DE69918351T2

DE69918351T2 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Trocknung einer porösen Bahn

Info

Publication number: DE69918351T2
Application number: DE69918351T
Authority: DE
Inventors: Younosuke Hoshi; Akira Sanada; Setsuo Suzuki
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2019-04-08
Also published as: EP0949377A2; CA2264376C; CN1232104A; EP0949377B1; KR100309054B1; EP0949377A3; KR19990081779A; CA2264376A1; US6161301A; DE69918351D1; CN1097657C; JPH11293583A; ID22411A

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine kontinuierliche Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welche zur Verwendung in einer Druck-Trocknungsvorrichtung zu dem Trocknungsteil einer Papiermaschine, einer Druck-Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn, welche nicht aus Papier besteht (z.B. einer Trocknungsvorrichtung für dünne Lagen), oder dergleichen geeignet ist.
BESCHREIBUNG DES VERWANDTEN BEREICHS DER TECHNIK
4 ist ein schematisches Diagramm, welches eine konventionelle kontinuierliche Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zeigt, wie sie in US-A-4 461 095 (entsprechend der japanischen Patentveröffentlichung Nr. HEI 1-56198) offenbart ist. In dieser Vorrichtung treten, wie in 4 gezeigt ist, sowohl eine poröse Bahn 3 (wie Papier, eine dünne Lage oder dergleichen), welche zu trocknen ist, und ein Trocknungsband (z.B. ein Trocknungsfilz oder -sieb) 4 zum Tragen dieser porösen Bahn 3 in eine Luftentfernungskammer 6 zusammen mit einem Hilfssieb 5 ein. Nachdem sie einem Luftentfernungsverfahren unterzogen wurden, treten sie zwischen zwei Oberflächenelementen 1 und 8 durch, welche hinreichende Wärmeleitfähigkeit und Undurchlässigkeit für Luft aufweisen.
Hier lagern vorstehend genannte Oberflächenelemente 1 und 8 die poröse Bahn 3 über die gesamte Breite zwischen sich. Das Oberflächenelement 1 in Berührung mit der porösen Bahn 3 wird durch ein Heizmedium in einem Heizraum 2 erhitzt.
Des Weiteren wird das Oberflächenelement 8 in Berührung mit dem Trocknungsband 4 durch eine Flüssigkeit gekühlt, welche durch einen Kühlraum 11 strömt.
Hiermit wird die poröse Bahn 3 durch das Oberflächenelement 1 erhitzt, wodurch die in der porösen Bahn 3 enthaltene Feuchtigkeit verdampft und sich in Dampf umwandelt. Andererseits kondensiert, da das Trocknungsband 4 durch das Oberflächenelement 8 gekühlt wird, der aus der porösen Bahn 3 verdampfte Dampf in Wasser innerhalb des Trocknungsbandes 4. Auf diese Weise wird Wasser (Feuchtigkeit), welche in der porösen Bahn 3 enthalten ist, allmählich durch externes Heizen und Kühlen entfernt, so dass das Trocknen der porösen Bahn 3 kontinuierlich ausgeführt wird. Gleichzeitig übt das unter Druck gesetzte Kühlwasser einen Druck auf das Trocknungsband 4 aus.
Nachdem das Trocknungsband 4 von den Oberflächenelementen 1 und 8 getrennt wird, wird es auch von der porösen Bahn 3 entfernt, und das kondensierte Wasser innerhalb des Trocknungsbandes 4 wird bei einer Ansaugbox 17 entfernt.
Des Weiteren ist der Kühlraum 11 durch zweckmäßige Dichtungen 16a und 16b bezüglich einer Haube 13, welche durch Stützstreben 14 gestützt ist, und Walzen 9 und 10 abgedichtet. Die Kühlflüssigkeit, welche durch diesen Kühlraum 11 strömt, wird von einer Flüssigkeitszufuhröffnung 12 zugeführt, und aus einer Flüssigkeitsabgabeöffnung 15 abgegeben.
Jedoch wird in einer solchen konventionellen kontinuierlichen Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn die Kühlflüssigkeit, welche durch den Kühlraum 11 strömt, durch die Walzen 9 und 10 abgedichtet, so dass das Problem besteht, dass die Kühlflüssigkeit an den Oberflächen der Walzen 9 und 10 anhaftet und deshalb wird das Oberflächenelement 8 auf den Walzen 9 und 10 durchrutschen. Insbesondere in dem Fall des Betriebs bei hoher Geschwindigkeit wird dieser Schlupf signifikant, Verschleiß auf dem Trocknungsband 4 wird offensichtlich, und des Weiteren wird das Mäandern des Trocknungsbandes 4 signifikant, so dass ein stabiler Betrieb behindert wird.
Zusätzlich ist der Raum zwischen der Haube 13 und verschiedenen Elementen, welche den Kühlraum 11 bilden, abgedichtet und die Stützstrebe 14 infolge druckbeständigen Aufbaus hinsichtlich ihrer Größe vergrößert, so dass auch das Problem besteht, dass wesentliche Zeit und Arbeit beim Ersetzen des Oberflächenelements 8 oder des Trocknungsbandes 4 erforderlich sein wird. Genauer müssen, da das Oberflächenelement 8 und das Trocknungsband 4 endlosen Aufbau haben, diese in einer Richtung senkrecht zu der Papieroberfläche von 4 geschoben und ersetzt werden.
