DE19619531B4

DE19619531B4 - Maschine zur Herstellung einer Materialbahn

Info

Publication number: DE19619531B4
Application number: DE19619531A
Authority: DE
Inventors: Tri Chau-Huu; Markus Oechsle; Dr. Meinecke Albrecht
Original assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Current assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Priority date: 1996-05-15
Filing date: 1996-05-15
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2016-05-16
Also published as: CA2205333C; FI972064A; DE19619531A1; FI121398B; CA2205333A1; FI972064A0; US5926971A

Abstract

Maschine zur Herstellung einer Materialbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mit einer Trockenpartie, die mindestens eine Trockengruppe mit wenigstens einem Trockenzylinder umfasst, in der die Materialbahn gemeinsam mit einem Trockensieb und mit einem Metallband mäanderförmig um den Trockenzylinder geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das außen um den Trockenzylinder (9, 11) herumgeführte Metallband (13) und/oder das zwischen der Materialbahn (Papierbahn (29)) und dem Metallband (13) angeordnete Trockensieb (23) so stark vorgespannt ist, dass eine Flächenpressung von 10 kPa bis 100 kPa erreicht wird, dass dem Metallband (13) eine Kühleinrichtung (27) zugeordnet ist, dass der Durchmesser des Trockenzylinders 1,5 bis 2,5 m beträgt, dass die Temperatur des Trockenzylinders 100°C bis 300°C beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Herstellung einer Materialbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der US 5 291 666 A ist eine Maschine der hier angesprochenen Art bekannt. Sie weist eine Trockenpartie mit einer Trockengruppe auf, innerhalb derer wenigstens ein beheizter Trockenzylinder vorgesehen ist. Die Bahn ist zwischen einem Trockensieb und einem Metallband angeordnet und wird mit diesen gemeinsam um den Trockenzylinder geführt.
Aus der US Patentschrift US 4 461 095 A ist eine Maschine zur Herstellung einer Materialbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahnen bekannt, die eine Trockenpartie mit mindestens einer Trockengruppe umfasst, welche wenigstens einen Trockenzylinder aufweist. In der Trockenpartie wird die Materialbahn gemeinsam mit einem Trockensieb und mit einem Metallband mäanderförmig um den Trockenzylinder geführt.
Aus der deutschen Patentanmeldung DE 32 03 571 A1 ist eine Maschine zur kontinuierlichen Trocknung einer Papierbahn oder sonstigen porösen Bahnen bekannt, welche sich zwischen einer heißen Fläche eines Trockenzylinders und einem Filz oder Sieb befindet. Auf dem Filz oder Sieb läuft ein Metallband. Außerhalb desselben liegt ein flüssigkeitsdichter, druckhaltender Abkühlraum, in den ein unter Druck gesetztes Kühlwasser strömt. Das Metallband wird durch das Kühlwasser gekühlt und durch den Kühlwasserdruck gegen die Zylinderoberfläche gepresst. Der Kühlwasserdruck beträgt zwischen 1 bar und 30 bar.
Eine Trockenvorrichtung zum Trocknen einer Bahn geht auch aus dem österreichischen Patent AT 538 916 B hervor, die ähnlich wie die eben genannte aufgebaut ist. Das um den Trockenzylinder geführte Band übt allerdings keinen Pressdruck aus. Vielmehr besteht zwischen dem Zylinder und dem Band ein Unterdruck. Dieser presst das Metallband, das Sieb und die zu trocknende Bahn an den Trockenzylinder. Der Unterdruck wird dabei durch den normalen Umgebungsdruck und durch den Unterdruck zwischen Zylinder und Band definiert.
