DE69833107T2

DE69833107T2 - Verfahren zur optimierung von verdampfungstrocknung von papier, geschwindigkeit , und papierqualität sowie eine trockenpartie einer papiermaschine zur durchführung des verfahrens

Info

Publication number: DE69833107T2
Application number: DE69833107T
Authority: DE
Inventors: Juha Lipponen; Martti Salminen; Juha Kaihovirta; Reima Kerttula
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Metso Paper Oy
Priority date: 1997-04-22
Filing date: 1998-04-21
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2018-04-22
Also published as: WO1998048107A1; FI971714A0; EP1012386A1; ATE315123T1; FI971714A; EP1012386B1; JP3604704B2; CA2287355C; DE69833107D1; CA2287355A1; AU7045998A; JP2001504175A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdampfungstrocknen der Papierbahn, die von der Pressenpartie einer Papiermaschine kommt, von einem Trockengehalt von k₀ ≈ 35... 55% auf einen Trockengehalt von k₁ ≈ 90... 98%.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Trockenpartie einer Papiermaschine für ein Ausführen des Verfahrens.
Wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, wird/werden bei Mehrzylindertrocknern von Papiermaschinen ein Doppelsiebzug und/oder ein Einzelsiebzug angewendet. Bei einem Doppelsiebzug weist die Gruppe an Zylindertrocknern zwei Siebe auf, die die Bahn, einer von oben und der andere von unten, gegen erwärmte Zylinderflächen pressen. Zwischen den Reihen an Trocknungszylindern, die üblicherweise horizontale Reihen sind, hat bei einem Doppelsiebzug die Bahn freie und ungestützte Züge, die gegenüber einem Flattern anfällig sind, das ein Bahnreißen bewirken kann, wobei dies insbesondere bei den Stufen des Trocknens so ist, bei dem die Bahn noch relativ feucht ist und daher eine geringe Festigkeit hat. Dies ist der Grund, weshalb in den letzten Jahren eine immer mehr zunehmende Anwendung des Einzelsiebzuges erfolgte, bei dem jede Gruppe an Trocknungszylindern nur ein Trocknungssieb hat, an dem gestützt die Bahn durch die gesamte Gruppe so läuft, dass das Trocknungssieb die Bahn an die Trocknungszylinder gegen die erwärmten Zylinderflächen presst, wohingegen an den Umkehrzylindern oder -walzen zwischen den Trocknungszylindern die Bahn an der Seite der Außenkurve bleibt. Somit sind bei einem Einzelsiebzug die Trocknungszylinder außerhalb der Siebschleife angeordnet, und die Umkehrzylinder oder -walzen innerhalb der Schleife. Aus dem Stand der Technik sind Trockenpartien bekannt, die sogenannte normale Gruppen mit lediglich einem Einzelsiebzug aufweisen, bei denen die Trocknungszylinder in der oberen Reihe angeordnet sind und die Umkehrzylinder oder -walzen in der unteren Reihe sind.
Die höchsten Bahngeschwindigkeiten bei Papiermaschinen sind derzeit bis zu einer Größenordnung von 25 Meter pro Sekunde und geringfügig höher, jedoch binnen Kürze wird der Geschwindigkeitsbereich von 25... 40 Meter pro Sekunde allgemeinen Verwendung finden. In einem derartigen Fall ist ein Flaschenhals für das Laufverhalten einer Papiermaschine die Trockenpartie, deren Länge mit Mehrzylindertrocknern des Standes der Technik untolerierbar lang werden würde. Wenn man sich vorstellt, dass ein gegenwärtiger Mehrzylindertrockner in einer Zeitungsdruckmaschine bei einer Bahngeschwindigkeit von 40 mps angewendet werden würde, würde er ungefähr 70 Trocknungszylinder (∅ 1800 mm) haben und seine Länge in der Maschinenrichtung wäre ~ 180 Meter. In einem derartigen Fall würde die Trockenpartie ungefähr 15 separate Siebgruppen und eine entsprechende Anzahl an Zügen über die Gruppenzwischenräume aufweisen. Es ist wahrscheinlich, dass in einem Geschwindigkeitsbereich von 30... 40 mps das Laufverhalten von normalen Mehrzylindertrocknern des Standes der Technik nicht länger auch nur annähernd zufriedenstellend ist, sondern ein Bahnreißen reichlich auftreten würde, was die Effizienz der Papiermaschine verringern würde.
In einem Geschwindigkeitsbereich von 30... 40 mps und höheren Geschwindigkeiten würden mehr Zylindertrockner des Standes der Technik außerdem unökonomisch werden, da die Investitionskosten einer übermäßig langen Papiermaschinenhalle unangemessen hoch werden würden. Es kann abgeschätzt werden, dass die Kosten einer Papiermaschinenhalle sich gegenwärtig typischerweise auf ungefähr eine Million FIM pro Meter in der Maschinenrichtung belaufen.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, verschiedene Aufpralltrocknungseinheiten/Durchtrocknungseinheiten für ein Verdampfungstrocknen einer Papierbahn anzuwenden, wobei die Einheiten insbesondere bei dem Trocknen von Tissuepapier angewendet worden sind. In Bezug auf diesen Stand der Technik wird beispielsweise auf die folgende Patentliteratur verwiesen: US-A-3 301 746, US-A-3 418 723, US-A-3 447 247, US-A-3 541 697, US-A-3 956 832, US-A-4 033 048, CA-A-2 061 976, DE-A-22 12 209, DE-A-23 64 346, EP-A2-0 427 218, FI-B-57 457 (äquivalent zu SE-C-7 503 134-4), FI-B-87 669 und FI-A-931 263 (äquivalent zu EP-0 620 313-A1).
Die Druckschrift US-A-4 882 855 offenbart eine Mehrzylindertrockenpartie, die in einen Anfangsabschnitt für ein Erwärmen der Bahn und in einen zweiten Abschnitt geteilt ist, in dem der Bereich der maximalen Verdampfungsrate von der in der Bahn enthaltenen Feuchtigkeit bei jedem Trocknungszylinder erreicht wird. Bei dem Anfangsabschnitt haben sämtliche Trocknungszylinder den gleichen Durchmesser. Die Trocknungszylinder von dem zweiten Abschnitt sind in zwei Gruppen geteilt, wobei die Trocknungszylinder der ersten Gruppe einen relativ großen Durchmesser haben und die Trocknungszylinder der letzten Gruppe einen relativ kleinen Durchmesser haben.
Die Druckschrift WO-A-97/13 031 offenbart eine Trockenpartie, die nach der Pressenpartie der Papiermaschine eine Aufpralltrockeneinheit aufweist, bei der die Papierbahn entlang einer linearen Laufbahn läuft, wobei der Aufpralltrockeneinheit mehrere Einzelsiebgruppen folgen, bei denen ein Kontakttrocknen bewirkt wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in Verbindung mit der Zunahme der Papiergeschwindigkeiten und mit Modernisierungen zu ermöglichen, dass eine neue Trockenpartie anstelle eines vorhandenen Mehrzylindertrockners eingepasst wird. In Bezug dazu ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Trockenpartiekonzept vorzusehen, das sogar kürzere Trockenpartien im Vergleich zu den Trockenpartien des Standes der Technik ermöglicht.
Es ist weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zu ermöglichen, dass ein Trockenpartiekonzept vorgesehen wird, bei dem verschiedene Verdampfungsvorrichtungen und -verfahren optimal bei den verschiedenen Trocknungsstufen so angewendet werden können, dass ein kurzer Aufbau der Trockenpartie, eine gute Qualität des Papiers und ein Laufverhalten, das ausreichend frei von Störung ist, erzielt werden.
Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues Trocknungsmodul für eine Papierbahn und Trockenpartien zu schaffen, die das Modul/die Module anwenden, die für eine Anwendung bei hohen Bahngeschwindigkeiten von v > 25 Meter pro Sekunde geeignet sind, wobei die Geschwindigkeiten bis zu einer Größenordnung von v ≈ 30... 40 Meter pro Sekunde oder sogar höher sein können.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Trocknungskapazität mittels eines Aufpralltrocknens und/oder eines Durchtrocknens zu erhöhen und in dieser Weise die Länge der Trockenpartie kürzer zu gestalten, was zu einer Verbesserung von dem Laufverhalten der Trockenpartie beiträgt.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein derartiges Trocknungsverfahren und eine derartige Trocknungsvorrichtung zu schaffen, durch die in dem hohen Geschwindigkeitsbereich die Länge von der Trockenpartie in der Maschinenrichtung dennoch angemessen derart werden kann, dass ihre Länge nicht, oder zumindest nicht wesentlich, die Länge von den Zylindertrocknern überschreitet, die gegenwärtig in Betrieb sind. Eine Lösung dieser Aufgabe würde Erneuerungen und Modernisierungen von Papiermaschinen in vorhandenen Papiermaschinenhallen bis zu, und sogar darüber hinaus, einer Bahngeschwindigkeit von v ≈ 40 Meter pro Sekunde ermöglichen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Trocknungsverfahren und eine Trockenpartie zu schaffen, die das Verfahren anwendet, bei denen die Bahn zuverlässig an dem Trocknungssieb über die gesamte Länge der Trockenpartie so befestigt wird, dass ein Querrichtungsschrumpfen der Bahn im wesentlichen verhindert werden kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Trocknungsverfahren und eine Trockenpartie zu schaffen, die das Verfahren anwendet, bei denen die Bahn davor bewahrt wird, dass sie an den Zylindern an dem Anfangsende der Trockenpartie anhaftet, und sowohl die Papierqualität und das Laufverhalten der Papiermaschine zu verbessern.
In Bezug auf den zu der vorliegenden Erfindung nächst liegenden Stand der Technik wird auf das Patent FI 93 876 (das äquivalent ist zu dem US Patent 5 553 393) der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung verwiesen, in dem eine Trockenpartie einer Papiermaschine beschrieben ist, die aus Zylindergruppen mit einem Einzelsiebzug besteht und wobei bei dieser Trockenpartie als neu erachtet wird, das im Hinblick auf das Optimieren der Trocknungskapazität, die pro Längeneinheit der Trockenpartie in der Maschinenrichtung berechnet wird, beim Voranschreiten des Trocknens verschiedene Verhältnisse k = D/d von dem Trocknungszylinderdurchmesser D gegenüber dem Umkehrwalzendurchmesser d angewendet werden, so dass bei der ersten Gruppe oder den ersten Gruppen an dem Anfangsende der Trockenpartie dieses Verhältnis k = k₁ höher als das Verhältnis k = k₂ bei den Gruppen in dem mittleren Bereich der Trockenpartie ist, k₁ > k₂, und dass bei der Gruppe oder den Gruppen an dem Endstückende der Trockenpartie ein Durchmesserverhältnis k₃ angewendet wird, das höher als das Verhältnis k₂, k₃ > k₂. In diesem finnischen Patent ist ein Versuch unternommen worden, das Durchmesserverhältnis D/d von dem Trocknungszylinder gegenüber der Umkehrwalze optimal zu gestalten unter Berücksichtigung der verschiedenen Verdampfungskurven, die in verschiedenen Bereichen der Trockenpartie sich ergeben. In diesem finnischen Patent ist an dem Anfangsende der Trockenpartie, vorzugsweise in einer Gruppe, das Durchmesserverhältnis D/d, das angewendet wird, höher als der Durchschnitt im Vergleich zu dem mittleren Bereich der Trockenpartie, beispielsweise bei der zweiten, der dritten und der vierten Siebgruppe. Die zuletzt erwähnten Siebgruppen sind in dem Bereich, bei dem das hauptsächliche Verdampfen des Wassers aus der Bahn stattfindet. Das höhere Durchmesserverhältnis D/d wird außerdem bei dem Endstückende der Trockenpartie angewendet, bei dem ein bedeutsamer Anteil von der Verdampfung an den Kurvensektoren von der Bahn und dem Sieb an den Trocknungszylindern stattfindet.
In diesem finnischen Patent wird aufgrund der optimal gewählten und variierten Durchmesserverhältnisse k = D/d von dem Trocknungszylinder über der Umkehrwalze die Länge von der Trockenpartie schätzungsweise maximal um ungefähr 10 Prozent im Vergleich zu einer Situation verkürzt, bei der das Verhältnis k als nicht veränderlich über die gesamte Länge der Trockenpartie angewendet wird. Es sollte in diesem finnischen Patent verständlich sein, dass, wenn das Trocknen voranschreitet, dass Verhalten des Trocknungsprozesses sich wesentlich ändert. Jedoch ist lediglich das Durchmesserverhältnis von dem Trocknungszylinder gegenüber der Umkehrwalze, k = D/d, verändert worden, um das Trocknen zu optimieren, was jedoch nicht ausreichend weit vom Gesichtspunkt des Optimierungstrocknungsprozesses und des Trocknungsaufbaus greift, insbesondere da die Geschwindigkeiten der Papiermaschinen noch höher werden und die Qualitätsanforderungen, die dem Papier auferlegt werden, noch strenger werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Weiterentwicklung von dem Verdampfungstrocknen und den Trockenpartien bei Papiermaschinen in derartiger Weise, dass der Trocknungsprozess an verschiedenen Teilen der Trockenpartie, bei verschiedenen Phasen des Trocknungsprozesses und der Trockenpartieaufbau optimiert werden können und die Länge der Trockenpartie verkürzt wird oder unverändert gehalten wird, während die Geschwindigkeiten höher werden.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Laufverhalten der Papiermaschine bei verschiedenen Phasen der Trocknungsprozedur so zu optimieren, dass die Effizienz der Papiermaschine verbessert ist, während ein Bahnreißen selten auftritt. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, aus den verschiedenen Aufbauarten/Verfahren/Prozessen bei den verschiedenen Phasen des Papiertrocknungsprozesses so Vorteil zu ziehen, dass die Qualitätseigenschaften von dem Papier optimiert werden können.
Der Charakter der Trocknungsprozedur ist in der unlängst erfolgten Forschung der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung und bei Trockenpartien, die in Betrieb sind, und bei Testläufen an einer Testvorrichtung weiter geklärt worden. Die vorliegende Erfindung ist teilweise auf die Beobachtung gegründet, dass in der Trockenpartie einer Papiermaschine der Trocknungsprozess in drei Prozessstufen geteilt werden kann, die sich voneinander unterscheiden:

(I) die Erwärmungsstufe, bei der ein Verdampfen nicht in einem wesentlichen Maße stattfindet, jedoch das in der Bahn vorhandene Wasser hauptsächlich erwärmt wird,
(II) der Hauptverdampfungsbereich, bei dem die Verdampfungsrate im Wesentlichen unveränderlich bleibt, wenn ein Zylindertrocknen allein angewendet wird, und bei dem das Hauptverdampfen des Wassers aus einem Ort zwischen den Phasen und von deren Oberfläche stattfindet, und
(III) der Endverdampfungsbereich, bei dem die Verdampfungsrate geringer wird, und der Anteil der Verdampfung, die an den Trocknungszylindern stattfindet, zunimmt, und wobei bei dieser Stufe hauptsächlich ein Verdampfen des Wassers, das innerhalb der Phase vorhanden ist, stattfindet.

