EP3695048A1 - Trockenzylinder für eine papiermaschine - Google Patents

Trockenzylinder für eine papiermaschine

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Publication number
EP3695048A1
EP3695048A1 EP18765822.4A EP18765822A EP3695048A1 EP 3695048 A1 EP3695048 A1 EP 3695048A1 EP 18765822 A EP18765822 A EP 18765822A EP 3695048 A1 EP3695048 A1 EP 3695048A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drying cylinder
support rings
cylinder
circumferential surface
drying
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18765822.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Ziegelwanger
Christoph Adams
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP3695048A1 publication Critical patent/EP3695048A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F5/00—Dryer section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F5/02—Drying on cylinders
    • D21F5/021—Construction of the cylinders
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F5/00—Dryer section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F5/02—Drying on cylinders

Definitions

  • the invention relates to a drying cylinder for a paper machine for
  • Such drying cylinders are known, for example, from US Pat. No. 3,217,426, wherein the spoiler bars disclosed there are pressed against the inner surface of the drying cylinder by means of a two-part support ring.
  • the support rings serve to fix the spoiler bars on the inside of the drying cylinder.
  • the spoiler bars are designed to break the condensate layer so that better heat transfer of the drying cylinder can take place.
  • Drying cylinders are also known from WO 2006/120060 A1, wherein the drying cylinders disclosed there are composed of individual honeycomb elements in one exemplary embodiment, including their cylinder body, and in another embodiment are provided with support rings, omitting the spoiler strips.
  • the common inventive idea is the wall thickness of the
  • Drying cylinder as small as possible, as a smaller wall thickness allows better heat transfer.
  • this basic idea then aims to achieve improved stability of the drying cylinder.
  • a fibrous web runs along a drying cylinder, touching its outer surface.
  • the drying cylinder is warmed from within the cylinder and the heat is released through the drying cylinder walls to the outside, so that the fibrous web is heated and thereby dried.
  • the drying cylinder should be made as thin as possible.
  • the support rings and the spoiler bars are formed such that these bring the cylinder stabilizing or supporting properties improved with it.
  • the distance between the support rings to each other and the distance of the spoiler bars in the circumferential direction are kept each other as possible within the limits mentioned above.
  • the claimed distances of the support rings or the Störancen can produce a pattern which is formed by the support rings in combination with the Störangn, wherein a rectangular grid structure can arise and the length of the formed rectangles is a maximum of 700 mm and the second length The formed rectangles is a maximum of 250 mm.
  • Training with such small spacings of the support rings and the spoiler bars in the circumferential direction can support and stabilize the drying cylinder, so that, with a suitable embodiment, possible deformations or bulges of the cylinder body can be avoided or reduced to a minimum in a very thin-walled design. Such bulges or other deformations can naturally occur faster in thin-walled cylinders than in thick-walled cylinders.
  • Such deformations or bulges can occur by external forces acting on the drying cylinder jacket, such as, for example, when mechanically working the outer surface of the drying cylinder cylinder or during use of the drying cylinder during operation of a paper machine.
  • the external forces can be caused by the Siebzug a drying cylinder partially wrapped around the drying wire or by pressing forces in the interaction of the drying cylinder with rollers.
  • the deformations can be in these Cases lead to the circular cross-section of the drying cylinder is deformed to an oval cross-section. This leads to an alternating stress of the rotating drying cylinder jacket and as a consequence to a possible mechanical failure.
  • the distance of the support rings is preferably at least 10 mm and the spacing of the spoiler bars in the circumferential direction, however, at least 5 mm in order to ensure a reliable condensate flow and a good heat transfer.
  • the distance of the support rings is less than or equal to 500 mm.
  • the stabilizing properties of the support rings can be further improved and the smaller distance between the support rings reduces the chance of deformations and bulges in the cylinder body.
  • the spacing of the spoiler bars in the circumferential direction is less than or equal to 220 mm. Since the spoiler bars also have a stabilizing and supporting effect per se, the smaller spacing of the spoiler bars in the circumferential direction can increase the stabilizing properties of the spoiler bars on the drying cylinder and further reduces the risk of deformations in the drying cylinder.
  • a fibrous web having a cylinder body, a cylinder axis, two cylinder ends and an inner circumferential surface and a cylindrical outer circumferential surface on which the fibrous web running along, wherein on the inner circumferential surface parallel to the cylinder axis Störancen positioned and disposed within the cylinder body perpendicular to the cylinder axis support rings, characterized in that the radial thickness of at least one of the support rings more than or equal to 20 mm, preferably equal to or more than 30 mm, in particular equal to or more than 50 mm and very particularly equal to or more than 100 mm, in order to be able to form it as thin-walled and thus to achieve a very good heat transfer and thus also very good drying properties.
  • the support rings press directly or indirectly on the inner surface of the cylinder body and support it thereby.
  • the support rings on a certain radial thickness. This should not fall below 20 mm, as these would then bring no significant supporting properties for the drying cylinder more with it.
  • this thickness is greater than or equal to 50 mm.
  • the entire rigidity of the drying cylinder can be increased, which is decisive for a thin-walled as possible embodiment of the cylinder body.
  • Drying cylinder also breakthroughs may be provided in the support rings, without having to accept losses in stiffness.
  • the breakthroughs mentioned also have the positive effect of supporting an undisturbed distribution of steam. In this way, the drying cylinder can also be heated more efficiently, whereby the dry properties of the drying cylinder can be improved again.
  • the support rings should not fall below a certain radial thickness, as this would require a larger number of support rings to stabilize the shell and thus a large proportion of the inner circumferential surface is occupied by the support rings or the axial thickness of the support rings and thus less area exposed, wherein this exposed inner lateral surface per se allows the main heat transfer to the outside.
