DE2039052A1

DE2039052A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von feuchtem Material,wie Papier,Zellstoff,anderen Fasern u.dgl.

Info

Publication number: DE2039052A1
Application number: DE19702039052
Authority: DE
Inventors: Wallsten Hans Ivar
Original assignee: Inventing AB
Current assignee: Inventing AB
Priority date: 1969-08-13
Filing date: 1970-08-06
Publication date: 1971-03-04
Also published as: SU408485A3; US3659347A; GB1326061A; NL7011996A; FI58173B; BE754598A; SE348508B; SU444379A3; FI58173C; JPS512135B1; CH538654A; CH1178970A4; AT308523B; FR2056660A5

Description

Dipl.-lng. Peter Kos el

Patentanwälte 4. August 1970

Bad Gandersheira _ η

Hoh_enhöton5 Akten-Nr.: 2

AB Inventing Patentgesuch vom 4. August 1970 AB Inventing Bergsgatan 4, SSf f Ie/ Schweden

Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von feuchtem Material, wie Papier, Zellstoff, anderen Fasern und dergleichen!.

Die Erfindung betrifft Trocknen von Materialbahnen, wie Papier, Zellstoff, anderen Fasern, Karton, Textilien und dergleichen!. Durch die Erfindung wird eine sehr wirksame und schnelle Trocknung, d.h. Entfernung von Wasser oder dergleichen!, durcngeführt, wodurch in dieser Weise eine erhebliche Erhöhung der Trocknungsgeschwindigkeit im Vergleich zu anderen Arten von Trocknungsvorrichtungen ermöglicht wird. Wenn die Erfindung z.B. im Zusammenhang mit Herstellung von Papier auf einer Papiermaschine verwertet wird, kann entweder eine erhebliche Erhöhung der Geschwindigkeit der Papierma- " schine in dieser Weise erzielt werden odor es kann auch die sogenannte Trockenpartie der Papiermaschine erheblich kurzer, d.h. mit weniger Platzbedarf als eine übliche Trockenpartie, ausgeführt werden.

Im Folgenden sollen in erster Linie einige Beispiele für die Verwendung der Erfindung im Zusammenhang mit der Papierherstellung und der Zellstoffherstellung gegeben werden, doch ist die Erfindung keineswegs darauf begrenzt. Es hat sich gezeigt, dass die Erfindung vorteilhaft auch für das Trocknen von Textilien, Haar usw. angewandt werden kann. Beispiele hierfür werden später in dieser Beschreibung gegeben.

109810/1510

Bekanntlich erfolgt die Papierherstellung oder Kartonhersteilung derart, dass die gebildete feuchte Fasermaterialbahn zunächst durch eine sogenannte Presspartie geführt wird, in der das Wasser abgepresst wird, sofern dies mit Rücksicht auf die Qualität möglich ist. Die feuchte Papierbahn wird dann durch die sogenannte Trockenpartie geführt, die hauptsächlich aus einer Anzahl aufgeheizter, umlaufender Zylinder besteht. Diese Zylinder werden gewöhnlich durch überhitzten Wasserdampf unter Druck erhitzt und sind in der Regel in zwei über einander liegenden Reihen angeordnet. Die Papierbahn wird durch die Trockenpartie geführt, so dass sie abwechselnd in Berührung mit einem unteren Zylinder und einem oberen Zylinder gelangt. Bei der Berührung wird die Papierbahn in der Regel gegen die umlaufende Zylinderfiäche mittels sogenannter Trockenfilze oder Trockensieb- w bänder gepresst. Bei dieser Ausführungsfonri wird somit die Papierbahn abwechselnd an ihren beiden Seiten beim Durchlauf durch die Trockenpartie getrocknet.

In einer anderen Ausführungsform einer üblichen Trockenpartie wird die feuchte Papierbahn, nachdem sie die Presspartie verlassen hat, auf die Oberfläche eines einzigen grossen umlaufenden, erhitzten Zylinders i'borführt. Wenn der grosste Teil der Zylinderumdrehung vollendet ist, ist die Papierbahn getrocknet und wird von der Zylinderoberfläche entfernt.

Es ist leicht einzusehen, dass der Nachteil des oben beschriebenen Trokkenverfahrens darin liegt, dass das beim Trocknen aus der Papierbahn fc durch Verdampfung abzutreibende Wasser durch die von der erhitzten Zylinderoberfläche abgewandte Seite des Papiers hindurchtreten muss. Dies erfolgt deswegen, weil der gebildete Wasserdampf durch die hcmogene Zylinderoberfläche nicht hindurchtreten kann. Bei dem abwechselnden Trocknen über eine ganze Reihe erwärmter Zylinder tritt ausscrdem der Nachteil hinzu, dass ein auf ucr von dem erhitzten Zylinder bei der Überführung zum darauffolgenden Zylinder abgewandten Fläche,gebildeter Dampffilm nunmehr nach diesem hin gewandt wird und in dieser Weise eine gute Wärmeübertragung von der Zylinderoberfläche auf die Papierbahn verhindert.

