ein Lager für den Yankee-Trockenzylinder 1 an. Der Yankee-Trockenzylinder der vorliegenden Erfindung dient zum Trocknen nasser Faserbahnen und kann auf die mit Bezug auf Figur 1 erklärte Weise verwendet werden; außerdem kann der Yankee-Trockenzylinder aus Figur 1 als eine Darstellung des erfinderischen Yankee-Trockenzylinders verstanden werden. Auf den Yankee-Trockenzylinder können andere Geräte, wie beispielsweise eine Aufrollung, folgen.

[0027] Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat beobachtet, dass es in bekannten YankeeTrockenzylindern aufgrund des Entweichens von Dampf aus dem Yankee-Trockenzylinder zu Wärmeverlusten kommen kann. In einem bekannten Yankee-Trockenzylinder wird ein mittiger Verbindungsteil, der üblicherweise als rohrförmiges Element gestaltet ist, verwendet, um die Stirnwände des Yankee-Trockenzylinders zu verbinden. Der Erfinder hat beobachtet, dass das Entweichen von Dampf in dem Bereich auftreten kann, wo der mittige Verbindungsteil mit den

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Stirnwänden verbunden ist und dass dies mit der Art zusammenhängt, auf die der mittige Verbindungsteil mit den Stirnwänden verbunden ist. Herkömmlicher Weise wird der mittige Verbindungsteil durch Schrauben und/oder Bolzen an den Stirnwänden fixiert, was traditioneller Weise seit jeher das gebräuchliche Verfahren war; der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat jedoch festgestellt, dass ein alternativer Weg des Fixierens des Verbindungsteils an den Stirnwänden zum Einsatz kommen sollte.

[0028] Die Gestaltung des erfinderischen Yankee-Trockenzylinders wird nun mit Bezug auf Figur 12 und Figur 2 erklärt. Wie in Figur 12 und Figur 2 ersichtlich, umfasst der YankeeTrockenzylinder 1 gemäß der vorliegenden Erfindung einen kreisförmigen zylindrischen Mantel 2, der eine axiale Erstreckung E (Figur 2), 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 kreisförmigen zylindrischen Mantels ist eine Stirnwand 8, 9 mit dem kreisförmigen zylindrischen Mantel 2 verbunden, sodass der kreisförmige zylindrische Mantel 2 und die Stirnwände 8, 9 einen umschlossenen Raum 13 definieren (siehe Figur 12). Ein mittiges Verbindungsteil 14 erstreckt sich zwischen den Stirnwänden 8, 9 und ist mit den Stirnwänden 8, 9 verbunden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der mittige Verbindungsteil 14 über Schweißverbindungen 19, 24, 25, 26 mit den Stirnwänden 8, 9 verbunden (siehe Figur 12).

[0029] In bevorzugten Ausführungsformen sind die Stirnwände 8, 9 über Schweißverbindungen 20, 21, 22, 23 auch derart mit dem kreisförmigen zylindrischen Mantel 2 verbunden, dass die gesamte Struktur, die den kreisförmigen zylindrischen Mantel 2, die Stirnwände 8, 9 und den mittigen Verbindungsteil 14 umfasst, durch Schweißverbindungen 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 zusammengehalten wird (siehe Figur 12).

[0030] Vorzugsweise ist der mittige Verbindungsteil 14 über mindestens eine Schweißverbindung 19, 25, die in dem umschlossenen Raum 13 angeordnet ist, mit mindestens einer der Stirnwände 8, 9 verbunden.

[0031] In bevorzugten Ausführungsformen ist der Verbindungsteil 14 über mindestens eine Schweißverbindung 24, 26, die außerhalb des umschlossenen Raums 13 angeordnet ist, zusätzlich mit jedem Stirnwandelement 8, 9 verbunden. Weist jede Stirnwand 8, 9 eine mittige Öffnung auf, in die die longitudinalen Enden 15a, 15b des Verbindungsteils 14 eingepasst sind, und ist der Verbindungsteil 14 sowohl über interne als auch externe Schweißstellen an die Stirnwände 8, 9 geschweißt, ergibt sich der Vorteil, dass der Verbindungsteil 14 lagegesichert werden kann. Dies trägt zu einer langen Lebensdauer des Yankee-Trockenzylinders bei. Der Herstellungsprozess wird außerdem zeitsparend sein.