Nachteilig bei den bekannten Trockenvorrichtungen ist, dass die aus der Bahn austretende Flüssigkeit nicht in einem ausreichenden Maße von dem Trockensieb aufgenommen wird, wodurch die Entwässerungsleistung der Trockengruppe beziehungsweise Trockenpartie vermindert ist. Dies bedingt, dass häufig zusätzliche und/oder vergrößerte Trockengruppen vorgesehen werden müssen. Dies führt zu einer vergrößerten Baulänge der Maschine, wodurch deren Herstellungskosten deutlich erhöht sind.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Maschine zur Herstellung einer Materialbahn zu schaffen, deren Trockenpartie bei gleicher Baulänge eine erhöhte Trocken- und Entwässerungsleistung aufweist.
Die Aufgabe wird mit einer Maschine gelöst, die die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Die Maschine zeichnet sich dadurch aus, dass das außen um den beheizten Trockenzylinder herumgeführte Metallband und/oder das zwischen der Materialbahn und dem Metallband angeordnete Trockensieb stark vorgespannt sind und dass dem Metallband eine Kühleinrichtung zugeordnet ist. Durch die starke Vorspannung des Metallbandes und/oder des Trockensiebs, durch welche eine Vorspannung vom 10 kPa bis 100 kPa erreicht wird, wirken senkrecht auf der Oberfläche der Materialbahn stehende Druckkräfte, die die Materialbahn auf den Umfang des Trockenzylinders pressen, der eine Temperatur von 100°C bis 300°C aufweist. Dies führt zu einem erhöhten Wärmetransport sowohl vom Trockenzylinder auf die Materialbahn als auch innerhalb der Materialbahn, wodurch die Austragsrate der in der Materialbahn gebundenen Flüssigkeit erhöht ist. Durch das gleichzeitige Kühlen des Metallbandes mittels der Kühleinrichtung, stellt sich ein Temperaturgefälle vom beheizten Trockenzylinder in Richtung des Metallbandes ein, wodurch wiederum sowohl der Wärmefluss gesteigert als auch die Austragrichtung der als Dampf aus der Materialbahn austretenden Flüssigkeit einstellbar sind. Die Flüssigkeit tritt also bevorzugt auf der dem Trockensieb zugewandten Seite der Materialbahn aus. Die Flüssigkeit schlägt sich unmittelbar nach Austritt aus der Materialbahn als Kondensat auf dem Trockensieb nieder und wird von diesem aufgenommen. Dieser Vorgang wird zusätzlich dadurch unterstützt, dass das an dem relativ kühlen Metallband anliegende Trockensieb von diesem gekühlt wird, also einen Teil seiner aufgenommenen beziehungsweise gespeicherten Wärme abgibt. Die Trockenpartie weist eine sehr hohe Entwässerungsleistung sowie hohe Trocknungsraten auf, so dass zusätzliche oder größere Trockengruppen nicht erforderlich sind.
Bevorzugt wird eine Ausführungsform der Maschine, die sich dadurch auszeichnet, dass das Metallband von der Kühleinrichtung in dem Bereich gekühlt wird, in dem das Metallband um den Trockenzylinder herumgeführt ist. Dadurch stellt sich ein besonders hohes Temperaturgefälle vom beheizten Trockenzylinder zu dem gekühlten Metallband ein, was zu einem besonders hohen Wärmefluss und somit zu einer erhöhten Trocknungsrate führt.
Bevorzugt wird auch eine Ausführungsform der Maschine, die sich dadurch auszeichnet, dass die Kühleinrichtung als Saug-, Blas- oder Saugblaskasten ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, Luft als Kühlmedium zu verwenden, die einerseits kostenlos aus der Umgebung angesaugt werden kann und für die andererseits kein geschlossener, kostenintensiver Kühlkreislauf benötigt wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Ausschnitt aus einer Trockenpartie, nämlich den Übergang zwischen zwei Trockengruppen.
