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Die
Erfindung betrifft eine Trockenanordnung mit einem beheizten Trockenzylinder
zur Trocknung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn,
oberhalb dessen ein Druck auf den Trockenzylinder aufbringendes
Medium angeordnet ist, wobei die Faserstoffbahn zwischen dem Trockenzylinder
und dem Medium über
eine vorgegebene Strecke hindurchführbar ist.
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Aus
der
EP 0 949 377 A2 ist
eine Trockenanordnung zum kontinuierlichen Trocknen einer porösen Bahn
bekannt. Die Trockenanordnung umfasst einen Trockenzylinder, der
von der Bahn über
wenigstens zwei Drittel seiner Mantelfläche umschlungen wird. Auf der
Oberseite des Zylinders sind neben Düsen zum Aufbringen eines Kühlmittels
mehrere rotierende Walzen angeordnet, die in ihrem Inneren jeweils
eine hydraulische Einheit zum Aufbringen eines Anpressdrucks gegen
den Trockenzylinder aufweisen.
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In
der
DE 35 32 853 C2 werden
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen einer Bahn aus Papier,
Karton oder ähnlichem
beschrieben. Die Bahn wird, während
sie an einem Wasser und Wasserdampf aufnehmenden Zwischenband anliegt,
vor Erreichen eines Trocknungsbereichs einer Entlüftungsbehandlung
unterzogen. Das Zwischenband wird in einem Trocknungsbereich um
den Zylinder herumgeführt.
Die Bahn wird während
ihres Umlaufs um den Zylinder von einem Metallband bedeckt. Das Metallband
wird nach dem Verlassen des Zylinders in einer Rückführschleife zu dem Trocknungsbereich zurückgeführt. Das
Zwischenband wird nach dem Verlassen des Zylinders von kondensiertem
Wasser befreit. Die Bahn wird zwischen dem Zwischenband und dem
Metallband um den Zylinder herumgeführt, während dieser gekühlt wird.
Die Erwärmung
des Metallbandes erfolgt in der Rücklaufschleife, und das erwärmte Metallband
erwärmt
die Außenseite
der um den Zylinder umlaufenden Bahn in direktem Kontakt.
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Je
nach dem gewünschten
späteren
Einsatzzweck einer Faserstoffbahn wird diese bei unterschiedlichen
Temperaturen und Drücken
getrocknet. Beispielsweise wird Packpapier bei Drücken zwischen
1 und 10 bar und einer Temperatur um 250° getrocknet. Hingegen wird Kartonpapier
bei Drücken zwischen
0,04 und 1 bar und einer Temperatur um 200° getrocknet.
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Auch
aufgrund des Umstands, dass die Eigenschaften der Faserstoffbahn,
die einer Trockenanordnung zugeführt
wird, schwanken können
und dass je nach der Zusammensetzung der Faserstoffsuspension der
Trockengehalt der Faserstoffbahn zu dem Zeitpunkt, zu dem diese
der Trockenanordnung zugeführt
wird, von dem gewünschten
Trockengehalt abweichen kann, ist es wünschenswert, die Faserstoffbahn
innerhalb der Trockenanordnung so zu beeinflussen, dass sie den
vorgegebenen Kriterien an die aus der Faserstoffbahn zu erzeugende
Bahnrolle stärker
entspricht.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, den Trockenprozess der Faserstoffbahn
zu optimieren.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe bei einer Trockenanordnung der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
dass das den Druck aufbringende Medium mittels einer Verstelleinrichtung
entsprechend Parametern der Faserstoffbahn einstellbar oder verstellbar
ist.
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Durch
die Verstellung des den Druck auf die Faserstoffbahn aufbringenden
Mediums, beispielsweise durch die Veränderung der Form der Druckhaube,
lassen sich die Parameter, die für
die Trocknung beim Überführen der
Faserstoffbahn zwischen dem Trockenzylinder und der Druckhaube maßgeblich
sind, verändern.