[0032] Wie beispielsweise in Figur 2 und Figur 12 ersichtlich, kann die Innenfläche 6 des kreisförmigen zylindrischen Mantels 2 über interne umlaufende Nuten 3 verfügen. Die umlaufenden Nuten 3 dienen dazu, die Wärmeübertragung an die Außenfläche 7 des zylindrischen Mantels 2 zu verbessern, wenn der Yankee-Trockenzylinder 1 verwendet wird. Wird ein Heizmittel, wie beispielsweise heißer Dampf, in den umschlossenen Raum 13 geleitet, wird der Dampf an der Innenfläche 6 kondensieren und Wärmeenergie wird an den zylindrischen Mantel 2 übertragen.

[0033] Der mittige Verbindungsteil 14 ist vorzugsweise aus einer rohrförmigen Struktur gebildet, die mit einer Quelle 16 heißen Dampfs außerhalb des Yankee-Trockenzylinders 1 verbunden werden kann, oder umfasst eine solche (siehe Figur 1). Wie beispielsweise in Figur 12 ersichtlich, verfügt die rohrförmige Struktur über Öffnungen 17, sodass heißer Dampf über die rohrförmige Struktur des Verbindungsteils 14 in den Yankee-Trockenzylinder 1 gelangen kann, durch die Öffnungen 17 in die rohrförmige Struktur gelangen kann und die Innenfläche 6 des kreisförmigen zylindrischen Mantels 2 erreichen kann.

[0034] Eine mögliche Abfolge zur Herstellung des erfinderischen Yankee-Trockenzylinders 1 wird nun mit Bezug auf Figuren 2-12 erklärt. Mit Bezug auf Figur 2 umfassen die ersten Schritte des Verfahrens: Bereitstellen eines kreisförmigen zylindrischen Mantels 2 mit einem ersten und einem zweiten axialen Ende 4, 5; Bereitstellen eines ersten und eines zweiten Stirnwandelements 8, 9, wobei jedes Stirnwandelement 8, 9 einen kreisförmigen zylindrischen Außenumfang

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AT16 483U1 2019-10-15 csterreichiictiei p3LPrL3ir,L und eine mittige Öffnung 11,12 hat; Bereitstellen eines Verbindungsteils 14, der sich zwischen einem ersten longitudinalen Ende 15a des Verbindungsteils und einem zweiten longitudinalen Ende 15b des Verbindungsteils 14 erstreckt und wobei der Abstand zwischen den longitudinalen Enden 15a, 15b des Verbindungsteils 14 der axialen Länge (oder Erstreckung E) des kreisförmigen zylindrischen Mantels 2 entspricht. Mit Bezug auf Figur 3 kann der Verbindungsteil 14 an seinem ersten longitudinalen Ende 15a einem Zerspanen unterzogen werden. In diesem Zusammenhang soll der Begriff „Zerspanen“ als ein Vorgang verstanden werden, während dem Material von dem Verbindungsteil 14 entfernt wird. Es kann beispielsweise aus einem Drehvorgang bestehen oder einen solchen umfassen. In Figur 3 wird das Bezugszeichen 18 verwendet, um eine Zerspanmaschine, wie beispielsweise eine Maschine zum Drehen, anzuzeigen. Das Zerspanen wird in einem solchen Umfang ausgeführt, dass die äußere Form des ersten Endes 15a des Verbindungsteils 14 derart ist, dass es in die mittige Öffnung 11 des ersten Wandelements 8 passt. Mit Bezug auf Figur 4 und Figur 5 ist der Verbindungsteil 14 zur mittigen Öffnung 11 des ersten Wandelements 8 ausgerichtet und wird in Richtung des Pfeils B bewegt, sodass das erste Ende 15a des Verbindungsteils 14 in die mittige Öffnung 11 des ersten Wandteils 8 eingepasst wird. Mit Bezug auf Figur 6 wird der Verbindungsteil 14 mit dem ersten Wandelement über eine erste Schweißstelle 19 verbunden, die vorzugsweise eine umlaufende Schweißverbindung/Schweißnaht ist, die entlang des gesamten Umfangs des Verbindungsteils 14 verläuft, sodass der Verbindungsteil 14 entlang seines gesamten Umfangs mit dem ersten Wandelement 8 verbunden ist. Wie in Figur 6 ersichtlich, befindet sich die erste Schweißstelle 19 in dem Bereich, in dem das erste Ende 15a des Verbindungsteils 14 in das erste Wandelement 8 eingesetzt ist. In wieder einem anderen Zerspanvorgang (z. B. durch Drehen) wird das zweite Ende 15b des Verbindungsteils 14 so geformt, dass es in die mittige Öffnung 12 des zweiten Wandelements 9 passt.

