DE2357044B2

DE2357044B2 - Device for draining water from rotating steam-heated drums

Info

Publication number: DE2357044B2
Application number: DE19732357044
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. 4041 Straberg Barnscheidt
Original assignee: FELDMUEHLE ANLAGEN- und PRODUKTIONSGESELLSCHAFT MBH 4000 DUESSELDORF
Current assignee: FELDMUEHLE ANLAGEN- und PRODUKTIONSGESELLSCHAFT MBH 4000 DUESSELDORF
Priority date: 1973-11-15
Filing date: 1973-11-15
Publication date: 1975-09-04
Also published as: BR7409565A; FI328574A; DE2357044A1; JPS5080562A; IT1023907B; FR2251795A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entwässern von umlaufenden dampfbeheizten Trommeln, insbesondere Trockenzylindern von Papiermaschinen mittels Kondensatschöpfern, deren Rückwand spiralförmig gekrümmt sich von der Trommelmantelfläche in Richtung des Lagerzapfens der Trommel erstreckt.The invention relates to a device for dewatering rotating steam-heated drums, in particular Drying cylinders of paper machines by means of condensate scoops, the back wall of which is spiral-shaped extends curved from the drum jacket surface in the direction of the bearing journal of the drum.

Bei dampfbeheizten, rotierenden Trommeln bildet das anfallende Dampfkondensat im Inneren der Trommel eine Wasseransammlung, die mehrere Zentimeter hoch werden kann und als Sumpf bezeichnet wird. Mit zunehmender Drehzal der Trommel und damit höherer Umfangsgeschwindigkeit verlagert sich dieser Sumpf von der tiefsten Trommelstelle in Trommeldrehrichtung. bis bei Überschreiten der Grenzen, die durch Kondensatinhalt. Trommeldurchmesser und Trommeldrehzahl gesetzt sind, eine Ringbildung auftritt, d. h. die gesamte Trommelmantelinnenfläche mit einem Wasserfilm bedeckt ist.In the case of steam-heated, rotating drums, the resulting steam condensate forms inside the drum a pool of water that can grow several inches high and is known as a swamp. With This sump shifts with increasing speed of the drum and thus higher peripheral speed from the lowest point in the drum in the direction of drum rotation. until when the limits are exceeded by Condensate content. Drum diameter and drum speed are set, ring formation occurs, d. H. the entire inner surface of the drum shell is covered with a film of water.

Bei Ringzustand ist der Wärmewiderstand wesentlich höher als bei Sumpf zustand, zumal sich auf Grund der Zentrifugalkraft das Wasser schichtweise aufbaut, wobei die kalte schwere Schicht am Zylinder anliegt und die heiße leichte Schicht zum Dampfraum des Zylinders weist. Der erhöhte Wärmewiderstand des Wasserringes verringert die Trockenleistung. Auch wenn durch spezielle Siphons und Saugschaltung kleine Ringdicken "Zielt werden, bleibt der Wärmewiderstand größer als bei Sumpfzustand. f>°In the ring condition, the heat resistance is significantly higher than in the swamp condition, especially since it is due to the ground The centrifugal force builds up the water in layers, with the cold heavy layer resting on the cylinder and the hot light layer faces the vapor space of the cylinder. The increased thermal resistance of the water ring reduces drying performance. Even if small ring thicknesses due to special siphons and suction circuit "To be targeted, the thermal resistance remains greater than in swamp condition. f> °

