DE10324616A1

DE10324616A1 - Trockenzylinder und Verfahren zum Trocknen einer Materialbahn

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Publication number: DE10324616A1
Application number: DE2003124616
Authority: DE
Original assignee: Carl Krafft & Soehne & Co GmbH; Carl Krafft & Sohne & Co KG GmbH
Current assignee: Carl Krafft & Soehne & Co GmbH; Carl Krafft & Sohne & Co KG GmbH
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-16
Also published as: WO2004106827A3; DE112004000932D2; EP1627194A2; WO2004106827A2

Abstract

Um den Trocknungsprozess einer feuchten Materialbahn weiter zu entwickeln und wesentlich effektiver zu gestalten, so dass seine Verdampfungsleistung hinsichtlich der feuchten Materialbahn erhöht und darüber hinaus der Zeitraum des Trocknens der Materialbahn wesentlich verkürzt wird, schlägt die Erfindung eine Trockeneinrichtung mit einem Zylinder, der einen permeablen Zylindermantel aufweist, und mit einer Heizeinrichtung vor, wobei die Trockeneinrichtung eine Saugeinrichtung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft zum einen eine Trockeneinrichtung mit einem Zylinder, der einen permeablen Zylindermantel aufweist, und mit einer Heizeinrichtung. Zum anderen betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Trocknen einer Materialbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, bei welchem die Materialbahn mittels einer permeablen Führungseinrichtung erhitzt wird. Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Trocknen einer Materialbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, bei welchem die Materialbahn mittels permeabler Trockenzylinder erhitzt wird.
Derartige Trockeneinrichtungen bzw. Trockenzylinder und derartige Verfahren zum Trocknen einer Materialbahn sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei sind herkömmliche Trockenapparate, welche die bekannten Trockenzylinder aufweisen, mit diversen Nachteilen behaftet. Insbesondere stößt die konventionelle Papierführung mit den bekannten Trockenzylindern hinsichtlich der immer weiter steigenden Maschinengeschwindigkeiten an ihre Grenzen.
Es sind unter anderem Trockenapparate mit Trockenzylindern bekannt, die mittels eines Dampfsystems beheizt werden. Diese Trockenzylinder haben jedoch einen relativ aufwändigen Aufbau, da sie aufgrund der Dampfführung als eine Art Dampfdruckbehälter, der relativ hohe Drücke standhalten muss, ausgelegt sein müssen.
Um diesen Nachteil zu umgehen, sind Trockenzylinder bekannt, welche auf eine Gasbeheizung zurückgreifen. Trockenzylinder mit einer Gasbeheizung haben zwar den Vorteil, dass sie nicht mehr als Dampfdruckbehälter ausgelegt sein müssen. Jedoch ergeben sich im Zusammenhang mit gasbeheizten Trockenzylindern Nachteile hinsichtlich der Wärmeverteilung an der Trockenzylinderoberfläche, so dass die Gefahr hierbei relativ groß ist, dass die Materialbahn unterschiedlich aufgeheizt wird und demzufolge auch unterschiedlich ausdampft bzw. trocknet. Dieses unterschiedliche Ausdampfen bzw. Trocknen der Materialbahn führt, insbesondere bei der Trocknung von Papierbahnen, zu nicht akzeptablen Qualitätsschwankungen beim Endprodukt.
Die bekannten Trockenzylinder bei herkömmlichen Trockenapparaten sind deshalb hinsichtlich ihrer Trockenleistung an ihre Leistungsgrenzen gestoßen, da beispielsweise auch Führungssiebe, welche die Materialbahn an die Trockenzylinder pressen, keine wesentlich höheren Temperaturen vertragen, ohne dabei längerfristig Schaden zu nehmen. Zumindest werden die Führungssiebe bei einer weiteren Erhöhung der Trockentemperatur in ihrer Lebensdauer derart stark eingeschränkt, dass ein häufiges Auswechseln dieser Siebe nahezu unumgänglich werden würde. Durch dieses häufige Auswechseln der Siebe wird der Trockenprozess sehr unwirtschaftlich.
Andere Trockenapparate benutzen als Trockenzylinder sogenannte Saugwalzen in Kombination mit Einsiebführungen, um die Papierbahn auf ihrem Weg durch den Trockner zu stützen. Diese Entwicklungen sind jedoch hin sichtlich des Platzbedarfs und ihrer Kosten sehr aufwändig, da die bekannten Saugwalzen nicht zur Wärmeübertragung herangezogen werden können.
Beispielsweise ist in der europäischen Patentanmeldung EP 1 072 723 A2 ein Trockenapparat beschrieben, bei dein eine Faserstoffbahn abwechselnd über beheizte Trockenzylinder und über Leitwalzen geführt wird. Hierbei drückt ein Führungsband in Form eines Trockensiebes die Faserstoffbahn gegen die Trockenzylinder. Die Trockenzylinder haben einen Zylindermantel der luftdurchlässig ist. Der Innenraum der Trockenzylinder ist mit einer Druckluftquelle verbunden, so dass aus den Innenraum des Trockenzylinders über den luftdurchlässigen Zylindermantel des Trockenzylinders Luft bis an die Faserstoffbahn gelangt. Die aus den Trockenzylinder strömende Luft trocknet hierbei die Faserstoffbahn.
Um die Trockenleistung des Trockenzylinders zu steigern, wird der Zylindermantel von außen mit einer Induktionsheizung aufgeheizt. Die Induktionsheizung befindet sich in einem von der Faserstoffbahn nicht umschlungenen Bereich des Trockenzylinders. Des Weiteren weist der Trockenzylinder in dein nicht umschlungenen Bereich des Zylindermantels im Inneren eine feststehende Abdeckung auf, die verhindert, dass Luft aus den nicht umschlungenen Bereich des Zylindermantels strömt.
