DE1801543A1

DE1801543A1 - Dampfbeheizter Trockenzylinder

Info

Publication number: DE1801543A1
Application number: DE19681801543
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Guenther Boos
Original assignee: Escher Wyss GmbH
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1968-10-05
Filing date: 1968-10-05
Publication date: 1970-05-21
Also published as: GB1223244A; CH509464A

Description

ESCHER WYSS G.m.b.H.
798 Ravensburg

Escher Wyss Strasse Ravensburg, 2.Id.68

P 92 D

Dampfbeheizter Trockenzylinder

Die Erfindung betrifft einen dampfbeheizten Trockenzylinder, wie er beispielsweise in der Trockenpartie von Papiermaschinen, Pappenmaschinen, Kartonmaschinen oder dergl. verwendet wird. Grössere Ausführungen dieser Zylinder dienen auch als Glättzylinder und arbeiten meist mit mehreren auf ihrem Umfang angeordneten Presswalzen zusammen, mit denen sie je einen Walzenspalt für die Durchführung des Papieres bilden.

Trockenzylinder dieser Art werden aber auch in anderen Trockeneihrichtungen verwendet, beispielsweise in der Kunststoffindustrie oder auch in Ein- und Mehrwalzentrocknern zum Eindampfen von Lösungen, Milch, Fruchtsäften oder dergl.

Zum Aufheizen der Zylinder auf die für die Trocknung erforderliche Temperatur wird Wasserdampf meist unter erhöhtem Druck in das Zylinderinnere eingeleitet. Der Wasserdampf gibt einen Teil seiner Wärme an die Zylinderwand ab, durch welche sie an das zu trocknende Gut weitergeleitet wird. Infolge dieser Wärmeabgabe kondensiert ein Teil des Dampfes und das entstehende Kondenswasser muss durch geeignete Vorrichtungen aus dem Zylinderinneren abgeführt werden. Als Vorrichtungen hierzu " kommen solche in Betracht, deren Wassereintrittsöffnungen dicht über der Innenwand des Zylinders angeordnet sind und in die das Kondenswasser infolge des erhöhten Innendruckes, der im Zylinder herrscht, hineingedrückt wird. Es ist auch bekannt, Wasseräbleitkanäle in die Abschlussdeckel der Zylinder einzuarbeiten, in die das Kondenswasser kontinuierlich hineingedrückt und so aus dem Zylinderinneren entfernt wird.

Bei nur langsamer Umdrehung des Trockenzylinders - etwa bis zu Umfangsgeschwindigkeiten von 3OO m/Min. - sammelt sich das

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Kondensat von seiner Abführung im unteren Teil des Zylinders an und bildet dort einen Sumpf. Bei höheren Umdrehungsgeschwindigkeiten wird das Kondensat praktisch vollständig von der Zylinderwand mitgenommen und bildet so einen Wasserfilm, der die Zylinderinnenwand gleichmässig bedeckt und der infolge seiner schlechten Wärmeleitfähigkeit den Wärmeübergang aus dem Heizdampf auf die Zylinderwand verschlechtert. Der weitgehend vollständigen und gleichmässigen Entfernung dieses Wasserfilmes, der auch als "Wasserring" bezeichnet wird, kommt daher grosse Bedeutung zu.

Aus der amerikanischen Patentschrift 1 575 249 sowie aus der britischen Patentschrift 956 588 sind dampfbeheizte Trockenzylinder bekannt, deren ZyIInderInnenwand von der Mitte des Zylinders ausgehend zu den beiden Enden hin mit gleichbleibendem Neigungswinkel abfällt. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass die Zentrifugalkraft, welche bei Umdrehung des Zylinders auf das Kondensat einwirkt, teilweise in Achsrichtung umgelenkt wird, so dass eine beschleunigte Kondensatströmung zu den Zylinderenden hin entsteht, wo die Kondensatabführvorrichtungen angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung der Zylinderinnenwand ist es möglich, die Dicke des Kondensatfilmes beträchtlich zu reduzieren und den Wärmeübergang vom Heizdampf auf die Zylinderwand entsprechend zu erhöhen. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, dass die Stärke des in Achsrichtung strömenden Kondensatfilmes bei derartigen Vorrichtungen von der Mitte der Walze zu deren Enden hin zunimmt, so dass in entsprechendem Masse der Wärmeübergang abnimmt. Die Folge hiervon ist, dass bei Troekenzylindern dieser Art keine gleichmassige Temperaturvertellung über die Oberfläche zu erreichen ist. In der britischen Patentschrift 956 588 wird zur Kompensation dieses unerwünschten Effektes vorgeschlagen, Zusatzheizvorrichtungen ausserhalb der Trockenwalze anzubringen und mit diesen das Brwärmüngsbild der Walze zu verbessern. Derartige Vorrichtungen sind jedoch wegen ihres erhöhten Aufwandes und ihrer komplizierten Bedienung in den meisten Trockenvorrichtungen untragbar.

