DE9104007U1

DE9104007U1 - Drying cylinders for paper machines

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Publication number: DE9104007U1
Application number: DE9104007U
Authority: DE
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1991-04-03
Filing date: 1991-04-03
Publication date: 1991-07-04
Anticipated expiration: 2001-04-04

Description

Anwaltsakte: P 4801Attorney file: P 4801

J.M. Voith GmbHJ.M. Voith GmbH

Kennwort: "Kondensatausgleich"Password: "Condensate compensation"

Drying cylinders for paper machines

Die Erfindung betrifft einen Trockenzylinder für Papiermaschinen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a drying cylinder for paper machines according to the preamble of claim 1.

Trockenzylinder dieser Art sind aus einer Vielzahl von Druckschriften bekanntgeworden. Nur beispielshalber wird auf DE-AS 1 604 793 verwiesen. Dabei sind eine Vielzahl von umlaufenden Innenrippen mit dazwischen befindlichen Rillen praktisch über die gesamte axiale Erstreckung des Zylindermantels in gleichmäßigen Abständen verteilt angeordnet. Während des Betriebes bildet sich in den Rillen ein Kondensatfilm. Dieser behindert den Wärmestrom vom Dampf im Inneren des Trockenzylinders durch den Mantel des Trockenzylinders hindurch zur Papierbahn. Deshalb sind bei dieser bekannten Ausführungsform Saugrohre vorgesehen, die jeweils in die Rillen hineinragen und von dort den Kondensatfilm absaugen.Drying cylinders of this type have become known from a large number of publications. DE-AS 1 604 793 is mentioned as an example. A large number of circumferential inner ribs with grooves in between are arranged at even intervals practically over the entire axial extent of the cylinder jacket. During operation, a condensate film forms in the grooves. This hinders the flow of heat from the steam inside the drying cylinder through the jacket of the drying cylinder to the paper web. This is why suction pipes are provided in this known design, which each extend into the grooves and suck the condensate film away from there.

DE-OS 23 38 922 zeigt und beschreibt einen ähnlichen Trockenzylinder. Hierbei sind in den Rillen Einsätze eingeklemmt, die dafür sorgen, daß der Kondensatfilm intensiv durchwirbelt wird. Hierdurch wird die nachteilige Wirkung des Kondensatfilms weitgehend aufgehoben, so daß der Wärmestrom von innen nach außen weniger behindert wird.DE-OS 23 38 922 shows and describes a similar drying cylinder. Inserts are clamped into the grooves, which ensure that the condensate film is intensively swirled. This largely eliminates the detrimental effect of the condensate film, so that the heat flow from the inside to the outside is less hindered.

DE-OS 1 809 910 zeigt und beschreibt einen ähnlichen Trockenzylinder. Aus Figur 2 dieser Schrift erkennt man den konvexen Verlauf der Innenfläche des Trockenzylinders im Zwischenraum zwischen der radial äußersten Rippe des Mantels und dem Flansch.DE-OS 1 809 910 shows and describes a similar drying cylinder. From Figure 2 of this document, one can see the convex shape of the inner surface of the drying cylinder in the space between the radially outermost rib of the shell and the flange.

DE-OS 3 023 298 zeigt und beschreibt ebenfalls einen dampfbeheizten Trockenzylinder. Hierbei ist jedoch die innere Mantelfläche nicht gerippt, sondern platt ausgeführt. Bei dieser Schrift geht es um das einwandfreie Trocknen der Papierbahnränder. DE-OS 3 023 298 also shows and describes a steam-heated drying cylinder. However, the inner surface is not ribbed, but flat. This document is about the perfect drying of the edges of the paper web.

Der Randbereich von Trockenzylindern war schon immer eine Problemzone. Insbesondere bei Schnellaufenden Papiermaschinen wird die Bahn an den Rändern im allgemeinen stärker getrocknet, als in der Mitte. Dadurch schrumpfen die Ränder schneller, als der Rest der Bahn, wodurch Falten und Bahnabrisse entstehen können.The edge area of drying cylinders has always been a problem area. Especially on high-speed paper machines, the web is generally dried more at the edges than in the middle. As a result, the edges shrink faster than the rest of the web, which can cause wrinkles and web breaks.

