CN111226005B

CN111226005B - 造纸机的干燥缸

Info

Publication number: CN111226005B
Application number: CN201880065773.4A
Authority: CN
Inventors: A.齐格尔万杰; C.亚当斯
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2038-08-30
Also published as: WO2019072450A1; CN111226005A; EP3695048A1; DE102017123541A1

Abstract

本发明的目的在于尽可能小地构造干燥缸的壁厚，因为更小的壁厚实现更好的热传递。为了能够将干燥缸设计为尽可能薄壁的，该基础构思的目的在于实现干燥缸改进的稳定性。

Description

造纸机的干燥缸

本发明涉及一种用于造纸机的干燥缸(或称为烘缸)，其用于加热纤维幅并且具有缸体，该缸体具有缸体轴线、两个缸体端部以及内侧面和圆柱形的外侧面，纤维幅沿外侧面伸展，其中，扰流条平行于缸体轴线地定位在内侧面上并且在缸体内部垂直于缸体轴线地布置支撑环。

例如从US 3,217,426中已知这种干燥缸，其中那里披露的扰流条借助于两构件式的支撑环被压向干燥缸的内表面。支撑环有助于将扰流条固定在干燥缸的内部。当加热干燥缸时，在干燥缸内侧必然出现冷凝液层。为此，扰流条规定用于中断冷凝液层，从而可以发生干燥缸的更好的热传递。从WO2006/120060A1中还已知一种干燥缸，其中在一个实施例中，那里披露的干燥缸(包括它的缸体)由各个蜂窝状的元件组成，并且在另外的实施例中仅规定有支撑环，没有扰流条。

本发明的目的是提供一种按本发明所述类型的干燥缸，它具有更好的热传递并且因此也具有更好的干燥性。

共同的发明基本构思是：尽可能小地构造干燥缸的壁厚，因为更小的壁厚实现更好的热传递。用于能够尽可能地设计干燥缸为薄壁的，然后该基本构思的目标在于实现干燥缸的改进的稳定性。

即，一种能够用于造纸机的干燥缸，其用于加热纤维幅并且具有缸体，该缸体具有缸体轴线、两个缸体端部以及内侧面和圆柱形的外侧面，纤维幅沿外侧面伸展，其中，扰流条平行于缸体轴线地定位在内侧面上并且支撑环垂直于缸体轴线地布置在缸体内部，它的特点在于，支撑环之间的间距取值小于或等于700mm，扰流条在圆周方向上的间距取值小于或等于250mm，其中，支撑环直接地或间接地稳定缸体，用于能够尽可能薄壁地构成它并且因此获得非常好的热传递以及从而非常优良的干燥性。

在造纸机中，纤维幅沿干燥缸伸展，其中纤维幅接触它的外侧面。干燥缸从缸内部被加热，并且热量通过干燥缸壁向外部散发，从而将纤维幅加热并且因此干燥。热传递越好，则在纤维幅上的干燥过程也是越有效的。为了改善热传递，应尽可能薄壁地设计干燥缸。为此，支撑环和扰流条被设计为：它们自身带有稳定或者支撑缸的改进的性能。为此，支撑环彼此的各个间隔以及扰流条在周向上彼此的各个间隔尽可能地保持在上述的极值内。

支撑环或者扰流条的所需要的间距可能产生样式，通过支撑环与扰流条的结合形成该样式，其中可以形成矩形栅格结构，并且形成的矩形的一个长度最大取值为700mm并且形成的矩形的第二长度最大取值为250mm。具有如此小的间距的支撑环和扰流条的设计能够在圆周方向上支撑并稳定干燥缸，因此，在适当的设计方案中，在非常薄壁的设计中的缸体的另外的可能的变形或凸起则可以被避免或减少到最低限度。比起在厚壁的缸中，这种凸起或其他的变形必然更快地出现在薄壁的缸中。通过从外部的、作用在干燥缸上的力可能发生这样的凸起或变形，它出现在：例如当机械加工外部的干燥缸侧面时或在造纸机的运行中使用干燥缸期间。当在造纸机的干燥部中使用干燥缸时，通过部分绕干燥筛的筛拉力(Siebzug)或通过干燥缸与辊筒相互作用中的压力产生外力。在这些情况下的变形可能引起干燥缸的圆环形横截面变形为椭圆形横截面。这会引起旋转的干燥缸侧面的交变的应力并且结果导致可能的机械故障。

