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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen, Verarbeiten oder Bearbeiten einer bahnförmigen Materialbahn, insbesondere einer Faserstoff-, Papier-, Tissue- oder Kartonbahn, mit einem Innenraum und einem diesen zumindest teilweise umgebenden Gehäuse, das eine Innenfläche und eine Außenfläche aufweist, wobei der Innenraum eine zur Umgebung des Gehäuses unterschiedliche Temperatur besitzt, und die Innenfläche und/oder die Außenfläche zumindest in Teilbereichen mit einer thermischen Isolationsschicht versehen ist.
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Vorrichtungen dieser Art sind bekannt. Das Dokument
WO 2011/030363 A1 offenbart einen Yankee-Trockenzylinder für eine Papiermaschine mit einer Isolierung der Stirndeckel. Die Isolierung kann aus mehreren Segmenten aufgebaut sein. Die Segmente bestehen aus einem Isolierblech mit aufgebrachtem Isoliermaterial. Als Isoliermaterial wird Steinwolle und Glaswolle vorgeschlagen. Die Segmente sind mit einem Verbindungsring verschraubt, der wiederum mit dem Stirndeckel verbunden ist.
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Es ist auch bekannt, Rohrleitungen und Trockenhauben in Papiermaschinen, insbesondere im Bereich von Trockenpartien, mit Glas- oder Steinwolle zu isolieren.
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Diese Art der Isolierung erfordert insbesondere im Bereich einer Papier- oder Tissuemaschine einen hohen Aufwand für die Kapselung des Isolationsmaterials, um Schutz vor Nässe und mechanischen Einwirkungen, sowie Emissionen zu bieten.
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Die Aufgabe der. Erfindung liegt darin, die bekannten Lösungen bezüglich der Isolierung von Bauteilen in der Papierherstellung zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Es wird eine Vorrichtung zum Herstellen, Verarbeiten oder Bearbeiten einer bahnförmigen Materialbahn, insbesondere einer Faserstoff-, Papier-, Tissue- oder Kartonbahn, vorgeschlagen, mit einem Innenraum und einem diesen, zumindest teilweise umgebenden, Gehäuse. Das Gehäuse weist eine Innenfläche und eine Außenfläche auf, wobei der Innenraum eine zur Umgebung des Gehäuses unterschiedliche Temperatur besitzt, und die Innenfläche und/oder die Außenfläche zumindest in Teilbereichen mit einer thermischen Isolationsschicht versehen ist. Gemäß der Erfindung umfasst die thermische Isolationsschicht wenigstens eine Beschichtung. Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, dass die Beschichtung kostengünstig aufgebracht werden kann und fest, beispielsweise infolge Haft- oder Klebewirkung des Beschichtungsmaterials, mit der Innen- und/oder Außenfläche des Gehäuses verbunden ist. Der konstruktive Aufwand für die Anbringung der thermischen Isolierschicht wird ebenfalls reduziert. Die Beschichtung besteht vorzugsweise aus mehrere Materialkomponenten, welche nach dem Auftragen eine feste Schicht auf dem Gehäuse, beispielsweise durch Aushärten, bilden. Die Beschichtung ist wassertest und somit, im Gegensatz zu Glas- und Steinwolle, unempfindlich gegen Wasser und Dampf. Die Isolierwirkung wird bei Kontakt mit Wasser nur unwesentlich beeinträchtigt. Die Beschichtung emittiert auch bei längerem Einsatz keine für den Menschen gefährlichen Stoffe. Ein weiterer Vorteil liegt in einem durch die Anwendung einer Beschichtung als thermische Isolation möglichen einfachen Aufbau der Isolierungskonstruktion.
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Es ist ferner möglich, mehrere Schichten der Beschichtung übereinander aufzutragen. Dies kann bei größeren Schichtdicken von beispielsweise bei mehr als 6 mm Schichtdicke vorteilhaft sein. Bei der mehrschichtigen Auftragsweise lassen sich auch unterschiedliche Beschichtungszusammensetzungen kombinieren. Beispielsweise kann die Deckschicht eine wasserdichte Schicht oder eine Schicht ohne Hohlräume umfassen.
