ES3073748T3 - Cylinder for drying a fibrous web - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un cilindro (1) para el secado de una red fibrosa, que comprende una carcasa cilíndrica (2), en la cual se dispone un dispositivo de calentamiento eléctrico (3) para calentar el cilindro (1). Se caracteriza porque el dispositivo de calentamiento eléctrico (3) está dispuesto en la cara interna de la carcasa cilíndrica (2), formando una conexión térmicamente conductora, y comprende al menos un elemento calefactor eléctrico (4) con nanotubos de carbono. De esta manera, se obtiene un cilindro con un dispositivo de calentamiento de eficiencia mejorada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Cilindro para el secado de una banda de material fibroso

[0003] La invención se refiere a un cilindro para el secado de una banda de material fibroso, que comprende una camisa de cilindro con un lado exterior para guiar la banda de material fibroso que ha de ser secada y un lado interior, estando dispuesto un dispositivo calefactor eléctrico dentro del cilindro para calentar el cilindro.

[0004] En el ámbito de la fabricación de celulosa y papel, el secado de una banda de material fibroso se lleva a cabo a través de cilindros calentados por vapor. Los cilindros calentados por vapor se caracterizan por su elevada potencia calorífica. Hay una distribución homogénea de la temperatura por la superficie del cilindro, aunque la zona marginal de la pared del cilindro a menudo presenta una temperatura excesiva. Los cilindros calentados por vapor deben estar realizados como recipientes a presión, lo que conlleva un mayor grosor de las paredes del cilindro, lo cual es desventajoso para la transferencia de calor. La generación de vapor propiamente dicha se produce en el marco de procesos de combustión, por lo que es objeto de críticas por motivos medioambientales. Los cilindros de vapor pueden reunirse por grupos, caracterizándose cada grupo individual por una presión de vapor o una temperatura determinadas. De este modo, es posible ajustar el perfil de secado en la dirección de la máquina mediante la adaptación correspondiente de la potencia calorífica de los grupos individuales. Sin embargo, no es posible ajustar el perfil de secado en la dirección transversal de la máquina a través de los cilindros calentados por vapor.

[0005] Asimismo, son conocidos los secadores por infrarrojos, que se caracterizan por una transferencia de calor por radiación y prescinden de la transferencia de calor basada en la conducción directa. Entre estos secadores por infrarrojos se incluyen tanto los secadores accionados con gas como los radiadores eléctricos.

[0006] El documento US3624353A divulga un cilindro de secado para bandas de papel que comprende una camisa cilíndrica con varias zonas anulares axiales dispuestas a lo largo de la superficie interior de la camisa, comprendiendo las zonas anulares una resistencia eléctrica y pudiendo suministrarse a la resistencia una corriente eléctrica ajustable para proporcionar un gradiente de temperatura axial.

[0007] Además, el documento DE102013204009A1 divulga un dispositivo calefactor que presenta una capa de soporte y una capa calefactora, estando situada la delgada capa calefactora sobre la capa de soporte y estando configurada la capa de soporte de forma aislante térmicamente. Esta solución permite reducir el consumo de energía al disminuir las masas calentadas.

[0008] El objetivo de la invención es proporcionar un cilindro para el secado de una banda de material fibroso con un dispositivo calefactor eléctrico con una eficiencia mejorada. Otro objetivo de la invención es mejorar la regulación del perfil de la transferencia de calor a través del cilindro.

[0009] Según la invención, esto se consigue disponiendo el dispositivo calefactor eléctrico en el lado interior de la camisa de cilindro formando una conexión conductora del calor, comprendiendo el dispositivo calefactor eléctrico al menos un elemento calefactor eléctrico con nanotubos de carbono. Disponiendo el dispositivo calefactor eléctrico directamente en el lado interior de la camisa de cilindro formando una conexión conductora del calor, por una parte, se evitan pérdidas de energía y, por otro, se aprovecha al máximo la superficie disponible para el intercambio de calor entre la camisa de cilindro y la camisa calefactora. En cambio, en el caso de los elementos calefactores situados a una distancia de la superficie interior de la camisa de cilindro, en cambio, se reduce la densidad del flujo térmico entre el elemento calefactor y la camisa de cilindro. Además, se ha descubierto que, precisamente en caso de un contacto directo del dispositivo calefactor con el lado interior de la camisa de cilindro, es decir, cuando se forma una conexión conductora de calor, se pueden generar los flujos de calor necesarios para el secado. Asimismo, se ha descubierto que el uso de un elemento calefactor eléctrico que contiene nanotubos de carbono permite alcanzar mayores flujos de calor, lo que garantiza una excelente conductividad térmica y, en particular, una mayor eficiencia en el aprovechamiento del calor generado a partir de la electricidad. De este modo, se pueden indicar las temperaturas necesarias, de 90 °C a 130 °C, en el lado exterior de la camisa de cilindro. Normalmente, el cilindro está fabricado en acero o fundición, ya que estos materiales presentan propiedades ventajosas en cuanto a conductividad térmica y resistencia mecánica. De este modo, se pueden fabricar cilindros de pared delgada que resistan los esfuerzos mecánicos y ofrezcan una buena conducción del calor. Igualmente son típicos unos diámetros del cilindro dentro del intervalo de entre 1500 mm y 1800 mm con grosores de pared inferiores a 30 mm o a 25 mm.