Das Übertrocknen der Ränder wird zum Teil darauf zurückgeführt, daß die Luftzirkulation im Randbereich intensiver ist. Es gibt jedoch noch weitere Einflüsse: Auch die äußersten Randbereiche des Mantels werden von innen her aufgeheizt. Es wird ihnen jedoch keine Wärme durch die Papierbahn entzogen, da sich die Papierbahn nur über eine bestimmte Länge des Zylindermantels hinweg erstreckt. Deshalb findet ein gewisser Wärmestrom von den äußersten Randbereichen des Zylindermantels zur Zylindermitte hin statt, wodurch in erster Linie die Bahnränder verstärkt aufgeheizt werden. Ein weiterer Einfluß besteht darin, daß im Bereich der konvex gekrümmten inneren Mantelfläche keinerlei Kondensatfilm mehr vorhanden ist, weil der Kondensatfilm zu den radial äußeren Bereichen der inneren Mantelfläche hin wandert.The overdrying of the edges is partly attributed to the fact that the air circulation is more intensive in the edge area. However, there are other influences: the outermost edge areas of the jacket are also heated from the inside. However, no heat is removed from them by the paper web, as the paper web only extends over a certain length of the cylinder jacket. Therefore, a certain heat flow takes place from the outermost edge areas of the cylinder jacket to the center of the cylinder, which primarily heats up the edges of the web. Another influence is that there is no longer any condensate film in the area of the convexly curved inner jacket surface, because the condensate film migrates to the radially outer areas of the inner jacket surface.

Das Problem ist jedoch sehr komplex, wie im folgenden gezeigt werden soll. Der genannte Zwischenraum zwischen der axial äußersten Rippe und dem Flansch hat in axialer Richtung gesehen eine große Erstreckung, verglichen mit dem axialen Abstand zwischen zwei einander benachbarten Rippen. Der Grund liegt in besonderen Anforderungen an die Festigkeit. In diesem Bereich treten nämlich besonders hohe Spannungen vom Deckel her im Mantel auf. Diese hohen Spannungen verbieten es, mit der radial äußersten Rippe allzu nahe an den Flansch heranzugehen.The problem is very complex, however, as will be shown below. The space between the axially outermost rib and the flange has a large axial extension compared to the axial distance between two adjacent ribs. The reason for this is the special requirements for strength. In this area, particularly high stresses occur in the shell from the cover. These high stresses prevent the radially outermost rib from being too close to the flange.

Wie oben erwähnt, wird sich ein Kondensatfilm im radial äußeren Bereich des Zwischenraumes einstellen. Axial gesehen ist dies jener Bereich des Zwischenraumes, der der axial äußersten Rippe benachbart ist. Der andere Teil des Zwischenraumes ist somit von Kondensat weitgehend frei. Die Warmestromdichte im Zylindermantel ist somit im kondensatbedeckten Teil gering, im kondensatfreien Teil groß. Die Papierbahn erstreckt sich im Interesse einer optimalen Ausnutzung der Länge des Zylinders über einen Teil des Zwischenraumes, ohne daß im voraus genau festgelegt werden kann, wie weit sie über die Zone geringer Warmestromdichte hinaus in die Zone hoher Warmestromdichte ragt. Die Verhältnisse sind somit nicht sauber definiert.As mentioned above, a condensate film will form in the radially outer area of the gap. In axial terms, this is the area of the gap that is adjacent to the axially outermost rib. The other part of the gap is therefore largely free of condensate. The heat flow density in the cylinder jacket is therefore low in the condensate-covered part and high in the condensate-free part. In the interest of optimal use of the length of the cylinder, the paper web extends over part of the gap, without it being possible to determine exactly in advance how far it extends beyond the zone of low heat flow density into the zone of high heat flow density. The conditions are therefore not clearly defined.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen dampfbeheizten Trockenzylinder gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, daß die Trocknung in den Randzonen verbessert wird, insbesondere, daß definierte Verhältnisse geschaffen werden, so daß die Warmestromdichte im Zwischenraum zwischen der axial äußersten Rippe und dem Flansch entsprechend der Papierbahnbreite beeinflußt werden kann. Dabei soll der bauliche Aufwand möglichst gering gehalten werden.The invention is based on the object of designing a steam-heated drying cylinder according to the preamble of claim 1 in such a way that drying in the edge zones is improved, in particular that defined conditions are created so that the heat flow density in the space between the axially outermost rib and the flange can be influenced according to the paper web width. The structural effort should be kept as low as possible.

Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Im einzelnen werden Maßnahmen getroffen, um die axiale Erstreckung des Kondensatfilms im Zwischenraum, d.h. dessen Erstreckung in axialer Richtung und der axial äußersten Rippe zum Ende hin möglichst genau einzustellen, um somit auch die Warmestromdichte in axialer Richtung zu beeinflussen.This object is achieved according to the characterizing features of claim 1. In detail, measures are taken to adjust the axial extent of the condensate film in the intermediate space, i.e. its extension in the axial direction and the axially outermost rib towards the end, as precisely as possible in order to thus also influence the heat flow density in the axial direction.

Gemäß der Unteransprüche gibt es einige Möglichkeiten, wie diese Maßnahmen im einzelnen aussehen können. Hier kommen in erster Linie Bohrungen in Betracht, die in der radial äußersten Rippe angebracht werden, und die eine leitende Verbindung herstellen zwischen der radial äußersten Rille und dem genannten Zwischenraum. Die radial äußerste Rille ist ja von einem Siphon besaugt. Durch die leitende Verbindung durch die radial äußerste RippeAccording to the subclaims, there are a number of options as to how these measures can look in detail. The main ones to consider here are holes that are made in the radially outermost rib and that create a conductive connection between the radially outermost groove and the aforementioned gap. The radially outermost groove is sucked in by a siphon. The conductive connection through the radially outermost rib

hindurch wird damit auch der Spiegel des Kondensats im Zwischenraum einstellbar, so daß hiermit auch Einfluß auf die Wärmestromdichte in jenem Teil des Zwischenraumes genommen werden kann, in welchem sonst Kondensat steht. Dabei können die Bohrungen an radial unterschiedlichen Stellen angebracht werden. Es empfiehlt sich auch, eine Jalousie, beispielsweise einen entsprechend gelochten Ring vorzusehen, der der axial äußersten Rippe zugeordnet wird, um bei Stillstand des Trockenzylinders ein leichtes und schnelles Absperren einiger der Bohrungen zu erzielen. Auf diese Weise läßt sich die Höhe des Kondensatfilms im rippennahen Bereich des Zwischenraumes einstellen.This also makes it possible to adjust the level of condensate in the gap, so that the heat flow density in that part of the gap where condensate would otherwise be present can be influenced. The holes can be placed at different radial locations. It is also advisable to provide a blind, for example a suitably perforated ring, which is assigned to the axially outermost rib in order to easily and quickly close off some of the holes when the drying cylinder is at a standstill. In this way, the height of the condensate film in the area of the gap near the rib can be adjusted.

Eine weitere Maßnahme besteht darin, den rippennahen Bereich des Zwischenraumes mit den bekannten Kondensat-Störkörpern zu versehen, jedoch gleichzeitig eine vorzugsweise ringförmige Begrenzungswand am axial äußersten Ende der Störkörper anzuordnen. Zwischen der Begrenzungswand und der axial äußersten Rippe kann sich nunmehr ein Kondensatfilm definierter Stärke einstellen, so daß sich die Trennlinie zwischen einer "kälteren" und einer "wärmeren" Zone des Zwischenraumes im voraus genau definieren läßt. Die Begrenzungswand hat in diesem Falle am besten die Gestalt eines umlaufenden Ringes, der mit seiner Außenkante an der inneren Wandfläche des Zwischenraumes anliegt. Dabei kann eine feste Verbindung zwischen den Kondensat-Störkörpern und der Begrenzungswand hergestellt werden.A further measure consists in providing the area of the gap near the ribs with the known condensate disruptive bodies, but at the same time arranging a preferably ring-shaped boundary wall at the axially outermost end of the disruptive bodies. A condensate film of defined thickness can now form between the boundary wall and the axially outermost rib, so that the dividing line between a "colder" and a "warmer" zone of the gap can be precisely defined in advance. In this case, the boundary wall is best in the form of a circumferential ring, the outer edge of which rests against the inner wall surface of the gap. This can create a firm connection between the condensate disruptive bodies and the boundary wall.

