DE102008062710A1

DE102008062710A1 - Anordnung in der Trockenpartie einer Faserbahnmaschine und Verfahren zur Verbesserung der Lauffähigkeit in der Trockenpartie einer Faserbahnmaschine

Info

Publication number: DE102008062710A1
Application number: DE102008062710A
Authority: DE
Inventors: Matti Kurki; Hans Sundqvist; Oleg Timofeev; Nenad Milosavljevic
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2009-07-16
Also published as: FI20075947A0; FI123681B; FI20075947A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung in der Trockenpartie einer Faserbahnmaschine, welche eine Pressenpartie (23) mit mindestens einem Pressnip (P) und eine darauf folgende Trockenpartie (10) umfasst, wobei in der Trockenpartei (10) die Bahn (W) so angeordnet ist, dass sie über mehrere Trockenzylinder (30.1 bis 30.3, 31, 32.1 bis 32.3, 33.1 bis 33.3, 34) geführt ist, von welchen die Temperatur mindestens eines am Anfang der Trockenpartie (10) angeordneten Trockenzylinders (30.1, 32.1 bis 32.3, 33.1) so angepasst ist, dass sie aus der oberen Hälfte (40) der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve (38) der Bahn (W) ausgewählt ist. Unmittelbar nach dem Trockenzylinder (30.1, 32.1 bis 32.3, 33.1) ist eine Impingement-Trocknungseinheit (12) angeordnet. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechendes Verfahren zur Verbesserung der Lauffähigkeit in der Trockenpartie der Faserbahnmaschine.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung in der Trockenpartie einer Faserbahnmaschine, welche mindestens eine Pressenpartie mit einem Pressnip und eine darauf folgende Trockenpartie umfasst und in welcher Trockenpartie die Bahn so angeordnet ist, dass sie über mehrere aufeinander folgende Trockenzylinder läuft, von welchen die Temperatur mindestens eines am Anfang der Trockenpartie angeordneten Trockenzylinders so angepasst ist, dass sie aus der oberen Hälfte einer Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve der Bahn ausgewählt ist. Außerdem bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Verbesserung der Lauffähigkeit in der Trockenpartie der Faserbahnmaschine.
Aus dem Stand der Technik sind Faserbahnmaschinen bekannt, deren Trockenpartie ausschließlich auf der Mehrzylinder-Trockentechnologie basiert. Solch eine Trockenpartie wird ausschließlich von aufeinander folgenden Trockengruppen gebildet. Darin ist jede in zwei Reihen vorgesehen, wobei abwechselnd heiße Trockenzylinder und unbeheizte Umlenkwalzen angeordnet sind, und worin die Bahn auf einem Trockengewebe gestützt im Slalom von einer Reihe zur nächsten geführt wird.
Die Erhöhung der Geschwindigkeit der Faserbahnmaschinen verursacht ernsthafte Probleme in der Lauffähigkeit, zum Beispiel in der Trockenpartie und dabei insbesondere im Anfangsbereich derselben. Die Geschwindigkeiten der Maschinen nähern sich bereits der Grenze von 2000 m/min und die Entwicklungsarbeit schreitet voran, um noch höhere Geschwindigkeiten zu erreichen. Am Anfang der Trockenpartie bilden sich zwischen der feuchten Bahn und dem Trockenzylinder starke Adhäsionskräfte. Die Bahn neigt eher dazu, am heißen Trockenzylinder haften zu bleiben, als dass sie ihren Lauf in gewünschter Weise auf dem Gewebe gestützt fortsetzt. Außerdem verursacht der offene Spalt, der entsteht, wenn das Trockengewebe den Trockenzylinder verlässt, am Trockenzylinder einen Unterdruckspalt. Durch die Erhöhung der Maschinengeschwindigkeit wird die Unterdruckspitze, die durch den offenen Spalt hervorgerufen wird, nur noch intensiviert, und verstärkt so die Haftung der Bahn am Trockenzylinder.
Es wurden Versuche unternommen, das vorbeschriebene Problem mit Komponenten, die die Lauffähigkeit fördern, wie beispielsweise Unterdruckkastenvorrichtungen, die an der vom Trockengewebe und der Umlenkwalze gebildeten Tasche angeordnet sind, zu lösen. Dabei wird eine hohe Unterdruckstufe zur Überführung der Bahn auf das Trockengewebe und zur Erzielung eines sicheren Halts auf dem Gewebe gewählt. Dennoch beschränken die Wirkungsgrenzen der Unterdruckvorrichtungen, wie zum Beispiel die Anordnung wirtschaftlich zu erzielenden Unterdruckstufen, bei steigenden Geschwindigkeiten die Verwendung derselben.
Es sind Versuche unternommen worden, das oben angesprochene Lauffähigkeitsproblem mit einer Mehrzylindertrockenpartie zu lösen, in der am Anfang der Trockenpartie, das heißt unmittelbar nach der Pressenpartie, im Vergleich zur restlichen Trockenpartie wesentlich heißere Trockenzylinder verwendet werden. Dies ist in der FI-Patentanmeldung Nummer 20041697 (entspricht der PCT-Offenlegungsschrift WO 2006/070063 A1 ) der Anmelderin offenbart. Die besagte Lösung wirkt sich dennoch nicht verkürzend auf die Länge der Trockenpartie aus, sondern diese ist weiterhin relativ lang und stellt deshalb auch eine kostenintensive Ge samtheit dar. Außerdem erreicht man bei der mit den am Anfang der Trockenpartie angeordneten "superheißen" Trockenzylindern durchgeführten Vortrocknung nicht die gewünschte Trockenwirkung, da den besagten Trockenzylindern in jedem Fall ein an sich bekannter Mehrzylindertrockner mit normalen Temperaturstufen folgt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung für die Trockenpartie einer Faserbahnmaschine zu schaffen, mit der die Lauffähigkeit der Maschine im Hinblick auf den Stand der Technik verbessert und mit der auch die Trocknung intensiviert wird. Die charakteristischen Merkmale der erfindungsgemäßen Anordnung sind in Patentanspruch 1 angegeben. Außerdem bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Verbesserung der Lauffähigkeit in der Trockenpartie einer Faserbahnmaschine, dessen charakteristische Merkmale in Patentanspruch 9 angegeben sind.
