DE69718827T2

DE69718827T2 - Alternierende, ohne offenen zug gekoppelte oben- und untenbefilzte trockener

Info

Publication number: DE69718827T2
Application number: DE69718827T
Authority: DE
Inventors: Gregory Wedel; H. Jeffrey Pulkowski
Original assignee: Beloit Technologies Inc
Current assignee: Beloit Technologies Inc
Priority date: 1997-01-27
Filing date: 1997-10-27
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2017-10-28
Also published as: EP1003931B1; EP1003931A1; US5921000A; DE69718827D1; WO1998032918A1

Description

Feld der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich im Grundsatz auf Trockner, die bei der Papierherstellung benutzt werden und im speziellen auf Trocknersektionen, die obere und untere Bänder beinhalten.
Hintergrund der Erfindung
Papier wird in einer Papiermaschine als eine kontinuierliche Bahn hergestellt. In den letzten 30 Jahren hat sich die Geschwindigkeit, mit der Papier hergestellt wird, substantiell erhöht. Die Geschwindigkeit, bei der die Papierbahn ausgeformt wird, hat sich von ungefähr 3.000 Fuß pro Minute (1 Meter in der Sekunde) bis auf ungefähr 6.000 Fuß pro Minute (30 Meter in der Sekunde) auf heutigen modernen Maschinen verdoppelt. Die Herstellung von Papier beginnt mit in Wasser suspendierten Holzfasern, welche eine sehr verdünnte Lösung, die aus 99% Wasser besteht, bilden. Diese Fasersuspension wird auf einen Formsieb oder ein Drahtfenster in der Formsektion einer Papiermaschine gegeben.
Nachdem die Papierbahn ausgeformt wurde, wird sie in der Presssektion der Papiermaschine bis auf einen Wassergehalt von ungefähr 50% ausgepresst. Der Presssektion folgen Stapel von Trocknern, welche üblicherweise durch Dampfheizung die Bahn trocknen, bis sie nur noch 5% Feuchtigkeit enthält. Die getrocknete Bahn wird dann durch einen Kalander geglättet. Anschließend wird die Bahn am Trockenende der Papiermaschine auf Papierrollen zum Verkauf oder weiteren Verarbeitung aufgerollt.
Die Suche nach Verbesserungen in der Papierherstellungsrate hat auch zu Erhöhungen der Breite der Papierbahn bis ungefähr 400 inches (10 Meter) geführt. Eine weitere Erhöhung der Breite erscheint zum jetzigen Stand nicht praktisch zu sein aufgrund der Schwierigkeit der Kontrolle der Form der Rollen und dem Druck zwischen den Rollen in der Papiermaschine.
Somit werden die zukünftigen Verbesserungen in der Papierherstellung darin gesehen, jede Komponente der Papiermaschine neu zu gestalten, um die Geschwindigkeit der Maschine zu erhöhen und die Betriebseffizienz zu verbessern. Weitete Anstrengungen werden benötigt, um die Anzahl der einzelnen Rollen so zu vermindern, daß die Gesamtlänge der Papiermaschine verringert wird, mit dem Ziel, die Gesamtgröße der Maschine zu vermindern. Zur selben Zeit, wie die Länge der Papiermaschine verringert wird, werden die einzelnen Komponenten – vom Former bis zum Wickler – so gestaltet werden, daß sie bei höheren Geschwindigkeiten besser funktionieren. Die gesamte Papiermaschine wird auf bessere und automatische Durchführung eingestellt: Das Papier wird auf seinem Weg durch die Papiermaschine gestützt; und aktives Feedback und Überwachung der Papierbahneigenschaften wird benutzt. Diese Verbesserungen sollten die Bühne für zukünftige Verbesserungen in der Papierherstellungsgeschwindigkeit bereiten. Eine Sektion der Papiermaschine, welche beträchtliche Aufmerksamkeit erfahren hat, ist die Trocknersektion. Die Trocknersektion einer typischen Papiermaschine nimmt normalerweise mehr als die Gesamtlänge der Maschine ein und verbraucht deutlich mehr als die Hälfte der zur Papierherstellung benötigten Energie.
Einige der Probleme mit konventionellen Trocknersektionen mit zwei Bändern und zwei Stapeln, bei denen die nasse Bahn von einem Zylinder zum nächsten Zylinder führt, sind: die Existenz eines langen, nicht unterstützten „freien Zugs" (open draw), Probleme mit dem Einfädeln der Enden (tail threading) und Flattern der Papierbögen (sheet flutter) in den Bereichen des freien Zugs, längsseitiges Schrumpfen der Papierbögen und ineffizienter Ventilation des verdampften Wassers.