Diese beiden Lösungen haben den Vorteil, daß sie einen Siphon im Zwischenraum unnötig machen, da der Siphon, welcher der axial letzten Rille zugeordnet ist, eine entsprechende Einstellung des Kondensatfilmes auch im rippennahen Bereich des Zwischenraumes besorgt. Dies kann besonders vorteilhaft sein, da gerade im Bereich des Zwischenraumes Einbauten, wie Extra-Siphons, besonders stören. Es könnte jedoch auch daran gedacht werden, dennoch einen Extra-Siphon im Zwischenraum vorzusehen, um den Kondensatfilm weitgehend oder vollständig abzusaugen. Die beiden erstgenannten Maßnahmen sind jedoch zu bevorzugen. Im übrigen ist eineThese two solutions have the advantage that they make a siphon in the gap unnecessary, since the siphon, which is assigned to the axially last groove, also ensures a corresponding adjustment of the condensate film in the area of the gap near the ribs. This can be particularly advantageous, since it is precisely in the area of the gap that fittings such as extra siphons are particularly disruptive. However, it could also be considered to provide an extra siphon in the gap in order to largely or completely suck out the condensate film. The first two measures mentioned are, however, preferable. In addition, a

Kombination aus allen drei Maßnahmen denkbar.A combination of all three measures is conceivable.

Der Stand der Technik sowie die Erfindung sind anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt: The state of the art and the invention are explained in more detail using the drawing. The following is shown in detail:

Die Figuren 1 bis 3 veranschaulichen drei verschiedene Ausführungsformen der Erfindung, wobei jeweils der Endbereich eines Trockenzylinders gezeigt ist.Figures 1 to 3 illustrate three different embodiments of the invention, each showing the end region of a drying cylinder.

Figur 4 zeigt einen bekannten Trockenzylinder für eine Papiermaschine im Axialschnitt.Figure 4 shows a known drying cylinder for a paper machine in axial section.

Figur 5 zeigt den Endbereich eines bekanntenFigure 5 shows the end section of a known

Trockenzylin- ders, ebenfalls im Axialschnitt, gegenüber dem Maßstab von Figur 1 vergrößert.Drying cylinder, also in axial section, enlarged compared to the scale of Figure 1.

In den Figuren 1, 2a, 2b und 2c sind erste Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Dabei zeigt Fig. 1 den Endbereich eines Zylindermantels 1 in einem Axialschnitt. Die in axialer Richtung äußerste Rippe 8a ist mit einer Bohrung 12 versehen, durch welche ein abgekröpftes Röhrchen 13 hindurchgeführt ist. Das Röhrchen läßt sich um seine zur Zylinderachse parallele Längsachse schwenken, so daß damit der - nicht gezeigte - Kondensatfilm in seiner Stärke eingestellt werden kann. Fig. la veranschaulicht dies in einem achssenkrechten Schnitt durch den Zylindermantel.First embodiments of the invention are shown in Figures 1, 2a, 2b and 2c. Figure 1 shows the end region of a cylinder jacket 1 in an axial section. The outermost rib 8a in the axial direction is provided with a bore 12 through which a bent tube 13 is passed. The tube can be pivoted about its longitudinal axis parallel to the cylinder axis so that the thickness of the condensate film (not shown) can be adjusted. Figure la illustrates this in a section perpendicular to the axis through the cylinder jacket.

Die Figuren Ib und Ic zeigen jeweils eine weitere Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung. Wie man aus Fig. Ib erkennt, weist die in axialer Richtung äußerste Rippe 8a eine Mehrzahl von Bohrungen 12 auf, die alle auf ein und demselben Radius liegen.Figures Ib and Ic each show a further variant of the first embodiment of the invention. As can be seen from Fig. Ib, the outermost rib 8a in the axial direction has a plurality of holes 12, all of which are located on one and the same radius.