  • the radial thickness of the support ring should be sufficiently high in order to produce the desired or sufficient rigidity, so that the cylinder body can be formed as thin as possible. It is understood that the support rings can also allow for heat transfer to the outside, but this, in particular because of the heat transfer to the cylinder body or because of the long path, is substantially less than the heat transfer through the inner circumferential surface. The latter also applies accordingly to the spoof bars.
  • Fibrous web having a cylinder body, which has a cylinder axis, two cylinder ends and an inner circumferential surface and a cylindrical outer surface along which the fibrous web, wherein on the inner circumferential surface parallel to the cylinder axis Störancen positioned and within the cylinder body perpendicular to the cylinder axis, ie in Radial direction, support rings are arranged, characterized in that the spoiler bars have a moment of area of more than 500 mm 4 in particular of more than 600 mm 4 , in order to form these thin-walled and thus a very good heat transfer and thus also very good drying properties to achieve.
  • the support function of the spoiler bars can be increased, since they can absorb more forces acting on the cylinder and sufficiently stabilize the cylinder body without the cylinder body deforming in any way.
  • the support rings abut both on the inner circumferential surface, as well as on the spoiler.
  • the support rings stabilize not only the cylinder body directly but also the spoiler bars, which in turn can then act again stabilizing on the cylinder body.
  • the support effect of the support rings can be optimized because they press directly or indirectly against the inner circumferential surface not only with a part, but with its entire circumference.
  • the support rings can also press indirectly against the inner circumferential surface by the support rings are arranged spaced from the inner circumferential surface.
  • the advantage of this embodiment is that the support rings abut only on the spoiler bars and between the support ring and the inner circumferential surface is given a clearance, resulting in a better condensate flow.
  • This improved condensate flow in turn has a better heat transfer of the drying cylinder and thus better drying properties result.
  • the stabilizing effect of the support rings must be indirectly brought over the spoiler bars to the cylinder body.
  • the support rings with the spoiler bars can also form a support structure together.
  • the support rings can form a certain grid or a certain structure with the spoiler bars, which support the cylinder body on its inner circumferential surface, wherein the entire support structure can bring about improving supporting properties.
  • the support rings and the spoiler strips are designed removable.
  • Support rings and the spoiler bars can be designed so that you can disassemble them individually again. For example, it is conceivable that only a cylinder support ring is removed and as long as at least one support ring remains mounted, the remaining spoiler bars are still held by the entire construction. Possibly. the disassembly can also be provided in groups of modules, for example as an entire support structure. Such removable support rings and spoiler bars can be reused, for example, for more drying cylinders, for example, if the previous drying cylinder is replaced.
  • this can allow the simplest possible maintenance when the drying cylinder or a fault strip or a support ring must be replaced, because not the entire drying cylinder incl support rings and straps must be replaced in case of failure, but only the affected part, such as the drying cylinder or At least one support ring or at least one stray strip is replaced and the rest can be reused.
  • the inner circumferential surface is cylindrical. It is conceivable that in addition to the outer circumferential surface and the inner circumferential surface is cylindrical. Such a cylindrical inner circumferential surface can promote a uniform flow of condensate, so that the condensate can be easily removed. Furthermore, the formation of the support rings can be much easier, since cylindrical support rings can be made cheaper and easier than other types. Also, an outer cylindrical surface in combination with an inner cylindrical surface has the consequence that the wall thickness of the cylinder body is the same size at each point, so that the heat transfer along the entire cylinder body is equally good.
  • the fault strips are formed segmented.
  • the spoiler bars may be formed in several parts, which spaced or adjacent to each other are arranged one behind the other. On the one hand, this can simplify dismantling and possible maintenance even further.
  • a segmentation of the spoiler bars, with a suitable arrangement of the spoiler segments can provide an overall higher strength in comparison to an integrally formed stray strip whose overall length also corresponds to that of the segmented stray bars.
  • segmented trained spoiler bars have the advantage that the condensate ring can be better stirred up, which then improves the heat transfer through the cylinder body in a suitable embodiment.
  • the support rings may preferably be segmented, which may facilitate their assembly and disassembly accordingly.
  • Pressing lateral surface these may for example be connected by means acting in the circumferential direction springs which press the support rings outward against the inner surface and / or against the spoiler bars and are spread.
  • this can facilitate easier disassembly or assembly of the support rings.
  • this can be used to determine a very specific degree of stabilization by means of the springs. For example, a very strong support can be achieved by a spring with the largest possible spring constant. Conversely, if only a smaller supporting force is needed, a spring with a smaller spring constant can be used.
  • each support ring is assigned a plurality of springs and spoiler strips distributed over the circumference.
  • each of the springs has a spring constant of more than 100 N / m.
  • a spring with such a spring constant has shown in practice that a sufficiently high spring constant for the support function is given. With a spring constant of not more than 300 N / m, however, it can be ensured that the pressure on the inner jacket surface is not too high.
  • the radial contact force or support force of a fault strip by each spring is equal to or greater than 500N. Preferably, it is in the range of 500N to 1500N.
  • the heat transfer of the drying cylinder is better, the smaller the wall thickness of the cylinder body. It has been shown that at a wall thickness of a cylinder body less than 18 mm, the desired improving heat transfer properties are given. Thus, a better drying of the paper web can be achieved.
  • the lower limit of the wall thickness of the cylinder body can not be arbitrarily low, but should be at least 5 mm, otherwise no sufficient stability of the cylinder body is given and even support from the interior of the cylinder body is no longer sufficient to stabilize the cylinder body and protect it from deformation.
  • a drying cylinder may include spoiler bars that extend over the entire length
  • Length of a drying cylinder extend.
