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Die
Erfindung betrifft eine Trockenanordnung zum Trocknen einer Papier-,
Karton-, Tissue- oder anderen Faserstoffbahn mit einem beheizten
Trockenzylinder und einer einen Bereich der Mantelfläche des
Trockenzylinders überdeckenden
Druckhaube, der ein Fluid zum Ausüben eines Drucks auf die Faserstoffbahn
zugeführt
wird, die zwischen dem Trockenzylinder und der Druckhaube zusammen
mit mindestens einem Sieb und einem undurchlässigen Band hindurchgeführt wird.
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Aus
der
EP 0 949 377 A2 ist
eine Trockenanordnung zum kontinuierlichen Trocknen einer porösen Faserstoffbahn
bekannt. Die Trockenanordnung umfasst einen Trockenzylinder, der
von der Bahn über
wenigstens zwei Drittel seiner Mantelfläche umschlungen wird. Auf der
Oberseite des Trockenzylinders 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
EP 0 559 628 B1 wird
ein Trockner zum Trocknen einer Faserstoffbahn beschrieben, bei dem
ein Durchflusszylinder in Verbindung mit einer Anblashaube zum Einsatz
kommt. Diese ist mit einer Düsenanordnung
versehen, mit deren Hilfe Trocknungsgasstrahlen auf die Außenfläche der
zu trocknenden Faserstoffbahn aufgebracht werden, während diese über einen
Sektor von 260° bis
320° um den
beheizten Zylinder herumgeführt
wird. Der Mantel des Zylinders ist mit einem System von Kanalleitungen
versehen, in welches ein Kühlmittel
von einer Kühlmittelquelle
geleitet werden kann. Durch die Trocknungsgasstrahlen wird Wasser
in der Faserstoffbahn nach außen
verdampft und über
Räume in der
Anblashaube entfernt. Andererseits kondensiert Wasser aus der Faserstoffbahn
auf der gekühlten Mantelfläche des
Zylinders und wird über
Perforationen im äußeren Mantel
des Zylinders und einen im Inneren des Zylinders herrschenden Unterdruck
abgesaugt. Der gesamte Innenraum des Zylinders steht zur Aufnahme
des Kondensats zur Verfügung.
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Andererseits
ist aus der
US 4 112 586 ein Verfahren
zum Trocknen einer Papier- oder
Pappbahn bekannt, bei dem die Bahn zusammen mit einem erhitzten
Band und einem Trockenband an einer Kammer mit gesättigtem
Wasserdampf entlanggeführt
wird. Durch das durch den Dampf erhitzte Trockenband wird die Bahn
erwärmt
und gibt Feuchtigkeit an das Trockenband ab, in dem die Feuchtigkeit kondensiert,
weil das Trockenband von seiner Unterseite durch kaltes Wasser gekühlt wird.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Trockenanordnung zur Verfügung zu
stellen, die eine bessere Trocknung der Faserstoffbahn ermöglicht als
beim Einsatz einer Kammer mit erhitztem Dampf.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe bei einer Trockenanordnung der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
dass mindestens ein Mittel zum Einstellen der auf die Faserstoffbahn
einwirkenden Temperatur und/oder des auf die Faserstoffbahn einwirkenden
Drucks vorhanden ist.
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Gemäß der Erfindung
wird, während
die Faserstoffbahn über
den Trockenzylinder geführt
wird, Wasser aus der Faserstoffbahn verdampft und kondensiert in
einem Gewebe, das zwischen der Faserstoffbahn und der Druckhaube
mit der Faserstoffbahn mitgeführt
wird.
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Während bei
dem aus der
US 4 112 586 bekannten
Verfahren der von der Dampf enthaltenden Kammer auf die Bahn ausgeübte mechanische Druck
und die Temperatur des Dampfes über
die Sättigungslinie
des Dampfes mit einander gekoppelt sind, so dass, wenn man beispielsweise
einen niedrigen Druck auf die Bahn ausüben möchte, man eine entsprechende
zugehörige
niedrigere Temperatur des Dampfes einstellen muss, lassen sich gemäß der Erfindung
beliebige Druck-Temperatur-Kombinationen
oberhalb der Sättigungslinie
oder auf ihr im Druck-Temperatur-Diagramm
einstellen. Somit sind Temperatur und Druck entkoppelt.
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Dampfdruck,
Dampftemperatur und mechanisch auf die zu trocknende Faserstoffbahn
ausgeübter
Druck lassen sich unabhängig
von einander wählen.