Β·> langsamen Geschwindigkeiten ist das Schöpfen kein Problem. Die Fliehkraft ist vernachlässigbar, und das Wasser rutscht bei der Drehbewegung des Schöpfers auf seiner schiefen Ebene nach innen, wo es durch die hohle Achse aus der Trommel entfernt wird. Mit zunehmender Geschwindigkeit wächst die Fliehkraft. Bei Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit ist die Komponente der Fliehkraft parallel zum Schöpferboden größer ak die Schwerkraft so daß keine Entwässerung mehr erfoJgt Der Wasserstand in der Trommel steigt und mit ihm der erforderliche Kraftbedarf für den Antrieb. Diese Kraftbedarfssteigerung ist so groß, daß nicht nur sämtliche wirtschaftlichen Maßstäbe überschritten werden, sondern es auch zum Bruch des Antriebes kommen kann.Β ·> slow speeds is scooping no problem. The centrifugal force is negligible and the water slips as the scoop turns on its inclined plane inwards, where it is removed from the drum by the hollow axis. With The centrifugal force increases with increasing speed. When a certain speed is reached, the Component of the centrifugal force parallel to the bottom of the scoop is greater than the force of gravity so that no drainage more success The water level in the drum rises and with it the required power for the drive. This increase in power requirement is so great that not only all economic standards are exceeded, but the drive can also break.

Der starr in die Trommel eingebaute Schöpfer funktioniert nur dann, wenn das Wasser mit einer Anfangsgeschwindigkeit start« und sich auf den Schöpfer nach innen soweit weiterbewegt daß es die Austrittsöffnung in Höhe der Trommelachse erreicht Die Geschwindigkeit des auf dem Schöpfer befindlichen Kondensates wird, abgesehen von der Reigung. durch die Schwerkraft und die Fliekraft bestimmt Die Schwerkraft wirkt beim Eintauchen des Schöpfers in den Sumpf zunächst so. daß sie das Wasser auf den Schöpfer treibt Mit der fortschreitenden Umdrehung der Trommel ändert sich dabei die Stellung des Schöpfers so. daß nach einer halben Trommelumdrehung die auf das im Schöpfer befindliche Wasser einwirkende Schwerkraft der Fliehkraft nicht mehr entgegensteht, sondern sich mit ihr addiert und das Wasser aus dem Schöpfer zurückschleudert Dieses bei Überschreiten einer gewissen Geschweindigkeit auftretende Phänomen führt zu einem raschen Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels im Sumpf. Der Flüssigkeitsspiegel nähert sich damit der Trommelachse, die Fliehkraft verringert sich dadurch, der Schöpfer kann wieder arbeiten, jedoch ist die Wassermenge im Zylinder so groß, daß der damit verknüpfte Leistungsbedarf für die Maschine nicht mehr annehmbar ist. Um den hohen Wasserstand im Zylinder zu vermeiden, ist - DT-Gbm 19 61 381; OE-PS 2 47 704 — bekannt, ein Schöpfrohr in die Trommel einzubauen, dessen rückwärtige Begrenzungsfläche die Form einer spiralähnlichen Kurve aufweist, deren Pol auf der Drehachse der Trommel liegt und deren Krümmungshalbmesser beim Fortschreiten längs der Kurve in Drehrichtung der Trommel zunimmt, so daß die rückseitige Begrenzungsfläche des Schöpfrohres eine Form aufweist, die ähnlich einer archimedischen oder logarithmischen Spirale ist.The scoop, which is rigidly built into the drum, only works if the water starts at an initial speed and follows the scoop moved inside so far that it reaches the outlet opening at the level of the drum axis The speed of the condensate on the scoop, apart from the inclination. by gravity and the centrifugal force determines the force of gravity initially acts when the scoop is immersed in the swamp so. that it drives the water onto the Creator. With the advancing rotation of the drum it changes at the same time the position of the Creator is like that. that after half a revolution of the drum, the one in the scoop Gravity acting on water no longer opposes centrifugal force, but moves with it added and the water thrown back from the creator This when a certain amount is exceeded Phenomenon that occurs at speed leads to a rapid rise in the liquid level in the Swamp. The liquid level approaches the drum axis, the centrifugal force is reduced, the Creator can work again, but the amount of water in the cylinder is so great that the one associated with it Power requirement for the machine is no longer acceptable. About the high water level in the cylinder to avoid is - DT-Gbm 19 61 381; OE-PS 2 47 704 - known to install a scoop tube in the drum, whose rear boundary surface has the shape of a spiral-like curve, the pole of which is on the The drum's axis of rotation and its radius of curvature as it progresses along the curve in The direction of rotation of the drum increases so that the rear boundary surface of the scoop tube has a shape which is similar to an Archimedean or logarithmic spiral.