Es war außerdem ein Problem bei den Mehrzylindertrocknern des Standes der Technik, dass bei der ersten Stufe (I) es nicht möglich gewesen ist, eine Temperatur anzuwenden, die ausreichend hoch in Hinblick auf das Optimieren des Trocknens ist, da, wenn die Papierbahn in direktem Kontakt mit den heißen Flächen von den Trocknungszylindern ist, bei Temperaturen, die höher als ein bestimmter Wert sind, ein Anheften der Bahn an der heißen Oberfläche des Zylinders auftritt, woraus ein Bahnreißen und Stillstände folgen. Es ist hierbei beobachtet worden, dass außerordentlich heiße Kontakttrocknungszylinder außerdem nachteilhafte Effekte auf die Qualitätseigenschaften des Papiers haben.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Stand der Technik weiter zu entwickeln, die Nachteile des Standes der Technik, die vorstehend erwähnt sind, und die aus dem weiteren Zusammenhang hervorgehen, zu beseitigen, und andere Aufgaben der Erfindung zu lösen.
Im Hinblick auf die Lösung der vorstehend genannten Aufgaben hat das Verfahren der vorliegenden Erfindung die in Anspruch 1 definierten Merkmale.
Andererseits hat die Trockenpartie gemäß der vorliegenden Erfindung die in Anspruch 8 definierten Merkmale.
Bei der ersten Stufe I des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine derartige Konstruktion von der Trockenpartie angewendet, die auch optimale Laufverhaltenseigenschaften hat, so dass bei dieser Stufe, wenn die Bahn noch feucht und relativ schwach ist, ein Bahnreißen minimal gestaltet werden kann. Die Endstufe III von dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird mit derartigen Lösungen einer Vorrichtung ausgeführt, die auch eine Steuerung der Qualitätseigenschaften von Papier wie beispielsweise Helligkeit, Rollneigung, etc. ausführen.
Durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung und durch ein Trockenpartiekonzept, das das Verfahren ausführt, ist es möglich, die vorstehend erwähnten Aufgaben zu lösen, und die Nachteile im Wesentlichen zu beseitigen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Trockenpartie vorzusehen, die kürzer und kompakter als im Stand der Technik auch bei hohen Maschinengeschwindigkeiten in derartiger Weise ist, dass die Betriebsqualität von der Trockenpartie noch gut bleibt.
Bei dem Verfahren und der Trockenpartie gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Bahn vorzugsweise so getrocknet, dass in der ersten Stufe I die Trocknungsenergie zumindest hauptsächlich von der Seite der oberen Fläche der Bahn und durch diese hindurch aufgebracht wird, bei der zweiten Stufe II die Trocknungsenergie auf die Bahn von der Seite ihrer unteren Fläche und durch diese hindurch aufgebracht wird, und bei der dritten Stufe III die Trocknungsenergie auf die Bahn von beiden Flächen und durch diese hindurch aufgebracht wird.
Nachstehend ist die vorliegende Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, wobei die vorliegende Erfindung keineswegs auf die Einzelheiten der Ausführungsbeispiele streng beschränkt ist.
1A zeigt eine schematische Seitenansicht von einer Trockenpartie gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung in günstiger Weise angewendet werden kann.
1B zeigt eine bevorzugte Kontakttrocknungseinheit/Aufpralltrockeneinheit, die in einer Trockenpartie gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird, wobei von den Einheiten drei Einheiten in der in 1 gezeigten Trockenpartie vorhanden sind, die voneinander durch Einzelsiebgruppen getrennt sind.
1C zeigt die letzte Siebgruppe von der Trockenpartie in einem größeren Maßstab als in 1A, wobei in dieser Gruppe die Stufe III von dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird.
2 zeigt eine graphische Darstellung von den verschiedenen Stufen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Koordinatensystem von dem Trockengehalt der Bahn – der Länge der Trockenpartie in der Maschinenrichtung im Vergleich zu einem Mehrzylindertrockner des Standes der Technik.
3 zeigt ein graphische Darstellung in ähnlicher Weise wie bei 2 von dem Trocknungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung und von einem Trocknungsverfahren des Standes der Technik bei einem Koordinatensystem von der Verdampfungskapazität – der Länge der Trockenpartie in der Maschinenrichtung.
4 zeigt eine Darstellung in ähnlicher Weise wie bei den 2 und 3 von der Verteilung der Papierbahntemperatur in der Maschinenrichtung von der Trockenpartie.
5 zeigt die Verdampfungskapazität von der Stufe III gemäß der vorliegenden Erfindung als eine Funktion des Trockengehaltprozentsatzes der Bahn bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung und bei einer Trockenpartie des Standes der Technik.
1A zeigt ein besonders günstiges Gesamtkonzept von einer Trockenpartie gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie dies in 1A gezeigt ist, tritt die Papierbahn W von der Pressenpartie 10 der Papiermaschine bei einem Trockengehalt von k₀ ≈ 35... 55% und bei einer Temperatur von T₀ ≈ 30... 60°C an der Bodenfläche von dem Übertragungsgewebe 11 und gestützt durch einen PressRun^TM – Kasten 11a an der oberen Fläche des Trocknungssiebes 12 über seine Führungswalze 13. Die erste ebene Trockeneinheit R₁ weist eine Gebläsehaube 15 auf, unter der die zu trocknende Bahn W an einem horizontalen Lauf des Siebes 12 läuft, der durch die Walzen 14 gestützt ist. Der horizontale Lauf des Siebes 12 bildet eine Ebene, die mit den mit Nuten versehenen Walzen und/oder Saugkästen oder Gebläsekästen konsistent ist, um die Bahn W zu stützen. In der Einheit R₁ wird ein intensiver Trocknungsenergieimpuls auf die Bahn W aufgebracht, wobei in diesem Zusammenhang nach der Einheit R₁ die Temperatur der Bahn W T₁ ≈ 60... 85°C beträgt. In der Einheit R₁ findet ein hauptsächliches Erwärmen der Bahn W und des in ihr enthaltenen Wassers statt, aber noch kein wesentliches Verdampfen des Wassers. Die Länge L₁ von der Einheit R₁ in der Maschinenrichtung ist typischerweise in einer Größenordnung von L₁ ≈ 3... 10 m.
In der Einheit R₁ läuft die Papierbahn gestützt von dem oberen Lauf des Trocknungssiebes 12 entlang einer linearen Laufbahn in der horizontalen Ebene in einer derartigen Weise, dass sie keine größeren Änderungen in der Richtung hat und dass somit keine dynamischen Kräfte auf sie aufgebracht werden, die ein Bahnreißen bei der Bahn erzeugen können, die noch relativ feucht ist und somit eine geringe Festigkeit hat. In dem Inneren der Gebläsehaube 15 befindet sich eine Düsenanordnung, durch die heiße Trocknungsgase wie beispielsweise Luft oder Dampf gegen die obere Fläche der Bahn geblasen werden. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, Infrarotheizeiririchtungen anzuwenden. Die Gebläsevorrichtung und/oder Radiatoren in der Einheit R₁ können so angeordnet sein, dass ihre Abgabe in der Querrichtung der Bahn W so einstellbar ist, dass ein Profilieren der Bahn W in der Querrichtung vorgesehen wird.
In 1A folgt der Einheit R₁ die erste so genannte normale (nicht umgekehrte) Einzelsiebeinheit R₂, an deren Trocknungssieb 22 die Bahn W als ein geschlossener Zug in dem Bereich der ersten Umkehrsaugwalze 21 befördert wird. Die Einzelsiebeinheit R₂ und so auch die anschließenden Einzelsiebeinheiten R₄, R₆ und R₈, die zu dem Boden hin offen sind, haben mit Dampf erwärmte Kontakttrocknungszylinder 20, die in der oberen Reihe sitzen, und Umkehrsaugwalzen 21, die in der unteren Reihe sitzen, beispielsweise die VAC-Walzen^TM der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung. Unterhalb der Zylinder 20 sind Schaber und Belüftungsgebläsevorrichtungen 25 vorhanden. Die zu trocknende Papierbahn W tritt in direkten Kontakt mit den Flächen der mit Dampf erwärmten Trocknungszylinder 20, und an den Umkehrsaugwalzen 21 bleibt die Bahn W an dem Trocknungssieb 22 an der Seite der Außenkurve.