Nachteilig bei dieser Trockengruppe des Trockenapparates ist es jedoch, dass die Faserstoffbahn durch das zusätzliche Führungsband auf die Trockenwalze gedrückt werden muss. Dies macht den Aufbau der Trockengruppe kompliziert und damit teuer. Des Weiteren wird hierbei die mögliche Heizleistung der Trockenzylinder durch die Verwendung des Führungsbandes stark eingeschränkt, da das Führungsband nur sehr begrenzt erhitzt werden kann.
Ein weiterer beheizter Trockenzylinder ist in der Offenlegungsschrift DE 197 23 532 A1 beschrieben. Dieser Trockenzylinder wird mit Hilfe von Dampf an seinem Zylindermantel aufgeheizt. Der Trockenzylinder besteht aus einem Zylindermantel mit durchgehenden achsparallelen Bohrungen. Diese Bohrungen sind jeweils etwa zur Hälfte mit Wasser gefüllt, wobei der Trockenzylinder und insbesondere die achsparallelen Bohrungen an den Stirnseiten des Trockenzylinders mittels seitlicher Flansche dicht verschlossen sind. Durch den Innenraum des Trockenzylinders wird nun mittels geeigneter Leitungen Wasserdampf geleitet, der insbesondere das an den achsparallelen Bohrungen befindliche Wasser aufheizt. Hierbei kommt es zu dein Effekt, dass das in den achsparallelen Leitungen befindliche und bei der Erhitzung verdampfende Wasser den Zylindermantel besonders homogen erhitzt.
Nachteilig hierbei ist es jedoch, dass sich auch bei dieser Ausführungsform zwischen der zu trocknenden Faserstoffbahn und dein Trockenzylinder bzw. dem Zylindermantel des Trockenzylinders eine dünne Dampfschicht bildet, die zumindest im Kontaktbereich zwischen dem Zylindermantel und der Faserstoffbahn nicht bzw. nur sehr schwer entweichen kann. Dies führt zu dem Nachteil einer verminderten Trockenleistung der in dieser Druckschrift beschriebenen Trockenzylinder.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Trockenzylinder bereitzustellen, mit welchem das Trocknen einer Materialbahn insgesamt effektiver vorgenommen werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird von einer Trockeneinrichtung mit einem Zylinder, der einen permeablen Zylindermantel aufweist, und mit einer Heizeinrichtung gelöst, wobei die Trockeneinrichtung eine Saugeinrichtung aufweist.
Vorteilhafter Weise kann hierbei auf eine zusätzliche Einsiebführung, wie es bei beheizten Trockenwalzen ansonsten üblich ist, verzichtet werden, da die zu trocknende Materialbahn von dein Zylinder angesaugt und die Materialbahn gleichzeitig durch den beheizten Zylindermantel des Zylinders erwärmt wird. Hierdurch ist es möglich, zwischen dein beheizten Zylindermantel des Zylinders und einer Materialbahn einen sehr innigen Kontakt herzustellen, ohne dass eine weitere Einrichtung vorgesehen sein muss, welche die Materialbahn mechanisch gegen den Zylindermantel drückt.
Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, dass ein sich aufgrund der Erhitzung entwickelnder Dampf zwischen dem Zylindermantel und der Materialbahn in den Zylinder gesaugt wird, so dass die Materialbahn auch im Kontaktbereich mit dein Zylindermantel an der dem Zylinder zugewandten Materialbahnseite ausdampfen kann. Darüber hinaus verstärkt sich der Kontakt zwischen der Materialbahn und dein Zylindermantel, da im Wesentlichen kein Dampfpolster zwischen der Materialbahn und dein Zylindermantel des Zylinders gebildet wird. Sollte ein derartiges Dampfpolster an der einen oder anderen Stelle des Zylindermantels dennoch entstehen, ist dies kein längerfristiger Zustand, da ein entstehender Dampf zwischen dem Zylindermantel und der Materialbahn im Wesentlichen unmittelbar ins Innere des Zylinders eingesaugt wird.
Dadurch, dass an der dein Zylinder abgewandten Materialbahnseite vorzugsweise keine Einsiebführung zum Andrücken der Materialbahn an den Zylinder vorhanden ist, dampft die Materialbahn an dieser Seite ebenfalls besonders vorteilhaft aus.
Durch die beidseitige Ausdainpfmöglichkeit der Materialbahn im Bereich des vorliegenden Zylindermantels trocknet die Materialbahn zum einen schneller und zum anderen homogener ab. Hierdurch ergeben sich neben den zeitlichen Vorteilen gegenüber herkömmlichen Trockenprozessen ebenfalls Vorteile bei der Qualität der abgetrockneten Materialbahn. Es hat sich gezeigt, dass sich die Verwendung der erfindungsgemäßen Trockeneinrichtung besonders vorteilhaft auswirkt, wenn es sich hinsichtlich der Materialbahn um eine Papierbahn handelt.
Unter dem Begriff „Trockeneinrichtung" versteht man zum einen eine Baugruppe, welche im Wesentlichen den Zylinder mit einem permeablen Zylindermantel, eine Heizeinrichtung und eine Saugeinrichtung umfasst. Zum anderen beschreibt der Begriff „Trockeneinrichtung" den Zylinder selbst, wobei der Zylinder eine Heizeinrichtung und eine Saugeinrichtung umfasst. Durch den permeablen Zylindermantel kann Luft von einem Umgebungsbereich des Zylinders in den Zylinder eingesaugt werden. Ein derart permeabler Zylindermantel weist eine Vielzahl an radialen Bohrungen auf, so dass der Zylindermantel durchlässig ist. Es versteht sich, dass die Bohrungen entlang einer Zylinderlängsachse in Reihe oder versetzt angeordnet werden können. Auch unterschiedliche Durchmesser oder Formgebungen der Bohrungen oder Öffnungen sind möglich.