[0010] Una configuración ventajosa del cilindro se caracteriza por el hecho de que el dispositivo calefactor eléctrico, en particular el al menos un elemento calefactor eléctrico, está unido al lado interior de la camisa de cilindro mediante unión de materiales, en particular, mediante encolado, o mediante unión forzada, en particular, presionado contra el lado interior de la camisa de cilindro. En ambos casos se garantiza una transferencia de calor ventajosa, produciéndose la transferencia de calor de forma fiable, precisa y uniforme.

[0011] En otra realización ventajosa, el al menos un elemento calefactor eléctrico está configurado como una estera calefactora. Por la configuración como estera calefactora, es posible cubrir de forma fácil y rápida el lado interior completo de la camisa de cilindro.

[0012] En otra configuración igualmente ventajosa del cilindro, la estera calefactora está compuesta sustancialmente por silicona con nanotubos de carbono incrustados. Estas esteras calefactoras permiten una distribución homogénea de la temperatura, y disponiendo varias esteras calefactoras una junto a otra a tope, se consigue una distribución especialmente homogénea de la temperatura.

[0013] Otra realización ventajosa del cilindro se caracteriza porque el dispositivo calefactor eléctrico comprende un aislamiento, estando dispuesto el al menos un elemento calefactor eléctrico entre el aislamiento y el lado interior de la camisa de cilindro. La disposición ventajosa del aislamiento permite evitar pérdidas de calor, produciéndose el transporte de calor principalmente desde el elemento calefactor hacia el lado interior de la camisa de cilindro. El aislamiento del dispositivo calefactor puede realizarse como sustitución o como complemento de los aislamientos de tapa de cilindro conocidos.

[0014] Igualmente es ventajosa una realización del cilindro en la que el dispositivo calefactor comprende al menos una primera y una segunda zona, y las zonas comprenden respectivamente al menos un elemento calefactor eléctrico con nanotubos de carbono, estando las zonas dispuestas en la dirección axial del cilindro en el lado interior de la camisa de cilindro, y la primera potencia calorífica de la primera zona se puede ajustar independientemente de una segunda potencia calorífica de la segunda zona. De manera ventajosa, la invención permite regular el perfil de la transferencia de calor a través del cilindro en dirección axial. Si los elementos calefactores eléctricos se disponen en dirección axial, es posible ajustar el perfil axial mediante el ajuste selectivo de la primera o la segunda potencia calorífica. De acuerdo con la invención, es posible controlar fácilmente el curso de la temperatura superficial del cilindro.

[0015] Una configuración ventajosa del cilindro se caracteriza porque comprende tapas unidas frontalmente a la camisa de cilindro, pasando a través de al menos una tapa una conexión para el suministro de corriente eléctrica al dispositivo calefactor eléctrico. Dado que el cilindro normalmente es rotatorio y la alimentación eléctrica se realiza a través de un entorno no rotatorio, de manera ventajosa, la conexión para suministrar corriente eléctrica al dispositivo calefactor pasa a través de al menos una tapa. Por ejemplo, la tapa también puede presentar clavijas, pasando a través de la clavija la conexión para el suministro. De manera ventajosa, la conexión comprende además un anillo colector que se mueve junto con el cilindro, estando el anillo colector configurado para recibir corriente eléctrica. Por ejemplo, pueden estar dispuestas espigas de contacto fijas en la zona del entorno no rotatorio, las cuales están en contacto con el cuerpo de anillo colector para establecer una conexión eléctrica entre el dispositivo calefactor y una fuente de alimentación eléctrica.

[0016] La invención se refiere además a un grupo de cilindros que comprende al menos un primer y un segundo cilindro según la invención, siendo regulable el dispositivo calefactor eléctrico del primer cilindro independientemente del dispositivo calefactor eléctrico del segundo cilindro. De este modo, ventajosamente, el primer y el segundo cilindro funcionan de forma independiente entre sí.