Des Weiteren ist in der in 4 gezeigten kontinuierlichen Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn ein geschlossener Raum stromaufwärts des Kühlraumes 11 ausgebildet, welcher als ein Trocknungsabschnitt dient (genauer ein Bereich von der Flüssigkeitszufuhröffnung 12 zu der Flüssigkeitsabgabeöffnung 15). Eine Luftentfernungskammer 6 ist in dem geschlossenen Raum vorgesehen. Hiermit wird die Luft 7 in der geschlossenen Kammer 6 kontinuierlich mit einer Saugpumpe ausgelassen, wodurch ein Luftentfernungsverfahren ausgeführt wird. Jedoch muss, um die Trocknungsgeschwindigkeit zu erhöhen, der Druck innerhalb des geschlossenen Raums auf etwa 1 Torr oder weniger reduziert werden. Deshalb besteht ebenfalls ein Problem darin, dass die Auslassgeschwindigkeit der Saugpumpe zu hoch werden wird.
Das Versuchsbeispiel der erforderlichen Abgabegeschwindigkeit wird wie folgt gezeigt:

(1) Zustände a. Trocknungsband: Breite B × Dicke t × Porenziffer Φ = 6 m × 0,003 m × 0,3 b. Geschwindigkeit der Linie: u = 1200 m/min c. Vakuumgrad: P₁ = 1 Torr
(2) Berechnung der Abgabegeschwindigkeit S = BtΦu × 760/P = 6 × 0,003 × 0,3 × 1200 × 760/1 = 4,92 × 103 m³/min = 4,92 × 10⁶ Liter/min wobei S = Abgabegeschwindigkeit (m³/min oder Liter/min).

Als Spezifikationen für die Saugpumpe wird eine öldichte Rotationsvakuumpumpe oder eine mechanische Druckerhöhungspumpe aus dem Zustand für den Vakuumgrad ausgewählt. Diese Eigenschaften sind jeweils in den 5 und 6 gezeigt.
Wie in den 5 und 6 gezeigt ist, sind selbst die Zustände, bei welchen die erforderlichen Abgabegeschwindigkeiten (Liter/min) jeweils maximal werden (der Zustand (1) in den beiden 5 und 6) um etwa 1 × 10⁴ Liter/min bei einem Vakuumgrad von 1 Torr (Druck P₁). Mit anderen Worten ist das vorstehend genannte Rechenergebnis (4,92 × 10⁶ Liter/min) das 100-fache dieser allgemeinen Spezifikationen und ist deshalb von der Realität weit entfernt.
Des Weiteren zeigt 7 den Einfluss von Luft (nicht kondensierbare Gase) auf die Kondensations-Wärmeübertragungsrate von Dampf. Wie in 7 gezeigt ist, wird, sowie der Luftanteil im Dampf höher wird, die Diffusionsbewegung von Dampf blockiert. Dies führt zu einer Reduktion der Kondensations-Wärmeübertragungsrate. Ein Bereich, in welchem ein solcher Einfluss von Luft vernachlässigt werden kann, ist eine Luft-Inhaltsrate < etwa 0,002 kg (Luft)/kg (Dampf). Der Bereich ist auch Luft-Inhaltsrate < etwa 0,001 m³(Luft)/m³ (Dampf), ausgedrückt in Ausdrücken eines Volumenverhältnisses. Mit anderen Worten ist der Partialluftdruck äquivalent zu 1 Torr oder weniger bezüglich des Gesamtdruckes 1000 Torr des Atmosphärendrucks.
Des Weiteren ist aus US-A-5 092 962 eine kontinuierliche Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn bekannt, welche eine poröse Bahn zum Fortschreiten auf einer Trocknungslinie; einen Heizzylinder zum Berühren der porösen Bahn an seiner Umfangsoberfläche und zum Rotieren in Synchronisation mit dem Fortschreiten der porösen Bahn, um die poröse Bahn zu heizen; ein Trocknungsband zum Berühren und Tragen einer Oberfläche der porösen Bahn, welche nicht in Berührung mit dem Heizzylinder steht und zum Rotieren in Synchronisation mit dem Fortschreiten der porösen Bahn; und ein Druckrotationskörper, welcher in der Nähe des Umfangs des Heizzylinders auf der Seite des Trocknungsbandes angeordnet ist, welcher nicht in Berührung mit der porösen Bahn ist, und aus einem Rotationsteil und Druckmitteln zum Unterdrucksetzen des Rotationsteils zu dem Heizzylinder derart, dass das Rotationsteil das Trocknungsband und die poröse Bahn gegen die Umfangsoberfläche des Heizzylinders presst, umfasst.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde mit Blick auf die genannten Probleme mit der kontinuierlichen Trocknungsvorrichtung gemacht, welche in US-A-4 461 095 offenbart ist. Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kontinuierliche Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn bereitzustellen, welche in der Lage ist, eine poröse Bahn mit höherer Effizienz zu trocknen.
Diese Aufgabe ist durch eine kontinuierliche Trocknungsvorrichtung mit den Merkmalen gelöst, welche in Anspruch 1 genannt sind.
Gemäß einem Aspekt ist die kontinuierliche Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn gemäß der vorliegenden Erfindung dahingehend aufgebaut, die nachfolgenden Merkmale aufzuweisen.
Das heißt, die kontinuierliche Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine poröse Bahn zum Fortschreiten auf einer Trocknungslinie; einen Heizzylinder zum Berühren einer Oberfläche der porösen Bahn an seiner Umfangsoberfläche und welche in Synchronisation mit dem Fortschreien der porösen Bahn rotiert, um die poröse Bahn zu heizen; ein Trocknungsband, welches für Luft und Wasser durchlässig ist, zum Berühren und Tragen einer Oberfläche der porösen Bahn, welche nicht in Berührung mit dem Heizzylinder steht, und ebenfalls zum Rotieren in Synchronisation mit dem Fortschreiten der porösen Bahn; und ein Kühloberflächenelement, welches für Luft und Wasser undurchlässig ist, angeordnet auf einer Oberfläche des Trocknungsbandes, welche nicht in Berührung mit der porösen Bahn steht. Zusätzlich ist die kontinuierliche Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Mehrzahl von Kühlwasser-Einspritzdüsen zum Kühlen des Kühloberflächenelementes versehen, welche nahe bei dem Umfang des Heizzylinders auf der Seite des Kühloberflächenelementes angeordnet sind, welche nicht in Berührung mit dem Trocknungsband steht; und ist mit einem oder mehreren Druckrotationskörpern versehen, welche nahe bei dem Umfang des Heizzylinders auf der Seite des Kühloberflächenelementes angeordnet sind, welche nicht in Berührung mit dem Trocknungsband steht, und welche aus einem Rotationsteil und Druckmitteln zum Unterdrucksetzen des Rotationsteils zu dem Heizzylinder aufgebaut sind derart, dass das Rotationsteil das Kühloberflächenelement, das Trocknungsband und das poröse Band gegen die Umfangsoberfläche des Heizzylinders presst.