Damit der Zylindermantel des Zylinders baulich besonders einfach aufgeheizt werden kann, ist es vorteilhaft, wenn die Heizeinrichtung Wärmestrahler und/oder fossilbefeuerte Brenner aufweist. Hierdurch ergeben sich insbesondere gegenüber Trockenzylindern, die mit Dampf beheizt werden, baulich erhebliche Vorteile, da die vorliegende Trockeneinrichtung nicht als eine Art Dampfdruckbehälter ausgelegt werden muss. Es versteht sich, dass in diesem Zusammenhang die Trockeneinrichtung auch durch andere Mittel aufgeheizt werden kann. Als Beispiel sei noch eine Beheizungsmöglichkeit mittels einer Induktiverwärmung erwähnt.
Um die Leistung einer Heizeinrichtung möglichst effektiv ausnutzen zu können, schlägt die Erfindung vor, dass der Zylindermantel eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 40 W/(m·K) oder von mehr als 60 W/(m·K), vorzugsweise von mehr als 100 W/(m·K), aufweist. Durch eine derartig gewählte Wärmeleitfähigkeit kann insbesondere die Heizeinrichtung der Trockeneinrichtung relativ klein ausgelegt werden, wodurch sich zum einen Platzvorteile und zum anderen energetische Vorteile einer Trockenvorrichtung ergeben. Da durch die Wahl einer vorstehend beschriebenen Wärmeleitfähigkeit eines Zylindermantels das Trocknen einer Materialbahn günstig beeinflusst wird, sind die Merkmale hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit auch unabhängig von den übrigen Merkmalen der Erfindung vorteilhaft.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, dass der Zylindermantel in mindestens eine Saugzone und in mindestens eine Blaszone unterteilt ist.
Der Begriff „Blaszone" bezeichnet im Sinne der Erfindung ein Gebiet des Zylindermantels, in welchem Luft aus dem Inneren der Trockeneinrichtung durch den Zylindermantel an die Umgebung abgegeben wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dieser aus dem Zylinderinneren an die Umgebung abgegebenen Luft zumindest zum Teil um eine im Bereich der Saugzone aus der Umgebung durch den Zylindermantel in das Zylinderinnere zuvor eingesaugte Luft.
Eine Blaszone an einem Zylindermantel hat den Vorteil, dass eine vorzugsweise zuvor angesaugte Materialbahn durch die in der Blaszone aus dem Zylinderinneren austretende Luft von dem Zylindermantel zusätzlich und aktiv abgehoben wird. Somit löst sich die Materialbahn im Bereich der Blaszone leichter von dein Zylindermantel. Hierdurch wird der Übergang der Materialbahn von einem ersten Zylinder auf einen weiteren Zylinder erleichtert. Somit lassen sich auch höhere Fördergeschwindigkeiten erzielen, da die Gefahr eines leichten Einreißens einer empfindlichen Materialbahn wesentlich verringert ist.
Im vorliegenden Fall versteht man unter dem Begriff „Saugzone" ein Gebiet des Zylindermantels, in welchem durch den Zylindermantel aus einer Umge bung Luft in das Innere des Zylinders gesaugt wird. Wie vorstehend schon beschrieben, hat eine derartige Saugzone an einem Zylindermantel den Vorteil, dass eine Materialbahn an den Zylindermantel angesaugt wird und dadurch ein besonders inniger Kontakt zwischen der Materialbahn und dem Zylinder hergestellt ist. Das Ansaugen der Materialbahn an den Zylindermantel im Bereich der Saugzone hat zusätzlich den großen Vorteil, dass die Materialbahn hierbei besonders vorteilhaft an der dein Zylinder zugewandten Materialbahnseite ausdampft. Je nach dein wie stark die Saugleistung eingestellt ist, kann nicht nur ein zwischen dein Zylindermantel und der Materialbahn entstandener Dampf, sondern darüber hinaus auch Dampf bzw. Luft von der dem Zylindermantel abgewandten Materialbahnseite in das Innere des Zylinders eingesaugt werden.
Je nach Anwendungsfall können an einem Zylinder mehrere Saug- und/oder Blaszonen in verschiedenen Bereichen des Zylindermatels angeordnet sein. Es können mehrere Saugzonen und/oder mehrere Blaszonen in Richtung einer Zylinderlängsachse an dein Zylindermantel vorgesehen sein. Hierbei verlaufen die Zone quer über den Zylindermantel. In einer weiteren Ausführungsvariante können mehrere Saugzonen und/oder mehrere Blaszonen am Zylindermantel quer zu einer Zylinderlängsachse vorgesehen werden. In diesein Fall verlaufen die Zonen in Umfangsrichtung des Zylindermantels.
Um eine Saugzone an dem Zylindermantel bereitzustellen, ist es vorteilhaft, wenn die Saugzone mit der Saugeinrichtung in Verbindung steht.
Dementsprechend ist es vorteilhaft, wenn die Blaszone mit einem Gebläse in Verbindung steht. Hierdurch kann eine Blaszone an dem Zylindermantel baulich besonders einfach bereitgestellt werden.
Es ist vorgeschlagen, dass die Saugzone und die Blaszone mittels wenigstens einer Trennwand voneinander getrennt sind. Hierdurch erzielt man eine besonders scharfe Trennung zwischen der Saugzone und der Blaszone.
