DE3513286C2

DE3513286C2 -

Info

Publication number: DE3513286C2
Application number: DE3513286A
Authority: DE
Inventors: Christian 7920 Heidenheim De Schiel
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1985-04-13
Filing date: 1985-04-13
Publication date: 1987-03-19
Also published as: GB8606174D0; GB2173583B; US4663864A; AT386630B; DE3513286A1; GB2173583A; ATA51586A

Description

Die Erfindung betrifft einen Trockenzylinder mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Hauptanspruches. Ein derartiger Trocken zylinder, der an seiner Innenfläche Umfangsrillen zum Sammeln des Kondensats aufweist, ist aus der DE-OS 23 38 922 bekannt geworden.

Bei Trockenzylindern ist es besonders wichtig, daß der Wärme durchgang durch den Zylindermantel in allen Zonen der Mantel fläche gleich groß ist. Dies setzt voraus, daß insbesondere die Dicke der Kondensatschicht, die sich in den Umfangsrillen bil det, über den gesamten Umfang gleichmäßig ist.

Gerade in der Nähe der Kondensatsaugröhrchen, die in die Um fangsrillen hineinragen, ist dies jedoch infolge der Saugwir kung nicht der Fall. Dort ist die Kondensatschicht bzw. der Kondensatstrom nämlich dünner. Der Wärmedurchgang ist an diesen Stellen daher bedeutend höher.

Gemäß dem Trockenzylinder nach der genannten DE-OS werden in den Rillen Einsätze vorgesehen, die eine Durchwirbelung der Kondensatschicht erzeugen sollen. Das Problem wird hierdurch zwar etwas gemildert, aber nicht vollständig gelöst, wie sich aus den Erläuterungen zu den Fig. 1 und 2 ergibt. Die Fig. 1 zeigt (entsprechend der Fig. 1 der DE-OS 23 38 922) die be kannte Anordnung, nämlich einen Querschnitt durch die Wand 1 eines innen mit Umfangsrippen 2 versehenen Trockenzylinders. Der Querschnitt verläuft im Bereich einer der zahlreichen, zwi schen zwei Umfangsrippen 2 befindlichen Umfangsrillen. Man er kennt in der Fig. 1 die in die Ebene abgewickelte Zylinderwand 1 im Schnitt und die folgende Umfangsrippe 2 in Ansicht. Ein quer zur Umfangsrichtung 4, also parallel zur (nicht sichtba ren) Drehachse verlaufendes Kondensatsammelrohr 5, dessen In nenraum mit 6 bezeichnet ist, hat mehrere Saugröhrchen 10, von denen nur eines sichtbar ist und von denen jedes in eine Um fangsrille eintaucht. Der Abstand zwischen dem Grund der Um fangsrille und der Eintrittsöffnung des Saugröhrchens 10 (kurz "Siphon-Abstand" genannt) ist mit x bezeichnet. Dieser Siphon- Abstand ist - wie aus Fig. 1 hervorgeht - ziemlich klein. Das Kondensatsammelrohr 5 ruht auf den Umfangsrippen 2 der Zy linderwand 1. Somit läuft es im Betrieb stets zusammen mit dem Zylinder um.

Infolge eines Druckgefälles vom Zylinderinnenraum 9 zum Inneren 6 des Kondensatsammelrohres 5 strömt ein Teil des Dampfes, der sogenannte Schlupfdampf 7, und Kondensat 8 durch die Siphon röhrchen 10 in das Kondensatsammelrohr 5, 6. Der Schlupfdampf und das Kondensat verlassen das Kondensatsammelrohr 5, 6 durch die Leitung 3, die an einen nicht dargestellten, koaxial zum Trockenzylinder angeordneten Entleerkanal angeschlossen ist. Dieser fördert das Kondensat in bekannter Weise durch einen der Lagerzapfen des Trockenzylinders hindurch nach außen.