In der erfindungsgemäßen Anordnung ist unmittelbar nach mindestens einem Trockenzylinder, der der Pressenpartie folgt, eine Impingement-Trocknungsanordnung vorgesehen, wobei die Temperatur des Trockenzylinders so angepasst ist, dass sie aus der oberen Hälfte der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve der Bahn ausgewählt wird. Mit dem Konzept verbessert sich die Lauffähigkeit der Trockenpartie, während sich die Größe, wie zum Beispiel die Länge der Trockenpartie in Maschinenrichtung, verkürzt. Darüber hinaus wird ein verbesserter Trocknungseffekt der Trockenpartie erzielt.
Gemäß einer Ausführungsform ist mindestens ein Trockenzylinder, dessen Temperatur so angepasst ist, dass sie aus der oberen Hälfte der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve der Bahn ausgewählt ist, unmittelbar am Anfang der Zylindertrocknung vorgesehen, wonach eine Impingement-Trocknungsanordnung folgt. Mindestens nach einer Impingement-Trocknungseinheit, die nach einem Trockenzylinder folgt, können außerdem ein, zwei oder drei Trockenzylinder vorgesehen sein, deren Temperaturen ebenfalls so angepasst sind, dass sie aus der oberen Hälfte der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve der Bahn ausgewählt sind. Gemäß einer Ausführungsform können vor und/oder nach dem Impingement-Blasen auch mehrere aufeinander folgende Trockenzylinder angeordnet sein, deren Temperaturen so angepasst sind, dass sie wesentlich höher sind als die der restlichen Trockenzylinder der Trockenpartie, die in der Anordnung folgen. Solche Trockenzylinder können zum Beispiel zwischen zwei und fünf Stück umfassen. Die Impingement-Trocknungseinheit, mit der direkt auf die Bahn geblasen werden kann, kann zum Beispiel vertikal oder mit einer großen Unterdruckwalze realisiert sein.
Mindestens ein Trockenzylinder vor der Impingement-Trockungsanordnung, welcher Trockenzylinder eine Temperatur aufweist, die so geregelt wird, dass sie aus der oberen Hälfte der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve der Bahn ausgewählt ist, ermöglicht überraschenderweise einen effizienten Blasstrahl bereits in einer frühen Phase in der Trockenpartie. Mit der Trockenzylinder-Impingement-Trocknung-Kombination ist die Haftung der Bahn an den Trockenzylindern minimal und die Lauffähigkeit der Maschine verbessert sich somit wesentlich. Die Erfindung erlaubt zudem, bereits am Anfang der Trockenpartie die Verwendung von höheren Temperaturen in der Impingement-Trocknungseinheit selbst.
Mit dem erfindungsgemäßen Konzept werden neben den Problemen im Zusammenhang mit der Lauffähigkeit der Faserbahnmaschine auch die Trockenkapazität erhöht, die Länge der Trockenpartie in Maschinenrichtung verkürzt, die Produktion der Faserbahnmaschine erhöht, die Fertigungs- und Betriebskosten sowie der Energieverbrauch der Maschine gesenkt. Der erfindungsgemäße Denkansatz eignet sich für sowohl Neuanlagen als auch für Anlagenumbauten. Sonstige durch die Erfindung erreichbare zusätzliche Vorteile gehen aus der Beschreibung und die charakteristischen Merkmale aus den beigefügten Patentansprüchen hervor.
Die Erfindung, die nicht auf die im Folgenden dargestellten Ausführungsformen begrenzt ist, wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, worin
1 eine erste Ausführungsform vom Anfang der Trockenpartie aus gesehen,
2 die Ausführungsform von 1 am Anfang der Trockenpartie,
3 eine zweite Ausführungsform vom Anfang der Trockenpartie aus gesehen,
4 ein grobes Beispiel einer Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve der Bahn, und
5 Simulationsergebnisse einer Anordnung gemäß 1 zeigen.
In den 1 bis 3 sind als grundlegende Zeichnungen Beispiele von Anfangsbereichen der Trockenpartien 10 einer Faserbahnmaschine in Seitenansicht dargestellt. Die erfindungsgemäße Anordnung eignet sich für sowohl Neuanlagen als auch für Umbauten alter Anlagen. Die Materialbahn W, die durch die Trockenpartie 10 geführt wird, wird in der Trockenpartie 10 durch Verdunsten der sich darin befindenden Feuchtigkeit getrocknet. Vor der Trockenpartie 10 befindet sich typischerweise die Pressenpartie (in den 2 und 3 mit dem Bezugszeichen 23), in der Feuchtigkeit aus der Bahn W durch Zusammenpressen derselben in mindestens einem Pressnip P entfernt wird.
