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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Tissue-, Papier- oder Kartonbahn, mit einem Formierbereich und einem Trocknungsbereich, wobei der Trocknungsbereich einen durch eine Saugwalze und eine Presswalze gebildeten Pressspalt, einen Trockenzylinder und einem dem Pressspalt nachgelagerten Übergabepressspalt zur Übergabe der Faserstoffbahn an den Trockenzylinder, umfasst, wobei die Faserstoffbahn zusammen mit einer Bespannung die Saugwalze in einem Umschlingungsbereich derart umschlingt, dass die Bespannung zwischen Saugwalze und Faserstoffbahn liegt.
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Vorrichtungen dieser Art sind bekannt. So offenbart das Dokument
EP 2090691 A1 eine Vorrichtung zur Herstellung von Tissuebahnen. Hierbei wird die Tissuebahn auf einem strukturierten Sieb liegend durch einen zwischen einer Saugwalze und einer Presswalze gebildeten Pressspalt geführt, entwässert und dem Übergabespalt, zur Übergabe der Bahn auf den Yankee-Trockenzylinder, zugeführt. Diese Pressenanordnung ist dabei kompakt gestaltet.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lösung zur Herstellung einer Faserstoffbahn hinsichtlich eines wirtschaftlicheren Energieeinsatzes bei gleicher oder verbesserter Qualität der Faserstoffbahn vorzuschlagen.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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Entsprechend der Erfindung ist der Umschlingungsbereich dem Pressspalt vorgelagert und der Faserstoffbahn ist im Umschlingungsbereich eine Heizvorrichtung direkt zugeordnet.
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Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass die Faserstoffbahn bereits vor dem Pressspalt im Bereich der Saugwalze erwärmt und damit eine leichtere Entwässerbarkeit erzielt wird. Die Faserstoffbahn wird dadurch bei noch hohem Wassergehalt bereits im Umschlingungsbereich sanft, das heißt bei geringem Entwässerungsdruck, durch den Unterdruck der Saugwalze entwässert. Dadurch werden wichtige Qualitätsparameter wie beispielsweise das spezifische Volumen, auch bulk genannt, und die Struktur der Faserstoffbahn nicht beeinträchtigt. Die erwärmte Faserstoffbahn lässt sich auch im nachfolgenden Pressspalt leichter mechanisch entwässern. Dies führt zu einem höheren Trockengehalt vor dem beheizten Trockenzylinder, der vorzugsweise als Yankee-Trockenzylinder ausgeführt ist. Somit wird weniger Energie für das weniger effiziente thermische Trocknen, bei sonst gleichen Bedingungen, benötigt.
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Die Bespannung ist vorzugsweise durch den Formierbereich und durch den Trocknungsbereich geführt. Die Faserstoffbahn liegt bis zur Übergabe an den Trockenzylinder auf derselben Bespannung. Dadurch wird die Vorrichtung in ihrer Ausführung sehr einfach und kostengünstig. Zudem ist es Vorteilhaft, wenn die Faserstoffbahn bereits auf dem strukturierten Sieb gebildet wird. Sie erhält dadurch eine stabile räumliche Struktur.
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Der Yankee-Trockenzylinder ist in einer Ausgestaltungsvariante der einzige Trockenzylinder. Die Faserstoffbahn wird nach Übergabe auf den Yankee-Trockenzylinder getrocknet, anschließend mittels Kreppschaber abgenommen und auf einen Tambour aufgewickelt.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Bespannung durch ein permeables strukturiertes Sieb gebildet. Strukturierte Siebe sind bekannt. Sie werden häufig in Through Air Drying (TAD) Tissuemaschinen eingesetzt. Die Struktur des für die Erfindung verwendeten strukturierten Siebes ist so gestaltet, dass eine strukturierende Wirkung bezüglich der Faserstoffbahn entsteht. Dadurch wird das spezifische Volumen erhöht und die Gebrauchseigenschaften der produzierten Faserstoffbahn, wie beispielsweise das Wasseraufnahmevermögen, die Wasseraufnahmegeschwindigkeit und das Handfeel, verbessert.
