DE19603011A1 - Dampfbeheizte Einrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine dampfbeheizte Einrich­ tung, insbesondere für eine Maschine zur Herstel­ lung einer Materialbahn gemäß Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Vorrichtungen der hier angesprochenen Art sind be­ kannt. Sie sind - sofern Papier- oder Kartonherstel­ lungsmaschinen angesprochen sind - als Trockenzylin­ der ausgebildet, in die zur Beheizung der äußeren Mantelfläche der Trockenzylinder Dampf eingeleitet wird. In den Trockenzylindern entsteht Kondensat, das zur Gewährleistung einer optimalen Wärmeüber­ tragung, abgesaugt wird. Es hat sich herausge­ stellt, daß sich innerhalb der beheizten Einrich­ tung beziehungsweise des Trockenzylinders Gase an­ sammeln, die nicht kondensierbar sind und die den Wärmeübergang behindern. Die unterschiedliche Kon­ zentration von kondensierbaren und nicht konden­ sierbaren Gasen im Trockenzylinder führt zu unter­ schiedlichen Temperaturverhältnissen auf der Außen­ seite der dampfbeheizten Einrichtung und damit zu Qualitätsverlusten der hergestellten Papierbahn.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Einrichtung der hier angesprochenen Art zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist.

Die Aufgabe wird mit Hilfe einer dampfbeheizten Einrichtung gelöst, die die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Die Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß eine Leiteinrichtung vorgesehen ist, die eine definierte Strömung bewirkt, die in Richtung auf die Kondensatabfuhr verläuft und die unterschiedliche Konzentration von kondensierbaren und nicht kondensierbaren Gasen verhindert. Dadurch ergeben sich gleichmäßige Temperaturverhältnisse auf der Wirkfläche der Einrichtung.

Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform der Einrichtung, die sich dadurch auszeichnet, daß die äußere Kontur der Leiteinrichtung an die Kontur des Innenraums der beheizten Einrichtung angepaßt ist. Es ergibt sich dadurch ein definierter Raum für die Strömung, so daß diese besonders gut an der Innen­ fläche des Innenraums entlanggeleitet werden kann und unterschiedliche Konzentrationen optimal ver­ mieden werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die beheizbare Ein­ richtung selbst zylindrisch ausgebildet ist, also einen Trockenzylinder darstellt, und dadurch, daß die Leiteinrichtung ihrerseits zylindrisch, vor­ zugsweise hohlzylindrisch ausgebildet ist. Es er­ gibt sich damit ein relativ einfacher und kosten­ günstig realisierbarer Aufbau. Es ist überdies mög­ lich, bestehende Trockenzylinder mit Leiteinrich­ tungen der hier angegebenen Art nachzurüsten und deren Wirkung damit wesentlich zu verbessern und damit die Nachteile von Ansammlungen inerter Gase zu vermeiden.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übri­ gen Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 4 verschiedene Ausführungsbei­ spiele von dampfbeheizten Ein­ richtungen in schematischer Seitenansicht.

Fig. 1 zeigt in schematischer Seitenansicht und im Teilschnitt eine dampfbeheizte Einrichtung 1, deren Innenraum 3 mit einer Dampfzufuhr 5 verbunden ist, so daß die Außenwand 7, der dampfbeheizten Einrich­ tung 1 aufgeheizt wird. Die Einrichtung besteht aus wärmeleitfähigem Material, vorzugsweise aus Metall, so daß die im Innenraum 3 gegebene Wärme auf die Außenseite der Einrichtung 1 weitergeleitet wird und sich dort eine beheizte Wirkfläche 9 ergibt.

Die Einrichtung 1 weist auch eine Kondensatabfuhr 11 auf, die ein zur Innenfläche der Außenwand 7 reichendes Absaugrohr 13 umfaßt, dessen Öffnung un­ mittelbar vor der Innenfläche der Einrichtung 1 an­ geordnet ist.

Die Dampfzufuhr 5 und die Kondensatabfuhr 11 sind hier auf ein und derselben Seite der Einrichtung 1 angeordnet. Die Dampfzufuhr weist ein Zufuhrrohr 15 auf, in dessen Inneren ein Kondensatabfuhrrohr 17 verläuft. Die beiden Rohre sind konzentrisch zuein­ ander angeordnet. Im Inneren der Einrichtung 1 ist eine Leiteinrichtung 19 vorgesehen, die sich prak­ tisch über die gesamte Länge der Einrichtung 1 er­ streckt. Die Leiteinrichtung 19 ist mit der Dampf­ zufuhr 5 gekoppelt. Der Dampf wird in das Innere der hier hohl ausgebildeten Leiteinrichtung einge­ führt und tritt aus dieser an einen der Dampfzufuhr 5 gegenüberliegenden Ende des Innenraums 3 aus und strömt außen um die Leiteinrichtung 19 zurück zur Kondensatabfuhr 11, die sich, wie gesagt, auf der Seite der Dampfzufuhr 5 befindet.