Die im folgenden beschriebene Maschine kann allgemein für die Herstellung einer Materialbahn eingesetzt werden. Rein beispielhaft wird davon ausgegangen, daß es sich hier um eine Maschine zur Herstellung einer Papierbahn handelt.
Die Figur zeigt einen Teil einer Papierherstellungsmaschine 1 mit einer Trockenpartie 3 in schematischer Seitenansicht. Die Trockenpartie 3 umfaßt mindestens eine, in diesem Ausführungsbeispiel zwei Trockengruppen 5 und 7, von denen hier lediglich der letzte Trockenzylinder 9 der Trockengruppe 5 und der erste Trockenzylinder 11 der Trockengruppe 7 dargestellt ist.
Die Trockengruppe 5 weist ein Metallband 13 auf, das mittels Umlenkrollen 15 bis 21 in einer geschlossenen Schleife derart geführt ist, daß es an den Trockenzylinder 9 über einem Winkelbereich von annähernd 180° anliegt. An die Umlenkrolle 15 ist ein auch als Filz bezeichnetes Trockensieb 23 herangeführt und umläuft an dem Metallband 13 anliegend ebenfalls den Trockenzylinder 9. Das Trockensieb 23 wird nach Ablaufen vom Trockenzylinder 9 mittels der Umlenkrolle 17 und einer weiteren Umlenkrolle 25 an den Anfang der Trockengruppe 5 oder auf die Umlenkrolle 15 zurückgeführt.
Innerhalb der von dem endlosen Metallband 13 ausgebildeten Schlaufe ist eine als vorzugsweise Saugblaskasten ausgebildete Kühleinrichtung 27 angeordnet. Durch die Kühleinrichtung 27 wird das Metallband 13 in dem Bereich gekühlt, in dem es außen um den Trockenzylinder 9 herumgeführt ist.
Die Papierbahn 29 wird in einem Übergangsbereich 35 mittels Umlenkrollen 31 und 33 von dem Trockenzylinder 9 abgenommen und dem Trockenzylinder 11 der Trockengruppe 7 so zugeführt, daß die Papierbahn 29 wechselseitig getrocknet wird. Auf die Umlenkrolle 33 werden hier ein Trockensieb 23' und ein Metallband 13' auf- und mit der Papierbahn 29 zusammengeführt, so daß diese gemeinsam den Trockenzylinder 11 umlaufen. Der Aufbau der Trockengruppe 7 ist spiegelbildlich zu dem der Trockengruppe 5, wobei die Trockengruppe 7 ebenfalls eine Kühleinrichtung für das Metallband aufweisen kann.
Die Papierbahn 29 wird im Bereich der Umlenkrolle 15 gemeinsam mit dem Trockensieb 23 und dem Metallband 13 auf den beheizten Trockenzylinder 9 aufgeführt, wobei das Trockensieb 23 zwischen der Papierbahn 29 und dem Metallband 13 angeordnet ist. Durch die hohe Vorspannung des Trockensiebs und/oder des Metallbandes wird die Papierbahn 29 auf den Umfang des Trockenzylinders 9 gepreßt, wodurch diese – ähnlich wie in einer Presseneinrichtung – verdichtet und der Wärmetransport innerhalb der Papierbahn sowie vom Trockenzylinder in Richtung der Kühleinrichtung gesteigert wird. Weiterhin wird der Wärmetransport durch das große Temperaturgefälle vom beheizten Trockenzylinder 9 in Richtung auf das von der Kühleinrichtung 27 gekühlte Metallband 13 verbessert. Die in Richtung des Temperaturgefälles als Dampf aus der Papierbahn austretende Flüssigkeit schlägt sich als Kondensat an dem Trockensieb 23 nieder und wird von diesem aufgenommen. Damit sind eine optimale Entwässerung der Papierbahn 29 sowie der Austrag der Flüssigkeit aus dem Trocknungsbereich realisiert. Die Papierbahn 29 wird in der spiegelbildlich aufgebauten Trockengruppe 7 bevorzugt auf identische Art und Weise entwässert und getrocknet, so daß auf die obenstehenden Ausführungen verwiesen werden kann.