[0035] Mit Bezug auf Figur 7 und Figur 8 kann der kreisförmige zylindrische Mantel 2 zum ersten Wandelement 8 ausgerichtet sein und das zweite Wandelement 9 kann in der Folge zum kreisförmigen zylindrischen Mantel 2 und dem Verbindungsteil 14 ausgerichtet sein, sodass das nun zerspante zweite Ende 15b des Verbindungsteils 14 in die mittige Öffnung 12 des zweiten Wandteils 9 passt. Mit Bezug auf Figur 8 ist das erste Wandelement 8 mit einer zweiten Schweißstelle 20, die eine interne Schweißstelle ist, an den kreisförmigen zylindrischen Mantel 2 geschweißt. Das zweite Wandelement 9 ist mit einer dritten Schweißstelle 21, die eine interne Schweißstelle ist (d. h. eine Schweißstelle im Inneren dessen, was ein Yankee-Trockenzylinder 1 wird), derart an den kreisförmigen zylindrischen Mantel 2 geschweißt, dass der kreisförmige zylindrische Mantel 2, die Stirnwände 8, 9 und der Verbindungsteil 14 nun eine zusammenhängende Struktur 27 bilden.

[0036] Es ist nun ersichtlich, dass der kreisförmige zylindrische Mantel 2, die Stirnwandelemente 8, 9 und der Verbindungsteil 14 derart miteinander verbunden wurden, dass die Stirnwandelemente 8, 9 die axialen Enden 4, 5 des kreisförmigen zylindrischen Mantels 2 schließen, um einen umschlossenen Raum 13 zu definieren und der Verbindungsteil 14 erstreckt sich zwischen den Stirnwandelementen 8, 9. Wie nachfolgend erklärt, wird der Verbindungsteil 14 selbstverständlich auch mit dem zweiten Wandelement 9 verbunden, sodass jedes Wandelement 8, 9 über eine oder mehrere Schweißstellen mit dem Verbindungsteil 14 verbunden ist.

[0037] Es sind prinzipiell auch Ausführungsformen vorstellbar, in denen die longitudinalen Enden 15a, 15b des Verbindungsteils mit den Stirnwandelementen 8, 9 nur über Schweißverbindungen verbunden sind, die von einer Seite ausgebildet werden; vorzugsweise wird der Verbindungsteil 14 jedoch über Schweißverbindungen mit den Stirnwänden (oder Stirnwandelementen) 8, 9 verbunden, die sich sowohl im Inneren als auch außerhalb des umschlossenen Raums 13 befinden.

