DE2053284A1

DE2053284A1 - Trockeneinrichtung

Info

Publication number: DE2053284A1
Application number: DE19702053284
Authority: DE
Inventors: Stephen Anthony Montreal Descary J Gilbert Lachine Quebec Rodwin (Kanada)
Original assignee: Dominion Engineering Works Ltd
Current assignee: Dominion Engineering Works Ltd
Priority date: 1969-11-07
Filing date: 1970-10-30
Publication date: 1971-05-13
Also published as: DE2053284B2; FR2069085A5; DE2053284C3; CA901281A; GB1311365A; US3750306A

Description

Anmelder: Dominion Engineering Works, Limited, Toronto, Ontario, Canada

Trockeneinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Trockeneinrichtung zur Verringerung des Feuchtigkeitsgehalts einer Materialbahn, insbesondere eine Trockeneinrichtung für eine Papierbahn, in welcher Schallgeneratoren Verwendung finden, die eine Verlagerung von Flüssigkeit relativ zu der Papierbahn ermöglichen sollen.

In der Patentanmeldung P 20 33 427.4 (D-2636) wurde bereits eine Trockeneinrichtung vorgeschlagen, die für eine Schalltrocknung von Papierbahnen von zwei Seiten her geeignet ist und mindestens einen Schallgenerator aufweist, um Feuchtigkeit relativ zu den Randzonen der Papierbahn zu verlagern.

Die praktische Verwendbarkeit von Schal!generatoren zur Trocknung von Materialbahnen hängt, von der wirksamen Ausnutzung der erzeugten Schallenergie und von der Zufuhr einer ausreichenden Gasmenge bei geeigneter Temperatur ab sowie von Feuchtigkeitsbed ingungon und der Geschwindigkeit, um die verlagerte Feuchtigkeit wirksam von den Außenbereichen der Materialbahn zu entfernen. Bei Trockeneinrichtungen mit Schallgeneratoren wie beispielsweise DÜHonpfeifen oder schlitzartigen Umwandlern, welche gegen eine konvex gekrümmte Bahn wirken, wie in dem Falle einer Papierbahn auf einer Trocknerwa1ze, wurde festgestellt, daß trogformige

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Schallreflektoren mit einer Anzahl von punktförmigen Schallquel-Len, die darin in einem Abstand aufgereiht sind, eine zufriedenstellende Steuerung der Verteilung der Schallintensität ergeben. Das Querschnittsprofil derartiger Reflektoren, insbesondere für Trocknerwalzen mit einem verhältnismäßig kleinen Radius, hat zweckmäßigerweise eine angenähert elliptische Form.

Durch die Erfindung soll ein Schallreflektor geschaffen werden, welcher ein derartige.'? Profil aufweist, daß eine gute Ausnutzung der Schallenergie in Verbindung mit einer gekrümmten oder gewölbten Stützfläche für eine Materialbahn ermöglicht wird, die beispielsweise von einer Trocknerwalze gebildet wird.

Es wurde festgestellt, daß die Trocknungseigenschaften einer Schallquelle durch die Verwendung einer Reflektoranordnung optima L gemacht werden können, weLche auffallende longitudinale Schallwellen praktisch senkrecht auf die Oberfläche der zu trocknenden Materialbahn richten. Der Reflektor ist so angeordnet und hat eine solche Form, daß er Schallwellen, die von der Materialbahn reflektiert werden, wieder in das Zentrum der Schallquelle richtet. Die gesamte Länge der Schallwelle von dem Schallzentrum des Generators zu der Reflektoroberfläche und damit zu der Bahnoberfläche kann gleich einem ganzzahligen vielfachen der halben Wellenlänge der höchsten Frequenz des erzeugten Schalls gemacht werden, die in der Ebene der Schallquelle gemessen wird, um den Wirkungsgrad der Arbeitsweise zu verbessern. Durch einen geeigneten Abstand der pfeifenförmigen Schallquellen zum Zwecke der Vermeidung von Interferenzerscheinungen ist. diese Beziehung immer noch gültig für die dazwischen liegenden Strecken der Reflexion, zwischen einzelnen Schallquellen. Die Verwendung von Leitflächen zwischen diesen Quellen kann ebenfalls zweckmäßig sein.

Wenn eine Materialbahn über eine zylindrische Oberfläche oder über Oberflächen mit vorherbestimmten Krümmungsradien verläuft,

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führt ein Betrieb mit einer erzwungenen Frequenz nur zu einer kleinen Änderung der Wellenlänge der in Resonanz stehenden Luft, die zur Verlagerung von Feuchtigkeit auf die Materialbahn auftrifft, wobei die Verwendung eines -elliptischeH Reflektors mit einem Brennpunkt in dem Schallzentrum und dem anderen Brennpunkt in dem Krümmungszentrum der Stützfläche bei der oben erwähnten

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Beziehung hinsichtlich der Wellenlänge einen hohen Wirkungsgrad der Ausnützung der Schallenergie gewährleistet. Eine derartige Anordnung ergibt eine Verstärkung des Schallfelds durch Reflexionen von der Oberfläche der Materialbahn. Im Falle größerer Walzen, die einen Durchmesser von 300 cm oder mehr haben können, kann die elliptische Form des Reflektors von geringerer Bedeutung sein und andere Formen können genügen, die zwischen einer elliptischen und einer parabolischen Form liegen. Jedoch sind die Anforderungen hinsichtlich der Ausbildung eines Schallstrahls und dessen Richtungsablenkung durch einen Reflektor immer noch zutreffend.