Von der Pressenpartie 23 wird die Bahn W unter Zuhilfenahme einer Pick-up-Walze bzw. Aufnahmewalze 50 und eines Unterdruckkastens 46 in die Trockenpartie 10 geführt. In der Trockenpartie 10, die der Pressenpartie 23 folgt, wird die Trocknung durch Verdunsten der Feuchtigkeit aus der Bahn W mittels Wärmeenergie, die auf die Bahn W gerichtet wird, fortgesetzt. Der Trockenpartie 10 kann zum Beispiel ein Aufroller oder eine Vorrichtung zur Nachbehandlung (keines von beiden dargestellt) folgen. Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung zur Nachbehandlung ist eine Streichvorrichtung, wie beispielsweise ein Sizer, und im Anschluss daran eine Nachtrockenpartie. Einander entsprechende funktionelle Einheiten weisen in den 1 bis 3 die gleichen Bezugszeichen auf.
Wie aus den 1 bis 3 ersichtlich ist, wird die Bahn W in der Trockenpartie 10 mit mehreren Trockenzylindern 30.1 bis 30.3, 31, 32.1 bis 32.3, 33.1 bis 33.3, 34 in Kontakt gebracht. Die Zylinder 30.1 bis 30.3, 31, 32.1 bis 32.3, 33.1 bis 33.3, 34 wechseln sich mit den Umlenkwalzen 15, 15', 36 ab. Die Temperatur des mindestens einen Trockenzylinders 30.1 bis 30.3, 32.1 bis 32.3, 33.1 bis 33.3 in der ersten Hälfte der Trockenpartie 10 wird so angepasst, dass sie aus der oberen Hälfte 40 der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve 38 der Bahn ausgewählt wird. Das besagte Diagramm ist in Fachkreisen sehr bekannt und ein Beispiel dafür wird für eine Papierqualität als grobes Schaubild in 4 dargestellt. Es versteht sich, dass das besagte Diagramm in der Realität von seinem Verlauf her auch sehr unlinear sein oder sogar deutlich von dem Diagramm aus 4 abweichen kann.
Der in 4 dargestellte Graph 38 zeigt, wo im Trockensubstanzgehalt der Papierbahn W (Horizontalachse im Koordinatensystem) und wo in der Zylindertemperatur (Vertikalachse im Koordinatensystem) die Papierbahn W dazu neigt, an den Trockenzylindern haften zu bleiben. Der Bereich 39, der auf der linken Seite des Graphen 38 von der Vertikalkoordinatenachse begrenzt wird, zeigt Kombinationen von solchen Oberflächentemperaturen der Trockenzylinder und von Trockensubstanzgehalten der Bahn W, die ein Anhaften der Bahn W an der Oberfläche eines Trockenzylinders verursachen. Die auf der rechten Seite des Graphen 38 verbleibenden Bereiche 40 und 44 zeigen Kombinationen von solchen Oberflächentemperaturen eines Trockenzylinders und von Trockensubstanzgehalten der Bahn W, die keine Anhaftung der Bahn W an einem Trockenzylinder verursachen.
Der Bereich 40 kann zum Beispiel als die obere Hälfte der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve 38 der Bahn W bezeichnet werden, während der Bereich 44 entsprechend als untere Hälfte der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve 38 der Bahn W bezeichnet werden kann. Obwohl die punktförmige Grenzlinie 38 in diesem Zusammenhang als scharf und mit exakten Grenzen als feine gebogene Grenze dargestellt ist, kann die Grenze 38 zwischen den Bereichen 39 und 40, 44 in der Realität dennoch recht unexakt sein und in ihrer Form bestimmte Unregelmäßigkeiten aufweisen. Ein Fachmann kann zum Beispiel durch Versuche einen solchen Graphen 38 oder allgemeiner ausgedrückt eine solche Karte bilden, wobei ein Beispiel hierfür in der Entgegenhaltung WO 2006/070063 A1 angegeben ist, worauf in dem Teil, der den Stand der Technik beschreibt, Bezug genommen wird. Es versteht sich, dass die Position und auch die Form der Kurve im Koordinatensystem sowohl in der Horizontal- als auch in der Vertikalrichtung zwischen verschiedenen Massen- und/oder Papierqualitäten und/oder -maschinen variieren kann, in ihrer grundlegenden Form jedoch stimmen die Kurven dennoch hauptsächlich mit 4 überein, die den Messergebnissen einer Kartonmaschine entsprechen.
Der Pfeil 41 beschreibt ein Beispiel der Bildung eines erfindungsgemäßen Trockenstrategiepfades in einer Trockenpartie 10 einer Kartonmaschine. Die Bahn W wird vom Anfangspunkt 42 in die Trockenpartie 10 gebracht, wobei ihr Trockensubstanzgehalt D1 ist (zum Beispiel 45% für die genannte Kartonqualität). Um eine Adhäsion der Bahn W an den Trockenzylindern zu verhindern, wird die Oberflächentemperatur mindestens des ersten Trockenzylinders 30.1, 32.1 der Trockenpartie 10 bei einer Temperatur T4 (zum Beispiel 160°C) gehalten, die höher ist als die Temperatur T3 der Grenzkurve 38 (zum Beispiel 155°C). Wäre die Temperatur des ersten Trockenzylinders 30.1, 32.1 etwas niedriger als T3, wäre eine Adhäsion der Bahn W am ersten Trockenzylinder 30.1, 32.1 zu erwarten. Nach dem ersten Trockenzylinder 30.1, 32.1 ist die Bahn W schon etwas getrocknet. Somit kann die Oberflächentemperatur der Zylinder der folgenden Trockenzylindergruppe etwas niedriger sein als die Oberflächentemperatur T4 des ersten Trockenzylinders, falls dies so gewünscht wird.