Es sind viele verschiedene Methoden vorgeschlagen worden, wn eine; erhöhte

10 9 810/1510 bad original

Trockenwirkung herbeizuführen. Sb kann die Materialbahn z.B. dadurch getrocknet werden, dass die Trocknungszylinder durch perforierte Trommeln ersetzt werden» Über weiche die Materialbahn geleitet wird, wobei Wärme von ,aussen in Form von z.B. warmer Luft, zugeführt wird, wonach der gebildete Dampf aus dem Inneren der Trommeln durch Unterdruck abgesaugt wird.

Bei einem anderen Verfahren wird die feuchte Materialbahn über hohlen Zylindern getrocknet, deren Mantelflächen aus porösem Material mit einer grossen Anzahl Kanülen bestehen, die von der Aussenseite zur inneren Fläche verlaufen, wobei Wärme von einer trockenen Heizquelle im Inneren der Zylinder radial in Richtung von innen nach aussen durch das poröse Material auf die feuchte Materialbahn überführt wird, so dass der von der Wärme gebildete Wasserdampf in entgegengesetzter Richtung durch die Löcher in den Zylinderwäriden nach den Hohlräumen der Zylinder getrieben wird. Dadurch, dass die Atmosphäre im Inneren der Zylinder trocken gehalten wird, was durch geeignete Wahl der Wärmequelle (z.B. Elektrizität, trockenes Gas oder öl) erreicht werden kann, wird eine Konzentration des eintretenden Dampfes verhindert, der dann in geeigneter Weise aus dem inneren der Zylinder abgeleitet werden kann. In einer anderen Ausführungsform werden massive Zylinderflächen, z.B. aus rostfreiem Stahl, benutzt, die mit Löchern durchbohrt worden sind, um eine ähnliche Wirkung herbeizuführen.

Das zuletzt genannte Verfahren besitzt gewisse Nachteile. Das Verfahren beschränkt z.B. den Typ der verwendbaren Wärmequellen, so dass überhitzter Wasserdampf nicht benutzt werden kann. Dies ist einerseits von der feuchten Atmosphäre und andererseits von dem bei Verwendung von Überhitztem Wasserdampf herrschenden Oberdruck abhängig, der im Inneren des Zylinders vorhanden ist. Ein solcher Oberdruck würde ein Herauslecken von Wasserdampf mit sich führen und die Möglichkeit verhindern oder begrenzen, dass von der feuchten Materialbahn herrührender Dampf von aussen nach innen aus der porösen Fläche dringen kann. Ausserdem würden Probleme hinsichtlich des Erhaltens einer porösen Mantelfläche mit ausreichender Festigkeit für einen Widerstand gegen den inneren Dampfdruck von überhitztem

■* 4 -

108810/1510

Wasserdampf entstehen. Die Ausführungsform mit durchgehenden Löchern in einer massiven Mantelfläche führt ausserdem denjenigen Nachteil mit sich, dass derartige Löcher, die aus praktischen Gründen verhältnismässig grcb sein müssen, Markierungen auf der Materialbahn herbeiführen und veiV;.·ρίΐ werden können, da verschiedene Partikeln sich in den Löchern leicht :Λsetzen können.

Die Erfindung beseitigt die oben genannten Nachteile. Gemäss der ["rvinJi.-.; wird Wärme hauptsächlich durch Wärmeleitung nach der einen Seit2 cir.cr porösen Schicht, gegen deren andere Seite das feuchte Material gepresst/; über eine homogene, wärmeleitende Wand übertragen, die völlig cdcr toi 1-weise in wärmeleitender Berührung mit der porösen Schicht steht und auf deren andere Seite eine geeignete Wärmequelle vorhanden ist. Die hor.ior-j:.: Wand, die eine gute Wärmeleitung von einer beispielsweise feuchten l.'änwjquelle, wie überhitztem Wasserdampf, auf die poröse Schicht ergibt, vnrkt gleichzeitig als eine Sperrschicht zwischen dem von der anderen Seite der porösen Schicht eindringenden Dampf und der Wärmequelle. Dadurch, dass die poröse Schicht, deren Poren Dampf leiten können, und/oder dadurch, dass die homogene, wärmeleitende Wand in geeigneter Weise angeordnet «■"·.*- den ist, wird der gebückte Dampf in einer Ebene abgeführt, die hauptsächlich senkrecht zu» Längsachse des infolge der Wärmezufuhr gebildeten Ir.: peraturgradienten verläuft. Durch die Anordnung einer homogenen, wärmeleitenden Wand als Sperrschicht für den gebildeten Wasserdampf kann di«: Irocknungsvorrichtung unabhängig von der Art der Wärmequelle ausncil'irt werden. Ls wird somit leine besondere trockene Atmosphäre verlangt, no dass z.B. überhitzter Wasserdampf als Wärmequelle geeignet ist, und weiterhin können Wärmequellen, z.B. elektrische Widerstandselcmcntc, verwendet werden, die für eine feuchte Atmosphäre empfindlich sind. B:i ::ylindrischon Trodnungsvorrichtungen kann ausserdom die homogene Wand derart ausgeführt werden, dass sie dem Druck widersteht, falls überhitzter Wasserdampf als Wärmequelle angewandt wird und diese Wand kann in diecer Weise als die tragende Mantelfläche des Druckgefässes wirken. Die Lrfindung wird hauptsächlich durch die Patentansprüche 1 und 2 gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieber«