Die Leiteinrichtung 19 füllt einen Teil des Innen­ raums 3 aus, so daß sich zwischen der Außenseite der Leiteinrichtung 19 und der Innenfläche des In­ nenraums 3 eine definierte, in Richtung auf die Kondensatabfuhr 11 verlaufende Strömung ergibt, die im wesentlichen über die gesamte Länge der beheiz­ ten Wirkfläche 9 verläuft.

Die definierte Strömung, die in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet ist, bewirkt, daß im Inneren der Einrichtung 1 vorhandene Gase, insbesondere auch solche, die nicht kondensierbar sind, in Richtung zur Kondensatabfuhr 11 bewegt und über diese aus dem Innenraum 3 abgeführt werden. Der sogenannte Schlupfdampf reißt nicht kondensierbare beziehungs­ weise inerte Gase durch die Öffnung des Absaugrohrs 13 mit. Der sogenannte Siphon der Kondensatabfuhr 11 dient also damit nicht nur der Entfernung von Kondensat und Schlupfdampf, sondern auch der Ablei­ tung inerter, nicht kondensierbarer Gase. Auf der Innenfläche der Einrichtung 1 können sich damit keine Blasen nicht kondensierbarer Gase beziehungs­ weise Ansammlungen derartiger Gase bilden. Es stellt sich vielmehr eine gleichmäßige Konzentra­ tion von nicht kondensierbaren Gasen auf der Innen­ fläche der Einrichtung 1 ein, so daß die Tempera­ turverhältnisse an der Außenwand 7 beziehungsweise im Bereich der Wirkfläche 9 sehr gleichmäßig sind, so daß also die beheizte Einrichtung 1 zu einer sehr gleichmäßigen Erwärmung eines zu trocknenden Materials führt.

Die in Fig. 1 beschriebene Einrichtung 1 ist vor­ zugsweise zylindrisch ausgebildet und kann als Trockenzylinder 10 im Zusammenhang mit einer Pa­ pier- beziehungsweise Kartonherstellungsmaschine verwendet werden. Die zu trocknende Material- be­ ziehungsweise Papierbahn wird mäanderförmig über eine Anzahl von Trockenzylindern geführt und dabei aufgewärmt und getrocknet.

Vorzugsweise ist dann auch die Leiteinrichtung 19 zylindrisch und rohrförmig ausgebildet. Sie ist an einer Stirnseite 21 der Einrichtung 1 beziehungs­ weise des Trockenzylinders 10 fest angebracht und rotiert mit dem entsprechend gelagerten Trockenzy­ linder 10. Es ist auch eine Abstützung an der In­ nenfläche des Innenraums 3 beispielsweise über Stege möglich. Das Absaugrohr 13 durchdringt die Wandung der Leiteinrichtung 19 und rotiert mit dem Trockenzylinder 10 beziehungsweise der Leiteinrich­ tung 19.

Die Außenkontur der Leiteinrichtung 19 ist an die Innenkontur des Innenraums 3 angepaßt, so daß sich zwischen der Innenfläche des Innenraums 3 und der Außenfläche der Leiteinrichtung 19 ein Strömungs­ pfad 23 in einem Ringraum ergibt, innerhalb dessen eine definierte, über die Länge des Trockenzylinder 10 verlaufende Strömung aufgebaut wird, die inerte Gase beziehungsweise nicht kondensierbare Gase zur Kondensatabfuhr 11 treibt.

Der Außendurchmesser der Leiteinrichtung 19 ist hier mit d_R gekennzeichnet, der Innendurchmesser der Einrichtung 1 beziehungsweise des Trockenzylin­ ders 10 mit D_T. Besonders bevorzugt haben sich Größenverhältnisse für die D_T<d_R gilt.

