Die Erfindung betrifft ein Kondensationselement für Papier-, Streich- und
Tissuemaschinen zur Herstellung und Veredelung von Faserstoffbahnen.
Eine derartige Vorrichtung wird beispielsweise in der DE-OS 40 09 797
beschrieben. Dabei kondensieren die aus einer Bahn austretenden Lösungsmittel
an einer rotierenden Kondensationsfläche.
Bei dem in der DE-PS 38 37 133 beanspruchten Verfahren erfolgt die Abführung
der feuchten Luft eines Papiertrockners. Das in einem nachfolgenden
Wärmetauscher anfallende Kondensat wird dem Papierherstellungsprozeß
wieder zugeführt. Beide Lösungen sind konstruktiv meist zu
aufwendig und damit teuer.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Saugelement, bestehend aus einem
mit einer Vakuumquelle verbundenen Hohlkörper, der in der Nähe einer
daran vorbeibewegten feuchten und erwärmten Bahn, insbesondere einer
Papierbahn, einer Textilbahn oder einer anderen Faserstoffbahn, einem
Sieb, einem Band oder einem Filz angeordnet ist und zumindest eine zur
Bahn gerichtete Öffnung aufweist.
Derartige Saugelemente finden insbesondere in Maschinen zur Herstellung
und Veredlung von Papierbahnen, Textilbahnen oder anderen Faserstoffbahnen
Anwendung und sind in Form einer rotierenden Walze mit
perforiertem Walzenmantel beispielsweise aus der EP 738 801 sowie dem
DE-Gbm 29 601 543 bekannt. Dabei kann der mit der Vakuumquelle verbundene
Saugkasten wie in der EP 738 801 in der Walze oder gemäß dem
DE-Gbm 29 601 543 außerhalb der Walze am nicht von der Bahn umschlungenen
Teil des Umfangs angeordnet sein.
Der Unterdruck kann hierbei zum Führen der Bahn zum oder am Saugelement
und/oder zum Abführen der Feuchtigkeit aus der Bahn dienen.
Unabhängig vom Zweck wird jedoch immer ein bestimmter Wasseranteil
über das Saugelement gemeinsam mit der Luft abgeführt. Die Trennung
des Wassers erfolgt dann außerhalb der Maschine beispielsweise über einen
Wärmetauscher wie in der DE-PS 38 37 133. Dies ist relativ aufwendig
und erfordert wegen des abzusaugenden Wasseranteils einen entsprechend
großen Vakuumwert.
Eine Vorrichtung zum Entwässern von Papierbahnen mit einem Saugelement
ist aus der US 2,714,839 bekannt. Die DE-PS 17 37 28 betrifft einen
Dekatierzylinder mit einer Schale zum Auffangen von mittels eines Schabers
abgestrichenen Kondenswasser.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die möglichst
einfach aufgebaut ist und eine wirksame Trocknung von Faserstoffbahnen
ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird dies zum einen gemäß Anspruch 1 dadurch erreicht,
daß zumindest ein gekühltes und feststehendes Kondensationselement
an Orten verstärkter Wasserdampfbildung und/oder -ansammlung
angeordnet ist und einen Kondensatsammler besitzt. Durch die feststehende
Anordnung vereinfachen sich nicht nur der Aufbau sondern auch
die gesicherte Abführung des Kondensats. Der Kondensatsammler befindet
sich dabei vorzugsweise unter dem Kondensationselement, wobei auch
mehreren Kondensationselementen ein Kondensatsammler zugeordnet
sein kann. Über den Kondensatsammler ist eine einfache Abführung und
gegebenenfalls auch die Wiederverwendung des Kondensats im Prozeß
möglich.
Um die für die Kondensation notwendig niedrige Temperatur an der Oberfläche
des Kondensationselementes gewährleisten zu können, sollte das
Kondensationselement zumindest einen Kühlkanal besitzen, der von einem
Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, durchströmt wird.
