DE19946972A1

DE19946972A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Entwässerung einer Materialbahn

Info

Publication number: DE19946972A1
Application number: DE1999146972
Authority: DE
Inventors: Hannes Vomhoff; Joachim Grabscheid; David Allen Beck; Peter Mirsberger; Ulrich Begemann; Karl Josef Boeck; Thomas Elenz; Hans Dahl
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2001-04-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, durch Austreiben von Wasser aus der Materialbahn mittels Gasdruck, bei dem in zumindest einen Druckraum, der von wenigstens vier parallel angeordneten Walzen begrenzt wird, ein Druckgas eingeleitet und die Materialbahn durch den Druckraum geführt wird, wobei die Materialbahn im Anschluß an einen ersten Durchgang durch den Druckraum erneut durch den Druckraum geführt wird. DOLLAR A Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Die Erindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, durch Austreiben von Was ser aus der Materialbahn mittels Gasdruck, bei dem in zumindest einen Druckraum, der von wenigstens vier parallel angeordneten Walzen be grenzt wird, ein Druckgas eingeleitet und die Materialbahn durch den Druckraum geführt wird.

Bei einem derartigen Verfahren wird anstelle einer rein mechanischen Kompression der Materialbahn das Druckgas durch die Materialbahn ge preßt und auf diese Weise das Wasser aus der Materialbahn getrieben. Wenn dieses Verfahren in vergleichsweise schnellen Maschinen zur Her stellung der Materialbahn, beispielsweise in Papiermaschinen, eingesetzt wird, dann besteht das Problem, daß die Verweilzeit der Materialbahn in nerhalb des Druckraumes nicht ausreicht, um eine ausreichende Entwäs serung zu erreichen. Längere Verweilzeiten können durch Verwendung von Walzen mit einem größeren Durchmesser erreicht werden, da auf die se Weise der Druckraum vergrößert wird. Der Einsatz großer Walzen muß jedoch als Nachteil angesehen werden, da dies zu übermäßig hohen Anla gekosten führt. Darüber hinaus ist bei der Verwendung großer Walzen von Nachteil, daß der Druckraum jeweils von einem vergleichsweise großen Oberflächenbereich der Walzen begrenzt wird. Große Walzen werden also vergleichsweise großflächig mit dem im Druckraum herrschenden Druck beaufschlagt, so daß derartige Walzen übermäßig hoch belastet werden.

Die zur Beherrschung dieser Belastungen erforderlichen Maßnahmen füh ren ebenfalls zu einer Erhöhung der Anlagekosten.

Es ist das der Erindung zugrundeliegende Problem (Aufgabe), eine Mög lichkeit zur Entwässerung einer Materialbahn zu schaffen, die mit einem möglichst geringen baulichen Aufwand verbunden ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, daß die Materialbahn im Anschluß an einen ersten Durchgang durch den Druckraum erneut durch den Druckraum geführt wird.

Erfindungsgemäß wird die Materialbahn somit zweimal durch den von den Walzen begrenzten Druckraum geführt. Bei gleicher Walzengröße wird auf diese Weise die Gesamt-Verweilzeit der Materialbahn im Druckraum ver doppelt und somit eine wesentlich effektivere Entwässerung ohne zusätzli chen Platzbedarf erzielt. Bei gleicher Verweilzeit kann die Walzengröße um die Hälfte reduziert werden, so daß bei gleicher Entwässerungswirkung eine wesentlich effektivere Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Raumes erzielt wird.

Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung wird die Materialbahn nach dem ersten und vor dem zweiten Durchgang durch den Druckraum außerhalb des Druckraumes um eine der den Druckraum begrenzenden Walzen herumgeführt.

Hierdurch wird die Materialbahn im Anschluß an den ersten Durchgang auf kürzestem Wege wieder dem Druckraum für den zweiten Durchgang zugeführt.

Besonders bevorzugt ist es, wenn innerhalb des Druckraumes die Ma terialbahn auf einem Band aus wasseraufnahmefähigem Material, insbe sondere aus Filz, aufliegt, mit dem das aus der Materialbahn ausgetriebe ne Wasser aus dem Druckraum abtransportiert wird. Das Wasser, das mit dem durch die Materialbahn gepreßten Druckgas aus der Materialbahn getrieben wird, wird hierbei von dem wasseraufnahmefähigem Band auf genommen und sofort abtransportiert.

