DE4138788C2 - Vorrichtung zur Entwässerung einer Faserstoffbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mechanisch-thermischen Entwässerung einer Faserstoffbahn der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Es ist bekannt, daß die Entwässerung einer Faserstoffbahn erhöht werden kann, wenn neben der mechanischen Pressung noch Wärme zum Einsatz kommt. So ist aus der US-PS 4,163,688 eine Pressenpartie bekannt, bei der ein Dampfblaskasten in der Nähe einer Saugwalze angeordnet ist. Die Faserstoffbahn kann mit Hilfe von Dampf so weit aufgeheizt werden, daß die Entwässerungsleistung der nachfolgenden Preßzone gesteigert wird.

Unter Ausnutzung desselben Effektes werden die Faserstoffbahnen oft über ein Filzband an eine beheizte Trocknungswalze angepreßt. Der dabei an der Walze entstehende Wasserdampf bewegt sich von der Walzenoberfläche weg und reißt das in der Faserstoffbahn vorhandene Wasser in Richtung Filzband mit. Hierbei stellt sich allerdings das Problem, daß der von dem Anpreßdruck und der Walzentemperatur abhängende Wasserdampfdruck einerseits die Entwässerung fördert, aber andererseits zur Delamination (Bezeichnung für das Zerplatzen der Faserstoffbahn nach Verlassen des Preßspaltes aufgrund der plötzlichen Druckentlastung) führen kann.

Mit Hilfe des in der DE-OS 37 05 241 beschriebenen Verfahrens sowie der dazugehörigen Vorrichtung soll eine Lösung dadurch herbeigeführt werden, daß die Entwässerung in einer verlängerten Preßzone vorgenommen wird, in welcher abschnittsweise in Durchlaufrichtung der Bahn auf diese mit unterschiedlich hohen Drücken und Temperaturen eingewirkt werden kann. Dies wird im wesentlichen durch mehrere in Durchlaufrichtung hintereinander angeordnete und unabhängig steuerbare hydrostatische Anpreßelemente erreicht. Als Nachteil ist aber neben dem Mehraufwand für die Anpreßelemente auch die Tatsache zu werten, daß der Druck nur abschnittsweise verändert werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur mechanisch-thermischen Entwässerung einer Faserstoffbahn zu schaffen, die bessere Trocknungsergebnisse unter Ausschluß der Delamination der Faserstoffbahn liefert und dabei die genannten Nachteile ausschließt.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe durch die im Anspruch 1 beschriebene Vorrichtung gelöst, wobei die Unteransprüche besondere Ausführungsformen darstellen.

Durch die besondere Gestaltung des Anpreßelementes ergibt sich im Preßspalt ein Druckverlauf, der charakterisiert ist durch einen steilen Druckanstieg im Bahneinlauf, einen konstanten Druck im Bereich der Lagertasche sowie einen allmählichen Druckabfall im Bahnauslauf. Da sich der Anpreßdruck direkt auf den Wärmeübergangskoeffizienten und somit die übertragene Wärmemenge auswirkt, bedeutet dies auch, daß sich der in der Faserstoffbahn vorherrschende Dampfdruck im Bahnauslauf durch den reduzierten bzw. unterbundenen Wärmefluß zur Faserstoffbahn entspannen kann und somit eine Delamination verhindert wird.

Besonders vorteilhaft ist es natürlich, die Preßzone über die Schaffung einer sich in Durchlaufrichtung anschließenden Niederdruckzone zu verlängern und somit eine wesentlich längere Zeit für die Dampfdruckabsenkung zu gewinnen. Das hierfür verwendete durchlässige, flexible Band umschlingt die vorzugsweise beheizte Gegenwalze, wobei der Umschlingungsbereich sowie der Anpreßdruck variierbar sind. Das Band schützt außerdem das poröse Band vor der hohen Temperatur und erhöht, falls es gekühlt wird, den Temperaturgradienten in der Preßzone, was zur verstärkten Kondensation des Wasserdampfes führt. Ebenfalls positiv wirkt sich die vorherige Erwärmung der Faserstoffbahn wegen der damit verbundenen Viskositätserniedrigung auf die Entwässerungsleistung aus.