Die durch das Anpressen der an dem Trockenzylinder anliegenden Papierbahn hervorgerufene Verdichtung führt neben dem erhöhten Flüssigkeitsaustrag und Wärmetransport zu einer Vergleichmäßigung der Papierbahneigenschaften, also zu einer qualitativen Verbesserung der Bahn. Eine Qualitätssteigerung stellt sich weiterhin durch die Trocknung der Papierbahn während des Anliegens am Trockenzylinder ein, da hier ein freies Schrumpfen der Bahn behindert ist. Die auf die Papierbahn wirkende Flächenpressung kann durch die Vorspannung des Metallbandes/Trockensiebs eingestellt werden und beträgt vorzugsweise 10 kPa bis 100 kPa, was einem Vielfachen der aus dem Stand der Technik bekannten Flächenpressung entspricht, die lediglich 2 kPa bis 4 kPa beträgt.
Die Trockenzylinder 9 und 11 können mit Dampf beheizt werden und weisen an ihrer Oberfläche Temperaturen von 150°C bis 300°C auf. Die als Saugblaskasten ausgebildete Kühleinrichtung 27 beaufschlagt das Metallband mit einem Luftstrom, der eine geringere Temperatur aufweist, als die an der Oberfläche der Trockenzylinder vorherrschende Temperatur. Die Temperatur des Luftstroms beträgt vorzugsweise 100°C bis 200°C.
Unter dem hohen Druck und unter Einwirkung der hohen Temperatur ergeben sich für die Papierbahn sehr hohe Festigkeitseigenschaften, die auf die Erweichung des im Papier vorhandenen Lignins und der Hemicellulose sowie der vermehrten Faserverbindungsstellen beruhen.
Der Trockenzylinder 9 der Trockengruppe 5 weist hier nur beispielhaft einen größeren Durchmesser auf, als der Trockenzylinder 11 der Trockengruppe 7. Der Durchmesser der Trockenzylinder 9 und 11 kann gleich sein und in einem Bereich von 1,5 m bis 5,0 m liegen, wobei Trockenzylinder mit einem Durchmesser von 2,2 m bevorzugt werden.
Aus alldem wird deutlich, daß durch die hohe Flachenpressung der Bahn, das Einstellen eines großen Temperaturgefälles und den optimierten Austrag der aus der Bahn austretenden Flüssigkeit mittels des – in die bevorzugte Austragsrichtung betrachtet – nachgeordneten Trockensiebs eine Trockenpartie realisiert ist, die eine hohe Entwässerungsleistung und hohe Trocknungswerte/-raten aufweist. Eine derartig leistungsfähige Trockenpartie baut im Vergleich zu herkömmlichen Trockenpartien sehr kurz, wodurch die Gesamtlänge der Maschine zur Herstellung der Materialbahn ebenfalls reduziert ist.

Claims

Maschine zur Herstellung einer Materialbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mit einer Trockenpartie, die mindestens eine Trockengruppe mit wenigstens einem Trockenzylinder umfasst, in der die Materialbahn gemeinsam mit einem Trockensieb und mit einem Metallband mäanderförmig um den Trockenzylinder geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das außen um den Trockenzylinder (9, 11) herumgeführte Metallband (13) und/oder das zwischen der Materialbahn (Papierbahn (29)) und dem Metallband (13) angeordnete Trockensieb (23) so stark vorgespannt ist, dass eine Flächenpressung von 10 kPa bis 100 kPa erreicht wird, dass dem Metallband (13) eine Kühleinrichtung (27) zugeordnet ist, dass der Durchmesser des Trockenzylinders 1,5 bis 2,5 m beträgt, dass die Temperatur des Trockenzylinders 100°C bis 300°C beträgt.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (13) von der Kühleinrichtung (27) in dem Bereich gekühlt wird, in dem das Metallband (13) um den Trockenzylinder (9) herumgeführt ist.
Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (27) als Saug-, Blas- oder Saugblaskasten ausgebildet ist.