  • Such an embodiment can be very advantageous because a condensate interruption takes place within the drying cylinder over the entire inner circumferential surface and thus this can result in a better condensate drainage and consequently a better heat transfer of the drying cylinder.
  • Dry cylinder rich it may also be advantageous to provide between the spoiler bars and the cylinder ends a distance in which a siphon is arranged, through which the condensate is discharged.
  • the condensate is not arbitrarily directed to the outside or flows, it may be advantageous in the range of the distance at the end of the cylinder ends to install a siphon, which can remove the condensate controlled.
  • Such controlled removal of the condensate can also have a positive effect on the heat transfer of the cylinder and thus also have a positive effect on the drying properties of the drying cylinder.
  • the support rings or the spoiler bars are already inserted in the cylinder body prior to machining the outer jacket surface, for example, before a removal-effective rotary operation. This achieves a stiffening of the cylinder body, because the cylinder body is already supported or stabilized before any pressure from the outside attacks the cylinder body.
  • drying cylinder is suitable for arrangements in which the
  • Fibrous web is a paper web. It is understood that the fibrous web may alternatively also be, for example, a board, tissue or another fibrous web for the production and / or finishing thereof. [34] It is understood that the features of the solutions written above or in the claims can possibly also be combined in order to implement the advantages in a cumulative manner.
  • Figure 1 is a perspective view of a cylinder body.
  • Drying cylinder 10 is shown in a sectional view, the drying cylinder 10 has a cylinder body 20 with an inner circumferential surface 23 and an outer circumferential surface 24. About a portion of the outer circumferential surface 24 of the drying cylinder 10 is in use in a drying section, not shown, to be dried paper web guided. This is in direct contact with the outer circumferential surface 24, which is heated by the interior of the cylinder body with steam.
  • the cylinder end 22 is designed with a front cover with a cylindrical pin 26 for the storage of the drying cylinder.
  • the front cover has at least at one end of the cylinder 22 a manhole 25 for inspection and maintenance.
  • the mutually perpendicular Störancen 30 and support rings 40 are arranged, wherein the support rings 40 rest against the spoiler bars 30 via radially acting springs 41 and thus press the spoiler bars on the inner circumferential surface 23 with a contact pressure of about 1000 N.
  • the distributed on the circumference of the inner circumferential surface 23 arranged spoiler bars 30 are respectively pressed by all support rings 40 via the springs 41.
  • the spoiler bars extend in the axial direction, ie in the direction of the cylinder axis 21 and the support rings 40 are arranged concentrically to the cylinder axis 21.
  • the support rings 40 are designed with a radial thickness 31 of 80 mm in order to ensure a sufficient supporting effect of the jacket of the cylinder body.
  • the axial thickness of the support rings 40 may be in a range of 2 to 30 mm.
  • the support rings 40 are made in one piece. However, they can also be segmented for ease of handling and assembly and disassembly.
  • the support rings 40 are arranged at a distance from the inner lateral surface 23, so that the condensate forming from the steam in the cylinder body 20 can flow in the axial direction to a siphon, not shown, which receives the condensate and discharges it from the cylinder body 20 via a pipeline.
  • the support rings 40 abut against the inner circumferential surface 23 at least partially.
  • the support rings 40 have recesses to allow the passage of the condensate in the axial direction.
  • a complete support ring is shown with dotted line style.

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung zielt darauf ab die Wanddicke des Trockenzylinders möglichst gering zu gestalten, da eine kleinere Wanddicke eine bessere Wärmeübertragung ermöglicht. Um den Trockenzylinder möglichst dünnwandig ausführen zu können, zielt diese Grundidee dann darauf ab, eine verbesserte Stabilität des Trockenzylinders zu erreichen.

Description

Trockenzylinder für eine Papiermaschine
[01] Die Erfindung betrifft einen Trockenzylinder für eine Papiermaschine zum
Aufheizen einer Faserstoffbahn mit einem Zylinderkörper, der eine Zylinderachse, zwei Zylinderenden und eine innere Mantelfläche sowie eine zylindrische äußere Mantelfläche, an welcher die Faserstoffbahn entlang läuft, aufweist, wobei an der inneren Mantelfläche parallel zur Zylinderachse Störleisten positioniert und innerhalb des Zylinderkörpers senkrecht zur Zylinderachse Stützringe angeordnet sind.
[02] Derartige Trockenzylinder sind beispielsweise aus der US 3,217,426 bekannt, wobei die dort offenbarten Störleisten mittels eines zweiteiligen Stützrings gegen die Innenfläche des Trockenzylinders gedrückt werden. Die Stützringe dienen hierbei einem Fixieren der Störleisten an der Innenseite des Trockenzylinders. Beim Beheizen des Trockenzylinders entsteht naturgemäß eine Kondensatschicht auf der Innenseite des Zylinders. Die Störleisten sind dafür vorgesehen, die Kondensatschicht zu unterbrechen, sodass eine bessere Wärmeübertragung des Trockenzylinders stattfinden kann. Auch aus der WO 2006/120060 AI sind Trockenzylinder bekannt, wobei die dort offenbarten Trockenzylinder in einem Ausführungsbeispiel einschließlich ihres Zylinderkörpers aus einzelnen wabenformigen Elementen zusammengesetzt und in einem anderen Ausführungsbeispiel unter Verzicht auf die Störleisten lediglich mit Stützringen versehen sind.
[03] Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung einen gattungsgemäßen Trockenzylinder bereitzustellen, welcher eine bessere Wärmeübertragung und somit auch bessere trocknende Eigenschaften aufweist.
[04] Die gemeinsame erfinderische Grundidee ist es die Wanddicke des
Trockenzylinders möglichst gering zu gestalten, da eine kleinere Wanddicke eine bessere Wärmeübertragung ermöglicht. Um den Trockenzylinder möglichst dünnwandig ausführen zu können, zielt diese Grundidee dann darauf ab, eine verbesserte Stabilität des Trockenzylinders zu erreichen.
