DE4016921A1 - Vorrichtung zum trocknen einer materialbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen einer Materialbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, im einzelnen mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Der Hauptanmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, die früher vorgeschlagenen Vorrichtungen dahingehend zu verbessern, daß innerhalb der Trockenvorrichtung unkontrollierte Strömungen feuchter Luft vermieden werden. Zugleich soll der Energieverbrauch für die Trocknung möglichst gering gehalten werden. Zur Lösung dieser Aufgabe ist in der Hauptanmeldung vorgesehen, daß zur Erhöhung der Trocknungsleistung Trockenluft als sogenannte Zuluft dem einzelnen Siebraum mittels eines Blaskastens in gleichmäßiger Verteilung über die Maschinenbreite zugeführt und in gleichmäßiger Verteilung über die Maschinenbreite (beispielsweise durch die betreffende Saugleitwalze hindurch) wieder aus dem Siebraum abgesaugt wird. Hierdurch wird erreicht, daß die im Bereich des Siebraumes anfallenden Schwaden (d. h. aus der Materialbahn austretender Wasserdampf) gezielt am Ort des Entstehens abgeführt werden. Mit anderen Worten: Es wird vermieden, daß die Trockenluft, die den Wasserdampf aufgenommen hat, in Querrichtung aus dem Siebraum herausströmt oder unkontrolliert nach oben entweicht. Es wird also vermieden, daß diese Luft an feststehenden (seitlichen oder oberen) Bauteilen, z. B. an den Haubenwänden, Ständern, od. dgl. vorbeiströmt und daß Wasserdampf an diesen Bauteilen kondensiert. Hierdurch wird es möglich, auf eine dickere Wärmeisolation der Haube zu verzichten. Man kann die Wärmeisolation der Haube sogar dünner als bisher ausführen. Außerdem wird es möglich, zur Belüftung der Siebräume Trockenluft mit verhältnismäßig hoher Temperatur (und deshalb relativ hohem Taupunkt) zu verwenden, so daß verhältnismäßig geringe Zuluftmengen benötigt werden. Hierdurch verringert sich in vielen Fällen die benötigte Zuluft-Menge. Andererseits ist es, im Falle einer Ein-Sieb-Trockengruppe, bei den angestrebten hohen Bahngeschwindigkeiten (Größenordnung 1600 m/mm) zur Erzielung eines stabilen Bahnlaufes erforderlich, die Saugleitwalzen mit relativ hohem Unterdruck zu betreiben und deshalb von den Saugleitwalzen relativ große Luftmengen abzusaugen. Diese Luftmengen sind im allgemeinen größer als zum Abführen des in den Siebräumen anfallenden Wasserdampfes erforderlich ist. Deshalb ist gemäß einem weiteren wichtigen Gedanken der Hauptanmeldung vorgesehen - zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit der Trockenvorrichtung - die aus dem Siebraum abgesaugte Luft ein zweites Mal zum Abführen von Wasserdampf zu benutzen. Dies geschieht dadurch, daß die genannte Luft als sogenannte Umluft mit Hilfe von Luftblaskästen dort unmittelbar auf die Materialbahn aufgeblasen wird, wo der größere Wasserdampf-Anteil aus der Materialbahn austritt (Hauptverdampfung). Dies ist der Bereich, wo die Materialbahn von einem der Trockenzylinder zum nächsten Trockenzylinder läuft.

Dieses Aufblasen von Luft auf die Materialbahn wird kombiniert mit dem Wieder-Absaugen der mit Wasserdampf angereicherten Luft, so daß auch hier unkontrollierte Strömungen von Abluft vermieden werden. Es ist also ein wesentliches Merkmal der Hauptanmeldung, daß der Trockenluft nacheinander zweimal Gelegenheit gegeben wird, Wasserdampf aufzunehmen, nämlich zuerst in den Siebräumen, die innerhalb der endlosen Siebschlaufe liegen, und sodann unmittelbar an der Materialbahn, also außerhalb der endlosen Siebschlaufe.

Der hier vorliegenden Zusatzerfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in der Hauptanmeldung beschriebene Trockenvorrichtung dahingehend weiterzuentwickeln, daß sie besser als bisher an unterschiedliche Anforderungen (z. B. unterschiedliche Arbeitsgeschwindigkeiten und/oder Materialbahn-Sorten) angepaßt werden kann. U. a. soll die Anzahl der Saugleitwalzen und die Anzahl oder Größe der sogenannten Luftleitkästen besser aufeinander abgestimmt werden können.

