DE1813462A1

DE1813462A1 - Methode und Einrichtung zum Trocknen von Papierbahnmaterial

Info

Publication number: DE1813462A1
Application number: DE19681813462
Authority: DE
Inventors: Robert A Daane
Original assignee: Beloit Corp
Current assignee: Beloit Corp
Priority date: 1967-12-18
Filing date: 1968-12-09
Publication date: 1969-07-10
Also published as: GB1244649A; US3447247A; FR1602769A; ES362198A1

Description

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Beloit Corporation

1, St. Lawrence Avenue

Beloit, Wisconsin 535 Il, USA

METHODE UND EINRICHTUNG ZUM TROCKNEN VON PAPIERBAHNMATERIAL

Priorität: Vereinigte Staaten von Amerika Patentanmeldung vom 18. Dezember 1967 (U.S.Serial Nr. 691.267)

Um die Feuchtigkeit einer nassen, wasserdurchlässigen.Papierbahn zu entziehen, besonders während der Herstellung von Dünnpapier, lässt man Trockenluft,mit hoher Geschwindigkeit auf die Papierbahn einwirken, wobei die Wucht durch die hohe Geschwindigkeit der Luft es erlaubt durch die Papierbahn zu dringen und so die Wirksamkeit des Trocknens zu erhüben, einerseits dadurch, dass die inneren Papierbahnfasern der Verdunstungswirkung der Luft ausgesetzt werden und andererseits durch die mechanische Einwirkung, wobei die Luft Feuchtigkeitspartikel durch und aus der Papierbahn heraus bläst oder drückt.

Die Erfindung betrifft allgemein das Trocknen von porösen Papierbahnmaterial t und besonders das Trocknen einer nassen,porösen Papierbahn wShrend des Papierherstellungsprozesses durch das Leiten von Trockenluft durch die Papierbahn.

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Es ist bekannt zum Trocknen einer porösen Papierbahn in einer Papierherstellungsmaschine Trockenluft durch die Papierbahn zu blasen und dies hatte sich auch als wirksamer erwiesen als die konventionellen Verfahren, bei denen die Trockenluft nur den Oberflächen der Papierbahn zugeführt wurde» Im allgemeinen ist der grössere Wirkungsgrad des Verfahrens,bestimmt durch die Feuchtigkeitsmenge welche der Papierbahn in einer bestimmten Zeit durch ein vorherbestimmtes Volumen Trockenluft einer bestimmten Temperatur und Feuchtigkeit entzogen werden kann, auf zwei Faktoren zurückzuführen, nämlich die Entfernung der Feuchtigkeit der Papierbahn durch Verdunsten und die mechanische Feuchtigkeitsentfernung durch das physikalische Drucken oder Mitreissem von Flüssigkeit durch den die Papierbahn durchströmenden Luftstrom.

Bei einer typischen bekannten Trocknerart, bei der Luft durch eine aus feuchten, faserartigem Papiermaterial bestehendenPapierbahn gezwungen wird, befindet sick ein Unterdruckkasten sofort unter einem sich bewegenden, durciildcherten Sieb oder Leinen welches - die nasse Papierbahn trägt und ist an einer Saugpumpe oder einem Sauggebläse angeschlossen_f wobei eine geeignete Rippenstruktur. oder ähnliche Hassnahmen über der offenen Seite des Unterdruck-~ kastens vorgesehen sind um den Teil des Siebes oder des Leinens zu unterstützen, welcher ober den Kasten gespannt ist. Oberhalb der Oberfläche der Papierbahn befindet sich ein ähnlicher Druckkasten, in Reihe mit dem Unterdruckkasten_#und er ist an eine Quelle für unter Druck stehende, erhitzte Trockenluft angeschlossen» Der Druckunterschied zwischen der erhitzten Druckluft im Druck- ■ kasten und dem partiellen Unterdruck im Unterdruckkasten verursacht, dass die erhitzte Luft vollkommen durch die Papierbahn strömt und sie dadurch Innen und Äussen durch Verdunstung der' Feuchtigkeit der Papierbahn und durch Mitreissen von Flüssigkeit mit dem die Papierbahn durchströmenden Luftstrom trocknet, Andererseits, kann dieselbe,allgemeine Trocknerart aus einer durchlöcherten Unterdrucktrommel bestehen, welche von der Papierbahn teilweise entlang einer Fläche der Trommeloberfläche umkreist wird, welcher

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eine entsprechende gekrümmte, offene Fläche des Druckkastens oder der Druckhaube entspricht.

In jedem der vorhergehenden Trocknertypen, welche als lineare respektive Trommeltrockner bezeichnet werden können, ist das Verhältnis in dem die Feuchtigkeit einer gegebenen Fläche der Papierbahn entzogen wird durch Luft vorherbestimmter Temperatur und Feuchtigkeit bezogen, auch das Gewicht und das Volumen der die Papierbahn durchströmende Luft. Ist die gesamte Fläche der Papierbahn zwischen dem Druck- und dem Unterdruckkasten von gleichförmiger Durchlässigkeit, so ist entsprechend der die Papierbahn durchströmende Luftstrom wesentlich gleichförmig, woraus ein entsprechend gleichförmiges Trocknen folgt· In der Praxis jedoch findet man kaum eine Papierbahn vollkommen gleichförmiger Porosität, was auf örtliche Unterschiede des Fasergehaltes und deren Verteilung oder, und das is von noch grosserer Bedeutung, auf die Unterschiede der zwischen den Fasern der Papierbahn zurückgehaltenen Hassermenge zurückzufahren ist. Da eine Fläche der Papierbahn, welche weniger Hasser fuhrt als die umliegenden Flächen, luftdurchlässiger ist, strömt eine Übertriebene Luftmenge vorzugsweise durch eine solche Fläche der Papierbahn und sie beschleunigt dadurch das Trocknen dieser Fläche und erhöht kontinuierlich die Ablenkung der zur Verfügung stehenden Trockenluft von den Verhälthismässig nasseren umliegenden Flächen.