Einige dieser Probleme, darunter das Flattern und Schrumpfen der Papierbögen, (sheet flutter und sheet shrinkage) sowie die Dampfventilation wurden dadurch gelöst, daß Trocknersektionen mit zwei Stapeln und Bändern durch einfach gestapelte BelRun-Trocknersektionen ersetzt wurden, wie sie von der Beloit Corporation in Beloit, Wisconsin hergestellt werden. Die Ausdehnung des Einfach-Stapelungskonzeptes, um mehr Trocknerzylinder in einer Einfach-Stapelung zu beinhaltet, hat zu signifikanten Verbesserungen im Betrieb der Trocknersektion geführt. Der Einsatz von sowohl einfach gestapelten Trocknersektionen mit oberen Bändern, gefolgt von einfach gestapelten Trocknersektionen mit unteren Bändern hat die Einseitigkeit (one-sidedness) der Bögen verbessert. Solche Systeme sind zum Beispiel durch die BelChamp-Trocknersektion exemplarisch verwirklicht. Ein Vorteil der einfach gestapelten Trocknersektion ist deren Fähigkeit, daß die Enden durch die Trocknersektion ohne die Benutzung von Windeseilen (threading topes) geführt werden können. Ein weiterer Vorteil ist die Vermeidung von freiem Zug, wo Flattern der Bögen zu gekräuseltem oder geknicktem Papier oder sogar in Papierrissen führen kann. Noch weitere Vorteile der einfach gestapelten Trockner beinhalten besseren Zugang zum Entfernen von Ausschuß, verbesserte Ventilation, verringerte Bahnschrumpfung, verbesserte Bogenoberflächen und Bogenstärkeneigenschaften und verbesserte Maschinenlaufeigenschaften. Viele dieser Eigenschaften werden erreicht, indem Vakuum an die zwischenliegenden Vakuumrollen angelegt wird. Der freie Zug zwischen den Trocknersektionen wird durch den Einsatz von Übergängen, bei denen die Papierbahn durch zwei weitere Bänder gestützt wird, während sie sich zwischen den Trocknersektionen bewegt.
Ein Einspannen des Bogens, während er sich durch die Trocknersektion bewegt, erhöht die Spannkraft in die Längsrichtung zur Maschine, was das Schrumpfen in Längsrichtung zur Maschine reduziert. In einer herkömmlichen Trocknersektion wird die Bahn nur etwa 58% der Zeit eingespannt, die sie sich durch die Trocknersektion der Papiermaschine bewegt. Im Vergleich dazu halten Druck der Textilbahn und der Vakuumrollen die Papierbahn im BelRun ungefähr 84,3% der Zeit während diese sich in der Trocknersektion befindet.
Obwohl die BelRun und BelChamp Trocknerkonfigurationen signifikante Verbesserungen gegenüber den anderen Trocknersektionen bieten, ist eine der Beschränkungen der BelRun und BelChamp einfach-gestapelten Trocknersektionen diese, daß die längsseitige Bogenspannkraft nicht 100% der Zeit ausgeübt wird. Eine weitere Einschränkung ist die große Zahl von Vakuumrollen, welche benötigt werden, um die nasse Bahn von Zylinder zu Zylinder zwischen den Sektionen auf Zug zu halten.
Was benötigt wird, ist eine Trocknersektion mit verbesserter Bahnspannung in Richtung längs der Maschine und eine größere Kompaktheit der Gesamtlänge der Trocknersektion
Zusammenfassung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Trocknersektion beinhaltet Trocknersektionen mit oberen und unteren Bändern, wobei jede Sektion aus einem einzelnen dampfgeheizten Trocknerzylinder mit einem Durchmesser von etwa 12 Fuß (3,7 Meter) besteht. Die Bahn wird zwischen den Zylindern, die die Trocknersektion ausmachen, mit Hilfe eines Übergangs aus zwei Vakuumrollen ohne freien Zug geführt. Die Rollen sind so angeordnet, daß die Umschlingung der großen Trocknerzylinder über 270° (1,5 π radians) beträgt, so daß die Kombination aus Trocknerdurchmesser und Umschlingungswinkel in einer großen Trockenkapazität pro Trocknerrolle resultiert. Weil jedem großen Trockner ein weiterer großer Trockner folgt, der die gegenüberliegende Seite der Bahn trocknet, ist die Einheitlichkeit der Trocknung gewährleistet. Eine einheitliche Trocknung fördert die Einseitigkeit der Bögen und verhindert das Entstehen von Kräuselungen. Jeder Trockner kann mit seinem eigenen Bandspanner und seiner eigenen Führung versehen sein. Alternativ kann ein einziges oberes Band mehrere der Trockner mit oberen Bändern versorgen und ein einziges unteres Band mehrere der Trockner mit unteren Bändern versorgen. Die Gesamtanzahl von Vakuumrollen, welche benötigt werden um die Bahn zwischen den oben bebandeten Trocknerrollen und den unten bebandeten Trocknerrollen zu überführen ist gegenüber dem herkömmlichen BelChamp nicht erhöht, obwohl zwei Rollen benutzt werden, um die nasse Bahn zwischen jedem Paar von Zylindern zu transferieren, da die Menge an Trocknung pro Zylinder stark erhöht wurde. Das Ergebnis ist eine Trocknersektion, bei dem die Bahn ungefähr 96% der Zeit eingespannt ist, in der sie sich durch die Trocknersektion bewegt. Eine erfindungsgemäße Trocknersektion kann 2,9 inches (2,9 Meter) Trockneroberfläche für jeden Inch (Meter) an zusätzlicher Länge erreichen, die die Trocknersektion zu der Länge der Papiermaschine hinzufügt.
Die Europäische Patentanmeldung EP-A-0 653 514 zeigt eine Anzahl von kompakten Trocknersektionen, die in einer Atmosphäre von überhitztem Dampf ausgeführt werden, welche nacheinander obere und untere Trocknerrollen mit Bahnüberführung ohne freien Zug benutzt. Freier Zug zwischen den Trocknerrollen wird durch Paare von Vakuumrollen vermieden, welche entweder ineinandergreifen oder eine gemeinsame Laufstrecke zwischen unteren und oberen Trockentextilbahnen bilden, welche sich in dieselbe Richtung erstrecken, in die die Bahn überführt wird. Die vorliegende Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen geschildert wird, unterscheidet sich davon durch eine gemeinsame Laufstrecke zwischen den oberen und unteren Trocknerrollen, wobei die gemeinsame Laufstrecke die Bahn in die entgegengesetzte Richtung zur Überführung der Bahn dirigiert. Somit erstreckt sich die gemeinsame Laufstrecke bei einer Überführung zwischen einer oberen und einer unteren Trocknerrolle nach oben und eine gemeinsame Laufstrecke erstreckt sich nach unten bei einer Überführung zwischen einer unteren und einer oberen Trocknerrolle. Diese Anordnung ermöglicht eine kompakte Trocknersektion, welche durch eine Unterbrechung verursachte Probleme kompensieren kann und zur gleichen Zeit eine schnelle und gleichmäßige Trocknung beider Seiten der Bahn gewährleistet.
Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, eine Trocknersektion in einer Papiermaschine bereitzustellen, welches ein längsseitiges Schrumpfen der Papierbahn reduziert.
Es ist ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung, eine Trocknersektion in einer Papiermaschine mit größerer Trockenlänge pro Länge der Einheit der Trocknersektion bereitzustellen.
Es ist ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung, eine Trocknersektion bereitzustellen, welche ohne Seile führbar ist und welche verbesserten Zugang hat.
Es ist ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung, eine Trocknersektion bereitzustellen, welche ein vorgegebenes Maß an Trocknung mit geringerer Anzahl von Trocknerrollen, Schabern, Auflagerungen und Rahmen erreicht.
Es ist ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung, eine Trocknersektion bereitzustellen, welche beide Seiten der Bahn trocknet und welche eine gute Ventilation hat.
Es ist eine weiteres Markmal der vorliegenden Erfindung, eine Trocknersektion bereitzustellen, welche in effektiver Weise mit dem Einblasen von Luft zur Hilfstrocknung geeignet ist.
Es ist noch ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung, eine Trocknersektion in einer Papiermaschine bereitzustellen, bei der die Zahl an Trocknerbandantriebsrollen reduziert werden kann.
Es ist noch ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung, eine Trocknersektion in einer Papiermaschine bereitzustellen, bei dem jeder Trockner über sein eigenes Band, Spanner und Führung verfügt.
Es ist ein weiteres Merkmal der Erfindung, eine Trocknersektion in einer Papiermaschine mit verbesserter Start-up Ausschußentfernung und Betriebbarkeit bereitzustellen.
Es ist ein weiteres Merkmal der Erfindung, eine Trocknersektion in einer Papiermaschine bereitzustellen, bei dem Überführungen zwischen benachbarten Trocknern ohne freien Zug verlaufen.
Es ist ein weiteres Merkmal der Erfindung, eine Trocknersektion für eine Papiermaschine bereitzustellen, bei dem die Papierbahn einen größeren Teil der Zeit eingespannt ist, in der sie die Trocknersektion passiert.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus den folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den beilegenden Zeichnungen ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A ist eine schematische Frontansicht des Eingangsendes einer er findungsgemäßen Trocknersektion;
1B ist eine schematische Frontansicht des Ausgangsendes der Trocknersektion aus 1A;
2 ist eine schematische Frontansicht der Trocknersektion aus 1A und 1B im reduzierten Maßstab
3 ist eine Frontansicht einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Trocknersektion, bei denen Luftkappen auf jedem Trocknerzylinder angebracht sind.
4 ist eine vergrößerte fragmentarische schematische Ansicht eines Teils der Trocknersektion aus 1A, bei der Ausschuß von einer unteren Rolle entfernt wird.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Nunmehr bezugnehmend auf die 1–4, bei denen ähnliche Nummern ähnlichen Teilen entsprechen, ist eine Trocknersektion 20 in den 1A und 1B gezeigt. Die Trocknersektion 20 besteht aus Trocknerzylindern 22, welche in zwei Stapeln angeordnet sind, einem oberen Stapel 24 und einem unteren Stapel 26. Eine Papierbahn 28, welche schematisch durch eine gepunktete Linie angedeutet ist, verläuft entlang eines serpentinenförmigen Wegs entlang der Trocknerzylinder 22 abwechselnd zwischen Trocknern 22 des oberen Stapels 24 und Trocknern 22 des unteren Stapels 26. Die Bahn hat eine obere Seite 30, welche in Kontakt mit den zylindrischen Oberflächen 32 der Trockner 22 des oberen Stapels 24 gebracht wird. Die Bahn hat eine untere Seite 34, welche in Kontakt mit den zylindrischen Oberflächen 36 der Trockner 22 des unteren Stapels 26 gebracht wird. Die Bahn wird somit nacheinan der zuerst auf der Unterseite 30 und dann auf der Oberseite 34 getrocknet. Nacheinander zunächst die eine und dann die andere Seite zu trocknen erzeugt ein Papier, welches eine geringe Tendenz zum Kräuseln hat. Kräuselung ist eine unerwünschte Papiereigenschaft, welche aus ungleichem Trocknen der Papierbahn resultiert. Kräuseln in fertigem Papier kann in Papierstau in vielen Bürogeräten wie Laserdrucker, Kopierer und Faxgeräten verursachen, bei denen das Papier einer Hitze ausgesetzt wird. Für eine größtmögliche Trocknungseffizienz sollte so viel Trockneroberfläche wie möglich im Kontakt mit der Bahn stehen, z. B. mehr als 180° (π radians) und bevorzugt mehr als 270° (1,5 π radians).