Diese Aufgabe wird im Prinzip dadurch gelöst, daß die Zuluft mit einem variablen Teil der Umluft gemischt und/oder die Umluft mit einer variablen Menge frischer Zuluft angereichert wird. Hierzu sind gemäß Anspruch 1 eine Mischkammer, gemäß Anspruch 2 wenigstens eine Mischleitung mit Durchflußregelorgan vorgesehen, welche die Umluftleitung mit derjenigen Leitung verbindet, welche Trockenluft den in den Siebräumen befindlichen Blaskästen zuführt. Verschiedene Ausführungsbeispiele dieser zusätzlichen Erfindungsgedanken sind Gegenstand der Unteransprüche; sie werden nachfolgend anhand der zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

Die Fig. 1 zeigt ein Luftführungsschema für eine sogenannte Ein-Sieb-Trockengruppe, beispielsweise einer Papierherstellungsmaschine.

Die Fig. 2 zeigt einige Abwandlungen zu der Ausführungsform gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 sind von einer Trockengruppe drei in einer Reihe liegende Trockenzylinder 11, 12 und 13 dargestellt. Zwischen je zwei Trockenzylindern befindet sich eine Saugleitwalze 21 bis 23. Eine am Einlauf in die Trockengruppe befindliche weitere Leitwalze ist mit 20 bezeichnet. Die zu trocknende Materialbahn (beispielsweise Papierbahn 9) läuft zusammen mit einem endlosen Stützband (beispielsweise Trockensieb 10) nacheinander abwechselnd über die Trockenzylinder 11 bis 13 und über die Saugleitwalzen 21 bis 23. Die letzteren liegen innerhalb der endlosen Trockensieb-Schlaufe, die Trockenzylinder dagegen außerhalb. Deshalb kommt die Papierbahn 9 mit den Trockenzylindern 11 bis 13 in unmittelbaren Kontakt. Dagegen kommt das Trockensieb 10 mit den Saugleitwalzen 21 bis 23 in unmittelbaren Kontakt. Im Inneren der Saugleitwalzen herrscht Unterdruck, damit die Papierbahn auch bei hohen Bahngeschwindigkeiten sicher am Trockensieb haftet. Der von zwei benachbarten Trockenzylindern, beispielsweise 12 und 13, und der dazwischen befindlichen Saugleitwalze 22 sowie vom Trockensieb 10 begrenzte Raum wird nachfolgend als "Siebraum" S bezeichnet.

Die nachfolgenden Erläuterungen gelten für beide Fig. 1 und 2: Jede der dargestellten Trocknungsanlagen umfaßt drei Luftleitungssysteme, nämlich:

• 1. Leitungssystem 61 für Zuluft; dies ist in der Regel frische, der Trockengruppe zuzuführende Trockenluft. Die Leitungen 61 dieses Systems sind in allen Figuren mit einer schrägen Schraffur versehen.
• 2. Leitungssystem 62 für Abluft; dies ist die aus der Trockengruppe abzuführende Trockenluft, nachdem diese möglichst viel Wasserdampf aufgenommen hat. Die Leitungen 62 des Abluft-Leitungssystems sind in allen Figuren mit einer vertikalen, abwechselnd volle und gestrichelte Linien aufweisenden Schraffur versehen.
• 3. Leitungssystem 63, 63a, 64 für Umluft; dies ist Trockenluft, welche in den Siebräumen S schon etwas Wasserdampf aufgenommen hat und von dort angesaugt und danach auf die Papierbahn aufgeblasen wird. Die Leitungen dieses Umluft-Leitungssystems sind in allen Figuren mit einer horizontalen Schraffur versehen.

Die beispielsweise vorzusehenden Aggregate für den Transport und die Aufbereitung der Trockenluft sind in den Fig. 1 und 2 folgendermaßen bezeichnet:

41 Ansaugfilter,
42 Brüdenkondensator (bei Bedarf vorhanden),
43 Luft/Luft-Wärmetauscher,
44 Abluftventilator,
45 Zuluftventilator mit Saugleitung 40,
46 Kondensatkühler (bei Bedarf vorhanden),
47 Zuluft-Erhitzer,
48 Zuluft-Blasrohre,
49 Umluftventilator,
50 bei Bedarf vorzusehender Umluft-Erhitzer,
51 kombinierte Blas- und Saugkästen, auch "Luftleitkästen" genannt.

