DE3701406C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufbringen von Dampf auf eine Materialbahn, wie Papier, mit einem Dampfblaskasten, der in einer einen Bedamp­ fungsraum begrenzenden Gehäusewand Blasöffnungen für den Dampfaustritt aufweist, wobei die Blasöffnungen in einer Hauptzone sowie einer Eingangszone und einer Ausgangszone vorgesehen sind.

Eine solche Vorrichtung ist aus US-PS 43 51 700 bekannt. Durch den auf der Materialbahn kondensierenden Dampf wird die Temperatur der Materialbahn erhöht. Dies führt bei der Papierherstellung zu einer besseren Entwässe­ rung, so daß beim Trockungsabschnitt weniger Wasser verdampft werden muß. Außerdem kann durch Änderung des aufgebrachten Dampfes quer über die Bahnbreite ein be­ stimmtes Feuchtigkeitsprofil erzielt werden.

Bei der bekannten Konstruktion wird der Dampfblaskasten im Bereich des Spalts zweier zusammenwirkender Walzen angeordnet. Die die Blasöffungen aufweisende Gehäuse­ wand hat eine der als Transportvorrichtung dienenden Walze entsprechende Krümmung. Sowohl in der Eingangs­ zone als auch in der Hauptzone werden die durch die Blasöffnungen austretenden Dampfstrahlen etwa senkrecht auf die zylindrische Arbeitsfläche gerichtet. Hierbei treten die Dampfstrahlen in der Eingangszone mit höherem Druck auf. Sie haben die Aufgabe, einen Dampfvorhang zu bilden, der die Menge der mit der Materialbahn einge­ zogenen Luft vermindert. Auf diese Weise soll der Wir­ kungsgrad verbessert werden. In der Ausgangszone ist die Gehäusewand von der Arbeitsfläche weg gekrümmt, so daß dort die Dampfstrahlen etwa parallel zur Arbeits­ fläche austreten.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung gemäß US-PS 44 44 622 ist der Dampfblaskasten über einem ebenen Bahnabschnitt angeordnet. Des weiteren sind die Blas­ öffnungen in der Eingangs- und Ausgangszone drehbar angeordnet, so daß der optimale Winkel für den Dampf­ vorhang eingestellt werden kann. Auch hier sind die Dampfstrahlen so gerichtet, daß ein Eindringen von Luft verhindert wird, andernfalls werde der Kondensations­ faktor verschlechtert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der durch bessere Ausnutzung des Dampfes der Wirkungsgrad erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Austrittsrichtung der Blasöffnungen in der Eingangs­ und/oder Ausgangszone zur Hauptzone hin geneigt ist.

Mit Hilfe dieser Blasöffnungen werden Dampfstrahlen erzeugt, die eine Komponente in Richtung auf die Haupt­ zone haben. Durch die Injektorwirkung der Dampfstrahlen wird Luft in den Dampfblaskasten eingesaugt. Dies wird bewußt in Kauf genommen, weil sich eine sehr wirksame Dampfsperre ergibt, die verhindert, daß in der Hauptzone zugeführter Dampf am jeweiligen Ende aus dem Bedampfungs­ raum nach außen tritt. Dies gilt insbesondere für die Austrittsseite eines Dampfblaskastens, unter dem die Materialbahn längs einer ebenen Arbeitsfläche hindurch­ läuft. Durch diese Dampfsperre ist es möglich, in der Hauptzone durch Wahl einer höheren Ausblasgeschwindigkeit mehr Dampf auf die Bahn zu blasen als bisher, ohne daß große Leckdampfmengen aus dem Dampfkasten austreten. Dies erlaubt eine Steigerung der der Wärmeübertragung dienenden Dampfmenge, was zu einer Erhöhung der Konde­ sationsleistung und damit zu einer entsprechenden Er­ höhung der Bahntemperatur führt. Da die Dampfverluste gering sind, kann der zugeführte Dampf in sehr viel höherem Maße als bisher ausgenutzt werden. Ferner wird die Feuchtigkeit in dem den Dampfblaskasten aufnehmenden Arbeitsraum reduziert, da der Dampf nicht wie bisher in erheblichem Maß an der Eingangs- und Ausgangsseite des Dampfkastens austritt und das Raumklima verschlech­ tert.