Steigt der Trockensubstanzgehalt der Papierbahn W auf den Trockensubstanzgehalt-Spitzenwert D2 (zum Beispiel 55%) des Haftbereiches 38 an, können die Oberflächentemperaturen der Trockenzylinder gesenkt werden, falls gewünscht. Dann können die folgenden Trockenzylinder 31, 34, im Allgemeinen der hintere Teil 29 der Trockenpartie 10, herkömmliche dampfbeheizte Trockenzylinder sein, deren Temperatur zum Beispiel der prinzipiellen Laufrichtung des Pfeils 43 in 4 folgt, das heißt, dass sie in der unteren Hälfte 44 der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve 38 der Bahn W liegt (T1, T2 können zum Beispiel 60 bis 80°C betragen).
Im Kontext der Erfindung sind mit dem Ausdruck Anfang der Trockenpartie 10 vorzugsweise diejenigen Trockenzylinder 30.1 bis 30.3, 32.1 bis 32.3, 33.1 bis 33.3 gemeint, die hinsichtlich der Pressenpartie 23 wesentlich vor der Mitte der Trockenpartie 10 angeordnet sind. Noch exakter umfasst die vordere Hälfte der Trockenpartie 10 1/4 der Trockenzylinder der vorderen Hälfte der Trockenpartie 10, vom Anfang der Trockenpartie 10 an gerechnet, und weiterhin insbesondere liegen die 1 bis 7 unmittelbar am Anfang der Trockenpartie 10 angeordneten Trockenzylinder 30.1 bis 30.3, 32.1 bis 32.3, 33.1 bis 33.3 unmittelbar am Anfang der Zylindertrockenpartie 10.
In den 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt. Die Temperatur des ersten Trockenzylinders 30.1 am Anfang der Trockenpartie 10 kann zum Beispiel 140 bis 180°C, vorzugsweise 150 bis 170°C, betragen. Es kann also, mit anderen Worten ausgedrückt, als Temperatur des ersten Trockenzylinders 30.1 eine solche Temperatur gewählt werden, die sich in der oberen Hälfte 40 der Kurve 38 gemäß 4 befindet. In dieser Ausführungsform befindet sich unmittelbar nach dem ersten Trockenzylinder 30.1 in der Trockenpartie 10 eine Impingement-Trocknungseinheit 12, die direkt auf die Bahn W strahlt und vertikal ist. Vor der Einheit 12 befindet sich also mindestens ein Trockenzylinder 30.1, der direkt am Anfang der Zylindertrockenpartie 10 und somit nach der Pressenpartie 23 liegt und der eine Temperatur aufweist, die, verglichen mit dem Großteil der anderen Trockenzylinder 31 der Trockenpartie 10, im wesentlichen höher ist. Die Temperaturen des einen oder der mehreren Trockenzylinder 30.2, 30.3, die der Impingement-Trocknungseinheit 12 unmittelbar folgen, und des Weiteren auch der Trockenzylinder 31, die diesem oder diesen folgen, bis zum Ende der Trockenpartie 10 können hinsichtlich des ersten Zylinders 30.1 niedriger sein, das heißt, sie können der normalen Trocknungsstrategie der Trockenpartie 10 entsprechen. Die Temperatur dieser, der Impingement-Trocknungseinheit 12 folgenden Zylinder 30.2, 30.3, 31 kann sich im unteren Teil 44 der mit dem Pfeil 43 in 4 dargestellten Kurve 38 befinden. Dann können die entsprechenden Dampfdrücke zum Beispiel 3 bis 4 bar betragen.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform können mindestens zwei Trockenzylinder 30.1, 30.2 am Anfang der Trockenpartie 10 vorgesehen sein, deren Temperaturen so angepasst werden, dass sie aus der oberen Hälfte 40 der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve 38 der Bahn W ausgewählt werden, und dazwischen liegt eine vertikale Impingement-Trocknungseinheit 12. Die 1 und 2 können auch eine solche Ausführungsform darstellen. Die Oberflächentemperatur der Trockenzylinder 30.1, 30.2 kann zum Beispiel 140 bis 180°C, vorzugsweise 150 bis 170°C, betragen. In diesem Fall können die Dampftemperaturen zum Beispiel 140°C bis 250°C und der entsprechende Dampfdruck zum Beispiel 10 bis 11 bar betragen. In den Trockenzylindern kann als Medium zum Beispiel Hochdruckdampf oder Öl benutzt werden. Dabei ist der Trocknungseffekt höher als normal. Auf grund der feuchten Bahn W verursacht die hohe Temperatur einen Dampffilm zwischen der Bahn W und dem Zylinder 30.1, 30.2, der wiederum den Unterdruckbedarf der Komponenten zur Erhöhung der Lauffähigkeit 49 senkt und die Bahn W daran hindert, am Zylinder 30.1, 30.2 zu haften, wobei auch die Reinigung des Zylinders 30.1, 30.2 einfacher durchführbar ist.