Dabei wird, um die maximale Energie innerhalb der kürzesten
Zeit von der Trockenanordnung auf die Faserstoffbahn zu übertragen,
der Trocknungsprozess zu dem Zeitpunkt abgebrochen, zu dem die Wärmestromdichte
abnimmt. Die Länge
des Nips in der Trockenanordnung wird somit entsprechend der Geschwindigkeit
der Faserstoffbahn, dem erreichten Trockengehalt und dem Flächengewicht
optimiert. Der Trocknungsvorgang wird dann abgeschlossen, wenn die
Sättigung
des Wärmestroms
erreicht wird.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen.
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Gemäß der Erfindung
ergeben sich mehrere Alternativen, um Druck auf die Faserstoffbahn
aufzubringen. Das Mittel zum Aufbringen des Drucks ist insbesondere
eine Druckhaube, aber auch eine Anordnung, in der mindestens eine
im Verhältnis
zum Durchmesser des Trockenzylinders viel kleinere Walze oder mindestens
ein an den Trockenzylinder angestellter Pressschuh in einer Schuhpresse
vorgesehen ist.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass die Länge der Druckhaube mittels
der Verstelleinrichtung gegenüber
dem Trockenzylinder veränderbar
ist. Die Länge,
die die Druckhaube gegenüber
dem Trockenzylinder einnimmt, beeinflusst die Dauer der Trocknung
in der Trockenanordnung und ist daher vor allem geeignet, verstellt
zu werden, wenn die Trocknungsdauer geändert werden soll. Dabei vollziehen beispielsweise wenigstens
zwei Teile der Druckhaube relativ zu einander eine Bewegung auf
einer Kreislinie eines Kreises um den Mittelpunkt des Trockenzylinders,
wobei die Druckhaube beispielsweise mindestens ein fest gegenüber dem
Trockenzylinder angeordnetes Gehäuse
oder Element und ein gegenüber
dem festen Element verschiebbares Gehäuse oder Element umfasst. Oder
die Druckhaube ist nach Art eines Faltenbalges aufgebaut und lässt sich
auseinanderziehen oder wieder zusammendrücken.
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In
einer weiteren Alternative umfasst die Druckhaube eine Mehrzahl
von in Bahnlaufrichtung hinter einander angeordneten Kammern, die
einzelnen mit einem Fluid jeweils mit eigenem Druck und einer eigenen
Kühltemperatur
beaufschlagt werden, so dass auch in diesem Fall je nach der Art
und Qualität
der zu verarbeitenden Faserstoffbahn eine Anpassung von Druck und
Temperatur sowie der Anzahl der in Betrieb befindlichen Kammern
erfolgt. In entsprechender Weise lässt sich auch der Anstelldruck der
Walzen und Pressschuhe anpassen.
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Vorzugsweise
sind an der Faserstoffbahn Messanordnungen zur Bestimmung von Parametern der
Faserstoffbahn, insbesondere der Geschwindigkeit, des Trockengehalts,
des Flächengewichts
und der Temperatur, angeordnet, aufgrund deren durch die Verstelleinrichtung
die Länge
der Druckhaube oder allgemein deren Form einstellbar ist.
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Eine
besonders gute Abstimmung der Eigenschaften der Faserstoffbahn mit
den Vorgaben ist möglich,
wenn die Trockenanordnung einen Regelkreis umfasst, in dem Parameter
der Faserstoffbahn, insbesondere ihre Geschwindigkeit, ihr Trockengehalt,
ihr Flächengewicht
und ihre Temperatur, als Regelgrößen erfasst
werden und wenn aufgrund von Differenzen zu jeweiligen Sollwerten
von einem Regler Stellgrößen zur
Einstellung der Form der Druckhaube, insbesondere zur Länge der
Druckhaube; erzeugt werden.