[0038] In bevorzugten Versionen des erfinderischen Verfahrens kann eine Fortsetzung der Herstellungsabfolge wie folgt aussehen. Mit Bezug auf Figur 9 und Figur 10 kann die zusammenhängende Struktur 27 auf drehenden Walzen 28 derart platziert sein, dass sich die Achse des kreisförmigen zylindrischen Mantels 2 in einer horizontalen Richtung erstreckt. Die zusammenhängende Struktur wird dann gedreht und während des Drehens wird das erste Wandele6/22

AT16 483U1 2019-10-15 csterreichiictiei p3LPrL3ir,L ment 8 mit einer vierten Schweißstelle 22, die eine umlaufende externe Schweißstelle ist, an den kreisförmigen zylindrischen Mantel 2 geschweißt und das zweite Wandelement 9 wird mit einer fünften Schweißstelle 23, die eine umlaufende externe Schweißstelle ist, an den kreisförmigen zylindrischen Mantel 2 geschweißt.

[0039] Mit Bezug auf Figur 9 und Figur 10 kann das erste Ende 15a des Verbindungsteils 14 daher mit einer externen Schweißstelle (Schweißnaht/Schweißverbindung) 24, die vorzugsweise eine umlaufende Schweißstelle 24 ist, die entlang des gesamten Umfangs des Verbindungsteils 14 verläuft, extern an die erste Wand 8 geschweißt werden, wo es die Wand der mittigen Öffnung 11 kontaktiert. In Figur 9 bezieht sich das Bezugszeichen 54 auf ein Schweißgerät zur Herstellung der externen Schweißstellen 22, 23.

[0040] Mit weiterem Bezug auf Figur 11 kann ein nachfolgender Schritt die Wärmebehandlung der zusammenhängenden Struktur 27 umfassen, die nun ein entstehender YankeeTrockenzylinder ist. In Figur 11 stellen die Pfeile P an den Yankee-Trockenzylinder 1 übertragene Wärmeenergie symbolisch 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 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. Das Erwärmen sollte vorzugsweise nicht zu schnell ablaufen und der Erfinder hat beobachtet, dass das Erwärmen vorzugsweise mit einer solchen Geschwindigkeit ablaufen sollte, dass die Temperatur des Yankee-Trockenzylinders um 20 °C bis 45 °C pro Stunde (20 °C bis 45 °C/Stunde) erhöht wird. Bevorzugter wird die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 25 °C bis 35 °C/Stunde erhöht, wobei eine geeignete Erwärmungsgeschwindigkeit beispielsweise 30 °C/Stunde ist. Die Geschwindigkeit, mit der die Temperatur erhöht wird, wird gering gehalten, um schädliche Spannungen im Material - besonders in den Schweißnähten - zu verhindern. Hat der YankeeTrockenzylinder seine endgültige Temperatur erreicht, kann er für eine Zeit auf dieser Temperatur gehalten werden. Als Faustregel gilt, dass der Yankee-Trockenzylinder für etwa eine Stunde pro 25 mm Materialdicke auf seiner endgültigen erhöhten Temperatur gehalten werden soll. Beträgt die Materialdicke 75 mm, sollte der Yankee-Trockenzylinder beispielsweise für etwa 3 Stunden auf der erhöhten Temperatur gehalten werden. Der Yankee-Trockenzylinder darf dann abkühlen. Der Yankee-Trockenzylinder sollte zu Beginn mit einer langsamen Geschwindigkeit von etwa 20 °C/h bis 30 °C/h abkühlen, bis er eine Temperatur von etwa 200 °C erreicht hat, ab der ein freies Abkühlen zulässig ist.

[0041] Durch Erhöhen der Temperatur auf einen Grad im Bereich von 580 °C bis 680 °C ergibt sich der Vorteil, dass etwaige Spannungen nach den Schweißvorgängen beseitigt werden.