Zur Vereinfachung der Konstruktion und einer möglichst gleichmäßigen
Abführung des Wasserdampfes sollte das Kondensationselement möglichst
quer zur Faserstoffbahn und vorzugsweise über deren gesamte
Breite verlaufen. Damit wird eine leichte Befestigung des Kondensationselementes
beiderseits der Faserstoffbahn an der Stuhlung der Maschine
möglich.
Um die Kondensation zu verstärken, sollte das Kondensationselement zur
Vergrößerung der Oberfläche eine profilierte vorzugsweise gewellte Oberfläche
besitzen.
Ergänzt werden kann die Anordnung durch zumindest ein weiteres rotierbar
gelagertes Kondensationselement in Form einer Walze. Dies ermöglicht
den direkten Kontakt zu dem zu kühlenden Sieb, Filz oder der Faserstoffbahn,
da diese sich im allgemeinen mit hoher Geschwindigkeit bewegen.
Zur gesicherten Abführung des Kondensats von der rotierenden Walze in
den Kondensatsammler kann ein das rotierende Kondensationselement
berührende Abstreifelement in Form eines Schabers, der axial entlang der
Walze verläuft, dienen.
Das Kondensationselement kann mit Vorteil in Pressen- und Trockenpartien
der o. g. Maschinen eingesetzt werden, wobei das Kondensationselement
vorzugsweise in der Nähe der erwärmten Faserstoffbahn und/oder
eines erwärmten Siebes oder Filzes angeordnet sein sollte.
Die Kondensationselemente können aber auch in einer Haube angeordnet
sein, die einen Bereich der Maschine mit Wasserdampfbildung zumindest
teilweise überdeckt und vorzugsweise eine Abführung für den Wasserdampf
aufweist. Wegen der Kondensation in der Haube muß dabei weniger
Wasserdampf aus der Haube abgeführt werden.
Insbesondere dann, wenn die Faserstoffbahn mit einem Heizelement beheizt
wird, kann sich daran ein Kondensationselement in Bahnlaufrichtung
anschließen, so daß der aus der Faserstoffbahn austretende Wasserdampf
sofort kondensieren und abgeführt werden kann. Dies beschleunigt
den Trocknungsprozeß der Faserstoffbahn.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe zum anderen dadurch gelöst, daß im
Hohlkörper des Saugelements gemäß Anspruch 6 zumindest ein gekühltes
Kondensationselement sowie wenigstens ein Kondensatsammler angeordnet
ist.
Hierdurch wird erreicht, daß der überwiegende Teil des Wassers bereits im
Hohlkörper kondensiert und getrennt von der angesaugten Luft aus dem
Saugelement geführt werden kann. Dies hat eine Vereinfachung der Gesamtkonstruktion
sowie eine Verringerung der abzusaugenden Luftmenge
zur Folge.
Das Kondensationselement sollte zumindest einen Kühlkanal besitzen, der
von einem Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, durchströmt ist. Die Wirkung
des Kondensationselementes kann durch die Gestaltung einer möglichst
großen Kondensationsfläche verbessert werden. Daher sollte das Kondensationselement
eine profilierte, vorzugsweise gewellte Oberfläche besitzen.
In diesem Zusammenhang ist es auch von Vorteil, wenn sich im Hohlkörper
mehrere Kondensationselemente befinden.
Zur Vereinfachung der Konstruktion sollte das Kondensationselement
feststehend angeordnet und der Kondensatsammler unter dem Kondensationselement
angebracht sein. Von Vorteil ist es dabei auch, wenn ein
Kondensatsammler mehreren Kondensationselementen zugeordnet ist.
Im allgemeinen verläuft der Hohlkörper annähernd quer zur Bahn und
vorzugsweise über deren gesamte Breite. Je nach dem Einzelfall kann er
sich jedoch auch nur auf einen Teil der Breite beschränken, beispielsweise
für das Überführen von Streifen einer Faserstoffbahn.
Falls der Hohlkörper feststehend angeordnet ist, so ist es insbesondere
dann, wenn die Bahn unmittelbar am Hohlkörper entlang geführt ist von
Vorteil, wenn der Hohlkörper an den Berührungsstellen mit der Bahn
Gleitkörper besitzt.