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Ein
besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sich bei jeder
Papier-, Karton-, Tissue oder sonstigen Faserstoffsorte, bei denen
man beispielsweise einen niedrigen mechanischen Druck ausüben möchte, um
ein großes
Volumen zu erzielen, eine höhere
Trocknungsrate mit einer höheren Oberflächentemperatur
einstellen lässt,
ohne dass der Druck verändert
und an die Temperatur angepasst werden müsste, wie dies bei dem aus
der
US 4 112 586 bekannten
Verfahren der Fall ist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen.
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Mit
Vorteil ist insbesondere vorgesehen, dass das mindestens eine Mittel
zum Einstellen der Temperatur auf den Trockenzylinder, die Faserstoffbahn
selbst, das mindestens eine Sieb, das undurchlässige Band oder auf das die
Druckhaube durchströmende
Fluid einwirkt. Somit lässt
sich die Temperatur der Faserstoffbahn in mehreren Bereichen beeinflussen,
wobei die Temperatur der mit der Faserstoffbahn in Kontakt gelangenden
Elemente jeweils unabhängig
einstellbar ist.
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In
entsprechender Weise lässt
sich mit Vorteil vorsehen, dass das mindestens eine Mittel zum Einstellen
des Drucks auf die Anpassung des Trockenzylinders gegen die Druckhaube
oder auf das die Druckhaube durchströmende Fluid einwirkt. Vorzugsweise
ist das Fluid Wasserdampf.
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Eine
zonenweise Anpassung der Eigenschaften der Faserstoffbahn, wie deren
Glätte,
Biegesteifigkeit, etc., lässt
sich erreichen, wenn die Druckhaube aus einzelnen, sich jeweils
in Bahnlaufrichtung und/oder quer zur Bahnlaufrichtung erstreckenden
und nebeneinanderliegenden Elementen oder Zellen besteht, die jeweils
einzelne Anschlüsse für die Zu-
und/oder Abführung
des Fluids haben. Dabei herrscht in der Druckhaube in jedem einzelnen Element
individuell eine niedrigere Temperatur als an der äußeren Wand
des Trockenzylinders, der seine Wärme zu einem großen Teil
an die Faserstoffbahn abgibt, um zu erreichen, dass der Dampf, der
durch die Erwärmung
der Faserstoffbahn durch den Trockenzylinder aus der in ihr enthaltenen
Feuchtigkeit entsteht, auf der der Druckhaube zugewandten Seite der
Faserstoffbahn wieder kondensiert.
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In
diesem Fall lassen sich in einer vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung Parameter des Fluids, insbesondere der Druck und/oder
die Temperatur, als Stellgrößen je Element
oder Zelle einzeln steuern oder regeln.
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Über den
Druck des fluiden Mediums oder der fluiden Medien in den nebeneinanderliegenden Elementen
wird eingestellt, wie stark das undurchlässige Band, das oberhalb des
Gewebes mit der Faserstoffbahn mitgeführt wird, gegen das Gewebe
und damit auch gegen die Faserstoffbahn gedrückt wird, um auf diese Weise
ebenfalls deren Eigenschaften einzustellen.
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Hierbei
werden mit Vorteil als Regelgrößen der
Faserstoffbahn deren Feuchte, Rauhigkeit, Festigkeit, Biegefestigkeit
und Schrumpfungsverhalten eingesetzt. Somit lassen sich über die
gesamte Breite der Faserstoffbahn individuell zonenweise Eigenschaften
der Faserstoffbahn einstellen, um insgesamt ein möglichst
gleichmäßiges Profil
zu erzielen.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Trocknen einer
Papier-, Karton-, Tissue- oder anderen Faserstoffbahn in einer Trockenanordnung
mit einem beheizten Trockenzylinder und einer einen Bereich der
Mantelfläche
des Trockenzylinders überdeckenden
Druckhaube, der Wasserdampf zum Ausüben eines Drucks auf die Faserstoffbahn
zugeführt
wird, wobei die zu trocknende Papier-, Karton-, Tissue- oder andere
Faserstoffbahn zwischen dem Trockenzylinder und der Druckhaube zusammen
mit mindestens einem Sieb und einem undurchlässigen Band hindurchgeführt wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfdruck auf einen Wert auf
oder oberhalb einer Sättigungslinie
im Druck-Temperatur-Diagramm
eingestellt wird. Wesentlich ist dabei, dass die auf die Faserstoffbahn einwirkende
Temperatur und/oder der auf die Faserstoffbahn einwirkende Druck
unabhängig
einstellbar ist. Vorzugsweise sollte die Temperatur und/oder der Druck
in Zonen längs
und/oder quer zur Bahnlaufrichtung separat einstellbar sein.
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Trockeneinrichtung mit einer Druckhaube
und
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2 ein
Druck-Temperatur-Diagramm.