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In einer praktischen Ausführungsform umfasst die Beschichtung Hohlräume. Die Hohlräume können ganz oder teilweise geschlossen sein. Die Hohlräume sind vorzugsweise mit Luft oder anderen Gasen mit geringer Wärmeleitung gefüllt. Dies verbessert die Isolierwirkung. Die Beschichtung kann einen schaumartigen Aufbau besitzen.
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Vorteilhafterweise weist das Volumen der Hohlräume der Beschichtung einen Volumenanteil von 15% bis 30%, vorzugsweise von 20% bis 22% auf.
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Bevorzug umfasst die Beschichtung wenigstens teilweise keramisches Material, wodurch die Beschichtung nicht brennbar und nicht entflammbar ist.
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Zweckmäßigerweise enthält die Beschichtung zumindest teilweise einen Binder, insbesondere eine Acryl-Verbindung, zur Verbindung der Materialkomponenten und zur Erzeugung der Haft- und Klebekraft mit der Innenfläche und/oder der Außenfläche des Gehäuses. Dadurch wird die Beschichtung dehnbar. Thermische Längenausdehnungen des Trägermaterials führen nicht zur Beschädigung, wie ablösen und Rissbildung der Isolationsschicht. Zudem ist die Haftwirkung der Beschichtung auf nahezu allen in Frage kommenden Materialien ausreichend.
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Neben dem keramischen Material und dem Binder können noch weitere Materialien im Beschichtungsmaterial enthalten sein.
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In einer praktischen Ausführungsform wird die Beschichtung durch ein Sprühverfahren auf das Gehäuse aufgebracht. Dabei wird vorzugsweise Luft in die Beschichtungslage eingebunden.
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Die Schichtdicke der Beschichtung liegt vorteilhafterweise in einem Bereich von 2 mm bis 10 mm, insbesondere in einem Bereich. von 3,5 mm bis 6 mm, vorzugsweise im Bereich von 3,5 mm bis 4,5 mm. Je nach Anwendungsfall sind Schichtdicken von größer als 10 mm ebenfalls möglich.
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In einem praktischen Beispiel umfasst das Gehäuse einen Mantel, insbesondere einen Walzenmantel, und daran beidseitig angebrachte Stirndeckel mit Lagerzapfen, wobei das Gehäuse vorzugsweise als ein Trockenzylinder, insbesondere als ein Yankee-Trockenzylinder, ausgebildet ist.
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Es ist auch denkbar, dass das Gehäuse als Kühlzylinder einer Papiermaschine ausgeführt ist. Kühlzylinder werden beispielsweise am Ende der Trockenpartie einer Papiermaschine, insbesondere als letzter Zylinder, zur Kühlung der Papierbahn eingesetzt. Die Temperatur im Innern des Kühlzylinders liegt dabei unterhalb der Umgebungstemperatur.
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Trocken- und Kühlzylinder in Papiermaschinen werden von der Faserstoffbahn teilweise in direktem Kontakt zu Trocknungs- oder zu Kühlzwecken umschlungen. Dabei ist die Breite der Faserstoffbahn geringer als die Länge der Trocken- und Kühlzylinder. In den nicht von der Papierbahn abgedeckten Randbereichen kommt es zu Wärmeverlusten.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gehäuse einen Trockenzylinder, insbesondere einen Yankee-Trockenzylinder, mit einem Durchmesser von mehr als 3 m, insbesondere mehr als 4 m. Yankee-Trockenzylinder werden in Tissuemaschinen zur Trocknung der Tissuebahn eingesetzt. Aufgrund der großen Fläche der Stirndeckel und der sich daraus ergebende große Wärmeverlust lässt sich die Erfindung hier besonders vorteilhaft einsetzen.