[05] So kann sich ein Trockenzylinder für eine Papiermaschine zum Aufheizen einer
Faserstoffbahn mit einem Zylinderkörper, der eine Zylinderachse, zwei Zylinderenden und eine innere Mantelfläche sowie eine zylindrische äußere Mantelfläche, in welcher die Faserstoffbahn entlangläuft, aufweist, wobei an der inneren Mantelfläche parallel zur Zylinderachse Störleisten positioniert und innerhalb des Zylinderkörpers senkrecht zur Zylinderachse Stützringe angeordnet sind, dadurch auszeichnen, dass der Abstand der Stützringe weniger oder gleich 700 mm beträgt und, dass der Abstand der Störleisten in Umfangsrichtung weniger oder gleich 250 mm beträgt, wobei die Stützringe den Zylinderkörper direkt oder indirekt stabilisieren, um diesen möglichst dünnwandig ausbilden zu können und mithin eine sehr gute Wärmeübertragung und somit auch sehr gute trocknende Eigenschaften zu erzielen.
[06] In einer Papiermaschine läuft eine Faserstoffbahn an einem Trockenzylinder entlang, wobei sie dessen äußere Mantelfläche berührt. Der Trockenzylinder wird von innerhalb des Zylinders erwärmt und die Wärme über die Trockenzylinderwände nach außen abgegeben, sodass die Faserstoffbahn beheizt und dadurch getrocknet wird. Je besser die Wärmeübertragung ist, desto effektiver ist auch der Trocknungsprozess auf die Faserstoffbahn. Um den Wärmeübertragung zu verbessern, soll der Trockenzylinder möglichst dünnwandig ausgeführt werden. Hierfür werden die Stützringe und die Störleisten derart ausgebildet, dass diese verbesserte den Zylinder stabilisierende bzw. stützende Eigenschaften mit sich bringen. Hierfür werden jeweils der Abstand der Stützringe zueinander sowie der Abstand der Störleisten in Umfangsrichtung zueinander möglichst in den vorstehend genannten Grenzen gehalten.
[07] Die beanspruchten Abstände der Stützringe bzw. der Störleisten können ein Muster erzeugen, welches durch die Stützringe in Kombination mit den Störleisten gebildet wird, wobei eine rechteckige Gitterstruktur entstehen kann und die eine Länge der gebildeten Rechtecke maximal 700 mm beträgt und die zweite Länge der gebildeten Rechtecke maximal 250 mm beträgt. Eine Ausbildung mit derart kleinen Abständen der Stützringe und der Störleisten in Umfangsrichtung kann den Trockenzylinder stützen und stabilisieren, sodass, bei geeigneter Ausgestaltung im Übrigen, mögliche Verformungen oder Ausbeulungen des Zylinderkörpers bei einer sehr dünnwandigen Ausführung vermieden bzw. auf ein Minimum reduziert werden können. Derartige Ausbeulungen oder sonstige Verformungen können bei dünnwandigen Zylindern naturgemäß schneller auftreten als bei dickwandigen Zylindern. Solche Verformungen oder Ausbeulungen können durch von außen auf den Trockenzylindermantel wirkenden Kräfte, wie sie beispielsweise beim mechanischen Bearbeiten der äußeren Trockenzylindermantelfläche oder während des Einsatzes des Trockenzylinders im Betrieb einer Papiermaschine, auftreten. Beim Einsatz eines Trockenzylinders in einer Trockenpartie einer Papiermaschine können die äußeren Kräfte durch den Siebzug eines den Trockenzylinder teilweise umschlingenden Trockensiebes oder durch Presskräfte im Zusammenwirken des Trockenzylinders mit Walzen hervorgerufen werden. Die Verformungen können in diesen Fällen dazu führen, dass der kreisrunde Querschnitt des Trockenzylinders zu einem ovalen Querschnitt verformt wird. Dies führt zu einer wechselnden Beanspruchung des rotierenden Trockenzylindermantels und als Folge zu einem möglichen mechanische Versagen.
[08] Es sei zu erwähnen, dass der Abstand der Stützringe jedoch vorzugsweise mindestens 10 mm und der Abstand der Störleisten in Umfangsrichtung jedoch mindestens 5 mm beträgt, um noch einen betriebssicheren Kondensatfluss sowie eine gute Wärmeübertragung zu gewährleisten.
[09] Vorzugsweise beträgt der Abstand der Stützringe weniger oder gleich 500 mm.
Hierdurch können die stabilisierenden Eigenschaften der Stützringe weiter verbessert werden und der geringere Abstand zwischen den Stützringen vermindert die Chance von Verformungen und Ausbeulungen im Zylinderkörper.
[10] Es ist auch vorteilhaft, wenn der Abstand der Störleisten in Umfangsrichtung weniger oder gleich 220 mm beträgt. Da die Störleisten per se auch stabilisierend und stützend wirken, kann der kleinere Abstand der Störleisten in Umfangsrichtung die stabilisierenden Eigenschaften der Störleisten auf den Trockenzylinder erhöhen und vermindert weiterhin das Risiko von Verformungen im Trockenzylinder.