Infolge der Fliehkraft bildet sich in jeder Umfangsrille (30, Fig. 5) ein Kondensatring 11 mit der Dicke s in radialer Rich tung (die ungefähr gleich dem Siphonabstand x ist). Das Konden sat strömt entlang dem Grund der Umfangsrille von beiden Seiten in Richtung zum Siphonröhrchen 10. Kurz bevor das Kondensat das Siphonröhrchen 10 erreicht, nämlich im Bereich 12, entsteht durch eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit eine beträcht liche Verringerung der Dicke s der Kondensatschicht 11. Dies hat zur Folge, daß in der Nähe des Siphonröhrchens 10, wo die Kondensathöhe s′ geringer ist als in den siphonfernen Berei chen, in unerwünschter Weise ein höherer Wärmedurchgang durch die Zylinderwand 1 entsteht. Denn hier ist die wärmeisolierende Wirkung des Kondensats geringer. Diesem Nachteil steht der fol gende Vorteil gegenüber: Bekanntlich kann es vorkommen, daß die Menge des anfallenden Kondensats zeitlich variiert oder in einigen Umfangsrillen höher ist als in den übrigen Umfangsril len des Trockenzylinders. Das Fördern derartiger unterschied licher Kondensatmengen bereitet bei der bekannten Anordnung gemäß Fig. 1 mit kleinem Siphonabstand x keine nennenswerten Schwierigkeiten, so daß im Ergebnis die Dicke s der Kondensat schicht 11 in allen Umfangsrillen weitgehend gleich bleibt.

Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung unterscheidet sich von der jenigen gemäß Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, daß das Siphonröhrchen 10 weniger weit in die Umfangsrille eintaucht. Der nunmehr verhältnismäßig große Siphonabstand x′ ist um die sogenannte Saughöhe h größer als die Kondensatschichtdicke s. Bei dieser Anordnung findet offenbar in der Nähe der Siphon röhrchen 10 keine nennenswerte Erhöhung der Strömungsgeschwin digkeit im Kondensat statt, wohl weil die beschleunigende Wir kung des Schlupfdampfes 7 auf das Kondensat geringer ist. Somit ist die Dicke s der Kondensatschicht im Bereich der Siphonröhr chen 10 - im Gegensatz zu Fig. 1 - nicht nennenswert kleiner als in den siphonfernen Bereichen. Die wärmeisolierende Wirkung des Kondensats ist somit entlang dem Umfang des Trockenzylin ders gleichmäßiger als bei der Anordnung gemäß Fig. 1. Jedoch tritt nun ein anderer Nachteil auf: Wenn sich aus irgendeinem Grund die Menge des anfallenden Kondensats erhöht und wenn sich somit die Dicke s der Kondensatschicht 11 über den ganzen Zy linderumfang vergrößert, dann wäre es an sich erforderlich, daß mehr Kondensat 8 durch die Saugröhrchen 10 abgeführt wird als zuvor. Dies ist jedoch nicht der Fall. Anscheinend ist es so, daß der Schlupfdampf 7 mit größer werdender Kondensatmenge durch Impulsaustausch an Geschwindigkeit verliert, so daß die beschleunigende Wirkung des Schlupfdampfes auf das Kondensat noch geringer wird als zuvor.

Wenn also beispielsweise in einer bestimmten Ringzone des Trockenzylinders wegen höherer Feuchtigkeit der ankommenden und zu trocknenden Papierbahn mehr Wasser zu verdampfen ist als in den übrigen Zonen des Zylinders, dann entsteht in dieser Ring zone eine höhere Kondensatmenge. Da jedoch keine entsprechende Erhöhung der Kondensat-Abfuhr aus dieser Ringzone stattfinden kann, erhöht sich dort die Dicke s der Kondensatschicht 11, so daß der Wärmedurchgangswiderstand durch die Zylinderwand 1 in diesem Bereich zunimmt. Dies hat zur Folge, daß der Fehler im Feuchtigkeits-Querprofil der Papierbahn noch verstärkt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Trockenzylinder der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß eine weitgehend gleichmäßige Erwärmung der Mantelaußenfläche über den Umfang erzielt wird, vor allem auch im Bereich der Kondensatsaugröhr chen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruches ge löst.