Zusätzlich zur gleichförmigen Trocknung der Papierbahn, werden die Papiereigenschaften verbessert, wenn die Trocknung stattfindet, während die Bahn eingespannt ist, um ein Schrumpfen der Bahn während der Trocknung zu verhindern. Ein Schrumpfen der Bahn 28 in Maschinenrichtung, welche als Richtung definiert wird, in die sich das Papier durch die Papiermaschine bewegt, wird durch den Grad der Spannung, der die Bahn 28 ausgesetzt wird, kontrolliert. Die Spannung in der Maschinenrichtung wird teilweise eingestellt, indem die Geschwindigkeit, mit der sich die aufeinanderfolgenden Trockner bewegen, kontrolliert wird. Die Papierbahn 28 wird gegen Schrumpfung in Längsmaschinenrichtung durch die Trockenbänder 38 und 58 eingespannt, welche die Bahn gegen die Trocknerrollenoberflächen 32, 36 halten.
Wie in 1A, 1B und 2 gezeigt, ist der untere Stapel 24 der Trocknerzylinder 22 rotierbar um die Achsen 42 auf einem Maschinenrahmen 40 montiert. Der untere Stapel 26 der Trocknerzylinder 22 ist rotierbar um die Achsen 43 in dem Maschinenrahmen 40 montiert.
Die Bahn 28 betritt die Trocknersektion 20 von einer (nicht gezeigten) Presssektion und wird von einem ersten Trocknerband 44 aufgenommen. Die Bahn 28 wird zum Kontakt mit der ersten Trocknerrolle 46 durch die Führungsrolle 47 geführt, welche das erste Band 44 zu einer Vakuumrolle 48 überführt, welche die Bahn auf die Oberfläche 32 der ersten Trocknerrolle 46 dirigiert. Die erste Trocknerrolle 46 ist zwölf Fuß (3,7 Meter) im Durchmesser und wird intern durch Preßdampf geheizt. Ein Papiermaschinenschaber 50 ist in der Nähe der ersten Trocknerrolle 46 positioniert, um zu verhindern, daß sich die Bahn 28 um die Trocknerrolle 46 wickelt, wenn die Papierbahn reißt.
Ein Paar von Vakuumrollen 52, 54 oder äquivalenten Rollen überführt die Bahn 28 zu einer Trocknerrolle 56 des unteren Stapels. Ein unteres Stapelband 58 hält die Bahn 28 gegen die Oberfläche 36 der unteren Trocknerrolle 56. Das obere Band 44 liegt auf der Bahn, während diese im Kontakt mit der oberen Trocknerrollenoberfläche 32 trocknet, aber die Bahn wird oberhalb der unteren Bahn 44 gehalten, wenn das obere Band durch die erste Vakuumrolle 52 gedreht wird. Das untere Trocknerband 58 liegt auf der Bahn 28, während sie die Trocknerrolle 58 des unteren Stapels umschlingt, jedoch vor dem Erreichen der Trocknerrolle des unteren Stapels verläuft das untere Trocknerband 58 neben der Bahn, während es durch die zweite Transfervakuumrolle 54 gedreht wird. Eine gemeinsame Laufstrecke 60 wird zwischen dem ersten oberen Band 44 und dem unteren Trocknerband 58 gebildet, wenn diese zusammen zwischen der ersten Vakuumrolle 52 und der zweiten Vakuumtransferrolle 54 laufen. In der gemeinsamen Laufstrecke 60 wird die Bahn 28 durch die beiden Bänder gehalten. Für zusätzliche Informationen hinsichtlich der Benutzung einer gemeinsamen Laufstrecke in einer Trocknersektion siehe die US-Patente 5,065,529 an Skaugen et al. und 5,269,074 an Sims et al. Die gemeinsame Laufstrecke 60 verhindert, daß die Bahn flattert und, weil diese von beiden Seiten von einem Band umgeben ist, findet relativ geringe Trocknung während der gemeinsamen Laufstrecke statt. Somit findet, wenn das Band 28 nicht zur Verhinderung von Längsmaschinenschrumpfung von Vakuum oder Bandspannung gehalten wird, nur eine geringe Schrumpfung statt, weil auch nur eine geringe Trocknung stattfindet. Somit ist der Anteil der Zeit, während der die Bahn 28 gespannt ist, während die Bahn getrocknet wird, etwa 96%. Dies steht im Vergleich zu einer typischen Spannungstrocknungsanteil oder -Prozentzahl von 37 bis 85 Prozent Spannungstrocknungsanteil bei konventionellen oder Bel-Champ Trocknersystemen.
Nachdem sie die erste untere Trocknerrolle 56 umschlungen hat, fährt die Bahn zu zwei Vakuumtransferrollen mit einer gemeinsamen zweiten Laufstrecke 60 und dann zu einer zweiten oberen Trocknerrolle 22 fort. Die Bahn verläuft in der Trocknersektion abwechselnd zwischen oberen und unteren Trocknerrollen. Mit jedem Übergang von einer oberen Trocknerrolle zu einer unteren Trocknerrolle wechselt die Bahn den Kontakt von einem oberen Band zu einem unteren Band. In der Trocknersektion 20 sind sieben Trocknerrollen vorgesehen. Die ausgewählte Gesamtzahl von Trocknerrollen für eine spezielle Trocknersektion kann durch die benötigte Trocknung und die Charakteristika des herzustellenden Papiers beeinflußt werden.