Im Zusammenhang mit dein Einsaugen von Dampf bzw. Luft von der dem Zylindermantel abgewandten Materialbahnseite ist es besonders vorteilhaft, wenn an einer dein Zylindermantel abgewandten Materialbahnseite ein zusätzliches Heizmittel angeordnet ist. Mittels des zusätzlichen Heizmittels, welches im übrigen auch vorteilhaft als Wärmestrahler und/oder als fossilbefeuerter Brenner ausgeführt sein kann, wird die Luft im Bereich der dein Zylindermantel abgewandten Materialbahnseite aufgewärmt bzw. erhitzt. Wird diese erhitzte Luft nun durch die Materialbahn in das Innere des Zylinders gesaugt, wird die Materialbahn durch die erhitzte Luft zusätzlich getrocknet, wodurch das Trocknen der Materialbahn wesentlich effektiver und damit schneller vorgenommen werden kann.
Ist das Vorsehen eines zusätzlichen Heizmittels an der dem Zylindermantel abgewandten Materialseite beispielsweise aus baulichen Gründen nicht möglich, kann es auch vorgesehen werden, dass eine erhitzte Luft an die dein Zylindermantel abgewandte Materialbahnseite gefördert wird. Diese erhitzte Luft ist beispielsweise durch die Heizeinrichtung der Trockenein richtung zuvor erwärmt worden und durch entsprechende Leitungen an die abgewandte Materialbahnseite geführt.
An dieser Stelle sei noch angemerkt, dass das Anordnen eines derartigen zusätzlichen Heizmittels an der dem Zylindermantel abgewandten Materialbahnseite auch unabhängig von den übrigen Merkmalen der Erfindungen vorteilhaft ist, da hierdurch die Verdampfungsleistung einer Trockenstrecke erhöht werden kann.
Um zum einen eine Saugzone und darüber hinaus gegebenenfalls eine Blaszone baulich besonders einfach an dem Zylindermantel des Zylinders zu etablieren, ist es vorteilhaft, wenn der Zylinder einen Hohlraum aufweist, der in einen ersten Bereich und in wenigstens einen weiteren Bereich unterteilt ist.
Der Hohlraum des Zylinders ist baulich besonders einfach unterteilt, wenn der erste Bereich und der wenigstens eine weitere Bereich mittels wenigstens einer Trennwand unterteilt ist.
Die Saugzone an dem Zylindermantel kann baulich vorteilhaft realisiert werden, wenn in dein ersten Bereich zumindest um Betriebszustand ein Unterdruck vorliegt. Hierdurch ist im Inneren des Zylinders ein Unterdruckbereich geschaffen.
Dementsprechend kann die Blaszone an dem Zylindermantel baulich vorteilhaft realisiert werden, wenn in wenigstens einem weiteren Bereich zumin dest im Betriebszustand ein Überdruck vorliegt. Hierdurch ist im Inneren des Zylinders ein Überdruckbereich geschaffen.
Mit dein Begriff „Betriebszustand" versteht man den Zustand der vorliegenden Trockeneinrichtung im Wesentlichen während des Trocknens einer Materialbahn in einer Trockenstrecke.
Damit die Saugzone und die Blaszone beim Rotieren des Zylindermantels ihre relative Lage gegenüber dein Zylindermatel beibehalten kann und nicht mit den Zylindermantel bei einer Rotation „mitwandern" muss, ist es vorteilhaft, wenn der erste und der wenigstens eine weitere Bereich des Hohlraums gegenüber der Rotationsachse des Zylindermantels ortsfest angeordnet sind. Im Wesentlichen entspricht das Gebiet der Saugzone an dem Zylindermantel der Ausdehnung des Unterdruckbereichs an der Innenseite des Zylindermantels. Somit steht zwangsläufig der Unterdruckbereich, der die Saugzone an dein Zylindermantel etabliert, ebenfalls mit der vorstehend erläuterten Saugeinrichtung in Verbindung. Gleiches gilt vorliegend im Übrigen auch für die Blaszone hinsichtlich des Überdruckbereichs. Die Trennung zwischen der Saugzone und der Blaszone verläuft an dein Zylindermantel im Wesentlichen entlang der Trennwand, durch die der Überdruckbereich von dem Unterdruckbereich im Inneren des Zylinders separiert ist.
Es versteht sich, dass die Heizeinrichtung der Trockeneinrichtung außerhalb des Zylinders angeordnet sein kann. Eine bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, dass in dein ersten den Unterdruck aufweisenden Bereich die Heizeinrichtung angeordnet ist. Ein Anordnen der Heizeinrichtung im Unter druckbereich ist besonders vorteilhaft, da es hierdurch möglich ist, den Zylindermantel an der Saugzone, also an der Kontaktfläche, an welcher die Materialbahn im Wesentlichen an dein Zylindermantel anliegt, zu beheizen.
Damit zum einen ein möglichst großer Bauraum für eine derartige Heizeinrichtung zur Verfügung steht und zum anderen eine relativ große Saugzone an dein Zylindermantel vorliegt, ist es vorteilhaft, wenn der Unterdruckbereich ein Volumen aufweist, welches mindestens doppelt so groß ist wie das Volumen des Überdruckbereichs.
Damit die Abmessungen der Saugzone an dein Zylindermantel entsprechend der Ausmaße der zu trocknenden Materialbahn individuell angepasst werden können, ist es des Weiteren vorteilhaft, wenn das Volumen des ersten Bereichs und das Volumen des wenigstens einen weiteren Bereichs variabel einstellbar sind. Mit der Volumenwahl des ersten Bereichs und des wenigstens einen weiteren Bereichs ist die Ausdehnung der Saugzone und der Blaszone an dein Zylindermantel in vorteilhafter Weise baulich besonders einfach einstellbar. Vorteilhaft kann das Volumen der beiden Bereiche durch eine flexible Trennwand eingestellt werden.