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Trocken- und Kühlzylinder in Papiermaschinen werden von der Faserstoffbahn teilweise in direktem Kontakt zu Trocknungs- oder zu Kühlzwecken umschlungen. Dabei ist die Breite der Faserstoffbahn geringer als die Länge der Trocken- und Kühlzylinder. In den nicht von der Papierbahn abgedeckten Randbereichen kommt es daher zu Wärmeverlusten. Die Beschichtung kann daher in bestimmten Anwendungsfällen im Innenraum im Bereich der axialen Enden des Mantels des Trockenzylinders ringförmig in einem Bereich aufgebracht sein, der über die Breite der Faserstoffbahn hinaus geht.
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In bestimmten Fällen ist es möglich, dass die Stirndeckel auf der Innenseite und/oder auf der Außenseite mit der thermischen Isolationsschicht versehen sind.
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Gemäß einer weiteren praktischen Ausführungsform umfasst mindestens ein Stirndeckel einen inneren und einen äußeren Deckel. Beide Deckel sind miteinander verbunden, beispielsweise verschraubt oder verschweißt. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn. der innere und der äußere Deckel lösbar miteinander verbunden sind. Vorzugsweise umfassen beide Stirndeckel der Walze oder des Trockenzylinders oder der Kühlwalze einen inneren und einen äußeren Deckel.
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Zweckmäßigerweise umfasst der äußere Deckel eine Vielzahl von Segmenten, vorzugsweise mehr als 2 Segmente, insbesondere mehr als 8 Segmente. Bei großen Walzen- oder Trockenzylinderdurchmessern sind 10 Segmente und mehr vorteilhaft. Die Handhabung der Segmente bei der Herstellung, Montage und Beschichtung wird durch die dadurch erreichte kleinere Baugröße und kleinerem Gewicht einfacher. Die Beschichtung kann somit einfach außerhalb der Papier- oder Tissuemaschine in der Werkstatt bei den optimalen Bedingungen, wie beispielsweise Temperatur, Feuchtigkeit, auf die Segmente aufgebracht und vorbereitet werden. Arbeitsschutzmaßnahmen, wie beispielsweise Absaugung während des Aufbringens der Beschichtung, können einfach durchgeführt werden.
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Vorteilhafterweise ist der äußere Deckel auf der Innenseite und/oder auf der Außenseite mit der thermischen Isolationsschicht versehen.
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In einer bevorzugten Ausführung weisen die Segmente des äußeren Deckels Stege zur Erhöhung der mechanischen Stabilität auf, welche bevorzugt radial verlaufen. Die Segmente sind aus Stahlblech, vorzugsweise aus nichtrostendem Edelstahlblech hergestellt, wobei die Stege vorteilhafterweise durch Abkanten des Segmentbleches um eine radiale Biegelinie entstehen. Bei der Montage des äußeren Deckels können zumindest ein Teil der benachbarten Stege der Segmente zusammengeschraubt werden. Dadurch entsteht, insbesondere bei Trockenzylindern oder Walzen mit großem Durchmesser, ein stabiler Verbund. Im Bereich der Stoßflächen benachbarter Segmente können zusätzlich oder alternativ zur Verschraubung der Stege beide Segmente überlappende, radial ausgerichtete Leisten vorgesehen sein, welche mit den Segmenten verschraubt sind.
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Vorteilhafterweise können die Leisten mit Stegen ausgeführt und mit den Segmenten verschraubt oder verschweißt sein. Diese Leisten weisen einen T-förmgen Querschnitt auf.
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In einer weiterentwickelten Ausführungsform können die radial ausgerichteten Leisten mit einem der benachbarten Segmente verschweißt und mit dem anderen verschraubt sein. Dies reduziert die Fertigungskosten und die Montagezeit.
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In einer praktischen Ausgestaltung ist der Mantel an seinen Enden mit den Stirndeckeln verschraubt und/oder verschweißt. Insbesondere bei Walzen oder Trockenzylindern aus Stahl ergeben sich durch die Verschweißung Kostenvorteile gegenüber der Verschraubung. Im Falle der Verschraubung weisen die Stirndeckel einen Außenflansch auf, der mit dem Mantel verschraubt wird.