然而应当提及的是：支撑环的间距优选至少取值为10mm，并且扰流条在圆周方向上的间距至少取值为5mm，用于确保操作安全的冷凝流和良好的热传递。

优选地，支撑环的间距取值小于或等于500mm。从而能够进一步地改善支撑环的稳定性，并且支撑环之间的较小间距减少缸体中的变形和凸起的机会。

当扰流条在圆周方向上的间距取值小于或等于220mm时，则也是有利的。由于扰流条本身也发挥稳定的和支撑的作用，因此扰流条在圆周方向上的较小间距可以提高扰流条对于干燥缸的稳定性，并且进一步降低干燥缸变形的风险。

此外，结合了在圆周方向上的扰流条的间距的减小的、支撑环相互的间距的减小可能具有下列结果：由支撑环和扰流条形成的栅格也产生缩小的矩形部件，从而它在形成栅格结构的支撑结构中具有更好的稳定性。尤其能够显着降低缸体变形的可能性，因为：由于栅格结构的支撑作用，仅可能在通过支撑环形成的棱边与通过扰流条形成的棱边之间的空间中发生变形。支撑环或扰流条直接支撑的狭窄区域必然不会凸起。但是，由于钢制缸的技术特征，比起在缸体的明显更大的面积上、在缸体的极小的面积上产生变形显著地更困难。

并且一种用于造纸机的干燥缸，其用于加热纤维幅并具有缸体，该缸体具有缸体轴线、两个缸体端部以及内侧面和圆柱状的外侧面，纤维幅沿着缸状的外侧面伸展，其中扰流条在内侧面上平行于缸体轴线地定位并且在缸体内部垂直于缸体轴线地布置支撑环，所述干燥缸的特点在于，至少一个支撑环的径向厚度取值大于或等于20mm，优选等于或大于30mm，尤其等于或大于50mm，极其特别等于或大于100mm，用于能够尽可能薄壁地构成它并且因此获得非常好的热传递以及从而非常良好的干燥性。

支撑环直接地或间接地压在缸体的内表面上并且以此支撑它。在此，支撑环具有特定的径向厚度。该厚度取值不应小于20毫米，因为否则它们将不再对于干燥缸具有明显的支撑性。优选地，该厚度取值大于或等于50mm。以此可以增加干燥缸的总体刚性，这对于缸体的尽可能的薄壁的设计至关重要。

应理解的是，用于整体干燥缸的可能的减重可能在支撑环中设计通孔，并且在此不必承受刚性的损失。另外，所述通孔有用于支持更加不受干扰的蒸汽分布的积极作用。以此可以更有效地加热干燥缸，以此从而改善干燥缸的干燥性。

支撑环不应小于一定的径向厚度，因为否则以此将需要更多数量的支撑环用于稳定缸壁，并且从而支撑环或支撑环的轴向厚度占据内侧面的更大份额，并且从而敞露更少的表面，其中这些敞露的内侧面本身实现向外部的热传递。支撑环的径向厚度应足够大，用于提供期望的或足够的刚性，从而能够尽可能薄壁地构成缸体。应理解的是，支撑环本身可以实现向外部的热传递，但是，尤其由于到达缸体的热传递或者由于较长的路径，它比通过内表面的热传递明显更少。后者相应地也适用于扰流条。

此外，一种用于造纸机的干燥缸，其用于加热纤维幅并且具有缸体，该缸体具有缸体轴线、两个缸体端部以及内侧面和圆柱形的外侧面，纤维幅沿外侧面伸展，其中，扰流条平行于缸体轴线地定位在内侧面上并且在缸体内部垂直于缸体轴线地布置有支撑环，它的特点在于，扰流条具有取值大于500mm⁴的面积惯性矩、尤其大于600mm⁴，用于能够尽可能薄壁地构造它并且以此实现非常好的热传递以及从而非常优良的干燥性。