Diese archimedisch-logarithmische spiralenförmige Rückwand des Schöpfrohres ergibt zwar eine ganz wesentliche Verbesserung der Schöpfleistung, funktioniert aber nur, wenn bestimmte Umfangsgeschwindigkeiten nicht überschritten werden. Soll die Maschinengeschwindigkeit weiter erhöht werden, so bleibt das oben geschilderte Phänomen bestehen, d. h.. daß das Kondensat auch auf einem Schöpfer, dessen Rückwand die Form einer archimedisch-logarithmischen Spirale aufweist, nicht bis zur Trommelmitte vordringen kann und hier abgeführt wird, sordern erstreckt sich auf lediglich einen Teilbereich des Schöpfers, d. h. das Kondensat fließt in der zweiten Hälfte der Trommelumdrehung wieder zurück. Dieser Vorgang setzt nur ein, wenn der Wasserspiegel innerhalb der Trommel hoch genug gestiegen ist.This Archimedean-logarithmic spiral-shaped back wall of the scoop tube results in a very essential one Improvement of the scooping performance, but only works if certain peripheral speeds not be exceeded. If the machine speed is to be increased further, it stays at the top described phenomenon exist, d. h .. that the condensate is also on a scoop whose back wall the Has the shape of an Archimedean logarithmic spiral, cannot penetrate to the center of the drum and is discharged here, sordern extends to only a part of the Creator, d. H. the condensate flows in the second half of the drum rotation back again. This process only starts when the water level inside the drum has risen high enough is.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen Kondensatschöpfer aufzuzeigen, der bei hohen Maschinengeschwindigkeiten eine kontinuierliche Sumpfentwässerung bei einem niedrigen Wasserstand ermöglicht. Desweiteren soll dieser Schöpfer auch für niedrigere Geschwindigkeiten einsetzbar sein, d. h., daß eine mit ihm ausgerüstete Trommel über einen extrem weiten Drehzahlbereich gefahren werden kann, ohne daß wesentliche Unterschiede in der Schöpfleistung auftreten. The object of the present invention is therefore to provide a condensate scoop that operates at high machine speeds enables continuous sump drainage when the water level is low. Furthermore, this creator should also be able to be used for lower speeds, i. i.e. that a drum equipped with it can be driven over an extremely wide speed range without there are significant differences in the pumping capacity.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung zum Entwässern von umlaufenden beheizten Trommeln, insbesondere Trockenzylinder von Papiermaschinen, bestehend aus einem mit der Trommel umlaufenden Kondensatschöpfer. dessen Rückwand spiralförmig gekrümmt sich von der Tromraelmante !innenfläche in Richtung des Lagerzapfens der Trommel erstreckt, dadurch, daß die Rückwand aus mindestens zwei Spiralstücken, zwischen die ein konzentrisch zur Trommelachse angeordnetes Kreisbogenstück eingesetzt ist. besteht Durch das konzentrische Kreisbogenstück sammelt sich das Kondensat in diesem Kreisbogenstück und wird von hier mit dem weiterführenden zweiten Spiralstück, das versetzt dazu angeordnet ist mit fortschreitender Trommelumdrehung bis zum Kondensatablauf gefördert. Bei noch höheren Geschwindigkeiten ist es selbstverständlich möglich, statt eines Kreisbogenstückes deren mehrere konzentrisch anzuordnen, so daß nicht nur zwei, sondern mehrere durch Kreisbog<;nstücke miteinander verbundene Spiralstücke sich von der Trommelinnenwandung bis zur frommelachse erstrecken.This problem is solved with a device for dewatering circulating heated drums, especially drying cylinders of paper machines, consisting of a condensate scoop rotating with the drum. its back wall spirally curves from the Tromraelmante! inner surface in Extends in the direction of the journal of the drum, thereby, that the rear wall consists of at least two spiral pieces, between which one is concentric to the drum axis arranged circular arc piece is used. consists through the concentric circular arc piece collects the condensate is in this circular arc piece and is from here with the second Spiral piece, which is arranged offset to it with advancing Drum revolution conveyed to the condensate drain. At even higher speeds it is of course possible to arrange several concentrically instead of one circular arc piece, see above that not just two, but several pieces through an arc of a circle Spiral pieces connected to one another extend from the inside wall of the drum to the axis of the pious extend.