Die in 1 und 2 dargestellte Ausführungsform kann auch die Anwendung einer solchen außergewöhnlich hohen Oberflächentemperatur der Trockenzylinder 30.1, 30.2 auf beiden Seiten der Impingement-Trocknungseinheit 12 darstellen. Nun ist mindestens ein sehr heißer Trockenzylinder 30.2 unmittelbar nach der Vertikaleinheit 12 angeordnet, wobei dessen Oberflächentemperatur zum Beispiel auf 160°C, häufig auf 140 bis 180°C und vorzugsweise auf 150 bis 170°C eingestellt werden kann. Mit dem mindestens einen, der Vertikaleinheit 12 folgenden Trockenzylinder 30.2, dessen Temperatur auch aus der oberen Hälfte 40 der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve 38 der Bahn W ausgewählt ist, kann gewährleistet werden, dass der Trockensubstanzgehalt der Bahn W mit Sicherheit auf ein sicheres Niveau steigt, wie zum Beispiel auf über 55%, vorzugsweise auf über 60%. Die Anordnung bietet eine Lösung für die Lauffähigkeitsprobleme an derzeitigen und an von ihrer Geschwindigkeit her sogar schnelleren als die derzeitigen Papiermaschinen, und es kann damit eine Laufgeschwindigkeit von bis zu 2500 m/min erreicht werden.
Mit den Zylindern 30.1 bis 30.3 am Anfang der Trockenpartie 10, welche nach 2 bis zu drei an der Zahl sein können und als deren Oberflächentemperatur eine Temperatur aus der oberen Hälfte 40 der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve 38 der Bahn W ausgewählt ist, und mit dem Blasstrahl 12, der mit diesen kombiniert ist, können die Lauffähigkeitsprobleme auf oben beschriebene Art und Weise gelöst werden. Mit den hohen Oberflächentemperaturen des einen oder der mehreren Trockenzylinder am Anfang der Trockenpartie 10 verringern sich die Adhäsion der Bahn W und die Kräfte, die vom offenen Spalt hinter den Trockenzylindern verursacht werden. Zugleich ist auch die Haftung der Bahn W an den Trockenzylindern später in der Trockenpartie 10 geringer und die Temperatur der Bahn W kann über einhundert Grad erhöht werden.
Die hohe Temperatur der Bahn W, die durch den einen oder die mehreren vor der Impingement-Trocknungseinheit 12 angeordneten Zylinder 30.1 geschaffen wurde, verbessert darüber hinaus die in der Vertikaleinheit 12 stattfindende Verdampfung und sie kann einen Augenblickswert von bis zu 200 kg/m²h erreichen und so den Trockensubstanzgehalt der Bahn W deutlich steigern. Ungeachtet der verwendeten Verdampfungswerte delaminiert die Bahn W nicht, da der gebil dete Dampf nicht aus der Bahn W und aus deren unmittelbarer Umgebung austreten kann. Die Verdampfung durch den Zylinder beträgt typischerweise nur 20 bis 40 kg/m²h, die Verdampfung durch die Impingement-Trocknungseinheit kann beispielsweise 100 bis 120 kg/m²h im Zusammenhang mit Normaltemperatur-Trockenzylindern und die Gesamtverdampfung von heißen Zylindern und der Impingement-Trocknungseinheit kann beispielsweise 120 bis 150 kg/m²h betragen, im günstigsten Fall sogar bis zu 200 kg/m²h.
In der Ausführungsform der 1 und 2 ist die Umlenkwalze 15' an der Eintritts- und Austrittsseite der vertikalen Impingement-Trocknungseinheit 12 in Laufrichtung der Bahn W gemeinsam mit der Umlenkwalze der ersten Trockengruppe 47.1 angeordnet. Außerdem ist der Blasstrahl der vertikalen Impingement-Trocknungseinheit 12 so angeordnet, dass er auf der gleichen Seite der Bahn W auftrifft wie der Trockeneffekt der vorangehenden oder der nachfolgenden Trockenzylinder 30.1 bis 30.3. In diesem Fall kann die bereits begonnene Trocknung einer Seite direkt mit den heißen Zylindern 30.2, 30.3 der ersten Trockengruppe 47.1 fortgesetzt werden, wobei eine besonders effektive Trocknung herbeigeführt werden kann. Außerdem wird beim Auftreffen der Wärmewirkung des Trockenzylinders 30.2, 30.3 und der Impingement-Trocknungseinheit 12 auf dieselbe Seite der Bahn W das Haftungsrisiko der Bahn W an späterer Stelle an den Trockenzylindern 31 verringert.
Gemäß der in 3 dargestellten dritten Ausführungsform kann am Anfang der Trockenpartie 10 vor der vertikalen Impingement-Trocknungseinheit 12 sogar eine Reihe von Trockenzylindern 32.1 bis 32.3, 33.1 vorgesehen sein, bei denen als Oberflächentemperatur eine aus der oberen Hälfte 40 der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve 38 der Bahn W ausgewählte Temperatur eingestellt ist, wie zum Beispiel 140 bis 180°C, vorzugsweise 150 bis 170°C. In diesem Fall sind vier Stück solcher Trockenzylinder vorgesehen. Die drei ersten Trockenzylinder 32.1 bis 32.3 mit ihren Umlenkwalzen 15 befinden sich in einer herkömmlichen Mehrzylindertrockenaufstellung und bilden die erste Trockengruppe 48.1. Der vierte Trockenzylinder 33.1 ist eine Walze an der Eintrittsseite der Impingement-Trocknungseinheit 12 und gehört zu der zweiten Trockengruppe 48.2.