Während spezielle Laborarbeiten mit Düsenpfeifen als Schallquelle durchgeführt wurden, ist die Erfindung auch mit. schlitzartigen Schallgeneratoren durchführbar, die sich im wesentlichen parallel zu der Hauptachse der Trocknerwalze erstrecken, in Kombination mit länglichen trogartigen Reflektoren, bei welchen das Querschnittsprofil entsprechend den oben ausgeführten Grundsätzen ausgebildet ist.

Beim Betrieb einer mehrreihigen Trockeneinrichtung mit einer Anzahl von angrenzenden Reihen von Schallgeneratoren wurde es als vorteilhaft festgestellt, aufeinanderfolgende Reihen mit unterschiedlicher Frequenz zu betreiben, um eine Dämpfung von Vibrationen der Materialbahn zu ermöglichen und damit den resultierenden Reibungskoeffizienten zu verbessern, um einen wirksameren Reibungskontakt der Materialbahn mit der Trommel zu erzielen. f

Eine Trockeneinrichtung zur Verringerung des Feuchtigkeitsgehalts einer Materialbahn ist deshalb erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Stützeinrichtung für die Materialbahn, die eine gekrümmte Oberfläche aufweist, über welche die Materialbahn verlauft, durch einen Schallgenerator, der gegenüber der Oberfläche' aui der von dem Krümmungszentrum entfernten Seite angeordnet ist, mn longitudinale Schallwellen zu liefern, die praktisch senkrecht auf die Materialbahn auffallen, und durch Reflektoren, die mit den Schallgeneratoren zusammenarbeiten, die außerhalb davon relativ zu der gekrümmten Oberfläche angeordnet sind und praktisch einen elliptischen Querschnitt in einer Ebene senkrecht zu der

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Hauptachse der gekrümmten Oberfläche aufweisen, deren Brennpunkte praktisch im Schallzentrum der Schallgeneratoren und der Krümmungszentren der gekrümmten Stützfläche liegen, wodurch beim Betrieb Schallenergie von den Schallgeneratoren praktisch senkrecht zu der Stützfläche reflektiert wird und von einer Materialbahn reflektierte Schallenergie in das Schallzentrum ζurückgeleitet wird, um das Schallfeld auf der Bahnoberfläche zu venstärken.

Bei der Benutzung von Trockeneinrichtungen mit Düsenpfeifen mit einem verhältnismäßig großen Wirkungsgrad, wobei ein effektives Schallfeld erzielt werden kann, indem drei oder vier Pfeifen

auf jeweils 900 cm (Quadratfuß) der Bahnfläche vorgesehen werden, kann es notwendig oder vorteilhaft sein, eine Verbesserung der Menge der in Schwingung versetzten Luft zusätzlich zu der aus den Pfeifen austretenden Luft zu bewirken, die auf die Bahnoberfläche auftrifft, um die Feuchtigkeitsverhältnisse zu verbessern und eine bessere Trocknung von Grenzschichten zu bewirken. In diesem Fall wird zusätzliche Luft unter niedrigem Druck, vorzugsweise bei einer Temperatur, die nicht zu verschieden von der Temperatur der aus den Pfeifen austretenden Luft ist, und die geeignet in dem interessierenden Bereich verteilt wird, durch Mischung mit der Pfeifenluft zum Mitschwingen veranlaßt, um eine verringerte Anzahl von Pfeifen pro Flächeneinheit der Papierbahn zu ermöglichen, indem Luft mit niedrigem Druck für einen Teil der Luft mit höherem Drück ersatzweise Verwendung findet.

Obwohl die folgenden Ausführungen in Verbindung mit der Anpassung einer abgewandelten üblichen Trockeneinrichtung erfolgen, in der einer oder mehrere Trocknerzylinder vorgesehen sind, die für eine Trocknung mit. Hilfe von Ultraschall geeignet sind, können die Vorteile der Erfindung ebenso bei Anwendungen auf Trockner erzielt werden, bei denen mit einer Saugwalze eine Trocknung erzielt wird.

Anstelle einer rotierenden Trommel kann die Erfindung auch auf eine sich bewegende oder feststehende gekrümmte Stützfläche für die Materialbahn Verwendung finden, die beispielsweise aus Filz, Netzgewebe oder Teilen sonstiger Fördereinrichtungen besteht.

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Durch luftbetätigte Schallgeneratoren, insbesondere Düsenpfeifen mit konvergenten oder konvergent-divergenten Düsen geeigneter Konstruktion sind besonders unempfindlich gegen Rückdruck. Deshalb können Druckverhältnisse in der Schallkammer geändert werden und geeignet zur Erzielung einer besseren Wirtschaftlichkeit ausgenutzt werden, ohne die Schallerzeugung ungeeignet zu beeinflussen.

Zusätzlich zu der Verwendung von statischem überdruck durch Begrenzung des Luftaustritt^ von der Unterseite der Schallkammer kann auffallende Pfeifenluft als die Quelle des Überdrucks Verwendung finden. In offenen Schallkammern kann deshalb der Kontaktdruck der Materialbahn gegen die Trommel durch die Wirkung des Schallfelds verbessert werden, während bei unter Druck arbeitenden Schallkammern der ausgewählte Überdruck in dem Bereich von Of14 bis 0,28 kg/cm , wie beispielsweise für Zeitungspapier, Niederhaltekräfte in einem Bereich erzielt werden, der normalerweise durch die Verwendung von Trockenfilzen erzielt wird. Dieser

der Kontaktdruck liegt beträchtlich über demjenigen Niederhaltekräfte für die Materialbahn, die normalerweise bei der Verwendung von Konstruktionen mit Trockenhauben erzielt werden.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist deshalb darin zu sehen, daß die Verwendung von Trockenfilzen nicht nötig ist, wodurch sich außerdem beträchtliche Einsparungen ergeben.