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In einer weiteren Ausgestaltungsvariante der Erfindung wird die Saugwalze teilweise von einem zwischen der Bespannung und der Saugwalze liegenden Innenfilz umschlungen. Dies erzeugt einen weichen, Volumen schonenden Pressspalt. Zudem wird das aus der Faserstoffbahn entnommene Wasser gleichmäßig auf die Saugbohrungen des Walzenmantels verteilt.
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In einer weiteren Variante ist es möglich, dass der Innenfilz auch durch den Übergabespalt geführt ist.
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Ferner ist es von Vorteil, wenn der Innenfilz kompressibler ist als die Bespannung. Der Innenfilz verändert also seine Dicke bei einer bestimmten Druckbelastung mehr als die Bespannung. Dies hat besonders im Pressspalt und gegebenenfalls auch im Übergabespalt eine ausgleichende Wirkung. Druckspitzen, welche die Faserstoffbahn beeinträchtigen könnten, können so reduziert oder gar vermieden werden. Es ist weiter von Vorteil, wenn der Innenfilz eine größere Kapillarität als die Bespannung aufweist. Dadurch wird einer Rückbefeuchtung der Faserstoffbahn entgegengewirkt.
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Gemäß einer weiteren praktischen Weiterentwicklung ist die Bespannung durch einen Wasser aufnehmenden Filz gebildet. Dies ist insbesondere bei der Herstellung von Tissuebahnen mit geringerem spezifischen Volumen und hoher Produktionsrate von Vorteil. In diesem Fall kann auf den Innenfilz verzichtet werden, so dass die Faserstoffbahn zwischen dem die Bespannung bildenden Filz und einem Außenfilz, der die Presswalze teilweise umschlingt, durch den Pressspalt läuft.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Heizvorrichtung durch einen Dampfblaskasten, Heißluftdruckhaube oder eine Heißluftblashaube gebildet. Dies hat den Vorteil, dass der Dampf oder die Heißluft die Faserstoffbahn, durch den in der Saugwalze herrschenden Unterdruck, durchströmt und so eine effektive Erwärmung der Faserstoffbahn erzielt werden kann. Die Heizvorrichtung wirkt vorzugsweise direkt, das heißt unmittelbar auf die Faserstoffbahn ein. Die Oberfläche der Faserstoffbahn ist im Bereich der Heizvorrichtung frei und nicht durch eine Bespannung abgedeckt.
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Es ist auch denkbar, dass die Heizvorrichtung durch Infrarot- oder Mikrowellenstrahler gebildet ist. In diesem Fall wird die Faserstoffbahn hauptsächlich erwärmt. Es strömt lediglich erwärmte Umgebungsluft durch die Faserstoffbahn.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Saugwalze im Bereich des Umschlingungsbereichs und/oder im Bereich des Pressspalts und/oder nach dem Pressspalt einen Saugzonen ausbildenden Saugkasten auf. Der Saugkasten kann also in drei Saugzonen aufgeteilt sein, welche bezüglich des Druckes unabhängig gesteuert oder geregelt werden können. Die erste Saugzone ist im Wesentlichen dem Umschlingungsbereich der Saugwalze vor dem Pressspalt zugeordnet, während die zweite Saugzone im Bereich des Pressspaltes liegt. Die Dritte Saugzone liegt nach dem Pressspalt und dient der Konditionierung oder Entwässerung des Innenfilzes.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Abstand zwischen Formierbereich und Trocknungsbereich größer, als die durch den Abstand des Pressspaltes und des Übergabespaltes gebildete Transferstrecke. Durch die kurze Transferstrecke wird eine starke Abkühlung der durch die Heizvorrichtung erwärmten Faserstoffbahn vermieden und die thermische Energie des nachfolgenden Trockenzylinders kann nahezu vollständig zur Trocknung eingesetzt werden, ohne die Faserstoffbahn vorher aufzuheizen.
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In einer praktischen Ausführung ist die Transferstrecke kürzer als 3 m, insbesondere kürzer als 2 m, vorzugsweise kürzer als 1,5 m.
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Vorteilhafterweise ist die Presswalze teilweise von einem Außenfilz umschlungen. Der Außenfilz ist ebenfalls weicher als das strukturierte Sieb. Dadurch wird die Faserstoffbahn gleichmäßig und unabhängig von der übertragenen Struktur gepresst.