[0042] Es ist anzumerken, dass die Wärmebehandlung in einer bevorzugten Ausführungsform zu einem Zeitpunkt vorgenommen wird, zu dem das zweite Ende 15b des Verbindungsteils 14 noch nicht an die zweite Stirnwand 9 geschweißt wurde. Der Grund dafür ist, dass ein Schrumpfen in den Schweißnähten zu bleibenden mechanischen Spannungen im YankeeTrockenzylinder führen kann, wenn das zweite Ende 15b vor der Wärmebehandlung an die zweite Stirnwand 9 geschweißt wird. Wurde das zweite Ende 15b zum Zeitpunkt der Wärmebehandlung noch nicht an die zweite Stirnwand 9 geschweißt, kann sich das zweite Ende 15b des Verbindungsteils relativ zur zweiten Stirnwand 9 weiterhin frei bewegen. Es kann dann nach der Wärmebehandlung an die zweite Stirnwand 9 geschweißt werden. Auf diese Weise kann die Bildung von mechanischen Spannungen verhindert werden.

[0043] Mit Bezug auf Figur 12 können die folgenden Verfahrensschritte daher das Schweißen des zweiten Endes 15b des Verbindungsteils 14 an das zweite Stirnwandelement 9 über eine siebente Schweißstelle 25, die eine interne Schweißstelle ist, und eine achte Schweißstelle 26, die eine externe Schweißstelle ist, umfassen. Im Prinzip können die siebente Schweißstelle 25 und die achte Schweißstelle 26 vor der Wärmebehandlung ausgeführt werden; aus oben genannten Gründen werden diese Schweißstellen jedoch vorzugsweise nach der Wärmebehandlung der zusammenhängenden Struktur 27 ausgeführt.

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AT16 483U1 2019-10-15 csterreichiictiei iBlfrUril [0044] Auf das Schweißen des zweiten Endes 15b des Verbindungsteils 14 an die zweite Stirnwand 9 kann vorzugsweise (aber nicht notwendigerweise) eine lokale Wärmebehandlung des Bereichs folgen, in dem das zweite Ende 15b an die zweite Stirnwand 9 geschweißt ist.

[0045] Dank der vorliegenden Erfindung kann das Entweichen von Dampf, und damit von Wärmeenergie, reduziert werden. Wird die gesamte Struktur geschweißt, können Wärmeverluste sogar noch weiter verringert werden.

[0046] Das Schweißen der Stirnwände an den kreisförmigen zylindrischen Mantel kann optional so erfolgen, dass das Endergebnis (in Bezug auf die Position der Schweißverbindungen, die die Stirnwände 8, 9 mit dem zylindrischen Mantel verbinden) dem in US-Patent Nr. 8438752 beschriebenen und beispielsweise in Figur 3 dieses Patents gezeigten entspricht.

[0047] Um Wärmeverluste noch weiter zu reduzieren, können die Stirnwände über eine spezielle Isolierung verfügen, wie beispielsweise in US-Patent Nr. 8398822 offenbart.

[0048] Im Betrieb kann der erfinderische Yankee-Trockenzylinder in Kombination mit einer Heißlufthaube, wie beispielsweise der in US-Patent Nr. 6079115 oder der in EP 2963176 A1 offenbarten Heißlufthaube, verwendet werden.

[0049] Verfügt der erfinderische Yankee-Trockenzylinder über Nuten 3, kann der YankeeTrockenzylinder auch über Mittel zum Entfernen von Kondenswasser aus den Nuten verfügen. Beispiele für solche Mittel sind beispielsweise im Europäischen Patent Nr. 2614182 offenbart.

[0050] Während die Erfindung hinsichtlich eines Yankee-Trockenzylinders und eines Verfahrens zu Herstellung eines Yankee-Trockenzylinders beschrieben wurde, versteht es sich, dass diese Kategorien lediglich unterschiedliche Aspekte ein und derselben Erfindung widerspiegeln. Es versteht sich daher, dass der Yankee-Trockenzylinder Merkmale umfassen kann, die die unvermeidbare Folge der Herstellung des Yankee-Trockenzylinders mittels oben beschriebener Verfahrensschritte wären - unabhängig davon, ob solche Merkmale explizit erwähnt wurden oder nicht.