In 1A folgt nach der Gruppe R₂ mit Einzelsiebzug eine Trocknungseinheit R₃ gemäß der vorliegenden Erfindung, die gemäß 1B zwei Kontakttrocknungszylinder 30 und einen Aufpralltrocknungszylinder/Durchtrocknungszylinder 31 mit großen Durchmesser D₁ mit einem perforierten Mantel, wobei der Zylinder nachstehend als großer Zylinder bezeichnet ist, aufweist. Um die Kontakttrocknungszylinder 30 herum und um den großen Zylinder 31 herum sitzt ein Trocknungssieb 32, um zu laufen, wobei das Sieb durch die Führungswalzen 33 geführt wird. Das Aufpralltrocknungs-/Durchtrocknungshaubenmodul M₁ der Trockeneinheit R3 sitzt in dem Fundamentraum KT unterhalb der Bodenebene K1-K1 von der Papiermaschinenhalle gestützt von der Bodenebene K₂-K₂ von diesem Raum. Die Mittelachsen von den Kontakttrocknungszylindern 30 in der Einheit R₃ und in den entsprechenden folgenden Trocknungseinheiten R₅ und R₇ gemäß der vorliegenden Erfindung sind im Wesentlichen in der Bodenebene der Papiermaschinenhalle oder in der Nähe von der Ebene K₁-K₁, vorzugsweise geringfügig oberhalb dieser Ebene, angeordnet. Die zu trocknende Papierbahn W tritt von der Einzelsiebeinheit R₂ als ein geschlossener Zug zu dem ersten Trocknungszylinder 30 in der Trocknungseinheit R₃ (R_n), wobei danach die Bahn W an dem Sieb 32 von der Einheit R₃ über den großen Zylinder 31 von dem ersten Modul M₁ an einem beträchtlich großen Sektor b ≈ 220... 280° gestützt von dem Trocknungssieb 32 und weiter zu dem zweiten Trocknungszylinder 30 in der Einheit R₃ (R_n) tritt. Von diesen Trocknungszylinder 30 wird die Bahn W als ein geschlossener Zug in die nächste normale Einheit R₄ mit Einzelsiebzug befördert, wobei diese Einheit im Wesentlichen der vorstehend beschriebenen Einheit R₂ ähnlich ist. Danach folgt die zweite Trocknungseinheit R₅ (R_n), wobei diese Einheit der vorstehend beschriebenen Trocknungseinheit R₃ ähnlich ist, und wobei ihr großer Zylinder 31 auch in dem Fundamentraum KT angeordnet ist. Nach der Trocknungseinheit R₅ tritt die Bahn W als ein geschlossener Zug in die nächste Einzelsiebeinheit R₆, der die dritte Trocknungseinheit R₇ (R_n) folgt, deren großer Zylinder 31 in gleicher Weise in dem Fundamentraum KT angeordnet ist. Der Einheit R₇ folgt eine spezielle Einzelsiebeinheit R₈, von der die Bahn W_out zu dem Aufroller oder zu einer Finishingeinheit (nicht gezeigt) tritt. Der Aufbau und der Betrieb von der speziellen Einheit R₈ ist nachstehend detaillierter unter Bezugnahme auf 1C beschrieben.
In dem Fundamentraum zeigt 1A neben den Modulen M₁, M₂ und M₃ auch die Stofflöser 40a und 40b, zwischen denen der Fertigungsabfallförderer 41 sich befindet, der den Papierfertigungsabfall in den Stofflöser 40a und/oder 40b befördert. In dem Fall eines Bahnreißens kann die Bahn W nach der Einheit R₁ direkt in den unterhalb angeordneten Stofflöser 40a treten. Die Einzelsiebeinheiten R₄, R₆ und R₈ sind zu dem Boden hin offen, und daher fällt der Papierfertigungsabfall von ihnen durch die Wirkung der Schwerkraft zu dem Fertigungsabfallförderer 41, der unterhalb angeordnet ist, oder direkt in die Stofflöser 40a, 40b. Außerdem sind die Module M₁, M₂ und M₃ zu dem Boden hin offen oder öffnungsfähig, so dass der Papierfertigungsabfall aus der Verbindung mit ihnen im Wesentlichen durch die Wirkung der Schwerkraft ohne größere manuelle Vorgänge zu dem unterhalb angeordneten Fertigungsabfallförderer 41 fällt.
Unterhalb der Module M₁, M₂ und M₃ ist oberhalb der Bodenebene K₂-K₂ von dem Fundamentraum KT noch Raum KT₀ für verschiedene Vorrichtungen wie beispielsweise Kanäle, durch die das Erwärmungsmedium wie beispielsweise heiße Luft oder Dampf in das Innere der Hauben 35 von den Modulen M₁, M₂ und M₃ tritt. Dieser untere Raum KT₀ ist von unten durch die Bodenhöhe K₂-K₂ des Fundamentraums und von oben durch die Teilungswand 42, die unterhalb des Fertigungsabfallförderers 41 angeordnet ist, definiert. An den Trocknungseinheiten R₂... R₈ ist eine an sich bekannte Luftkonditionierhaube oder Luftklimatisierhaube 50 vorhanden.
1B zeigt eine detaillierter Darstellung von dem Aufpralltrocknungs-/Durchtrocknungshaubenmodul M gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie dies in 1B gezeigt ist, tritt das Sieb 32a, das um den großen Zylinder 31 herum läuft, zunächst um den letzten unteren Zylinder 21a bei der vorherigen Gruppe R_n–1 mit Einzelsiebzug zu dem ersten Kontakttrocknungszylinder 30 in der Einheit R_n, von diesem weiter als ein kurzer gerader Lauf über den Sektor b ≈ 220... 280° von dem großen Zylinder 31 zu dem zweiten Kontakttrocknungszylinder 30 in der Gruppe Rn und über den Zylinder an einem Sektor von ungefähr 90°. Danach folgt die Bahn W der Fläche des Zylinders 10 und wird als ein geschlossener Zug zu dem Trocknungssieb 22 von der nächsten Gruppe R_n+1 übertragen. Die Haube von dem großen Zylinder 31, die aus zwei Teilen 35 besteht, bedeckt den Zylinder im Wesentlichen über den gesamten Kurvensektor b des Siebes 32a und der Bahn W. An dem Sektor b verbleibt die Bahn W an dem Sieb 32a an der Seite der Außenkurve, so dass ihre äußere Fläche frei ist. Der große Zylinder 31 ist an seinen Achslagern 36 montiert, durch die eine Verbindung mit (nicht dargestellten) Unterdruckvorrichtungen eingerichtet ist, wobei durch diese ein geeigneter Unterdruck in dem Inneren von dem Zylinder 31 erzeugt wird, wobei der Unterdruck in einer Größenordnung p₀ ≈ 1... 3 kPa ist. Dieser Unterdruck p₀ hält die Bahn W an dem Sieb 32a, wenn die Bahn W an der Seite der Außenkurve ist, und gleichzeitig unterstützt der Unterdruck p₀ auch ein mögliches Durchtrocknen, das durch die Bahn W und das Sieb 32a hindurch stattfindet. Der Sektor 360°-b, der außerhalb des Sektors b an dem großen Zylinder 31 verbleibt, ist durch eine Abdeckplatte 34 bedeckt, die in dem Zwischenraum zwischen den Trocknungszylindern 30 angeordnet ist, und so ist auch der letzte Zylinder 21a in der Gruppe R_n, der auch als der Umkehrzylinder der Gruppe R_n bezeichnet werden kann, durch eine Hindernisplatte 29 bedeckt. Was sein detaillierteres Ausführungsbeispiel anbelangt, so ist der perforierte und mit Nuten versehene Außenmantel 31a von dem großen Zylinder 31 beispielsweise ähnlich demjenigen, der in der finnischen Patentanmeldung 931 263 beschrieben ist und vor allem in 11 in dieser Patentanmeldung dargestellt ist, so dass der Aufbau in diesem Zusammenhang nicht erneut beschrieben ist.