Die Begrenzung des erwärmbaren Bereiches auf die äußere Schicht der Gegenwalze bedeutet eine Verringerung der Wärmespeicherkapazität. Damit verbunden ist eine Begrenzung der in die Faserstoffbahn übertragenen Wärmemenge bei gleichzeitiger Gewährleistung der für eine schnelle Wärmeübertragung notwendigen hohen Temperatur.

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der Entwässerungsvorrichtung,

Fig. 2 den Druckverlauf in der Preßzone einschließlich deren Verlängerung und

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Anpreßelementes.

Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, wird der Preßspalt von einer beheizten Gegenwalze 7 sowie einem undurchlässigen, flexiblen, eventuell metallischen Band 4 gebildet, welches über entlang der Preßzone angeordnete Anpreßelemente 15 zur anderen Preßfläche 3 andrückbar ist. Die Faserstoffbahn 1, beispielsweise in Form einer Papierbahn, wird dabei zusammen mit einem zur Aufnahme des angepreßten Wassers geeigneten porösen Band 6 (z. B. Filz) durch den Preßspalt geführt. Das Anpreßelement 15 weist eine mit einem Druckmedium, wie beispielsweise Öl, beaufschlagbare hydrostatische Lagertasche 5 auf, die sich im wesentlichen in dem Bereich zwischen dem bahneinlaufseitigen Ende und der Mitte des Anpreßelementes 15 befindet. Durch die weitere Inumlaufsetzung eines Schmiermediums und den damit verbundenen Aufbau eines hydrodynamischen Druckfeldes am Anpreßelement 15 ergibt sich im Preßspalt ein Druckverlauf, der wegen des allmählichen Abfalls im Bahnauslauf dazu führt, daß sich der in der Faserstoffbahn vorherrschende Dampfdruck entspannen kann und somit der Delamination entgegengewirkt wird. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Fläche der hydrostatischen Lagertasche etwa 10-18% der druckaktiven Gesamtfläche des Anpreßelementes entspricht und der Mittelpunkt der Lagertasche, entgegen der Durchlaufrichtung der Faserstoffbahn gesehen, ungefähr 21-32% der druckaktiven Gesamtlänge des Anpreßelementes vom Mittelpunkt des Anpreßelementes zum bahneinlaufseitigen Ende hin versetzt ist.

Zur Ergänzung dieser Maßnahmen kann, wie in Fig. 1 dargestellt, die Preßzone durch eine sich in Durchlaufrichtung anschließende Niederdruckzone erweitert werden. Diese verlängert die Zeit für die Dampfdruckentspannung und wird im wesentlichen von einem durchlässigen, flexiblen Band 8 gebildet, welches zwischen der Faserstoffbahn 1 und dem porösen Band 6 angeordnet ist und die Faserstoffbahn in einem Umschlingungsbereich 9 an die Gegenwalze 7 preßt. Geeignet für das Band 8 ist beispielsweise ein metallisches Gewebe der Qualität KPZ 55 der Firma Villforth. Vorteilhaft ist es außerdem, wenn die Ausdehnung des Umschlingungsbereiches 9 sowie der von dem durchlässigen Band 8 ausgeübte Anpreßdruck (über die Bandspannung) mit Hilfe einer verstellbaren Walze 11 variierbar sind und damit Möglichkeiten zur Anpassung an die unterschiedlichen Faserstoffmaterialien sowie deren Behandlungsarten gegeben sind. Wenn weiterhin über eine Vorrichtung 10 vorzugsweise auf der Basis eines Gebläses das durchlässige Band 8 gekühlt wird, so erhöht sich in der Preßzone der Temperaturgradient, was die Kondensation des Wasserdampfes fördert.

Um die Temperatur der Gegenwalze 7 und damit auch den Dampfdruck in der Preßzone besser regeln zu können, sollte die Gegenwalze 7 von außen beheizt werden und der erwärmbare Bereich auf die äußere Schicht 14 begrenzt sein. Bei Verwendung einer Infrarot-Heizung 12 hat dies zur Folge, daß die äußere Schicht 14 aus einem thermisch leitenden Material besteht und eine isolierende Schicht 13 umgibt. Bei Verwendung einer induktiven Heizung 12 sollte im wesentlichen nur die äußere Schicht 14 aus einem ferromagnetischen Material bestehen.