Gemäß einer weiter bevorzugten Variante der Erindung werden für die beiden Durchgänge der Materialbahn durch den Druckraum zwei separate Bänder aus wasseraufnahmefähigem Material verwendet, die jeweils um eine der den Druckraum begrenzenden Walzen herumgeführt werden. Die durch das zweimalige Durchführen der Materialbahn durch den Druckraum ermöglichte Verwendung von zwei separaten Bändern, bei spielsweise Filzen, führt zu einer erheblichen Steigerung der Entwässe rungskapazität.

Des weiteren ist es bevorzugt, wenn die Materialbahn zusammen mit einer Membran durch den Druckraum geführt wird, wobei innerhalb des Druck raumes sich die Membran auf der dem Druckraum zugewandten Seite der Materialbahn befindet.

Bei Verwendung der vorstehend erwähnten Filze ist die Materialbahn in nerhalb des Druckraumes somit bei ihren beiden Durchgängen durch den Druckraum jeweils zwischen einem Filz und der Membran angeordnet. Die Gasdurchlässigkeit der Membran stellt sicher, daß das Druckgas zur Ma terialbahn gelangen kann.

Die Membran erzeugt eine mechanische Kompression bzw. einen mecha nischen Druck auf die Oberfläche der Materialbahn, wodurch die Entwäs serungswirkung durch das Druckgas im Druckraum gesteigert und so der Entwässerungsvorgang unterstützt wird.

Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe erfolgt außer dem durch eine Vorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemä ßen Verfahrens ausgebildet ist.

Bevorzugt ist es, wenn die den Druckraum begrenzenden Walzen zumin dest näherungsweise den gleichen Durchmesser aufweisen. Hierdurch läßt sich eine symmetrisch aufgebaute Entwässerungsvorrichtung reali sieren.

In einer bevorzugten Variante der Erindung sind diejenigen den Druck raum begrenzenden Walzen, um die die wasseraufnahmefähigen Bänder herumgeführt werden, jeweils mit einer Oberflächenstruktur, insbesonde re mit Rillen, versehen. Hierdurch ist ein wirksamer Abtransport des aus der Materialbahn getriebenen Wassers gewährleistet.

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind auch in den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Entwässerungsvor richtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Entwässerungsvor richtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfin dung.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung wird ein Druckraum 12 von vier Walzen 14, 15, 16, 17 gleichen Durchmessers begrenzt, die jeweils einen Walzen mantel 34, 35, 36, 37 umfassen.

Während die Abdichtung des Druckraumes 12 in radialer Richtung, d. h. senkrecht zu den Achsen der Walzen 14, 15, 16, 17, durch die aneinan derliegenden Walzenmäntel 34, 35, 36, 37 erfolgt, können zur seitlichen Abdichtung des Druckraumes 12 nicht dargestellte Seitenplatten verwen det werden. Über eine dieser Seitenplatten kann ein Druckgas, beispiels weise Druckluft, in den Druckraum 12 eingeleitet werden, um einen Druck "P" im Druckraum 12 zu erzeugen.

Eine zu entwässernde Materialbahn 10, beispielsweise eine Papier- oder Kartonbahn, die in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist, wird in Bahnlauf richtung B zweimal durch den Druckraum 12 hindurchgeführt.

Für den ersten Durchgang durch den Druckraum 12 tritt die Material bahn 10 durch einen Eintrittsspalt 52 hindurch, der von der linken Walze 17 und der unteren Walze 16 gebildet wird. Bereits vor Eintritt in den Eintrittsspalt 52 liegt die Materialbahn 10 auf einem. Filz 22 auf, der als um Leitwalzen geführtes Endlosband ausgebildet ist und die linke Walze 17 umschlingt.

Am Eintrittsspalt 52 läuft die Materialbahn 10 auf eine Membran 26 auf, die ebenfalls als um Leitwalzen geführtes Endlosband ausgebildet ist und zusammen mit der Materialbahn 10 durch die Entwässerungsvorrichtung läuft.

Nach einem ersten Durchgang durch den Druckraum 12 verläßt die Ma terialbahn 10 den Druckraum 12 durch einen Austrittsspalt 53, der von der linken Walze 17 und der oberen Walze 14 gebildet wird.

Die Materialbahn 10 wird anschließend um die obere Walze 14 herumge führt, die mit einer glatten Oberfläche versehen ist. Dabei liegt die Ma terialbahn 10 auf der Membran 26 auf.