in denen AuefttlirungBliel spiele der Erfindung dargestellt Bind.

109810/1510

Figur 1 ist ein Querschnitt eines Trocknungszylinders gomäss einer Ausführungsform der Erfindung. Die Figuren 2, 3, 4 und 5 zeigen in grösserem Masstabe Teile der Vorrichtung gemäss Figur 1. Figur 6 zeigt in grösserem Masstabe eine besondere Ausführungsform, und die Figuren 7 -.10 stellen in grösserem Masstabe Teile eines Trocknungszylinders bei verschiedenen Ausführungsformen, u.a. betreffend die Wärmezufuhr,«die Dampfwegleitung sowie .difc Vorrichtung zur Erzeugung eines besonders hohen Kontaktdruckes zwischen der Materialbahn und der Trocknungsfläche dar.

Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 besteht die Trocknungsvorrichtung aus einem Tragezylinder oder Mantel (Trennwand) 1, der in geeigneter Weise, z.B. durch Zufuhr von überhitztem Wasserdampf in den Hohlraum des Zy- linders erhitzt wird. Dieser Zylinder besitzt Stirnwände, Achszapfen für den Umlauf des Zylinders sowie Einrichtungen für die Zufuhr von Dampf und für die Abströmung von Dampf und Kondensat. Die Neuheit der Erfindung liegt darin, dass der homogene, aus wärmeleitendem Material, z.B. Gusseisen, bestehende Hantel von einem Aussenmantel 2 umgeben ist, der durch Wärmeleitung vom Mantel 1 erhitzt wird. Die zu trocknende Materialbahn 3 liegt gegen den Aussenmantel 2 an. Dieser ist aus porösem Material mit feinen, damp Π ei tenden Poren, d.h. sogenanntem Sintermaterial, z.B. Sinter-' eisen oder Sintermetall, hergestellt und derart ausgebildet, dass seine äussere Fläche genügend eben is^ um keinerlei Markierungen an die Oberfläche der Papierbahn zu übertragen oder das Festhaften von Fasern aus der Papierbahn in etwaigen Vertiefungen zu verhindern. Durch die Wahl eines geeigneten Sintermaterials können diese Forderungen an die Glätte der I

Mantelfläche 2 erfüllt werden, während gleichzeitig die Forderung an eine gute Porosität und Festigkeit aufrechterhalten worden kann. Ausserdem kann die Oberfläche unter Beibehaltung der genanntun Eigenschaften hart gemacht wer^ui. Infolge der Eigenschaften der Mantelfläche 2 kann eine Dampfabgabo auch durch die poröse Schicht hinein bei Erwärmung der Papierbahn 3 erfolgen, wie es schematisch in Fig. 5 dargestellt wird. Die beiden Pfeile deuten d'it beiden Hauptw&gu an, die der Dampf beim Abdunstcn nimmt, d.h. einerseits aus der Schicht 2 und andererseits in diese hinein, wobei der Dampf entlang d^r den geringsten Strömungswiderstand darbietenden Wege strümt. Mit runden Kreisen wird schematised die poröse Schicht 2 angedeu-

109810/1510 BADORlGiNAL

tet, die doch in Wirklichkeit kein so regelmassiges Aussehen besitzt. Gemäss einer Aus führungs form der Erfindung (Fig. 1.) wird dann der in die poröse Schicht 2 eingetretene Dampf, durch eine Anzahl parallel zur Achsenrichtung des Zylinders verlaufender»)Kanäle 4 abgeleitet. Diese Kanäle sind erheblich gröber als die feinen Poren der Schicht 2.