Vorzugsweise ist die Austrittsrichtung der Blasöffnungen in der Ausgangszone stärker zur Hauptzone hin geneigt als in der Eingangszone. Dadurch wird der Tatsache Rech­ nung getragen, daß der Dampf eingangsseitig entgegen der Bewegungsrichtung der Papierbahn austreten möchte, ausgangsseitig aber von der Papierbahn mitgerissen wird.

Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, daß die Austritts­ richtung der Blasöffnungen der Ausgangszone 20° bis 27°, vorzugsweise etwa 22°, von der Senkrechten auf die durch die Materialbahn gebildete Arbeitsfläche abweicht. Und die Austrittsrichtung der Blasöffnungen der Eingangszone sollte 15° bis 21°, vorzugsweise 18°, von der Senkrechten auf die Arbeitsfläche abweichen.

Konstruktiv empfiehlt es sich, daß die Blasöffnungen der Eingangs-, Haupt- und Ausgangszone je von einem Eingangs-, Haupt- bzw. Ausgangs-Verteilerraum ausgehen und daß der Ausgangs-Verteilerraum mit der Dampfzulei­ tung verbunden ist, daß zwischen dem Haupt-Verteilerraum und dem Eingangs-Verteilerraum ein vorderer Dampfver­ teilkanal und zwischen dem Haupt-Verteilerraum und dem Ausgangs-Verteilerraum ein hinterer Dampfverteilkanal verläuft, daß der vordere Dampfverteilkanal über eine in Breitenrichtung verteilte Anzahl von Löchern mit dem Eingangs-Verteilerraum und der hintere Dampfverteil­ kanal über eine in Breitenrichtung verteilte Anzahl von Löchern mit dem Ausgangs-Verteilerraum verbunden ist, und daß der Haupt-Verteilerraum in eine Anzahl von Kammern unterteilt ist, die je über ein Ventil mit einem der Dampfverteilkanäle verbunden sind. Die beiden Dampfkanäle sorgen für eine gleichmäßige Verteilung des Dampfes in dem Eingangs- und dem Ausgangs-Verteiler­ raum sowie für eine gleichmäßige Zufuhr des Dampfes zu den Ventilen der Kammern des Haupt-Verteilerraums. Außerdem ist sichergestellt, daß die Dampfstrahlen in der Eingangs- bzw. Ausgangszone mit höherer Geschwindig­ keit und Druck ausgeblasen werden als in der Hauptzone. Dies unterstützt die Sperrwirkung.

Hierbei sollte die Anzahl und/oder der Querschnitt der zum Eingangs-Verteilerraum führenden Löcher kleiner als bei den zum Ausgangs-Verteilerraum führenden Löchern sein. Die Austrittsgeschwindigkeit in der Ausgangszone ist damit größer als in der Eingangszone, was die Sperr­ wirkung noch verbessert.

Günstig ist es, daß die Dampfverteilkanäle in Reihe geschaltet und über ein Drossel-Einstellorgan miteinander verbunden sind. Auf diese Weise läßt sich der Dampfdruck in den beiden Dampfverteilkanälen unterschiedlich ein­ stellen. Insbesondere kann der Druck im Eingangs-Vertei­ lerraum und im Ausgangs-Verteilerraum so gewählt werden, daß sich eine optimale Sperrwirkung ergibt.

Vorteilhaft ist es auch, daß der vordere Dampfverteilka­ nal an einem Ende mit der Dampfzuleitung, beide Dampf­ verteilkanäle am anderen Ende miteinander und die Kammern des Haupt-Verteilerraums mit dem vorderen Dampfverteil­ kanal verbunden sind. Dies ergibt einen kurzen Weg für den der Hauptzone zuzuführenden Dampf.