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Eine
Trockenanordnung 1 (1) in einer Maschine
zur Herstellung einer Faserstoffbahn 2 umfasst einen Trockenzylinder 3,
der auf seiner Oberseite von einer Druckhaube 4 umgeben
ist, in der Luft oder ein anderes Gas oder Gasgemisch oder eine Flüssigkeit
wie z. B. Wasser, beispielsweise mit einem Überdruck von 1 bis 5 bar und
mit hoher Temperatur, in Richtung von Pfeilen A auf den Trockenzylinder 3 strömt, um den
Trocknungsvorgang der den Trockenzylinder 3 umschlingenden
Faserstoffbahn 2 zu unterstützen. Das Gas drückt gegen
ein auf der Oberseite von der Faserstoffbahn 2 von dieser
mitgeführtes
undurchlässiges
Band 5 und übt über dieses Druck
auf die Faserstoffbahn 2 aus.
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Die
Faserstoffbahn 2 wird zusammen mit Sieben 6, 7 über den
Trockenzylinder 3 geführt.
Diese nehmen dabei Feuchtigkeit aus der Faserstoffbahn 2 auf,
die aufgrund der hohen Temperatur des Trockenzylinders 3 aus
dieser verdampft und aufgrund der niedrigeren Temperatur des Gases
in der Druckhaube 4 und somit auch des durch das Gas temperierten
Bandes 5 wieder in den Sieben 6, 7 kondensiert.
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Um
ein Entweichen des Gases oder der Flüssigkeit aus der Druckhaube 4 und
um ein seitliches Entweichen von Feuchtigkeit aus der Faserstoffbahn 2 zu
verhindern, ist die Druckhaube 4 über seitliche, quer zur Bahnlaufrichtung
verlaufende Abdichtungen 8, 9 quer zur Maschinenlaufrichtung
und über
(nicht dargestellte) Abdichtungen in Maschinenlaufrichtung, d. h.
in Richtung zu den Längskanten der
Faserstoffbahn 2, abgedichtet.
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Unterhalb
des Trockenzylinders 3 sind jeweils unter gleichem Abstand
zur senkrechten Mittelachse B des Trockenzylinders 3 zwei
Stützwalzen 10, 11 angebracht,
die eine Führungsfunktion
für die Faserstoffbahn 2,
die Siebe 6, 7 und das Band 5 haben,
indem diese um die Stützwalzen 10, 11 herumgeführt werden,
wodurch auch der Einwirkungsbereich des Trockenzylinders 3 auf
die Faserstoffbahn 2 vergrößert und dadurch der Wirkungsgrad
des Trocknungsprozesses verbessert wird.
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Die
Stützwalzen 10, 11 sind
vorzugsweise über
ihre Lagerzapfen und ihre Lagerungen mittels (hier nicht dargestellter)
pneumatischer oder hydraulischer Zylinder gelagert. Durch die Einstellung
der Anpresskraft lässt
sich die Flächenpressung
der Faserstoffbahn 2 einstellen und auf diese Weise deren Qualität beeinflussen.
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Zusätzlich oder
alternativ ist zwischen den Stützwalzen 10, 11 ein
Stützschuh 12 mittig
unterhalb des Trockenzylinders 3 angeordnet; auch die Anpresskraft
des Stützschuhs 12 kann
vorzugsweise eingestellt werden. Vorzugsweise lässt sich bei allen abstützenden
Elementen der Stützdruck
variabel einstellen, um ihn dem jeweiligen Betriebszustand, beispielsweise
der Qualität
der zu trocknenden Faserstoffbahn 2, anzupassen.
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Anstelle
des Stützschuhs 12 und/oder
der Stützwalzen 10, 11 lassen
sich auch Rollen einsetzen, von denen mehrere, über die Breite des Trockenzylinders 3 verteilt,
nebeneinander den Trockenzylinder 3 abstützen. Insbesondere
durch die Rollen lässt
sich die Abstützung
des Trockenzylinders 3 über
bestimmte Bereiche seiner Breite individuell einstellen, um beispielsweise
auch die Oberflächenstruktur
der Faserstoffbahn 2 zu beeinflussen.
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Die
Druckhaube 4 ist in Bahnlaufrichtung und quer zur Bahnlaufrichtung
in einzelne Zellen 13 aufgeteilt, die jeweils einzeln gegenüber dem
Band 5 durch Dichtelemente nach Art der Abdichtungen 8, 9 abgedichtet
sind, um einen Druckausgleich zwischen den Zellen 13 zu
verhindern. Ferner ist jede Zelle 13 über eine Leitung 14 mit
einem Druckbehälter
verbunden, um individuell in jeder der Zellen 13 den Druck
einzustellen. (Aus Gründen
der Vereinfachung ist in der Figur nur eine einzige Leitung 14 dargestellt.)