Zusätzlich zur Herstellung einer Hochqualitätsbahn ohne freien Zug erreicht die Trocknersektion 20 eine Verbesserung in der Trocknersektionslänge. Für eine moderne Papiertrocknersektion sind zwei Faktoren von vorrangiger Bedeutung: Daß die Bahn direkt im Kontakt mit der Oberfläche der Trockner gehalten wird und daß kein freier Zug vorhanden ist. Direkter Kontakt mit den Trockneroberflächen beschleunigt den Hitzetransfer auf die Bahn und somit die Trocknung. Eine Trocknersektion ohne freien Zug erlaubt eine einfache und verläßliche Führung und erzeugt deutlich reduzierte Suszeptibilität für Verformungen und Risse der Papierbahn. Diese Voraussetzungen für eine Trocknersektion haben zu einstapeligen Trocknern wie die BelChamp-Trocknersektion, erhältlich von der Beloit Corporation in Beloit, Wisconsin geführt. Eine typische Bel-Champ Trocknersektion erreicht etwa 1,77 Inches (1,77 Meter) Trockneroberfläche im Kontakt mit der Bahn für jeden Inch (jeden Meter) der Trocknerlänge. Die erfindungsgemäße Trocknersektion 20 erreicht etwa 2,9 inches (2,9 Meter) Trockneroberfläche im Kontakt mit der Bahn für jeden Inch (jeden Meter) Trocknerlänge.
Ein typische Bel-Champ-Trockner mit einer Vakuumrolle zwischen den Trocknern wird etwa halb mal so viele Vakuumrollen haben, wie die erfindungsgemäße Trocknersektion 20. Jedoch ist, da die einzelnen Trocknerzylinder 22 einen Durchmesser von 12 Fuß (3,7 Meter) im Durchmesser haben – etwa doppelt soviel wie bei konventionellen Bel-Champ Trocknerrollen – die Zahl von Vakuumrollen 52, 54 für einen gegebenen Trocknungsgrad etwa gleich. Somit ist, obwohl die Trocknersektion 20 mehr Vakuumrollen pro Trocknerzylinder besitzt, dieses kein Nachteil durch die hohen Kosten der Vakuumrollen aufgrund der verhältnismäßig größeren Trockneroberfläche pro Trockenzylinder.
Wie am besten aus 2 ersichtlich ist, beinhaltet die Trocknersektion 20 zwei obere Bänder 44, 62 und zwei untere Bänder 58 und 64. Jedes obere Band 44, 62 verläuft über zwei Trocknerzylinder. Aufgrund der größeren Größe der Trockenrollzylinder 22 ist die Bandspannung typischerweise verhältnismäßig größer als bei einem Band mit einem kleineren Zylinder. Zum Beispiel, wenn die Spannung, die auf das Band oder die Textilbahn wirkt, etwa zwischen 10 und 20 Pfund pro linearem Inch (ca. 17–35 Newton/cm) für einen Trockner mit sechs Fuß (1,8 Meter) Durchmesser beträgt, kann sie etwa 20 bis 40 Pfund pro linearem Inch (ca. 35–70 Newton/cm) für eine Trocknerrolle 22 mit zwölf Fuß (3,7 Meter) Durchmesser betragen. Die unteren Bänder 58, 64 haben Bandspanner 68. Diese Spanner 66, 68 sind durch Handräder 70 einstellbar. In der gezeigten Ausführungsform verläuft das erste untere Band 58 um eine einzelne Trocknerrolle 56. Das zweite untere Band 64 verläuft um zwei Trocknerrollen 22 des unteren Stapels 26. Das erste obere Band 44 umschlingt zwei obere Trocknerrollen und das zweite obere Band umschlingt ebenfalls zwei Trocknerrollen. Generell kann jede Trocknerrolle von einem Band umhüllt sein, oder zwei oder mehr Trocknerrollen können von einem Band umhüllt sein. Die Wahl, wieviele Trocknerrollen von einem Band umhüllt werden sollen, hängt davon ab, wie häufig es notwendig ist, die Geschwindigkeit zu ändern, bei denen die Trockner rotieren sollen.
Einstapelige Trockner mit oberen Bändern haben den Vorteil, daß wenn ein Papierriß auftritt, der Ausschuß einfach entfernt wird, weil der Ausschuß, wenn er von dem Trockner entfernt ist, einfach aus dem darüberliegenden Band herausfällt. Wie am besten in 4 gezeigt, überwindet die Trocknersektion 20 einige der Nahteile eines Trockners mit unterem Band, in dem die Bänder selbst benutzt werden, um Ausschuß 79 von den Trocknerrollen mit unterem Band zu entfernen. Papiermaschinenschaber 74 werden an Schaberrücken 77 auf dem Rahmen 40 montiert. Die Schaber 74 sind oberhalb jeder unteren Trocknerrolle 22 entlang eines Teils der Rollenoberfläche 36, die nicht von einem unteren Band umschlungen wird, angeordnet. Falls ein Papierriß auftritt, gibt es die Tendenz der gerissenen Papierbahn 28, sich um die Trocknerrollen zu wickeln. Der Papiermaschinenschaber kontaktiert die obere Trocknerrollenoberfläche 36 und schabt somit das Papier von der Trocknerrolle ab. Eine Ausschußleitfläche 76 erstreckt sich in Richtung des Ausgangs vom Papiermaschinenschaberrücken 77. Der abgeschabte Ausschuß berührt die in Richtung des Ausgangs führende Leitfläche 76 und wird zu dem Spalt der gemeinsamen Laufstrecke 60 geleitet. Die sich schnell bewegenden oberen und unteren Bänder fassen den Ausschuß und leiten ihn durch die gemeinsame Laufstrecke 60, welche, da sie nicht gestützt wird, genügend flexibel und expansiv ist, um den rauhen und möglicherweise zerknüllten Ausschuß aufzunehmen. Der Ausschuß wird dann aus der gemeinsamen Laufstrecke ausgeschieden und auf dem unteren Band zu einer Ausschußhalde 78 geleitet, wohin auch Ausschuß von den oberen Bändern in gewöhnlicher Weise geleitet wird.
