DE3148948C2

DE3148948C2 - Einrichtung zum Abführen von Kondensat aus einem dampfbeheizten, drehbaren Trocknungszylinder

Info

Publication number: DE3148948C2
Application number: DE3148948A
Authority: DE
Inventors: Karl 7920 Heidenheim Jenkner; Karl Dr. Steiner; Robert 7922 Herbrechtingen Wolf
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1981-12-10
Filing date: 1981-12-10
Publication date: 1983-12-15
Also published as: JPS6311472B2; DE3148948A1; US4501075A; ATA365182A; AT382654B; JPS58106380A

Abstract

Zum Abführen von Kondensat aus einem dampfbeheizten, drehbaren Trockenzylinder ist ein feststehendes Konden sat rohr vorgesehen. Dieses hat an seinem Ende in der Nähe der Innenfläche des Zylindermantels ein zu diesem hin offenes Saugmundstück. Durch Anlegung eines Unterdruckes im Kondensatrohr wird mit Hilfe des Saugmundstückes Kondensat aus dem Zylinder abgesaugt. Die Transportwirkung des Saugmundstückes wird dadurch wesentlich verstärkt, daß die hintere Begrenzungswand nach Art eines Schälblattes geneigt ist. Vorzugsweise wird ein stetiger Übergang vom Schälblatt zum Saugrohr vorgesehen.

Description

dadurch gekennzeichnet.

UEu u&ä uic Föi in SCiiIuaien iviz5tci15

aufweisende Saugmundstück (22) — in Richtung der Achse des Saugrohres (19) gesehen — sich vom Ende (21) des Saugrohres entgegen der Umlaufrichtung des Zylindermantels (10) erstreckt;

d) daß die — bezüglich der Drehrichtung des Zylindermantels (10) — hintere Begrenzungswand (26) des Saugmundstückes (22) nach Art eines Schälblattes geneigt ist und das Kondensat in <"<u Saugrohr (19,21) überführt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die AutSe<;<seite der hinteren Begrenzungswand (26) gegenüber der Drehrichtung des Zylindermantels (10) um etwa 30 Grad geneigt ist

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite des Saugmundstückes (22), gemessen parallel zur Drehachse des Trocknungszylinders, nur höchstens gleich der lichten Weite des Saugrohres (19,21) ist

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die — bezüglich der Drehrichtung des" Zylindermantels — vordere Begrenzungswand (23) des Saugmundstücks (22) für den Eintritt von Dampf in das Mundstück eine Ausnehmung (27) aufweist, deren Strömungsquerschnitt nur etwa das 0,1- bis O^fache des Strömungsquerschnitts des Saugrohres (19, 21) beträgt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt des Mundstück-Innenraumes, ausgehend von der genannten Ausnehmung, in Richtung zum Saugrohr sich zunächst verjüngt, um sich anschließend etwa auf den Strömungsquerschnitt des Saugrohres zu vergrößern.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Mundstück-Innenraumes an der Ausnehmung etwa gleich der lichten Weite des Saugrohres ist, sich hinter der Ausnehmung verjüngt und sich anschließend auf etwa die lichte Weite des Saugrohres verbreitert.

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zum

Abführen von Kondensat aus einem dampfbeheizten, drehbaren Trocknungszylinder, im einzelnen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem solchen feststehenden Saugsiphon (bekanrit aus der AT-PS 2 44 138) hat das Saugmundstück einen kleinen Abstand von der Innenfläche, des Trocknungszylinders, um Reibung und Verschleiß zu vermeiden. Das Abführen des Kondensate aus dem Trocknungszylinder erfolgt dadurch, daß außerhalb des

ό Zylinders im Kondensatrohr ein gegenüber dem Zylinderinnenraum niedrigerer Druck aufrechterhalten wird, so daß das Kondensat abgesaugt wird. Dies kann noch dadurch unterstützt werden, daß Dampf durch einen zwischen der Oberfläche des Kondensatfilmes

ti und dem Mundstückrand gebildeten Spalt mit großer Geschwindigkeit in das Innere des Mundstückes einströmt und Flüssigkeitsteile mitreißt -

Vorausgesetzt ist hierbei, daß sich das Kondensat aufgrund einer verhältnismäßig hohen Umfangsge schwindigkeit des Trocknungszylinder-Mantels als Ring oder Fiiiti konstanter Dicke an die Innenfläche des Zylindermantels anlegt Der bekannte Saugsiphon ist aber auch im Bereich kleiner Umfangsgeschwindigkeiten, wenn das Kondensat einen Sumpf bildet, wirksam.