Deshalb berührt und stützt gemäß der kontinuierlichen Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn gemäß der vorliegenden Erfindung das Trocknungsband die poröse Bahn, welche auf der Trocknungslinie fortschreitet, und des Weiteren wird der Heizzylinder durch den Druckrotationskörper unter Druck gesetzt. Hiermit besteht der Vorteil, dass die poröse Bahn effizient geheizt werden kann, um die poröse Bahn zu trocknen.
Es ist zu bemerken, dass eine Mehrzahl von Druckrotationskörpern entsprechend den Bedürfnissen vorgesehen werden kann. Hiermit besteht der Vorteil, dass ein Berührungsgrad zwischen der porösen Bahn und dem Heizzylinder verbessert ist, um die poröse Bahn mit höherer Effizienz zu trocknen.
Des Weiteren ist zu bemerken, dass bei der vorstehenden kontinuierlichen Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn das Trocknungsband zum Berühren und Tragen der porösen Bahn aus einem porösen Körper aufgebaut sein kann.
Gemäß einem solchen Aufbau besteht der Vorteil, dass von der porösen Bahn verdampftes Wasser effizient absorbiert werden kann.
Des Weiteren kann bei der vorstehend erwähnten kontinuierlichen Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn eine Hydraulikeinheit als das Druckmittel verwendet werden.
Darüber hinaus ist bei der vorstehend genannten kontinuierlichen Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn das Trocknungsband durchlässig für Luft und Wasser, und ein Kühloberflächenelement, welches undurchlässig für Luft und Wasser ist, ist auf einer Oberfläche des durchlässigen Trocknungsbandes angeordnet, welche nicht in Berührung mit der porösen Bahn steht.
Gemäß einem solchen Aufbau besteht der Vorteil, dass das Kühloberflächenelement den Eintritt von externer Feuchtigkeit verhindern kann, ohne dass absorbiertes Wasser davon austritt.
Zusätzlich kann bei der vorstehend genannten kontinuierlichen Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn das durchlässige Trocknungsband und das Kühloberflächenelement voneinander trennbar aufgebaut sein. Das durchlässige Trocknungsband kann mit einer Oberfläche der porösen Bahn in Berührung treten, welche nicht in Berührung mit dem Heizzylinder ist, bevor die poröse Bahn in Berührung mit dem Heizzylinder tritt. Nachdem die poröse Bahn in Berührung mit dem Heizzylinder getreten ist, kann das Kühloberflächenelement in Berührung mit dem durchlässigen Trocknungsband an einer vorbestimmten Position auf dem Heizzylinder treten.
Des Weiteren kann ein Luft-Eliminierungsmechanismus zum Eliminieren von Luft innerhalb sowohl des durchlässigen Trocknungsbandes als auch der porösen Bahn über dem Heizzylinder und stromaufwärts der Trocknungslinie hinter einer Position vorgesehen werden, bei welcher die poröse Bahn in Berührung mit dem Kühloberflächenelement tritt.
Gemäß einem solchen Aufbau besteht der Vorteil, dass der Luft-Eliminierungsmechanismus Luft in der porösen Bahn absorbieren kann, ohne den Druck darin signifikant zu senken, kann ebenso die Luft mit höherer Effizienz trocknen, und kann Dissipationsleistung beträchtlich reduzieren, welche für diese Vorrichtung erforderlich ist.
Darüber hinaus sind in der vorstehend genannten kontinuierlichen Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn eine Mehrzahl von Kühlwasser-Einspritzdüsen zum Kühlen des Trocknungsbandes in der Nähe des Umfangs des Heizzylinders auf der Seite des Kühloberflächenelements angeordnet, welche nicht in Berührung mit dem Trocknungsband steht.
Gemäß einem solchen Aufbau wird das Kühloberflächenelement durch die Kühlwasser-Einspritzdüsen gekühlt, so dass der Vorteil besteht, dass Wasser innerhalb der porösen Bahn effizient absorbiert werden kann.
Es ist zu bemerken, dass eine Mehrzahl von Kühleinheiten entsprechend den Bedürfnissen angeordnet werden kann. Hiermit besteht ein Vorteil darin, dass die Kühlleistung verbessert ist, um Wasser innerhalb der porösen Bahn mit höherer Effizienz zu absorbieren.
Darüber hinaus kann in der vorstehend genannten kontinuierlichen Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn das Trocknungsband in Schleifenform aufgebaut sein, und ein Dehydrator zum Entfernen von Wasser, welches innerhalb des Trocknungsbandes kondensiert ist, kann über einen Pfad entlang welchem das Trocknungsband rotiert, vorgesehen werden.
Gemäß einem solchen Aufbau kann das Wasser in der porösen Bahn, welches bei dem Heizzylinder absorbiert wird, mit dem Dehydrator entfernt werden. Als ein Ergebnis besteht ein Vorteil darin, dass das geschlungene Trocknungsband kontinuierlich verwendet werden kann.