Gemäß 1B ist der große Zylinder 31 mittels seiner Achslager 36 gestützt von dem Rahmenaufbau 37 montiert. Bei diesem Rahmenaufbau sind sowohl an der Antriebsseite als auch an der Bedienerseite horizontale und in der Maschinenrichtung befindliche Balken 37a vorhanden, an deren oberer Fläche, oder an Schienen, die an der oberen Fläche vorgesehen sind, die Haubenhälften 35 so angeordnet sind, dass sie an Rädern 39 beweglich sind, wobei die Haubenhälften in der offenen Position 35a dargestellt sind, in der die Module M gewartet werden können. Die Haubenhälften 35 werden in die offene und geschlossene Position durch Aktivierungszylinder 38 versetzt. Das Modul M und seine Haube 35 sind zu dem Boden hin offen, so dass Fertigungsabfall in der Richtung der Pfeile WA im Wesentlichen durch die Wirkung der Schwerkraft zu dem Fertigungsabfallförderer 41, der unterhalb angeordnet ist, im Wesentlichen ohne manuelle Vorgänge entfernt werden kann. Die obere Fläche von der Haube 35 ist so geformt, dass sie gleichmäßig nach unten geneigt ist, um so das Entfernen von Fertigungsabfall zu verbessern.
Des Weiteren kann in der offenen Position 35a der Haube 35 das Modul M in sonstiger Hinsicht mit Leichtigkeit gewartet und gereinigt werden. Der Durchmesser D₁ von dem großen Zylinder 31 wird in der Regel in dem Bereich von D₁ > 2 m, in der Regel in dem Bereich von D₁ ≈ 2... 8 m, vorzugsweise D₁ ≈ 2... 4 m, gewählt. Der Durchmesser D₂ von den Trocknungszylindern 30 in der Gruppe Rn wird in der Regel in dem Bereich von D₂ ≈ 1,5... 2,5 m vorzugsweise in dem Bereich von D₂ ≈ 1,8... 2,2 m, gewählt . In den Gruppen R_n–1 und R_n+1 mit Einzelsiebzug ist der Durchmesser von den Trocknungszylindern 20 vorzugsweise ≈ D₂. Der Durchmesser D₃ von den Umkehrsaugzylindern 21, 21a wird in der Regel in dem Bereich von D₃ ≈ 0,6... 1,8 m, vorzugsweise D₃ ≈ 1,0... 1,5 m gewählt. Die obere Fläche von der Haube 35 ist so geformt worden, dass sie gleichmäßig nach unten geneigt ist, um das Entfernen von Fertigungsabfall zu verbessern.
Die Führungswalze 33a von dem Sieb 32a, die oberhalb von dem letzteren Trocknungszylinder 30 angeordnet ist, kann ortsfest oder versetzbar sein. Zwischen den Gruppen R_n–1, Rn und R_n+1 kann eine geringfügige Geschwindigkeitsdifferenz angewendet werden, die typischerweise ungefähr 0,1... 0,2 beträgt, so dass an den Sieben 22, 32a, 22 die Geschwindigkeit höher wird, wenn die Bahn W sich vorwärts bewegt. An dem Endstückende der Trockenpartie kann die Geschwindigkeitsdifferenz auch umgekehrt werden.
Ein detaillierter Aufbau der Haube 35 von dem Modul M und der Zirkulationsaufbau von den Trocknungsgasen, die durch diese geblasen werden, ist detailliert in der finnischen Patentanmeldung Nr. 971 713, die von der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung an dem gleichen Tag wie die vorliegende Patentanmeldung angemeldet worden ist, insbesondere in ihrer 3 unter dem zugehörigen Beschreibungsteil beschrieben, wobei hierbei in diesem Zusammenhang auf diese Referenz verwiesen wird.
1C zeigt in einem größeren Maßstab als 1A die letzte Gruppe R₈ mit Einzelsiebzug in der Trockenpartie gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei bei dieser Gruppe die dritte Stufe der Erfindung ausgeführt wird. Die zu trocknende Papierbahn W wird in die Gruppe R₈ von dem letzten Kontakttrocknungszylinder 30 des in 1A gezeigten Moduls M₃ als ein geschlossener Zug zu der ersten Umkehrsaugwalze 61 der Gruppe R₈ gebracht. Es gibt fünf von diesen Umkehrsaugzylindern im Inneren der Siebschleife 62 in der Gruppe R₈. Die Gruppe R₈ hat fünf Kontakttrocknungszylinder 60, 60A. Zwei mittlere 60A von diesen Zylindern sind Kontakttrocknungszylinder, deren Durchmesser, der größer als jener von den anderen Zylindern 60 ist, D₄ ≈ 1,8... 2,5 m beträgt, wohingegen der Durchmesser von den kleineren Zylindern 60 D₅ ≈ 1,0... 1,8 m beträgt und der Durchmesser von den Umkehrsaugzylindern 61 D₆ ≈ 1,0... 1,5 m beträgt. Zwischen den Umkehrsaugzylindern 61 gibt es Gebläsevorrichtungen 65, um die Räume zwischen den Zylindern 60, 60A und 61 zu belüften und das Trocknen zu unterstützen. Es gibt einen Gebläsekasten 64 oberhalb von den oberen Sektoren der Umkehrsaugzylinder 61, die frei von der Bahn W und von dem Sieb 62 sind, wobei er das Halten des Unterdrucks im Inneren der Zylinder 61 unterstützt.
Damit es möglich ist, die Stufe III von dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen, und eine ausreichend hohe Verdampfungskapazität und eine Zunahme bei der Temperatur T_W der Bahn W gemäß der Kurve T_I von 1 mittels der in 1C gezeigten Gruppe R₈ zu erzielen, wird ein Trocknungseffekt auf die Bahn W mittels Kontakttrocknungszylindern 60A mit großem Durchmesser auch von der oberen Fläche der Bahn W, das heißt von dem Trocknungssieb 62 aufgebracht. Zu diesem Zweck sind Belüftungshauben 66 oberhalb von den Zylindern 60A vorgesehen, wobei in die Hauben ausreichend heiße und trockene Trocknungsluftgase durch das Einlassrohr 67 treten. Aus dem mit Druck beaufschlagten Inneren der Belüftungshauben 66 wird die befeuchtete Belüftungsluft in die Haube 50 um die Trockenpartie herum abgegeben, von wo sie in einer aus dem Stand der Technik bekannten Weise entfernt wird. Diese Trocknungsgase werden gegen das Trocknungssieb 62 in dem Sektor d von den Zylindern 60A geblasen, wobei der Sektor vorzugsweise d ≈ 180° oder sogar größer ist. Somit wird die Verdampfung von Wasser durch die obere Fläche der Bahn W durch das Sieb 62 unterstützt. Die Belüftungshauben 66 sind in ihrer offenen Position 66a gezeigt und auch ihre Lufteinlassrohre sind in ihrer offenen Position 67a gezeigt. In dieser Position 66a ist es möglich, die Belüftungshauben zu reinigen und zu warten, und ein Aufführen der Bahn W wird ebenfalls in höchst günstiger Weise dann ausgeführt. In Bezug auf ihren Aufbau können die Belüftungshauben 66 denjenigen ähnlich sein, die in der finnischen Patentanmeldung 971 713, die an dem gleichen Tag wie die vorliegenden Anmeldung angemeldet worden ist, detaillierter beschrieben sind.