Eine alternative Ausführungsform einer Trocknersektion 120, die in 3 gezeigt ist, erreiche eine verbesserte Leistung für jeder Trocknerrolle 122 durch den Einsatz von Hochgeschwindigkeits-Hochtemperaturlufteinblashauben 123, wie jene, die von der Beloit Corporation aus Beloit, Wisconsin unter dem Namen AirCap-Trocknern hergestellt werden. Für eine maximale Trockenleistung werden die AirCap-Trockner 123 oberhalb der Trocknerrollen in dem oberen Stapel 124 und unter den Trocknerrollen des unteren Stapels 126 positioniert. Die AirCap-Trockner 123 sind Abzüge, welche über Teilen der Trocknerrollen 122 in den oberen 124 und unteren 126 Stapeln liegen und mit hoher Geschwindigkeit heiße Luft durch die Trocknerbänder blasen um die äußeren Oberflächen der Bahn 128 gleichzeitig und vorzugsweise mit derselben Rate, wie die innere Oberfläche der Bahn durch den Dampf getrocknet wird, der an die Oberfläche 136 der Trocknerzylinder 122 geleitet wird, zu trocknen.
Um den Durchzug von Luft durch die Bänder oder Trockentextilbahnen 138, 140, 142 und 144 zu erlauben, müssen die Trocknertextilbahnen porös oder durchlässig sein. Somit haben die in der Trocknersektion 120 eingesetzten Trockentextilbahnen eine Porosität im Bereich von 400 bis 1200 Kubikfuß pro Minute pro Quadratfuß (120 bis 360 Kubikmeter pro Minute pro Quadratmeter) bei einem Druckgefälle von einem halben Inch Wasser (125 Pa), wie typischerweise durch Fachleute auf dem Gebiet der Papiermaschinentrocknertextilbänder gemessen wird. Die durch die AirCap-Trockner 123 gelieferte Luft kann eine Temperaturspanne von 250 bis 900 Grad Fahrenheit (126 bis 480°C) haben und bei einer Geschwindigkeit von etwa 8000 bis 40000 Fuß pro Minute (2500 und 12500 Meter pro Minute) eingeblasen werden. Diese hohen Lufttemperaturen erfordern Trockentextilbahnen, welche Temperaturen bis zu 900 Grad Fahrenheit (480°C) für eine kurze Zeit und Betriebstemperaturen in der Gegend um 500 bis 600 Grad Fahrenheit (260 bis 315°C) aushalten.
Die Trocknersektion 120 beinhaltet außerdem Vakuumrollen 146 wie in der Trocknersektion 20. Papierschaber für die unteren Bänder und Laufleitflächen können auch vorgesehen sein, wurden aber zur verbesserten Klarheit aus der schematischen Ansicht der 3 entfernt.
Die Trockentextilbahnen mit diesen Eigenschaften können aus Metall, Hochtemperaturplastik wie Polyetheretherketone (PEEK) oder Polyphenylensulfid (PPS), auch als Ryton-Fasern verkauft und hergestellt von der Philips Petroleum Company oder anderen Hochtemperaturmaterialien wie die Nomex-Faser von der E. I. DuPont de Nemours Corporation 1007 Market St. Wilmington Delaware, welche in die notwendigen Fasern ausgebildet werden können.
Es sei angemerkt, daß die Transfervakuumrollen 52,56 schwenkbar am Maschinenrahmen 40 befestigt sein können, um Ausschußentfernung zu erleichtern. Eine schwenkbare Befestigung der Vakuumrollen erlaubt diesen außerdem, näher an den Oberflächen 32 der Trocknerzylinder 22 plaziert zu sein, was die Laufleistung erhöht, während dem Spalt zwischen den Vakuumrollen 52, 54 und den Oberflächen 32 der Trockenzylinder 22 erlaubt wird, sich als Antwort auf einen Papierriß zu erhöhen. Ein Papierriß kann dazu führen, daß sich das Papier um einen Trocknerzylinder wickelt und zwischen einem Trockenzylinder und einer Vakuumrolle feststeckt, wenn der Riß nicht genügend schnell entdeckt wird oder wenn die Vakuumrollen sich nicht von den Trocknerzylindern wegdrehen können, um mehr Platz zwischen den Trocknern und den Vakuumrollen bereitzustellen. Ein Beispiel einer solchen schwenkbaren Transferrolle ist in US Patent 4,905,379 gezeigt.
Es sei angemerkt, daß die Zahl der Trockner pro Band zwischen einem Trockner pro Band und zwei oder mehr Trocknern pro Band variiert werden kann. Generell hat eine größere Zahl von Trockentextilbahnen den Vorteil der Kostenreduzierung und der geringeren Schwierigkeit eine Bahn auszuwech seln, wenn diese beschädigt ist. Auf der anderen Seite bedeuten weniger Trockentextilbahnen weniger Quadratmeter an Bahn und geringere Kosten. Generell ist es vorteilhaft, mehr als einen Zylinder pro Bahn vorzusehen. Jedoch ist es aus Kostengründen und der Möglichkeit einer Beschädigung der Bahnen ebenso wünschenswert, nicht Bahnen mit zu großer Länge zu haben. Auf jeden Fall benutzen die oberen 24 und unteren 26 Zylinder verschiedene Bahnen. Generell ist die Zahl an Trockentextilbahnen gleich der ggf. zur nächsten natürlichen Zahl aufgerundeten Hälfte an Trockenzylindern.