Um einen ausreichenden Unterschied zwischen dem Ansaugeffekt in der Saugzone und dem Abstoßeffekt in der Blaszone hinsichtlich einer Materialbahn zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn zwischen dein ersten Bereich und dem wenigstens einen weiteren Bereich eine Druckdifferenz von mehr als 0,01 bar oder eine Druckdifferenz von mehr als 0,05 bar und vorzugsweise eine Differenz von weniger als 0,5 bar vorliegt. In ersten Praxistests hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine Druckdifferenz zwischen 0,05 bar und 0,2 bar eingestellt ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird daneben auch von einem Verfahren zum Trocknen einer Materialbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, gelöst, bei welchem die Materialbahn mittels einer permeablen Führungseinrichtung erhitzt wird und die Materialbahn während des Kontakts mit der Führungseinrichtung beidseitig ausgedampft wird. Durch das beidseitige Ausdampfen der Materialbahn wird die Verdampfungsleistung wesentlich gesteigert. Hierzu wird die Materialbahn über die Führungseinrichtung geführt, die für die Kontakttrocknung beheizbar ist. Da die Führungseinrichtung vorteilhafter Weise mit einer Vielzahl an Bohrungen versehen sind, ist es möglich, dass die Materialbahn nicht nur an der der Führungseinrichtung abgewandten Materialbahnseite ausdampft sondern zusätzlich an der der Führungseinrichtung zugewandten Materialbahnseite.
Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung von einem Verfahren zum Trocknen einer Materialbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, gelöst, bei welchem die Materialbahn mittels permeabler Trockenzylinder erhitzt und die Materialbahn während des Kontakts mit einer Mantelfläche wenigstens eines Trockenzylinders beidseitig ausgedampft wird. Vorteilhafter Weise dampft eine in der Materialbahn vorhandene Flüssigkeit zumindest teilweise in das Innere des permeablen Trockenzylinders aus, so dass die Materialbahn auch an der dem Trockenzylinder zugewandten Materialbahnseite ausdampfen kann.
Um zwischen der Materialbahn und dein Trockenzylinder einen besonders innigen Kontakt herzustellen, ist es vorteilhaft, wenn die Materialbahn an die Mantelfläche des Trockenzylinders gesaugt wird. Durch das Ansaugen der Materialbahn an die Mantelfläche des Trockenzylinders wird ein besonders günstiger Übergang an Wärme von dem Trockenzylinder auf die Materialbahn erreicht. Durch dieses Ansaugen der Materialbahn wird eine weitere Steigerung des Ausdampfeffektes an der dem Trockenzylinder zugewandten Materialbahnseite erzielt. Durch das Ansaugen wird vor allem erreicht, dass auf eine zusätzliche Führungseinrichtung verzichtet werden kann, welche die Materialbahn an die Mantelfläche des Trockenzylinders drückt. Insgesamt wird hierbei eine Effizienzsteigerung hinsichtlich der gesamten Verdampfungsleistung erzielt.
Um die Materialbahn problemlos von der Mantelfläche des Trockenzylinders wieder zu lösen, schlägt die Erfindung vor, dass die Materialbahn zumindest teilweise von der Mantelfläche des Trockenzylinders geblasen wird. Hierzu wird vorzugsweise Luft aus dein Inneren des Trockenzylinders durch die Mantelfläche des Trockenzylinders in die Umgebung des Trockenzylinders geblasen.
Es ist darüber hinaus vorgesehen, dass der Trockenzylinder in einer Saugzone, in welcher die Materialbahn an die Mantelfläche gesaugt wird, beheizt wird. Durch das Beheizen der Mantelfläche des Trockenzylinders im Bereich der Saugzone, wird der Trockenzylinder im Wesentlichen nur dort aufgeheizt, wo auch die Materialbahn hauptsächlich mit der Mantelfläche des Trockenzylinders in Kontakt steht. Hierdurch wird die Gefahr eines unnötigen Verlustes an Heizenergie verringert.
Eine bevorzugte Verfahrensvariante sieht vor, dass durch die Mantelfläche des Trockenzylinders Luft in den Trockenzylinder gesaugt wird und vorzugsweise zumindest ein Teil dieser angesaugten Luft durch die Mantelfläche aus dein Trockenzylinder gelangt. Hierdurch kann vorteilhafter Weise die angesaugte Luft, mit welcher die Materialbahn an die Mantelfläche des Trockenzylinders gesaugt wurde, anschließend gegebenenfalls dazu genutzt werden, die zuvor angesaugte Materialbahn von der Mantelfläche abzustoßen. Gegebenenfalls ist es hierbei sinnvoll, die zuvor angesaugte Luft zu entfeuchten, so dass die wieder durch die Mantelfläche nach außen geführte Luft die Materialbahn nicht wieder anfeuchtet.
Um die Luft zum einen in den Trockenzylinder einzusaugen und zum anderen an anderer Stelle des Trockenzylinders wieder auszublasen, ist es vorteilhaft, wenn in einzelnen Bereichen innerhalb des Trockenzylinders eine Druckdifferenz vorliegt. Vorteilhaft kann das Ansaugen und das Wegblasen der Materialbahn an bzw. von dein Trockenzylinder vorgenommen werden, wenn das Verfahren mit einer Druckdifferenz von mehr als 0,01 bar oder von mehr als 0,05 bar und vorzugsweise von weniger als 0,5 bar durchgeführt wird.
Durch die Besaugung der Kontaktfläche zwischen der Materialbahn und dein Trockenzylinder wird das Ausdampfen des Materials nach beiden Materialbahnseiten gewährleistet und vorteilhafter Weise wird das Ausdampfen an der der Mantelfläche zugewandten Materialbahnseite durch den dort vorherrschenden Unterdruck noch zusätzlich verstärkt.