In Fig. 1 ist in dem Bereich zwischen den Trockenzylindern 12 und 13 am Eintritt in den Siebraum S ein an die Zuluftleitung 61 angeschlossenes Blasrohr 48 vorgesehen. Dieses bläst in gleichmäßiger Verteilung über die Maschinenbreite Trockenluft in den Siebraum hinein (Pfeil 39) . Diese Trockenluft vereinigt sich mit der Luftgrenzschicht 38, die das um den Trockenzylinder 12 laufende Trockensieb 10 mit sich in den Siebraum S führt. Hierbei nimmt die Trockenluft auch schon etwas Wasserdampf auf. Beide Luftströme 38 und 39 werden sodann von der Saugleitwalze 22 in gleichmäßiger Verteilung über die Maschinenbreite aus dem Siebraum S abgesaugt. Zu diesem Zweck hat die Saugleitwalze 22 einen speziell geformten Saugkasten 22a. Dessen Saugzone ist (wie an sich aus Fig. 8 der WO 88/06 205 bekannt) auf der Zulaufseite ein Stück weit zum Siebraum S hin offen (Vorsaugzone x). Hierdurch wird vermieden, daß sich an der Stelle, wo das Trockensieb 10 auf die Walze 22 läuft, die Papierbahn 9 vom Trockensieb abhebt.

Im Bereich des ablaufseitigen unteren Quadranten der Saugleitwalze 22 ist ein kombinierter Blas- und Saugkasten 51 angeordnet. Wie weiter unten im einzelnen erläutert wird, bläst man durch diesen Kasten Trockenluft unmittelbar auf die Papierbahn 9, die hier auf der Außenseite des Trockensiebes 10 um die Saugleitwalze 22 läuft. Die Trockenluft nimmt hier Wasserdampf auf und wird unmittelbar danach über die Abluftleitung 62 abgesaugt. Ein ähnlicher Blas- und Saugkasten könnte bei vergrößertem Abstand zwischen Walze 22 und Zylinder 13 auch weiter oberhalb der dargestellten Position angeordnet werden.

Sowohl im Siebraum S als auch an dem kombinierten Blas- und Saugkasten 51 wird dafür gesorgt, daß die zugeführten und die abgesaugten Luftmengen weitgehend gleich groß sind. Hierdurch werden Querströmungen vermieden; insbesondere wird dafür gesorgt, daß keine Luft, die Wasserdampf aufgenommen hat, seitlich nach außen gedrückt wird. Mit anderen Worten, es wird vermieden, daß diese feuchte Luft mit den (nicht dargestellten) Maschinengestellen, Haubenwänden od. dgl. in Kontakt kommt. Allenfalls ein geringfügige Querströmung in Richtung von außen nach innen kann zugelassen werden.

Wie oben schon erläutert, ist es besonders vorteilhaft, die aus der Saugleitwalze 22 durch die Leitung 63 angesaugte Luft als sogenannte Umluft weiter zu verwenden. Die Umluft wird hierzu durch eine Mischkammer 75 und durch eine Leitung 63a sowie mittels des Umluftventilators 49 durch die Leitung 64 in den kombinierten Blas- und Saugkasten 51 gefördert. Falls gewünscht, kann sie mittels eines zusätzlichen Lufterhitzers 50 noch weiter erwärmt werden.