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Bei diesem Stande der Technik besteht die Aufgabe, einen dampfbeheizten Trockenzylinder der beschriebenen Art vorzuschlagen, bei dem zwar ebenfalls der sich bildende Kondensat-PiIm möglichst schnell in Achsrichtung der V/alze,abgeführt wird, bei dem aber sichergestellt ist, dass die Walzenoberfläche hinreichend gleichmässig aufgeheizt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss bei einem dampfbeheizten Trockenzylinder, dessen . ZyIInderinnenwand wenigstens eine, vorzugsweise aber mehrere hintereinander liegende, den gesamten Umfang umfassende Zonen mit in Achsrichtung verlaufendem Gefälle aufweist, an deren Jeweils Abführvorrichtungen für das Kondensat angeordnet sind, gelöst und der dadurch gekennzeichnet ist, dass eine jede mit Gefälle ausgestattete Zone der ZyIInderinnenwand in Achsrichtung döfi Zylinders an eine praktisch ohne Gefälle verlaufende " Zone anschliesst.

Durch diese Ausgestaltung des Trockenzylinders wird erreicht, dass sich in der Zone ohne Gefälle, die also von der zugehörenden Kondensatabführvorrichtung am weitesten entfernt ist, zunächst ein natürlicher Kondensatfilm aufbaut, der nur langsam abfHessen kann und der diese Zone vor Überhitzung durch den Wasserdampf schützt. In der sich daran anschliessenden Zone mit Gefälle wird nun einerseits das vorhandene Kondensat beschleunigt abgeführt, andererseits sind aber auch die dort anfallenden Kondensatmengen grosser, da durch diese Zone sowohl die dort kondensierende Kondensatmenge wie auch die aus a der zuvor genannten Zone ohne Gefälle zuströmende Kondensatmenge abfHessen muss. Dies bedeutet, dass sich im Endeffekt über die gesamte einer KondensatabfUhrvorrichtung zugeordnete Strecke ein annähernd gleichmässiger und hinreichend dünner Kondensatfilm ausbildet, der eine weitgehend gleichmässige Aufheizung der Zylinderwand sicherstellt.

Um der sich in Richtung auf die Kondensatabführvorrichtung stetig addierenden Kondensatmengen Rechnung zu tragen, wird weiter vorgeschlagen, dass der Neigungswinkel des Gefälles

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der mit Gefälle ausgestatteten Zonen jeweils in Richtung auf die Eintrittsöffnungen der zugehörenden Kondensatabführvorrichtungen stetig zunimmt. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen« wenn die Oberfläche der ZyIInderinnenwand in den geneigten Zonen einen wenigstens angenähert sinusförmigen Verlauf aufweist. Hierbei erfährt dann der Kondensatfilm eine um so grössere Beschleunigung in Richtung auf die Abführvorrichtungen, Je näher er an diese herangerückt und Je dicker er infolge der sich in Strömungsrichtung addierenden Kondensatmengen geworden ist. Dabei werden Temperaturspitzen vermieden, weil in dem Masse, in dem die Wärmeübertragung infolge des dicker werdenden Kondensatringes abnimmt, die Wärmeübertragung infolge höherer'Geschwindigkeit steigender Turbulenz' und dünner werdender Wandstärke zunimmt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zwei mit Gefälle ausgestattete Zonen der Zylinderinnenwand derart angeordnet sind, dass ihre jeweils höchsten Stellen an eine gemeinsame hochgelegene Zone ohne Gefälle anschliessen. Ein Zylinder dieser Art erfordert dann zwei Kondensatabführvorrichtungen, welche jeweils an den Enden der beiden Gefällstrecken im ZyIInderinneren angeordnet sind.

