DE202005020588U1

DE202005020588U1 - Trockenzylinder

Info

Publication number: DE202005020588U1
Application number: DE202005020588U
Authority: DE
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2015-05-14

Abstract

Trockenzylinder zur Trocknung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben, welcher von innen mit einem gasförmigen Wärmeträgermedium beheizt wird, wobei die Innenseite des Walzenmantels (1) Erhebungen aufweist, die aus dem sich an der Innenseite sammelnden Kondensat (2) des Wärmeträgermediums herausragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen mindestens die 1,2-fache Höhe der durchschnittlichen Kondensathöhe haben und/oder sich der Querschnitt der Erhebungen nach innen verkleinert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Trockenzylinder zur Trocknung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben, welcher von innen mit einem gasförmigen, kondensierbaren Wärmeträgermedium beheizt wird, wobei die Innenseite des Walzenmantels Erhebungen aufweist, die aus dem sich an der Innenseite sammelnden Kondensat des Wärmeträgermediums herausragen.
Derartige Trockenzylinder sind seit langem bekannt, wobei überwiegend Dampf als Heizmedium eingesetzt wird.
Durch den Wärmeentzug während der Trocknung der Faserstoffbahn kommt es zum Phasenübergang und damit zur Kondensatbildung. Bei den üblichen Maschinengeschwindigkeiten legt sich dieses Kondensat infolge der Fliehkraft an der Innenseite des Walzenmantels als geschlossener Kondensatring an.
Dieser Kondensatring ist thermisch stark isolierend und verschlechtert so den Wärmeübergang vom Dampf zur Faserstoffbahn.
Daher wurden Trockenzylinder mit radial verlaufenden Rillen entwickelt, deren Rippen geringfügig aus dem Kondensat ragen.
Dies genügt aber zunehmend nicht mehr den Anforderungen an eine verbesserte Wärmeübertragung, insbesondere bei schwankender Dicke des Kondensatringes. Außerdem ist die Abfuhr des Kondensats aus den radialen Rillen problematisch.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Wärmeübertragung mit einfachen Mitteln zu verbessern.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Erhebungen mindestens die 1,2-fache Höhe der durchschnittlichen Kondensathöhe haben und/oder sich der Querschnitt der Erhebungen nach innen verkleinert.
Die Erhebungen ragen hierbei erheblich aus dem Kondensatfilm heraus und verbessern wegen ihres direkten Kontaktes zum gasförmigen Wärmeträgermedium die Wärmeübertragung wesentlich.
Die Verbreiterung der Querschnittsfläche der Erhebungen zum Walzenmantel hin erhöht die Wärmeleitfähigkeit. Außerdem hat dies zur Folge, dass eine Vergrößerung der anfallenden Kondensatmenge wegen der mit zunehmender Höhe vergrößernden freien Fläche zwischen den Erhebungen nur in vermindertem Umfang zu einer Vergrößerung der Kondensatdicke führt.
Um eine ausreichende Kontaktfläche zwischen den Erhebungen und dem gasförmigen Wärmeträgermedium zu bieten, sollten die Erhebungen mindestens die 1,2fache, vorzugsweise die 1,5-fache und insbesondere die 1,8-fache Höhe der durchschnittlichen Kondensathöhe haben.
Dabei ist es jedoch ausreichend, wenn die Erhebungen maximal die 10-fache, vorzugsweise höchstens die 5-fache Höhe der durchschnittlichen Kondensathöhe haben.
In vielen Fällen kann es zur Gewährleistung eines ausreichenden Wärmtransports bereits genügen, wenn die Erhebungen maximal die 2-fache, vorzugsweise höchstens die 1,8-fache Höhe der durchschnittlichen Kondensathöhe haben.
Für einen optimalen Wärmetransport ist es vorteilhaft, wenn die Querschnittsverkleinerung der Erhebungen derart erfolgt, dass in den Erhebungen eine etwa konstante Wärmestromdichte herrscht.
Des weiteren sollte die Querschnittsfläche aller Erhebungen an der Innenseite etwa der Hälfte der Innenmantelfläche des Walzenmantels entsprechen.
Größe und Abstand der Erhebungen sollten dabei so gewählt werden, dass an der Außenseite des Walzenmantels, welcher von der Faserstoffbahn berührt wird, nur möglichst geringe Temperaturunterschiede zwischen den Bereichen gegenüber den Erhebungen und den Bereichen gegenüber der Kondensatfläche herrschen.
Zur Minimierung des Aufwandes empfiehlt sich der Einsatz von Wasserdampf als Wärmeträgermedium.
Dabei ist es möglich, dass die Erhebungen und der Walzenmantel aus dem gleichen, gut wärmeleitenden Material bestehen.
Dies ermöglicht es die Erhebungen und den Walzenmantel einstückig auszuführen.
Die Erhebungen könnten so durch Fräsen aus dem Walzenmantel herausgearbeitet werden.
Es kann aber auch von Vorteil sein, wenn die Erhebungen aus einem anderen Material mit guter, vorzugsweise besserer Wärmeleitfähigkeit als der Walzenmantel bestehen.
Dabei kommt es auf eine gut wärmeleitende Verbindung zwischen den Erhebungen und dem Walzenmantel an. Daher sollte die Befestigung der Erhebungen am Walzenmantel vorzugsweise mittels Löten, Schweißen oder Kleben erfolgen.
Eine relativ feinmaschige Verteilung der Erhebungen ist möglich, wenn diese zumindest teilweise die Form von Stiften oder Noppen haben.
Eine andere Ausführung ergibt sich, wenn die Erhebungen wenigstens teilweise die Form von Rippen haben.
Diese Rippen können axial, radial oder spiralförmig verlaufen.
Vorteilhaft ist jedoch, wenn die Rippen axial verlaufen. Um dabei das anfallende Kondensat leicht abführen zu können, sollten die Rippen an wenigstens einem Mantelende zu einer an der Innenmantelfläche radial verlaufenden Sammelrinne führen. Von dieser Sammelrinne kann das Kondensat dann leicht beispielsweise mit einem stehenden Siphon aus dem Trockenzylinder abgeleitet werden.
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
In der beigefügten Zeichnung zeigt:
1: einen schematischen axialen Querschnitt durch ein Ende eines Trockenzylinders und
2: einen schematischen radialen Querschnitt durch den Trockenzylinder.
Die Trocknung von Faserstoffbahnen in Herstellungsmaschinen erfolgt zu einem wesentlichen Teil durch den Kontakt mit der beheizten Mantelfläche von rotierenden Trockenzylindern während ihrer Umschlingung.
Zur Vereinfachung werden die Trockenzylinder dabei meist mit heißem Wasserdampf aufgeheizt. Hierzu wird dieser in das Innere der Trockenzylinder geleitet.
Durch den Wärmeentzug während der Trocknung kommt es zur Kondensatbildung an der Innenseite des Walzenmantels 1 des Trockenzylinders.
Da dieses Kondensat 2 infolge der Fliehkraft sich als geschlossene und thermische isolierende Kondensatschicht an der Innenseite anlegt, sind Maßnahmen zu treffen, um die Wärmübertragung vom Wasserdampf an die Faserstoffbahn über den Walzenmantel zu verbessern.
Hierzu besitzt der Walzenmantel 1 an seiner Innenseite eine Vielzahl von gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten und axial verlaufenden Rippen 3.
Diese Rippen 3 sind im Interesse einer guten thermischen Verbindung an der Innenseite angelötet oder anderweitig gut wärmeleitend verbunden. Sie bestehen wie der Walzenmantel 1 auch aus einem gut wärmeleitendem Material und ragen aus der Kondensatschicht heraus.
Durch den direkten Kontakt des Dampfes mit dem aus dem Kondensat 2 herausragendem Teil der Rippen 3 verbessert sich die Wärmeübertragung zum Walzenmantel 1 erheblich.
Wie in 1 dargestellt, führen die Rippen 3 am Ende des Walzenmantels 1 zu einer radial verlaufenden Sammelrinne 5. Der Boden der zwischen den Rippen 3 vorhandenen Rillen 4 für das Kondensat 2 ist radial weiter innen als der Boden der Sammelrinne 5, so dass das Kondensat 2 aus den Rillen 4 in die Sammelrinne 5 fließt. Aus der Sammelrinne 5 kann das Kondensat 2 problemlos beispielsweise über einen stehenden Siphon aus dem Trockenzylinder geführt werden.
Die Rippen 3 haben, wie in 2 zu sehen, einen trapezförmigen Querschnitt, d.h. der Querschnitt verjüngt sich ausgehend von der Innenseite des Walzenmantels 1. Dies verbessert die Wärmeleitfähigkeit zum Walzenmantel 1 hin und sorgt dafür, dass eine Vergrößerung der anfallenden Kondensatmenge sich wegen der mit zunehmender Höhe vergrößernden Rillenfläche zwischen den Rippen 3 nur in vermindertem Umfang zu einer Vergrößerung der Kondensatdicke führt. Dies macht die Wirkung unabhängiger.
Die durchschnittliche Kondensathöhe liegt im Allgemeinen zwischen 2 und 10 mm, insbesondere zwischen 3 und 5 mm, wobei die Rippen 3 die 1,3 bis 1,6-fache Höhe davon aufweisen.