Im Bereich zwischen den Zylindern 11 und 12 der Fig. 1 ist im Siebraum S ein sogenannter Bahnstabilisator 30 angeordnet, bekannt beispielsweise aus der DE-OS 37 06 542 (=US-PS 48 56 205). Ein Blasrohr 48 ist in diesem Fall nicht vorgesehen. Statt dessen wird Zuluft aus der Leitung 61 in das Innere des Bahnstabilisators 30 geleitet. Dieser hat an seiner Unterseite einen sich im wesentlichen über die gesamte Maschinenbreite erstreckenden Blasschlitz. Dessen Ausströmrichtung verläuft entgegengesetzt der Umlaufrichtung des Walzenmantels der Saugleitwalze 21. Hierdurch wird zwischen dem Bahnstabilisator 30 und dem Trockensieb 10 (auf der Seite, wo das Trockensieb vom Zylinder 11 zur Saugleitwalze 21 läuft) ein Unterdruck erzeugt, so daß die Papierbahn 9 sicher am Trockensieb 10 haftet. Diese Wirkung wird unterstützt durch eine die Luftgrenzschicht 38′ umlenkende Leiste 30a. Die vom Bahnstabilisator 30 ausgeblasene Luft wird wiederum von der Saugleitwalze 21 abgesaugt. Hierzu ist deren Saugzone zum Siebraum S hin noch weiter vergrößert als im Falle der Saugleitwalze 22. Es kann auch zweckmäßig sein, an der Saugleitwalze 21 den gesamten Walzenumfang zu besaugen; in diesem Falle könnte der feststehende Saugkasten 21a entfallen. Die Absaugung der Luft aus dem Inneren der Walze würde hierbei unmittelbar durch einen (mit dem Walzenmantel rotierenden) hohlen Walzenzapfen hindurch erfolgen.

Wie oben schon erwähnt führen die von den Saugleitwalzen 21 und 22 kommenden Leitungen 63 die Luft nicht (wie beim Gegenstand der Hauptanmeldung) direkt zum Umluftventilator 49, sondern über eine Drosselklappe 66 zu einer Mischkammer 75 und erst von hier (Leitung 63a) zum Umluftventilator 49. Durch die Mischkammer strömt auch die vom Wärmetauscher 43 kommende Zuluft, die sodann durch die Saugleitung 40 mit Drosselklappe 67 zum Zuluftventilator 45 gelangt. In der Leitung 63 kann ein zusätzlicher Umluftventilator 78 vorgesehen werden. Zwischen diesem und der Drosselklappe 66 kann an die Leitung 63 eine ins Freie mündende Auspuffleitung 63b mit Drosselklappe 68 angeschlossen werden. In der Mischkammer 75 mischt sich kontinuierlich ein Teil der Zuluft mit einem Teil der Umluft. Somit gelangt ein Teil der aus dem Siebräumen S abgesaugten (und noch relativ wenig Feuchtigkeit enthaltenden) Umluft zusammen mit einem Teil frischer Zuluft zurück in die Siebräume. Außerdem ist es nun möglich, den Luftleitkästen 51 etwas trockenere Mischluft zuzuführen als beim Gegenstand der Hauptanmeldung. Falls in den Saugleitwalzen 21, 22 ein besonders hoher Unterdruck benötigt wird, muß von diesen Walzen eine relativ große Luftmenge abgesaugt werden, die größer sein kann als die im Gesamtsystem benötigte Umluftmenge. In diesem Fall kann ein Teil der abgesaugten Umluft durch die Auspuffleitung 63b entweichen.

Die Fig. 2 unterscheidet sich von der Fig. 1 nur dadurch, daß anstelle der Mischkammer 75 zwei Mischleitungen 71 und 72 vorgesehen sind, die beide die Saugleitung 40 mit der Umluftleitung 63/63a verbinden.