Wie schon vorher erwähnt, schreibt man die Wirksamkeit eines Trocknersystems dieser allgemeinen Art der Verdunstung durch die Papierbahn der Berührung zwischen den feuchten Fasern der Papierbahn und der Trockenluft zu, und auch durch Mitreissen und Herausziehen der flüssigen Feuchtigkeit durch den sich bewegenden Luftstrom. Diese letzte Ursache ist von besonderer Bedeutung« zu Beginn des Papierbahntrockenvorganges, während dem die Papierbahn in sehr nassem Zustand dem Trockner zugeführt wird, und lässt sich dadurch veranschaulichen, dass der Luftdruck das Wasser aus den wassergefüllten Lücken zwischen den Papierbahnfasern drückt oder, dass die Luft mit ausreichender Geschwindigkeit durch die Papierbahn ge-

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zwungen wird, dass el ie das Wasser zwischen den Papierbahn fasern buchstäblich herausbläst, wegen der Wucht der schnell strömenden Luft. W&hrend die durch Verdunstung bewirkte Trocknung eher in direktem Verhältnis zum Gewicht und Volumen der durch die Papierbahn geleiteten Luft einer gegebenen Temperatur und Feuchtigkeit steht, ist die Wirsamkeit des Phänomens des Mitreisaens der Luft abhängig von der Geschwindigkeit des Luftstromes.

Die Erfindung betrifft Papierbahntrockner,welche allgemein den vorher beschriebenen Trocknern ähnlich sind, aber in denen die Trockenluft mit hoher Geschwindigkeit auf das Blatt gerichtet wird, und in denen das sich von selbst ausprägende stellenweise Trocknen verhältnismässig durchlässiger Stellen des Blattes beschränkt ist, wobei ein gegebenes Volumen Trockenluft das Entfernen einer verhältnismässig wesentlichen grösseren Feuchtigkeitsmenge als in den vorher bekannten und beschriebenen Einrichtungen bewirkt. Dies wird erreicht indem der Druekkasten mit einem Düsenteil ausgerüstet wird, welcher mehrere einzelne Hülsen begreift, von denen jede dazu dient einen Hochgeschwindigkeitsluftstrom verhältnismässig geringen .Querschnittes zu erzeugen, welcher beim Austritt aus der Düse auf die gegenüberliegende Oberfläche der Papierbahn einwirkt. Ein netzförmiges Gatterele'ment, zum Beispiel aus Sintermetallpartikeln gebildet, könnte an Stelle des Düsenteils eingesetzt werden um das stellenweise beschleunigte Trocknen zu verringern. Aber die bevorzugte Düsenplatteneinrichtung welche bestimmte einzelne Lufströme definiert, bietet wesentlich wirtschaftlicheren Betrieb, was den Kraftaufwand betrifft, der zur Erzeugung des Hochgeschwindigkeitsluftstromes nötig ist, um eine gegebene Lüftmasse auf die Papierbahn einwirken zu lassen. Gleich welche dieser Anordnungen jedoch angewandt wird, sickert die Luft nicht einfach durch die Papierbahn hindurch, weil ein statischer Druckunterschied oberhalb und unterhalb der Papierbahn herrscht, sondern die Trockenluft wird wirklich durch die Papierbahn geblasen durch die Wucht der Luft, wobei das unerwünschte, vorzugsweise

lande/
er folg! 2 Durchs chlängeIn der Luft an verschiedenen Stellen grösserer

Durchlässigkeit der Papierbahn begrenzt wird durch das Einschränken

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des Luftstroraes in dem anliegenden Teil der Dflsenplatte oder Schrankenglied· In ähnlicher Weise beschränkt die Wucht der Trockenluft das seitliche Wandern des Luftstrahles auf der oberfläche der Papierbahn auf ein Minimum, wodurch es nun nicht mehr so wichtig ist Dichtungen zwischen der Papierbahn und den Luft kammern anzuordnen um zu verhindern, dass grössere Mengen Luft in die Atmosphäre ausgepufft werden, ohne dass sie die Papierbahn durchströmt haben.

Indem der Wirkungsgrad der Trocknereinheit, bestimmt durch das Volumen Trockenluft vorherbestimmter Temperatur und Feuchtigkeit ^ welches zu einer gegebenen Verringerung des Feuchtigkeitsgehaltes der Papierbahn nötig ist, verbessert wurde, und die Wirksamkeit dieser Erfindung zusätzlich dadurch erhöht wurde, indem die überlegenen Trocknungseigenschaften durch das Hindurchzwingen eines Hochgeschwindigkeitsluftstromee durch die Papierbahn ausgenutzt werden, wurde der Anwendungsbereich dieser Art von Trocknungsmaterial bedeutend ausgedehnt, und es gelang dadurch solchen Trocknern im wesentlichen teilweise oder ganz teuerere und weniger wirksame Trockner oder Pressearten zu verdringen, die oft in Zusammenarbeit mit konventionellen Heiselufttrocknern gebraucht werden mussten um die ersten oder letzten Bearbeitungen bei der Trocknung einer Papierbahn auszuführen. d

AuafOhrungebeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden niher beschrieben. Bs zeigern

Figur 1 eine etwas vereinfachte Seitenansicht teilweise im Schnitt eines linearen Papierbahntrockners nach der bevorzugten AusfShrungsform der Erfindung.

Figur 2 eine Perpektive des Druck- und Unterdruckkastens des in Figur 1 gezeigten Trockners, mit abgebrochenen und geschnittenen Teilen zur Veranschaulichung der Aufbaueinzelheiten.