Die Temperierung der einzelnen Zellen 13 wird individuell
durch einzelne, jeweils innerhalb der Zellen 13 angeordnete
Heizeinrichtungen durchgeführt. Alternativ
sind statt einer einzigen Leitung 14 zwei Leitungen vorgesehen,
wobei über
die eine ein temperiertes Fluid, beispielsweise eine Flüssigkeit,
insbesondere Wasser, zugeführt
und über
die andere abgeführt
wird, nachdem das Fluid durch eine Labyrinthanordnung oder dergleichen
innerhalb der Zelle 13 so geführt worden ist, dass ein optimaler
Wärmeübergang
oder eine optimale Kühlung
zwischen der Zelle 13 und dem Band 5 stattfindet.
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Die
je Zelle 13 unabhängige
Einstellung des Drucks und/oder der Temperatur lässt sich insbesondere in Abhängigkeit
von einmalig oder kontinuierlich während des Herstellungsprozesses
durchgeführten Messungen
an der Faserstoffbahn 2 realisieren. In Bahnlaufrichtung
der Faserstoffbahn 2 sind über und/oder unter dieser Sensoren 15 angebracht,
beispielsweise Infrarot-Sensoren, die die Feuchte der Faserstoffbahn 2 oder
andere Eigenschaften wie die Rauhigkeit, die Lichtdurchlässigkeit,
die Festigkeit usw. als Regelgrößen messen.
Die Messung findet in Bahnlaufrichtung entweder vor und/oder hinter
der Druckhaube 4 statt. Die Sensoren 15 sind vorzugsweise
entsprechend der Anzahl der quer zur Bahnlaufrichtung nebeneinanderliegenden
Zellen 13 vorhanden. Die von den Sensoren 15 gemessenen Messgrößen werden
als Signalgrößen einem
Regler zugeführt,
der aus der Abweichung zwischen vorgegebenen Führungsgrößen und den Signalgrößen, d. h.
den Regeldifferenzen, neue Signalgrößen gewinnt, die er den jeweiligen,
als Stellgliedern wirkenden Druckbehältern und den Heizeinrichtungen
für die
Zellen 13 zuführt,
um in diesen individuell Temperatur und/oder Druck entsprechend
den geforderten Eigenschaften der Faserstoffbahn 2 einzustellen.
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Der
auf die Faserstoffbahn 2 wirkende Druck lässt sich über die
Zuführung
von Dampf oder Wasser in den Zellen 13 der Druckhaube 4 verändern, aber
auch über
eine Änderung
der Spannung der Siebe 6, 7 und des Bandes 5,
da die Faserstoffbahn 2, das Band 5 und die Siebe 6, 7 jeweils
auf einer gekrümmten
Bahn geführt
werden. Da die Siebe 6, 7 und das undurchlässige Band 5 umlaufende
Endlos-Bänder
sind, lässt
sich ihre Spannung durch die Veränderung
der Positionen von Umlenkrollen, über die sie geführt werden,
verstellen.
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2 zeigt
ein Druck-Temperatur-Diagramm für
das Fluid in den Zellen 13 der Druckhaube 4. Oberhalb
einer Sättigungslinie 16 ist
das Fluid gasförmig,
und unterhalb der Sättigungslinie 16 ist
es flüssig.
Je nach dem gewünschten
Druck und der gewünschten
Temperatur, die auf die Faserstoffbahn 2 einwirken sollen,
lassen sich diese unabhängig
von einander auf der Sättigungslinie 16 oder
oberhalb der Sättigungslinie 16 einstellen,
sofern mit einem gasförmigen
Fluid gearbeitet werden soll. Für
den Fall, dass ein flüssiges
Fluid zum Einsatz kommt, werden Temperatur und Druck auf Werte auf
der Sättigungslinie 16 oder
unterhalb der Sättigungslinie 16 eingestellt,
wobei ebenfalls beliebige Druck-Temperatur-Kombinationen eingestellt
werden können.
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Anstelle
des vorstehend beschriebenen Aufbaus eines Trockenzylinders 3 mit
einer oberhalb des Trockenzylinders 3 angeordneten Druckhaube 4 lässt sich
alternativ auch eine Anordnung mit einer die Unterseite eines Trockenzylinders überdeckenden
Druckhaube vorsehen; in diesem Fall können auf der Oberseite Anpresswalzen
vorgesehen werden, um gemeinsam mit der Druckhaube den gewünschten
Anpressdruck für
die Faserstoffbahn 2 einzustellen.