Ein Vorteil, der durch die Trocknersektionen 20 und 120 erreicht wird, ist, daß die Zahl an Antriebszylindern oder Bahnantriebspositionen, die benötigt werden, um eine angemessenen Antrieb der Trocknersektionen zu erreichen, niedriger als bei konventionellen bandangetriebenen Trocknersektionen ist. Bei der vorliegenden Erfindung wird normalerweise nur ein Antriebszylinder pro Trocknersektion benötigt.
Die Ebene, welche die Achsen 42 der Trockner 22 in der oberen Reihe 24 enthält, ist vertikal beabstandet von der Ebene, welche die Achsen 43 der Trockner 22 in der unteren Reihe 26 enthält. Der Vertikalabstand dieser Ebenen ist vorzugsweise so ungefähr gleich zum Durchmesser der Trocknerzylinder, daß es eine kleine Überlappung der Trockner in der Richtung der Ebenen, die durch die oberen und unteren Zylinderachsen definiert ist, gibt. Diese Anordnung der Trocknerzylinder macht es möglich, eine Trocknersektion zu konstruieren, bei der die nichtumschlungenen Teile aller Trocknerzylinder ungefähr bei Brusthöhe angeordnet sind, so daß dadurch ein bequemer Zugang eines Bedienungsmannes zu allen nichtumschlungenen Oberflächen gewährleistet wird. Zudem wird eine minimale Gesamtgröße des Trockners gewährleistet.
Der horizontale Abstand der Trockner in einer der Reihen ist vorzugs weise weniger als ein Durchmesser eines Trockners 22 so daß es eine gewisse Überlappung der Trockner in Vertikalrichtung gibt. Dies gewährleistet eine reduzierte Länge in Maschinenrichtung und erhöhte Trocknerumschlingungswinkel.
Obwohl Yankee-Trockner bis zu Durchmesser von größer als 22 Fuß (5,6 Meter) der Trocknerzylinder hergestellt werden, entsteht aus Lieferungsund Herstellungsüberlegungen eine praktische Limitierung der Größe der Trocknerzylinder von 10 bis 15 Fuß (3 bis 4,6 Meter).
Es sei angemerkt, daß ein oberer Trocknerzylinder in Prozeßrichtung zu einem unteren Trockenzylinder benachbart ist, aber weder die Rollen der oberen Ebene noch die der unteren Ebene sind niemals in Prozeßrichtung benachbart.
Es sei angemerkt, daß die Erfindung nicht auf die spezielle Konstruktion und Anordnung der hier gezeigten Vorrichtungen beschränkt ist, sondern modifizierte Formen, die innerhalb des Bereiches der nun folgenden Ansprüche fallen, umfaßt.

Claims

Eine Trocknersektion (20) in einer Papiermaschine, beinhaltend: einen Satz von Trocknerzylindern (22) mit einer Mehrzahl von oberen Trocknerzylindern (24) und einer Mehrzahl von unteren Trocknerzylindern (26), wobei sich obere und untere Zylinder abwechseln; die Trocknerzylinder (24,26) sind so angeordnet, daß sie einen Weg einer Papierbahn (28) definieren, der von einem Zylinder (22) zum nächsten Zylinder (22) des Satzes von Zylindern so verläuft, daß die Papierbahn (28) in direkten Kontakt mit jedem Trocknerzylinder (22) gebracht wird, wobei die erste Seite der Bahn in direktem Kontakt mit dem einen Zylinder und die zweite Seite der Bahn in direkten Kontakt mit dem nächsten Zylinder gebracht wird und wobei die Papierbahn (28) während des direkten Kontaktes einen Sektor jedes Trocknerzylinders (22) umschlingt, der größer als 180° ist; dabei wird jeder obere Trocknerzylinder (24) von einer oberen Trockentextilbahn (44) umschlungen, welche im direkten Kontakt mit der Papierbahn (28) ist solange die Bahn (28) im direkten Kontakt mit jedem oberen Trocknerzylinder (24) ist; ferner wird jeder untere Trocknerzylinder (26) von einer unteren Trockentextilbahn (58) umschlungen, welche im direkten Kontakt mit der Papierbahn (28) ist solange die Bahn (28) im direkten Kontakt mit jedem unteren Trocknerzylinder (26) ist; ferner wird die Bahn (28) ohne freien Zug zwischen allen benachbarten oberen und unteren Trocknerzylindern (24, 26) durch Paare von Walzen (52,54) überführt, wobei die Walzenpaare erste Vakuum- oder Saugwalze (52) und eine zweite Vakuum- oder Saugwalze (54) umfassen, die so angeordnet sind, daß während der Überführung der Bahn (28) von einem oberen Trocknerzylinder (24) zu einem benachbarten unteren Trocknerzylinder (26) die erste Vakuum- oder Saugwalze (52) von der den oberen Trocknerzylinder (24) umschlingenden oberen Trockentextilbahn (44) umschlungen wird und die zweite Vakuum- oder Saugwalze von der den unteren benachbarten Trocknerzylinder (26) umschlingenden unteren Trockentextilbahn (58) umschlungen wird; wobei während der Überführung der Bahn (28) von einem unteren Trocknerzylinder (26) zu einem benachbarten oberen Trocknerzylinder (24) die erste Vakuumoder Saugwalze von der den unteren Trocknerzylinder (26) umschlingenden unteren Trockentextilbahn (58) umschlungen wird und die zweite Vakuum- oder Saugwalze von der den oberen benachbarten Trocknerzylinder (24) umschlingenden oberen Trockentextilbahn (44) umschlungen wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der Überführung der Bahn (28) von einem oberen Trocknerzylinder (24) zu einem benachbarten unteren Trocknerzylinder (26) die unteren und oberen Trockentextilbahnen eine gemeinsame, von keiner Walze unterstützte Laufstrecke (60) zwischen der ersten (52) und der zweiten (54) Vakuum- oder Saugwalze bilden, und wobei die erste Vakuum- oder Saugwalze (52) unter der zweiten Vakuum- oder Saugwalze (54) angeordnet ist; die erste (52) und zweite (54) Vakuum- oder Saugwalze sind derart angeordnet, daß die Bahn zwischen der ersten (52) und zweiten (54) Vakuum- oder Saugwalze aufwärts verläuft; und daß während der Überführung der Bahn (28) von einem unteren Trocknerzylinder (26) zu einem benachbarten oberen Trocknerzylinder (26) die unteren (58) und oberen (38) Trockentextilbahn eine gemeinsame, von keiner Walze unterstützte Laufstrecke (60) zwischen der ersten und der zweiten Vakuum- oder Saugwalze bilden; dabei ist die erste Vaku um- oder Saugwalze über der zweiten Vakuum- oder Saugwalze derart angeordnet, daß die Bahn (28) zwischen der ersten und zweiten Vakuum- oder Saugwalze abwärts verläuft.