Die Erfindung ist in den Fig. 3 bis 9 der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 3 eine Anordnung mit schräg zum Radius geneigtem Siphon röhrchen, das ein Kondensatleitelement hat,

Fig. 4 eine andere Anordnung mit einem am Rillengrund ange ordneten Kondensatleitelement,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie der Fig. 3,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie der Fig. 4,

Fig. 7 einen Teilquerschnitt durch die Zylinderwand mit einer anderen Ausführungsform,

Fig. 8 einen Teilquerschnitt durch die Zylinderwand mit einer weiteren bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX der Fig. 8.

Die in den Fig. 3 und 4 sowie 7 und 8 dargestellten Quer schnitte sind Ansichten in Richtung der nicht sichtbaren Dreh achse des Trockenzylinders. In den genannten Figuren ist die Zylinderwand 1 (zur Vereinfachung der Zeichnung) in die Ebene abgewickelt; in Wirklichkeit ist sie dagegen in der üblichen Weise gekrümmt.

In den Fig. 3 bis 9 sind gleiche Elemente immer mit den gleichen Ziffern bzw. Buchstaben bezeichnet.

In den Fig. 3 bis 6 und 9 ist das Kondensatsammelrohr 5 nicht dargestellt, sondern nur das untere Ende eines der Saug röhrchen 10, das gegen die radiale Richtung geneigt ist, zwi schen zwei Umfangsrippen 2 in das Kondensat 11 eintaucht und zum Sammelrohr 5 führt. In Fig. 3 hat das Saugröhrchen 10 an seinem äußeren Ende ein sich in Zylinderumfangsrichtung 4 er streckendes Plättchen 14, das an dem Saugröhrchen 10 einen Ein laßschlitz 13 begrenzt. Die Dicke des Plättchens 14 beträgt nur einen Bruchteil der sich einstellenden Dicke s der Kondensat schicht 11. Das Plättchen 14 ist vollkommen in die Dicke s der Kondensatschicht 11 eingetaucht, so daß auf der der Zylinder achse zugewandten Fläche des Plättchens 14, der sogenannten Leitfläche 14′ eine dünne Kondensatschicht 8 a (mit der Dicke t von z. B. nur 1 mm) durch den Schlitz 13 in das Saugröhrchen einströmt. Mit anderen Worten: Das Kondensat 11 strömt unmittelbar vor dem Eintritt in das Saugröhrchen 10 - ähnlich wie in Fig. 1 - in Form einer sehr dünnen Schicht 8 a. Im Unterschied zu Fig. 1 ist jedoch nunmehr diese dünne Schicht 8 a im wesentlichen höhengleich mit der Kondensat-Ober fläche im übrigen Bereich des Zylinderumfanges. Somit ist die Dicke s der gesamten Kondensatschicht in der unmittelbaren Um gebung des Saugröhrchens 10 im wesentlichen gleich groß wie im übrigen Teil des Zylinderumfanges. Ein höherer Wärmedurchgang im Bereich der Saugröhrchen 10 wird somit vermieden. Zugleich wird folgendes erreicht: Wenn sich die anfallende Kondensat menge ändert, dann variiert die Dicke s der Kondensatschicht 11 - im Gegensatz zu Fig. 2 - nur um sehr kleine Beträge. Ledig lich die Dicke t der über das Plättchen 14 strömenden dünnen Kondensatschicht 8 a ändert sich mit der Kondensatmenge. Findet z. B. eine Erhöhung der Dicke t statt, so bleibt die Transport wirkung des Schlupfdampfes 7 erhalten; zugleich vergrößert sich jedoch der Querschnitt des über das Plättchen 14 strömenden Kondensats 8 a und somit die abgeführte Kondensatmenge. Somit wird ein nennenswerter Anstieg der Dicke s der Kondensatschicht 11 im siphonfernen Bereich vermieden. Beispiel: Wenn die Dicke t etwa 1 mm beträgt, dann ergibt eine Erhöhung der abgeführten Kondensatmenge um 10% einen Anstieg der Dicke s von nur 0,1 mm. Man wird also die Leitfläche 14′ des Kondensatleitele ments 14 stets um einen kleinen Betrag (Größenordnung 1 mm) unterhalb des gewünschten Kondensatspiegels anordnen.