Zur Zeit überwiegt jedoch die rotierbare Anordnung des Hohlkörpers in
Form einer Walze, deren Walzenmantel teilweise von der Bahn umschlungen
ist. Um dabei die Bahn zu besaugen, besitzt der Walzenmantel vorzugsweise
über den Walzenumfang verteilt angeordnete Durchbrüche in
Form von Löchern.
Eingesetzt werden derartige Saugelemente insbesondere in Trocken- oder
Pressenpartien in Maschinen zur Herstellung oder Veredlung von Papier-,
Textil oder anderen Faserstoffbahnen.
Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher
erläutert werden. In den beigefügten Zeichnungen zeigt
- Fig. 1:
- ein Kondensationselement 1 in der Nähe eines Siebes 10;
- Fig. 2:
- ein Kondensationselement 1 in der Nähe der Faserstoffbahn 2;
- Fig. 3:
- ein Kondensationselement 1 nach einem Heizelement 9;
- Fig. 4:
- ein Kondensationselement 1 in einer Pressenpartie;
- Fig. 5:
- ein Kondensationselement 1 in einer Trockenpartie;
- Fig. 6:
- ein feststehendes und rotierendes Kondensationselement
1 bzw. 5 in einer Trockenpartie mit Haube 7;
- Fig. 7:
- einen Querschnitt durch ein rotierendes Saugelement;
- Fig. 8:
- einen Längsschnitt von Fig. 7; und
- Fig. 9:
- einen Querschnitt durch ein feststehendes Saugelement.
Allen Ausführungsbeispielen des in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Kondensationselements
ist gemeinsam, daß ein oder mehrere gekühlte und feststehende
Kondensationselemente 1 an Orten verstärkter Wasserdampfbildung
und/oder -ansammlung in Papier-, Streich- oder Tissuemaschinen
und dort insbesondere in Trocken- oder Pressenpartien angeordnet sind.
Dabei befinden sich unter den Kondensationselementen 1 Kondensatsammler
3 aus denen das Kondensat abgeführt werden kann.
Die Kondensationselemente 1 besitzen zumindest einen Kühlkanal 4, der
von einem Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, durchströmt wird.
Außerdem verlaufen die Kondensationselemente 1 quer zur Faserstoffbahn
2 über deren gesamte Breite. Zur Oberflächenvergrößerung besitzen
die Kondensationselemente 1 eine profilierte, vorzugsweise wellige Oberfläche.
An den gekühlten Kondensationselementen 1 kann sich die feuchte Luft
niederschlagen. Das Kondensat tropft sodann in den Kondensatsammler.
Wegen der verringerten Luftfeuchtigkeit verbessert sich die Trocknung der
Faserstoffbahn 2.
Fig. 1 zeigt hierzu einen Ausschnitt einer Trockenpartie, in der die Faserstoffbahn
2 gemeinsam mit einem Sieb 10 abwechselnd über beheizte
Trockenzylinder 11 und Leitwalzen 12 geführt wird. Während des Aufheizens
der Faserstoffbahn 2 an den Trockenzylindern 11 sammelt sich Wasserdampf
im Sieb 10, welcher bei der Rückführung des endlosen Siebes
10 an den Kondensationselementen 1 kondensieren kann. Beiden Kondensationselementen
1 ist hierbei ein gemeinsamer Kondensatsammler 3
zugeordnet.
In Fig. 2 läuft die Faserstoffbahn 2 allein über einen beheizten Trockenzylinder
11. Unter dem Trockenzylinder 11 befinden sich im Umschlingungsbereich
der Faserstoffbahn 2 mehrere Kondensationselemente 1 in
Form von Rohren mit einem gemeinsamen Kondensatsammler 3. Der
Kondensatsammler 3 besitzt an seiner offenen Seite Gleitkörper 14 aus
Keramik, so daß eine Berührung mit der Faserstoffbahn 2 sich nicht negativ
auswirkt.