Zusätzlich kann die vorstehend genannte kontinuierliche Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn des Weiteren eine Förderwalze zum Fördern des Kühloberflächenelements umfassen. Ein Schlupfverhinderungsverfahren kann auf einer Oberfläche der Förderwalze ausgeführt werden. Eine Rille kann in der Oberfläche der Förderwalze als das Schlupfverhinderungsverfahren ausgebildet werden.
Gemäß einem solchen Aufbau besteht ein Vorteil darin, dass selbst in dem Fall eines Hochgeschwindigkeitsbetriebs das Kühloberflächenelement ohne Schlupf fortschreiten kann.
Des Weiteren kann in der vorstehend genannten kontinuierlichen Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn eine Mehrzahl von Heizmedium-Strömungsdurchtritten nahe einer inneren Oberfläche des Heizzylinders vorgesehen werden.
Darüber hinaus kann in der vorstehend genannten kontinuierlichen Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn eine Induktionsheizspule nahe der äußeren Oberfläche des Heizzylinders vorgesehen werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm, welches den Aufbau einer kontinuierlichen Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein horizontales Querschnittsdiagramm, welches den wesentlichen Teil der kontinuierlichen Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist ein perspektivisches Diagramm, welches den wesentlichen Teil der kontinuierlichen Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist ein schematisches Diagramm, welches den Aufbau einer konventionellen kontinuierlichen Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn zeigt;
5 ist ein Diagramm, welches die Abgabekennlinie einer öldichten rotierenden Vakuumpumpe zeigt;
6 ist ein Diagramm, welches die Abgabekennlinie einer mechanischen Druckerhöhungspumpe zeigt; und
7 ist ein Diagramm, welches den Einfluss nicht-kondensierbarer Gase im Dampf auf eine Kondensations-Wärmeübertragung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Die 1 bis 3 stellen den Aufbau einer kontinuierlichen Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 1 ist ein schematisches Diagramm, welches den Aufbau zeigt, 2 ist ein horizontales Querschnittsdiagramm, welches den wesentlichen Teil zeigt, und 3 ist eine perspektivische Ansicht, welche den wesentlichen Teil zeigt.
Im Übrigen weist die kontinuierliche Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn gemäß dieser Ausführungsform (das Konzept dieser porösen Bahn schließt Papier, hygroskopische dünne Lagen und dergleichen ein), eine Mehrzahl von Druckrotationskörpern 115 auf, welche, wie in 1 dargestellt, über einem Heizzylinder (Heizoberflächenelement) 101 angebracht sind, und weist ebenso eine Luftentfernungskammer (Lufteliminierungskammer) 110 auf, welche stromaufwärts dieser Druckrotationskörper 115 zum Entfernen von Luft in einer porösen Bahn 102 vorgesehen sind, welche auf einer Förderlinie (auch einfach als Linie bezeichnet) auf dem Heizzylinder 101 fortschreitet. Ein Trocknungsband (durchlässiges Trocknungsband) 104, welches für Wasser und Luft durchlässig ist, wird in Berührung mit einer Oberfläche der porösen Bahn 102 gebracht, welche auf der Linie auf dem Heizzylinder 101 fortschreitet, wobei die Oberfläche nicht in Berührung mit dem Heizzylinder 101 steht. Des Weiteren ist ein Kühloberflächenelement 105, welches für Wasser und Luft undurchlässig ist, auf dem Trocknungsband 104 übergelagert und berührt das Trocknungsband 104 und trägt dieses, wodurch die poröse Bahn 102 getrocknet wird. Eine detaillierte Beschreibung der jeweiligen Teile und der peripheren Konstruktionen wird nachfolgend gegeben.
Hier steht der Heizzylinder 101 an seiner Umfangsoberfläche mit der porösen Bahn 102 in Berührung, wodurch die poröse Bahn 102 geheizt wird. Zum Beispiel ist der Heizzylinder 101, wie in 2 gezeigt, in der Nähe der inneren Oberfläche desselben mit einer Mehrzahl von Heizmedium-Strömungsdurchtritten 1011 versehen und ist in Hohlform aufgebaut. Ein Heizmedium (z.B. Therm S-Serie, hergestellt von Shin-nittetu Kagaku Kabushiki Kaisha) 1012, welches durch Rotationsverbindungen 1013 zugeführt und abgegeben wird, tritt durch diese Heizmedium-Strömungsdurchtritte 1011, wodurch der Heizzylinder 101 geheizt wird. Es ist zu bemerken, dass der Heizzylinder 101 durch Lager 1014 derart getragen wird, dass dieser rotieren kann.
Zusätzlich kann, während der vorstehend genannte Heizzylinder 101 durch das Heizmedium 1012 in den Heizmedium-Strömungsdurchtritten 1011 geheizt wird, welche in der Nähe der inneren Oberfläche ausgebildet sind, eine Induktionsheiz spule 114 (siehe 1) nahe zu dem Umfang des Heizzylinders 101 angebracht werden, um den Heizzylinder 101 zu heizen. In diesem Fall ist zu beachten, dass entweder das Heizmedium 1012 oder die Induktionsheizspule 114 zum Heizen angebracht werden kann, oder beide angebracht werden können, um eine davon als Hilfsheizung zu verwenden. Vorteilhafte Verfahren können frei gemäß dem Heizen und anderen Zuständen ausgewählt werden.
Das Trocknungsband (durchlässiges Trocknungsband) 104 berührt die Oberfläche der porösen Bahn 102 und trägt diese, welche nicht in Berührung mit dem Heizzylinder 101 sieht. Das Trocknungsband 104 ist derart aufgebaut, dass es für Luft und Wasser durchlässig ist (z.B. verwendet es poröses Material), und schreitet auf einer endlosen Linie fort, welche durch Förderwalzen (Trocknungsband-Förderwalzen) 103 gefördert wird.