Erfindungswesentlich ist jedoch die Unterteilung in wenigstens zwei Spiralstücke mit der Zwischenschaltung eines Kreisbogenstückes, wodurch eine Kondensatförderung in der zweiten Umdrehungshälfte der Trommel überhaupt erst im hohen Drehzahlbereich ermöglicht wird, da auf einem Kreisbogenstück die Komponente der Fliehkraft gleich Null ist und kein Zurückschleudern durch die Fliehkraft erfolgtHowever, the subdivision into at least two spiral pieces with the interposition is essential to the invention a circular arc piece, whereby a condensate pumping in the second half of the revolution Drum is only made possible in the high speed range, since the component is on a circular arc piece the centrifugal force is zero and there is no back-thrown by the centrifugal force

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Kreisbogenstück ein Zylinder, de; eine größere Breite als der Schöpfer aufweist. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung ergibt sich praktisch in der Trockentrommel eine kleinere Trommel, die ebenfalls mit einem Schöpfer ausgerüstet ist. Das vom ersten Spiralstück geschöpfte Kondensat sammelt sich also in diesem Zwischenzylinder und wird von hier durch das zweite Spiralstück, das in diesem Zylinder versetzt angeordnet ist, bis zu der hohlen Trommelachse gefördert und von hier abgeleitet.According to a preferred embodiment of the invention, the circular arc piece is a cylinder, de; one greater breadth than the Creator. This embodiment according to the invention results in practical in the drying drum a smaller drum, which is also equipped with a scoop. That from The condensate scooped up in the first spiral piece collects in this intermediate cylinder and is removed from here through the second spiral piece, which is arranged offset in this cylinder, up to the hollow drum axis promoted and derived from here.

Gemäß einer sehr zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich das auslaufende Ende der Spiralstücke über den Ansatz der Kreisbogenstücke hinaus. Das heißt, daß durch diese Ausgestaltung ein Zu-■ücklaufen des Kondensates aus dem Kreisbogenstück auf das darunterliegende Spiralstück durch die weitere Umdrehung unmöglich gemacht ist. Analog gilt dies natürlich auch für den Einsatz der Zwischenzylinder. Auch hier ragt der rohrförmige Schöpfer mit seiner spiralförmigen Rückwand in den Zwischenzylinder hinein, so daß ein Rücklauf aus dem Sumpf nicht möglich ist.According to a very useful embodiment of the invention, the expiring end of the spiral pieces extends beyond the approach of the circular arc pieces. This means that through this configuration there is a backflow of the condensate from the circular arc piece to the underlying spiral piece through the other Rotation is made impossible. Of course, this also applies analogously to the use of the intermediate cylinder. Here, too, the tubular scoop protrudes with its spiral-shaped rear wall into the intermediate cylinder, so that a return from the sump is not possible.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Kreisbogenstücke mit Rücklaufsperren versehen sind, die einen spitzen Winkel mit der Rückwand des Schöpfers bilden. Dadurch kann das Kondensat im Anschluß an den Schöpfvorgang noch über diese Rücklaufsperren hinüber gelangen und die einmal erreichte Stellung auf dem Schöpfer beibehalten, bis es bei der nächsten Umdrehung wieder weitergefördert wird.Another embodiment of the invention provides that the circular arc pieces are provided with backstops that make an acute angle with the back wall of the Creator. This allows the condensate in the Connection to the scooping process still get over this backstop and the once reached Maintain position on the scoop until it is conveyed again with the next rotation.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert:The invention is explained below with reference to the drawings:

Die F i g. 1 bis 4 zeigen schematisch Trommeln mit den erfindungsgemäßen Entwässerungseinbauten.The F i g. 1 to 4 schematically show drums with the drainage fixtures according to the invention.