Da es bei dieser Ausführungsform um eine Modernisierung der Trockenpartie 10 geht, die auf der Mehrzylindertrockentechnologie nach dem Stand der Technik und auf der an ihrem Anfang angeordneten Impingement-Trocknungseinheit 12 basiert, wird so der Anfang der Trockenpartie 10 vor der Impingement-Trocknungseinheit 12 mit Trockenzylindern 32.1 bis 32.3 ausgefüllt, bei denen als Oberflächentemperatur eine aus der oberen Hälfte 40 der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve 38 der Bahn W ausgewählte Temperatur angepasst wurde, wie zum Beispiel 140 bis 180°C, vorzugsweise 150 bis 170°C. Zum Teil kann auch die Abschrägung 37 des Stofflösers 36 die Anzahl der Trockenzylinder 32.1 bis 32.3 vor der Impingement-Trocknungseinheit 12 beeinflussen, wonach zwischen der Pressenpartie 23 und der Impingement-Trocknungseinheit 12 drei Trockenzylinder 32.1 bis 32.3 in der Mehrzylindertrockenaufstellung Platz finden. Auch hier können mit den Zylindern 32.1 bis 32.3, 33.1, für welche als Oberflächentemperatur eine Temperatur aus der oberen Hälfte 40 der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve 38 der Bahn W ausgewählt wurde, und durch die Impingement-Trocknungseinheit 12 die Lauffähigkeitsprobleme auf entsprechende Weise gelöst und gleichzeitig die Temperatur und der Trockensubstanzgehalt der Bahn W erhöht werden. Zur Verbesserung der intensiveren Verdampfung und der Effektivität der Trockenpartie 10 wird die Bahn W außerdem mit der vertikalen Impingement-Trocknungseinheit 12 getrocknet.
In der Ausführungsform in 3 kann nach der Impingement-Trocknungseinheit 12 außerdem noch mindestens ein, in diesem Fall zwei, Trockenzylinder 33.2, 33.3 angeordnet sein, für welche als Oberflächentemperatur eine aus der oberen Hälfte 40 der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve 38 der Bahn W ausgewählte Temperatur angepasst wurde, wie zu Beispiel 140 bis 180°C, vorzugsweise 150 bis 170°C. Da nach der Impingement-Trocknung 12 anstelle von Trockenzylindern 34 mit herkömmlicher Temperatur Trockenzylinder 33.2, 33.3 mit Hochtemperatur angeordnet sind, ist die dadurch geschaffene Trocknung sehr effektiv. Nun kühlt die Bahn W in der verbleibenden Zeit überhaupt nicht ab, wie es zum Beispiel der Fall wäre, wenn unmittelbar nach der Impingement-Trocknung 12 Trockenzylinder mit Normaltemperatur angeordnet wären.
Die Führung der Bahn W ist in jeder Ausführungsform derart geregelt, dass die Bahn W in der Impingement-Trocknungseinheit 12 getrocknet wird, und zwar mit vor- oder nachgeschalteten Trockenzylindern 30.1 bis 30.3, 32.1 bis 32.3, 33.1 bis 33.3 auf der gleichen Seite.
Die Trockenpartie 10 umfasst außer der Impingement-Trocknungseinheit 12 und des möglicherweise mindestens einen dieser nachgestellten Trockenzylinders 30.2, 33.2, 33.3, bei denen als Oberflächentemperatur eine aus der oberen Hälfte 40 der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve 38 der Bahn W ausgewählte Temperatur angepasst wird, einen nachgeschalteten, zum Beispiel einen an sich bekannten Mehrzylindertrockner 29. Der Trockner 29 weist eine oder mehrere Zylindertrockengruppen 47.2, 48.3 auf. In jeder Gruppe 47.2, 48.3 sind mehrere, wie zum Beispiel 1 bis 15 Stück an sich bekannte Trockenzylinder 31, 34 und Umlenkwalzen 15 vorgesehen. Die Zylinder 31, 34 und die Walzen 15 wechseln sich in den Gruppen 47.2, 48.3 zum Beispiel auf an sich bekannte Art und Weise ab. Trockengruppen können zum Beispiel 2 bis 10 Stück vorhanden sein.
In der Ausführungsform nach 2 bilden die Trockenzylinder 30.1, 30.2, 30.3, von welchen zumindest für einen Teil als Oberflächentemperatur eine_. aus der oberen Hälfte 40 der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve 38 der Bahn W ausgewählte Temperatur anpasst wird, und die Impingement-Trocknungseinheit 12 mit ihren Umlenkwalzen 15, 15' und mit der Impingement-Trocknungseinheit 12 die erste Trockengruppe 47.1. Die folgende Trockengruppe 47.2 kann aus einer an sich bekannten Trockengruppe gebildet sein, die die zumindest sichtbaren Trockenzylinder 31 und Umlenkwalzen 15 umfasst. Das Sieb 21.2 verläuft über die Trockenzylinder 31.
In der Ausführungsform nach 3 wird die erste Trockengruppe 48.1 von drei Trockenzylindern 32.1 bis 32.3, bei denen als Oberflächentemperatur eine aus der oberen Hälfte 40 der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve 38 der Bahn W ausgewählte Temperatur angepasst wird, mit ihren Umlenkwalzen 15 gebildet. Das Sieb 21.1 verläuft über diese. Die zweite Trockengruppe 48.2 wird von dem Trockenzylinder 33.1 mit seinen Walzen 36, der Impingement-Trocknungseinheit 12 und den darauf folgenden Trockenzylindern 33.3, 33.3 mit ihren Umlenkwalzen 36, 15 gebildet. Das Sieb 21.2. verläuft über diese. Die folgende Trockengruppe 48.3 kann aus einer an sich bekannten Trockengruppe gebildet sein, die die zumindest sichtbaren Trockenzylinder 34 und Umlenkwalzen 15 umfasst. Das Sieb 21.3 verläuft über die Trockenzylinder 34 und die Umlenkwalzen 15.