Um eine Intensivierung der Strömung im Strömungs­ pfad 23 zu gewährleisten, kann die Leiteinrichtung 19 doppelwandig ausgebildet und mit einem Mantel 25 versehen werden, der in Fig. 1 gestrichelt einge­ zeichnet und dessen Durchmesser mit D_Z gekennzeich­ net ist. Die Außenfläche des Mantels 25 ist an die Kontur des Innenraums 3 angepaßt. Bei der Ausge­ staltung der Einrichtung 1 als Trockenzylinder 10 ist auch der Mantel im wesentlichen zylindrisch. Er erstreckt sich praktisch über die gesamte Länge des Trockenzylinders. An seiner rechten Stirnseite 27, die geschlossen ist, mündet die hohl ausgebildete Leiteinrichtung 19, so daß also der Dampf aus der Dampfzufuhr 5 durch die Leiteinrichtung 19 hindurch bis zur rechten Stirnseite 27 strömt, die in einem Abstand zur rechten Stirnseite 29 des Trockenzylin­ ders angeordnet ist und in den Innenraum 3 aus­ tritt. Der Dampf strömt durch den den Mantel 25 um­ gebenden Ringraum zur Kondensatabfuhr 11 zurück und sorgt für eine sichere Austreibung inerter Gase aus dem Innenraum 3 des Trockenzylinders 10, so daß sich an der Wirkfläche 9 eine sehr gleichmäßige Temperaturverteilung ergibt, so daß sich ein gleichmäßiges Feuchte-Querprofil einer Papierbahn einstellt, die über den Trockenzylinder 10 geführt wird.

Es hat sich herausgestellt, daß bei einem Trocken­ zylinder 10 der zwischen der Innenfläche des Innen­ raums 3 und der Außenfläche des Mantels 25 gegebene Spalt mindestens 20 mm betragen sollte. Bevorzugt wird eine Spaltbreite von 50 mm bis 300 mm.

Je schmaler der Spalt ausgebildet wird, um so größer ist die Strömungsgeschwindigkeit, wodurch Ansammlungen inerter Gase mit höherer Wahrschein­ lichkeit gemeinsam mit dem Schlupfdampf über die Kondensatabfuhr 11 entfernt werden können. Dies wird dadurch noch unterstützt, daß sich weitestge­ hend über die gesamte Innenfläche des Innenraums 3 eine Luftströmung einstellt.

Wenn die Einrichtung 1 als Trockenzylinder 10 aus­ gebildet ist, rotieren die Außenwand 7 und die Leiteinrichtung 19 sowie der gegebenenfalls vorge­ sehene Mantel 25 synchron. Das Zufuhrrohr 15 der Dampfzufuhr 5 kann - bei geeigneter Lagerung - fest­ stehend ausgebildet sein. Das Absaugrohr 13 dreht sich mit der Leiteinrichtung 19 beziehungsweise dem Trockenzylinder 10.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Ein­ richtung 1 beziehungsweise eines Trockenzylinders 10, die im wesentlichen gleich aufgebaut ist wie die Einrichtung 1 beziehungsweise der Trockenzylin­ der 10, wie anhand von Fig. 1 erläutert. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, so daß insofern auf die Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen werden kann.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel un­ terscheidet sich dadurch, daß die Leiteinrichtung 19 starr mit dem Trockenzylinder 10 gekoppelt ist, ebenso ein gegebenenfalls mit dem Leiteinrichtung 19 verbundener Mantel 25. Das Absaugrohr 13 der Kondensatabfuhr 11 ist über eine Entkopplungsein­ richtung 31 in den Innenraum 3 geführt und festste­ hend ausgebildet. Die Entkopplungseinrichtung 31 weist ein feststehendes, mit dem hier stehend aus­ gebildeten Zufuhrrohr 15 verbundenes Ansatzstück 33 auf, das vorzugsweise zylindrisch und hohl ausge­ bildet ist. Seine axiale Seitenwand wird von dem Absaugrohr 13 durchdrungen. Der aus dem Zufuhrrohr 15 strömende Dampf wird durch das Ansatzstück 13 hindurch in das Innere der Leiteinrichtung 19 ein­ geleitet und tritt aus dieser am gegenüberliegenden Ende nahe der Stirnseite 29 aus. Der Dampf strömt zurück zur Kondensatabfuhr 11, wobei sich zwischen der Leiteinrichtung 19 und der Innenfläche des In­ nenraums 3 eine definierte Strömung ausbildet, die zu einer Austreibung inerter, nicht kondensierbarer Gase führt, so daß sich auf der äußeren Wirkfläche 9 eine gleichmäßige Temperaturverteilung ergibt.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ansatzstück 33 rohrförmig ausgebildet und im wesentlichen konzentrisch zu der zylindrischen Leiteinrichtung 19 angeordnet. Der Außendurchmesser des Ansatzstücks ist etwas kleiner als der Innen­ durchmesser der Leiteinrichtung, so daß sich eine Drehbewegung des Trockenzylinders 10 nicht auf das Ansatzstück überträgt.