Beim Einsatz einer, zusätzliche Variationsmöglichkeiten bietenden, das durchlässige Band 8 im Bereich der Umschlingung 9 an die Gegenwalze 7 pressenden Druckwalze 16 ergibt sich in der gesamten Preßzone etwa der in Fig. 2 dargestellte Druckverlauf.

Es ist natürlich auch möglich, daß der Preßspalt von zwei undurchlässigen Bändern 14, die über hydraulische Anpreßelemente 15 gegeneinander gepreßt werden, gebildet wird. Die konkrete Ausgestaltung der Entwässerungsvorrichtung würde dabei in analoger Weise erfolgen.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Entwässerung einer Faserstoffbahn (1) mit mindestens zwei auf die Faserstoffbahn (1) den Entwässerungsdruck ausübenden, einen Preßspalt bildenden Preßflächen (2, 3), wobei mindestens eine Preßfläche (3) beheizbar ist, mindestens eine Preßfläche (2) von einem undurchlässigen Band (4) gebildet wird, welches über entlang der Preßzone angeordnete sowie jeweils mindestens ein zum undurchlässigen Band (4) geöffnete, mit einem Druckmedium beaufschlagbare hydrostatische Lagertasche (5) aufweisende Anpreßelemente (15) zur anderen Preßfläche (3) andrückbar ist, und die Faserstoffbahn (1) zusammen mit einem zur Aufnahme des angepreßten Wassers geeigneten porösen Band (6) durch den Preßspalt geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sich die hydrostatische Lagertasche (5) im wesentlichen in dem Bereich zwischen dem bahneinlaufseitigen Ende und der Mitte des Anpreßelementes (15) befindet und zwischen dem Anpreßelement (15) und dem undurchlässigen Band (4) durch Inumlaufsetzung eines Schmiermediums ein hydrodynamisches Druckfeld wirksam ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der hydrostatischen Lagertasche (5) etwa 10-18% der druckaktiven Gesamtfläche des Anpreßelementes (15) entspricht und der Mittelpunkt der Lagertasche (5), entgegen der Durchlaufrichtung der Faserstoffbahn (1) gesehen, ungefähr 21-32% der druckaktiven Gesamtlänge des Anpreßelementes (15) vom Mittelpunkt des Anpreßelementes (15) zum bahneinlaufseitigen Ende hin versetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßspalt von mindestens zwei undurchlässigen Bändern (4) mit entsprechenden Anpreßelementen (15) gebildet wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßspalt von dem Band (4) und einer vorzugsweise beheizten Gegenwalze (7) gebildet wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Preßspalt sowie einem sich in Durchlaufrichtung anschließenden Bereich mindestens eine Seite der Faserstoffbahn (1) mit einem durchlässigen, flexiblen Band (8) Kontakt hat, welches gegen die Faserstoffbahn (1) gedrückt wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich das durchlässige Band (8) zwischen der Faserstoffbahn (1) und dem porösen Band (6) befindet und die Faserstoffbahn (1) in einem Umschlingungsbereich (9) an die Gegenwalze (7) preßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das durchlässige Band (8) außerhalb der Preßzone mit Hilfe einer Vorrichtung (10) gekühlt oder beheizt wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung des Umschlingungsbereiches (9) sowie der von dem durchlässigen Band (8) ausgeübte Anpreßdruck variierbar sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung der Gegenwalze (7) von außen erfolgt, wobei der erwärmbare Bereich auf die äußere Schicht (14) der Gegenwalze (7) begrenzt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Infrarot-Heizung (12) die äußere Schicht (14) aus einem thermisch leitenden Material besteht und eine isolierende Schicht (13) umgibt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer induktiven Heizung (12) im wesentlichen nur die äußere Schicht (14) aus einem ferromagnetischen Material besteht.