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Der erfindungsgemäße Trockenzylinder, durch welchen diese Aufgabe
gelöst wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß in den Rillen Turbulenzerzeuger angeordnet
sind, von denen jeder mindestens einen zur Umfangsrichtung der Rillen quer verlaufenden
Querteil enthält, der im Bereich des Bodens der betreffenden Rille angeordnet ist,
wobei sich jedoch zwischen der unteren Begrenzung des Querteiles und der tiefsten
Stelle der Rille ein Abstand befindet, welcher mindestens 0,5 mm beträgt, die Höhe
der oberen Begrenzung
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des Querteiles von der tiefsten Stelle der Rille gemessen höchstens
10 mm und die Entfernung benachbarter Querteile das 5- bis 1 00fache ihrer Höhe
beträgt Die erfindungsgemäß vorgesehenen Turbulenzerzeuger erzeugen eine Turbulenz
im ganzen Querschnitt der Strömung des Kondensats, da sie auch von unten umströmt
werden können. Im Gegensatz zum Vorschlag nach der DT-OS 23 38 922 wird sogar der
Wärmeübergang unterhalb der Querteile der Turbulenzerzeuger gegenüber den übrigen
Stellen verbessert, da dort eine höhere Strömungsgeschwindigkeit entsteht. Die im
ganzen Strömungsquerschnitt des Kondensats gebildete Turbulenz hat gleichzeitig
zur Folge, daß der Wärmetransport vom kondensierenden Dampf zum Boden der Rille
durch die Wirbel erfolgt, so daß sich verschiedene Höhen des Kondensats am Umfang
des Trockenzylinders weniger auswirken.
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Außerdem wird wegen der bedeutend höheren Turbulenz des Kondensats
gegenüber der bekannten Ausführungsform der Wärmeübergang wesentlich verbessert.
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Vorteilhafterweise kann der Querteil im zu seiner Längsachse senkrechten
Querschnitt eine Querschnittsform aufweisen, deren größere Dimension höchstens das
3fache der kleineren Dimension beträgt. Eine derartige Querschnittsform hat sich
zur Bildung von Turbulenzen als besonders vorteilhaft erwiesen.
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Bei einer besonders geeigneten Ausführungsform kann der Querteil
einen runden Querschnitt haben. Die Herstellung von derartigen Querteilen aus Draht
ist besonders einfach und billig. Es versteht sich jedoch, daß die Querteile auch
z. B. einen rechteckigen Querschnitt haben können.
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Die Querteile können Teile von U-förmigen oder von ringförmigen Einsätzen
sein, die in den Rillen eingeklemmt sind.
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Zweckmäßigerweise können jedoch die Turbulenzerzeuger die Form von
in den Rillen eingelegten Bändern haben, die in gleichmäßigen Abständen angeordnete
Querteile enthalten.
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Derart ausgebildete Turbulenzerzeuger sind bezüglich ihrer Herstellung
wie auch ihrer Montage einfach und dabei besonders wirksam.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform können die Turbulenzerzeuger
aus Draht bestehen und mindestens einen in der Langsrichtung der Rille verlaufenden
Draht enthalten, an welchem die Querteile bildende Drahtabschnitte befestigt sind.
Derartige Turbulenzerzeuger sind besonders einfach und können auf einfache Weise
in den Rillen durch Einpressen des Bandes bzw. Einklemmen befestigt werden. Die
Turbulenzerzeuger können jedoch auch perforierte Bänder mit gestanzten Öffnungen
sein.
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Schließlich ist auch eine Ausführungsform der Turbulenzerzeuger möglich,
bei welcher diese Bänder aus gitterartig angeordneten, schräg zur Umfangsrichtung
der Rille verlaufenden Drahtabschnitten bilden. Bei dieser Ausführungsform, welche
die Vorteile der vorher erwähnten Ausführungsform aufweist, entsteht noch eine unter
Umständen erwünschte Querbewegung der Strömung des Kondensats zur Längsrichtung
der Rille, welche durch den schrägen Verlauf der Drahtabschnitte verursacht ist.
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Die Erfindung wird anhand einiger in der Zeichnung schematisch dargestellter
Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Ansicht mit
Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Trockenzylinders für eine Papiermaschine,
F i
g. 2 einen Teilschnitt aus der F i g. 1 in größerer Darstellung mit der Darstellung
zweier Rippen des Zylindermantels mit einer zwischen ihnen befindlichen Rille, in
welcher eine Ausführungsform des Turbulenzerzeugers angeordnet ist, Fig.3 die Draufsicht
eines Abschnittes des Turbulenzerzeugers aus der F i g. 2, F i g. 4 einen Teilschnitt
nach der Linie IV-IV in der Fig.2, Fig.5 einen der Fig.2 entsprechenden Teilschnitt
mit einer anderen Ausführungsform des Turbulenzerzeugers, die Fig.6 und 7,8 und
9, 10 und 11 und 12 und 13 der F i g. 2 entsprechende Teilschnitte und dazugehörige
Draufsichten weiterer Ausführungsformen des Turbulenzerzeugers.