Durch die wahlweise Steuerung axial getrennter Zonen oder einzelner Schallgeneratoren und/oder durch die Steuerung der Blasluft mit niedrigem Druck kann eine wirksame Feuchtigkeitsverteilung in Querrichtung relativ zu der Breite der Bahn erzielt werden, indem lokale Änderungen in der Zufuhr oder Intensität der in Schwingung versetzten Luft, erfolgen. Es wurde ferner festgestellt, daß die Trocknungsrate einer nassen Bahn bei einem gegebenen SchaLLfeld größer als diejenige einer weniger nassen Bahn ist. Diese Eigenschaft bewirkt eine beträchtliche automatische Verteilung der Feuchtigkeit innerhalb dieser Grenzen, da die Trocknungsrate eines feuchteren Teils diejenigen eines angrenzenden trockneren Teils der Materialbahn überschreitet, wodurch der feuchtere Bereich automatisch stärker getrocknet und damit beseitigt wird. Eine Steuerung des Schallfelds in einer

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Querrichtung der Maschine ermöglicht jedoch zusätzliche eine profilierte Feuchtigkeitsverteilung in der Bahn, welche durch Abwandlung der Wirkung oder durch Abschaltung bestimmter Pfeifen oder Gruppen von Pfeifen mit oder ohne eine geeignete Steuerung der zusätzlichen Luftströmung mit niedrigem Druck erzielt wird.

Die Verwendung von Schalltrocknung in Verbindung mit einer vorhandenen Trockenpartie üblicher Art erhöht die Gesamttrocknungs rate der Partie und ermöglicht eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit der Papiermaschine und/oder eine verbesserte Feuchtigkeitssteuerung.

Bei einer Schalltrocknung erfolgt die Entfernung von Feuchtigkeit in der Hauptsache durch mechanische Wirkung, wodurch das Temperaturgefälle in der Trockenpartie auf Grund von Verdampfungswärme erheblich verringert werden kann. Da jedoch die Trocknungsrate mit der Bahntemperatur ansteigt, können Heizeinrichtungen in der ersten Stufe der Trockenpartie vorteilhaft, sein, um schnell die Temperatur der Materialbahn zu erhöhen. Um die Abkühlung durch Verdampfung zu verringern und um optimale Bahntemperaturen zum Trocknen zu erzielen, können zusätzliche verhältnismäßig kurze, dazwischen liegende Heizabschnitte für die Bahn Verwendung finden. Die kompakte Geometrie von Schallkammern ermöglicht, die Einführung von dazwischen liegenden Einrichtungen zur erneuten Erhitzung der Bahn, vorzugsweise am Beginn der Zone mit Schalltrocknung, so daß eine hohe Ausnutzung eines großen Teils des Umfangsbereichs'einer großen Trommel erfolgen kann. Bei einer einzigen Trommel mit einem großen Umschlingungswinkel und einer großen Ausnutzung der Trommel ist es deshalb ohne weiteres möglich, > einen Heizabschnitt oder mehrere Heizabschnitte anzuordnen, um eine optimale Temperatursteuerung der Bahn zu erzielen.

Die Erhöhung der Bahntemperatür kann durch' die Verwendung einer retardierenden Atmosphäre mit oder ohne Unterstützung durch Schallwellen erfolgen, wie in der Patentanmeldung P 19 63 905.5 ausgeführt ist.

Um Feuchtigkeit von einer bewegenden Bahn abzuführen, welche durch Schallenergie verlagert wurde, muß der Grenzbereich der Bahn gut belüftet werden, während ein erneutes Benetzen zu ver-

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meiden ist. Wegen der verhältnismäßig kleinen Luftmenge, die durch die Pfeifen zugeführt wird, ist es oft vorteilhaft, zusätzliche in Schwingung versetzte Luft unter niedrigem Druck zuzuführen, um eine geeignete Belüftung der Grenzbereiche der Bahn zu erzielen- Ferner ergibt eine Steuerung der Strömungsmenge und der psychrometrxschen Bedingungen dieser zusätzlichen Luft einen großen Steuerbereich für die Bahntrocknung und die psychrometrischen Bedingungen der aus der Schallkammer austretenden angefeuchteten Luft, während dabei ein erneutes Benetzen der Bahn praktisch nicht auftreten kann.

Eine wirksame Zufuhr von durch Vermischung in Schwingung versetzter Luft zur Entfernung der mit der Feuchtigkeit austretenden Luft in einer Richtung entgegen der Bewegungsrichtung der Bahn und zu einer weitgehenden Verringerung des Durchtritts von mit Feuchtigkeit beladenen Grenzbereichen in folgende Reflektoren, wird durch einen geneigten Luftvorhang an der in Förderrichtung liegenden Kante des betreffenden Reflektors erzielt, wodurch sich eine Zwangsbelüftung des Grenzbereichs der Bahn durch die Luftmischung ergibt. Der Zusatz von Luft mit niedrigem Druck in dieser Weise bedeutet eine wirtschaftliche Erhöhung der Wirkung der Pfeifenluft bei der Verlagerung und bei der Entfernung der Feuchtigkeit, während die zum Abtransport der Feuchtigkeit dienende Luft: selbst eine erzwungene Resonanz in den Reflektoren erfährt, wodurch sich ein gemeinsam wirksames Schallfeld ergibt. Der Luftvorhang erfüllt auch die Funktion der Isolation der aus dem Reflektor von dem Grenzbereich der Bahn austretenden Luft, indem Λ frische Luftschichten an dem Grenzbereich auftreten, um eine erneute Benetzung in diesen Bereichen zu verhindern.