Die Sperrwirkung wird dadurch erhöht, daß die Eingangs­ zone am Anfang und die Ausgangszone am Ende je durch ein sich in Breitenrichtung erstreckendes Wandelement begrenzt ist, das in der Ausgangszone einen kleineren Abstand von der Arbeitsfläche hat als in der Eingangs­ zone. Der kleinere Abstand an der Ausgangsseite ergibt einen höheren Drosselwiderstand und damit die erstrebte höhere Sperrwirkung. Der größere Abstand an der Eingangs­ seite verhindert, daß sich der so gebildete Breitschlitz durch eventuell von der Materialbahn mitgerissene Stoff­ partikel zusetzen kann. Damit ist sichergestellt, daß immer Luft in den Bedampfungsraum eintreten kann und kein von einem zugehörigen Sauger erzeugter Unterdruck den Dampfblaskasten auf die Bahn pressen und diese da­ durch zerstören kann.

Besonders vorteilhaft ist es, daß die Eingangszone am Anfang und die Ausgangszone am Ende je durch ein sich in Breitenrichtung erstreckendes Wandelement begrenzt ist, das mit einer Heizvorrichtung versehen ist. Die Heizvorrichtung stellt sicher, daß an den Enden des Dampfblaskastens, die durch die kältere Umgebungsluft gekühlt werden, keine Tropfstellen entstehen, wo Konden­ sattropfen auf die Materialbahn fallen und die gleich­ mäßigen Temperatur- und Feuchtigkeitswerte beeinträch­ tigen können.

Insbesondere kann das Wandelement ein durch Dampfkonden­ sation in seinem Inneren beheizbares Rohr sein. Eine solche Heizung läßt sich einfach an die bereits vorhande­ nen Dampfräume anschließen.

Bei einem Ausführungsbeispiel hat es sich als günstig herausgestellt, daß bei einer ebenen Arbeitsfläche die Gehäusewand in der Hauptzone parallel zur Arbeitsfläche und in der Eingangs- und Augangszone in einander entge­ gengesetzten Winkeln zur Arbeitsfläche verläuft und daß die Blasöffnungen durch die Gehäusewand senkrecht durchsetzende Bohrungen gebildet sind. Auf diese Weise erhält man mit einfachen Mitteln die gewünschte Neigung der Austrittsrichtung der Blasöffnungen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels naher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung der Linie G-H der Fig. 3,

Fig. 2 einen Teilquerschnitt längs der Linie A-B in Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilquerschnitt längs der Linie C-D in Fig. 1 und

Fig. 4 einen Teilquerschnitt längs der Linie E-F in Fig. 1.

Eine Materialbahn 1 aus Papier wird mit horizontaler oberer Arbeitsfläche 3 in Richtung der Pfeile bewegt. Die Materialbahn 1 kann hierbei auf der Oberseite der Siebpartie eines Vakuumsaugers einer Papiermaschine oder auf andere Weise abgestützt sein. Über der Material­ bahn 1 befindet sich ein Bedampfungsraum 5 mit einer Hauptzone 6, einer Eingangszone 7 und einer Ausgangs­ zone 8.

Ein Dampfblaskasten 9, der auf einen solchen Sauger aufgesetzt ist, besitzt eine untere Gehäusewand 10, die in der Hauptzone 6 Blasöffnungen 11 zur Abgabe von etwa senkrecht auf die Arbeitsfläche 3 auftretenden Dampfstrahlen 12, in der Eingangszone 7 Blasöffnungen 13 zur Abgabe von Dampfstrahlen 14 und in der Ausgangszone 8 Öffnungen 15 zur Abgabe von Dampfstrahlen 16 aufweist. Die Dampfstrahlen 14 und 16 sind zur Hauptzone 6 hin geneigt. Sie weichen in der Eingangszone 7 um etwa 180 und in der Ausgangszone 8 um etwa 24° von der Senkrechten auf die Arbeitsfläche 3 ab.

Die Blasöffnungen 11, 13 und 15 erstrecken sich in zwei oder mehr Reihen jeweils über die gesamte Breite des Dampfblaskastens 9. Die Blasöffnungen 13 und 15 ergeben eingangsseitig und ausgangsseitig Dampfsperren, die zu einem wesentlichen Maß verhindern, daß Dampf aus dem Bedampfungsraum 5 an der Einführungsstelle und insbe­ sondere an der Ausführungsstelle der Materialbahn nach außen tritt. Demzufolge kann eine außerordentlich große Dampfmenge Wärme durch Kondensation an die Materialbahn 1 abgeben.