Eine weitere Verbesserung des Temperaturprofiles von dampfbeheizten Trockenzylindern kann erfindungsgemäss dadurch erreicht werden, dass jeweils zwei mit Gefälle ausgestattete Zonen der ZyIInderinnenwand derart angeordnet sind, dass sie mit ihren höchsten Stellen an Zonen praktisch ohne Gefälle, die sich an den Zylinderenden befinden, anschliessen und dass sie mit ihren tiefsten Stellen im Bereich der Eintrittsöffnung wenigstens einer Kondensatabführvorrichtung zusammentreffen. Diese Anordnung hat den Vorzug, dass das Kondensat aus der Zylindermitte abgeführt wird und dass sich an den Zylinderenden infolge der dort angeordneten praktisch gefällefreien Zonen ein Kondensatfilm aufbaut, der einerseits die Zylinderenden vor Überhitzung schützt, der andererseits aber

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noch nicht stark genug ist, um den Wärmeübergang so sehr zu behindern, dass dort ein Temperaturabfall gegenüber den anderen Zonen des Trockenzylinders eintritt. Es ist bekannt, dass die Enden von dampfbeheizten Trockenzylindern, an denen sich also üblicherweise die Abschlussdeckel und die Kondensatabführvorrichtungen befinden, meist überhitzt werden, so dass die Zylinder-Oberfläche nicht vollständig zum Trocknen der Gutbahn ausgenützt werden kann, sondern an den Abschlusszonen freibleiben muss, da deren Temperaturverteilung üblicherweise nicht beherrscht wird. Erfindungsgemass aufgebaute Trockenwalzen lassen sich wesentlich besser ausnützen, da sie praktisch bis zur Deckelzone, zur Trocknung der Gutbahn herangezogen v/erden können. λ

Die Länge der einzelnen ohne oder mit Gefälle verlaufenden Zonen richtet sich naturgemäss nach der GrÖsse der Walze einerseits sowie nach der Menge des anfallenden Kondensates andererseits. Die Länge der ohne Gefälle verlaufenden Zonen sollte in der Praxis zwischen 5 und 15 $, vorzugsweise IO % der gesamten Walzenlänge betragen. Die Grosse des Gefälles an sich, also der Winkel, den der innere Walzenmantel mit dem äusseren Walzenmantel bildet, beträgt bei Walzen üblicher Abmessungen, also solchen zwischen 2 und 6 m Länge, zwischen 0,5 und 3,0°.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden {

Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele schematisch wiedergegeben sind, näher erläutert.

Es stellen dar:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemass auf-Ccbautcn Trockenzylinder;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. Ij."

Fig. 3 einen vergrösserten Ausschnitt aus dem Längsschnitt einer anderen Ausführungsform.

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Der Trockenzylinder 1 besteht im wesentlichen aus dem zylinderförmigen Walzenmantel 2, der an seinen Enden mit Deckeln 3; abgeschlossen ist. Die Deckel 3; 3' gehen mittig in die Walzenzapfen 4; V über, durch die im dargestellten Beispiel die DampfZuführungskanäle 5; 5' sowie die Kondensatableitungsrohre 6; 6' geführt sind. Am Ende der Kondensatableitungsrohre 6; 6' befinden sich die Endstücke 7; 7', die in genau festgelegtem Abstand oberhalb der Zylinderinnenwand 8 enden.