Wesentlich ist, daß durch die Entkopplungseinrich­ tung 31 innerhalb der rotierenden Einrichtung 1 be­ ziehungsweise innerhalb der sich drehenden Trocken­ zylinder 10 ein feststehender Siphon als Kondensa­ tabfuhr 11 realisierbar ist.

Das weitere in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbei­ spiel einer als Trockenzylinder 10 ausgebildeten Einrichtung 1 zeichnet sich dadurch aus, daß der Außendurchmesser der Leiteinrichtung 19 gegenüber der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfüh­ rungsform wesentlich vergrößert ist. Es kann da­ durch auf die Doppelmantel-Ausführungsform der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Varianten ver­ zichtet werden. Der Dampf aus der Dampfzufuhr 5 durchdringt die Leiteinrichtung 19 und tritt an ih­ rem der Dampfzufuhr 5 gegenüberliegenden Ende nahe der Stirnseite 29 des Trockenzylinders 10 aus. Die Außenkontur der Leiteinrichtung 19 ist auf die der Einrichtung 1 abgestimmt: Die Leiteinrichtung ist zylindrisch ausgebildet und konzentrisch zu dem Trockenzylinder 10 angeordnet. Der Dampf umströmt den Ringraum um die Leiteinrichtung. Es bildet sich damit eine definierte Strömung zur Kondensatabfuhr 11 aus, wobei inerte, nicht kondensierbare Gase mitgerissen werden, so daß sich auf der Wirkfläche 9 eine kontinuierliche Temperaturverteilung ergibt.

Bei dem in Fig. 3 mit durchgezogenen Linien darge­ stellten Ausführungsbeispiel ist die Leiteinrich­ tung mit einer Entkopplungseinrichtung 31 versehen. Das als Siphon dienende Absaugrohr 13 kann also feststehend ausgebildet sein, während die Leitein­ richtung synchron mit dem Trockenzylinder 10 ro­ tiert.

Durch eine gestrichelte Linie ist in Fig. 3 ange­ deutet, daß die Leiteinrichtung 19 auch starr mit der linken Stirnseite 21 der Einrichtung 1 bezie­ hungsweise des Trockenzylinders 10 verbunden sein kann. Die Außenwandung der Leiteinrichtung wird dann von dem Absaugrohr 13 durchdrungen, wobei die­ ses dann mit dem Trockenzylinder 10 rotiert.

Wesentlich ist, daß auch bei einer einwandigen Aus­ gestaltung der Leiteinrichtung 19 ein relativ schmaler Strömungsraum ausgebildet werden kann, um die definierte Strömung zur Kondensatabfuhr 11 zu intensivieren und um ein Mitreißen inerter bezie­ hungsweise nicht kondensierbarer Gase sicherzustel­ len.

Bei den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Aus­ führungsbeispielen sind die Dampfzufuhr 5 und die Kondensatabfuhr 11 an ein und derselben Seite der Einrichtung 1 beziehungsweise des Trockenzylinders 10 angeordnet. Bei dem in Fig. 4 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel wird auf der einen Seite Dampf in die als Trockenzylinder 10 ausgebildete Einrich­ tung 1 über eine Dampfzufuhr 5 eingeleitet. Die Kondensatabfuhr 11 befindet sich an der gegenüber­ liegende Seite des Trockenzylinders 10. Im Innen­ raum 3 ist eine Leiteinrichtung 19 angeordnet, de­ ren Außenkontur an die des Innenraums 3 angepaßt ist. Der Trockenzylinder 10 und die Leiteinrichtung 19 sind hier als konzentrische Zylinder ausgebil­ det, wobei der Zylinder der Leiteinrichtung 19 auf seiner der Dampfzufuhr zugewandten Seite ver­ schlossen ist und am anderen Ende offen sein kann. Der Dampf wird auf diese Weise nach außen ver­ drängt, so daß sich ein ringförmiger Strömungspfad 23 einstellt, in dem definierte Strömung von der Dampfzufuhr 5 zur Kondensatabfuhr 11 gegeben ist, durch die Dichteunterschiede im Innenraum 3 und un­ terschiedliche Konzentrationen von inerten, nicht kondensierbaren und kondensierbaren Gasen vermieden werden. Dadurch stellt sich an der Wirkfläche 9 eine gleichmäßige Temperaturverteilung ein.

Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß je­ weils gegenüberliegend zu dem Absaugrohr 13 der Kondensatabfuhr 11 ein weiterer Siphon vorgesehen werden kann, über den Kondensat abgeführt wird. We­ sentlich ist, daß eine definierte Strömung zwischen Dampfzufuhr 5 und Kondensatabfuhr 11 aufgebaut wird, die die Bildung von Blasen nicht kondensier­ barer Gase beziehungsweise Dichteunterschiede si­ cher vermeidet und dazu führt, daß inerte, nicht kondensierbare Gase der Kondensatabfuhr 11 zugelei­ tet werden.

Insgesamt zeigt sich, daß die im Innenraum 3 der Einrichtung 1 beziehungsweise des Trockenzylinders 10 vorhandenen Gase mitrotieren. Durch die Zwangs­ führung der Gase, das heißt, durch die Ausbildung einer definierten Strömung können Blasen innerhalb des Gasgemisches auf der Innenfläche des Innenraums 3 sicher vermieden werden, so daß sich eine gleich­ mäßige Temperaturverteilung auf der Wirkfläche 9 ergibt. Da die Strömung praktisch über die gesamte Länge des Trockenzylinders 10 verläuft, kann eine gleichmäßige Aufheizung beziehungsweise Trocknung einer über den Trockenzylinder 10 geführten Papier- oder Kartonbahn sichergestellt werden, da auf der Innenfläche des Innenraums eine gleichmäßige Gas­ konzentration und damit ein gleichmäßiger Wärme­ transport erfolgt.

Da die Einrichtung 1 auch mit einem hohen Dampf­ druck beheizt werden kann, ist es vorteilhaft, die Leiteinrichtung 19 mit einer Öffnung zu versehen, so daß sich innen und außen der gleiche Druck ein­ stellt. Die Wandung der Leiteinrichtung kann damit relativ dünn ausgebildet werden, so daß das Gesamt­ gewicht der Einrichtung 1 beziehungsweise des Troc­ kenzylinders 10 durch die zusätzliche Leiteinrich­ tung relativ wenig erhöht wird.

Claims (11)

1. Dampfbeheizte Einrichtung, insbesondere für Maschinen zur Herstellung einer Materialbahn, ins­ besondere einer Papier- oder Kartonbahn, mit einem Innenraum und mit mindestens einer Dampfzufuhr und wenigstens einer Kondensatabfuhr, die mit dem In­ nenraum in Verbindung stehen, gekennzeichnet durch mindestens eine im Innenraum (3) der beheizten Ein­ richtung (1) angeordnete Leiteinrichtung (19), die eine definierte, im wesentlichen über die gesamte beheizte Wirkfläche (9) der Einrichtung (1) in Richtung auf die Kondensatabfuhr (11) verlaufende Strömung bewirkt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die äußere Kontur der Leiteinrichtung (19) an die Innenkontur des Innenraums (3) der Ein­ richtung (1) angepaßt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (1) als hohler Trockenzylinder (10) ausgebildet ist, in dessen In­ nenraum (3) Dampf eingeleitet und aus dem Kondensat abgeleitet wird, daß die beheizte Wirkfläche (9) der Einrichtung (1) durch die äußere Mantelfläche des Trockenzylinders (10) gebildet wird und daß die definierte Strömung im Innenraum (3) entlang der Innenfläche des Innenraums (3) des Trockenzylinder (10) verläuft.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitein­ richtung (19) als Zylinder, vorzugsweise als Hohlzylinder ausgebildet ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitein­ richtung (19) zumindest bereichsweise mit einer Doppelwand versehen, vorzugsweise als doppelwandi­ ger Zylinder ausgebildet ist.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitein­ richtung (19) mit der Dampfzufuhr (5) gekoppelt ist und von dem Dampf durchströmt wird.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese starr mit der Leiteinrichtung (19) gekoppelt ist.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Entkopp­ lungseinrichtung (31), die vorzugsweise mit der Kondensatabfuhr (11) zusammenwirkt.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch eine gemeinsame, an einer Seite der Einrichtung (1) vorgesehene Dampf­ zufuhr (5) und Kondensatabfuhr (11).

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine getrennte, an gegenüber­ liegenden Seiten der Einrichtung (1) vorgesehene Dampfzufuhr (5) und Kondensatabfuhr (11).

11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch zwei vorzugsweise an gegenüberliegenden Seiten der Einrichtung (1) vor­ gesehene Kondensatabfuhren (11).