Eine (bezüglich der Strömungsrichtung in der Saugleitung 40) erste Mischleitung 71 hat an der Stelle, wo sie von der Saugleitung abzweigt, eine die Strömung teilende Steuerklappe 76. Diese kann zwischen den gestrichelt dargestellten End-Positionen a und b jede beliebige Stellung einnehmen. Somit kann man die ankommende Zuluft in beliebigen Verhältnissen aufteilen und sie teils der Zuluftleitung 61, teils der Umluftleitung 63a zuführen. Eine ähnliche Steuerklappe 77 ist an der Einmündung der zweiten Mischleitung 72 in die Umluftleitung 63/63a vorgesehen. Auch diese kann jede beliebige Stellung einnehmen zwischen zwei End-Positionen a und b. Somit kann auch die ankommende Umluft in beliebigen Verhältnissen aufgeteilt werden in einen Teilstrom, der in die Zuluftleitung 61 zurückgeführt wird und in einen Teilstrom, der zur Saugleitung 63a des Umluftventilators 49 gelangt. Es bestehen somit in Fig. 5 mehr Variations-Möglichkeiten als bei der Ausführung gemäß Fig. 4. Beispiele: Wenn beide Steuerklappen 76 und 77 die End-Position a einnehmen, dann findet keine Mischung zwischen der Zuluft und der Umluft statt; d.h. es ist der gleiche Zustand wie in Fig. 1 vorhanden. Sind die Steuerklappen in einer mittleren Position (beispielsweise in der mit vollen Linien dargestellten Position), dann gelangt in beide Leitungen 61 und 63a Mischluft, jedoch jeweils mit verschieden einstellbaren Mischungsverhältnissen. Ein ungünstiger, jedoch theoretisch ebenfalls denkbarer Zustand ist gegeben, wenn beide Steuerklappen 66 und 67 in der Endposition b stehen. In diesem Fall gelangt reine Zuluft in die Leitung 63a und reine Umluft zurück in die Leitung 61. Es sind auch noch weitere Betriebszustände denkbar; so kann z. B. eine der beiden Steuerklappen 76 oder 77 in einer mittleren Position und jeweils die andere Steuerklappe in einer der End-Positionen a oder b stehen.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Trocknen einer Materialbahn (9), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, mit den folgenden Merkmalen:

• a) in einer Reihe von heizbaren und von der Materialbahn berührten Trockenzylindern (11-13) ist zwischen je zwei Trockenzylindern eine Saugleitwalze (21, 22) angeordnet, die eine Absaugeinrichtung (21a oder 22a oder 35) aufweist;
• b) ein poröses Stützband (vorzugsweise Trockensieb 10), das zusammen mit der Materialbahn (9) durch die Trockenvorrichtung läuft, drückt die Materialbahn an die Trockenzylinder an und kommt in unmittelbaren Kontakt mit den Saugleitwalzen, wobei je zwei benachbarte Trockenzylinder, die dazwischen angeordnete Saugleitwalze und das Stützband einen sogenannten "Siebraum" (S) begrenzen;
• c) am Laufweg der Materialbahn (9) von einem der Trockenzylinder (11) zum nächsten Trockenzylinder (12 oder 11a) ist ein Luftleitkasten (51; 51′; 51′′) vorgesehen zum Zuführen von Trockenluft unmittelbar auf die Materialbahn mittels eines eine Saugleitung (63 oder 63a) aufweisenden Gebläses (49);
• d) jedem Siebraum (S) ist wie an sich bekannt ein sich quer durch die Trockenvorrichtung erstreckender Blaskasten (48; 30) zugeordnet mit wenigstens einer sich über die Kastenlänge erstreckenden und in den Siebraum gerichteten Reihe von Blasluft-Öffnungen;
• e) die Saugseite des Gebläses (49) ist an die genannte Absaugvorrichtung (21a; 22a; 35) der Saugleitwalze angeschlossen (z. B. mittels einer sogenannten Umluftleitung 63, 63a);
• f) dadurch gekennzeichnet, daß die den Blaskästen (48, 30) Trockenluft zuführende Leitung (z. B. Saugleitung 40), mit der Umluftleitung (63, 63a) über eine Mischkammer (75) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Blaskästen (48, 30) Trockenluft zuführende Leitung (z. B. Saugleitung 40) über eine Mischleitung (71), die ein Durchflußregelorgan (76) aufweist, mit der Umluftleitung (63, 63a) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußregelorgan (76) als ein die zugeführte Trockenluft (Leitung 40) teilender Stromteiler ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bezüglich der Strömungsrichtung in der genannten Leitung (40) hinter der Mischleitung (71) eine zweite Mischleitung (72) mit einen zweiten Durchflußregelorgan (77) vorgesehen ist, die ebenfalls die genannte Leitung (40) mit der Umluftleitung verbindet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Durchflußregelorgan (77) als ein Stromteiler ausgebildet ist, der die durch die Umluftleitung (63) zugeführte Umluft teilt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umluftleitung (63) vor der Mischkammer (75) bzw. vor den Mischleitungen (71, 72) ein zusätzliches Umluftgebläse (78) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Umluftgebläse (78) und der Mischkammer (75) bzw. den Mischleitungen eine Auspuffleitung (63b) mit einem Durchflußregelorgan (68) vorgesehen ist.