Der bekannte Saugsiphon hat sich zwar in vielen Papiermaschinen bewährt Durch immer höhere Arbeitsgeschwindigkeiten ist jedoch die Schwierigkeit aufgetreten, daß die vom Papier berührte Außenfläche des Trocknungszylinders im Bereich des Saugsiphons eine höhere Temperatur annimmt als in den benachbarten Bereichen. Die Folge ist daß sich in der über den ■ Trocknungszylinder laufenden Papierbahn ein Streifen bildet, der mehr oder weniger übertrocknet wird. Als Ursache dieser Schwierigkeiten wurde erkannt

^ daß hinter dem Mundstück des Saugsiphons in der verbleibenden Kondensatschicht eine streifenförmige spritzende und aufgewühlte Zone entsteht. Dies hat zur Folge, daß dort in einem ringförmigen Bereich des Zylindermantels der Wärmeübergang auf den Zylinder mantel besser ist als in den benachbarten Bereichen.

Die gleichen Schwierigkeiten treten auf bei der aus der US-PS 29 34 831 bekannten Konstruktion. Dort kommt noch hinzu, daß das Mundstück ständig mit der Innenfläche des Trocknungszylinder-Mantels in Kon takt steht und somit Verschleiß verursacht Es ist dort beabsichtigt, das Kondensat von der Innenfläche des Zylindermantels abzuschaben. Dagegen wird beim Anmeldungsgegenstand von dem Kondensatfilm stets nur eine gewisse Schicht entfernt

Es ist versucht worden, die vorgenannten Schwierigkeiten durch Anwendung eines sogenannten Schälsiphons (bekannt aus der DE-AS 29 03 170) zu beseitigen. Dort wird das Kondensat abgeschält und teils aufgrund seiner kinetischen Energie, überwiegend jedoch durch die Transportwirkung der Dampfströmung aus dem Trocknungszylinder entfernt Ein Nachteil dieser Bauweise besteht darin, daß in der Regel mit einem verhältnismäßig hohen Dampfverbrauch gerechnet werden muß und daß die Dicke des verbleibenden Kondensatfilms verhältnismäßig groß ist, so daß der Wärmeübergang auf den Zylindermantel zu wünschen übrig läßt. Außerdem kann ein solcher Schälsiphon, wenn es sich um eine Papiermaschine mit niedriger Arbeitsgeschwindigkeit handelt, also bei Sumpfbildung im Trocknungszylinder, höchstens einen kleinen Teil des Kondensats aus dem Trocknungszylinder entfernen. Im übrigen versagt der Schälsiphon in diesem Falle, weil seine Saugwirkung unzureichend ist. und zwar selbst

dann, wenn am Kondensatrohr eine Druckdifferenz eingestellt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Einrichtung dahingehend zu verbessern, daß sie unter Beibehaltung ihrer Vorteile das Entstehen einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung auf der Außenseite des Trocknungszylinders vermeidet, und daß die Dicke des im Trocknungszylinder verbleibenden Kondensatfilms möglichst gering ist

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Es wird also die Grundform des Saugsiphons beibehalten und dessen Saugmundstück derart verändert, daß außer der Saugwirkung eine Schälwirkung erzeugt wird. Mit -anderen V/orten: Die Saugwirkung wird dadurch beträchtlich unterstützt, daß das Kondensat zu einem wesentlichen Teil aufgrund seiner kinetischen Energie in das Kondensatrohr transportiert wird. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß nur wenig ^M Durchströmdampf benötigt wird und daß außerdem zum Aufrechterhalten der Saugwirkung eine wesentlich kleinere Druckdifferenz ausreicht im Vergleich zu dem reinen Saugsiphon. Zugleich kann eine sehr geringe Dicke des verbleibenden Kondensatfilms erzielt werden.