Die Trockenpartie 10 kann mit einem an sich bekannten Mehrzylindertrockner 29 abschließen, auf welchen die Bahn W direkt von der vertikalen Trocknungseinheit 12 oder von den möglicherweise folgenden Trockenzylindern 30.2, 30.3, 33.2, 33.3 geführt wird, von welchen zumindest für einen Teil als Oberflächentemperatur eine aus der oberen Hälfte 40 der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve 38 der Bahn W ausgewählte Temperatur angepasst wird, wie beispielsweise 140 bis 180°C, vorzugsweise 150 bis 170°C. Die Impingement-Trocknungseinheit 12 und die hinsichtlich dieser auf beiden Seiten liegenden Trockenzylinder 30.1 bis 30.3, 33.1 bis 33.3 können überraschenderweise ein gemeinsames Trockengewebe 21.1, 21.2, wie in der Ausführungsform der 2 und 3 dargestellt, aufweisen. Dies vereinfacht die Anordnung der Gewebe in der Trockenpartie 10. Vom letzten Trockenzylinder (nicht dargestellt) der Trockenpartie 10 wird die Bahn W entweder in einen Aufroller (nicht dargestellt) oder in eine diesem vorgeschaltete Nachbearbeitungsvorrichtung (nicht dargestellt) geführt.
Die Impingement-Trocknungseinheit 12 kann zum Beispiel eine eines an sich bekannten Typs sein. Die vertikale Impingement-Trocknungseinheit 12 kann mindestens zwei an sich bekannte Impingement-Trocknungsvorrichtungen 13 umfassen, eine Reihe von an sich bekannten Walzen 15', 17, 18, die in der Aufstellung linear oder mit einem großen Krümmungsradius angeordnet sind, und darüber hinaus eventuell an sich bekannte Komponenten zur Erhöhung der Lauffähigkeit 49 zum Beispiel zwischen den Walzen 18. Die Impingement-Trocknungseinheit 12 kann zum Beispiel eine Gasbrenner- oder eine an sich bekannte Impingement-Einheit mit Luftzirkulation sein. In 1 ist die Impingement-Trocknungsvorrichtung 13 der Austrittsseite beabstandet von der Bahn W dargestellt.
Alternativ kann in den 1 und 2 anstelle der dargestellten kleinen Walzen 18 eine Saugwalze 35 gemäß 3 mit großem Durchmesser, das heißt eine Unterdruckwalze vom Typ einer VAC-Walze, vorgesehen sein, deren Oberfläche die Impingement-Trocknungseinheiten 13 folgen. Die Führung der Papierbahn W stützt sich auf die Walzen 18, 35 über das Sieb 21.1, 21.2, wobei mindestens eine Impingement-Oberfläche bzw. -ebene gebildet wird. Hinsichtlich des Siebes 21.1, 21.2 befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite der Führung eine Impingement-Trocknungseinheit 13, die direkt auf die überführte Bahn W einwirkt.
Zu der vertikalen Impingement-Trocknungseinheit 12 gemäß 1 gehört mindestens eine, an beiden Enden angeordnete Hilfsumlenkwalze 15', 17 sowie dazwischen angeordnete Stützwalzen 18. Stützwalzen 18, die unterdruckfreie Walzen mit tiefen Rillen sein können, können pro Seite 2 bis 16 Stück angeordnet sein, wie zum Beispiel vier Stück im Falle der 1 und 2. Die Stützwalzen 18 und die Hilfsumlenkwalzen 15', 17 können schaberlos und von geringem Durchmesser sein, wie zum Beispiel 400 mm bis 1000 mm. Dadurch ergibt sich eine leichte Rotation. In der Ausführungsform der 1 und 2 sind die Hilfsumlenkwalzen 15', 17 zum Beispiel VAC-Walzen. Die in den Taschenräumen liegenden Unterdruckkästen 45 können Unterdruck aufweisen oder mithilfe des den Raum begrenzenden Gewebes 21.2 und der tiefrilligen Walzen 18 einen Unterdruck erzeugen.
In 5 sind die Simulationsergebnisse des erfindungsgemäßen Trockenkonzeptes am Anfang der Trockenpartie dargestellt. Die Aufstellung entspricht der Ausführungsform von 1. Die grafische Darstellung von 5 stellt die Situation entsprechend des Konzeptschemas in Maschinenrichtung in der oberen Hälfte dar. Die Vertikalachse entspricht dem Trockensubstanzgehalt, den Temperaturen und der Verdunstung. Die Horizontalachse entspricht der Simulationszeit, die im Prinzip zu der Strecke in Maschinenrichtung proportio nal ist. Die in 5 dargestellten Kurven beschreiben die Verdunstung, die Temperaturen und die Trockensubstanzgehälter. Wie aus dem Graphen ersichtlich, betragen die Temperaturen der Trockenzylinder 30.1, 30.2 über 100°C, die Verdunstung über 150 kg/m²h, die von der Impingement-Trocknungseinheit 12 geschaffene Momentanverdunstung über 200 kg/m²h und die Temperatur der Bahn W etwa 75°C. Der Mittelwert für die Verdunstung ist auch ziemlich hoch. Die hohe Verdunstung beim Impingement-Verfahren senkt die Temperatur der Bahn, wobei mit heißen Zylindern die Temperatur der Bahn W danach wieder effektiv erhöht werden kann. Außerdem wird durch den erhöhten Trockensubstanzgehalt zum einen das Haftungsrisiko der Bahn W reduziert. Im Koordinatensystem von 5 werden mit der Abkürzung fd freie Verdunstungszwischenräume zwischen den Zylindern 30.1, 30.2 und den Impingement-Blashaubenabdeckungen 13 angegeben. Aus dem Graphen ist ersichtlich, dass der erste Zwischenraum eine größere Verdunstung als die folgenden freien Verdunstungszwischenräume nach dem Impingement-Blasen 13 aufweist.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird die Haftungstendenz der Bahn W unabhängig vom Trockensubstanzgehalt der Bahn W vermieden, die Adhäsion und die aus dem offenen Spalt hervorgerufenen Kräfte minimiert und die Lauffähigkeit verbessert. Die Lauffähigkeit der Papiermaschine, die im Zuge der Erfindung nicht mehr von der Nasspartie oder der Pressenpartie abhängt, kann besser kontrolliert und somit die Flatter- und Verklebungsprobleme minimiert werden. Aufgrund der verminderten Adhäsion und vom offenen Spalt verursachten Kräfte kommt man in der Trockenpartie 10 mit weniger effizienten Komponenten zur Erhöhung der Lauffähigkeit 49 in den Taschenräumen auch am Anfang der Trockenpartie 10 aus.