Die Fig. 4 und 6 zeigen eine Ausführung, die im Prinzip die selbe Wirkungsweise wie jene der Fig. 3 und 5 hat, jedoch unter Verwendung eines radialen Siphonrohres 10 wie in Fig. 2 gezeigt. Bei dieser Konstruktion ist zwischen den Rippen 2 an der Zylinderwand 1 ein Plättchen 15 angebracht, das eine Leit fläche 15′ aufweist. In diesem Falle ist ein etwas größerer Abstand 22 zwischen der Leitfläche 15′ und dem Eintrittsende 23 des Saugröhrchens 10 vorhanden. Aber auch hier findet die Zu strömung des Kondensats zum Siphonröhrchen 10 in Form einer nur dünnen Schicht statt, die niveaugleich zum Kondensatspiegel im siphonfernen Bereich ist. Nur wenn die Schlupfdampfmenge ein gewisses Minimum unterschreitet (infolge unzulässiger Verringe rung der Druckdifferenz zwischen Zylinderinnenraum 9 und dem Inneren 6 des Kondensatsammelrohres 5), steigt die Kondensat tiefe s um nennenswerte Beträge an.

Fig. 7 zeigt wie Fig. 1 einen in die Ebene abgewickelten Querschnitt durch die Zylinderwand 1 mit Rippen 2 und mit dem Sammelrohr 5, das sich in Zylinderlängsrichtung erstreckt und Siphonröhrchen 10 aufweist, die zwischen die Rippen 2 hineinra gen. Am unteren Ende des Röhrchens 10 wird in einem verhältnis mäßig großen Abstand 22 vom Eintrittsende 23 mit Hilfe von Ste gen 16 eine Bodenplatte 17 gehalten, die in gleicher Weise wirkt wie die in den Fig. 3 bis 6 dargestellten Kondensatleit elemente 14, 15.

In Fig. 8 ist ein Siphonröhrchen 10 mit einem Bodenplättchen 18 in ein Muttergewinde des Kondensatsammelrohres 5 einge schraubt. Über eine Kontermutter 19 ist das Röhrchen 10 gegen Verdrehung gesichert. Wenn das Bodenplättchen 18 kreisförmig ist, kann das Röhrchen 10 mit dem Bodenplättchen 18 und den Schlitzen 20 zur Einsaugung des Kondensats 11 sehr einfach ein stückig hergestellt werden durch mechanische Bearbeitung eines Rundstabes. Die Fig. 9 zeigt eine Ansicht auf das Siphonröhr chen 10 der Fig. 8; Schlitz 20 und Bodenplättchen 18 sind gut erkennbar. Das Bodenplättchen 18 kann auch mit einem zusätzli chen Loch 21 für Kondensatentfernung ausgerüstet werden. Dieses Loch muß aber so klein sein, daß es unter normalen Betriebsbe dingungen nur einen kleinen Teil der Kondensatmenge durchlassen kann, so daß die Kondensathöhe "s" in der Rille immer durch die obere Oberfläche des Plättchens 18, die sogenannte Leitfläche bestimmt wird.

Claims

1. Trockenzylinder, zum Trocknen von Papierbahnen, mit den fol genden Merkmalen:

a) Der Zylindermantel (1) hat an seiner Innenfläche Um fangsrillen (30), in denen sich das aus dem Dampf ent stehende Kondensat (11) sammelt;
b) zum Abführen des Kondensats (11) aus dem Trockenzylin der ist wenigstens ein sich quer über die Umfangsril len (30) erstreckendes Kondensatsammelrohr (5) vorge sehen, an das mehrere, in die Rillen eintauchende Saugröhrchen (10) angeschlossen sind,

dadurch gekennzeichnet, daß im Eintrittsbereich des einzel nen Saugröhrchens (10) ein Kondensatleitelement (14, 15, 17, 18) angeordnet ist mit einer sich im wesentlichen pa rallel zum Rillengrund erstreckenden Leitfläche (14′, 15′), die zwischen dem Rillengrund und dem Eintrittsende (23) des Saugröhrchens (10) angeordnet ist.

2. Trockenzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensatleitelement als ein am Eintrittsende des Saugröhrchens (10) befestigtes Plättchen (14) ausgebildet ist.

3. Trockenzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensatleitelement als ein in der Umfangsrille (30) befestigtes Plättchen (15) ausgebildet ist.