Claims

Trockenzylinder zur Trocknung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben, welcher von innen mit einem gasförmigen Wärmeträgermedium beheizt wird, wobei die Innenseite des Walzenmantels (1) Erhebungen aufweist, die aus dem sich an der Innenseite sammelnden Kondensat (2) des Wärmeträgermediums herausragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen mindestens die 1,2-fache Höhe der durchschnittlichen Kondensathöhe haben und/oder sich der Querschnitt der Erhebungen nach innen verkleinert.
Trockenzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen maximal die 10-fache, vorzugsweise die 5-fache Höhe der durchschnittlichen Kondensathöhe haben.
Trockenzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen mindestens die 1,5-fache, vorzugsweise die 1,8-fache Höhe der durchschnittlichen Kondensathöhe haben.
Trockenzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen maximal die 2-fache, vorzugsweise die 1,8-fache Höhe der durchschnittlichen Kondensathöhe haben.
Trockenzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsverkleinerung der Erhebungen derart erfolgt, dass in den Erhebungen eine etwa konstante Wärmestromdichte herrscht.
Trockenzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche aller Erhebungen an der Innenseite etwa der Hälfte der Innenmantelfläche des Walzenmantels (1) entspricht.
Trockenzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserdampf als Wärmeträgermedium zum Einsatz kommt.
Trockenzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen und der Walzenmantel (1) aus dem gleichen Material bestehen.
Trockenzylinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen und der Walzenmantel (1) einstückig ausgeführt sind.
Trockenzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen aus einem anderen Material mit guter Wärmeleitfähigkeit als der Walzenmantel (1) bestehen.
Trockenzylinder nach Anspruch 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen am Walzenmantel (1) befestigt, vorzugsweise angelötet oder geklebt sind.
Trockenzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen zumindest teilweise die Form von Stiften oder Noppen haben.
Trockenzylindern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen wenigstens teilweise die Form von Rippen (3) haben.
Trockenzylindern nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (3) radial oder spiralförmig verlaufen.
Trockenzylinder nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (3) axial verlaufen.
Trockenzylinder nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (3) an wenigstens einem Mantelende zu einer radial verlaufenden Sammelrinne (5) führen.