Trocknersektion nach Anspruch 1, zusätzlich beinhaltend mindestens eine Lufteinblashaube (123), welche zum Einblasen von Luft in Richtung eines der Trocknerzylinders (22) des Satzes von Trocknerzylindern angeordnet ist.
Trocknersektion nach Anspruch 2, wobei jeder Trocknerzylinder (22) des Satzes von Trocknerzylindern eine Lufteinblashaube (123) besitzt, welche zum Blasen von Luft in Richtung dieses Trocknerzylinders (22) angeordnet ist.
Trocknersektion nach Anspruch 1, wobei die Papierbahn (28) während des direkten Kontaktes einen Sektor jedes Trocknerzylinders (22) umschlingt, der ungefähr 270° (1,5 π radiens) ist.
Trocknersektion nach Anspruch 1, wobei die Trocknersektion (20) eine Länge in Maschinenrichtung besitzt und wobei jeder Zylinder eine Oberfläche besitzt, die von der Bahn (28) passiert wird, während diese sich in die Maschinenrichtung bewegt und wobei die Bahn (28) mehr als 5,1 cm (zwei inches) von Zylinderoberfläche für jede 2,54 cm (jeden Inch) der Länge der Trocknersektion über die gesamte Länge der Trockenparte passiert.
Trocknersektion nach Anspruch 5, wobei die Bahn (28) ungefähr 7,4 cm (2,9 inches) von Zylinderoberfläche für jede 2,54 cm (jeden Inch) der Länge der Trocknersektion über die gesamte Länge der Trockenparte (20) passiert.
Trocknersektion nach Anspruch 1, wobei die Trocknerzylinder (22) einen Durchmesser von ungefähr 3,7 m (12 ft.) besitzen.
Trocknersektion nach Anspruch 1, wobei die Trocknerzylinder (22) einen Durchmesser zwischen 3 m (10 ft.) und 4,6 m (15 ft.) besitzen.
Trocknersektion nach Anspruch 1, wobei jeder untere Zylinder (24) eine obere zentrale Position besitzt, die nicht von der Bahn umschlungen wird; sowie einen zum Eingriff in die zentrale obere Position mindestens eines unteren Trocknerzylinders (26) angeordneten Papiermaschinenschaber (74), der dazu dient, Ausschuß von dem unteren Trocknerzylinder (26) abzuschaben.
Trocknersektion nach Anspruch 9, zusätzlich beinhaltend eine in der Nähe des Papiermaschinenschabers (74) angeordnete Ausschußabführeinrichtung, um vom Papiermaschinenschaber abgeschabten Ausschuß in die gemeinsame Laufrichtung (60) abzuführen, so daß dieser von dem unteren Trocknerzylinder (26) weg in ein tiefer liegendes Gebiet (78) gefördert wird.
Trocknersektion nach Anspruch 1, wobei die Zahl der oberen Trockentextilbahnen (44) gleich der ggf. zur nächsten natürlichen Zahl aufgerundeten Hälfte der oberen Trocknerzylinder (24) ist.
Trocknersektion nach Anspruch 1, wobei die Zahl der unteren Trockentextilbahnen (58) gleich der ggf. zur nächsten natürlichen Zahl aufgerundeten Hälfte der unteren Trocknerzylinder (26) ist.
Trocknersektion nach Anspruch 1, wobei die oberen Trocknerzylinder (24) tiefstgelegene Stellen besitzen, die eine erste Ebene definieren und die unteren Trocknerzylinder (26) höchstgelegene Stellen besitzen, die eine zweite Ebene definieren und wobei die zweite Ebene so oberhalb der ersten liegt, daß die vertikale Distanz zwischen der Spitze der oberen Trocknerzylinder und dem Boden der unteren Trocknerzylinder kleiner als die zusammengenommenen Durchmesser der oberen und unteren Trocknerzylinder ist.
Trocknersektion nach Anspruch 1, wobei der horizontale Abstand der Trocknerzylinder, gemessen bei gleicher Höhe, kleiner als der Durchmesser der Trocknerzylinder ist, um einer kompakte Anordnung der Trocknerzylinder zu gewährleisten.