F i g. 1 ist die Vorderansicht einer Trommel mit einem aus Spiralstücken und Kreisbogenstücken bestehenden Schöpfer,F i g. Fig. 1 is a front view of a drum having one made up of spiral pieces and circular arc pieces Creator,

F i g. 2 the front view of a drum, the concentrated S tric intermediate cylinder has

F i g. 3 die Seitenansicht einer Trommel gemäß F i g. 1 im SchnittF i g. 3 shows the side view of a drum according to FIG. 1 on average

F i g. 4 die Seitenansicht einer Trommel gemäß F i g. 2, wobei nur die Trommel geschnitten wurde.F i g. 4 shows the side view of a drum according to FIG. 2, with only the drum cut.

ίο In der Trommel 9 einer Papiertrockenanlage ist auf der Antriebsseite der Schöpfer 6 montiert Von diesem Schöpfer 6. der im Normalfall als Vierkantrohr ausgeführt wird, aber auch als offene Rinne ausgebildet sein kann, ist die Rückwand 1, d. h. ihre Form, das Teil des Schöpfers 6, das den wesentlichen Einfluß auf die Entwässerungsleistung hat Die Rückwand 1 besteht aus einem Spiralstück 2 einer Spirale, die in Richtung zur Trommelachse 3 verläuft An das erste Spiralstück 2 schließt sich ein Kreisbogenstück 4 an, das als Zylinder 5 ausgeführt sein kann. Das Spiralstück 2 reicht über den Ansatz des Kreisbogenstückes 4 bzw. über die Zylinderwandung des Zylinders 5 hinaus, so daß das auslaufende Ende 7 des Spiralstückes 2 in den durch das Kreisbogenstück 4 bzw. den Zylinder 5 gebildeten Innenraum hineinragt. Selbstverständlich ragen auch die vorderen oder seitlichen Begrenzungen des Schöpfers 6 in diesen Innenraum hinein, d. h. also, daß das Vierkantrohr aus dem der Schöpfer 6 gebildet ist, in den Innenraum übersteht. Der Spiralanfang 10 der Spiralstücke 2, die starr in die Trommel 9 montiert sind und mit dieser umlaufen, berührt die Peripherie des von dem Trommelmantel 11 gebildeten Kreises nicht. Je nach gewünschter Entwässerungsleistung befindet sich zwischen dem Trommelmantel 11 und dem Spiralanfang 10 ein Spalt, durch den die Sumpfbildung innerhalb der Trommel 9 aufrechterhalten wird. Die Wasserstandshöhe 12 des Kondensates ist in den Zeichnungen durch eine gewellte Linie angegeben, in die der Schöpfer 6 eintaucht. Die Drehrichtung ist dabei rechts, also entsprechend dem Uhrzeigersinn. Die F i g. 2 zeigt den Schöpfer 6 so, daß gerade der Spiralanfang 10 in das Kondensat eintaucht, die F i g. 1 — bei einem Schöpfer, der nicht mit zwischengeschalteten Zylindern 5, sondern mit Kreisbogenstücken 4 ausgerüstet ist — denίο In the drum 9 of a paper dryer is on the drive side of the scoop 6 mounted From this scoop 6. which is normally designed as a square tube is, but can also be designed as an open channel, the rear wall 1, d. H. their shape, the part of the Scoop 6, which has the essential influence on the drainage performance. The rear wall 1 consists of a spiral piece 2 of a spiral which runs in the direction of the drum axis 3 to the first spiral piece 2 This is followed by a circular arc piece 4, which can be designed as a cylinder 5. The spiral piece 2 extends over the approach of the circular arc piece 4 or over the cylinder wall of the cylinder 5, so that the expiring End 7 of the spiral piece 2 into the interior space formed by the circular arc piece 4 or the cylinder 5 protrudes. Of course, the front or side borders of the Creator also protrude 6 into this interior, d. H. So that the square tube from which the creator 6 is formed, in the Interior survives. The spiral beginning 10 of the spiral pieces 2, which are rigidly mounted in the drum 9 and rotate with this, does not touch the periphery of the circle formed by the drum shell 11. Ever after the desired dewatering performance is located between the drum shell 11 and the beginning of the spiral 10 a gap through which the sump formation within the drum 9 is maintained. The water level 12 of the condensate is indicated in the drawings by a wavy line in which the scoop 6 dips. The direction of rotation is right, i.e. clockwise. The F i g. 2 shows the Creator 6 so that just the beginning of the spiral 10 is immersed in the condensate, the F i g. 1 - with a Creator, which is not equipped with intermediate cylinders 5, but with circular arcs 4 - the