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In einer praktischen bevorzugten Ausführung sind die Bespannung und die Faserstoffbahn zusammen durch den Übergabespalt geführt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung erstreckt sich der Umschlingungsbereich in einem Winkelbereich von 45° bis 120°, vorzugsweise zwischen 80° und 100°.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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Es zeigt die
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1 eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
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2 einen Ausschnitt des Trocknungsbereiches der Vorrichtung
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In 1 ist die Vorrichtung 1 in der Ausführung einer Tissuemaschine bis auf die Aufwickelvorrichtung dargestellt. Die Fasersuspension wird in dem Formierbereich 24 durch einen Stoffauflauf 3 in den durch das Außensieb 4 und die Bespannung 5 gebildeten Spalt aufgegeben. Das Außensieb 4 und die Bespannung 5 umschlingen teilweise gemeinsam eine Formierwalze 6. Dabei wird die Faserstoffsuspension entwässert und die Faserstoffbahn 2 formiert und nach dem Formierbereich 24 auf der Bespannung 5 liegend zum und durch einen Teil des Trocknungsbereiches 25 geführt. Dieser umfasst einen Umschlingungsbereich 19 um ein Saugwalze 10, einen Pressspalt 14, einen Übergabepressspalt 15 und einen Trockenzylinder 9, der als Yankee-Trockenzylinder mit einem großen Durchmesser, beispielsweise im Bereich von 3 bis 6 m ausgeführt ist. In diesem Beispiel ist die Bespannung 5 als strukturiertes Sieb ausgeführt. In diesem Fall wird die Saugwalze 10 zusätzlich von einem Innenfilz 8, 8', der innerhalb der Schlaufe des strukturierten Siebes 5 angeordnet ist, umschlungen. Dieser Innenfilz 8 wird vorzugsweise nur durch den Pressspalt 14 geführt. Optional ist es jedoch möglich, den Innenfilz 8' auch durch den Übergabepressspalt 15 zu führen. Durch den durch die Saugwalze 14 und der Presswalze 11 gebildeten Pressspalt 14 ist ein Außenfilz 7 um die Presswalze 11 geführt, der die Außenseite der Faserstoffbahn 2 berührt. Nach dem Pressspalt 14 wird die Faserstoffbahn 2 zum Übergabepressspalt 15 geführt und vom strukturierten Sieb getrennt und auf die heiße Oberfläche des beheizten Yankee-Trockenzylinders 9 übergeben. Dort erfolgt über eine Kontakttrocknung eine weitere Steigerung des Trockengehaltes der Faserstoffbahn 2. Anschließend wird sie durch einen Kreppschaber 26 vom Yankee-Trockenzylinder 9 abgenommen und einer Aufwickelstation zugeführt.
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Der Yankee-Trockenzylinder 9, die Presswalze 11 und die Übergabepresswalze 12 besitzen jeweils einen eigenen Antrieb (21, 22, 23). Die Anordnung des Trockenbereichs 25 zeichnet sich durch seine Kompaktheit aus. Der Pressspalt 14, die Saugwalze 10, die Presswalze 11 und die Übergabepresswalze 12 sind unterhalb des Yankee-Trockenzylinders 9 angeordnet. Dadurch wird eine sehr kurze Baulänge erreicht. Dies ist besonders bei Umbauten vorhandener Tissuemaschinen auf energieeffiziente Konzepte entsprechend der Erfindung von Vorteil. In einer zweiten Ausführung der Tissuemaschine wird das strukturierte Sieb 5 durch einen Filz ersetzt. Für diesen Fall entfällt der Innenfilz 8, 8'.