Das Trocknungsband 104 absorbiert Wasser innerhalb der porösen Bahn 102, während es auf dieser endlosen Linie fortschreitet. Das absorbierte und gesammelte Wasser wird durch eine Saugbox (Dehydrator) 109 entfernt, welche an einer vorbestimmten Position über dem endlosen Riemen vorgesehen ist. Diese Saugbox 109 dehydriert Wasser, welches in dem Trocknungsband 104 enthalten ist, durch eine Vakuumpumpe, etc.
Es ist zu beachten, dass die Breite dieses Trocknungsbandes 104 (gemessen in einer Richtung senkrecht zu der Linie) beispielsweise breiter gemacht ist als der des porösen Bandes 102, wie in 3 gezeigt ist. Dies liegt nicht nur daran, dass die poröse Bahn 102 gleichmäßig in der Breitenrichtung desselben getrocknet werden muss, sondern auch weil das Trocknungsband 104 zusammen mit der porösen Bahn 102 sich gelegentlich zu einem gewissen Grad während dem Fortschreiten mäanderförmig bewegt. Deshalb ist die Breite dieses Trocknungsbandes 104 somit breiter gemacht als die der porösen Bahn 102, so dass die poröse Bahn 102 zuverlässig getrocknet werden kann.
Die Luftentfernungskammer 110 ist oberhalb der Position angebracht, bei welcher die poröse Bahn 102 in Berührung mit dem Kühloberflächenelement 105 tritt, das heißt in einem Bereich (geschlossener Raum), zu welchem das Trocknungsband 104 auf dem Heizzylinder 101 ausgesetzt ist.
Diese Luftentfernungskammer 110 eliminiert Luft, welche sowohl in dem Trocknungsband 104 als auch in der porösen Bahn 102 enthalten ist. Genauer wird sowohl der Dampf, welcher verdampft wird, wenn die poröse Bahn 102 in Berührung mit dem Heizzylinder 101 tritt und durch diesen geheizt wird, als auch die Luft innerhalb der porösen Bahn 102 durch eine Saugpumpe (nicht gezeigt) absorbiert, welche in dieser Luftentfernungskammer 110 vorgesehen ist.
Mit anderen Worten verdampft durch Heizen der porösen Bahn 102 mit dem Heizzylinder 101 Wasser, welches in der porösen Bahn 102 enthalten ist, und wandelt sich in Dampf um. Mit diesem Dampf wird Luft innerhalb der porösen Bahn 102 aus der porösen Bahn 102 ausgestoßen, wie durch einen Pfeil (Luftstrom) 111 gezeigt ist, und der partielle Luftdruck innerhalb der porösen Bahn 102 wird reduziert. Als ein Ergebnis wird es möglich, Luft innerhalb der porösen Bahn 102 zu entfernen, ohne den Druck in der Luftentfernungskammer 110 erheblich zu senken (z.B. auf etwa 1 Torr), wie beim Stand der Technik. Genauer wird es hinreichen, wenn der Druck auf etwa 660 Torr reduziert ist. Deshalb kann hohe Trocknungsleistung erhalten werden.
Es ist zu bemerken, da der Druck innerhalb dieser Luftentfernungskammer 110 den Druck innerhalb der Saugbox 109 ausgleicht, welche über dem Trocknungsband 104 positioniert ist, beispielsweise eine wasserdichte Pumpe als die Saugpumpe zum Ansaugen von Luft verwendet wird.
Zusätzlich ist die Luftentfernungskammer 110, wie in 3 geschildert, so angebracht, dass sie eine schmalere Breite als die (in Richtung senkrecht zu der Linie gemessene) Breite des Kühloberflächenelements 105 aufweist, welche auf der Linie fortschreitet. Hierdurch wird verhindert, dass Wasser zum Kühlen des Kühloberflächenelements 105, welches durch Kühlwasser-Einspritzdüsen (Kühleinheiten) 118, welche später beschrieben werden, eingespritzt wird, in diese Luftentfernungskammer 110 eintritt.
Das Kühloberflächenelement 105 berührt die Oberfläche der porösen Bahn 102 und stützt diese, welche nicht in Berührung mit dem Heizzylinder 101 steht. Das Kühloberflächenelement 105 ist so aufgebaut, dass es für Luft und Wasser undurchlässig ist, und wird auf der endlosen Linie durch gerillte Förderwalzen (gerillte Kühloberflächenelement-Förderwalzen) 106 bewegt. Und das Kühloberflächenelement 105 kühlt die poröse Bahn 102, welche zugeführt wird, während es auf dieser endlosen Linie fortschreitet. Es ist zu bemerken, dass die gerillten Förderwalzen 106 später beschrieben werden.
Genauer wird, bevor die poröse Bahn 102 in Berührung mit dem Heizzylinder 101 tritt, das Trocknungsband 104 in Berührung mit der Oberfläche der porösen Bahn 102 gebracht, welche nicht in Berührung mit dem Heizzylinder 101 steht. Nachdem die poröse Bahn 102 in Berührung mit dem Heizzylinder 101 kommt, wird dieses Kühloberflächenelement 105 bei einer vorbestimmten Position auf dem Heizzylinder 101 (stromabwärtige Seite der Luftentfernungskammer 110) in Berührung mit der Oberfläche des Trocknungsbandes 104 gebracht, welche nicht in Berührung mit der porösen Bahn 102 steht.