Es versteht sich, dass die obige Beschreibung und die beigefügten Figuren lediglich zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung dienen. Die Erfindung ist somit nicht beschränkt auf die oben beschriebenen oder in den Patentansprüchen definierten Ausführungsformen, sondern es werden für einen Fachmann viele verschiedene Variationen und Modifikationen der Erfindung deutlich sein, die im Rahmen des in den Patentansprüchen definierten erfinderischen Gedankens möglich sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- FI 20041697 [0005]
- WO 2006/070063 A1 [0005, 0021]

Claims

Anordnung in der Trockenpartie einer Faserbahnmaschine, welche eine Pressenpartie (23) mit mindestens einem Pressnip (P) und eine darauf folgende Trockenpartie (10) umfasst, wobei in der Trockenpartie (10) die Bahn (W) so angeordnet ist, dass sie über mehrere Trockenzylinder (30.1 bis 30.3, 31, 32.1 bis 32.3, 33.1 bis 33.3, 34) geführt ist, von welchen die Temperatur mindestens eines am Anfang der Trockenpartie (10) angeordneten Trockenzylinders (30.1, 32.1 bis 32.3, 33.1) so angepasst ist, dass sie aus der oberen Hälfte (40) der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve (38) der Bahn (W) ausgewählt ist, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nach dem Trockenzylinder (30.1, 32.1 bis 32.3, 33.1) eine Impingement-Trocknungseinheit (12) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockenzylinder (30.1, 32.1 bis 32.3, 33.1), dessen Temperatur so angepasst ist, dass sie aus der oberen Hälfte (40) der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve (38) der Bahn (W) ausgewählt ist, unmittelbar nach der Pressenpartie (23) liegt und die Impingement-Trocknungseinheit (12) so angeordnet ist, dass sie direkt auf die Bahn (W) bläst.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nach der Impingement-Trocknungseinheit (12) mindestens ein Trockenzylinder (30.2, 33.2) angeordnet ist, dessen Temperatur 140 bis 180°C beträgt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Impingement-Trocknungseinheit (12) eine Reihe von Trockenzylindern (30.1, 32.1 bis 32.3, 33.1) angeordnet ist, deren Temperatur 140 bis 180°C beträgt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Trockenzylinder (30.1, 30.2, 32.1 bis 32.3, 33.1 bis 33.3) 150 bis 170°C beträgt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der Faserbahnmaschine 1500 bis 2500 m beträgt.
Trockenpartie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Impingement-Trocknungseinheit (12) und die Trockenzylinder (30.1 bis 30.3, 32.1 bis 32.3) zur Bildung einer Trockengruppe (47.1, 48.2) angeordnet sind.
Trockenpartie nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Impingement-Trocknungseinheit (12) in der Trockenpartie (10) derart angeordnet ist, dass eine Umlenkwalze eines Mehrzylindertrockners (29) als obere Umlenkwalze (15') der Impingement-Trocknungseinheit (12) vorgesehen ist.
Verfahren zur Verbesserung der Lauffähigkeit in der Trockenpartie einer Faserbahnmaschine, welche eine Pressenpartie (23) mit mindestens einem Pressnip (P), in welcher aus der Bahn (W) durch Pressen Feuchtigkeit entfernt wird, und eine der Pressenpartie (23) folgende Trockenpartie (10) umfasst, in welcher die Bahn (W) mit mehreren Trockenzylindern (30.1 bis 30.3, 31, 32.1 bis 32.3, 33.1 bis 33.3, 34) in Kontakt gebracht wird und in welcher am Anfang der Trockenpartie (10) die Temperatur von mindestens einem Trockenzylinder (30.1, 32.1 bis 32.3, 33.1) aus der oberen Hälfte (40) der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve (38) der Bahn (W) ausgewählt wird, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nach dem Trockenzylinder (30.1, 32.1 bis 32.3, 33.1) eine Impingement-Trocknungseinheit (12) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockenzylinder (30.1, 32.1 bis 32.3, 33.1), dessen Temperatur aus der oberen Hälfte (40) der Trockensubstanz-Temperatur-Haftkurve (38) der Bahn (W) ausgewählt wird, unmittelbar nach der Pressenpartie (23) liegt und mit der Impingement-Trocknungseinheit (12) direkt auf die Bahn (W) geblasen wird.