[11] Des Weiteren kann eine Verringerung des Abstands der Stützringe zueinander in
Kombination einer Verminderung der Abstände der Störleisten in Umfangsrichtung zur Folge haben, dass das durch die Stützringe und Störleisten gebildete Raster auch verkleinerte rechteckige Komponenten erzeugt, sodass diese in einer Gitterstruktur ausgebildete Stützkonstruktion bessere stabilisierende Eigenschaften aufweist. Insbesondere kann die Chance von Verformungen des Zylinderkörpers wesentlich verringert werden, da Verformungen aufgrund der stützenden Wirkung der Gitterstruktur, nur in den Zwischenräumen zwischen den durch die Stützringe gebildeten Kanten und den durch die Störleisten gebildeten Kanten möglich sind. Der schmale Bereich, der direkt von den Stützringen bzw. Störleisten gestützt wird, kann sich naturgemäß nicht ausbeulen. Aufgrund der technischen Eigenschaften eines Stahlzylinders ist es jedoch erheblich schwieriger Verformungen auf einer sehr kleinen Fläche eines Zylinderkörpers im Vergleich zu einer deutlich größeren Fläche eines Zylinderkörpers zu erzeugen.
[12] Auch kann sich ein Trockenzylinder für eine Papiermaschine zum Aufheizen einer
Faserstoffbahn mit einem Zylinderkörper, der eine Zylinderachse, zwei Zylinderenden und eine innere Mantelfläche sowie eine zylindrische äußere Mantelfläche, an welcher die Faserstoffbahn entlangläuft, aufweist, wobei an der inneren Mantelfläche parallel zur Zylinderachse Störleisten positioniert und innerhalb des Zylinderkörpers senkrecht zur Zylinderachse Stützringe angeordnet sind, dadurch auszeichnen, dass die radiale Dicke wenigstens eines der Stützringe mehr oder gleich 20 mm, vorzugsweise gleich oder mehr als 30 mm, insbesondere gleich oder mehr als 50 mm und ganz besonders gleich oder mehr als 100 mm, beträgt, um diesen möglichst dünnwandig ausbilden zu können und mithin eine sehr gute Wärmeübertragung und somit auch sehr gute trocknende Eigenschaften zu erzielen.
[13] Die Stützringe drücken direkt oder indirekt auf die Innenfläche des Zylinderkörpers und stützen diesen dadurch. Dabei weisen die Stützringe eine bestimmte radiale Dicke auf. Diese sollte 20 mm nicht unterschreiten, da diese dann keine bedeutenden stützenden Eigenschaften für den Trockenzylinder mehr mit sich bringen würden. Vorzugsweise beträgt diese Dicke mehr oder gleich 50 mm. Dadurch kann die gesamte Steifigkeit des Trockenzylinders erhöht werden, welche maßgeblich für eine möglichst dünnwandige Ausgestaltung des Zylinderkörpers ist.
[14] Es versteht sich, dass für eine mögliche Gewichtsreduzierung des gesamten
Trockenzylinders auch Durchbrüche in den Stützringen vorgesehen sein können, ohne dabei Einbußen in der Steifigkeit hinnehmen zu müssen. Die genannten Durchbrüche haben außerdem den positiven Effekt eine ungestörtere Dampfverteilung zu unterstützen. Hierdurch kann der Trockenzylinder auch effizienter erwärmt werden, wodurch die trockenen Eigenschaften des Trockenzylinders wiederum verbessert werden können.
[15] Die Stützringe sollten eine gewisse radiale Dicke nicht unterschreiten, da hierdurch eine größere Anzahl von Stützringen zur Stabilisierung des Mantels benötigt würden und somit ein großer Anteil der inneren Mantelfläche durch die Stützringe bzw. die axiale Dicke der Stützringe eingenommen wird und somit weniger Fläche freiliegt, wobei diese freiliegende innere Mantelfläche an sich die Hauptwärmeübertragung nach außen ermöglicht. Die radiale Dicke des Stützrings sollte ausreichend hoch sein, um die gewünschte bzw. eine ausreichende Steifigkeit erzeugen zu können, damit der Zylinderkörper möglichst dünnwandig ausgebildet sein kann. Es versteht sich, dass die Stützringe an sich auch eine Wärmeübertragung nach außen ermöglichen können, diese jedoch, insbesondere wegen des Wärmeübergangs zu dem Zylinderkörper bzw. wegen des langen Weges, wesentlich geringer ist als die Wärmeübertragung über die innere Mantelfläche. Letzteres gilt entsprechend auch für die Störleisten. [16] Auch kann sich ein Trockenzylinder für eine Papiermaschine zum Aufheizen einer
Faserstoffbahn mit einem Zylinderkörper, der eine Zylinderachse, zwei Zylinderenden und eine innere Mantelfläche sowie eine zylindrische äußere Mantelfläche, an welcher die Faserstoffbahn entlangläuft, aufweist, wobei an der inneren Mantelfläche parallel zur Zylinderachse Störleisten positioniert und innerhalb des Zylinderkörpers senkrecht zur Zylinderachse, das heißt in radialer Richtung, Stützringe angeordnet sind, dadurch auszeichnen, dass die Störleisten ein Flächenträgheitsmoment von über 500 mm4 insbesondere von mehr als 600 mm4, aufweisen, um diesen möglichst dünnwandig ausbilden zu können und mithin eine sehr gute Wärmeübertragung und somit auch sehr gute trocknende Eigenschaften zu erzielen.
[17] Durch ein erhöhtes Flächenträgheitsmoment kann die Stützfunktion der Störleisten erhöht werden, da diese mehr auf den Zylinder wirkende Kräfte abfangen können und den Zylinderkörper ausreichend stabilisieren, ohne dass sich der Zylinderkörper in irgendeiner Weise verformt.
[18] Es ist vorteilhaft, wenn die Stützringe sowohl an der inneren Mantelfläche, als auch an den Störleisten anliegen. Auf diese Weise stabilisieren die Stützringe nicht nur den Zylinderkörper unmittelbar sondern auch die Störleisten, welche ihrerseits dann wieder stabilisierend auf den Zylinderkörper wirken können. Hierdurch kann die Stützwirkung der Stützringe optimiert werden, da diese nicht nur mit einem Teil, sondern mit ihrem gesamten Umfang gegen die innere Mantelfläche direkt oder indirekt drücken.