通过增大的面积惯性矩可以增加扰流条的支撑功能，因为它们可以支撑更多作用在缸上的力，并且充分地稳定缸体，而不会使缸体发生任何形式的变形。

有利的是，支撑环既贴靠在内侧面上也贴靠在扰流条上。以此方式，支撑环不仅直接稳定缸体而且还直接稳定扰流条，该扰流条继而自身又可以在缸体上有稳定地作用。以此能够优化支撑环的支撑效果，因为支撑环不是以一部分、而是以其整个圆周直接地或间接地压靠在内侧面上。

对此备选地并且优选地，支撑环也可以间接地压在内侧面上，方法是支撑环与内侧面相间隔地布置。在该实施形式中有利的是，支撑环仅贴靠在扰流条上并且在支撑环和内侧面之间存在自由空间，这引起更好的冷凝流。这种改进的冷凝流进而导致干燥缸的更好的热传递，并且因此也导致更好的干燥性。另一方面，支撑环的稳定作用然后必须经由扰流条间接地施加到缸体上。

支撑环与扰流条也可以共同构成支撑结构。例如，支撑环与扰流条可以共同构成一定的栅格或者一定的结构，该栅格或结构在缸体内侧面上支撑缸体，其中整体的支撑结构带来改进的支撑属性。

优选地，支撑环和扰流条被设计成可拆卸的。支撑环和扰流条可能设计为：它们可以分别被拆卸。例如，可以想到的是，仅拆除一个缸支撑环，并且仍保持至少一个支撑环为被安装的，其余的扰流条通过整个结构仍然被保持。必要时，也可以规定以组件形式、例如作为整个支撑结构提供可拆卸性。例如当之前的干燥缸被更换时，这样的可拆卸的支撑环和扰流条可以重新用于其他干燥缸。另外可以实现尽可能简单的维护工作，因为当必须更换干燥缸或扰流条或支撑环时，并非包含支撑环和扰流条的整个干燥缸在发生故障时都必须被更换，而是仅更换受影响的部件、例如更换干燥缸或至少一个支撑环或至少一个扰流条并且其余的能够继续被使用。

有利地，扰流条的高度在径向上在5mm至10mm的范围内、尤其是8mm。扰流条的高度直接影响冷凝液环的厚度。在此实践表明，在径向方向上的8mm的扰流条高度产生理想的冷凝液环厚度，还用于一方面提供优良的热传递，并且另一方面用于使冷凝液能够充分流动。就此应理解的是，对于扰流条的高度而言、也对于所有其他尺寸规格，相对于各个特征的指定的标准值向上或向下偏离5％的公差是可以接受的，以便能够相应地实现可实现的目标。

优选地，内侧面设计为圆柱形。可以考虑的是，除了外侧面之外，内侧面也设计为圆柱形。这样的圆柱形的内侧面可以促进均匀的冷凝流，从而冷凝液可以更容易地排出。另外，支撑环的设计是显著地更容易的，因为圆柱形支撑环可以比其他类型更便宜和更容易地生产。而且，外部的圆柱形的侧面与内部的圆柱形的侧面的结合产生这样的效果，即，缸体的壁厚在每个位置均相等，从而沿着整个缸体的热传递也同样良好。

另外，有利的是，扰流条设计为分段式。例如，可以将扰流条设计为几个组件，它们相互间隔地或相继邻接地布置。一方面，这可以进一步地简化拆卸和可能的维护。另一方面，与单构件式设计的扰流条(其整体长度也对应分段式扰流条的长度)相比，当扰流条的布置合适时，扰流条的分段方案整体上可以供应更高的刚性。同样分段式设计的扰流条具有的优点是，冷凝液环可以更好地扰流，这继而在合适的设计方案中改善通过缸体的热传递。

取代扰流条地，支撑环优选也可以分段式构成，这可以相应地简化它们的安装和拆卸。

为了将分段的支撑环适当地压向内侧面，它们例如可以借助于在周向上作用的弹簧被连接，所述周向弹簧将支撑环朝着内侧面和/或朝着扰流条挤压并且在此被展开。一方面这有利于支撑环更容易的拆卸或装配。另一方面，由此借助弹簧可以确定稳定性的特定程度。例如通过具有尽可能大的弹簧常数的弹簧实现非常强的支撑。再此外，如果仅需要较小的支撑力，则可以使用具有较小弹簧常数的弹簧。