Zwar ist aus der US-PS 30 09 261 eine Einrichtung zum Abführen von Kondensat aus einem Trocknungszylinder bekannt, deren Mundstück eine geneigte hintere Begrenzungswand mit einer spitzen Kante aufweist. ^x Dort kann jedoch das Entfernen von Kondensat aus dem mit umlaufenden Kondensatfilm nur durch eine Druckdifferenz erfolgen. Eine Schälwirkung ist dort ausgeschlossen, weil das Mundstück des Siphons zusammen mit dem Zylindermantel umläuft und ständig mit diesem in Kontakt steht Die zuvor erwähnte geneigte hintere Begrenzungswand kann dort lediglich zur Umlenkung der mit Hilfe der Druckdifferenz erzeugten Strömung dienen. Nur wenn in dem Zylinder ein Kondensa·-Sumpf vorhanden ist, bewirkt die geneigte hintere Begrenzungswand des Mundstücks ein .Herausschöpfen von Kondensat aus dem Sumpf, allerdings nur solange das Mundstück durch den Sumpf wandert

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung wird selbst bei Druckdifferenz Null noch eirw ausreichende Kondensatmenge gefördert Dadurch ist die bei bekannten Anordnungen bestehende Gefahr beseitigt, daß (z. B. aufgrund eines Bedienungsfehlers) die Kondensatentfernung aus dem Trocknungszylinder zeitweise ganz aussetzt Auf die Saugwirkung kann also zumindest zeitweise verzichtet werden. Unter Umständen kann in dem Mundstück sogar ein Überdruck entstehen, der es ermöglicht, die Widerstände in der anschließenden Kondensatleitung zu überwinden. Dabei gewinnt man den Vorteil, daß der am Kondensat-Transport beteiligte Durchströmdampf anschließend wieder zur Beheizung genutzt werden kann. Andererseits besteht bei Bedarf jederzeit die Möglichkeit, mit Hilfe einer Druckdifferenz die Saugwirkung des erfindungs- *° gemäßen Siphons zu nutzen, z.B. wenn bei kleinen Arbeitsgeschwindigkeiten das Kondensat im Zylinder einen Sumpf bildet. Im übrigen wird durch die Erfindung die Bedienung und die Einstellung des gesamten Heizungssystems der Trocknungspartie der Papiermaschine erleichtert.

Überraschend konnte festgestellt werden, daß die Transportwirkung des erfindungsgemäßen Siphons auf das Kondensat so groß ist daß die Breite des Siphons, gemessen parallel zur Drehachse des Trocknungszylinders, gegenüber dem bekannten Saugsiphon wesentlich verringert werden kann. Somit ist in dem verbleibenden Kondensatfilm die hinter dem Mundstück befindliche aufgewühlte Zone ebenfalls wesentlich schmaler als bisher. Zugleich ist dort auch die Intensität der Verwirbelung des Kondensats wesentlich geringer geworden. Diese beiden Effekte ergeben offenbar im Zusammenwirken, daß das Entstehen einer Zone mit überhöhter Temperatur auf der Außenfläche des Zylindermantels vollkommen oder zumindest nahezu vollkommen vermieden wird.

Bisher hat man versucht das Entstehen dieser Zone mit überhöhter Temperatur mit verschiedenen anderen Maßnahmen zu beseitigen oder zu "kompensieren. Beispielsweise hat man im Bereich des Saugsiphons eine UmfangsriUe an der Innenfläche des Zylindermantels vorgesehen. Oder man hat den Trocknungszyjinder so weit verlängert daß der Saugsiphon außerhalb der Papierbahn liegt. Bei Vorhandensein mehrerer Trocknungszylinder, über die die Papierbahn nacheinander läuft hat man versucht das Problem der ungleichmäßigen Trocknung dadurch zu lösen, daß man die Mundstücke der Saugsiphons in den verschiedenen Zylindern gestaffelt anordnet, also in unterschiedlichen Abständen vom Zylinderende. Eine zusätzliche Maßnahme ist beschrieben in der DE-OS 29 30 985. Dort ist in jedem von zwei benachbarten Trocknungszylindern, und zwar in derjenigen Entfernung vom Zylinderende, in welcher sich im anderen Zylinder das Mundstück eines Saugsiphons befindet ein Wärme-Isolierring angeordnet

Alle diese Lösungsversuche befriedigen jedoch nicht weil sie mit zusätzlichem Aufwand verbunden sind und/oder weil sie die eigentliche Ursache für die ungleichförmige Trocknung des Papiers, nämlich die am Saugsiphon entstehende Turbulenz im Kondensaifilm nicht beseitigen können. — Schließlich könnte man noch auf die bekannten rotierenden Siphons ausweichen. Dort iruß jedoch das Kondensat gegen die Fliehkraft gefördert werden. Dies erfordert höheren Differenzdruck und höheren Dampfverbrauch als bei feststehenden Siphons.

Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 tragen dazu bei, daß die Verwirbelung des Kondensatfilms hinter dem Saugmündstück weiter vermindert wird.

Bei einer möglichen Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich alle Begrenzungswände des Saugmundstückes gleich weit in Richtung auf die Innenfläche des Zylindermantels (wie bekannt aus der AT-PS 2 44 318). Statt dessen kann aber auch gemäß Anspruch 4 in der vorderen Begrenzungswand eine Ausnehmung vorgesehen werden, um einer gewissen, jedoch nicht zu großen Menge von Durchströmdampf den Eintritt in d&s Saugmundstück zu erleichtern. Dabei kann der Durchströmdampf mit Hilfe der Merkmale der Ansprüche 5 oder 6 eine besonders intensive Transportwirkung auf das Kondensat ausübri, bei gleichzeitig sehr geringem Dampfverbrauch. Offensichtlich wird hierbei eine beträchtliche zusätzliche Kondensatmenge unter den seitlichen Begrenzungswänden des Saugmi'ndstückes angesaugt und in Richtung zur Mitte des Mundstückes und somit zur Schälkante hin gelenkt. Der Schälkante wird somit eine größere Kondensatmenge zugeführt als ohne die zuvor beschriebenen zusätzlichen Maßnahmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfol-

gencl anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. I einen Trocknungs/.ylinder. überwiegend nur schematisch, in einem Teil-Längsschnitt, mit einem feststehenden Saugsiphon;

Fig. 2 den Saugsiphon des in K ig. I dargestellten -, Trocknungszylinders im Längsschnitt und gegenüber F ig. I vergrößert;

Fig. 3 die Draufsicht auf das Mundstück des Saugsiphons in Richtung des Pfeiles III der F i g. 2;

F i g. 4 und 6 je eine Ansicht von unten auf einen von _Hl F i g. 2 und 3 abweichenden Saugsiphon;

F i g. 5 und 7 je einen Längsschnitt nach Linie V-V der Fig.4bzw. VII-VII der Fig.6.

Der in Fig. I dargestellte Trockenzylinder weist im wesentlichen die folgenden Bestandteile auf: , -,

10 Zylindermantel,

11 Deckel mit hohlem Lagerzapfen 11', ■ 2 Wälzlager,

13 feststehendes Lagergehäuse, _.„

14 Maschinengestell,

15 am Lagergehäuse 13 befestigter Dampfkopf.

16 Dichtungsring /wischen Lagerzapfen und Dampfkopf.

17 im Dampfkopf 15 ruhendes feststehendes und sich ;■, durch den Lagerzapfen 1Γ erstreckendes Dampfzuführungsrohr,

18 Kondensatrohr, gehalten vom Dampfzuführungsrohr 17,

19 »Saugrohr« genannte radiale Verlängerung des j₍> Kondensatrohres,

20 diagonale Versteifung, die das Saugrohr 19 mit dem Dampfzuführungsrohr 17 verbindet,

2t in radialer Richtung bewegliches Endstück des Saugrohres,

22 am Endstück 21 befestigtes Saugmundstück, 22' Druckfeder, die das Saugmundstück 22 in einem kleinen Abstand von der Innenfläche des Zylindermantels 10 hält, jedoch ein Ausweichen des Saugmundstücks in Richtung zur Zylinderachse 4<i ermöglicht.

Die Fig.2 und 3 zeigen das untere Ende des Saugrohres 21 mit dem*kastenförmigen Saugmundstück 22. Letzteres kann vorzugsweise aus Kunststoff 4-, gefertigt werden. Hierdurch werden, falls das Saugmundstück 22 unbeabsichtigt mit dem Zylindermantel 10 in Berührung kommt, die Reibungskräfte gering gehalten. Am Endstück 21 des Saugrohres ist ein rechteckiger Flansch 21a angeschweißt An diesem ist das Saugmundiiück 22 mit Hilfe von Schrauben befestigt, die in der Zeichnung weggelassen worden sind.