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Die 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus einem Teilbereich des Trocknungsbereiches 25 der 1. Am Beginn des Trocknungsbereichs 25 ist im Bereich einer Saugwalze 10 der Umschlingungsbereich 19 vorgesehen, dem der Pressspalt 14 folgt, der durch die Saugwalze 10 und einer Presswalze 11 gebildet wird. Das strukturierte Sieb 5 wird mit der Faserstoffbahn 2 so über den Umschlingungsbereich 19 geführt, dass die Bespannung 5 zwischen der Saugwalze 10 und der Faserstoffbahn 2 liegt. Die außen liegende Seite der Faserstoffbahn 2 ist somit frei und nicht abgedeckt. In diesem Bereich ist eine Heizvorrichtung 17 vorgesehen, welche auf die Faserstoffbahn 2 direkt einwirkt und erwärmt. Das vorliegende Beispiel zeigt einen Dampfblaskasten 17 der die Oberfläche der Faserstoffbahn 2 direkt mit Dampf beaufschlagt. Der Dampf wird durch den herrschenden Unterdruck der Saugwalze 10 durch die Faserstoffbahn 2 hindurch in die Saugwalze gesaugt. Die Faserstoffbahn wird dadurch nicht nur an der Oberfläche sondern auch in der Masse erwärmt. Der Umschlingungsbereich 19 stellt eine Aufheizungs- und Durchströmungszone dar, in der die Faserstoffbahn 2 bereits entwässert und erwärmt wird, wodurch die Entwässerung im Pressspalt 14 verbessert wird. Die Transferstrecke 18 zwischen Pressspalt 14 und Übergabepressspalt 15 ist sehr kurz. Dadurch wird ein starkes Abkühlen der Faserstoffbahn 2 vor dem Übergabepressspalt 15 vermieden. Die Transferstrecke 18 beträgt in diesem Beispiel 2 m. Der Umschlingungsbereich 19 der Saugwalze 10 liegt zwischen 45° und 120°. Im vorliegenden Beispiel beträgt er ca. 90°. Der Pressspalt 14 ist vorzugsweise so angeordnet, dass die Laufrichtung der Faserstoffbahn im Wesentlichen senkrecht nach oben verläuft. Dem Übergabebereich 19 ist eine erste Saugzone 16.1 des Saugkastens der Saugwalze 10 und dem Pressspalt 14 eine zweite Saugzone 16.2 zugeordnet. In diesem Beispiel wird der Innenfilz 8 nach Durchlaufen des Pressspaltes 14 im Bereich einer dritten Saugzone 16.3 vom strukturierten Sieb 5 getrennt und einer nicht dargestellten Konditionierungseinrichtung zugeführt. Bei einer zweiten Ausführungsvariante der Erfindung wird anstelle des strukturierten Siebes 5 ein Filz, beispielsweise ein Pressfilz, eingesetzt. Für diesen Fall entfällt der Innenfilz 8, 8' und die dritten Saugzone 16.3 und der Filz 5' wird nach dem Übergabepressspalt 15 so von der Faserstoffbahn 2 weggeführt, dass der Yankee-Trockenzylinder nicht mehr umschlungen wird. Dies ist bei der Verwendung eines strukturierten Siebes 5 jedoch der Fall. Die Presswalze 11 und die Übergabepresswalze 12 sind vorzugsweise baugleich ausgeführt. Dadurch kann die Bevorratung einer Reservewalze eingespart werden. Sie sind vorzugsweise mit einem gerillten und/oder blindgebohrten U-Bezug ausgeführt. Sie können auch als Vollmantelpresswalze, Durchbiegungswalze mit elastischem Mantel oder als Schuhwalze zur Bildung eines verlängerten Pressspaltes, ausgeführt sein. Jedem Sieb und jedem Filz ist jeweils eine Konditionierungseinrichtung mit Rohrsauger und Spritzrohren zugeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Faserstoffbahn
- 3
- Stoffauflauf
- 4
- Außensieb
- 5
- strukturiertes Sieb, Filz
- 5'
- Filz
- 6
- Formierwalze
- 7
- Außenfilz
- 8
- Innenfilz
- 8'
- Innenfilz
- 9
- Yankee-Trockenzylinder
- 10
- Saugwalze
- 11
- Presswalze
- 12
- Übergabepresswalze
- 13
- Leitwalze
- 14
- Pressspalt
- 15
- Übergabepressspalt
- 16
- Saugkasten
- 16.1
- erste Saugzone
- 16.2
- zweite Saugzone
- 16.3
- dritte Saugzone
- 17
- Heizvorrichtung, Glaskasten
- 18
- Transferstrecke
- 19
- Umschlingungsbereich, Umschlingungswinkel
- 20
- Auffangwanne
- 21
- Antrieb
- 22
- Antrieb
- 23
- Antrieb
- 24
- Formierbereich
- 25
- Trocknungsbereich
- 26
- Kreppschaber
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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