Claims (7)

1. Yankee-Trockenzylinder (1) zum Trocknen einer Faserbahn (W), wie beispielsweise einer Tissue-Papierbahn, wobei der Yankee-Trockenzylinder (1) Folgendes umfasst:

einen kreisförmigen zylindrischen Mantel (2) mit einer axialen Erstreckung und einem ersten axialen Ende (4) und einem zweiten axialen Ende (5), einer Innenfläche (6) und einer Außenfläche (7);

eine Stirnwand (8, 9) für jedes axiale Ende (4, 5) des kreisförmigen zylindrischen Mantels, die mit dem kreisförmigen zylindrischen Mantel (2) verbunden ist, wobei der kreisförmige zylindrische Mantel (2) und die Stirnwände (8, 9) einen umschlossenen Raum (13) definieren, und wobei jede Stirnwand (8, 9) einen kreisförmigen zylindrischen Außenumfang (10) aufweist;

einen mittigen Verbindungsteil (14), der sich zwischen den Stirnwänden (8, 9) erstreckt, longitudinale Enden (15a, 15b) aufweist und mit den Stirnwänden (8, 9) verbunden ist, wobei der mittige Verbindungsteil (14) über Schweißverbindungen (19, 24, 25, 26) mit den Stirnwänden (8, 9) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stirnwand (8, 9) eine mittige Öffnung aufweist (11, 12), in die die longitudinalen Enden (15a, 15b) des Verbindungsteils (14) eingepasst und an die Stirnwände (8, 9) über Schweißverbindungen in dem umschlossenen Raum (13) und über Schweißverbindungen außerhalb des umschlossenen Raums (13) geschweißt sind.

2. Yankee-Trockenzylinder (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnwände (8, 9) über Schweißverbindungen (20, 21, 22, 23) mit dem kreisförmigen zylindrischen Mantel (2) verbunden sind, und dass die gesamte Struktur, die den kreisförmigen zylindrischen Mantel (2), die Stirnwände (8, 9) und den mittigen Verbindungsteil (14) umfasst, durch Schweißverbindungen (19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26) zusammengehalten wird.

3. Yankee-Trockenzylinder (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche (6) des kreisförmigen zylindrischen Mantels (2) über interne umlaufende Nuten (3) verfügt.

4. Yankee-Trockenzylinder nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mittige Verbindungsteil (14) aus einer rohrförmigen Struktur gebildet ist oder eine solche umfasst, die mit einer Quelle (16) heißen Dampfs außerhalb des YankeeTrockenzylinders (1) verbunden werden kann und wobei die rohrförmige Struktur über Öffnungen (17) verfügt, und dass der heiße Dampf durch die rohrförmige Struktur in den Yankee-Trockenzylinder (1) gelangen kann und die Innenfläche (6) des kreisförmigen zylindrischen Mantels (2) erreichen kann.

5. Verfahren zur Herstellung eines Yankee-Trockenzylinders (1), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Bereitstellen eines kreisförmigen zylindrischen Mantels (2) mit einem ersten und einem zweiten axialen Ende (4, 5);

Bereitstellen einer ersten und einer zweiten Stirnwand (8, 9), wobei jede Stirnwand (8, 9) einen kreisförmigen zylindrischen Außenumfang (10) und eine mittige Öffnung (11, 12) aufweist;

Bereitstellen eines Verbindungsteils (14), der sich zwischen einem ersten longitudinalen Ende (15a) des Verbindungsteils und einem zweiten longitudinalen Ende (15b) des Verbindungsteils (14) erstreckt und wobei der Abstand zwischen den longitudinalen Enden (15a, 15b) des Verbindungsteils (14) der axialen Länge des kreisförmigen zylindrischen Mantels (2) entspricht; und

Verbinden des kreisförmigen zylindrischen Mantels (2), der Stirnwände (8, 9) und des Verbindungsteils (14) miteinander, wobei die Stirnwände (8, 9) die axialen Enden (4, 5) des kreisförmigen zylindrischen Mantels (2) schließen und einen umschlossenen Raum (13) definieren, wobei sich der Verbindungsteil (14) zwischen den Stirnwänden (8, 9) erstreckt und sie miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsteil (14)