Die Fig. Ic hingegen weist drei Gruppen von Bohrungen auf, bei denen jeweils die Bohrungen einer Gruppe auf ein und demselben Radius liegen. Hierbei lassen sich durch eine geeignete Absperrvorrichtung (hier nicht dargestellt) einzelne Gruppe wahlweise absperren, womit die Stärke des Kondensatfilms einstellbar ist.Fig. Ic, on the other hand, has three groups of holes, with the holes in each group being on the same radius. Individual groups can be selectively shut off using a suitable shut-off device (not shown here), which allows the thickness of the condensate film to be adjusted.

Analog zu den Figuren 1 und la zeigen die Figuren 2 und 2a eine zweite Ausfuhrungsform der Erfindung, und zwar wiederum gemäß Figur 2 in einem Axialschnitt, und Figur 2a in einem achssenkrechten Schnitt. Das Wesentliche erkennt man aus Figur 2. Hier ist ein sogenannter Kondensat-Störkörper 14 vorgesehen, der einen aktiven Teil 14a sowie einen Halteteil 14b aufweist. Der aktive Teil 14a besteht in an sich bekannter Weise aus Leisten, die sich in Axialrichtung erstrecken. Teil 14b dient dem Halten des ganzen Störkörpers 14, und zwar durch Aufklemmen auf der axial letzten Rippe 8a.Analogous to Figures 1 and 1a, Figures 2 and 2a show a second embodiment of the invention, again according to Figure 2 in an axial section, and Figure 2a in a section perpendicular to the axis. The essentials can be seen from Figure 2. Here a so-called condensate disruptive body 14 is provided, which has an active part 14a and a holding part 14b. The active part 14a consists in a manner known per se of strips that extend in the axial direction. Part 14b serves to hold the entire disruptive body 14, namely by clamping it onto the axially last rib 8a.

Gemäß der Erfindung ist der Störkörper 14 mit einer Begrenzungswand 15 fest verbunden. Diese ist ringförmig und grenzt eine erste Zone A des Zwischenraumes gegen eine zweite Zone B ab. Der gesamte Zwischenraum trägt das Bezugszeichen C.According to the invention, the disruptive body 14 is firmly connected to a boundary wall 15. This is ring-shaped and delimits a first zone A of the intermediate space from a second zone B. The entire intermediate space bears the reference symbol C.

Damit sind definierte Verhältnisse bezüglich der "kalten" und "warmen" Zone des Zwischenraumes C geschaffen. In der Zone A, in welcher sich die aktiven Teile 14a der Störkörper 14 befinden, wird das Kondensat aufgewirbelt, so daß der Wärmeübergang vom Dampf zum Mantel 1 und damit auch zur Papierbahn gut ist. In der Zone B hingegen kann noch im Bereich der Begrenzungswand ein gewisser, minimaler Kondensatfilm vorhanden sein. Aufgrund der Fliehkraft ist jedoch der dem Flansch nahe Bereich der Zone B frei von Kondensat. Hier findet wiederum ein starker Wärmeübergang statt, direkt vom Dampf auf den Mantel 1, weil kein Kondensat diesen Wärmeübergang behindert. Jedenfalls sind durch die Begrenzungswand 15 klare Verhältnisse geschaffen, so daß der Papiermacher erkennen kann, wie weit der Papierbahnrand in axialer Richtung an den Flansch 16 des Mantels 1 heranreichen darf.This creates defined conditions with regard to the "cold" and "warm" zones of the intermediate space C. In zone A, in which the active parts 14a of the disruptive bodies 14 are located, the condensate is whirled up so that the heat transfer from the steam to the jacket 1 and thus also to the paper web is good. In zone B, on the other hand, a certain, minimal film of condensate can still be present in the area of the boundary wall. Due to the centrifugal force, however, the area of zone B close to the flange is free of condensate. Here, again, a strong heat transfer takes place, directly from the steam to the jacket 1, because no condensate hinders this heat transfer. In any case, the boundary wall 15 creates clear conditions so that the papermaker can see how far the edge of the paper web can reach in the axial direction to the flange 16 of the jacket 1.