Für den zweiten Durchgang durch den Druckraum 12 tritt die Material bahn 10 zusammen mit der Membran 26 durch einen weiteren Eintritts spalt 54 hindurch, der von der oberen Walze 14 und der rechten Walze 15 gebildet wird. Die rechte Walze 15 wird von einem weiteren Filz 24 um schlungen, der als um Leitwalzen geführtes Endlosband ausgebildet ist. Im Eintrittsspalt 54 ist die Materialbahn 10 somit zwischen der auf der oberen Walze 14 aufliegenden Membran 26 und dem um die rechte Walze 15 herumgeführten Filz 24 angeordnet.

Im Anschluß an den zweiten Durchgang durch den Druckraum 12 verläßt die Materialbahn 10 den Druckraum 12 durch einen weiteren Austritts spalt 55, der von der rechten Walze 15 und der unteren Walze 16 gebildet wird.

Bis die Materialbahn 10 von einer Saugwalze 43 und einem um die Saug walze 43 herumgeführten Band 42 abgenommen wird, liegt die Material bahn 10 auf der als Endlosband ausgebildeten Membran 26 auf, die im Anschluß an die Abnahme der Materialbahn 10 mittels Leitwalzen wieder dem ersten Eintrittsspalt 52 zugeführt wird.

Bei jedem der beiden Durchgänge durch den Druckraum 12 umschlingt die Materialbahn 10 eine der beiden Walzen 17, 15, wobei sie auf dem je weiligen Filz 22, 24 aufliegt. Die Membran 26 liegt innerhalb des Druck raumes 12 jeweils auf der Materialbahn 10 auf.

Durch die gestrichelten Linien bei den von den Filzen 24, 22 umschlunge nen Walzen 15, 17 ist angedeutet, daß die jeweiligen Walzenmäntel 35, 37 mit einer Oberflächenstruktur z. B. in Form von Rillen und/oder Blindboh rungen versehen sind.

Die obere Walze 14, die außerhalb des Druckraumes 12 von der Material bahn 10 und der Membran 26 umschlungen ist, sowie die untere Walze 16, die zusammen mit der linken Walze 17 den ersten Eintrittsspalt 52 und zusammen mit der rechten Walze 15 den zweiten Austrittsspalt 55 bildet, sind jeweils mit einem Walzenmantel 34, 36 versehen, der eine glatte Oberfläche aufweist. Die Walzen 15, 17, die nicht von einem der Fil ze 24, 22 umschlungen sind, werden auch als Cap-Rolls bezeichnet.

Die Walzenmäntel 34, 35, 36, 37 sind jeweils mittels eines Stützelementes 28 an einem stationären, drehfest angeordneten Träger 32 abgestützt. Die jeweils relativ zum Träger 32 bewegbaren, beispielsweise hydraulisch ver fahrbaren Stützelemente 28 wirken nicht in Richtung der jeweiligen Ein- bzw. Austrittsspalte 52, 53, 54, 55, sondern in Richtung des Zentrums des Druckraumes 12. Die Stützelemente 28 zweier gegenüberliegender Walzen 14, 16 bzw. 15, 17 sind somit jeweils entlang einer gemeinsamen Geraden in entgegengesetzten Richtungen wirksam. Mittels der Stützele mente 28 wird dem im Druckraum 12 herrschenden. Druck "P", der - wie durch die kleinen Pfeile im Druckraum 12 angedeutet - die den Druck raum 12 begrenzenden Oberflächen der Walzenmäntel 34, 35, 36, 37 be aufschlagt, entgegengewirkt, so daß die Dichtigkeit des Druckraumes 12 sowie die Bildung der Spalte 52, 53, 54, 55 in der jeweils gewünschten Weise sichergestellt ist.

In einer alternativen, schematisch in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erindung kann jede Walze 14, 15, 16, 17 mit zwei Trägern 32 und zugeordneten Stützelementen 28 versehen sein, wobei die Stützelemente 28 jeweils in Richtung der jeweiligen Ein- bzw. Austrittsspalte 52, 53, 54, 55 wirken und die Walzenmäntel 34, 35, 36, 37 benachbarter Walzen 14, 15, 16, 17 jeweils zwischen zwei entlang einer gemeinsamen Geraden wirksamen Stützelementen 28 zusammengedrückt werden. Im übrigen entspricht diese Ausführungsform derjenigen von Fig. 1.