[19] Alternativ und vorzugsweise hierzu können die Stützringe auch indirekt gegen die innere Mantelfläche drücken, indem die Stützringe beabstandet von der inneren Mantelfläche angeordnet sind. Der Vorteil bei dieser Ausführungsform ist, dass die Stützringe nur an den Störleisten anliegen und zwischen Stützring und innere Mantelfläche ein Freiraum gegeben ist, was zu einem besseren Kondensatfluss führt. Dieser verbesserte Kondensatfluss hat wiederum eine bessere Wärmeübertragung des Trockenzylinders und somit auch bessere trocknende Eigenschaften zur Folge. Andererseits muss dann die stabilisierende Wirkung der Stützringe indirekt über die Störleisten an den Zylinderkörper gebracht werden.
[20] Die Stützringe mit den Störleisten können gemeinsam auch eine Stützkonstruktion bilden. Beispielsweise können die Stützringe mit den Störleisten ein gewisses Raster bzw. eine gewisse Struktur bilden, welche den Zylinderkörper an seiner inneren Mantelfläche stützen, wobei die gesamte Stützkonstruktion verbessernde stützende Eigenschaften mit sich bringen kann. [21] Vorzugsweise sind die Stützringe und die Störleisten demontierbar ausgebildet. Die
Stützringe und die Störleisten können derart ausgebildet sein, dass man diese einzeln wieder demontieren kann. Beispielsweise ist denkbar, dass nur ein Zylinderstützring entnommen wird und solange zumindest ein Stützring montiert bleibt, die restlichen Störleisten durch die gesamte Konstruktion noch gehalten werden. Ggf. kann die Demontierbarkeit auch baugruppenweise, beispielsweise als gesamte Stützkonstruktion, vorgesehen sein. Derartig demontierbare Stützringe und Störleisten können beispielsweise für weitere Trockenzylinder wiederverwendet werden, wenn beispielsweise der vorherige Trockenzylinder ausgetauscht wird. Außerdem kann dies möglichst einfache Wartungsarbeiten ermöglichen, wenn der Trockenzylinder bzw. eine Störleiste bzw. ein Stützring ausgetauscht werden muss, weil nicht der gesamte Trockenzylinder inkl. Stützringe und Störleisten bei einem Defekt ausgetauscht werden muss, sondern lediglich der betroffene Teil, beispielsweise der Trockenzylinder bzw. zumindest ein Stützring bzw. zumindest eine Störleiste ausgetauscht wird und der Rest weiterverwendet werden kann.
[22] Es ist vorteilhaft, wenn die Höhe der Störleisten in radialer Richtung im Bereich
5 mm bis 10 mm, insbesondere bei 8 mm liegt. Die Höhe der Störleisten beeinflusst unmittelbar die Kondensatringdicke. Hierbei hat die Praxis gezeigt, dass eine Störleistenhöhe in radialer Richtung von 8 mm eine optimale Kondensatringdicke mit sich bringt, um einerseits noch eine gute Wärmeübertragung bereitzustellen und andererseits, um das Kondensat noch ausreichend gut abfließen lassen zu können. Hierbei versteht sich, dass insbesondere bei der Höhe der Störleisten, aber auch bei sämtlichen anderen Größenangaben eine Toleranz von 5 % Abweichung nach oben oder nach unten vom angegebenen Richtwert für die jeweiligen Merkmale akzeptabel ist, um die erzielbaren Vorteile noch entsprechend umsetzen zu können.
[23] Vorzugsweise ist die innere Mantelfläche zylindrisch ausgebildet. Es ist denkbar, dass neben der äußeren Mantelfläche auch die innere Mantelfläche zylindrisch ausgebildet ist. Eine derartige zylindrische innere Mantelfläche kann einen gleichmäßigen Kondensatfluss begünstigen, sodass das Kondensat leichter abgeführt werden kann. Des Weiteren kann auch das Ausbilden der Stützringe wesentlich einfacher sein, da zylindrische Stützringe günstiger und einfacher hergestellt werden können als andersartige. Auch hat eine äußere zylindrische Mantelfläche in Kombination mit einer inneren zylindrischen Mantelfläche zur Folge, dass die Wanddicke des Zylinderkörpers an jeder Stelle gleichgroß ist, sodass auch die Wärmeübertragung entlang des gesamten Zylinderkörpers gleichmäßig gut ist.
[24] Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn die Störleisten segmentiert ausgebildet sind. Beispielsweise können die Störleisten in mehreren Teilen ausgebildet sein, welche beabstandet oder angrenzend aneinander hintereinander angeordnet sind. Zum einen kann dies die Demontage sowie mögliche Wartungen noch weiter vereinfachen. Zum anderen kann eine Segmentierung der Störleisten bei geeigneter Anordnung der Störleistensegmente insgesamt für eine höhere Festigkeit im Vergleich zu einer einstückig ausgebildeten Störleiste sorgen, deren Gesamtlänge auch der der segmentierten Störleisten entspricht. Ebenfalls haben segmentiert ausgebildete Störleisten den Vorteil, dass der Kondensatring besser aufgewirbelt werden kann, was bei geeigneter Ausgestaltung dann die Wärmeübertragung über den Zylinderkörper verbessert.
[25] Statt der Störleisten können vorzugsweise auch die Stützringe segmentiert ausgebildet sein, was deren Montage und Demontage entsprechend erleichtern kann.