Bei dem Beispiel in Fig. 3 wird die Faserstoffbahn 2 gemeinsam mit einem
Sieb 10 über eine Leitwalze 12 geführt, wobei die Faserstoffbahn 2 außen
liegt und die Leitwalze 12 besaugt sein kann. Im Umschlingungsbereich
der Leitwalze 12 befindet sich ein Heizelement 9 zur Aufheizung der Faserstoffbahn
2.
Durch die Erwärmung kommt es zur Wasserdampfbildung. Aus diesem
Grund schließt sich in Bahnlaufrichtung am Umschlingungsbereich angeordnet
ein Kondensationselement 1 mit zwei Kühlkanälen 4 an. Der Kondensatsammler
3 ist über ein Isolationselement 12 mit dem Heizelement 9
verbunden.
Fig. 4 zeigt zumindest einen Abschnitt einer Pressenpartie bei der die Faserstoffbahn
2 gemeinsam mit einem Filz 16 zur Entwässerung durch einen
von zwei Preßwalzen 15 gebildeten Preßspalt läuft. Dabei verläuft der
endlose Filz 1 oberhalb der Faserstoffbahn 2 und ist die untere Preßwalze
15 beheizt. Nach dem Preßspalt läuft die Faserstoffbahn 2 noch eine
Strecke an der beheizten unteren Preßwalze 15 weiter bevor sie zur nächsten
Einheit der Maschine gelangt. In diesem dem Preßspalt folgenden Bereich
befinden sich mehrere Kondensationselemente 1 in Form von Rohren,
die von einem zur Faserstoffbahn 2 hin offenen Kondensatsammler 3
umgeben sind.
In Fig. 5 ist ein Ausschnitt einer Trockenpartie zu sehen, in der die Faserstoffbahn
2 gemeinsam mit dem Sieb 10 abwechselnd über beheizte Trockenzylinder
11 und Leitwalzen 12 läuft, wobei die Trockenzylinder 11 in
einer Reihe unter den Leitwalzen 12 angeordnet sind. In diesem Fall befinden
sich die Kondensationselemente 1 mit dem Kondensatsammler 3 in
dem Raum zwischen den Trockenzylindern 11 unter einer Leitwalze 12. In
diesem Bereich kommt es nämlich zum Ausdampfen der beheizten Faserstoffbahn
2 durch das Sieb 10 hindurch.
Bei der Ausführung in Fig. 6 ist eine ganze Trockengruppe dargestellt. In
dieser verläuft die Faserstoffbahn 2 ebenfalls gemeinsam mit einem Sieb
10 abwechselnd über beheizte Trockenzylinder 11 und Leitwalzen 12, wobei
jedoch die Trockenzylinder 11 über den Leitwalzen angeordnet sind.
Die ganze Trockengruppe wird hier allerdings von einer Haube 7 abgedeckt,
die zumindest einen Teil des Wasserdampfes übe die Abführleitung
8 aus dem Bereich der Trockengruppe entfernt, was sich positiv auf das
Trocknungsergebnis auswirkt. Zusätzlich befinden sich hier beispielhaft
unter der Rückführung des endlosen Siebes 10 angebrachte Kondensationselemente
1 mit einem gemeinsamen Kondensatsammler 3. Außerdem
befindet sich anstelle des letzten Trockenzylinders ein weiteres gekühltes
Kondensationselement 5 in Form einer Walze. Die sich dabei an der Walze
niederschlagende Feuchtigkeit von der Faserstoffbahn 2 wird außerhalb
des Umschlingungsbereiches über ein Abstreifelement 6 in Form eines
Schabers in den Kondensatsammler 3 geführt. Diese Möglichkeit der Kondensation
führt neben einer verbesserten Trocknung auch dazu, daß weniger
Wasserdampf aus der Haube abgeführt werden muß.