Im Innern des mit einer Wärmeisolationsschicht 17 ver­ sehenen Dampfblaskastens 9 sind in Längsrichtung hinter­ einander ein Eingangsverteilerraum 18, von dem die Blas­ öffnungen 13 abgehen, ein vorderer Dampfverteilkanal 19, ein Haupt-Verteilerraum 20, von dem die Blasöffnun­ gen 11 abgehen, ein hinterer Dampfverteilkanal 21 und ein Ausgangs-Verteilerraum 22, von dem die Blasöffnungen 15 abgehen, angeordnet. Dem hinteren Dampfverteilkanal 21 wird Dampf über eine Dampfzuleitung 23 an einem Ende zugeführt. Am anderen Ende gibt es ein Verbindungsrohr 24, das zum vorderen Dampfverteilkanal 19 führt, wie dies in Fig. 5 eingezeichnet ist. In dieser Leitung befindet sich ein Drossel-Einstellorgan 25, mit dessen Hilfe das Druckniveau in den Dampfverteilkanälen 19 und 21 unterschiedlich gehalten werden kann. Der Aus­ gangs-Verteilerraum 22 ist über eine in Breitenrichtung verteilte Anzahl von Löchern 26 größeren Durchschnitts mit dem hinteren Dampfverteilkanal 21 verbunden. Der Eingangs-Verteilerraum 18 ist über eine in Breitenrich­ tung verteilte Anzahl von Löchern 27 kleineren Durch­ schnitts mit dem vorderen Dampfverteilkanal 19 verbunden.

Der Haupt-Verteilerraum 20 ist in eine Vielzahl von Kammern 28 unterteilt, die durch in Längsrichtung verlau­ fende Wände 29 voneinander getrennt, also in Breitenrich­ tung nebeneinander angeordnet sind. Jede Kammer 28 wird vom vorderen Dampfverteilkanal 19 über ein Rohr 30 und ein Ventil 31 mit Dampf versorgt. Die Ventilsteuerung erfolgt über ein Stellglied 32, beispielsweise ein pneu­ matisches Stellglied.

Am Anfang der Eingangszone 7 gibt es ein Wandelement 33 und am Ende der Ausgangszone 8 ein Wandelement 34. Letzteres hat einen geringeren Abstand von der Arbeits­ fläche 3 als das eingangsseitige Wandelement. Beide Wandelemente sind als Rohr mit Rechteckquerschnitt ausge­ führt. Sie stehen an einem Ende mit einer Leitung 35 bzw. 36 in Verbindung, die vom vorderen bzw. hinteren Dampfverteilkanal 19, 21 abgeht. Infolgedessen erfolgt eine Beheizung dieser Wandelemente durch Kondensation derart, daß an der Außenseite befindliche Wasserteilchen verdampfen können, also die Materialbahn 1 nicht schäd­ lich beeinflussen können.

Überall dort, wo eine Kondensation stattfinden könnte, sind Ablauföffnungen vorgesehen, beispielsweise die Öffnungen 37 bis 43, gegebenenfalls mit zugehörigen Entwässerungsrinnen.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Gehäusewand 10 einen mittleren horizontalen Abschnitt 44, eingangs­ seitig einen geneigten, ebenen Abschnitt 45 und ausgangs­ seitig einen entgegengesetzt geneigten, ebenen Abschnitt 46, wobei die Blasöffnungen 11, 13 und 15 durch die Gehäusewand senkrecht durchsetzende Bohrungen gebildet sind. Wenn demgegenüber die Materialbahn 1 auf einer gekrümmten Fläche transportiert wird, können die einzel­ nen Gehäusewandabschnitte 44, 45 und 46 eine entsprechen­ de Krümmung haben, sollten aber ihre Neigungszuordnung behalten. Stattdessen ist es auch möglich, in die Gehäu­ sewand Düsen einzusetzen, die die gewünschte Richtung haben, oder Schrägbohrungen vorzusehen.