Somit wird die Kühlwirkung dieses Kühloberflächenelements 105 nachfolgend beschrieben. Um die poröse Bahn 102, welche gegen den Heizzylinder 101 getrocknet wird, wirksam zu schieben, besteht ein Bedarf, innerhalb des geschlossenen Raumes, welcher durch den Heizzylinder 1 und das Kühloberflächenelement 105 eingeschlossen wird, verdampften Dampf zu behandeln. Wenn die poröse Bahn 102 nicht durch dieses Kühloberflächenelement 105 gekühlt wird, dann wird der Druck innerhalb dieses geschlossenen Raumes durch den Druck von Dampf erhöht, welcher aus der porösen Bahn 102 verdampft wurde und wird den Druck übersteigen, mit welchem das Kühloberflächenelement 105 die poröse Bahn 102 gegen den Heizzylinder 101 drückt. Auch wird, wenn der Druck von Dampf innerhalb dieses geschlossenen Raumes Sättigungsdampfdruck erreicht, Wasser innerhalb der porösen Bahn 102 nicht weiter verdampfen. Mit anderen Worten wird, um dies zu verhindern, eine spezielle Kühloberfläche wie das Kühloberflächenelement 105 hergestellt, wodurch Dampf innerhalb der porösen Bahn 102 kondensiert und entfernt wird.
Ebenso ist die Mehrzahl von Druckrotationskörpern 115 nahe dem Umfang des Heizzylinders 101 in vorbestimmten Abständen von der Außenseite des Kühloberflächenelements 105 angeordnet. Wie in 1 gezeigt, ist der Druckrotationskörper 115 aus einem Rotationsteil 107 zum Berühren und Pressen der äußeren Oberfläche des Kühloberflächenelements 105 und einem hydraulischen Zylinder (Hydraulikeinheit als Druckmittel) 108 zum Pressen dieses Rotationsteils 107 zu dem Heizzylinder 101 durch einen Ölfilm aufgebaut.
Genauer ist der Hydraulikzylinder 108 mit einem Druckkolben 113 versehen, welcher Druck auf das Rotationsteil 107 ausübt. Der Druckkolben 113 wird durch den Öldruck geschoben, welcher von einer Ölzufuhröffnung 112 zugeführt wird, welche in dem Hydraulikzylinder 108 vorgesehen ist, so dass das Rotationsteil 107 unter Druck gesetzt wird. Mit anderen Worten kann das Kühloberflächenelement 105 durch arbiträren Druck unter Druck gesetzt werden, welche durch den Hydraulikzylinder 108 entwickelt wird.
Gleichzeitig wird ein Teil des Öls, welches aus der Ölzufuhröffnung 112 zugeführt wird, auch zu dem Druckraum 117 zwischen dem Rotationsteil 107 und dem Druckkolben 113 zugeführt, und ein Ölfilm innerhalb des Druckraums 117 ausgebildet. Deshalb setzt der Druckkolben 113 das Rotationsteil 107 zu dem Heizzylinder 101 durch einen Ölfilm innerhalb des Druckraumes 117 unter Druck, anstelle dass dieser das Rotationsteil 107 direkt unter Druck setzt. Hierdurch ist das Rotationsteil 107 hinsichtlich der Rotation frei, obwohl es durch den Druckkolben 113 unter Druck gesetzt wird. Demzufolge wird verhindert, dass das Rotationsteil 107 der Fortbewegung des Kühloberflächenelements 105 widersteht, wenn es das Kühloberflächenelement 105 berührt und schiebt.
Es ist zu bemerken, dass der Druckrotationskörper 115 mit Antriebsmitteln (z.B. einer Hydraulikeinheit, einem Motor, etc. (nicht gezeigt)) ausgestattet ist. Mit diesen Antriebsmitteln ist der Druckrotationskörper 115 zu dem Heizzylinder 101 hin und von diesem weg in der Radialrichtung des Heizzylinders 101 beweglich. Hierdurch kann der Wechsel des Kühloberflächenelements 105 oder des Trocknungsbandes 104 einfach durch Wegbewegen des Druckrotationskörpers 115 von dem Heizzylinder 101 in der Radialrichtung ausgeführt werden.
Zusätzlich ist eine Mehrzahl von Kühlwasser-Einspritzdüsen (Kühleinheiten) 118 in der Nähe des Umfangs des Heizzylinders 101 zusammen mit den Druckrotationskörpern 115 angeordnet. Diese Kühlwasser-Einspritzdüsen 118 werden verwendet, um Kühlwasser zum Kühlen des Kühloberflächenelements 105 einzuspritzen. Zwischen den Druckrotationskörpern 115 sind die Kühlwasser-Einspritzdüsen 118 in zweckmäßigen Abständen angeordnet, so dass das gesamte Kühloberflächenelement 105 gleichmäßig gekühlt werden kann. Des weiteren wird das Kühlwasser, welches aus der Kühlwasser-Einspritzdüse 118 eingespritzt wird, nicht nur zum Kühlen des Kühloberflächenelements 105 sondern auch zur Reduzierung der Reibung zwischen dem Rotationsteil 107 und dem Kühloberflächenelement 105 verwendet. Es ist zu bemerken, dass dieses Kühlwasser gesammelt und rezirkuliert wird.
Das Kühloberflächenelement 105 wird im Übrigen durch die gerillten Förderwalzen 106 gefördert, wie vorstehend beschrieben. Die Rille (nicht gezeigt), welche in der Oberfläche dieser gerillten Förderwalze 106 ausgebildet ist, ist für einen Schlupfverhinderungsprozess vorgesehen.
Genauer ist die Rille in der Oberfläche der Walze ausgebildet, so dass von der Kühlwasser-Einspritzdüse 118 eingespritztes Wasser in diese Rille eintreten kann. Und das Wasser, welches in diese Nut eingetreten ist, wird durch Zentrifugalkraft weggeschleudert oder haftet an dem Kühloberflächenelement 105 an und wird abgegeben. Es ist anzumerken, dass die Rille in der Walzenoberfläche in verschiedenen Formen ausgebildet werden kann. Zum Beispiel kann sich die Rille in der Richtung entlang der Umfangsoberfläche der Walze oder in einer diese kreuzende Richtung erstrecken.