[0017] A continuación se describe la invención con la ayuda de la figura 1. La figura 1 muestra un cilindro 1, según la invención, para el secado de una banda de material fibroso, con una camisa de cilindro 2. En el lado exterior de la camisa de cilindro 2 se puede guiar una banda de material fibroso que ha de ser secada. Un dispositivo calefactor eléctrico 3 para calentar el cilindro está dispuesto dentro del cilindro 1; en donde el dispositivo calefactor eléctrico 3 está dispuesto en el lado interior de la camisa de cilindro 2 formando una conexión conductora de calor y comprende al menos un elemento calefactor eléctrico 4 con nanotubos de carbono. De manera ventajosa, el al menos un elemento calefactor eléctrico 4 está configurado como una estera calefactora, lo que permite, en particular, instalar las esteras calefactoras de forma muy sencilla en el lado interior de la camisa 2. Es igualmente ventajoso que el dispositivo calefactor eléctrico 3 comprenda al menos una primera y una segunda zona 5, 6, estando las zonas 5, 6 dispuestas de forma desplazada en la dirección axial del cilindro en el lado interior de la camisa de cilindro, y pudiendo ajustarse la potencia calorífica de la primera zona 5 independientemente de la potencia calorífica de la segunda zona 6. Esto permite una regulación por zonas y, por tanto, un ajuste de perfil transversal de la potencia calorífica del cilindro. El cilindro 1 puede estar realizado con tapas 7, estando las tapas 7 unidas por el lado frontal a la camisa de cilindro 2. De manera ventajosa, el suministro de corriente eléctrica al dispositivo calefactor eléctrico 3 se realiza a través de una conexión que pasa por al menos una tapa. Normalmente, la conexión comprende además un anillo colector que se mueve junto con el cilindro 1 y que está configurado para recibir corriente eléctrica.

[0018] La presente invención ofrece numerosas ventajas; en particular, el cilindro presenta un dispositivo calefactor eléctrico de eficiencia mejorada, pudiendo realizarse los flujos de calor necesarios para el secado de una banda de material fibroso. Según la invención, puede ajustarse una distribución homogénea de la temperatura en el lado exterior de la camisa de cilindro, pero también es posible el ajuste de perfil axial de la transferencia de calor a través del cilindro. En particular, los elementos calefactores eléctricos, configurados como estera calefactora, se pueden instalar fácilmente.

[0020] Signos de referencia

[0021] 1 Cilindro

[0022] 2 Camisa de cilindro

[0023] 3 Dispositivo calefactor eléctrico

[0024] 4 Elemento calefactor eléctrico

[0025] Primera zona

[0026] Segunda zona

[0027] Tapa

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES

1. Cilindro (1) para el secado de una banda de material fibroso, que comprende una camisa de cilindro (2) con un lado exterior para guiar la banda de material fibroso que ha de ser secado y un lado interior, en el cual un dispositivo calefactor eléctrico (3) para calentar el cilindro (1) está dispuesto dentro del cilindro (1), y en el cual el dispositivo calefactor eléctrico (3) está dispuesto en el lado interior de la camisa de cilindro (2) formando una conexión conductora de calor,caracterizado porqueel dispositivo calefactor eléctrico (3) comprende al menos un elemento calefactor eléctrico (4) con nanotubos de carbono y está configurado para realizar una temperatura de 90 °C a 130 °C en el lado exterior de la camisa de cilindro.

2. Cilindro (1) según la reivindicación 1, en el que el dispositivo calefactor eléctrico (3), en particular el al menos un elemento calefactor eléctrico (4), está unido por unión de material, en particular por encolado, al lado interior de la camisa de cilindro (2).

3. Cilindro (1) según la reivindicación 1, en el que el dispositivo calefactor eléctrico (3), en particular el al menos un elemento calefactor eléctrico (4), está unido por unión forzada al lado interior de la camisa de cilindro (2), estando en particular presionado contra el lado interior de la camisa de cilindro (2).

4. Cilindro (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el al menos un elemento calefactor eléctrico (4) está configurado como una estera calefactora.

5. Cilindro (1) según la reivindicación 4, en el que la estera calefactora está compuesta sustancialmente por silicona con nanotubos de carbono incrustados.

6. Cilindro (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo calefactor eléctrico (3) comprende un aislamiento y el al menos un elemento calefactor eléctrico (4) está dispuesto entre el aislamiento y el lado interior de la camisa de cilindro (2).

7. Cilindro (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo calefactor eléctrico (3) comprende al menos una primera y una segunda zona (5, 6), y las zonas (5, 6) comprenden respectivamente al menos un elemento calefactor eléctrico (4) con nanotubos de carbono, estando las zonas (5, 6) dispuestas de forma desplazada en la dirección axial del cilindro en el lado interior de la camisa de cilindro, y siendo ajustable una primera potencia calorífica de la primera zona (5) independientemente de una segunda potencia calorífica de la segunda zona (6).

8. Cilindro (1) según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende tapas (7) unidas frontalmente a la camisa de cilindro (2), pasando a través de al menos una tapa (7) una conexión para el suministro de corriente eléctrica al dispositivo calefactor eléctrico (3).

9. Cilindro (1) según la reivindicación 8, en el que la conexión comprende un cuerpo de anillo colector que se mueve junto con el cilindro (1), y el cuerpo de anillo colector está configurado para recibir corriente eléctrica.

10. Grupo de cilindros que comprende al menos un primer y un segundo cilindro (1) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo calefactor eléctrico (3) del primer cilindro (1) puede hacerse funcionar independientemente del dispositivo calefactor eléctrico (3) del segundo cilindro (1).