Scoop S approximately 90 ° before immersion.

Während einer Umdrehung der Trommel 9 wird nach dem Eintauchen des Schöpfers 6 in das Kondensat bei aufsteigender Bewegung des Spiralanfanges 10 das Kondensat auf dem bzw. den Spiralstücken 2 bewegt und erreicht, bevor die halbe Umdrehung abgeschlossen ist. die Kreisbogenstücke 4 bzw. die Zylinder 5. Es strömt dabei über die auslaufenden Enden 7 der Spiralstücke 2 in die durch die Zylinder 5 bzw. die Kreisbogenstücke 4 gebildeten Zwischenräume, aus denen es nicht zurückfließen kann, da die auslaufenden Enden 7 und die Rücklaufsperren 8 an den Kreisbogenstücken 4 den Rücklauf des Kondensates verhindern. Die Rücklaufsperren 8 sind im spitzen Winkel an den Kreisbogenstücken 4 angeordnet. Das Kondensat kann daher zwar über diese Rücklaufsperren 8 in Richtung zum Trommelinneren, also zur Trommelachse 3 sich bewegen, wird aber am Rücklauf auf die Spiralstücke 2 gehindert. During one revolution of the drum 9 after immersing the scoop 6 in the condensate with an upward movement of the beginning of the spiral 10, the condensate moves on the spiral piece or pieces 2 and reached before the half turn is completed. the circular arc pieces 4 or the cylinder 5. It flows over the expiring ends 7 of the spiral pieces 2 into the through the cylinder 5 or the circular arc pieces 4 formed interspaces from which it cannot flow back because the ends 7 and the backstops 8 on the circular arc pieces 4 prevent the condensate from flowing back. The backstops 8 are arranged on the circular arc pieces 4 at an acute angle. The condensate can therefore move over these backstops 8 in the direction of the inside of the drum, i.e. to the drum axis 3, but is prevented from returning to the spiral pieces 2.

For this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for dewatering rotating steam-heated drums, in particular from Zy-S relieve paper machines, consisting of a condensate scoop rotating with the drum, whose rear wall is curved in a spiral shape, extending from the drum surface in the direction of the bearing journal the drum extends, characterized in that the rear wall (1) consists of at least two spiral pieces (2), between which a concentric to the drum axis (3) arranged Circular arc piece (4) is used

2. Device according to claim 1, characterized that the circular arc piece (4) is a cylinder

(5) is which has a greater width than the creator (6)

3. Device according to one of the claims 1 and de.-

2, characterized in that the spiral pieces (2 ) protrude with their terminating end (7) over the approach of the circular arc pieces (4) or over the cylinder (5).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the circular arc pieces (4) are provided with backstops (8) which form an acute angle with the back wall (1) of the scoop

(6) form.