Mit einer solchen Rille kann Wasser in der Rille in der Walzenoberfläche an dem Abschnitt gehalten werden, wo die gerillte Förderrolle 106 und das Kühloberflächenelement 105 einander berühren, und zwischen der Oberfläche der Walze, außerhalb der Rille und dem Kühloberflächenelement 105 können sich diese direkt ohne einen Wasserfilm berühren. Deshalb kann selbst in dem Fall eines Hochgeschwindigkeitsbetriebs das Kühloberflächenelement 105 stabil ohne Schlupf auf den gerillten Förderwalzen 106 bewegt werden.
Es ist zu bemerken, dass, während die vorstehend genannte Ausführungsform genau unter Bezugnahme auf die gerillte Förderwalze 106 beschrieben wurde, welche in der Walzenoberfläche derselben mit einer Rille versehen ist, die Walzenoberfläche nicht auf eine Rille wie diese beschränkt ist, sondern einfach aufgeraut sein kann. Selbst in diesem Fall kann Wasser einfach abgegeben werden. Des Weiteren wird nicht nur das Abgeben von Wasser durch Ausbilden einer Rille oder durch Aufrauen einer Oberfläche einfach, sondern kann auch die Reibung der Walzenoberfläche relativ zu dem Kühloberflächenelement 105 groß gemacht werden. Als ein Ergebnis kann die Wirkung der Schlupfverhinderung weiter verbessert werden.
Mit dem vorstehend genannten Aufbau wird, wie in 1 gezeigt ist, bevor die poröse Bahn 102, welche getrocknet wird, in Berührung mit dem Heizzylinder 101 tritt, die Oberfläche der porösen Bahn 102, welche nicht in Berührung mit dem Heizzylinder 101 steht, durch das Trocknungsband 104 berührt. Nachdem die mit diesem Trocknungsband 104 in Berührung stehende poröse Bahn 102 in Berührung mit dem Heizzylinder 101 tritt, wird sie durch den Heizzylinder 101 geheizt.
Anschließend wird die poröse Bahn 102 geheizt, so dass das Wasser innerhalb der porösen Bahn 102 mit einem Dampfdruck verdampft, welcher größer als Atmosphärendruck ist. Gleichzeitig wird Luft aus der porösen Bahn 102 ausgestoßen. Dann wird Luft (Luft innerhalb des Trocknungsbandes 104, Dampf innerhalb der Luftentfernungskammer 102, etc.) durch die Luftentfernungskammer 110 angesaugt.
Anschließend wird die Oberfläche des Trocknungsbandes 104, welche nicht in Berührung mit der porösen Bahn 102 steht, mit dem Heizzylinder 101 stromabwärts der Luftentfernungskammer 110 durch das Kühloberflächenelement 105 berührt. In diesem Stadium wird die poröse Bahn 102, von welcher die innere Luft durch die Luftentfernungskammer 110 abgesaugt wurde, auf dem Heizzylinder 101 gefördert.
Gleichzeitig verdampft Wasser innerhalb der porösen Bahn 102 und wandelt sich in Dampf um, infolge des Heizens des Heizzylinders 101. Das heißt, das Wasser wird wiederholt dem Druck der Druckrotationskörper 115 und dem Kühlen des Kühlwassers aus der Kühlwasser-Einspritzdüse 118 unterzogen, so dass das Wasser innerhalb des Trocknungsbandes 104 kondensiert wird und absorbiert wird und durch das Trocknungsband 104 gefördert wird. Es ist zu bemerken, dass dieses absorbierte Wasser aus der Saugbox 109 über die Förderlinie des Trocknungsbandes 104 entfernt wird.
Auf diese Weise wird gemäß der kontinuierlichen Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die poröse Bahn 102, welche auf der Förderlinie auf dem Heizzylinder 101 fortschreitet, gegen den Heizzylinder 101 durch eine Mehrzahl von Druckrotationskörpern 115 gepresst. Als ein Ergebnis wird das Kühloberflächenelement 105 wirksam unter arbiträrem Druck gepresst, wodurch die poröse Bahn 102 getrocknet werden kann. Da der Druckrotationskörper 115 zu dem Heizzylinder 101 hin und von diesem weg bewegbar ist, besteht des weiteren ein Vorteil darin, dass ein Wechsel des Trocknungsbandes 104 und des Kühloberflächenelements 105 einfach ausgeführt werden kann.
Da das Trocknungsband 104, welches die poröse Bahn 102 berührt und diese trägt, aus einem porösen Körper besteht, besteht ein Vorteil auch darin, dass das Trocknungsband 104 effizient Wasser absorbieren kann, welches aus der porösen Bahn 102 verdampft wird.
Da das Kühloberflächenelement 105 auf der Oberfläche des Trocknungsbandes 104 angeordnet ist, welche nicht mit der porösen Bahn 102 in Berührung ist, besteht zusätzlich der Vorteil, dass das Kühloberflächenelement 105 den Eintritt von externer Feuchtigkeit verhindern kann, ohne dass das absorbierte Wasser davon austritt.
Des weiteren ist die Luftentfernungskammer 110 oberhalb des Heizzylinders 101 vor der Position vorgesehen, bei welcher das Kühloberflächenelement 105 in Berührung mit dem Trocknungsband 104 gebracht wird, und heizt ebenfalls die poröse Bahn 102, welche in Berührung mit dem Trocknungsband 104 steht, so dass der Vorteil besteht, dass die Luftentfernungskammer 110 Luft in der porösen Bahn 102 absorbieren kann, ohne den Druck darin signifikant zu reduzieren, kann ebenso die Luft mit höherer Effizienz trocknen, und kann die Dissipationsleistung beträchtlich reduzieren, welche in dieser Vorrichtung erforderlich ist.