Die in Figur 3 dargestellte dritte Ausfuhrungsform der Erfindung zeigt wiederum in einem Axialschnitt einen Mantel 1 eines Trockenzylinders mit Mantelflansch 16 und axial letzter Rippe 8a. Der Zwischenraum C zwischen Rippe 8a und Flansch 16 ist vonThe third embodiment of the invention shown in Figure 3 again shows in an axial section a jacket 1 of a drying cylinder with jacket flange 16 and axially last rib 8a. The gap C between rib 8a and flange 16 is

einem Siphon 18 besaugt, so daß in der Zone A die Stärke des Kondensatfilms eingestellt werden kann.a siphon 18 so that the thickness of the condensate film can be adjusted in zone A.

Der in Fig. 4 dargestellte Trockenzylinder weist einen Mantel 1, einen Zylinderdeckel 2, eine mit Dampfaustrittsoffnungen 3 versehene Hohlwelle 4, Siphonrohre 5 und Lager 6 auf. Die Pfeile deuten die Strömungsrichtung des Dampfes bzw. des Kondensats an.The drying cylinder shown in Fig. 4 has a jacket 1, a cylinder cover 2, a hollow shaft 4 provided with steam outlet openings 3, siphon tubes 5 and bearings 6. The arrows indicate the flow direction of the steam or condensate.

Der in Fig. 5 im Ausschnitt gezeigte Zylindermantel ist auf seiner Innenseite mit Rippen 8 versehen; die letzte Rippe trägt das Bezugszeichen 8a. Zwischen zwei einander benachbarten Rippen befindet sich jeweils eine Rille 9. Die in Axialrichtung letzte Rille vor dem Deckel 2 trägt das Bezugszeichen 9a. Der Mantel ist von einer Papierbahn auf einen Teil seines Umfanges umschlungen. Zwischen der axial letzten Rippe 8a und dem Zylinderdeckel 2 befindet sich ein Zwischenraum, der die Länge L aufweist. Wie man sieht, hat die Innenfläche 11 des Mantels im Bereich dieses Zwischenraumes eine konvexe Kontur.The cylinder jacket shown in detail in Fig. 5 is provided with ribs 8 on its inside; the last rib bears the reference number 8a. Between two adjacent ribs there is a groove 9. The last groove in the axial direction before the cover 2 bears the reference number 9a. The jacket is wrapped around part of its circumference by a paper web. Between the axially last rib 8a and the cylinder cover 2 there is a gap which has the length L. As can be seen, the inner surface 11 of the jacket has a convex contour in the area of this gap.

Heidenheim, 27.05.91
O599k/DrW/Srö/ll-17Heidenheim, 27.05.91
O599k/DrW/Srö/ll-17

Claims

Attorney file: P 4801 J.M. Voith GmbH Keyword: "Kondensatausgleich11 Claims

1. Steam-heated drying cylinder for paper machines with the following features:

(a) a cylindrical shell (1);

(b) circumferential ribs (8, 8a) with grooves (9, 9a) therebetween are provided in which a condensate film forms during operation;

(c) axially outside the outermost rib (8a) there is a flange (16) which is formed on the rest of the casing (1) and which has a greater wall thickness than the flange (16);

(d) the contour of the inner circumferential surface (11) in the intermediate space (C) between the axially outermost rib (8a) and the flange (16) has a convex or conical section;

characterized by the following features:

(e) measures are taken to influence the condensate film in the intermediate space (C) with regard to its effect on the heat flow density from the interior of the drying cylinder through the jacket (1) to the paper web (10).

2. Drying cylinder according to claim 1, characterized in that bores (12) are provided in the axially outermost rib (8a) for establishing a conductive connection between the axially last groove (9a) and the intermediate space (C).

3. Drying cylinder according to claim 2, characterized in that shut-off devices are provided for selectively shutting off some of the bores (12).

4. Drying cylinder according to one of claims 1 to 3, characterized in that a circumferential annular boundary wall (15) is provided between the axially outermost rib (8a) and the flange (16) of the cylinder jacket (1).

5. Drying cylinder according to claim 4, characterized in that the boundary wall (15) is a component of a condensate disturbance device (14).

6. Drying cylinder according to one of claims 1 to 5, characterized in that a condensate siphon (18) is provided in the intermediate space (C) for adjusting the condensate film.

Heidenheim, 27.03.91
O599k/DrW/Srö/18-19