Die Aufgabe der Erfindung wird insbesondere und auch unabhängig von allen übrigen Merkmalen der Erfindung von einem Verfahren zum Trocknen einer Materialbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, gelöst, bei welchem die Materialbahn mittels permeabler Trockenzylinder erhitzt wird, wobei an einer einem Trockenzylinder abgewandten Materialbahnseite Luft erwärmt oder eine bereits erwärmte Luft an die dein Trockenzylinder abgewandte Materialbahnseite geleitet wird, und die erwähnte Luft zum einen durch die Materialbahn und zum anderen durch die Mantelfläche des Trockenzylinders in den Trockenzylinder gesaugt wird.
Mittels des zusätzlichen Durchsaugens der erwärmten Luft durch die Materialbahn in den Trockenzylinder hinein, wird zum einen zwischen der Materialbahn und dem Trockenzylinder bzw. zwischen der Materialbahn und der Mantelfläche des Trockenzylinders ein besonders inniger Kontakt hergestellt, wodurch ein besonders guter Wärmeübergang zwischen dem Trockenzylinder und der Materialbahn hergestellt ist. Allein dadurch wird schon eine Steigerung der Verdampfungsleistung gegenüber herkömmlichen Trockenverfahren erzielt.
Zum anderen wird eine Steigerung der Verdampfungsleistung dadurch erreicht, dass Luft von der dem Trockenzylinder abgewandten Materialbahnseite durch die Materialbahn in den Trockenzylinder gesaugt wird. Hierbei wird die Materialbahn zusätzlich besonders gut durchlüftet und dabei zusätz lich getrocknet. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die Luft, welche durch die Materialbahn gesaugt wird, darüber hinaus noch erwärmt wird.
Es versteht sich, dass die erste und die letzte Verfahrenslösung zum Trocknen einer Materialbahn gegebenenfalls auch vorteilhaft durch Verfahrensmerkmale der zweiten Verfahrenslösung ergänzt werden können.
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand der Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert, in welcher beispielhaft zum einen ein Trockenzylinder und zum anderen mehrere zusammen wirkende Trockenzylinder in einem Ausführungsbeispiel dargestellt sind.
Es zeigt
1 schematisch einen Querschnitt durch einen Trockenzylinder,
2 schematisch einen Längsschnitt durch den Trockenzylinder aus der 1 und
3 schematisch eine Ansicht einer Anordnung von Trockenzylindern im Zusammenspiel mit einer Materialbahn.
Der in der 1 gezeigte Trockenzylinder 1 hat einen Zylindermantel 2, der um eine Rotationsachse 3 in Rotationsrichtung 4 umläuft. Der Zylindermantel 2 des Trockenzylinders 1 weist eine Vielzahl an Bohrungen 5 auf, die den Zylindermantel 2 radial durchstoßen. Hierdurch ist der Zylindermantel 2 insbesondere für Luft durchlässig.
Innerhalb des Trockenzylinders 1 ist ein Hohlraum in diesein Ausführungsbeispiel in eine erste Kammer 6 und in eine zweite Kammer 7 unterteilt. In der ersten Kammer 6 liegt ein Unterdruck 8 und in der zweiten Kammer 7 liegt ein Überdruck 9 vor. In der ersten Kammer 6 sind mehrere Wärmestrahler 10 (hier nur exemplarisch beziffert) angeordnet.
Durch die Vielzahl an Bohurungen 5 wird im Bereich der Kammer 6, in welcher ein Unterdruck 8 vorliegt, eine Umgebungsluft 11 aus der Umgebung 12 des Trockenzylinders 1 eingesaugt. Somit ist an dem Außenumfang des Zylindenmantels 2 eine Saugzone 13 geschaffen, die zwischen den beiden Begrenzungen 14 und 14A angeordnet ist. Die Saugzone 13 erstreckt sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel von der Begrenzung 14 ausgehend in Pfeilrichtung 15 bis zur Begrenzung 14A oder umgekehrt.
Dementsprechend ergibt sich zwischen den beiden Begrenzungen 14 und 14A andererseits an dem äußeren Umfang des Zylindermantels 2 eine Blaszone 16. Diese Blaszone 16 wird ebenfalls von den beiden Begrenzungen 14 und 14A begrenzt und läuft von der Begrenzung 14 in Pfeilrichtung 17 zu der Begrenzung 14A oder umgekehrt.
Im Bereich der Blaszone 16 wird aus der Kammer 7, in welcher ein Überdruck 9 vorliegt, eine Innenluft 18 in die Umgebung 12 geblasen.
Um die beiden unterschiedlichen Zonen 13 und 16 gegenüber der Umgebung 12 ortsfest anzuordnen, obwohl sich der Zylindermantel 2 des Trockenzylinders 1 um die Rotationsachse 3 bewegt, sind die beiden Kammern 6 und 7 durch eine gegenüber der Rotationsachse 3 ortsfeste Trennwand 19 realisiert. Die Trennwand 19 ist hierbei gegenüber der Innenseite 20 an den angrenzenden Bereichen 21 und 22 zumindest derart abgedichtet, dass sich zum einen der Zylindermantel 2 gegenüber der Trennwand 19 bewegen kann und zum anderen, dass trotz der Relativbewegung zwischen der Trennwand 19 und des Zylindermantels 2 an dein äußeren Umfang des Zylindermantels sowohl eine Saugzone 13 als auch eine Blaszone 16 existiert. Um den Zylindermantel 2 möglichst großflächig und mit möglichst wenigen Energieverlusten aufzuheizen, sind in einem geringen Abstand zu der Innenseite 20 des Zylindermantels 2 die Vielzahl an Wärmestrahlern 10 angeordnet.
Um die Bauteile im Inneren des Trockenzylinders 1 gegenüber der Rotationsachse 3 ortsfest anzuordnen, ist in dein Inneren des Trockenzylinders 1 ein Gestell 23 angeordnet, an welchem insbesondere die in der Unterdruckkammer 6 und in der Überdruckkammer 7 angeordneten Bauteile, als da beispielsweise wären, die Wärmestrahler 10 und die Trennwand 19, befestigt.