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Im Falle einer zweiteiligen Ausführung der Stirndeckel ist es vorteilhaft, wenn der äußere Deckel mit dem inneren Deckel verschraubt ist. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn der äußere Deckel aus Segmenten gebildet ist.
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Da die thermische Isolationsschicht als Beschichtung ausgeführt ist und weniger Bauraum erforderlich ist, können die Segmente an ihrem radialen äußeren Ende direkt auf den inneren Deckel aufgeschraubt werden ohne einen zusätzlichen Zwischenring zu verwenden. Die Segmentierung vereinfacht den Montage- und Demontageaufwand des äußeren Deckels bei Wartungsarbeiten im Innern des Trockenzylinders oder der Walze, da lediglich ein dem Mannloch des Trockenzylinders zugeordnetes Segment entfernt werden muss.
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Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform umfasst der innere Deckel, wenigstens eines Stirndeckels, eine Öffnung und ein Segment des äußeren Deckels weist eine Markierung zur Erkennung der Lage der Öffnung, beispielsweise eines Mannlochs, auf. Zweckmäßigerweise wird bei der Montage des äußeren Deckels das die Markierung aufweisende Segment fluchtend zur Öffnung angeordnet. Hierdurch wird ebenfalls der Demontageaufwand des äußeren Deckels bei Wartungsarbeiten im Innern des Trockenzylinders oder der Walze minimiert, da lediglich das eine, zur Öffnung fluchtende beziehungsweise der Öffnung zugeordnete Segment für den Einstieg des Bedienpersonals entfernt werden muss.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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Es zeigen
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1 eine vereinfachte Darstellung eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung als Ausführung eines Trockenzylinders;
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2 ein Ausführungsbeispiel eines Trockenzylinders mit zweiteiligem Stirndeckel und mit einem mehrere Segmente umfassenden äußeren Deckel;
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3 einen Ausschnitt des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels;
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4 ein Segment mit aufgebrachter Beschichtung auf der Innenseite;
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1 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in der Ausführung eines Trockenzylinders 5, insbesondere eines Yankee-Trockenzylinders. Der Trockenzylinder 5 umfasst einen Mantel 6, sowie an jedem axialen Ende je einen Stirndeckel 7, an denen Lagerzapfen 8 zur drehbaren Lagerung des Trockenzylinders 5 in der Papier- oder Tissuemaschine befestigt sind. Die Stirndeckel 7 und der Mantel 6 bilden einen Innenraum, der mit Dampf auf Temperaturen im Bereich von 110°C und mehr beheizt ist. Der somit beheizte Mantel 6 wird teilweise von einer zu trocknenden Materialbahn 2, in diesem Beispiel von einer Papier- oder Tissuebahn, in direktem Kontakt umschlungen. Die Breite der Materialbahn 2 ist geringer als die Länge des Mantels 6. Die axialen Endbereiche des Mantels 6 werden daher nicht von der Faserstoffbahn abgedeckt. Der Dampf wird durch einen Lagerzapfen 8 in den Innenraum des Trockenzylinders 5 geführt. Das durch den Trocknungsvorgang entstehende Dampfkondensat wird ebenfalls durch einen Lagerzapfen 8 aus dem Trockenzylinderinnenraum wieder herausgeführt.