Obwohl die vorangegangenen Ausführungen sich in der Hauptsache auf Trocknungsbereiche mit einerSchalltrocknung unmittelbar unter den Reflektoren beziehen, können auch zweite Bereiche mit:-einer Schalltrocknung vorgesehen werden. Durch Anordnung von reflektierenden Wänden zwischen angrenzenden Reflektoren in einem geeigneten Abstand von der Bahn, und durch die Anordnung von Luftauslässen daran, kann eine weitere Ausnutzung der Vorteile der Schallenergie in der austretenden Strömung erfolgen, um die vorhandene Energie weiter auszunutzen, während die Anforderungen

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für die Schallisolierung der dazwischen liegenden Reflektorzonen in einem gewissen Ausmaß verringert werden kann.

Der Wirkungsgrad der Trockeneinrichtung wird erhöht, indem eine Anordnung mit einem optimalen Umschlingungswinkel Verwendung findet, wodurch der relative Einfluß von Leckverlusten am Bahneintritt und am Bahnaustritt minimal gehalten wird.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine isometrische Ansicht eines Endes einer Trocknertrommel mit zwei Schallreflektoren gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Pfeilrichtung 2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Schnittansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Reflektors;

Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform entsprechend Fig. 3;

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Trocknertrommel mit einer 180° Schallkammer darüber;

Fig. 6 eine Schnittansicht durch das Ausführungsbeispiel in Fig. 5, parallel zu der Hauptachse der Walze, woraus die Endabdichtung ersichtlich ist;

Fig. 7 eine Sehnittansieht durch eine Trommel mit einer Hau be und einem großen Umschlingungswinkel;

Fig. 8 eine vergrößerte Teilansicht das Teils 8 in Fig. 7, woraus eine in Querrichtung abdichtende Einrichtung ersichtlich ist;

Fig. 9 einen Teilschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform einer Haube und einer Dichteinrichtung; und

Fig. IO ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel einer Trocknerhaube.

Fig. 1 zeigt die Beziehung einer Trocknertrommel 20 mit dem Radius H zu zwei Reflektoren 21. Schallquellen 23 sind entlang der gesamten Breite der Trommel angeordnet. Jeder elliptische Reflektor 21 hat daran befestigte reflaktirende Wände 22, wodurch der effektive Wirkungsbereicli vergrößert wird.

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Fig. 2 zeigt das elliptische Querschnittsprofil der Reflektoren 21, in denen Schallgeneratoren 23 so angeordnet sind, daß longitudinale Schallwellen praktisch senkrecht auf die Oberfläche 25 der Materialbahn auffallen, wobei der reflektierte Schall auf den Generator 23 gerichtet wird, so daß eine Verstärkung des Schallfelds erfolgt. Die reflektierenden Wände 22 sind in einem solchen Abstand und parallel zu der Oberfläche der Trommel 20 angeordnet, daß sich ein optimales Schallfeld ergibt. Extrudierte Kantendichtungen 27 aus Gummi oder Kunststoff dienen zur Aufrechterhaltung des Luftdrucks unter dem Reflektor 21 und auch zur Ableitung der gesättigten Grenzschicht aus feuchter Luft angrenzend an die Bahnoberfläche, die durch das Schallfeld erzeugt wird. Dadurch wird die Hauptmenge der austretenden Luft in eine Richtung abgeleitet, die entgegengesetzt der Bahnrichtung verläuft. Die Luft tritt durch die Öffnung 28 zwischen angrenzenden Reflektoren aus. Die Schallausbreitung und die Reflexion erfolgt in Richtung der dargestellten Pfeile 24 in einem Querschnitt senkrecht zu der Trommelachse und durch die Schallquellen 23.

Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 wird außer durch die Schallgeneratorexi 23 Luft in den Reflektor 31 durch eine Leitung 32 eingeleitet, welche eine Verbindung 33 für den Eintritt von Luft mit niedrigem Druck aufweist.

Ein Schlitz 35 sowie gegebenenfalls eine Reihe von Öffnungen 34 ermöglicht den Zutritt von Sekundärluft in der Form von Luft strahlen in den Reflektor 31, welche Luft sofort durch Vermisehung mit der Luftmenge in Schwingung versetzt wird, welche durch die Pfeifen 23 zugeführt wird. Ein geeigneter Effekt wird durch den geneigten Schlitz 35 erzielt, welcher sich e^-clanc oer Breite der Troimme]. 20 erstreckt und er.ne Tuirbuienx unf -3ine Iiiftrirkulacion in einer Richtung bewirkt., di^ ertgeg^niiso i^t der D,chi. 10'vcv.n:." d^r Tromnei ist Dir¹ v?nr.isoht^ feuehce Livfv. des 3chüII„·:. .;.;:■£·. v>:irö dann durch de:,. Ref XeIitor">/:„;: :::^ver:;-au~: '5 9 riurch die vordere Karree 35 der reflektierend:¹! *?;»:>^ 22 ■> r- eine Richtung entgegengesetzt der Drehrichtuno eier "romrae.*; her^i „suedrüc.k t. Die einen Vorhang bildenden Luftstrahlen 35 erzeuger, ebenfalls eine Strömung entlang dar Materialbahn zu dem vorangehenden F.eflektor im Vergleich zu dem Reflektor 31» wodurch ein erneutes Benetzen. der Material!; ahn bej^h ^Ä^r'jrlr\^t/^l^t'}^<^^irch ^dl° Ab-ursbe reiche der

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Luft vermieden wird.