Der Trockenzylinder 1 ist an seinen beiden Stirnseiten durch einen vorderen Abschluss 24 und einen hinteren Abschluss 25 begrenzt (siehe 2). Sowohl der vordere Abschluss 24 als auch der hintere Abschluss 25 sind an dein Zylindermantel 2 verdrehsicher befestigt.
In diesein Ausführungsbeispiel ist der vordere Abschluss 24 an einem Wellenzapfen 26 gelagert, wobei der Wellenzapfen 26 wiederum mittels eines Wälzlagers 27 in einem ersten Haltebereich 28 eines Maschinengestells 29 gelagert ist. Der hintere Abschluss 25 des Trockenzylinders 1 ist mittels ei nes weiteren Wälzlagers 30 an einem weiteren Haltebereich 31 des Maschinengestells 29 gelagert.
Durch die vorstehend beschriebene Konstruktion kann der Zylindermantel 2 des Trockenzylinders 1 um die Rotationsachse 3 umlaufen.
Um das Gestell 23 ortsfest innerhalb des Trockenzylinders 1 anzuordnen, ist eine vordere Abschlussstandwand 32 mittels einer Wälzlagerung 33 an dem Wellenzapfen 26 derart gelagert, dass sich die vordere Abschlussstandwand 32 an der um die Rotationsachse 3 rotierenden Wellenachse 26 abstützt.
Darüber hinaus umfasst das Gestell 23 eine hintere Abschlussstandwand 34, die in einer festen Halterung 35 des Maschinengestells 29 fixiert ist.
Sowohl die vordere Abschlussstandwand 32 als auch die hintere Abschlussstandwand 34 stehen mittels umlaufender Dichtlippen 36 und 37 mit dem Zylinderimantel 2 dichtend in Kontakt.
Um eine in die Unterdruckkammer 6 eingesaugte Außenluft 11 aus dein Trockenzylinder 1 als Abluft 38 herausführen zu können, weist der Trockenzylinder 1 eine Abluftabfuhr 39 auf. Zum Blasen der Innenluft 18 über den mit Bohrungen 5 versehenden Zylindermantel 2 aus der Überdruckkammer 7 in die Umgebung 12, weist der Trockenzylinder 1 neben der Abluftabfuhr 39 für eine Zuluft 40 eine Zuluftzufuhr 41 auf. Die in die Überdruckkammer 7 gelangte Zuluft 40 wird als Innenluft 18 durch die Bohrungen 5 des Zylindermantels 2 aus der Überdruckkammer 7 geblasen.
Die Abluftabfuhr 39 steht unmittelbar in Kontakt mit einer Saugeinrichtung 42, welche die erste Kammer 6 besaugt. In diesem Ausführungsbeispiel steht die Saugeinrichtung 42 über die Abluftabfuhr 39 mit der Saugzone 13 in Verbindung. Die Zuluftzufuhr 41 steht mit einem Gebläse 43 in Verbindung, mit dein eine Zuluft 40 in die zweite Kammer 7 geblasen wird. Das Gebläse 43 steht somit mittelbar mit der Blaszone 16 in Verbindung. Es versteht sich, dass sowohl die Saugeinrichtung 42 mit der Saugzone 13 als auch das Gebläse 43 mit der Blaszone 16 unmittelbar in Kontakt stehen können, sofern dies bei einem Anwendungsfall vorteilhaft ist.
Der in der 3 dargestellte Teil 50 eines Trockenapparates 51 zeigt eine Vielzahl der vorstehend beschriebenen Trockenzylinder 1 (hier nur exemplarisch beziffert), über welche eine zu trocknende Materialbahn 52 geführt ist. Zum Antrieb der Materialbahn 52 weist jeder Trockenzylinder 1 des Trockenapparats einen eigenen Antrieb (hier nicht gezeigt) auf. Zusätzlich sorgen zwei angetriebene Umlenkwalzen 53 und 54 dafür, dass die Materialbahn 52 den Trockenzylindern 1 ordnungsgemäß und sicher zugeführt und, dass die Materialbahn 52 von den Trockenzylindern 1 ordnungsgemäß und sicher weggeführt wird. Die einzelnen Trockenzylinder 1 sind derart unter und über der Materialbahn 52 angeordnet, dass jeder der Trockenzylinder 1 möglichst großflächig von der Materialbahn 52 umschlungen wird. Die Materialbahn 52 steht hierbei im Wesentlichen im Bereich der Saugzone 13 mit dein jeweiligen Trockenzylinder 1 in Kontakt, da sie insbesondere in diesem Bereich an den Zylindermantel 2 angesaugt wird.
Im Bereich der Blaszone 16 wird die Materialbahn 52 von dein Zylindermantel 2 abgestoßen, da die aus der Überdruckkammer 7 über die Bohrungen 5 (siehe 1 und 2) des Zylindermantels 2 ausströmende Innenluft 18 die Materialbahn 52 aktiv von dein Zylindermantel 2 abhebt.
Folgt man nun dem Bahnverlauf der Materialbahn 52 in Pfeilrichtung 55, gelangt die Materialbahn 52 über die erste Umlenkwalze 53 an den Zylindermantel 2 des Trockenzylinders 1 und zwar in einem Bereich 56, in welchem der Zylindermantel 2 von der Blaszone 16 in die Saugzone 13 übergeht. In diesein ersten Übergangsbereich 56 verläuft im Inneren des Trockenzylinders 1 die Trennwand 19, welche die Überdruckkammer 7 von der Unterdruckkammer 6 trennt.