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2 ist ein Ausführungsbeispiel eines axialen Endes eines Trockenzylinders 5 nach 1 in perspektivischer Darstellung gezeigt. Der Stirndeckel 7, 7.1, 7.2 ist zweiteilig ausgeführt und umfasst einen inneren Deckel 7.1 und einen mehrere Segmente 9 umfassenden äußeren Deckel 7.2. Der innere Deckel 7.1 weist einen Außenflansch 13 auf, der mit dem Mantel 6 des Trockenzylinders 5 verschraubt ist. Die Segmente 9 des äußeren Deckels 7.2 sind an ihrem äußeren Umfang direkt mit dem Außenflansch 13 und im Bereich ihres inneren Umfangs mit einem mit dem Lagerzapfen 8 verbundenen Innenflansch 12 verschraubt. Der innere Deckel 7.1 weist einen Öffnung, ein sogenanntes Mannloch 15, auf, das einen Zugang zum Innenraum des Trockenzylinders 5 für Wartungsarbeiten ermöglicht. Die Lage des Mannlochs 15 ist auf einem Segment 9 oder am sichtbaren Teil des inneren Stirndeckels 7.1 markiert. Ein oder mehrere Segmente 9 des äußeren Deckels 7.2 werden bei der Montage so angeordnet, dass durch Entfernen des einen oder der mehreren Segmente 9 ein Zugang zum Mannloch 15 möglich ist. Die Segmente 9 des äußeren Deckels 7.2 weisen Stege 10 zur Erhöhung der mechanischen Stabilität auf, welche bevorzugt radial verlaufen. Die Segmente 9 sind aus Stahlblech, vorzugsweise aus nichtrostendem Edelstahlblech hergestellt, wobei die Stege 10 vorteilhafterweise durch Abkanten des Segmentbleches um eine radiale Biegelinie hergestellt sind. Bei der Montage des äußeren Deckels 7.2 können zumindest ein Teil der benachbarten Stege 10 der Segmente 9 zusammengeschraubt werden. Dadurch entsteht, insbesondere bei Trockenzylindern mit großen Durchmessern, ein stabiler Verbund. Im Bereich der Stoßflächen benachbarter Segmente 9 sind zusätzlich oder alternativ zur Verschraubung der Stege 10, außen angeordnete, beide Segmente 9 überlappende, radial ausgerichtete Leisten 11, vorgesehen, welche mit den Segmenten 9 verschraubt sind. In einer nicht dargestellten Ausführung können die Leisten 11 mit Stegen 10 ausgeführt und mit den Segmenten 9 verschraubt oder verschweißt sein. Diese Leisten 11 weisen einen T-förmigen Querschnitt auf. In einer weiterentwickelten Ausführungsform sind die radial ausgerichteten Leisten 11 mit einem der benachbarten Segmente 9 verschweißt und mit dem anderen verschraubt. Dies reduziert die Fertigungskosten und die Montagezeit Die Lagerzapfen 8 sind mit einem Flansch 16 mit den Stirndeckeln 7 verbunden. Bei einer mehrteiligen Ausführung der Stirndeckel 7.1, 7.2 sind sie mit einem Flansch 16 mit den inneren Deckeln 7.1 verbunden.
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Die 3 zeigt einen Ausschnitt des in 2 dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiels.
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Die 4 zeigt ein Segment 9 mit einer auf der Innenseite, das heißt auf der dem Trockenzylinder 5 zugewandten Seite, als thermische Isolationsschicht aufgebrachte Beschichtung 4. Zur mechanischen Stabilisierung sind auf beiden radial verlaufenden Seiten des Segmentes 9 Stege 10 vorhanden, welche durch Abkanten in Richtung der Innenseite hergestellt wurden. Die Längen der Stege 10 sind kürzer als die radiale Länge der Kanten des Segmentes 9. Zur Gewährleistung einer stabilen Verbindung der Segmente 9 mit dem Trockenzylinder 5, sind die Stege 10 im Bereich der Verbindung mit dem Innenflansch 12 und dem Außenflansch 13 zurückgesetzt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Materialbahn
- 3
- Gehäuse
- 4
- thermische Isolationsschicht, Beschichtung
- 5
- Trockenzylinder
- 6
- Mantel
- 7
- Stirndeckel
- 7.1
- innerer Deckel
- 7.2
- äußerer Deckel
- 8
- Lagerzapfen
- 9
- Segment
- 10
- Steg
- 11
- Leiste
- 12
- Innenflansch
- 13
- Außenflansch
- 14
- Gewindebohrungen
- 15
- Mannloch
- 16
- Flansch für Lagerzapfen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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