Im Hinblick auf die verschiedenen Einzelheiten des Aufbaus und des Betriebs der Belüftungshauben 66 wird auf den Stand der Technik verwiesen, der sich aus der finnischen Patentanmeldung 951 746 der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung und aus dem finnischen Patent 83 679 von der Teollisuusmittaus Oy ergibt.
2 zeigt die Entwicklung von dem Trockengehalt KA des Papiers über die Länge L der Trockenpartie in der Maschinenrichtung als eine Funktion. Die Kurve K repräsentiert ein optimiertes Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung und die Kurve K_PA repräsentiert die Entwicklung des Trockengehalts mit einem Verfahren und einer Trockenpartie des Standes der Technik. Die Kurven K und K_PA sind erhalten worden mittels Computersimulation unter Verwendung des Trockenpartieprozessmodels der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung. Die Basis für die Kurve K_PA ist das Trockenpartiekonzept SymRun^TM der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung aus dem Stand der Technik, wobei diese aus N Stücken an aufeinanderfolgenden Gruppen mit Einzelsiebzug besteht, die zu dem Boden hin offen sind, und die Kurve K ist auf ein Trockenpartiekonzept gemäß 1 gegründet.
Es kann unmittelbar aus 2 entnommen werden, dass es möglich ist, die Länge der Trockenpartie von der Länge L_PA auf die Länge L_I zu verkürzen, das heißt in der Praxi um ungefähr 15... 40 Prozent. Gemäß den 1... 4 ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung in drei verschiedene Stufen I, II und III geteilt. Wie dies aus 2 ersichtlich ist, wird in der ersten Stufe I die Rate der Zunahme des Trockengehalts KA von der Bahn W höher von dem Anfangswert K₀ steiler gemäß der Kurve K im Vergleich zu der Kurve K_PA, da die Anfangstemperatur der Bahn W höher ist, was klar aus einem Vergleich der Temperaturkurven T_I und T_PA der Stufe I in der Zeichnung hervorgeht. Außerdem ist bei der ersten Stufe I, wie dies in 3 gezeigt ist, die Verdampfungseffizienz PE gemäß der Kurve PE_I wesentlich höher als bei dem Verfahren des Standes der Technik, die Kurve PE_PA der Stufe I (siehe 3). Bei der vorliegenden Erfindung wird die erste Phase I an einer horizontalen Trocknereinheit R₁ ausgeführt, bei der die Temperatur T_W der Bahn W auf ungefähr 55... 85°C, vorzugsweise auf ungefähr 70°C angehoben wird, wie dies aus 4 hervorgeht. In der vorliegenden Erfindung wird dieses Anheben der Temperatur sehr schnell ausgeführt, da in der Einheit R₁ eine hochgradig energieintensive Aufprallstufe und/oder Infrabestrahlung angewendet werden kann, da das Erwärmen der Bahn W kontaktfrei stattfindet, so dass kein Risiko eines Anhaftens besteht.
Die Stufe II, die in den 1... 4 gezeigt ist, ist der Hauptverdampfungsbereich, bei dem gemäß 2 der Trockengehalt KA der Bahn steiler als bei der Stufe I ansteigt, wenn das Trocknen voranschreitet. 3 zeigt die drei aufeinanderfolgenden Verdampfungsspitzen PE₁, PE₂ und PE₃ der Stufe II, bei denen die maximale Verdampfungseffizienz PE in einer Größenordnung von PE 60 kg/m²/h (Kilogramm pro Quadratmeter in einer Stunde) ist. Diese Verdampfungsspitzen werden durch die Haubenmodule M₁, M₂ und M₃ in der in 1 gezeigten Trockenpartie erreicht. In Abhängigkeit von dem Betriebsmodus der Module M₁, M₂ und M₃ oder dergleichen kann die maximale Verdampfungseffizienz sogar höher sein. Zwischen diesen Spitzen PE₁, PE₂ und PE₃ ist die Verdampfungseffizienz PE in einer Größenordnung von 20 kg/m²/h, das heißt, in der gleichen Größenordnung wie die Verdampfungseffizienz gemäß der Kurve PE_PA in 3 im Durchschnitt.
Bei dem Ausführungsbeispiel von 4 bleibt die Bahntemperatur T_W im Wesentlichen unveränderlich bei der Stufe II gemäß den Kurven T_I und T_PA in einem Bereich von ungefähr 60... 70°C. Wie dies aufgeführt ist, ist die Stufe II der Hauptverdampfungsbereich, bei dem Wasser von einem Ort zwischen den Fasern in der Bahn W und von den Faseroberflächen verdampft.
Bei der dritten Stufe III gemäß der vorliegenden Erfindung nimmt die Steilheit der Zunahme des Trockengehalts im Vergleich zu der Stufe II ab. Die Verdampfungseffizienz nimmt ebenfalls gemäß 3 ab, wohingegen die Temperatur T_W der Bahn W von ungefähr 70°C auf 100... 110°C anzusteigen beginnt. An dem entsprechenden Ort in der Trockenpartie in der Maschinenrichtung bleibt bei den Verfahren des Standes der Technik die Verdampfungseffizienz noch unveränderlich gemäß der Kurve PE_PA in 3, und so auch die Temperatur gemäß der Kurve T_PA in 4.
In der Trockenpartie gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Stufe III in der letzten Zylindergruppe R₈ ausgeführt, bei der die Verdampfung mittels der Hauben 66 intensiver gestaltet ist, die oberhalb der Zylinder 60A mit großen Durchmesser angeordnet sind, wobei in den Hauben ausreichend kräftige und heiße Trocknungsgase auf die Bahn W aufgebracht werden, die unter dem Trocknungssieb 62 angeordnet ist, und auf die Umgebung des Siebes 62, so dass die Temperatur T_W der Bahn W sehr steil bei der Stufe III erhöht werden kann, gemäß 4, wobei in diesem Zusammenhang auch das im Innern der Fasern in der Papierbahn W vorhandene Wasser effizient an einer ausreichend kurzen Länge L der Trockenpartie in der Maschinenrichtung verdampft. 5 zeigt die Verdampfungseffizienz PE in der Stufe III der vorliegenden Erfindung, das heißt, der Trockengehalt KA in dem Bereich KA 80... 98%. Die Kurve PR_I repräsentiert das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung und die Kurve PE_PA repräsentiert eine entsprechende Kurve, die mittels des Konzeptes SymRun^TM des Standes der Technik ausführt wird. 5 zeigt, dass am Anfang der Stufe III gemäß der Kurve PE_I in dem Trockengehaltsbereich 80... 82 die Verdampfungseffizienz wesentlich höher als bei dem Konzept des Standes der Technik ist und ein wenig höher als in dem Trockengehaltsbereich 84... 91 und in dem Trockengehaltsbereich 93... 98. Diese Verbesserung ist hauptsächlich in der speziellen Gruppe R₈ mittels der Trocknungszylinder 60A mit großen Durchmesser und mittels der Gebläse aus deren Belüftungshauben 66 ausgeführt worden. Somit wird bei dem Trocknungsverfahren und bei der Trockenpartie gemäß der vorliegenden Erfindung der Endtrockengehalt der Bahn W, K₁ ≈ 96... 98% in der Maschinenrichtungslänge L_I der Trockenpartie erreicht, wohingegen in dem Stand der Technik eine wesentlich längere Länge L_PA benötigt worden ist.