Beiden Ausführungen des in den Fig. 7 bis 9 beschriebenen Saugelements
ist gemeinsam, daß das Saugelement aus einem mit einer Vakuumquelle
verbundenen Hohlkörper 101 besteht, der in der Nähe einer daran vorbeibewegten
feuchten und erwärmten Bahn 102 angeordnet ist und zumindest
eine zur Bahn 102 gerichtete Öffnung 103 aufweist. Zur Abtrennung
der Feuchtigkeit aus der abgesaugten Luft ist im Hohlkörper 101 zumindest
ein gekühltes Kondensationselement 104 sowie wenigstens ein Kondensationssammler
105 angeordnet. Die Feuchtigkeit kann sich somit an
dem Kondensationselement 104 niederschlagen und in den Kondensatsammler
abtropfen. Von dort erfolgt die Abführung aus dem Saugelement.
Infolgedessen muß weniger Luft angesaugt werden, was sich energetisch
positiv auswirkt.
Zur Vereinfachung der Konstruktion ist hier das Kondensationselement
104 feststehend angeordnet, wobei sich der Kondensatsammler 105 unter
dem Kondensationselement 104 befindet. Es sind natürlich auch rotierende
Kondensationselemente 104 möglich. In diesem Fall muß das Kondensat
von der Oberfläche des Kondensationselementes 104 abgestreift
und/oder beim Abspritzen davon infolge der Fliehkraft aufgefangen werden.
Zur Vergrößerung der Kondensationsoberfläche besitzen die Kondensationselemente
104 eine profilierte Oberfläche. Außerdem haben die Kondensationselemente
104 zumindest einen Kühlkanal 106, der von kaltem
Wasser durchströmt wird.
Die Saugelemente verlaufen in den gezeigten Beispielen quer zur Bahn
102 und über deren gesamte Breite hinaus.
Bei dem in Fig. 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Anwendung
des Saugelementes in einer Pressenpartie zur Entwässerung einer
Faserstoffbahn, wie Papier zu sehen.
Zu diesem Zweck wird die feuchte und erwärmte Faserstoffbahn gemeinsam
mit einer Bahn 102 in Form eines Entwässerungsfilzes durch einen
Preßspalt geführt. Der Preßspalt wird von einer Preßwalze sowie dem Saugelement
in Form einer rotierbar gelagerten Walze gebildet, wobei der Walzenmantel
perforiert ist. Die im Preßspalt aus der Faserstoffbahn in den
Entwässerungsfilz gepreßte Flüssigkeit gelangt gemeinsam mit der angesaugten
Luft über die Durchbrüche 108 in das Innere des Walzenmantels.
Dort kann sich die Feuchtigkeit an den Kondensationselementen 104 niederschlagen.
Das abgetropfte Kondensat im Kondensatsammler 105 gelangt
über einen Ablauf 109 aus der Walze. Das Innere dieses Hohlkörpers
101 ist über eine Leitung 110 mit einer Vakuumquelle verbunden. Um
dabei die angesaugte Luft zu begrenzen, ist der besaugte Raum 111 des
Hohlkörpers 101 auf den von der Bahn 102 umschlungenen Bereich der
Walze über Dichtungen 112 beschränkt.
Im Hohlkörper 101 befinden sich hier zwei Kondensationselemente 104 in
Form einer Rohrschleife durch die das Kühlwasser strömt. Dabei ist beiden
Kondensationselementen 104 ein gemeinsamer Kondensatsammler
105 zugeordnet.
In Fig. 9 wird ein feststehendes Saugelement gezeigt, über das eine Faserstoffbahn
auf einer Bahn 102 in Form eines Trockensiebes aufliegend geführt
ist. Dies dient hier zur Umlenkung des Bahnverlaufs sowie zur
gleichzeitigen Abführung der Feuchtigkeit aus dem Trockensieb.
Das Saugelement 101 hat eine große Zahl zur Bahn 102 gerichtete Öffnung
103 und an den Berührungsstellen mit der Bahn 102 Gleitkörper
107 beispielsweise aus Keramik. In dem besaugten Innenraum des Hohlkörpers
101 befindet sich ein Kondensationselement 104 mit einem Kühlkanal
106. Das gesammelte Kondensat kann auch hier über einen Ablauf
109 des Kondensatsammlers 105 nach außen gelangen. Die Besaugung
erfolgt über eine mit einer Vakuumquelle verbundenen Leitung 110.