Neben der Zufuhr von Sekundärluft dient der Verteiler 32 zur Versteifung des Reflektors 31, der bei diesem Ausführungsbeispiel ein elliptisches Profil hat.

In Fig. 4 sind gewisse Einzelheiten der Konstruktion dargestellt, nämlich die Schallisolation, extrudierte Reflektorabschnitte und die Luftzufuhr zu den Düsenpfeifen. Eine Haube 43 mit einer öchallisolierenden Isolierschicht 44 an einem Haubenglied 45 enthält eine Anzahl von Reflektoren 41, die davon herabhängen. Jeder Reflektor 41 hat eine Anzahl von Düsenpfeifen 23, die daran angeschraubt sind und mit einem Luftverteiler 44 in Verbindung stehen. Ein Luftverteiler 42 für Sekundärluft ist mit getrennten Justierbolzen und Muttern 46 oder entsprechenden Kopfbolzen befestigt, wodurch die Breite des Luftschlitzes 47 entsprechend den gegebenen Bedingungen eingestellt werden kann, insbesondere unter Berücksichtigung des Ausgleichs entlang dem Querschnitt der Maschine und der Gesamtströmung. Die Form der dichtenden und dämpfenden Dichtungen G ermöglicht eine Vibrationen verhindernde Anordnung der einzelnen Teile des Reflektors 41. Eine einfach einjustierte Stützanordnung enthält eine Dreipunktlagerung mit einem zentralen Befestigungsbolzen und einjustierbaren Kopfschrauben Cl, C2, so daß eine genaue Einstellung und Verschwenkung des Reflektors 41 möglich ist. Ein Verkanten des Reflektors 41 kann wahlweise bewirkt werden, um eine relative Einjustierung der radialen Zwischenräume zwischen der Trommel und der führenden und der nachlaufenden Kante des Reflektors 41 zu ermöglichen. Die flankierenden Kopfschrauben Cl, C2 dienen auch zur Halterung und Abdichtung der Einrichtung.

Es ist ersichtlich, daß diese Anordnung mehrere Funktionen ausübt, zur Erzielung guter Betriebseigenschaften einjustierbar ist, leicht hergestellt, zusammengebaut und einjustiert werden kann, und ferner besonders gut geeignet ist, unterschiedliche Ausdehnungen auf Grund von Teniperaturänderungen und/oder Temperaturgradienten aufzunehmen.

In den Fig. 5 und 6 weist im Vergleich zu Fig. 4 die Schallkammer oder Haube 53 einen Luftabzug auf, sowie Kantendichtungen

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und Endabdichtungen der Haube. Es ist ein Luftabzug von der Haube dargestellt, der beispielsweise für das Ausführungsbeispiel in Fig. 4 Verwendung finden kann. Die Haube 53, in welcher eine Anzahl von Reflektoren der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Art angeordnet sein kann, ist mit zentralen Auslaßöffnungen 55 versehen, von denen jede Schallabsorbierende Filter 56 und eine einjustierbare Drosseleinrichtung 57 aufweist, die verschiebbar an der Auslaßöffnung 58 angeordnet ist, um eine Steuerung des Drucks und der Strömungsverhältnisse in der Haube 53 zu ermöglichen. Die Haube 53 ist auch mit Kantendichtungen 59 versehen, welche eine Strömung nach innen in der Haube 53 zulassen, um Leckverluste daraus in den Bereichen des Bahneintritts und des Bahnaustritts zu vermeiden, um Strömungen mit hoher Geschwindigkeit über der Bahn zu vermeiden, was sonst zu Nachteilen führen könnte.

Fig. 6 zeigt eine Endabdichtung mit einer geeigneten Annähe rung für die Trommel 50 in Fig. 5. Die Trommel 50 hat ringförmige Sndflansche 60, die mit Haubenverteilern 61 zusammen arbeiten, welche halbringförmige Stutzen 63 aufweisen, um periphere Endvorhänge aus Druckluft zur Abdichtung der Haube 53 su liefern. Für die abdichtende Luft i?e ein Auslaß 65 aus iem Inn^nraum der Haube vorgesehen, './eiche durch cas Geblase 65 >.■:.-»'-.,,.: .'.~._art wird, um die Enääichtungen 61 und ·■-.:.-= - -intent- "/hfcungsn :^:Λ' .;.:■: Halbe "it i;ru:Kiuft ru versorgen.

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Material wie Silikongummi extrudiert ist, weil damit bei den verhältnismäßig hohen Temperaturen gewährleistet bleibt, daß ein zufriedenstellend enger radialer Zwischenraum gegenüber der Oberfläche der Materialbahn W vorhanden ist. Die Rate der nach außen gerichteten Luftströmung durch die radialen Zwischenräume wird •durch einstellbare federbelastete Rücklaufventile 85 gesteuert, von denen nur eines dargestellt ist. Diese Ventile 85 ermöglichen eine Abstufung des gesamten Druckabfalls über der Dichteinrichtung 8, um die Ausströmgeschwindigkeit entlang der Bahn zu begrenzen und die abgeführten Luftmengen in den Bahnbereichen zu verringern. Die Dichtungen 84 haben eine ausreichende radiale Abmessung und Flexibilität, um den Durchtritt von örtlichen Verklumpungen von Papier im Falle des Abreißens der Papierbahn zu ermöglichen, ohne daß die Dichtung beschädigt wird, während sie eine hinreichende Steifigkeit aufweist, um einem Druckgefälle Widerstand zu leisten, das etwa 5m Wassersäule betragen kann. Das Ausführung^beispiel in den Fig. 7 und 8 benötigt keine Gebläseleistung zur Betätigung der Dichtungen in den Fig. 5 und 6 und ist deshalb wirtschaftlicher.