Figur 3 ist eine vergrösserte Seitenansicht im Schnitt eines Teils der Düsen- und Papierbahntragstruktur wie in Figur 1 und 2 gezeigt. 909828/1172 -6-

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Figur 4 ist eine schematisehe Seitenansicht einer Papieriiascliine ■ mit mehreren linearen Trocknern der in Figur 1 Ibis 3 gezeigten Art.

Figur 5 ist eine etwas sehematische Seitenansicht einer rotierenden Trocknerart welche eine andere Ausführengsfon» der Erfindung begreift, mit abgebrochenen Teilen der illustrierten Bauweise im Schnitt um die inneren Entwurfskennlinien zu seigern.

Figur 6 ist eine vergrdsserte Ansicht eines Teils des rotierenden Trockners der Figur 5, und

Figur 7 ist eine schematiche Seitenansicht einer lungsmaschlne welche mehrere Trockner der rotierenden Art Figur 5 begreift.

Di· in Figur 1 bis 3 dargestellee TroeSascroiB»oit begreift eiaan Druckkasten 11 und einen Unterdrucld&wfcesa 12 wind iet oiiagejelchtefe um ®inen TxoeknungsVorgang auf ein© F&pies&ata Cosaehtissao eteelaläseigen Fassereaterials 13 a^sasite^ welche durch einen allgettein waagerechten.fell eiaee löcherten Papi«rbahngli®dee 14, »felclies¹ untes¹ dem TroeM@r durch Rollen 15 getragen wird, sra f(Ihren· lonerlialb des Trockners ist das Papierbahntragglied gleitend in einer flachen Ebene gehalten durch planparallele obere Flächen 16 nelirerer Stutzstangen 17 welche durch die verlängerten Öffnungen 18 in dem oberen Wandglied 19 des Unterdruckkastens bestirnt sind. Seinerseits ist der ganze Unterdruckkasten fest aa eiaee geeigneten feststehenden nicht gezeigten Gerüst durch Tragschienen 21 gehalten.

Der Druckkasten 12 ist in ähnlicher Weise fest an demselben oder an einem anderen feststehenden,nicht gezeigten Traggerüst durch Tragschienen 22 gehalten; damit er sich gleich oberhalb und in einem vorherbestimmten Abstand zum Unterdruckkasten befindet. Die untere Wand des Druckkaetens ist durch mehrere Kanalglieder 23 in parallelem Abstand bestimmt welche an den Seitenwandteilen des Kastens durch Winkelteile 24 befestigt sind, wobei die planparallelen unteren Kanten der Kanalgli^der jji nächster Nähe der gegenüber lie»

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genden oberen Flächen der Papierbahn liegen. Wie am besten in Figur 1 und 2 gezeigt, liegen die Kanalglieder leicht im Abstand durch Abstandsplatten 25, welche unterhalb den Winkelteilen 24 liegen um mehrere verlängerte, parallele Dflsenöffnungen 26 zu bilden, welche sich (über die Papierbahn in Querrichtung zu deren Bewegungsrichtung erstrecken. Jede dieser Düsenöffnungen liegt senkrecht in Linie mit der entsprechenden Öffnung 18 in dem oberen Wandteil des Unterdruckkastens, und diese Offnungen sind beträchtlich weiter als die Dusenöffnungen. Eine andere Möglichkeit bestände darin die Düsen durch abwechselnd angeordnete oder überlappende Löcher zu bilden, welche eingerichtet wären eine grössere Zahl von Luftströmen ungefähr gleichen gesamten Querschnittes zu erzeugen.

Das Luftzufuhrsystem in Verbindung mit der Trocknereinheit begreift eine Luftdruckpumpe oder Gebläse 27 mit welcher sich Luft unter Druck durch ein Heizaggregat 28 und unter Druck durch die Druckleitung 29 in den Druckkasten 11 leiten lässt. In ähnlicher Weise ist eine Auepuffpumpe oder ein Gebläse 31 an dem Unterdruckkasten 12 durch die Leitung 32 angeschlossen. Entsprechend kann man sehen, dass wenn beide Pumpen oder Gebläse arbeiten, dem Druckkasten erhitzte Druckluft zugeführt wird welche in schmalen verlängerten Hochgeechwindigkeitsströmen, welche durch die Düsen-Öffnungen bestimmt werden,auf die Papierbahn einwirken. Diese Luftströme durchdringen die Papierbahn und treten in Schlitze 18 in dem oberen Wandteil des Unterdruckkastens ein, von wo die Luft kontinuierlich durch die Auspuffpumpe oder das Gebläse abgesaugt

(xj. wird.

cd In einer typischen Anordnung könnten die Kanalteile ungefähr 25mm weit und 12mm tief sein, wobei sie in einem Abstand von ungefähr ^ 0,75mm liegen könnten und eine gesamte Dflsenflache von ungefähr ~* 3% der gesamten Fläche der Papierbahn innerhalb des Trockners bil den könnten. Bei Beginn des Trockenvorganges einer wesentlichen ge sättigten Papierbahn wird die Trockenluft auf einem typischen nominalen angezeigten überdruck von ungefähr 0,076 atfl gehalten bei einer Temperatur von mehr als 150°c. _n

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Dae Verhffltnie der Düsenfläche zu der Fläche der zu trocknenden Papierbahn kann selbstverständlich ändern um eich verschiedenen Umständen anzupassen, sollte aber 10% der Papierbahnfläche niqht überschreiten« wenn ein wirkungsgrad, was die Wärme- und Kraftbedarf niese angeht, erreicht werden sollte. Bei der Wahl der geeignetesten Kombinationen von Düsenanordnung und Luftbedarf ist es am wichtigsten in Betracht zu ziehen, dass die laufgeschwindigkeit durch die Düsen oder ihren Ersatz mindestens 40,65 m.sec" betragen soll, im Gegensatz zu einer Geschwindigkeit von weniger als 5,Im.see" in einer ähnlichen Anlage wei DCtsenplatte oder dergleichen nicht hat.