Im Betrieb der Entwässerungsvorrichtung wird das in den Druckraum 12 eingeleitete Druckgas durch die gasdurchlässige Membran 26 und durch die zu entwässernde Materialbahn 10 gepreßt, wodurch das Wasser aus der Materialbahn 10 und in den jeweiligen Entwässerungsfilz 22, 24 ge trieben wird. Der Abtransport des aus der Materialbahn 10 getriebenen Wassers erfolgt über die Filze 22, 24 und die Oberflächenstruktur der von den Filzen 22, 24 umschlungenen Walzen 17, 15.

Durch die erfindungsgemäßen zwei Durchgänge der Materialbahn 10 durch den Druckraum 12 wird die Gesamt-Verweilzeit der Materialbahn 10 im Druckraum 12 erhöht. Die durch das zweimalige Hindurchführen der Materialbahn 10 durch den Druckraum 12 ermöglichte Verwendung zweier separater Filze 22, 24 erhöht die Entwässerungskapazität der Ent wässerungsvorrichtung.

Bezugszeichenliste

10

Materialbahn

12

Druckraum

14

obere Walze

15

rechte Walze

16

untere Walze

17

linke Walze

22

Band, Filz

24

Band, Filz

26

Membran

28

Stützelement

32

Träger

34

Mantel

35

Mantel

36

Mantel

37

Mantel

42

Band

43

Saugwalze

52

Eintrittsspalt

53

Austrittsspalt

54

Eintrittsspalt

55

Austrittsspalt
B Bahnlaufrichtung

Claims

1. Verfahren zur Entwässerung einer Materialbahn (10), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, durch Austreiben von Wasser aus der Materialbahn mittels Gasdruck, bei dem in zumindest einen Druckraum (12), der von wenigstens vier parallel angeordneten Wal zen (14, 15, 16, 17) begrenzt wird, ein Druckgas eingeleitet und die Materialbahn (10) durch den Druckraum (12) geführt wird, wobei die Materialbahn (10) im Anschluß an einen ersten Durchgang durch den Druckraum (12) erneut durch den Druckraum (12) ge führt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn (10) nach dem ersten und vor dem zweiten Durchgang durch den Druckraum (12) außerhalb des Druckraumes (12) um eine der den Druckraum (12) begrenzenden Walzen (14) herumgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Druckraumes (12) die Materialbahn (10) auf zu mindest einem Band (22, 24) aus wasseraufnahmefähigem Material, insbesondere aus Filz, aufliegt, mit dem das aus der Materialbahn (10) ausgetriebene Wasser aus dem Druckraum (12) abtransportiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die beiden Durchgänge der Materialbahn (10) durch den Druckraum (12) zwei separate Bänder (22, 24) verwendet werden, die jeweils um eine der den Druckraum (12) begrenzenden Walzen (17, 15) herumgeführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bänder (22, 24) um einander gegenüberliegende Wal zen (17, 15) herumgeführt werden.

6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn (10) zusammen mit einer Membran (26) durch den Druckraum (12) geführt wird, wobei innerhalb des Druckrau mes (12) sich die Membran (26) auf der dem Druckraum (12) zuge wandten Seite der Materialbahn (10) befindet.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach zumindest ei nem der vorhergehenden Ansprüche.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die den Druckraum (12) begrenzenden Walzen (14, 15, 16, 17) zumindest näherungsweise den gleichen Durchmesser aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige den Druckraum (12) begrenzende Walze (14), um die die Materialbahn (10) vor dem zweiten Durchgang durch den Druck raum (12) außerhalb des Druckraumes (12) herumgeführt wird, eine glatte Oberfläche aufweist.

10. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen den Druckraum (12) begrenzenden Walzen (17, 15), um die die wasseraufnahmefähigen Bänder (22, 24) herumgeführt werden, jeweils mit einer Oberflächenstruktur; , insbesondere mit Rillen und/oder Blindbohrungen, versehen sind.

11. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die den Druckraum (12) begrenzenden Walzen (14, 15, 16, 17) jeweils einen Walzenmantel (34, 35, 36, 37) aufweisen, der über we nigstens ein Stützelement (28) an einem stationären Träger (32) ab gestützt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (28) jeweils relativ zum. Träger (32) in Rich tung des Druckraumes (12), insbesondere in Richtung des Zen trums des Druckraumes (12), oder in Richtung eines Eintritts- oder Austrittsspaltes (52, 53, 54, 55) des Druckraumes (12) bewegbar sind.