Fig. 9 zeigt eine vereinfachte Ausfuhrungsform einer Haubenabdichtung 92, wobei die Haube 91 in einem Abstand von der Trommel 90 angeordnet ist. Eine Anzahl von getrennten Federelementen 93 sind an einer Manschette 94 angeformt, wodurch ein halbringförmiger elastischer Dichtungsstreifen 95 gebildet wird, der einen Kunststoffüberzug 96 mit geringer Reibung aufweist, welche abdichtend an dem Ende der Trommel 90 angreift. Anstelle einer durch Berührung abdichtenden Verkleidung 96 kann ein abreibbares Material vorgesehen werden, um einen möglichst, kleinen abdichtenden Zwischenraum bei einem Druck zu bilden, der gerade zum Ausgleich des Innendrucks ausreicht, so daß nur kleine Leckverluste auftreten und ein Schmiereffekt durch die Luft erreicht wird.

Fig. 10 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen in den Fig. 4 und 5, indem eine abgewandelte Haube 101 vereinfachter Konstruktion vorgesehen ist, die für Bedingungen geeignet ist, bei denen lediglich ein mäßiger Luftdruck benötigt, wird und eine nicht zu weit gehende Geräuschdämpfung erforderlich ist. Eine verstärkte Umhüllung 102 trägt

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nicht dargestellte Behandlungseinrichtungen und hat eine Reihe von Abflußrohren 103, die ebenfalls zur Befestigung von Ösen 104 dienen, um die Schallisolation 105 an der Haube 101 zu befestigen. In den Rohren 103 können nicht dargestellte Umlenkeinrichtungen angeordnet sein, um Schalldruck in Wärme umzuwandeln, welche aus Scheiben aus leicht zusammengedrückten Metallspänen aus nicht korrodierendem Material bestehen, welche zu diesem Zweck geeignet sind. Diese Wärmeumwandlung ist deshalb eine weitere Wärmequelle, welche die Wirtschaftlichkeit der Trocknerhaube erhöht. Elastische Kantendichtungen 106, die ähnlich wie die Dichtungen 83 in Fig. 7 ausgebildet sind, gewährleisten eine ausreichende Abdichtung der Haube. Ein Luftdruck von etwa 1,9 bis 3,8 cm Wassersäule können bei einer derartigen Anordnung auftreten.

Obwohl die dargestellten Ausführungsbeispiele druckförmige Reflektoren betreffen, können auch einzelne Reflektoren mit einem geeigneten Querschnittsprofil ersetzt werden, wo eine geeignete und ausreichende Steuerung der Gleichförmigkeit des Schallfelds ausgeübt werden kann. Die Verwendung zusätzlicher Reflektoren begrenzter axialer Abmessung, welche begrenzte Wirkungsfelder haben, ist für eine zusätzliche Steuerung feuchter Streifen möglich. Obwohl die bevorzugte Gestalt eines Reflektors für eine spezielle Zusammenarbeit mit einerzylindrischen oder gekrümmten Trockneroberfläche mit bestimmtem Krümmungsradius das elliptische Profil ist, ist bei ansteigendem Krümmungsradius der Bahn das theoretische Profil angenähert ein parabolisches Profil mit pa- ™ rallelen Schallwellen, die senkrecht zu der Bahn verlaufen. Für größere Krümmungsradien der Materialbahn können deshalb Reflektoren mit unterschiedlichen Abschnitten Verwendung finden, beispielsweise druckförmige Reflektoren mit einem parabolischen Abschnitt oder gewölbte runde oder druckartige Refle'ktcrer. mit Kammern zur Schallverstärkung, welche in Reihen und cestaifclt.-angeordnet sein können, um eine zufriedenstellende Ausrichtung der Scha1Iwe11en zu liefern.

Bei dem Betrieb von Schal1trocknern kann eine Begrenzung der Schallenergie auf weniger als IC Watt pro cm⁴ aus Gründen der Papierchemie erforderlich sein, um eine Soriolyse zu vermeiden.

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Eine Änderung der mittleren Schallenergie ergibt eine Änderung der Trocknungsrate. Mit von Reihe zu Reihe gestaffelten Anordnungen der Pfeifen kann ein vergleichmäßigtes Schallfeld nach jedem Behandlungsabschnitt und an der Aufwickelspule vorausgesagt werden.

Bei der Zufuhr von Luft mit niedrigem Druck kann Frischluft in der Haube mit rezirkulierter feuchter Luft gemischt werden, gewöhnlich in dem Prozentsatz von 20 bis 50% Frischluft, um eine wirtschaftliche Arbeitsweise zu gewährleisten. Dabei ist darauf zu achten, daß eine Mischung mit geeigneten psychrometrischen Eigenschaften für die Trocknung Verwendung findet. Wenn beispiels-

weise drei oder mehr Pfeifen pro 900 cm Bahnoberfläche innerhalb eines geeigneten Reflektors Verwendung finden, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, welcher ein Vielfaches einer halben Wellenlänge der höchsten Pfeifenfrequenz beträgt, wird bei gewissen Anwendungsfällen eine auffallende Gleichmäßigkeit und Verbesserung der durchschnittlichen Schallintensität erzielt, wegen der verbesserten Integration der Schallwirkung der einzelnen Pfeifen. Die Verwendung von Sekundärluft mit geringem Druck unter einem Reflektor verbessert das Resonanzfeld, während der Luftbedarf für die Schallgeneratoren entsprechend verringert werden kann. Eine effektive Mischung kann für das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeiten von Pfeifenluft zu Sekundärluft in dem Bereich von 1 : 0,5 bis 1 : 1 erzielt werden. Der Schallverlust durch ein derartiges Durchmischen liegt in der Größenordnung von einem halben Dezibel, bei einem Schallfeld von größenordnungsmäßig 160 Dezibel, was unterhalb der üblichen Meßgenauigkeit gewöhnlicher Meßinstrumente liegt. Die Verwendung von Unterteilungsstücken in den Reflektoren, die zwischen den einzelnen Pfeifen angeordnet sind, dient zur Verstärkung der Struktur und trägt zur Beibehaltung stabiler Formen bei, während Schallinterferenzen verbessert werden können, insbesondere wenn ein geringerer Pfeifenabstand wünschenswert ist.