In dieser Weise wird der Dampf mit dem geringstmöglichen Strömungswiderstand nach dem einen oder beiden Enden oder Stirnseiten des Zylinders abgetrieben. Dadurch dass die Wärmezufuhr völlig oder teilweise durch die poröse Schicht 2 erfolgt, tritt keine Kondensation des durch diese Schicht hindurchgetretenen Dampfes ein. Gemäss Fig. 1,2 und 4 liegen die Kanäle 4 im homogenen Mantel 1 in Form von parallelen Nuten. Natürlich können die Kma'le auch in der porösen Schicht 2 angebracht werden, wie aus Fig. 8 ersichtlich ist.

Die Wärmezufuhr zum Trocknen der Materialbahn 3 kann in verschiedener Heise erfolgen. Einige Ausführungsformen werden in den Figuren 7-10 dargestellt. Fig. 7 zeigt die gleichzeitige Wärmezufuhr von aussen und innen gemäss den Pfeilen E. Die Wärmezufuhr von aussen kann natürlich in verschiedenen Formen durch Strahlung und/oder Konvektion erfolgen. Dies kann durch infrarote Strahlen, brennendes Gas, erwärmte Luft oder Gas erreicht werden. Von innen kann die Wärmezufuhr durch beispielsweise überhitzten Wasserdampf, brennende Gase, heisses öl oder eine andere Flüssigkeit erfolgen. Die Dampfabfuhrkanäle 4 sind in diesem Beispiel im homogenen In- ^ nenmantel angebracht. Das Heizmittel, z.B. überhitzter Wasserdampf, kann z.B. durch den oder die für den Umlauf des Zylinders dienenden Achszapfen zugeführt werden und durch diese abströmen.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform mit Wärmezufuhr nur von innen, die beispielsweise durch überhitzten Wasserdampf erfolgen kann. Die Dampfabzugskanäle 46 sind hier im porösen Material 2 angebracht.

Fig. 9 stellt eine Ausführungsform dar» bei der eine äussere poröse Fläche 5, z.B. ein Trocknungsfilz oder ein Trocknungssiebband» die Materialbahn 3 gegen die poröse Schicht 2 presst. In dieser Weise erhält man eine

1098 10/15 10 BAD ORIGINAL

bessere Wärmeübertragung. Die Wärmezufuhr kann entweder von aussen oder von innen oder durch eine Kombination dieser Möglichkeiten erfolgen. Das Abdampfen erfolgt sowohl durch das Material 5 wie durch das Material 2 hindurch. Die Dampfabzugskanäle 4 sind hier sowohl im porösen Material 2 wie in dem homogenen Innenmantel angeordnet.

Fig. 10 zeigt eine äussere Fläche 6» die dicht ist (z.B. ein Stahlband) und die die Mantelbahn 3 gegen die poröse Schicht 2 presst. Die Wärmezufuhr kann natürlich in verschiedener Weise erfolgen. Die Dampfabgabe erfolgt in diesem Fall nur nach dem porösen Material hin. Diese Ausführungsfora ist von Interesse, da man dadurch in gewissen Fällen ein Papiermaterial wit sehr gleichartigen Seiten und mit guter Flächenebenheit erhalten kann.

Fig. 11 zeigt» wie eine Papierbahn 3 um eine Trocknungsvorrichtung geleitet wird, die der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung entspricht, bei der jedoch eine äussere, den Schichten 5 und 6 in Fig. 9 bezw. Fig. 10 entsprechende Fläche die Papierbahn gegen die poröse Schicht presst.

Wie bereits früher dargelegt worden ist, erfolgt auch die Trocknung von z.B. Papierbahnen derart, dass die nasse Bahn gegen eine einzige umlaufende Zylinderfläche festgepresst wird. Gemäss der Erfindung kann auch ein solcher Zylinder mit einer porösen /kissenhülle sowie mit Dampfabzugskanälen versehen werden. Fig. 12 stellt ein derartiges Trockenverfahren mit einer Presswalze 7 dar, die die Papierbahn 3 auf die poröse Schicht mit den Dampfabzugskanälen 4 überführt. Heizzufuhr kann sowohl von innen durch die tragende innere Mantelfläche 1 wie von aussen §emäss den PfeilenE erfolgen. Ein Schaber 8 und eine Abzugswalze 9 für die getrocknete Papierbahn können angeordnet werden. Natürlich kann eine besondere Heizzufuhr von aussen unmittelbar gegen die poröse Fläche in dem von der Papierbahn nicht bedeckten Bereich des Trocknungszylinders erfolgen. Das Gleiche gilt für die Ausführungsformen nach Figuren 1 und 11.

