<Desc/Clms Page number 1>
Dampfbeheizter Trockenzylinder
Die Erfindung betrifft einen dampfbeheizten Trockenzylinder, insbesondere für die Trockenpartie von Papiermaschinen, dessen Zylinderinnenwand wenigstens eine, vorzugsweise aber mehrere, in
Achsrichtung hintereinander liegende, den gesamten Umfang umfassende Zonen aufweist, die ein in
Achsrichtung verlaufendes Gefälle gegen eine Abführvorrichtung für das Kondensat hin aufweisen.
Solche Trockenzylinder werden beispielsweise auch in den Trockenpartien von Pappenmaschinen,
Kartonmaschinen od. dgl. verwendet. Grössere Ausführungen solcher Trockenzylinder dienen als
Glättzylinder und arbeiten meist mit mehreren auf ihrem Umfang angeordneten Presswalzen zusammen, mit denen sie je einen Walzenspalt für die Durchführung des Papieres bilden. Schliesslich werden diese
Trockenzylinder auch in andern Trockeneinrichtungen verwendet, beispielsweise in der
Kunststoffindustrie oder in Ein- und Mehrwalzentrocknem zum Eindampfen von Lösungen, Milch,
Fruchtsäften od. dgl.
Zum Aufheizen des Trockenzylinders auf die für die Trocknung erforderliche Temperatur wird Wasserdampf meist unter erhöhtem Druck in das Zylinderinnere eingeleitet. Der Wasserdampf gibt einen Teil seiner Wärme an die Zylinderwand ab, durch welche sie an das zu trocknende Gut weitergeleitet wird. Infolge dieser Wärmeabgabe kondensiert ein Teil des Dampfes und das entstehende Kondenswasser muss durch entsprechende Vorrichtungen aus dem Zylinderinneren abgeführt werden.
Als Vorrichtungen kommen hiefür solche in Betracht, deren Wassereintrittsöffnungen dicht über der Innenwand des Zylinders angeordnet sind und in die das Kondenswasser infolge des erhöhten Innendruckes, der im Zylinder herrscht, hineingedrückt wird. Es ist auch bekannt, Wasserableitkanäle in die Abschlussdeckel der Zylinder einzuarbeiten, in die das Kondenswasser kontinuierlich hineingedrückt und so aus dem Zylinderinneren entfernt wird.
Bei nur langsamer Umdrehung des Trockenzylinders, etwa bis zu Umfangsgeschwindigkeiten von 300 m/min, sammelt sich das Kondensat vor seiner Abführung im unteren Teil des Zylinders an und bildet dort einen Sumpf. Bei höheren Umdrehungsgeschwindigkeiten wird das Kondensat praktisch vollständig von der Zylinderwand mitgenommen und bildet so einen Wasserfilm, der die Zylinderinnenwand gleichmässig bedeckt und der infolge seiner schlechten Wärmeleitfähigkeit den Wärmeübergang aus dem Heizdampf auf die Zylinderwand verschlechtert. Der weitgehend vollständigen und gleichmässigen Entfernung dieses Wasserfilme, der auch als "Wasserring" bezeichnet wird, kommt daher grosse Bedeutung zu.
Aus der USA-Patentschrift Nr. 1, 575, 249 sowie aus der brit. Patentschrift Nr. 956, 588 sind dampfbeheizte Trockenzylinder bekannt, deren Zylinderinnenwand von der Mitte des Zylinders ausgehend zu den beiden Enden hin mit gleichbleibendem Neigungswinkel abfällt. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass die Zentrifugalkraft, welche bei Umdrehung des Zylinders auf das Kondensat einwirkt, teilweise in Achsrichtung umgelenkt wird, so dass eine beschleunigte Kondensatströmung zu den Zylinderenden hin entsteht, wo die Kondensatabführungsvorrichtungen angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung der Zylinderinnenwand ist es möglich, die Dicke des Kondensatfilmes beträchtlich zu reduzieren und den Wärmeübergang vom Heizdampf auf die
<Desc/Clms Page number 2>
Zylinderwand entsprechend zu erhöhen.
Die Entfernung hat jedoch gezeigt, dass die Stärke des in
Achsrichtung strömenden Kondensatfilmes bei derartigen Vorrichtungen von der Mitte des Zylinders zu dessen Enden hin zunimmt, so dass in entsprechendem Masse der Wärmeübergang abnimmt. Die Folge hievon ist, dass bei Trockenzylindern dieser Art keine gleichmässige Temperaturverteilung über die
Oberfläche zu erreichen ist. In der brit. Patentschrift Nr. 956, 588 wird zur Kompensation dieses unerwünschten Effektes vorgeschlagen, Zusatzheizvorrichtungen ausserhalb des Trockenzylinders anzubringen und mit diesen das Erwärmungsbild des Trockenzylinders zu verbessern. Derartige
Vorrichtungen sind jedoch wegen ihres erhöhten Aufwandes und ihrer komplizierten Bedienung in den meisten Trockenvorrichtungen untragbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen dampfbeheizten
Trockenzylinder zu schaffen, bei dem zwar ebenfalls der sich bildende Kondensatfilm möglichst schnell in Achsrichtung des Zylinders abgeführt wird, bei dem aber sichergestellt ist, dass die Zylinderoberfläche hinreichend gleichmässig aufgeheizt wird.