Eine typische Anordnung für eine Trommel mit 1,50 m 0 enthält Pfeifen mit einem Abstand von 17,5 cm in einem länglichen, nicht unterteilten Trog, der sich in Querrichtung der Maschine erstreckt und Luft von 1,9 kg pro cm bei 177°C erhält, wobei die Frequenz 16 kHz beträgt und die Durchflußmenge der Pfeifenluft 54 kg pro

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Stunde und Quadratfuß (900 cm ). Ein geeignetes Querschnittsprofil für den Reflektor ist eine Ellipse mit etwa 14,7 cm Öffnung und etwa 6,4 cm Höhe.

Während sich die Temperaturbedingungen in dem Schallweg ändern können, um wirksame Änderungen der Wellenlänge zu erzeugen, bewirkt die Beibehaltung der erregenden Frequenz eine erzwungene Frequenz in dem Schallfeld auf Grund von Trägheitskräften, so daß die Frequenz praktisch konstant auf dem vorherbestimmten Höchstwert gehalten wird.

Die Verwendung abwechselnder Reflektoren, die bei verschiedenen Frequenzen arbeiten, beispielsweise bei 14.500 Hz in einem Reflektor und 16.000 Hz in dem nächst angrenzenden Reflektor, führt zur Dämpfung der Bahnvibrationen und begünstigt die Quer- i Stabilität der Bahn, insbesondere bei höheren Bahngeschwindigkeiten.

Die Verwendung zusätzlicher Gebläseeinrichtung innerhalb oder außerhalb der Hauben kann für die Bewegung der Sekundärluft vorgesehen sein, um eine Strömungsvertexlung in Grenzbereiche zu ermöglichen.

Obwohl druckartige Reflektoren dargestellt, -Yuro-vn.· die reflektierende Zwischenteile aufweisen, um sekundäre Trocknungsbereiche zu erzeugen, insbesondere an der führenden Kante davon, kann eine Verwendung der dargestellten Reflektorieren auch ohne derartige Zwischenteile erfolgen.

; ·■- ;■. - ■^! -^.Sprüche

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Claims

Patentansprüche

/l.J Trockeneinrichtung zur Verringerung des Feuchtigkeitsgehalts V/ einer Materialbahn, wobei die Materialbahn über eine gewölbte . Stützfläche geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schallerzeuger vor der Oberfläche auf der von der vom Krümmungszentrum entfernten Seite vorgesehen ist, um longitudinale Schallwellen auf die Oberfläche zu richten, und daß ein Reflektor angrenzend an den Schallgenerator außerhalb davon relativ zu der gekrümmten Oberfläche angeordnet ist, der einen derartigen Querschnitt aufweist, daß Schallenergie von dem Schallerzeuger auf die Oberfläche gerichtet wird, um die Wirksamkeit des Schallfelds im Bereich der Oberfläche zu ver-

stärken.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, da durchgekennzeichnet, daß mindestens ein länglicher trogförmiger Reflektor sich in Querrichtung der Maschine und parallel zu der Hauptachse der Krümmung der Stützfläche erstreckt, und eine Anzahl von punktförmigen Schallgeneratoren in geeigneten Abständen umgibt, um eine Wellenausbreitung quer zu der Bahn zu erzeugen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtung die Oberfläche einer zylindrischen Trommel ist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallgenerator mindestens eine Düsenpfeife aufweist, an die eine Einrichtung zur Gaszufuhr angeschlossen ist, während das Ausgangsmundstück der Pfeife derart ausgerichtet ist, daß Schallwellen gegen eine Materialbahn auf der Stützoberfläche gerichtet werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützoberfläche durch eine Trommel in der Trockenpartie einer Papiermaschine gebildet ist, daß an den

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Schallgenerator eine Einrichtung zur Gasverbindung angeschlossen ist, daß dieses Gas von dem Schallgenerator auf die Oberfläche gerichtet wird, und daß eine Abflußeinrichtung vorgesehen ist, um die Gasströmung zusammen mit davon mitgenommener Feuchtigkeit von der Oberfläche der Materialbahn zu entfernen.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Zufuhr von Luft mit niedrigem Druck in das Schallfeld vorgesehen ist, um eine Resonanz relativ zu der Bahn zu erzeugen und auf diese Schallenergie - zu übertragen.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Ausbildung eines Luft- * Vorhangs vorgesehen ist, der auf die Materialbahn auftrifft, entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung der Materialbahn, um eine Entfeuchtung der Obeffläche der Materialbahn zu bewirken.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine beheizte Trommel vorgesehen ist, von der ein Umfangsteil durch eine isolierende Haube umgeben ist, in der der Schallgenerator angeordnet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der Schallgenerator eine Anzahl von Düsenpfeifen in getrennter Anordnung enthält, uir: eine Anzahl von Reihen von Pfeifen zu bilden, die entlang eines Teils des \ Umfings der Stützeinrichtung getrennt angeordnet sinö, v/obei die betreffenden Pfeifen angrenzender Reihen zueinander gestaffelt angeordnet. sind.