Als poröses Material wählte man zweckmässig Sintermetall von z.B. Kupfer, Legierungen aus Kupfer, Messing, Sintereisen, Stahl oder Legierungen aus

109810/1510 bad original

Eisen oder Stahl. Wesentlich für die Erfindung ist, dass die Porosität ausreichend ist, um einen guten Dampfdurchgang zuzulassen, während gleichzeitig die Festigkeit ausreichend ist und dass die Aussenfläche so glatt ist, dass irgendwelche Markierungen auf dor Papierbahn nicht entstehen. Weiterhin ist es wichtig, dass die Oberfläche so eben ist, dass Absetzungen in Form von Faserfragmenten und dergleichen! nicht erfolgen. Die poröse Fläche wird zweckmässig durch Abschabe/n mittels eines Schabers, z.B. aus Kunstfasern, rein gehalten. Zur Herstellung derartiger Sintermetalle wird eine zweckmä'ssige Korngrösse für das zum Sintern gewählte Material verlangt. In der Praxis hat es sich gezeigt, dass eine zweckmässige Korngrösse für eine sogenannte 10%-ige Bronze geringer als 75 μ und durchschnittlich etwa 40 μ ist. Dies wird als Beispiel angegeben; es können jedoch " auch gröbere oder feinere Partikelgrössen, je nach den übrigen Umständen bei der Herstellung des Sintermaterials angewandt werden.

Um die Forderung an gute Oberflächenglätte und Flächenfestigkeit mit einem niedrigen Strömungswiderstand für den gebildeten Dampf zu kombinieren, kann im Rahmen der Erfindung das poröse Material aus mehreren verschiedenen Schichten mit verschiedenen Eigenschaften zusammengesetzt sein. So kann zweckmässig die Aussenschicht des porösen Materials derart hergestellt werden, dass sie eine Menge feiner Poren sowie eine glatte Fläche besitzt, während eine oder mehrere Innenschichten aus erheblich gröberem Sintermaterial bestehen, um den geringstmönliehen Strömungswiderstand für den Dampf zu ergeben, Die verschiedenen Schichten können vor dem Sintern P zusammengepresst werden. Die äussere Schale kann gegebenenfalls verchromt oder mit einer anderen Aussenbelegung verschen werden, um eine zweckmässige Aussenhärte zu erhalten. Die verschieden grossen Kreise in Fig. 5 sollen verschiedene Schichten des Sintermaterials darstellen. Durch diese Ausbildung kann in gewissen Fällen ein so geringer Strömungswiderstand in Richtung nach den Zylinderstirnseiten erreicht werden, dass es wenigstens für Trocknungszylinder mit verhältnismässig geringer Breite nicht erforderlich ist, besondere Dampfabzugskanäle 4 vorzusehen. Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch einen Trocknungszylinder ohne besondere Dampfabzugslanäle. Dass zumindest die Aussenschicht des porösen Materials sehr feine Kanäle besitzt, hat sich auch als günstig erwiesen, um eine gute Trock-

109810/1510

BAD ORiGiNAL

nungswirkung zu erzielen. Innerhalb gewisser Temperaturgebiete hat es sich nämlich gezeigt, dass die feinen Poren durch Kapillarwirkung Wasser in der Flüssigkeitsphase aufsaugen, das darauf weiter in dem porösen Material verdampft.

Der durch das Sintermaterial und/oder durch die Dampfabzugskanäle strömende Dampf kann natürlich an den Zylinderstirnseiten in geeigneter Weise gesammelt werden, um für Vorwärmung von Luft oder dergleichen beispielsweise in dem Trocknungssystem der Papiermaschine verwertet zu werden.

Es sind schon einige Meßsergebnisse für die Verdampfung durch eine Vorrichtung gemäss der Erfindung im Vergleich zu einer üblichen Trocknung einer Papierbahn genannt worden. Es wurde ein Vergleich zu verschiedenen Papierqualitäten vorgenommen, wobei von einem 40%-igen Trocknungsgehalt der Papierbahn ausgegangen wurde, die auf 95% Trockenendgehalt getrocknet wurde. Die untenstehende· Tabelle zeigt, wie die Trocknungszeiten bei einigen Papierqualitäten verkürzt werden. Die Aussentemperatur war in sämtlichen Fällen 120° C.