Im Bereich der Saugzone 13 wird die Materialbahn 52 an den Zylindermantel 2 angesaugt, so dass zwischen der Materialbahn 52 und dein Zylindermantel 2 ein besonders inniger Kontakt entsteht. Im weiteren Verlauf in der Umdrehungsrichtung des Pfeils 4 gelangt die Materialbahn 52 in einen zweiten Übergangsbereich 57 von der Saugzone 13 in die Blaszone 16. In diesein zweiten Übergangsbereich 57 wird die Materialbahn 52 von dein Zylindermantel 2 weggeblasen, so dass sich die Materialbahn 52 besonders leicht von dein Zylindermantel 2 löst.
An dein ersten Trockenzylinder 1 des Trockenapparats 51 ist ein weiterer Trockenzylinder 58 angeordnet, auf welchen die Materialbahn 52 in ihrem weiteren Verlauf durch den Trockenapparat 51 übergeht.
Der Trockenzylinder 58 hat in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen einen identischen Aufbau wie der Trockenzylinder 1. Dementsprechend verfügt der Trockenzylinder 58 auch über eine Saugzone 59 und eine Blaszone 60, so dass die Materialbahn 52 im Wesentlichen von der Saugzone 13 des Trockenzylinders 1 in die Saugzone 59 des Trockenzylinders 58 übergeht. Hierbei wird die Materialbahn 52 im Bereich 57 von dein Zylindermantel 2 der Trockenwalze 1 im Bereich der Blaszone 16 abgehoben, so dass die Materialbahn 52 sich vorteilhaft von dem Zylindermantel 2 löst. Gleichzeitig wird die Materialbahn 52 durch die aus dem Trockenzylinder 1 austretende Innenluft 18 gegen den Zylindermantel 61 des Trockenzylinders 1 gedrückt.
Dieses Procedere durchläuft die Materialbahn 52 auch an den übrigen Trockenzylindern (vorliegend nicht weiter beziffert) des Trockenapparates 51 bis die Materialbahn 52 an die weitere Umlenkwalze 54 gelangt und aus dein Trockenapparat 51 gefördert wird.

Claims

Trockeneinrichtung mit einem Zylinder, der einen permeablen Zylindermantel (2, 61) aufweist, und mit einer Heizeinrichtung, gekennzeichnet durch eine Saugeinrichtung (42).
Trockeneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung Wärmestrahler (10) und/oder fossilbefeuerte Brenner aufweist.
Trockeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylindermantel (2, 61) eine Wärmeleitfähigkeit von mehr 40 W/(m·K) oder von mehr als 60 W/(m·K), vorzugsweise von mehr als 100 W/(m·K), aufweist.
Trockeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylindermantel (2, 61) in mindestens eine Saugzone (13, 59) und in mindestens eine Blaszone (16, 60) unterteilt ist.
Trockeneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugzone (13, 59) mit der Saugeinrichtung (42) verbunden ist.
Trockeneinrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blaszone (16, 60) mit einem Gebläse (43) verbunden ist.
Trockeneinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugzone (13, 59) und die Blaszone (16, 60) mittels wenigstens einer Trennwand (19) voneinander getrennt sind.
Trockeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an einer dein Zylindermantel (2, 61) abgewandten Materialbahnseite ein zusätzliches Heizmittel (62) angeordnet ist.
Trockeneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder einen Hohlraum aufweist, der in einen ersten Bereich und in wenigstens einen weiteren Bereich unterteilt ist.
Trockeneinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich und wenigstens ein weiterer Bereich mittels wenigstens einer Trennwand (19) unterteilt ist.
Trockeneinrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und wenigstens ein weiterer Bereich des Hohlraums gegenüber einer Rotationsachse (3) des Zylindermantels (2, 61) ortsfest angeordnet sind.
Trockeneinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten den Unterdruck (8) aufweisenden Bereich die Heizeinrichtung angeordnet ist.
Trockeneinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruckbereich ein Volumen aufweist, welches mindestens doppelt so groß ist wie das Volumen des Überdruckbereichs.
Trockeneinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des ersten Bereichs und das Volumen des wenigstens einen weiteren Bereichs variabel einstellbar sind.
Verfahren zum Trocknen einer Materialbahn (52), insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, bei welchem die Materialbahn (52) mittels einer permeablen Führungseinrichtung erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (52) während des Kontakts mit der Führungseinrichtung beidseitig ausgedampft wird.
Verfahren zum Trocknen einer Materialbahn (52), insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, bei welchem die Materialbahn (52) mittels permeabler Trockenzylinder (1, 58) erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (52) während des Kontakts mit einer Mantelfläche wenigstens eines Trockenzylinders (1, 58) beidseitig ausgedampft wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (52) an die Mantelfläche des Trockenzylinders (1, 58) gesaugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (52) zumindest teilweise von der Mantelfläche des Trockenzylinders (1, 58) geblasen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockenzylinder (1, 58) in einer Saugzone (13, 59), in welcher die Materialbahn (52) an die Mantelfläche gesaugt wird, beheizt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Mantelfläche des Trockenzylinders (1, 58) Umgebungsluft (11) in den Trockenzylinder (1, 58) gesaugt wird und vorzugsweise zumindest ein Teil dieser angesaugten Umgebungsluft (11) durch die Mantelfläche wieder aus dem Trockenzylinder (1, 58) gelangt.
Verfahren zum Trocknen einer Materialbahn (52), insbesondere einer Papier-, Karton-, oder Tissuebahn, bei welchem die Materialbahn (52) mittels permeabler Trockenzylinder (1, 58) erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an einer dein Trockenzylinder (1, 58) abgewandten Materialbahnseite Luft erwärmt oder bereits erwärmte Luft an die dem Trockenzylinder (1, 58) abgewandte Materialbahnseite geleitet wird und die erwärmte Luft zum einen durch die Materialbahn (52) und zum anderen durch die Mantelfläche des Trockenzylinders (1, 58) in den Trockenzylinder (1, 58) gesaugt wird.