Wie dies aus der vorstehend erläuterten Darlegung und insbesondere aus 1A hervorgeht, wird die Verfahrensstufe I gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt, indem Trocknungsenergie hauptsächlich durch die obere Fläche der Bahn W aufgebracht wird. Wie dies in 1 gezeigt ist, wird bei der zweiten Stufe II des Verfahrens Trocknungsenergie auf die Bahn hauptsächlich durch die untere Fläche der Bahn lediglich mittels der Siebgruppen R₃, R₄, R₅, R₆, R₇ und R8 und mittels der Haubenmodule M₁, M₂ und M₃ aufgebracht, wohingegen bei der Gruppe R₈ (siehe 1C) und bei der Stufe III Trocknungsenergie auf die Bahn W durch ihre beiden Flächen aufgebracht wird, indem Trocknungsenergie durch die untere Fläche der Bahn W mittels der Kontakttrocknungszylinder 60 und 60A und durch die obere Fläche der Bahn mittels der Belüftungshauben 66 an den Sektoren d der Zylinder aufgebracht wird. Dieser Aufbau sieht eine kurze Trockenpartie vor, bei der gleichzeitig es möglich ist, die Papierqualität zu steuern, beispielsweise seine Rollneigung.
In diesem Kontext sollte betont werden, dass das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auch mit vielen anderen Trockenpartiekonzepten und Vorrichtungslösungen außer denen aus den 1A und 1B ausgeführt werden kann. Beispiele von diesen anderen Trockenpartiekonzepten sind diejenigen Trockenpartiekonzepte, die in den finnischen Patentanmeldungen Nr. 971 713 und 971 715 der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung beschrieben sind, die an dem gleichen Tag wie die vorliegende Anmeldung angemeldet worden sind. Es ist ein wesentliches Merkmal der Trockenpartie der vorliegenden Erfindung, dass in den verschiedenen Trocknungsstufen I, II und III exakt eine Art an Vorrichtungslösung verwendet wird, bei der es möglich ist, ein Erwärmen der Bahn und ein Verdampfen gemäß der vorliegenden Erfindung optimal auszuführen.
Dies hat zwangsläufig zur Folge, dass anders als bei dem Stand der Technik bei den verschiedenen Stufen I, II und III der vorliegenden Erfindung Vorrichtungslösungen, die sich voneinander unterscheiden, anzuwenden sind, was in 1 dargestellt ist.
Nachstehend sind die Patentansprüche dargelegt und die verschiedenen Einzelheiten der vorliegenden Erfindung können Variationen innerhalb des Umfangs der erfinderischen Idee aufzeigen, die in den Ansprüchen definiert ist, und sich von den vorstehend beschriebenen Einzelheiten in lediglich beispielartiger Weise unterscheiden.

Claims

Verfahren zum Verdampfungstrocknen der Papierbahn, die von der Pressenpartie (10) einer Papiermaschine kommt, von einem Trockengehalt von k₀ ≈ 35... 55% auf einen Trockengehalt von k₁ ≈ 90... 98%, wobei das Verfahren aus drei aufeinander folgenden Stufen I, II und III besteht, die in der Richtung des Voranschreitens der Bahn (W) in der nachfolgend dargelegten Abfolge ausgeführt werden, bei der: I bei der ersten Stufe die von der Pressenpartie (10) der Papiermaschine kommende Papierbahn in einem Abschnitt der Papiermaschine mit einer Länge von 3... 10 m in der Maschinenrichtung auf eine Temperatur von 55... 85°C, vorzugsweise auf eine Temperatur von ungefähr 70°C, erwärmt wird, und in diesem Abschnitt die Bahn entlang einer linearen Laufbahn tritt, während sie so gestützt ist, dass ein Bahnreißen der relativ feuchten und somit schwachen Bahn (W) minimal gestaltet ist, wobei das Erwärmen ausgeführt wird, indem ohne Kontakt auf die Papierbahn (W) ein energieintensiver Erwärmungseffekt eines Trocknungsgases und/oder elektromagnetischer Strahlung aufgebracht wird, II nach der ersten Stufe (I) das Trocknen fortgesetzt wird als ein Kontakttrocknen und Aufpralltrocknen, wobei bei dieser zweiten Stufe (II) die Hauptverdampfung, die die Bahn (W) trocknet, in einer derartigen Weise ausgeführt wird, dass die Verdampfungseffizienz (PE) und die Rate der Zunahme des Trockengehaltes (KA) pro Längeneinheit der Trockenpartie in der Maschinenrichtung wesentlich höher als bei der ersten Stufe oder bei der letzten Stufe (III) sind, und die Bahntemperatur (T_W) im Wesentlichen bei der zweiten Stufe (II) während des Voranschreitens des Trocknens nicht ansteigt, III bei der dritten und letzten Stufe das Trocknen mit einer abnehmenden Verdampfungseffizienz als ein Kontakttrocknen und zusätzlich zu dem Kontakttrocknen durch ein Verdampfungstrocknen fortgesetzt wird, das in einem Mehrzylindertrockner ausgeführt wird, indem während des Kontakttrocknens, das auf die Bahn (W) aufgebracht wird, außerhalb eines Trocknungssiebes (62) Trocknungsgas strömt, das die Verdampfung wesentlich steigert, wobei in diesem Zusammenhang auch das in den Fasern in der Bahn (W) vorhandene Wasser verdampft, wobei das Trocknen in der dritten Stufe fortgesetzt wird bei einer durchschnittlichen Erhöhungsrate des Trockengehalts (KA) der Bahn (W) in der Maschinenrichtung, die geringer als bei der vorherigen Stufe (II) ist, so dass die Papierqualität gleichzeitig gesteuert werden kann.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Stufe II die Hauptverdampfung von einem Ort zwischen den Fasern in der Bahn (W) und von den Faseroberflächen so stattfindet, dass Verdampfungseffizienzspitzen (PE₁, PE₂, PE₃) auf die Bahn (W) aufgebracht werden, wobei an den Spitzen die Verdampfungseffizienz wesentlich höher als zwischen den Spitzen ist, vorzugsweise ungefähr 2 bis 4 mal so hoch als zwischen den Spitzen.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungseffizienz zwischen den Spitzen in dem Bereich von 10... 30 kg/m²/h dimensioniert ist, und dass die Verdampfungseffizienzen bei den Spitzen (PE₁, PE₂, PE₃) in dem Bereich von 50... 90 kg/m²/h dimensioniert sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der zweiten Stufe (II) der Trockengehalt (KA) der Bahn (W) von ungefähr 50% auf ungefähr 80% zunimmt.
Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungseffizienzspitzen (PE₁, PE₂, PE₃) bei der zweiten Stufe (II) erreicht werden mittels Kontakttrocknungseinheiten/Aufpralltrocknungseinheiten (R₃, R₅, R₇) mit einem Einzelschleifentrocknungssieb (32), einem Aufpralltrocknungszylinder/Durchtrocknungszylinder (31), der teilweise durch eine Haube (35) bedeckt ist und innerhalb der Trocknungssiebschleife angeordnet ist, und Kontakttrocknungszylindern (30), die an beiden Seiten oberhalb von dem Aufpralltrocknungszylinder/Durchtrocknungszylinder (31) angeordnet sind und außerhalb von der Trocknungssiebschleife angeordnet sind, wobei bei den Kontakttrocknungseinheiten/Aufpralltrocknungseinheiten energieintensive Trocknungsgasstrahlen auf die Bahn (W) aufgebracht werden, die an dem Aufpralltrocknungszylinder/Durchtrocknungszylinder (31) angeordnet ist, wobei das Trocknungssieb (32) zwischen der Bahn (W) und dem Aufpralltrocknungszylinder/Durchtrocknungszylinder (31) angeordnet ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der dritten Stufe (III) ein Trocknen hauptsächlich ausgeführt wird mittels einem oder mehreren Kontakttrocknungszylindern (60, 60A) in derartiger Weise, dass an zumindest einem der Kontakttrocknungszylinder (60A), während die Bahn (W) an den Kontakttrocknungszylinder (60A) durch ein Trocknungssieb (62) gegen die erwärmte Oberfläche von dem Kontakttrocknungszylinder (60A) gepresst wird, Trocknungsgasströmungen, die die Verdampfungseffizienz unterstützen, auf das Trocknungssieb (62) so aufgebracht werden, dass das im Inneren der Fasern in der Bahn (W) vorhandene Wasser im Wesentlichen verdampft.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe (I) von dem Verfahren ausgeführt wird, indem Trocknungsenergie auf die zu trocknende Bahn (W) hauptsächlich durch ihre obere Fläche aufgebracht wird, dass die zweite Stufe (II) von dem Verfahren ausgeführt wird, indem Trocknungsenergie auf die zu trocknende Bahn (W) durch ihre untere Fläche aufgebracht wird, und dass die dritte Stufe (III) ausgeführt wird, indem Trocknungsenergie auf die zu trocknende Bahn (W) durch ihre beiden Flächen aufgebracht wird.