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In der F i g. 1 ist ein Trockenzylinder dargestellt, welcher einen
Zylindermantel 1 aufweist. Im Trockenzylinder ist ein Raum 2 für zugeführten Heizdampf
sowie ein Raum 3 für die Ableitung von Kondensat angeordnet. Die Räume 2 und 3 stehen
mit Kanälen in Zapfen 4 in Verbindung, an welche sich eine Dampfleitung 5 und eine
Kondensatleitung 6 anschließen.
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Aus dem Raum 2 gelangt der zugeführte Dampf durch Ausgangsrohre 7
in den Innenraum 8 des Zylinders. Der Dampf kondensiert in bekannter Weise an der
Innenwand des Zylinders, insbesondere an seinem durch das zu trocknende Material
gekühlten Mantel 1. Das Kondensat sammelt sich in Rillen 10, die im Zylindermantel
1 ausgebildet sind Aus den Rillen 10 wird das Kondensat durch Ableitrohre 11 abgeführt,
die in die einzelnen Rillen 10 eingreifen. Aus den Ableitrohren 11 gelangt das Kondensat
zusammen mit einem Teil des Dampfes in Sammelrohre 12 und aus diesen in den Kondensatraum
3, aus welchem es durch die Kondensatleitung 6 abgeführt wird Die Fig. 2 zeigt im
Schnitt eine Rille 10 mit zwei an diese angrenzende Rippen 13. In die Rille 10 greift
ein Ableitrohr 11 ein, das sich in die Nähe des Bodens 14 der Rille 10 erstreckt
Erfindungsgemäß ist in der Rille 10 ein Turbulenzerzeuger 15 angeordnet, welcher
entsprechend der F i g. 3 die Form eines Bandes hat, das aus zwei in Umfangsrichtung
der Rille 10 verlaufenden Drähten 16 und daran befestigten Querteilen 17 besteht.
Die Querteile 17 sind durch Abschnitte des Drahtes gebildet und haben im vorliegenden
Fall den gleichen Durchmesser Dwie die Drähte 16.
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Die Fig. 4, welche den Schnitt IV-IV aus der F i g. 2 darstellt,
zeigt die Wirkungsweise des Turbulenzerzeugers 15.
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Wie bereits erwähnt, strömt im Betrieb das Kondensat vom Umfang des
Zylindermantels in den einzelnen Rillen 10 den Ableitrohren 11 zu. Gleichzeitig
erfolgt eine gegenüber dem Zylindermantel 1 hin und her gehende Strömungsbewegung
des Kondensats unter dem Einfluß der Schwerkraft. Bei diesen Strömungen wird das
in den Rillen 10 befindliche Kondensat verwirbelt, wie es durch die Pfeile P in
der Fig.4 dargestellt ist Durch diese Verwirbelung wird einerseits der Wärmeübergang
zwischen dem Kondensat und der Wand, insbesondere dem Boden 14 der Rille 10, verbessert
Gleichzeitig wird auch der Wärmeübergang vom im Raum 8 befindlichen Dampf zum Boden
der Rille 10 verbessert, wobei die Dicke der Kondensatschicht in der Rille wegen
des intensiven Wärmetransportes in radialer Richtung des Zylindermantels
1
ihren Einfluß verliert Zur Erzielung der gewünschten Wirkung muß zwischen der unteren
Begrenzung des Querteiles 17 und der tiefsten Stelle der Rille 10, in diesem Fall
dem Boden 14, ein Abstand A von mindestens 0,5 Millimeter bestehen. Dadurch wird
gewährleistet, daß, wie in der F i g. 4 dargestellt, das Kondensat in ausreichendem
Maß auch unterhalb der Querteile 17 strömen kann und sich im Bereich der Turbulenzerzeuger
keine Totwassergebiete ausbilden können.
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Andererseits sollte die größte Entfernung H der oberen Begrenzung
des Querteiles 17 von der tiefsten Stelle der Rille 10 höchstens 10 Millimeter betragen.
Es soll nämlich im Betrieb gewährleistet sein, daß die Querteile derart im Kondensat
eingetaucht sind, daß dieses auch oben über die Querteile strömt.