[26] Damit die segmentiert ausgebildeten Stützringe entsprechend gegen die innere
Mantelfläche drücken, können diese beispielsweise mittels in Umfangsrichtung wirkenden Federn verbunden sein, welche die Stützringe nach außen gegen die innere Mantelfläche und/oder gegen die Störleisten drücken und dabei gespreizt werden. Zum einen kann dies eine leichtere Demontage bzw. Montage der Stützringe begünstigen. Zum anderen kann hierdurch ein ganz bestimmter Grad der Stabilisierung mittels der Federn bestimmt werden. Beispielsweise kann ein sehr starkes Stützen durch eine Feder mit möglichst großer Federkonstante erzielt werden. Andersherum, falls nur eine kleinere stützende Kraft notwendig ist, kann eine Feder mit kleinerer Federkonstante verwendet werden.
[27] Die Störleisten werden durch radialwirkende und zwischen den Stützringen und den Störleisten angeordnete Federn gegen die innere Mantelfläche angepresst. Jedem Stützring sind mehrere Federn und Störleisten über den Umfang verteilt zugeordnet. Vorzugsweise weist jede der Federn eine Federkonstante von mehr als 100 N/m auf. Eine Feder mit derartiger Federkonstante hat in der Praxis gezeigt, dass eine ausreichend hohe Federkonstante für die Stützfunktion gegeben ist. Bei einer Federkonstante von nicht über 300 N/m hingegen kann sichergestellt werden, dass der Druck auf die innere Mantelfläche jedoch nicht zu hoch ist. Die radiale Anpresskraft oder Stützkraft einer Störleisten durch jede Feder ist gleich oder größer 500N. Vorzugsweise liegt sie im Bereich von 500 N bis 1500N.
[28] Insgesamt ist es von Vorteil, wenn die Wandstärke des Zylinderkörpers weniger als
18 mm, insbesondere weniger als 16 mm, beispielsweise gleich oder weniger als 15mm beträgt. Generell ist die Wärmeübertragung des Trockenzylinders besser, je kleiner die Wandstärke des Zylinderkörpers ist. Hierbei hat sich gezeigt, dass bei einer Wandstärke eines Zylinderkörpers von weniger als 18 mm die gewünschten verbessernden wärmeübertragenden Eigenschaften gegeben sind. Somit kann eine bessere Trocknung der Papierbahn erzielt werden.
[29] Es versteht sich, dass die Untergrenze der Wandstärke des Zylinderkörpers nicht beliebig gering sein kann, sondern mindestens 5 mm betragen sollte, da ansonsten keine ausreichende Stabilität des Zylinderkörpers mehr gegeben ist und auch selbst das Stützen vom Inneren des Zylinderkörpers nicht mehr ausreichend ist, um den Zylinderkörper zu stabilisieren und vor Verformungen zu schützen.
[30] Auch kann ein Trockenzylinder Störleisten umfassen, welche sich über die gesamte
Länge eines Trockenzylinders erstrecken. Eine derartige Ausführungsform kann sehr vorteilhaft sein, weil eine Kondensatunterbrechung innerhalb des Trockenzylinders über die gesamte innere Mantelfläche stattfindet und dies somit einen besseren Kondensatabfluss und folglich auch eine bessere Wärmeübertragung des Trockenzylinders zur Folge haben kann.
[31] Alternativ hierzu, wenn die Störleisten nicht über die gesamte Länge des
Trockenzylinders reichen, kann es auch vorteilhaft sein, zwischen Störleisten und den Zylinderenden einen Abstand vorzusehen, in dem ein Siphon angeordnet ist, über welchen das Kondensat abführbar ist. Damit das Kondensat nicht willkürlich nach außen geleitet wird bzw. fließt, kann es vorteilhaft sein im Bereich des Abstandes am Ende der Zylinderenden einen Siphon anzubringen, der kontrolliert das Kondensat abführen kann. Eine derartige kontrollierte Abfuhr des Kondensats kann sich ebenfalls positiv auf die Wärmeübertragung des Zylinders und somit auch positiv auf die trocknenden Eigenschaften des Trockenzylinders auswirken.
[32] Zudem kann es von Vorteil sein, wenn die Stützringe bzw. die Störleisten vor einem Bearbeiten der äußeren Mantelfläche, beispielsweise vor einem abtragend wirksamen Drehvorgang, bereits im Zylinderkörper eingesetzt sind. Hierdurch erzielt man eine Aussteifung des Zylinderkörpers, weil der Zylinderkörper schon gestützt bzw. stabilisiert ist, bevor jeglicher Druck von außen an den Zylinderkörper angreift.
[33] Insbesondere eignet sich der Trockenzylinder für Anordnungen, bei welchen die
Faserstoffbahn eine Papierbahn ist. Es versteht sich, dass die Faserstoffbahn alternativ auch beispielsweise eine Karton-, Tissue- oder eine andere Faserstoffbahn zur Herstellung und/oder Veredelung derselben sein kann. [34] Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen geschriebenen Lösungen ggf. auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können.
[35] Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung von einem Ausführungsbeispiel erläutert, die insbesondere auch in anliegender Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Zylinderkörpers.