Qualität	Trocknungszeit in Sekunden bei Trock nung mit erhitzter homoqcne-r Fläche	poröser Fläche	Zei therab- setzung in %
Kraftpapier, ßo <)	6,5	3,7	43
Fluting, 127 (j	20,5	15,ΰ	24
Schreibpapier 70 π	5,7	3,5	39
Sackpapitr 90 g	9,7	5,6	42

Die Erfindung kann auch zum Trocknen von ebenen Flächen verwertet werden. Fig. 13 stellt ein Rüge-leisen unr, das gemäss der Erfindung eine» poröse 'jthicht 2, eine- homogune wärmeleitende' Hand 1, eine Wärmequelle. 10, z,B,· in Form von elektrischen Widerstandseiementen urn! Üampfabzugskanäle 4 besitzt. D.is Dügekison oder die Bügel sohle für McisehinonbUgtln, ausgeführt

10 -

BAD ORlGiNAL

109810/1510

im Rahmen der Erfindung, z.B. gemäss Fig. 13, zeichnen sich durch eine erheblich erhöhte Arbeitsleistung im Vergleich zu Vorrichtungen Üblicher Art aus.

• Die Erfindung kann auch in Trocknungsapparaten zum Locken von Haar (Permanentondulierung) verwertet werden. Seit langem werden Spulen mit erhitzten zentralen Kernen benutzt, \m die das Haar gewickelt wird, um im feuchtem Zustand durch die dem Haar von innen zugeführte Wärme getrocknet zu werden.

Um das Handhaben zu vereinfachen, werden zweckma'ssig die Spulen vor der Anwendung in einer besonderen Heizvorrichtung erhitzt, in der die Wärme z.B. durch Leitung mittels elektrisch erhitzten zylindrischen oder kegeligen Stiften überführt wird, von denen je in eine entsprechende Bohrung im Zentrum der Spule hineinpasst. Um die grosstmögliehe Wärtnemenge zuzuführen, ohne dass die Spulen zu schwer werden, wird ein Spulenzentrum mit der grösstmöglichon Wärmeleistung gewählt. Verschiedene Ausführungsformen sind bekannt, und bei einer dieser wird ein Zentrum benutzt, das innen mit einem Material gefüllt ist, das dadurch besonders wärmeabsorbierend ist, dass es innerhalb des zum Trocknen bestirnten Temperaturbereiches schmelzt bezw. erstarrt, wodurch die beim Erstarren abgegebene Schmelzwärme verwertet werden kann. Derartige Spulen besitzen gewöhnlich eine Aussenhülle aus einem Material mit verhäUnismässig niedrigem Wärmeleitungsvermögen, um allzu hohe Aussentemperatüren in der Aussenschicht zu vermeiden, da eine zu hohe Temperatur schädlich auf das Haar einwirken könnte.

Im Rahmen der Erfindung können derartige Haarlegespulen hergestellt werden, bei denen die Aussenhülle z.B. aus Kunststoffmaterial gesintert ist, so dass Dampf durch die Poren in das Sintermaterial geleitet werden kann. Der Dampf wird in finer senkrecht zu den Temperaturgradiert ten verlaufenden Ebene abgeführt und gegebenenfalls kann die Dampfableitung dadurch erleichtert werden, dass besondere Dampfableitungskanale im Kunststoffmaterial oder in der Aussenschicht des Kerns angebracht werden.

Fig. 14 zeigt.wie oine Haarwickel spule gemäss der Erfindung, hauptsächlich gemäss der AusfUhrungsform nach den Patentansprüchen 9, 10 oder 11

- 11 -

109810/1510 _RAn

angeordnet werden kann. Die poröse Aussenhülle 13 kann zur Erleichterung des Haarwickeins auch herausragende Stachel 16 besitzen. Die innere homogene Wand 11 steht bei der Erhitzung der Spule mit wärmeleitenden Stiften in Verbindung, die in das Loch 18 eingeführt werden. Ausserhalb des Hohlraums der Wand 11 befindet sich ein Material 17 mit hoher Schmelzwärme, das bei Erhitzung gemäss den obigen Ausführungen schmilzt« Eine homogene wärmeleitende Wand 12 bildet eine Sperrschicht zwischen dem porösen Material 13 und dem erhitzten Kern 18. Dampfabzugskanäle 14 können gegebenenfalls im porösen Material 13 angebracht werden. Diese Kanäle sind jedoch nicht notwendig, wenn das poröse Material ausreichend porös ist. Fig. 14 soll nur einen Typ einer Haarspule im Rahmen der Erfindung zeigen. Die Erfindung kann natürlich für Haarwickelspulen ohne schmelzenden Kern ausgenutzt werden. Falls eine Spule mit schmelzendem Kern verwandt wird, verhindert die homogene Wand 12 jedoch auch, dass die Wärmequelle, d.h. geschmolzenes Material, nach der porösen Aussenhiille 13 dringt.