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Da es sich bei den vorliegenden Turbulenzerzeugern um reine Elemente
zur Bildung von Turbulenz handelt und keine Resonanzerscheinungen wie bei den erwähnten
bekannten Vorrichtungen auftreten, ist der Abstand der Querteile 17 voneinander
nicht kritisch. Es versteht sich jedoch, daß bei einem zu großen Abstand Tin der
F i g. 4 der einzelnen Querteile der Turbulenzerzeuger wenig wirksam wird. Wenn
andererseits die Querteile 17 zu nahe aneinander sind, steigt die Wirksamkeit des
Turbulenzerzeugers nur unbedeutend und nicht proportional zum Aufwand. Als optimal
hat sich eine Entfernung benachbarter Querteile 17 erwiesen, welche das 5- bis lOOfache
der Höhe Hder Querteile senkrecht zur Umfangsrichtung des Zylindermantels 1 beträgt.
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Beim Beispiel nach den Fig. 1 bis 4 bestehen die Querteile 17 aus
runden Drähten. Die Dimension D in der Umfangsrichtung des Zylindermantels 1 ist
daher gleich dem Durchmesser des Drahtes. Es sind jedoch auch Ausführungsformen
denkbar, bei welchen die Dimensionen des Querteiles 17 in der Umfangsrichtung des
Zylindermantels 1 sowie in dessen radialer Richtung (Dimension B in der Fig. 2)
verschieden sind.
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Vorzugsweise beträgt jedoch die größere Dimension des Querteiles höchstens
das 3fache seiner kleineren Dimension.
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Die F i g. 5 zeigt einen Turbulenzerzeuger 15, der im wesentlichen
gleich ausgebildet ist wie der Turbulenzerzeuger nach den Fig 1 bis 4, jedoch in
der Rille 10
umgekehrt eingelegt ist. Die Querteile 17 befinden sich in diesem Fall
unterhalb der Verbindungsdrähte 16. Auf diese Weise kann der Abstand A kleiner gewählt
werden als bei der Anordnung nach der Fig. 2.
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Die Fig. 6 und 7 zeigen eine andere Ausführungsform des Turbulenzerzeugers.
Der Turbulenzerzeuger 25 nach den Fig. 6 und 7 hat die Form eines federnden Ringes
mit einem Schlitz 26, welcher in die Rille 10 eingeklemmt ist. Im übrigen wirkt
der Turbulenzerzeuger 25 in gleicher Weise wie der Turbulenzerzeuger 15, wobei seine
quer zur Umfangsrichtung der Rille 10 verlaufenden Abschnitte 27 die Querteile bilden.
Die Turbulenzerzeuger 25 können in der Rille 10 in geeigneten Abständen voneinander
angeordnet werden.
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Die Turbulenzerzeuger 35 nach den Fig. 8 und 9 sind U-förmig ausgebildet
und ebenfalls in den Rillen 10 in geeigneten Abständen eingeklemmt. In diesem Fall
bilden die horizontalen Schenkel 37 der Einsätze 35 die Querteile.
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Der Turbulenzerzeuger 45 aus den F i g. 10 und 11 hat die Form eines
Bandes, ähnlich wie der Turbulenzerzeuger 15 nach den F i g. 2 bis 4. Er ist jedoch
nicht aus Drähten hergestellt, sondern aus einem Metallband, in welchem Öffnungen
46 ausgestanzt sind. Zwischen den Öffnungen 46 bestehen Stege 47, welche die Querteile
bilden. Die Stege 47 haben die bereits im Zusammenhang mit den Fig.2 bis 4 erwähnten
verschiedenen Dimensionen Bund Ihres Querschnittes.
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Die Fig. 12 und 13 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Turbulenzerzeugers
in der Form eines Bandes. Der Turbulenzerzeuger 55 nach den Fig.12 und 13 ist aus
Abschnitten 56 und 57 von Drähten hergestellt, die gitterartig miteinander verbunden
sind und schräg zur Umfangsrichtung der Rille 10 verlaufen.
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Dieser Turbulenzerzeuger hat die Eigenschaft, daß die Abschnitte 56
und 57, welche beide die Querteile bilden, zusätzlich zur Turbulenzströmung in Umfangsrichtung
der Rille 10 entsprechend der Fig.4 noch eine Turbulenz in einer zur Darstellungsebene
in der F i g. 4 senkrechten Richtung hervorrufen. Durch diese kann unter Umständen
der Wärmetransport durch die Kondensatschicht in der Rille 10 noch weiter verbessert
werden.