扰流条通过径向作用的并且布置在支撑环和扰流条之间的弹簧被压靠在内侧面上。每个支撑环分配有在圆周上分布的多个弹簧和扰流条。优选地，每个弹簧具有大于100N/m的弹簧常数。具有这种弹簧常数的弹簧在实践中示出了，给出了用于支撑功能的足够高的弹簧常数。当弹簧分量不大于300N/m时，反而可以确保内侧面上的压力不会太高。通过每个弹簧的扰流条的径向压靠力或支撑力等于或大于500N。优选地，它位于500N至1500N的范围内。

总体上有利的是，缸体的壁厚取值小于18mm，尤其小于16mm，例如等于或小于15mm。通常，缸体的壁厚越小，干燥缸的热传递越好。在此已经表明，当缸体的壁厚小于18mm时，给出了期望的改进的热传递性。从而可以实现纸幅的更好的干燥。

应该理解的是，缸体壁厚的最低限度不能为任意的小，而应至少取值为5毫米，因为否则不再给出缸体的足够的稳定性并且即使从缸体的内部的支撑也不足以使缸体稳定并防止变形。

干燥缸还可以包括在干燥缸的整个长度上延伸的扰流条。这样的实施形式可以是非常有利的，因为在干燥缸内部在整个内侧面上发生冷凝液中断，并且这可以导致更好的冷凝流，因此也导致干燥缸的更好的热传递。

对此备选地，当扰流条没有在干燥缸的整个长度上延伸，则也可以有利的是，在扰流条和缸端部之间规定间距，在间距中布置虹吸管，通过虹吸管可以排出冷凝液。为了冷凝液不会任意地向外传递或流动，可能有利地在与缸端的端部的间距区域中安装虹吸管，其可以受控地将冷凝液排出。冷凝液的这种受控地排出也可能有益作用于缸的热传递，因此也有益作用于干燥缸的干燥性。

另外，可能有利的是，在加工外侧面之前、例如在磨蚀作用的车削过程之前，支撑环或扰流条已经使用于缸体中。由此实现缸体的加固，因为在各种压力从外部作用在缸体上之前，缸体已经被支撑或稳定。

特别地，干燥缸适用于纤维幅为纸幅的装置。应该理解的是，纤维幅也可以备选地是例如纸板、纸巾或其他用于制造和/精加工它们的纤维幅。

应该理解的是，前述的解决方案的特征必要时也可以被组合，用以相应地累积地实现这些优点。

本发明的另外的优点、目标和特性借助以下对实施例的描述来阐述，它们尤其也在附图中示出。在附图中：

图1示出缸体的透视图。

在按照图1的实施例中，干燥缸10的边缘侧的部分以剖视图示出，干燥缸10具有缸体20，其具有内侧面23和外侧面24。通过干燥缸10的外侧面24的部分传送应用于干燥部中的、待干燥的纸幅(未示出)。它与外侧面24直接接触，其在缸体的内侧通过蒸汽被加热。缸端部22设计有带有缸辊颈26的端盖，用于支承干燥缸。端盖至少在缸端部22具有用于检查和维护工作的检查孔25。在内侧面23布置相互垂直的扰流条30和支撑环40，其中支撑环40通过径向作用的弹簧41贴靠在扰流条30上，并且因此扰流条以大约1000N的压靠力压靠在内侧面上。布置在内侧面23的圆周上的扰流条30分别通过所有支撑环40由弹簧41被压靠。扰流条沿轴向、也就是沿缸体轴线21的方向延伸，并且支撑环40布置为相对缸体轴线21同心。支撑环40的径向厚度31设计为80mm，用于确保对缸体的侧面的足够的支撑作用。支撑环40的轴向厚度可以在2到30mm的范围内。在本实施例中，支撑环40设计为一体的。然而，它们也可以设计为分段式，用于方便使用、组装和拆卸。支撑环40与内侧面23相间隔地布置，从而使在缸体20中由蒸汽形成的冷凝液能够在轴向上流向虹吸管(未示出)，它容纳冷凝液并将其通过缸体20的管道排出。然而也可能的是，支撑环40至少部分地贴靠在内侧面23上。在这种情况下，支撑环40具有凹口，用于实现冷凝液沿轴向方向的穿过。另外，在该实施形式中，为了减小重量并且为了不均匀的和无干扰的蒸汽分布，在支撑环40中设计穿口。在剖视图中，在第一支撑环40的示例中以点划线的线的样式示出了完整的支撑环。