Beim Wickeln von Haar mit Haarwickelvorrichtungen gemäss der Erfindung kann das Haar zweckmässig befeuchtet werden, bevor es um die Spulen gewickelt wird, um dann von der gespeicherten Wärme getrocknet zu werden. Wenn jedoch das poröse, zweckraässig aus einem Feuchtigkeit nicht absorbierenden Mittel bestehenden Material, z.B. Kunststoff, seinem Volumen, seiner Struktur und seiner Porosität derart abgepasst ist, dass es auf Grund von Kapillarwirkung wasseraufsaugend wirkt, so dass es Wasser in geeigneter Menge im Verhältnis zur Wärmekapazität des Kerns aufsaugt, kann das Haar trocken um die heissen Spulen gelegt werden, nachdem diese mit Wasser befeuchtet worden sind. In dieser Weise gibt die poröse Aussenschicht der befeuchteten und heissen Spule Dampf ab, der das Haar befeuchtet. Nachdem die Feuchtigkeit aus den Kapillaren der porösen Schicht abgetrieben und teilweise vom Haar absorbiert worden ist, trägt die im Kern der Spule und der porösen Hülle verbleibende Wärme zur Trocknung des Haares bei. Mit dieser Methode erhält man eine sehr gleichmässige Befeuchtung des Haares, die das Locken des Haares erheblich erleichtert. Anstelle für oder ausser den axiellen in Fig. 1-4 und 7-12 gezeigten Kanälen 4 kann man auch Dampfabzugskanäle anordnen, Oie eventuell ' schraubenlinienförmig oder sich auch rund um den Zylinder 1 zirkeiförmig

- 12 -

tOSS1O/iSii bad ORIGINAL

und/oder um den Umkreis der porösen Schicht 2,aber immer noch hauptsächlich rechtwinklig gegen die Richtung des Temperaturgradicnten, strecken. Diese weiteren Kanäle können als VerbinJungspassaqen zwischen angrenzende Kanäle 4 angeordnet werden.

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Horst Rose Dipl.-Ing. Peter Kosel

10 9 810/1510 BAD ORIGINAL

Claims

Dipl.-bg. Horst Rose

Patentanwälte

Bad Gandersheim »3 _4# August 1970

Hohenhöten 5

AB Inventing Akten-Nr.: 2130/2

Patentgesuch vom 4. August 1970

Patentansprüche

1.) Verfahren zum Trocknen von feuchtem Material, wobei Wärme von einer Wärmequelle völlig oder teilweise der einen Seite einer porösen Schicht zugeführt wird, deren Poren Dampf leiten können, während das feuchte Material in Berührung mit der anderen Seite der porösen Schicht steht, so dass die Feuchtigkeit im feuchten Material unter Einwirkung von Wärme von der Heizquelle zu Dampf verdampft wird, wobei der Dampf wenigstens teilweise in die poröse Schicht und durch diese in entgegengesetzter Richtung auf Grund des durch die Wärmezufuhr gebildeten Temperaturgradienten getrieben wird, wobei die von einer beispielsweisen feuchten Wärmequelle, wie überhitzten Wasserdampf, zugeführte Wärme hauptsächlich durch Wärmeleitung der porösen Schicht über eine homogene, wärmeleitende Wand zugeführt wird, welche Wand ganz oder teilweise in wärmeleitender Berührung mit der porösen Schicht steht und eine die Dampfdurchströmunn durch diese Schicht sperrende Schicht zwischen der porösen Schicht und der Wärmequelle bildet dadurch g υ k e η η ζ c i c h n-e t, dass der durch Abdampfen vom feuchten Material gebildete Dampf hauptsächlich quer zur Richtung des rernperaturgradienten abgeleitet wird.

Vorrichtung zur Durchführung dos Verfahrens nach Anspruch 1 zum Trocknen von feuchtem Material, wobei Wärr.u aus einer Wärmequelle völlig oder teilweise der einen Seite einer porösen Schicht zugeführt wird, deren Poren .Dampf leiten können, während das fauchte Material in Eerührung mit der dndcn-n Seite der porösen Schicht ste>ht, so dass die Feuchtigkeit im feuchten■ !la.terial unter Einwirkung der Wärme aus der Wärmequelle zu Dampf verdampft wird, wobei dtr Dampf wenigstens teilweise in die poröse Schicht hinein und durch diese in entgegengesetzter Richtung auf Grund des durch die 1/iirnK zufuhr gebildeten TimperaturgradJunten getrieben wird, wobei die Vorrichtung mit ι iner homogenen, wärmeleitend«η Trennwand (1) versehen ist, welche ganz oder teilwuisi* mit der porösen Schicht (/) in Berührung

109810/1510

steht und eine die Durchströmung derselben sperrende Schicht zwischen der porösen Schicht und der Wärmequelle bildet 41*4, dadurch gekennzeichnet, dass AusströmungsdurchgängeAin der wärmeleitenden Trennwand (1) und/oder der porösen Schicht (/) zum Ableiten des durch Abdampfen vom feuchten Material gebildeten Dampfes in einer Richtung hauptsächlich quer zur Richtung des Temperaturgradienten angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