5,Im.see" in einer ähnlichen Anlage welche die hier besprochene

Es geht daraus hervor, dass die heisse Trockenluft mit viel grösserer Geschwindigkeit auf die Papierbahn einwirkt als bei den bekannten Trocknerarten, bei denen der Druckunterschied zwischen dem Druck- und dem Unterdruckkasten 0,025 at im allgemeinen nicht überschreitet, und bei denen die Luft auf die Papierbahn durch eine netzförmige, der Strömung widerstehende Schranke wesentlich grösserer Flächen als die kombinierte Fläche der einzelnen Düsen einwirkt. Da das Durchdringen der Luft durch die Papierbahn hauptv sächlich auf die grosse Luftgeschwindigkeit in den DCtsen zurückzuführen ist, beabsichtigt die Depression in der Unterdruckkammer hauptsächlich das gesicherte Auspuffen aus der Anlage, eher als einen statischen Druckunterschied zwischen den Papierbahnoberflächen. Daher kann dieser Unterdruck verhältnismässig klein sein, d.h. in der Gegend von 0,975 ata oder weniger.

Zu den vorher erklärten Vorteilen welche durch dieses örtliche

et Einwirkungesystem durch Düsen erreicht werden, kann zusätzlich

oo noch eine andere nutzbringende wichtige Erscheinung einer solchen

co Anordnung erwähnt werden, welche darin besteht dass das Problem 2r der Undichtheit entlang den Seitenwänden des Druckkastens wesent- ^ lieh kleiner ist, da das Durchdringen von Luft durch die Papier-"° bahn hauptsächlich auf der Wucht der Luft beruht, abhängig eher von der Luftgeschwindigkeit als von dem Erhalten eines gegebenen Druckes innerhalb des Druckkastens. Während bei der früheren Apparatenart sogar verhältnismässig kleine Lücken zwischen dem

Druckkasten und der Papierbahn oder Trommel einen verschwenderischen Verlust eines verhtltnismlssig grossen Volumens gehitzter Luft zur Folge hatte, haben solche Lücken bei dieser Erfindung um verhlltnismlssig wenig StreuungseffeMt auf die Hochgeschwindigkeitsströme der Trockenluft.

Anders ausgedruckt, indem Hochgeschwindigkeitsluftströme auf die Papierbahnfliehe einwirken, erzeugt der hier beschriebene Trockner auf der gegenüberliegenden Papierbahnfllche eine Luftschicht viel höheren Druckes als sie wirtschaftlich in einer bekannten Druckkastenart erhalten werden könnte, ohne ausgearbeitete Mittel zur ^ Vermeidung seitlicher Luftundichtheiten zwischen der Papierbahn und den Kanten des offenen Endes des Druckkastens.

Diese Tatsache hat daher zur Folge, dass die erhitzte Trockenluft aufbewahrt bleibt, dadurch, dass die Verluste in die Umgebungeluft klein sind, and vereinfachtauch die genaue Bestimmung der Wirksamkeit der Einrichtung sowie dessen automatische Regulierung, indem nur eine geringe und verhlltnismlssig konstante Luftmenge vom Durchströmen der Papierbahn abgelenkt wird. Durch die automatische Steuerung von Lfifter und Beizung mit bekannten Fdhle'inrichtungen zur Fühlung der Temperatur, Feuchtigkeit und des volumetrische» VerhSltnisses des Luftstromes in den Röhren 29 &nd 32, kann der i| Feuchtigkeitsgebalt der Papierbahn, welche den Trockner verliest automatisch mit verhlltnismlssig grosser Genauigkeit gesteuert werden.

Figur 4 zeigt-sohematisch und sehr vereinfacht die wesentlichen Elemente einer bildlich dargestellten Papierherstellungsmaschine mit mehreren linearen Trodatereinheiten der eben beschriebenen Art. Obschon die gezeigte Maschine eine verhlltnismlseig einfache Art zur Herstellung von porösem Seidenpapier oder dergleichen ist, llsst sich die gegenwartige Brfindungwohlverstanden auch bei vereinfachten Maschinen verwenden, zu welchen verschiedene, zn sitzliche Maschinenelemente gehören, zur Herstellung verschiedener anderer Papierarten genügender Durchlässigkeit, die den Luftdur cblass wfhrend des Trockenvorganges erlauben. - io -

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Die Papierbahn 13 wird auf dem sich bewegenden Langsieb 33 gebildet durch Zufuhr des sogenannten Papiereinsatzes vom Stoffauflaufkaaten gegenüber der Brustwalze auf das Langsieb· Ba der Einsatz bedeutend mehr Wasser enthalt, als durch die Kapillarität der faseraxtiLgen Papiermasse, welche auf das Formsieb aufgetragen wird, zurückgehalten werden kann, wird eine beträchtliche Menge an WasserÜberschuss durch Schwerkraft durch das Sieb hindurch absickern. Eine solche Entwässerung wird im allgemeinen durch wie bei 36 gezeigte Saugkasten unterstützt. Sowie die Papierbahn sich ober die saugkasten hinweg bewegt, wird also die Entwässerung für die Entfernung des WasserüberSchusses sorgen, aber die Papierbahn wird noch wesentlich mit Wasser gesättigt sein, welches durch die Kapillarität zwischen den Fasern aufgesaugt und mitgeführt wird.