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Gemäß der Erfindung
lässt sich
auch der Wärmestrom
zwischen dem die Wärme
abgebenden Trockenzylinder berechnen und entsprechend dem berechneten
Wärmestrom
lassen sich dann die Parameter des an den Trockenzylinder angestellten
Mediums festlegen, also etwa die erforderliche Länge der Druckhaube oder die
Anzahl und der Anpressdruck der Walzen oder der Anpressdruck der
Pressschuhe oder die Kühltemperaturen
von Kühleinrichtungen
in den Walzen oder in den Pressschuhen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
Querschnitt durch eine Trockenanordnung mit einem Zylinder, der
auf seiner Oberseite eine längenveränderliche
Druckhaube trägt,
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2 eine
schematische Ansicht einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn
mit mehreren Messvorrichtungen und
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3 ein
Diagramm des Wärmestroms
in einer Druckhaube als Funktion der Zeit.
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Eine
Trockenanordnung 1 (1) in einer Maschine
zur Herstellung einer Faserstoffbahn 2 umfasst einen beheizbaren
Trockenzylinder 3, der auf seiner Oberseite von einer Druckhaube 4 umgeben ist,
in der eine kühlendes
Medium strömt,
um die von dem Trockenzylinder 3 abgegebene Wärme aufzunehmen,
die die Faserstoffbahn 2 erwärmt, wobei ihr gleichzeitig
Feuchtigkeit entzogen wird. Die von der Faserstoffbahn 2 abgegebene
Feuchtigkeit wird von einem zusammen mit der Faserstoffbahn 2 um
den Trockenzylinder 3 herumbewegten feinmaschigen Sieb 5 und
einem über
diesem liegenden grobmaschigen Sieb 6 aufgenommen. Zwischen
dem oberen Sieb 6 und der Druckhaube 4 läuft eine
undurchlässige
Bespannung 7, die ein Entweichen der Feuchtigkeit verhindert
und eine Abdichtung gegenüber
der Druckhaube 4 bewirkt, so dass auch ein in der Druckhaube 4 strömendes Medium
nicht zwischen den seitlichen Wänden
und der Bespannung 7 entweichen kann.
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Unterhalb
des Zylinders 3 sind zwei Umlenk- oder Leitwalzen 8, 9 angebracht,
die zusätzlich
den Zylinder 3 gegen seine Gewichtskraft und die der Haube 4 abstützen. Die
Leitwalzen 8, 9 haben jedoch vor allem eine Führungsfunktion
für die
Bahn 2, die Siebe 5, 6 und die Bespannung 7,
indem diese um die Leitwalzen 8, 9 herumgeführt werden.
Zusätzlich kann
zur Stützung
des Trockenzylinders 3 auch noch ein Stützschuh 10 vorgesehen
werden.
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Zur
Anpassung der Länge
der Druckhaube 4 entsprechend dem gewünschten Wärmestrom weist diese ein in
Richtung eines Doppelpfeils gegenüber einem festen Gehäuse 11 verschiebbares
Gehäuseteil 12 auf.
Zusätzlich
oder alternativ ist die Druckhaube 4 mit einer Vielzahl
von über
der Mantelfläche
des Trockenzylinders 3 in Bahnlaufrichtung nacheinander angeordneten
Kammern 13, 14, 15, 16 versehen,
die jeweils einzeln von einem kühlenden
Mittel durchströmt
werden, dessen Druck ebenfalls an die spezifischen Erfordernisse
der jeweils zu trocknenden Faserstoffbahn 2 angepasst wird.
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Anstelle
der Haube 4 können
auch andere Aggregate oberhalb des Zylinders 3 angeordnet
sein, beispielsweise Walzen oder Pressschuhe, die in Verbindung
mit dem erhitzten Trockenzylinder 3, den Sieben 5, 6 sowie
der Bespannung 7 dazu dienen, der Faserstoffbahn 2 Feuchtigkeit
zu entziehen. Auch in den Walzen oder den Pressschuhen oder zwischen
ihnen können
Kühlaggregate,
beispielsweise von einem Medium durchflossene Kühlkanäle, vorhanden sein.