(2) dass die poröse Schicht^gesintert und so zusammengesetzt ist dass deren dem feuchten Material zugekehrte· Fläche, zwecks Bildung einer glatten Fläche aus feinem Sintermatcrial, zweckmässig einem gesinterten, metallischen Material besteht, während das Innere der porösen Schicht zwecks Erzielung eines niedrigeren Strömungswiderstandes für den Dampf aus gröberem Sintermaterial besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Erzielung dos geringsten Strömungswiderstandes für den Dampf im Verhältnis zu den Poren grobe Kanäle in der porösen Schicht und/oder in der der porösen Schicht zugekehrten Oberfläche der homogenen Trennwand in einer zur Temperaturgradientrichtung hauptsächlich quer verlaufenden Ebene angeordnet sind, so dass die Ableitung des Dampfes in dieser Ebene erleichtert wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 - Ί, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung die Form eines Bügeleisens oder einer Bügelsohle aufweist.

6. Zylinderförmige Trocknungsvorrichtung (jemäss Anspruch 2, 3 oder 4, beispielsweise zum kontinuirlichen Trocknen von feuchten Materialbahncn aus beispielsweise Papier oiler Zellstoff, wobei der Zylinder auf Achszapfen drehbar gelagert ist, von denen wenigstens einer für die Zufuhr und gegebenenfalls für die Ableitung oines für die llarmcfibqabo zweckmässigen Wärmemittels, z.U. heissen Wasserdampf, angeordnet ist, dadurch

10 9 8 10/1510 ^ßAD

g e k e η η ζ e i c h η e t, dass Ausströmungsdurchgänge bzw. Kanäle/^J zum Ableiten des gebildeten Dampfes in einer Richtung hauptsächlich quer zur Temperaturgradientrichtung angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Durchgänge bzw. Kanäle angeordnet sind, um den gebildeten Dampf hauptsächlich in der Richtung der Generatrizen gegen eine oder beide Gabeln des Zylinders abzuleiten.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Durchgänge vorgesehen sind_;den Wasserdampf um die Peripherie des Zylinders abzuleiten.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass einige der Durchgänge vorgesehen sind_/das Wasser in der Generatrizrichtung des Zylinders abzuleiten und, dass andere Durchgänge vorgesehen sind das Wasser ringsum der Peripherie des Zylinders abzuleiten.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7, 8 und 9, dadurch g e k e η η -zeich net, dass die Materialbahn den Zylinder entlang einer, die Hälfte des Umkreises übersteigenden Strecke, berührt.

11. Vorrichtung nach Anspruch Z zum Wickeln von Haar, bei der das Haar aufgewickelt wird.um danach im feuchten Zustand^ um hauptsächlich zylinderförmige/ Trockenvorrichtungen getrocknet zu werden, wobei jede Vorrichtung einen erwärmten Kern von hoher Wärmekapazität und eine äussere Schicht mit verhältnisma'ssig geringem Härmeleitungsvermögen aus beispielsweise Kunststoff, aufweist, um eine allzu hohe Oberflächentemperatur in der äusseren

Ir

Schicht zu vermeiden, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Schicht aus porösem*Material, vorzugsweise Kunststoff, besteht in dem die Poren dampfleitende Kanäle bilden, und dass das poröse Material und/oder die dem porösen Material zugekehrte Fläche der homogenen Trennwand so angeordnet ist, dass wenigstens ein Teil des gebildeten Dampfes in wenigstens einer Ebene abgeleitet wird, die hauptsächlich quer zur Tempera-

BAD ORIGINAL

109810/1510

turgradientrichtung verläuft.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gc kennzeich η e t, dass wenigstens ein Teil der Durchgänge vorgesehen sind^den Wasserdampf hauptsächlich in einer parallel zu den Gcneratrizen des Kerns verlaufenden Richtung abzuleiten.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material in seinem Gesamtvolumen, seiner Struktur und seiner Porosität gegenüber der Wärmeleistung des Kerns so angepasst ist, dass es bei Befeuchtung auf Grund der Kapillarwirkung eine geeignete Menge Wasser aufsaugt» die auf Grund der in Kern der llaarwickelvorrichtung gespeicherten Wärme von diesem abgetrieben wird, um völlig oder teilweise vom.,-da* um die Vorrichtung gewickeUc^Haar absorbiert zu werden, sowie dass die im Kern und dem porösen [Material vorbleibende Wärme ausreichend ist, um dann zum Trocknen des derart befeuchteten Haares wirksam beizutragen.

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Horst Rose Dipl.-Ing. Peter Kosel

^109810/1610

Lee rs ei te