Die erste eigentliche Trocknung der Papierbahn erfolgt durch die linearen Trocknereinheiten 37 und 38 entlang dem Fourdrinier Langsieb, welche im Aufbau den auf Figuren 1-3 beschriebenen Einheiten entsprechen. Wenn es auch bekannt ist, konventionnelle HeisAufttrocknereinheiten entlang dem Fourdrinier Langsieb jenseits der Saugkasten anzubringen, ist es wichtig zu bemerken, dass die hier besprochenen Trocknereinholten an den entsprechenden Stellen solchen vorherbekannten Trocknern nicht einfach gleichwertig sind, sondern viel wirksamer und sparsamer sind dank der Verwendung von Hochgeschwindigkeitsluftströmen zum Herausblasen des mitgeführten Wassers aus der Papierbahn, im Gegensatz zu der blossen Verdunstung durch Kontakt mit Heiseluft. Wie schon vorher erwähnt ist die Papierbahn beim Eintritt der Trocknereinheiten entlang des Fourdri- , nier Langeiebes wesentlich gesättigt, di· Lücken zwischen den Papierbahnfasern sind mit Wasser gefüllt, das durch die Kapillarwirkung zurückgehalten wird. Deshalb ist in bekannten Trocknern, in welchen ein« verhältnismässig geringer statischer Druckunterschied zwischen den Papierbahnoberflächen erhalten werden kann, ein solcher Druck ungenügend um di· Kapillarkrllft· zu übertreffen, welch« das absorbierte Wasser zwischen den Paplesrbähnfasern zurückhalten, infolge dessen, erfolgt die Feuchtigkeits«ntf«rnung durch solch· Trockner hauptsächlich durch Verdunstung auf der

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Papierbahnoberflfiche bis der Feuchtigkeitsgehalt genügend gesunken ist um das Durchdringen der Luft su erlauben,woraufhin das oben beschriebene, unerwünschte Phenonen der Trocknung an nur verschiedenen Stellen sum Vorschein könnt. In der Einrichtung nach Figur 4 jedoch wirken die durch die Düsenplatte der Druckkasten ausströmenden, gerichteten Hochgeschwindigkeitsluftstrahle mit genügender Wucht auf die gesÄttigte Papierbahn ein, um Wasser aus der Papierbahn heraus in den Unterdruckkasten zu drucken oder zu blasen trotz den Kapillarkrfiften, welche danach streben solche Tropflein zwischen den Papierbahnfasern zurückzuhalten. Anders ausgedruckt, der beginnende Trocknungsvorgang erfolgt hauptsächlich eher infolge ^ der Wucht der Trockenluft als durch Verdunstung, und aus der Ursache kann der Trocknereinheit 37 nicht erhitzte Luft oder die Auspuffluft der folgenden Einheit 35 zugeführt werden, um die mit der Erhitzung der Trockenluft verbundenen Kosten zu verringern. Bei der Verwendung zur Herstellung von Seidenpapier oder Ähnlichen stark porösem Papier ist die Wirksamkeit der Feuchtigkeitsentfernung durch die Luftströrae natürlich ausgeprägter als bei der Verwendung eines ähnlichen Trockners in Verbindung mit einer Maschine zur Herstellung eines Papiers höheren Fasergehaltes, das weniger durchlässig ist, und in welchem stärkere KapillarkrSfte das mitgeführte Wasser zwischen zahlreichen und dichter zusammengeballten Fasern zurückhaltenr Zum Trocknen von Papier verhlltnisrnffssig hohen M Fasergehaltes kann die erste Trocknereinheit auch mit einer eigenen Heiseluftquelle ausgerüstet werden, oder mit einer Hilfsheizung zur Steigerung der Auspufflufttemperatur der folgenden Trocknereinheit, wodurch die Verdunetungswirkung der Luftströme auf der

to Papierbahn erhöht wird.

tx> Die zweite Trockner einheit 38 ist wesentlich identisch mit der Q₅Einheit 37, hat aber einen Lufterhitzer 39 zur Erhitzung der Druck- ^ luft und zur Förderung der Feuchtigkeitsverdunstung innerhalb der ~*Papierbahn, aus der die Einheit 37 schon die grösste Menge des die ^ mechanische Entfernung zulassenden Wassers entfernt hat. Obschon nun das Trocknungsverfahren hauptsächlich durch Verdunstung erfolgt, wird trotzdem das Hochgeschwindigkeitsluftstromsystem in dieser und den darauffolgenden Trocknereinheiten verwendet zur Steigerung der

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Verdunstungskapazität indem die Luft in nahen Bewegungskontakt mit den feuchten Fasern innerhalb der Papierbahn kommt, anstatt dass sie ruhende Schichten gesättigter Trockenluft innerhalb und oberhalb der Papierbahn bildet.

Verlässt die Papierbahn die Trocknereinheit 38 so ist sie ausreichend getrocknet um ihre übertragung vom Fourdrinier Langsieb auf ein zweites Trockensieb oder Leinen 41 zu gestatten, welches von Rollen 42, 42 und 44 zur Bewegung in der von Pfeil 45 angezeigten Richtung gestützt wird. Eine solche übertragung der Papierbahn zum Trockenband erfolgt zwischen einer Gautschwalze 46 und einer Siebumkehrwalze 47 des Langsiebes und kann durch die Verwendung einer konventionellen Unterdruckwalze an Stelle der Rolle 42 unterstützt werden. Sowie die Papierbahn sich weiter auf dem Trockenband 42 bewegt stösst sie auf eine dritte lineare Trocknereinheit 48, welche denjenigen der Figuren 1-3 ähnlich ist, und durch welche die Papierbahn mittels Hochgeschwindigkeitsheissluftströmen weitergetrocknet wird. Da die Papierbahn schon einen grossen Teil ihres Feuchtigkeitsgehaltes in den vorhergehenden Trocknungsvorgängen verloren hat und dadurch sehr porös ist, darf die in Einheit 48 verwendete Trockenluft einen tieferen Eingangsdruck und/oder höhrere Temperaturen haben um die verlangte Trocknung an dieser Stelle der Maschine zu bewirken. Wie vorher vorgeschlagen können die verschiedenen Trocknereinheiten nach Eignung mit nicht gezeigten automatischen Vorrichtungen ausgerüstet sein, zur automatischen Steuerung solcher Temperaturen und Drucken zur Erhaltung eines erwünschten vorherbestimmten Feuchtigkeitsgehaltes der Papierbahn an den verschiedenen Stellen des Papierherstellungsverfahrens.