O, Einrichtung nach Anspruch 1 oder 5, 6. a rl ν r c h -„ , k e r η zeichnet. das der Schallgeneratoi innerhalb ^.mss vornerbc·; 'zLniivt^i; Bereichs der Frequenz r-riä Weii^n] Irqt- ari-eltet., daß der Reflektor und der Schal'igeneratcr in Vergleich --ue :■■ nander und gegenüber =uar gewölkten Flache derart an-je';ic;_:e: s'"-^. aaß die Schal Iw-Ilen cuf den Reflektor vor: aerr Eertrv^. des Ichallgenerators gerichtet und praKtisch senkrecht au:"· die ^v'ateriaihu;:n rsfiektiert

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werden, so daß der von den Schallwellen zurückgelegte Weg praktisch ein ganzzahliges Vielfaches einer halben Wellenlänge ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor sich in Querrichtung der Maschine praktisch entlang der gesamten Breite der Trommel erstreckt, daß weitere Reflektoren seitlich nebeneinander angeordnet sind, die jeweils trogartig ausgebildet sind und jeweils eine Anzahl von getrennten Düsenpfeifen enthalten, um ein sich axial überlappendes Schallfeld auf der Bahnoberfläche zu erzeugen, und daß den Pfeifen zur Erregung Luft zugeführt wird, so daß die Schallwellen auf die Oberfläche der Materialbahn auffallen, um Feuchtigkeit darin abzutrennen.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel perforiert ist, daß eine Einrichtung zum Abzug von Luft daraus vorgesehen ist, wodurch eine Perkolation von Luft durch die Materialbahn zur Feuchtigkeitsabfuhr und zum besseren Anhaften der Materialbahn auf der Trommel erfolgt.

13. Einrichtung nabh Anspruch 11 oder 12, dadurchgekennzeichnet, daß eine zweite Einrichtung zur Luftzufuhr vorgesehen ist, um Luft mit niedrigem Druck beizumischen, wodurch die Strömung der Luftmischung zwischen den Reflektoren und der Trommeloberfläche verstärkt wird.

14. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 13/ dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor eine reflektierende Manschette aufweist, die sich von einer Kante davon praktisch parallel zu der Außenfläche der Trommel und getrennt davon erstreckt, um eine schallreflektierende Zone dazwischen auszubilden.

15. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 11, dadurch g e -

k e η Ii ζ 6 i c h η e t , daß ein Schallreflektor mindestens einen flexiblen Flügel aufweist, der sich zu der Oberfläche der Materialbahn erstreckt und daran mit einem Wischeffekt angreift,

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um eine Entfernung von feuchter Luft in der Grenzschicht zu begünstigen.

16. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Einrichtung zur Luftzufuhr vorgesehen ist, um mit einem Nebenschluß zu dem Schallgenerator Luft zuzuführen.

17. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftverteiler sich praktisch entlang der gesamten axialen Länge des Reflektors erstreckt, und daß eine Düseneinrichtung damit in Verbindung steht, um einen Luftstrahl gegen die Materialbahn innerhalb des Behandlungsbereichs des Reflektors zu richten.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Düseneinrichtung angrenzend an eine Kante des Reflektors angeordnet ist und eine schlitzartige, geneigte Düse aufweist, um einen Luftstrom auf die Oberflächenschicht einer sich bewegenden Materiaibahn zu richten, so daß eine Ableitung in entgegengesetzter Richtung zu der Bewegungsrichtung der Materialbahn erfolgt.

19. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Haube eine Umhüllung einer Trommel einer Papiermaschine bildet und daß daran eine Abdichteinrich- tung vorgesehen ist, um den Austritt von Luft zu verhindern und um Effekte über der Oberfläche der Materialbahn zu steuern.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch ge k e η η zeichnet, daß die Dichteinrichtung eine Anzahl von getrennten flexiblen Umlenkgliedern enthält, die angrenzend an die Haubenkante angeordnet sind und sich uxial parallel damit er strecken, und daß eine Drosseleinrichtung für omen Luftaustritt zwischen mindestens einigen dieser Glieder vorgesehen ist, um einen gesteuerten Luftaustritt dazwischen zu ermöglichen.

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21. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube einen Luftauslaßkanal aufweist, in der veränderliche Drosseleinrichtungen angeordnet sind, wodurch der Luftdurchtritt von der Haube veränderbar ist, um den Luftdruck in der Haube zu steuern.

22. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch geken η zeichnet, daß der Reflektor relativ zu der Stützfläche der Materialbahn derart angeordnet ist, daß sich eine Konzentration der reflektierten Schallwellen bei den punktförmigen Schallgeneratoren ergibt, wodurch das Schallfeld verstärkt wird.

23. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallreflektor einen elliptischen Querschnitt hat, um longitudinale Schallwellen senkrecht auf die Trommeloberfläche zu richten.

24. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallgenerator eine Anzahl von Düsenpfeifen in einer derartigen getrennten Anordnung enthält, daß eine Anzahl von Reihen von Pfeifen gebildet sind, die entlang einem Teil des Umfangs der Stützeinrichtung getrennt angeordnet sind, und daß die Frequenz von mindestens einer Reihe sich von der Frequenz einer angrenzenden Reihe unterscheidet, wodurch eine Papiervibration verringert und die Laufeigenschaften der Materialbahn verbessert werden.

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