附图标记清单

10干燥缸

20缸体

21缸轴线

22缸端部

23内侧面

24外侧面

25检查孔

26缸辊颈

30扰流条

31径向厚度

32轴向厚度

40支撑环

41弹簧

Claims

1.一种用于造纸机的干燥缸(10)，该干燥缸(10)用于加热纤维幅(12)并具有缸体(20)，所述缸体(20)具有缸体轴线(21)、两个缸体端部(22)以及内侧面(23)和圆柱形的外侧面(24)，所述纤维幅(12)沿外侧面伸展，其中，在所述内侧面(23)上平行于所述缸体轴线(21)地定位有扰流条(30)并且在所述缸体(20)的内部、垂直于所述缸体轴线(21)地布置支撑环(40)，其特征在于：

(i)所述支撑环(40)的间距取值小于或等于700mm，所述扰流条(30)在圆周方向上的间距取值小于或等于250mm，其中，所述支撑环(40)直接或间接地稳定所述缸体(20)；

(ii)至少一个支撑环(40)的径向厚度取值大于或等于20mm；和/或

(iii)所述扰流条(30)具有大于500mm⁴的面积惯性矩。

2.根据权利要求1所述的干燥缸，其特征在于，所述支撑环(40)的间距取值小于或等于500mm。

3.根据权利要求1或2所述的干燥缸，其特征在于，所述扰流条(30)在圆周方向上的间距取值小于或等于220mm。

4.根据权利要求1所述的干燥缸，其特征在于，所述支撑环(40)既贴靠在所述内侧面(23)上也通过弹簧(41)贴靠在所述扰流条(30)上。

5.根据权利要求1所述的干燥缸，其特征在于，所述支撑环(40)与所述内侧面(23)相间隔地布置。

6.根据权利要求1所述的干燥缸，其特征在于，所述支撑环(40)与所述扰流条(30)形成支撑结构(50)。

7.根据权利要求1所述的干燥缸，其特征在于，所述扰流条(30)在径向上的高度取值在5mm到10mm之间。

8.根据权利要求1所述的干燥缸，其特征在于，所述内侧面(23)设计为圆柱形。

9.根据权利要求1所述的干燥缸，其特征在于，所述扰流条(30)通过径向作用的并且布置在所述支撑环(40)和所述扰流条(30)之间的弹簧(41)压靠在所述内侧面(23)上。

10.根据权利要求9所述的干燥缸，其特征在于，所述径向作用的弹簧(41)具有大于100N/m的弹簧常数。

11.根据权利要求1所述的干燥缸，其特征在于，所述缸体(20)的壁厚取值小于18mm。

12.根据权利要求1所述的干燥缸，其特征在于，所述扰流条(30)在干燥缸(10)的整个长度上延伸。

13.根据权利要求1所述的干燥缸，其特征在于，在所述扰流条(30)的端部和所述缸体端部(22)之间规定间距，在扰流条(30)的端部和所述缸体端部(22)之间的间距中设置有虹吸管，通过所述虹吸管能够排出冷凝液。

14.根据权利要求1所述的干燥缸，其特征在于，在加工所述外侧面(24)之前，所述支撑环(40)和/或所述扰流条(30)被装入。

15.根据权利要求1所述的干燥缸，其特征在于，所述纤维幅是纸幅。

16.根据权利要求1所述的干燥缸，其特征在于，至少一个支撑环(40)的径向厚度取值等于或大于30mm，和/或所述扰流条(30)具有大于600mm⁴的面积惯性矩。

17.根据权利要求1所述的干燥缸，其特征在于，至少一个支撑环(40)的径向厚度取值等于或大于50mm。

18.根据权利要求11所述的干燥缸，其特征在于，所述缸体(20)的壁厚取值小于16mm。