Beim Verlassen der Trocknereinheit 48 ist die Papierbahn bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt getrocknet, welcher nach der Einwirkung des endgültigen Trocknerverfahrens erreicht wird auf einem konventionellen dampferhitzten Glättzylinder 49, der zur Platt- und Sanftgestaltung der Papierbahn während dem Entziehen des übrigbleibenden Feuchtigkeitsüberschusses durch die erhitzte Fläche der Walze dient. Nach bekannter Weise wird die getrocknete Papierbahn von der «irommel durch einen Krep ^schaber 51 getrennt und anschliejs-

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lind
send durch Streckwalzen 52 gezogen auf einem geeigneten Dorn 53

zur Entnahme aus der Maschine aufgespult.

Nach der vorhergehenden Erläuterung sollte die Verwendung dieser Hochgeschwindigkeitslufttrockner zur Beseitigung jeglichen Wasser-Überschusses aus der Papierbahn bis auf eine verhältnismäßig geringe Feuchtigkeitsmenge, welche zum sauberen Arbeiten des endgültigen Glättzylinderheizvorganges verlangt wird, ersichtlich sein. Im Gegensatz zu diesem sowohl im Aufbau als in den Betriebskosten sehr sparsamen System verlangen ähnliche mit konventionellen Heisslufttrocknern arbeitende Maschinen meistens zusätzlich teuere und verhältnismässig unwirksame gehitzte Walzentrockner oder der- ^ gleichen vor dem endgültigen Trockenvorgang um das vorherbeschriebene Trocknungsphenomen an einzelnen Stellen auszugleichen. Auch sollte ersichtlich sein, dass die hier besprochenen Einheiten nicht alle andern Arten vorbereitender oder zwischengeschalteter Trockner ersetzen müssen, sondern einfach gleichwo entlang der Papierbahn eingeordnet werden können um zusätzliches, wirksames und angepasstes steuerbares Trocknen der Papierbahn zu gewährleisten. Z.B. kann sogar bei der Herstellung verhältnismässig schweren Papiers, welches in sehr nassem Zustand zu dicht sein kann um von einem Luftstrahl, auch grosser Geschwindigkeit, durchdrungen zu werden, eine Trocknereinrichtung nach dieser Erfindung vorteilhaft verwendet werden, indem andere Trocknerarten zuerst äun Feuchtigkeits- " gehalt der Papierbahn genügend verringern um dessen Durchdringung durch den Hochgeschwindigkeitsstrahl zu erlauben.

Figur 5 zeigt eine andere Ausfuhrungsform der Erfindung in welcher die Vorteile des Hochgeschwindigkeitsluftstromes in einer drehenden Troaknereinheit ausgenutzt werden. In dieser Ausführungsform wird eine hohle zylindrische Trommel 55 von geeigneten luftdichten Lagern um eine stationäre Hohlwelle 56 getragen, welche über eine Leitung 57 an eine Auspuffpumpe oder Gebläse, durch 58 gekennzeichnet angeschlossen ist. Die zylindrische Aussenflache der Trommel ist durchlöchert von eng angeordneten,gleichförmigen Löchern oder Schlitzen 56, welche nach der illustrierten Trommel durch ein Schalenteil mit Bienenwabenstruktur 62 der bekannten Art bestimmt

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sind, Ein Teil der endlos sich bewegenden Papierbahnstützglieder welcher, ein durchlöchertes gewebtes Band 63 begreift, wird zwischen Führungsrolle!* 64 und 65 über die Trockentrommel 55 gezogen, sodass die feuchte, von dem Band getragene Papierbahn 66 im Abstand von der Trommeloberfläche 59 gehalten wird. Ein Paar von feststehenden Schaufelteilen 67 der in der Papiermaschinentechnik wohlbekannten Art sind unbeweglich innerhalb der Trommel durch den Hohlschaft 56 festgehalten, zur Bestimmung einer Unterdruckkammer 68 gegenüber des zylindrischen Bi@nenwabenstrukturtroimneloberf lächenteiles, welches von den Papierbahntragteilen überdeckt ist. Diese Unterdruckkammer steht in Verbindung mit der Auspuffpumpe oder dem Gebläse 58 durch die Hohlwelle und die Leitung 57, sodass die Pumpe oder das Geblfse 58 im Betrieb einen partiellen Unterdruck unterhalb der unteren Flliche des entsprechenden Teils der Papierbahn erzeugt. Ein© Drtsekhaube 69, welche im allgemeinen dem vorher beschriebenen Drucktasten 11 entspricht, befindet sich mit ihrer zylindrischen Blasenplatte 71 sehr- nahe oberhalb dem Teil der Oberfläche der Papierbaha gegenüber der Unterdruckkammer, und ihre Seitenwaadteiie 72 befinden sich sehr nahe an den entsprechenden flachen Seitenwänden 73 der Trommel«, Die Druckhaube ist an eine Druckpumpe oder Gebläse 74 und an einen Lufterhitzer 75 durch eine Leitung 76 angeschlossen, wodurch die erhitzte Trockendruckluft der Haube zugeführt werden kann. Wie in der vorherbeschriebenen linearen Trocknereinheit, wirkt die erhitzte Trockendruckluft senkrecht auf die Papierbahn durch Hochgeschwindigkeitsströme, welche durch parallele längliche Düsenschlitze 77 in der Düsenplatte bestimmt werden.

Während bei der vorher beschriebenen linearen Trocknerart gegenüber jeder Düse eine Öffnung zwischen zwei verhältnismässig weiten Stützstangen des Unterdruckkastens liegt, schliesst die kontinuierliche Relativebewegung zwischen der Trommel und den Düsen eine solche Anordnung bei der drehenden Einheit aus. Deshalb ist die Trommeloberfläche gleichförmig gelöchert, wie durch die Bienenwabenstruktur gezeigt, sodass die Düsen jederzeit gegenüber wesentlich offenen Flächen des Trommelumfangs liegen.