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Im
einzelnen können
Parameter einer Papierbahn 17 (2), die
in einer mit verschiedenen Messanordnungen ausgestatteten Papiermaschine hergestellt
wird, an verschiedenen Stellen bestimmt werden. In der Papiermaschine
wird aus einem Stoffauflauf 18 eine Faserstoffsuspension
einem Spalt zwischen zwei Sieben 19 und 20 eines
Doppelsiebformers 21 zugeführt. Auf dem Radius einer Formierwalze 22 laufen
die Siebe 19, 20 keilförmig aufeinander zu und schließen die
Faserstoffsuspension zwischen sich ein. Dabei erfolgt eine erste
Entwässerung
der Faserstoffsuspension, und es bildet sich eine Fasermatte, aus
der die Papierbahn 17 entsteht.
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An
den Doppelsiebformer 21 schließt sich eine Pressenpartie 23 an.
Die Pressenpartie 23 umfasst beispielsweise drei Pressstellen 24, 25, 26.
Die ersten beiden Pressstellen 24, 25 bilden eine
Tandem-Nipco-Flex-Pressenpartie, in der jeweils eine Walze 26, 27 mit
einer Schuhpresswalze 28, 29 zusammenwirkt. Im
Bereich der Pressenpartie 23 sind beispielsweise Messeinrichtungen 30, 31 zur
Geschwindigkeitsmessung und/oder zur Bestimmung des Trockengehalts
der Papierbahn 17 vorhanden.
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An
die Pressenpartie 23 schließt sich eine Umlenkwalzen 32 und
Trockenzylinder 33 aufweisende Trockenpartie 34 an,
in der ebenfalls die Geschwindigkeit der Papierbahn 17 mittels
einer Messeinrichtung 35 bestimmt wird. Aus den von den
Messeinrichtungen 30, 31 und 35 bestimmten
Geschwindigkeitswerten kann auch auf eine Dehnung der Papierbahn 17 geschlossen
werden. Ebenso lassen sich insbesondere innerhalb der Trockenpartie 34 auch
Messeinrichtungen zur Messung des Flächengewichts der Papierbahn 17 einsetzen.
Alle gemessenen Daten werden einem (nicht dargestellten) Steuerungsrechner
zugeführt,
der daraus Steuerungsdaten für
eine Trockenanordnung 36 mit einer Druckhaube 37 und
einem Trockenzylinder 38 gewinnt, also beispielsweise den
Druck, den das kühlende
Medium in der Druckhaube 37 haben muss oder die Anzahl
der Kammern 13 bis 16 festlegt (vgl. 1),
die von dem Medium durchflossen werden muss.
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Die
Papierbahn 17 gelangt darauf über Umlenkwalzen beispielsweise
in eine Filmpresse 39 mit zwei Filmwalzen 40, 41, über die
mittels Auftragdüsen
ein Film einer Streichfarbe im Überschuss
aufgetragen wird, der jeweils durch einen Rakelstab abgerakelt wird.
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Anschließend wird
die Papierbahn 17 durch ein mit Luftdruck arbeitendes Umlenkelement 42 weitergeleitet
zu einem Schwebetrockner 43, durch den sie beidseitig mittels
Wärmestrahlung
oder Heißluft getrocknet
wird. Schließlich
wird die Papierbahn 17 in einem Kalander geglättet und
zu einer Rolle aufgewickelt.
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3 zeigt
die Zunahme des Wärmestroms H
als Funktion der Zeit t, der von dem Trockenzylinder 3 (1)
zu der Faserstoffbahn 2 fließt, während dieser zwischen dem Trockenzylinder 3 und
der Druckhaube 4 hindurchgeführt wird. Die Länge der Druckhaube 4 ist
optimal eingestellt, wenn der Wärmestrom über ihre
gesamte Länge
nahezu Null geworden ist. Wenn ein Punkt auf der Papierbahn 2 zu einem
Zeitpunkt T0 in den Bereich zwischen dem
Trockenzylinder 3 und der Druckhaube 4 eintritt
und ihn zu einem Zeitpunkt T1, wieder verlässt, ist
auch eine Sättigung
des Wärmestroms
erreicht, die zu dem Zeitpunkt T1 nahezu
wieder auf Null abgesunken ist.