Der Dampfblaskasten kann auch - in umgekehrter Lage - für die Dampfaufbringung von unten eingesetzt werden. Dann entfällt die Entwässerungsrinne mit der Öffnung 40 in der Hauptzone. Und die Entwässerungsöffnungen 37 bis 43 werden in die dann untere Position verlegt.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Aufbringen von Dampf auf eine Mate­ rialbahn, wie Papier, mit einem Dampfblaskasten, der in einer einen Bedampfungsraum begrenzenden Ge­ häusewand Blasöffnungen für den Dampfaustritt auf­ weist, wobei die Blasöffnungen in einer Hauptzone sowie einer Eingangszone und einer Ausgangszone vor­ gesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ trittsrichtung der Blasöffnungen (13, 15) in der Eingangszone (7) und/oder Ausgangszone (8) zur Haupt­ zone hin geneigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsrichtung der Blasöffnungen (15) in der Ausgangszone (8) stärker zur Hauptzone hin geneigt ist als in der Eingangszone (7).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Austrittsrichtung der Blasöffnun­ nungen (15) der Ausgangszone (8) 20° bis 27° von der Senkrechten auf die durch die Materialbahn (1) gebildete Arbeitsfläche (3) abweicht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsrichtung der Blas­ öffnungen (13) der Eingangszone (7) 15° bis 21° von der Senkrechten auf die durch die Materialbahn (1) gebildete Arbeitsfläche (3) abweicht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasöffungen (11, 13, 15) der Eingangs-, Haupt- und Ausgangszone je von einem Eingangs-, Haupt- bzw. Ausgangs-Verteilerraum (18, 20, 22) ausgehen, daß zwischen dem Haupt-Verteilerraum (20) und dem Eingangs-Verteilerraum (18) ein vorderer Dampfverteilkanal (19) und zwischen dem Haupt-Vertei­ lerraum und dem Ausgangs-Verteilerraum (22) ein hin­ terer Dampfverteilkanal (21) verläuft, daß der vordere Dampfverteilkanal über eine in Breitenrichtung ver­ teilte Anzahl von Löchern (27) mit dem Eingangs-Ver­ teilerraum und der hintere Dampfverteilkanal über eine in Breitenrichtung verteilte Anzahl von Löchern (26) mit dem Ausgangs-Verteilerraum verbunden ist, und daß der Haupt-Verteilerraum in eine Anzahl von Kammern (28) unterteilt ist, die je über ein Ventil (31) mit einem der Dampfverteilkanäle verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl und/oder der Querschnitt der zum Ein­ gangs-Verteilerraum (18) führenden Löcher (27) kleiner ist als bei den zum Ausgangs-Verteilerraum (22) füh­ renden Löchern (26).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfverteilkanäle (19, 21) in Reihe geschal­ tet und über ein Drossel-Einstellorgan (25) miteinan­ der verbunden sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der vordere Dampfverteil­ kanal (19) an einem Ende mit der Dampfzuleitung (23), beide Dampfverteilkanäle (19, 21) am anderen Ende miteinander und die Kammern (28) des Haupt-Ver­ teilerraums (20) mit dem vorderen Dampfverteilka­ nal (19) verbunden sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Eingangszone (7) am Anfang und die Ausgangszone (8) am Ende je durch ein sich in Breitenrichtung erstreckendes Wandele­ ment (33, 34) begrenzt ist, das in der Ausgangszone einen kleineren Abstand von der Arbeitsfläche (3) hat als in der Eingangszone.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Eingangszone (7) am Anfang und die Ausgangszone (8) am Ende je durch ein sich in Breitenrichtung erstreckendes Wandele­ ment (33, 34) begrenzt ist, das mit einer Heizvor­ richtung versehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das Wandelement (33, 34) ein durch Dampf­ kondensation in seinem Inneren beheizbares Rohr ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß bei einer ebenen Arbeits­ fläche (3) die Gehäusewand (10) in der Hauptzone (6) parallel zur Arbeitsfläche und in der Eingangs­ und Ausgangszone (7, 8) in einander entgegengesetz­ ten Winkeln zur Arbeitsfläche verläuft und daß die Blasöffnungen (11, 13, 15) durch die Gehäusewand senkrecht durchsetzende Bohrungen gebildet sind.