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Figur 7 zeigt zur Erläuterung eine andere Papierherstellungsma~ schine zur Herstellung von Seidenpapier oder dergleichen, welches von fünf aufeinanderfolgenden Drehtrocknerarten vollkommen getrocknet wird, also von drehenden Trocknern der eben beschriebenen Art. In dieser Maschine wird die Papierbahn 78 auf dem Fourdrinier Langsieb 79 gebildet, und wird von hier auf aufeinanderfolgende, durchlöcherte gewebte Leinenförderbänder 80, 81 und 82 übertragen, welche die Papierbahn unterstützen, so wie sie die fünf aufeinanderfolgenden Trocknereinheiten der Reihenfolge nach durch Nummern S3 bis 37 gezeichnet, durchläuft. Die drei endlosen Förderbänder können sich in den respektiven Richtungen bewegen, wie sie durch — die entsprechenden Pfeile gezeigt sind, und sie werden durch die Trockenwalzen und durch geeignete konventionelle FCthrungsrollen getragen, welche in die Zeichnung eingetragen sind, jedoch nicht bezeichnet sind. Im allgemeinen sind alle Trocknereinheiten im Aufbau der eben beschriebenen Art ähnlich, aber zu den Trockenluftunter druckkammer η kommt noch hinzu, dass die Trommeln der Trocknereinheiten 83 »nd 87 auch eine getrennte Hochvakuumkammer 88 besitzen, welche durch zusätzliche innexe feststehende Schaufelvorrichtungen 89 bestimmt werden, und diese Kammern sind an geeignete, nicht gezeigte, Auspuffpumpen durch Leitungen innerhalb der respektiven Trommelstrfttzhohlwellen angeschlossen. Diese Hochvakuumpumpen dienen nur nebenbei dazu das Trocknen der Papierbahn J zu fördern, ihr hauptsächlicher zweck liegt in der Erleichterung der Übertragung der Papierbahn auf das anliegende Förderband. In ähnlicher Weise befindet sich ein zusätzliches feststehendes inneres, durch 91 gezeigtes, dazwischen liegendes Schaufelglied innerhalb der Trommel der Trocknereinheit 87, um diese Trommel mit zwei Trockenluft-unterdruckkammern 92 und 93 auszurüsten. In ähnlicher Weise hat die Druckhaube dieser Trockeneinheit zwei getrennte Druckkammern 94 und 95 welche in Reihe liegen mit dem entsprechenden Trockenluftunterdruckkammern, und so zwei aufeinanderfolgende Trockenetappen in derselben drehenden Einheit bilden.

Wenn eine Fläche der Papierbahn vom Fourdrinier Langsieb auf die Trocknereinheit 83 gelangt, ist der Wasserüberschuss schon entfernt

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aber die Papierbahn ist noch gesättigt. Daher ist beim Papierbahntrockenvorgang durch die Einheiten 83 und 84 die mechanische Beseitigung des Wassers aus der Papierbahn von viel grösserer Bedeutung als die Verdunstung. Aus diesem Grund wird der Einheit 83 nicht erhitzte Druckluft aus der Umgebung zugeführt und die Einheit 84 ist eingerichtet um die warme, feuchte Auspuffluft der Einheit 85 zu benutzen. Um die Zeichnung zu vereinfachen, sind die Luftleitungen, welche die verschiedenen Trocknereinheiten miteinander verbinden, schematisch durch gestrichelte Linien dargestellt, und die Richtung des Luftstromes ist durch Pfeilspitzen an diesen Linien angedeutet.

Anders als die andern drehenden Trocknereinheiten in der hier illustrierten Maschine ist die zweite Einheit 84 so eingebaut, dass die Papierbahn zwischen das Band 80 und die Trommel zu liegen kommt, und nicht von der Trommel entfernt auf die Oberfläche des Bandes. Um kontinuierlich die Flache der Papierbahn gegenüber der Trommel zu unterstützen ist die zylindrische Bienenwabenstruktur dieser Einheit mit einer Schicht durchlöcherten stoffhaut überzogen, ähnlich wie bei den Bändern. Dieses Einbetten der Papierbahn zwischen zwei Schichten durchlöcherten Stoffes schränkt notwendigerweise das Volumen der Papierbahn durchströmenden Trockenluft etwas ein, dies ist aber nicht von so kritischer Bedeutung in dieser verhältnismässig frühen Trockenetappe, besonders da die Auepuffluft der Einheit 85 ohne Zwischenerhitzung in der Einheit 84 verwendet werden kann.

Beim Eintritt eiees Papierbahnteils in die Trocknereinheit 86 ist ihr Feuchtigkeitsgehalt von den drei vorhergehenden Trocknern so weit herabgesetzt, dass die weitere Trocknung hauptsächlich durch Verdunstung eher als durch mechanisches Feuchtigkeitsentziehen erfolgen kann. Um deshalb eine maximale Verdunstungsfähigkeit der Trockenluft zu erreichen, wird der Druckhaube der Trocknereinheit 86 Druckluft zugeführt, welche durch einen in Figur 5 gezeigten Lufterhitzer geführt wurde. In ähnlicher Weise wird der Druckkammer 94 der letzten Trocknereinheit 87 auch trockene Luft Über ein anderes, getrenntes Gebläse und ein Heizsystem zugeführt«