Darüber hinaus besteht der Vorteil, dass, da das Kühloberflächenelement 105 durch Kühlwasser aus der Kühlwasser-Einspritzdüse 118 gekühlt wird, das Trocknungsband 104 effizient Wasser innerhalb der porösen Bahn 102 absorbieren kann.
Zusätzlich schreitet das Trocknungsband 104 zwischen dem Heizzylinder 101 und der Ansaugbox 109 fort, so dass das Wasser in der porösen Bahn 101, welches bei dem Heizzylinder 101 absorbiert wird, mit der Ansaugbox 109 entfernt werden kann. Als ein Ergebnis besteht der Vorteil, dass das geschlungene Trocknungsband 104 kontinuierlich verwendet werden kann.
Schließlich kann, da eine Rille in der Oberfläche der Förderwalze 106 vorgesehen ist, welche das Kühloberflächenelement 105 fördert, Wasser, welches aus der Kühlwasser-Einspritzdüse 118 eingespritzt wird, einfach abgegeben werden. Selbst in dem Fall eines Hochgeschwindigkeitsbetriebs besteht auch der Vorteil, dass das Kühloberflächenelement 105 stabil ohne Schlupf fortschreitet.
Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend genannte Ausführungsform beschränkt ist. Viele weitgehend unterschiedliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können modifiziert werden, ohne von dem Bereich der Ansprüche abzuweichen.

Claims

Kontinuierliche Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn, umfassend: – eine poröse Bahn (102), die auf einer Trocknungslinie verschoben wird; – einen Heizzylinder (101), der eine Oberfläche der porösen Bahn (102) an ihrer Umfangsoberfläche berührt und synchron mit der Verschiebung der porösen Bahn (102) zum Heizen der porösen Bahn (102) rotiert; – ein Trocknungsband (104), welches für Luft und Wasser durchlässig ist, und welches die Oberfläche der porösen Bahn (102) berührt und stützt, welche nicht in Kontakt mit dem Heizzylinder (101) ist und synchron mit der Verschiebung der porösen Bahn (102) rotiert; – ein kühlendes Oberflächenelement (105), welches für Luft und Wasser undurchlässig ist, und welches auf einer Oberfläche des Trocknungsbandes (104) angeordnet ist, welche nicht in Kontakt mit der porösen Bahn (102) ist; und – zumindest ein Druckrotationskörper (105), der nahe des Umfangs des Heizzylinders (101) auf der Seite des kühlenden Oberflächenelements (105) angeordnet ist, welcher nicht in Kontakt mit dem Trocknungsband (104) ist, und aus einem rotierenden Teil (107) und Druckmitteln zum Pressen des rotierenden Teils (107) zu dem Heizzylinder (101) in einer solchen Weise, dass das rotierende Teil (107) das kühlende Oberflächenelement (105), das Trocknungsband (104) und die poröse Bahn (102) gegen die Umfangsoberfläche des Heizzylinders (101) presst, aufgebaut ist dadurch gekennzeichnet, dass – eine Mehrzahl von Kühlwasser-Einspritzdüsen (113) zum Kühlen des kühlenden Oberflächenelements (105) nahe des Umfangs des Heizzylinders (101) auf der Seite des kühlenden Oberflächenelements (105) angeordnet sind, welche nicht in Kontakt mit dem Trocknungsband (104) ist, und – der zumindest eine Druckrotationskörper (115) mit Antriebsmitteln versehen ist, welche ermöglichen, dass der zumindest eine Druckrotationskörper nach vorne und weg von dem Heizzylinder (101) bewegt werden kann.
Kontinuierliche Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn wie in Anspruch 1 angegeben, wobei das durchlässige Trocknungsband (104) und das kühlende Oberflächenelement (105) so aufgebaut sind, dass sie separierbar sind; das durchlässige Trocknungsband (104) Kontakt mit einer Oberfläche der porösen Bahn (102) herstellt, welche nicht in Kontakt mit dem Heizzylinder (101) ist, bevor die poröse Bahn (102) Kontakt mit dem Heizzylinder (101) herstellt; und nachdem die poröse Bahn (102) Kontakt mit dem Heizzylinder (101) herstellt, das kühlende Oberflächenelement (105) Kontakt mit dem durchlässigen Trocknungsband (104) an einer vorbestimmten Position auf dem Heizzylinder (101) herstellt.
Kontinuierliche Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn wie in Anspruch 2 angegeben, wobei ein Luft-Eliminierungsmechanismus (110) zum Eliminieren von Luft innerhalb sowohl des durchlässigen Trocknungsbandes (104) als auch der porösen Bahn (102) über dem Heizzylinder (101) vorgesehen ist, und stromaufwärts der Trocknungslinie hinter einer Position, bei welcher die poröse Bahn (102) mit dem kühlenden Oberflächenelement (105) Kontakt herstellt.
Kontinuierliche Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn wie in einem der Ansprüche 1 bis 3 angegeben, wobei das Trocknungsband (101) in Schleifenform konstruiert ist; und ein Dehydrator (109) zum Entfernen von innerhalb des Trocknungsbandes (104) kondensiertem Wasser über einem Pfad, entlang welchem das Trocknungsband (104) rotiert, vorgesehen ist.
Kontinuierliche Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn wie in einem der Ansprüche 1 bis 4 angegeben, des weiteren umfassend eine Förderwalze (106) zum Fördern des kühlenden Oberflächenelements (105), wobei ein Schlupf-Verhinderungsmittel auf der Oberfläche der Förderwalze (106) vorgesehen ist.
Kontinuierliche Trocknungsvorrichtung für eine poröse Bahn wie in Anspruch 5 angegeben, wobei eine Nut in der Oberfläche der Förderwalze (106) als ein Schlupf-Verhinderungsmittel ausgebildet ist.