Dies wird erfindungsgemäss bei einem dampfbeheizten Trockenzylinder der eingangs genannten
Art dadurch erreicht, dass eine bzw. mehrere der mit Gefälle ausgestatteten Zonen mit ihrer höchsten
Stelle in Achsrichtung des Zylinders jeweils an eine ohne Gefälle verlaufende hochgelegene Zone anschliessen, und dass vorzugsweise der Neigungswinkel der mit Gefälle ausgestatteten Zone jeweils in
Richtung des Gefälles stetig vergrössert ist.
Durch diese Ausgestaltung des Trockenzylinders wird erreicht, dass sich in der Zone ohne Gefälle, die also von der zugehörigen Kondensatabführungsvorrichtung am weitesten entfernt ist, zunächst ein natürlicher Kondensatfilm aufbaut, der nur langsam abfliessen kann und der diese Zone vor Überhitzung durch den Wasserdampf schützt. In der sich daran anschliessenden Zone mit Gefälle wird nun einerseits das vorhandene Kondensat beschleunigt abgeführt, anderseits sind aber auch die dort anfallenden
Kondensatmengen grösser, da durch diese Zone sowohl die dort kondensierende Kondensatmenge wie auch die aus der zuvor genannten Zone ohne Gefälle zuströmende Kondensatmenge abfliessen muss.
Dies bedeutet, dass sich im Endeffekt über die gesamte einer Kondensatabführvorrichtung zugeordnete
Strecke ein annähernd gleichmässiger und hinreichend dünner Kondensatfilm ausbildet, der eine weitgehend gleichmässige Aufheizung der Zylinderwand sicherstellt.
Bei der bevorzugten Bauform der Erfindung, bei welcher der Neigungswinkel der mit Gefälle ausgestatteten Zonen jeweils in Richtung des Gefälles stetig vergrössert ist, wird den sich in Richtung auf die Kondensatabführvorrichtung stetig addierenden Kondensatmengen Rechnung getragen. Hiebei erfährt der Kondensatfilm eine um so grössere Beschleunigung in Richtung auf die Abführvorrichtungen, je näher er an diese herangerückt und je dicker er infolge der sich in Strömungsrichtung addierenden Kondensatmengen geworden ist. Dabei werden Temperaturspitzen vermieden, weil in dem Masse, in dem die Wärmeübertragung infolge des dicker werdenden Kondensatringes abnimmt, die Wärmeübertragung infolge höherer Geschwindigkeit, steigender Turbulenz und dünner werdender Wandstärke zunimmt.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwei der mit Gefälle ausgestatteten Zonen mit ihrer höchsten Stelle an eine gemeinsame hochgelegene Zone anschliessen. Ein Trockenzylinder dieser Art erfordert dann zwei Kondensatabführvorrichtungen, welche jeweils an den Enden der beiden Gefällstrecken im Zylinderinneren angeordnet sind.
Eine Verbesserung des Temperaturprofils von dampfbeheizten Trockenzylindern kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht werden, dass zwei der mit Gefälle ausgestatteten Zonen mit ihrer höchsten Stelle an je eine ohne Gefälle verlaufende hochgelegene Zone an den Zylinderenden anschliessen und mit ihrer tiefsten Stelle im Bereich der öffnung der Kondensatabführvorrichtung zusammentreffen. Diese Anordnung hat den Vorzug, dass das Kondensat aus der Zylindermitte abgeführt wird, und dass sich an den Zylinderenden infolge der dort angeordneten praktisch gefällefreien Zonen ein Kondensatfilm aufbaut, der einerseits die Zylinderenden vor Überhitzung schützt, der anderseits aber noch nicht stark genug ist, um den Wärmeübergang so sehr zu behindern, dass dort ein Temperaturabfall gegenüber den andern Zonen des Trockenzylinders eintritt.
Es ist bekannt, dass die Enden von dympfbeheizten Trockenzylindern, an denen sich üblicherweise die Abschlussdeckel und die Kondensatabführvorrichtungen befinden, meist überhitzt werden, so dass die Zylinderoberfläche nicht vollständig zum Trocknen der Gutbahn ausgenutzt werden kann, sondern an den Abschlusszonen freibleiben muss, da deren Temperaturverteilung üblicherweise nicht beherrscht wird. Die erfindungsgemäss ausgebildeten Trockenzylinder lassen sich wesentlich besser ausnutzen, da sie nahezu bis zur Deckelzone zur Trocknung der Gutbahn herangezogen werden können.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen, in der Ausführungsbeispiele schematisch wiedergegeben sind, näher erläutert. Es stellen dar : Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1