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Beim Austritt aus der ersten Etappe der letzten Trocknereinheit ist das Papiermaterial ausreichend getrocknet um ihren Feuchtigkeitsgehalt auf einen Stand herabzusetzen, der für ein fertiges Papierblatt annehmbar wäre, und könnte ohne weitere Behandlung aus der Maschine genommen werden. Öle durch die Druckkammer 95 und die Unterdruckkammer 93 bestimmte zweite Etappe der letzten Trocknereinheit fuhrt tatsächlich keine weitere Trocknungsbehandlung aus. An Stelle dessen bildet diese Etappe der Maschine eine Gleichgewichtszone, in der die Papierbahn von Hochgeschwindigkeitsluft durchströmt wird, welche vom Auspuff der ersten Etappe dieser Einheit und der vorhergehenden Einheit 86 herkommt, und von einem geeigneten nicht gezeigten Gebläse oder dergleichen wieder unter Druck zugeführt wird. Diese Luft jedoch ist warm und verhältnismassig feucht und strebt danach die gesamte Gleichförmigkeit des Papierbahnfeuchtigkeitsgehaltes zu verbessern, indem sie trockenen Papierbahnoberflächen es erlaubt eine geringe Menge Feuchtigkeit wieder anzunehmen, während geringe Feuchtigkeitsmengen noch zu feuchten Stellen der Papierbahnoberfläche entzogen werden. Danach.wird die fertiggestellte Papierbahn von der Rolle 97 und dem Schaber 98 von dem Band 82 getrennt und auf einem Dorn 99 aufgespult» auf welchem sie der Maschine entnommen wird.

Obschon die wirksamVe Temperatur und der Druck der Trockenluft in den verschiedenen Trocknereinheiten von zahlreichen Faktoren abhängig sind, welche die Natur des Papierbahnstoffes und die einer speziellen Papierherstellungsmaschine anhaftenden Konstruktionsfaktoren begreift, kann der Druck in einer typischen Anwendung entlang der Papierbahn progressiv von 1,076 ata in der ersten Trocknereinheit bis auf nur 1,0076 ata oder 1,01 ata in der letzten Trocknereinheit sinken, um verlangte hohe Geschwindigkeit der Trockenluft durch die Dflsenstruktur zu erhalten, indem die entsprechende zunehmende Porosität der Papierbahn, so wie das Hasser progressiv entzogen wird, kompensiert wird. In ähnlicher Weise wie vorher kann die Temperatur der Trockenluft in den zwei letzten Trocknereinheiten um 316°C liegen, und diese Temperatur ist niedriger in den vorhergehenden Einheiten, welche bloss mit der Auspuff -

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temperatur der nachfolgenden Einheiten oder mit Umgebungslufttemperatur arbeiten. Es liegt auf der Hand, daas zusätzliche Erhitzer verwendet werden können um die Lufttemperatur in den frühmen Trockne^tappen zu erhöhen, und dass andere Systeme zur Bewegung der Luft in den verschiedenen Einheiten verwendet werden können als die hier speziell beschriebenen Systeme. In ähnlicher Weise geht ebenfalls hervor, dass solche drehende Trocknerarten anderen Papierherstellungsmaschinentypen angepasst werden können welche sowohl drehende und lineare Trocknereinheiten nach der gegenwärtigen Erfindung als auch andere Ar£«n konventionellen Trocknervorrichtungen begreifen.

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Claims

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PATENTANS PRÖCHE

Apparat zur Trocknung einer durchlässigen Papierbahn welche eine vorherbestimmte Bahn beschreibt auf einem sich bewegenden, mit Offnungen versehenen Stützglied, welches eine Oberfläche der Papierbahn berührt, gekennzeichnet durch ein Schrankenglied (23)entlang der Bahn, wobei eine Aussenseite des Schrankengliedes sich im allgemeinen in sehr engem parallelem Abstand zu der andern Fläche eines Teiles der Papierbahn befindet, Düsenvorrichtungen welche durch das Schrankenglied mehrereOffnungen (26) zwischen der einen und der gegenüberliegenden Aussenseite bilden, wobei die Offnungen einen Gesamtquerschnitt von weniger als 10% der Fläche des Papierbahnteiles haben, Druckkastenvorrichtungen welche eine Druckkammer (11) in Verbindung mit der gegenüberliegenden Seite des Schrikengliedes bilden, Luftzufuhrvorrichtung zur Zufuhr erhitzter Druckluft zu der Druckkammer ineinem Verhältnis das einen Lufstrom durch das Schrankenglied von einer mittleren Geschwindigkeit von Über 40 m.sec" gewährleistet, eine Unterdruckkastenvorrichtung welche eine Unterdruckkammer (12) in Verbindung mit einer Fläche des Teils der Papierbahn durch das mit Offnungen versehene Stützglied steht und Auspuffvorrichtungen welche konstant einen partiellen Unterdruck in der Unterdruckkammer erhalten, zum Auspuffen der Luft welche durch din Teil der Papierbahn strömt, infolge ihrer Hochgeschwindigkeitseinwirkung auf dessen andere Oberfläche.
2. Der Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Offnungen gebildet werden durch Düsenvorrichtungen unter der Form mehrerer gleichförmig verteilter Löcher, welche im allgemeinen das Schrankenglied senkrecht zu dem Papierbahnteil durchbohren.
3. Der Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Offnungen gebildet werden durch Düsenvorrichtungen unter der Form mehrerer schmaler paralleler Schlitze welche das Schrankenglied im allgemeinen senkrechtem Verhältnis zum Papierbahnteil und in Querrichtung zur Arbeitsrichtung der Maschine durchqueren.

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4. Der Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Schlitze 2,5 nun nicht übertrifft.
5. 0er Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der Papierbahn eine halbaylindrische Bahn beschreibt, welche durch eine drehbare Trommel bestimmt wird, die Unterdruckkastenvorrichtungen umfassen dabei Mittel zur Bestimmung einer Unterdruckkammer innerhalb der Trommel
6. Der Apparat nach Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Apparate nacheinanderfolgend verwendet werden.
7. Der Apparat nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass Vorrichtungen es erlauben der Luftzufuhrvorrichtung der ersten Trocknereinheit Luft zuzuführen, welche durch die Auspuffvorrichtung der zweiten Trocknereihheit aus dieser Einheit ausgepufft wurde.

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