Das Saugmundstück 22 ist zur Innenfläche des Zylindermantels 10 hin offen und weist Begrenzungswände auf, nämlich eine vordere Begrenzungswand 23, zwei seitliche Begrenzungswände 24 und 25 und eine hintere Begrenzungswand 26. Die hintere Begrenzungswand 26 ist derart geneigt, daß sie auf den Kondensatfilm 9 die Wirkung eines Schälmessers oder Schälblattes hau Dieses Schälblatt transportiert somit einen Teil des Kondensates in Richtung nach oben und lenkt es in das Saugrohr 21 hinein. Vorzugsweise wird ein stetiger Übergang von tlem Schalblatt 26 zum Saugrohr 21 hin vorgesehen, so daß zum Transport des Kondensates soweit wie möglich dessen kinetische Energie genutzt werden kann.

Die Außenseite der hinteren Begrenzungswand 26. die das Schälblatt bildet, schließt mit der Umfangsrichtung des Zylindermantels 10 einen Winkel von etwa 30 Grad ein. Unter etwa dem gleichen Winkel ist auch die das Kondensat führende Innenflüche des Schälblattes 26 geneigt.

Die Breite des .Saugmundstückes 22 beträgt nur etwa ein Viertel seiner Lunge. Vorzugsweise ist die lichte Weite des Saiigmundstückes nur gleich der lichten Weite des Saugrohres 21; siehe Fi g. 3.

Die vordere Begrenzungswand 23 hat eine Ausnehmung 27 von geringer Höhe. Durch diese Ausnehmung kann Dampf in das innere des Mundstückes einströmen. Diese Ausnehmung ist jedoch nicht in allen Fällen erforderlich.

Bei den Ausführungsbeispiclen. die in den F i g. 4 bis 7 dargestellt sind, ist der Innenraum des Saugmundstükkes 32 nach Art einer Venturi-Düse ausgebildet. Dies bedeutet folgendes: ausgehend von einer in der Höhe schmalen, von unten gesehen jedoch breiten Dampfeintrittsöffnung, die wiederum am vorderen Ende des Mundüiuckes angeordnet ist, verjüngt sich der Innenraum zunächst (von unten gesehen), um sich anschließend auf den Strömungsquerschnitt des Saugrohres zu vergrößern. Dies wird beim Ausrührungsbeispiel gemäß den Fig.4 und 5 einfach dadurch erreicht, daß die beiden seitlichen Begrenzungswände bei 29 eine nach innen gerichtete Verdickung aufweisen.

Bei dem Saugmundstück 36 der Fig.6 und 7 ist dies im Prinzip ebenso. Während jedoch in den F i g. 4 und 5 die gesamte untere Fläche 33 der beiden -,eilücbcn Begrenzungswände parallel zum Zylindermantel verläuft, ist in den F i g. 6 und 7 (abgesehen von außen verbleibenden schmalen Stegen 39) vorgesehen, daß die unteren Flächen 40 in Richtung zum Saugrohr, beginnend etwa an der Engstelle 29. geneigt sind.

Bei Bedarf kann — ähnlich wie bei dem Schälsiphon gemäß DE-AS 29 03 170 - im Schälblatt 26' eine Öffnung 31 vorgesehen werden. Dies ist in den Fig.4 und 5 mit strichpunktierten Linien angedeutet.

Nachtrag

Die radiale Verlängerung 19,21 des Kondensatrohres 18 ist in der Regel vertikal angeordnet und kan»v auch »Steigrohr« genannt werden. Der Begriff »Saugmundstück« könnte ersetzt werden durch »Mundstück«.

Anspruch 3 besagt, die lichte Weite b des Mundstücks soll höchstens gleich der lichten Weite' d des Steigrohres 21 sein (Fig.3). Für den Fall, daß das Steigrohr 21 eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform aufweist, gilt in einer allgemeineren Form, daß die lichte Weite b des Mundstücks höchstens gleich der Größe \fi Al sr sein soll, worin A die Querschnittsfläche des Steigrohres 21 ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Abfuhren von Kondensat aus einem dampfbeheizten, drehbaren Trocknungszylinder, insbesondere für eine Papiermaschine, mit den folgenden Merkmalen:

a) ein feststehendes Kondensatrohr (18) erstreckt sich durch einen Lagerzapfen (11') des Trocknungszyfinders in dessen Innenraum und weist eine Verlängerung auf in Form eines sich bis zur Innenfläche des Zylindermantels (10) erstrekkenden Saugrohres (19);

b) das Saugrohr (19) hat an seinem Ende (2!) ein kastenförmiges Saugmundstück (22), das zur Innenfläche des Zylindermantels (10) hin offen ist und Begrenzungswände (23 bis 26) aufweist;