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AT16 483U1 2019-10-15 csterreichiictiei iBlfrUril mit den Stirnwänden (8, 9) verbunden wird, und dass die longitudinalen Enden (15a, 15b) des Verbindungsteils (14) jeweils in die mittigen Öffnungen (11, 12) der ersten und zweiten Stirnwand (8, 9) eingepasst und durch Schweißverbindungen in dem umschlossenen Raum (13) und durch Schweißverbindungen außerhalb des umschlossenen Raums (13) an die Stirnwände (8, 9) geschweißt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der kreisförmige zylindrische Mantel (2), die Stirnwände (8, 9) und der Verbindungsteil (14) miteinander in einer Abfolge verbunden werden, die die folgenden Schritte umfasst:

Durchführen eines Zerspanens an dem ersten Ende (15a) des Verbindungsteils, wobei die externe Form des ersten Endes (15a) des Verbindungsteils (14) in die mittige Öffnung (11) der ersten Stirnwand (8) eingepasst werden kann;

Einpassen des nun zerspanten ersten Endes (15a) des Verbindungsteils (14) in die mittige Öffnung (11) der ersten Stirnwand (8);

Ausrichten des Verbindungsteils (14) zur ersten Stirnwand (8);

Schweißen des ersten Endes (15a) des Verbindungsteils (14) an die erste Stirnwand (8) mit einer ersten Schweißstelle (19) zwischen dem Verbindungsteil (14) und der ersten Stirnwand (8) in dem Bereich, wo das erste Ende (15a) des Verbindungsteils (14) in die erste Stirnwand (8) eingeführt ist;

Zerspanen des zweiten Endes (15b) des Verbindungsteils (14), sodass dieses in die mittige Öffnung (12) der zweiten Stirnwand (9) eingepasst werden kann; und Ausrichten des kreisförmigen zylindrischen Mantels (2) zur ersten Stirnwand (8);

Ausrichten der zweiten Stirnwand (9) zum kreisförmigen zylindrischen Mantel (2) und zum Verbindungsteil (14), wobei das nun zerspante zweite Ende (15b) des Verbindungsteils (14) in die mittige Öffnung (12) der zweiten Stirnwand (9) passt;

Schweißen der ersten Stirnwand (8) an den kreisförmigen zylindrischen Mantel (2) mit einer zweiten Schweißstelle (20), die eine interne Schweißstelle ist;

Schweißen der zweiten Stirnwand (9) an den kreisförmigen zylindrischen Mantel (2) mit einer dritten Schweißstelle (21), die eine interne Schweißstelle ist, sodass der kreisförmige zylindrische Mantel (2), die Stirnwände (8, 9) und der Verbindungsteil (14) nun eine zusammenhängende Struktur (27) bilden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst:

Platzieren der zusammenhängenden Struktur (27) auf drehenden Walzen (28), wobei sich die Achse des kreisförmigen zylindrischen Mantels (2) in eine horizontale Richtung erstreckt;

Rotieren der zusammenhängenden Struktur (27) und Schweißen der ersten Stirnwand (8) an den kreisförmigen zylindrischen Mantel (2) mit einer vierten Schweißstelle (22), die eine umlaufende externe Schweißstelle ist, und Schweißen der zweiten Stirnwand (9) an den kreisförmigen zylindrischen Mantel (2) mit einer fünften Schweißstelle (23), die eine umlaufende externe Schweißstelle ist;

Schweißen der ersten Stirnwand (8) an das erste Ende (15a) des Verbindungsteils (14) mit einer sechsten Schweißstelle (24), die eine externe Schweißstelle ist, während die erste Schweißstelle (19) eine interne Schweißstelle ist; und

Schweißen des zweiten Endes (15b) des Verbindungsteils (14) an die zweite Stirnwand (9) mit einer siebenten Schweißstelle (25), die eine interne Schweißstelle ist, und einer achten Schweißstelle (26), die eine externe Schweißstelle ist.

Hierzu 12 Blatt Zeichnungen