Die ZyIInderinnenwand 8 weist zwei hintereinanderliegende, den gesamten Umfang umfassende Zonen mit in Achsrichtung verlaufendem Gefalle auf, an deren Enden jeweils die Abführvorrichtungen 7i 7* für das Kondensat angeordnet sind. Erfindungsgemäss schliesst sich jede der beiden mit Gefälle ausgestatteten Zonen 9; 10 der Zylinderinnenwand 8 in Achsrichtung des Zylinders an eine praktisch ohne Gefälle verlaufende Zone 11 an. Diese

Verhältnisse sind in Fig. 2 nochmals vergrössert dargestellt. Die Anordnung hat zur Folge, dass sich in der Zone 11 ein gestrichelt gezeichneter Kondensatfilm 12 aufbaut, der eine solche Dicke erreicht, dass diese Zone nicht unmittelbar vom einströmenden Wasserdampf getroffen und folglich auf eine wesentlich höhere Temperatur erhitzt werden kann als die übrigen Zonen der Zylinderwand. Der Film erreicht aber wegen der verhältnismässig geringen axialen Ausdehnung der Zone 11 keine derartige Stärke, dass der Wärmeübergang an dieser Stelle in unerwünschtem Masse behindert wird. Er fliesst vielmehr nach Erreichen einer gewissen Dicke in Richtung der Pfeile 13 und 13' ab, wobei die Kondensatmenge laufend durch neukondensierenden Dampf in den Zonen 9 und 10 vergrössert wird, andererseits aber auch infolge der Neigung dieser Zonen immer mehr beschleunigt wird, so dass sich im Endeffekt über die gesamte Länge des Trockenzylinders ein Kondensatfilm etwa gleichbleibender Stärke aufbaut .

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform der erfindungsge- mässen Trockenwalze dargestellt. Dort sind jeweils zwei mit

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Gefälle ausgestattete Zonen 9 und 10 vorhanden, die derart angeordnet sind, dass sie mit ihren höchsten Stellen 14; 15 an Zonen 11; II¹, die praktisch kein Gefälle aufweisen und die eich an den Zylinderenden befinden, anschliessen*und dass sie mit ihren tiefsten Stellen I6j 17 im Bereich der Eintrittsöffnung l8 der KondensatabfUhrvorrichtung 7 zusammentreffen. Bei diesem Aufbau werden die Endzonen des Trockenzylinders durch dünne Kondensat-.filme vor Überhitzung geschützt und auf die gleiche Weise wie oben erläutert stellt sich ein Kondensatfilm annähernd gleicher Stärke über die gesamte Länge des Trockenzylinders ein. Die AusfUhrungsform hat den Vorteil, dass der Zylinder bis praktisch zu den Abschlussdeckeln 3; 3* für die Trocknung der Gutbähn ausgenützt werden kann. |

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Claims

Patentansprüche

1» Dampfbeheizter TrodkenzylInder, insbesondere für Papiermaschinen, dessen Zylinderinnenwand wenigstens eine, Vorzugsweise aber mehrere hintereinanderllegende, den gesamten Umfang umfassende Zonen mit in Achsrichtung verlaufendem Gefälle aufweist, an deren Enden jeweils Abführvorrichtungen für das Kondensat angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,

dass eine jede -mit Gefälle ausgestattete Zone (9; 10) der Zylinder innenwand (8·) in Achsrichtung des Zylinders (1) P an.eine praktisch ohne Gefälle verlaufende Zone (11) anschliesst.
2. Dampfbeheizter Trockenzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass der Neigungswinkel der mit Gefälle ausgestatteten 'Zonen jeweils in Richtung auf die Eintrittsöffnungen (18) der zugehörenden Kondensatabführvorrichtungen (7j 7') stetig vergrössert ist.
3· Dampfbeheizter Trockenzylinder nach Anspruch 1, dadurc h gekennz eic hnet,

dass zv/ei mit Gefälle ausgestattete Zonen (9; 10) der W Zylinderinnenwand (8) derart angeordnet sind, dass ihre jeweils höchsten Stellen an eine gemeinsame hochgelegene Zone (11) ohne Gefälle anschliessen.

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4. Dampfbeheizter Trockenzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass jeweils zwei mit Gefälle ausgestattete Zonen (9; 10) der ZyIInderInnenwand derart angeordnet sind» dass eie mit ihren höchsten Stellen (l4j 15) an Zonen praktisch ohne Gefälle (11; IX¹Jj die sidh an deh Zylinderenden befinden änsohliessen und dass sie mit ihren tiefsten Stellen (16; 17) im Bereich der Elntrittsöffnung (18) wenigstens einer KondensatabfUhrvorrichtung (7) zusammentreffen.

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