Trockenpartie einer Papiermaschine für ein Ausführen des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei nach der Pressenpartie (10) der Papiermaschine die Trockenpartie die folgenden Trocknereinheiten aufweist, die in der vorgegebenen Abfolge in der Maschinenrichtung angeordnet sind: zum Ausführen der ersten Stufe (I) des Verfahrens die erste Trocknereinheit (R₁) eine Trocknungssiebeinheit ist, in der die Papierbahn (W) entlang einer linearen Laufbahn gestützt durch ein Trocknungssieb (12) an Gebläsekästen und/oder Strahlungstrocknereinheiten vorbeiläuft, wobei durch diese Einrichtungen die Bahn ohne einen direkten Kontakt mit den erwärmten Flächen auf eine Temperatur von 55... 85°C erwärmt wird, wobei die erste Trocknereinheit (R₁) eine Länge von 3... 10 m in der Maschinenrichtung hat, zum Ausführen der zweiten Stufe (II) des Verfahrens Trocknereinheiten (R₂... R₇), die zumindest eine Einzelsiebgruppe (R₂, R₄, R₆) und zumindest eine Kontakttrocknungseinheit/Aufpralltrocknungseinheit (R₃, R₅, R₇) aufweisen, wobei die zumindest eine Einzelsiebgruppe ein Einzelschleifentrocknungssieb (22), eine obere Reihe an erwärmten Kontakttrocknungszylindern (20), die außerhalb von der Trocknungssiebschleife angeordnet sind, und eine untere Reihe an Umkehrsaugzylindern (21), die innerhalb der Trocknungssiebschleife angeordnet sind, hat, so dass ein Entfernen von Fertigungsabfall nach unten durch die Wirkung der Schwerkraft stattfinden kann, und die zumindest eine Kontakttrocknungseinheit/Aufpralltrocknungseinheit, die ein Einzelschleifentrocknungssieb (32), einen Aufpralltrocknungszylinder/Durchtrocknungszylinder (31), der teilweise durch eine Haube (35) bedeckt ist und innerhalb der Trocknungssiebschleife angeordnet ist, und Kontakttrocknungszylinder (30) hat, die an beiden Seiten oberhalb von dem Aufpralltrocknungszylinder/Durchtrocknungszylinder (31) angeordnet sind und außerhalb von der Trocknungssiebschleife angeordnet sind, und zum Ausführen der letzten Stufe (III) von dem Verfahren die Trockenpartie zumindest eine Einzelsiebeinheit (R₈) mit einer abnehmenden Verdampfungseffizienz aufweist, wobei die Einzelsiebeinheit (R₈) ein Einzelschleifentrocknungssieb (62), eine obere Reihe an erwärmten Kontakttrocknungszylindern (60, 60A), die außerhalb von der Trocknungssiebschleife angeordnet sind, eine untere Reihe an Umkehrsaugzylindern (61), die innerhalb der Trocknungssiebschleife angeordnet sind, und zumindest einen Haubenaufbau (66), der die Verdampfung durch das Trocknungssieb (62) verstärkt, hat, wobei der Haubenaufbau (66) oberhalb von einem der Kontakttrocknungszylinder in der Einzelsiebeinheit (R₈) montiert ist, und wobei Trocknungsgase von dem Haubenaufbau (66) zu dem Trocknungssieb (62) geliefert werden, während die Bahn (W) durch das Trocknungssieb (62) gegen den Kontakttrocknungszylinder (gegen die Kontakttrocknungszylinder) (60A) gepresst wird, oberhalb von dem (denen) der Haubenaufbau (66) montiert ist.
Trockenpartie gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausführen der letzten Stufe (III) von dem Verfahren ein oder mehrere Kontakttrocknungszylinder (60, 60A) von der Einzelsiebeinheit (R₈), vorzugsweise ein Kontakttrocknungszylinder (mehrere Kontakttrocknungszylinder) (60A) mit dem Haubenaufbau (66), so dimensioniert ist/sind, dass ihr/deren Durchmesser größer als die Durchmesser der anderen Kontakttrocknungszylinder (60) in der Einzelsiebeinheit (R₈) und/oder der Kontakttrocknungszylinder (20) in den Einzelsiebgruppen ist, die der betreffenden Einzelsiebeinheit (R₈) vorangehen.
Trockenpartie gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenpartie zwei oder drei von den Einzelsiebgruppen (R₂, R₄, R₆) aufweist, zwischen und/oder nach denen die Kontakttrocknungseinheit(en)/Aufpralltrocknungseinheit(en) (R₃, R₅, R₇) angeordnet ist/sind, wobei die Bahn (W) von der vorherigen Einzelsiebgruppe (R_n–1) zu einem der Kontakttrocknungszylinder (30) von der Kontakttrocknungseinheit/Aufpralltrocknungseinheit gebracht wird und von letztgenannter der Kontakttrocknungszylinder (30) zu der folgenden Einzelsiebgruppe (R_n+1) oder der Einzelsiebeinheit (R₈) als ein geschlossener Zug tritt.
Trockenpartie gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Aufpralltrocknungszylinder/Durchtrocknungszylinder (31) in dem Fundamentraum (KT) unterhalb der Bodenebene (K₁-K₁) der Papiermaschinenhalle angeordnet ist/sind, während die Einzelsiebgruppen (R₂, R₄, R₆) und die Einzelsiebeinheit(en) (R₈) oberhalb von den Aufpralltrocknungszylindern/Durchtrocknungszylindern (31) und oberhalb der Bodenebene (K₁-K₁) von der Papiermaschinenhalle angeordnet sind.
Trockenpartie gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelsiebgruppen (R₂, R₄, R₆), die Einzelsiebeinheit(en) (R₈) und die Haube(n) (35) von dem(den) Aufpralltrocknungszylinder(n)/Durchtrocknungszylinder(n) (31) ermöglichen, dass ein Entfernen des Fertigungsabfalls zu dem Boden hin durch die Schwerkraft zu einem Fertigungsabfallförderer (41), der unterhalb angeordnet ist, stattfindet.
Trockenpartie gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach der ersten Trocknereinheit (R₁), die die erste Stufe (I) ausführt, die Trockenpartie eine erste Gruppe der Einzelsiebgruppen (R₂) aufweist und nach dieser eine erste der Kontakttrocknungseinheiten/Aufpralltrocknungseinheiten (R₃), nach dieser eine zweite Gruppe der Einzelsiebgruppen (R₄), nach dieser eine zweite Einheit der Kontakttrocknungseinheiten/Aufpralltrocknungseinheiten (R₅), nach dieser eine dritte Gruppe der Einzelsiebgruppen (R₆), nach dieser eine dritte der Kontakttrocknungseinheiten/Aufpralltrocknungseinheiten (R₇) und zum Ausführen der Stufe III von dem Verfahren eine oder mehrere der Einzelsiebeinheiten (R₈), bei denen zumindest zwei Trocknungszylinder (60A) größere Durchmesser (D₄) als die anderen Kontakttrocknungszylinder (60) von ihnen haben und mit den Haubenaufbauten (66) versehen sind.