[36] In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1, in dem ein randseitiger Teil des
Trockenzylinders 10 in geschnittener Darstellung gezeigt ist, weist der Trockenzylinder 10 einen Zylinderkörper 20 auf mit einer inneren Mantelfläche 23 sowie einer äußeren Mantelfläche 24. Über einen Teil der äußeren Mantelfläche 24 des Trockenzylinders 10 wird im Einsatz in einer Trockenpartie eine nicht dargestellte, zu trocknende Papierbahn geführt. Diese steht in direktem Kontakt mit der äußeren Mantelfläche 24, welche vom Innern des Zylinderkörpers mit Dampf beheizt wird. Das Zylinderende 22 ist mit einem Stirndeckel mit Zylinderzapfen 26 zur Lagerung des Trockenzylinders, ausgeführt. Der Stirndeckel weist zumindest an einem Zylinderende 22 ein Mannloch 25 für Inspektions-und Wartungsarbeiten auf. An der inneren Mantelfläche 23 sind die senkrecht aufeinander stehenden Störleisten 30 und Stützringe 40 angeordnet, wobei die Stützringe 40 an den Störleisten 30 über radial wirkende Federn 41 anliegen und die Störleisten somit an die innere Mantelfläche 23 mit einer Anpresskraft von etwa 1000 N anpressen. Die am Umfang der inneren Mantelfläche 23 verteilt angeordneten Störleisten 30 werden jeweils durch alle Stützringe 40 über die Federn 41 angepresst. Die Störleisten erstrecken sich in axialer Richtung, das heißt in Richtung der Zylinderachse 21 und die Stützringe 40 sind konzentrisch zur Zylinderachse 21 angeordnet. Die Stützringe 40 sind mit einer radialen Dicke 31 von 80 mm ausgeführt, um eine ausreichende Stützwirkung des Mantels des Zylinderkörpers zu gewährleisten. Die axiale Dicke der Stützringe 40 kann in einem Bereich von 2 bis 30 mm liegen. In diesem Beispiel sind die Stützringe 40 einteilig ausgeführt. Sie können allerdings zur leichteren Handhabung und Montage und Demontage auch segmentiert ausgeführt sein. Die Stützringe 40 sind zu der inneren Mantelfläche 23 beabstandet angeordnet, so dass das sich im Zylinderkörper 20 aus dem Dampf bildende Kondensat in axialer Richtung zu einem nicht dargestellte Siphon, der das Kondensat aufnimmt und über eine Rohrleitung aus dem Zylinderkörper 20 abführt, fließen kann. Es ist jedoch auch möglich, dass die Stützringe 40 an der inneren Mantelfläche 23 zumindest teilweise anliegen. In diesem Fall sind weisen die Stützringe 40 Aussparungen um den Durchtritt des Kondensats in axialer Richtung zu ermöglichen. Außerdem sind in dieser Ausführungsform zur Gewichtsreduzierung und zur ungleichmäßigen und ungestörten Dampfverteilung Durchbrüche in den Stützringen 40 ausgebildet. In der geschnittenen Darstellung ist am Beispiel des ersten Stützringes 40 ein vollständiger Stützring mit strichpunktiertem Linienstil dargestellt.
Bezugszeichenliste Trockenzylinder
Zylinderkörper
Zylinderachse
Zylinderenden
Innere Mantelfläche
Äußere Mantelfläche
Mannloch
Zylinderzapfen
Störleisten
radiale Dicke
axiale Dicke Stützringe
Feder

Claims

Patentansprüche
1. Trockenzylinder (10) für eine Papiermaschine (11) zum Aufheizen einer Faserstoffbahn (12) mit einem Zylinderkörper (20), der eine Zylinderachse (21), zwei Zylinderenden (22) und eine innere Mantelfläche (23) sowie eine zylindrische äußere Mantelfläche (24), an welcher die Faserstoffbahn (12) entlangläuft, aufweist, wobei an der inneren Mantelfläche (23) parallel zur Zylinderachse (21) Störleisten (30) positioniert und innerhalb des Zylinderkörpers (20) senkrecht zur Zylinderachse (21) Stützringe (40) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
(i) der Abstand der Stützringe (40) weniger oder gleich 700 mm und der Abstand der Störleisten (30) in Umfangsrichtung weniger oder gleich 250 mm beträgt, wobei die Stützringe (40) den Zylinderkörper (20) direkt oder indirekt stabilisieren;
(ii) die radiale Dicke wenigstens eines der Stützringe (40) mehr oder gleich 20 mm, vorzugsweise gleich oder mehr als 30 mm, insbesondere gleich oder mehr als 50 mm beträgt; und/oder
(iii) die Störleisten (30) ein Flächenträgheitsmoment von über 500 mm4, insbesondere von mehr als 600 mm4 , aufweisen.
2. Trockenzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Stützringe (40) weniger oder gleich 500 mm beträgt.
3. Trockenzylinder nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Störleisten (30) in Umfangsrichtung weniger oder gleich 220 mm beträgt.
4. Trockenzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützringe (40) sowohl an der inneren Mantelfläche (23) als auch über Federn (41) an den Störleisten (30) anliegen.
5. Trockenzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützringe (40) beabstandet von der inneren Mantelfläche (23) angeordnet sind.
6. Trockenzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützringe (40) mit den Störleisten (40) eine Stützkonstruktion (50) bilden.
7. Trockenzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Störleisten (30) in radialer Richtung zwischen 5 mm und 10 mm beträgt.
8. Trockenzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (23) zylindrisch ausgebildet ist.
9. Trockenzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Störleisten (30) durch radialwirkende und zwischen den Stützringen (40) und den Störleisten (30) angeordnete Federn (41) gegen die innere Mantelfläche (23) angepresst werden.
10. Trockenzylinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die radialwirkenden Federn (41) eine Federkonstante von größer als 100 N/m aufweisen.
11. Trockenzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Zylinderkörpers (20) weniger als 18, insbesondere weniger als 16 mm beträgt.
12. Trockenzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Störleisten (30) über die gesamte Länge des Trockenzylinders (10) erstrecken.
13. Trockenzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Enden der Störleisten (30) und den Zylinderenden (22) ein Abstand vorgesehen ist, in dem ein Siphon angeordnet ist, über welchen das Kondensat abführbar ist.
14. Trockenzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützringe (40) und/oder Störleisten (30) vor einem Bearbeiten der äußeren Mantelfläche (24) eingesetzt sind.
15. Trockenzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (12) eine Papierbahn ist.
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