JPS5926718B2 - 抄紙機の乾燥機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は抄紙機の乾燥ドラムの改良に関するものであり
、更に詳細には、ドラムの内面に生ずる凝縮水の除去を
改良しうるシューを備えた凝縮水除去装置に関するもの
である。

抄紙機において、紙ウェブは脱水され圧搾された後、通
常、複数の鋳鉄製蒸気加熱回転ドラムから成る乾燥部を
通される。

蒸気は各回転ドラム内に入り、その胴に熱を伝達するに
つれ凝縮する。

加熱された胴は紙ウェブに熱を伝達し、その水分を蒸発
する。

良質の紙シートを製造するのには、胴から紙に有効且つ
均一に熱を伝達せしめることが必須であり、また充分に
して経済的な操業を行なうためには回転ドラム内の蒸気
から胴へ有効適切な熱伝達が行なわれることが必要であ
る。

有効な熱伝達を制御し達成する上で大きな要因は、回転
ドラム内の凝縮水の除去である。

この凝縮水は、ポンディングまたはパドリング（回転ド
ラム内にドレンの溜りが生ずること）、カスケーデイン
グ（ドレンが回転ドラム内で滝落し状態となること）、
ＩＪ ミンク（ドレンが胴内面に層状に耐着した状態と
なること）の各種状態となる。

この凝縮水の状態は多数の要因によるものの、いずれに
しても凝縮水サイホン装置により良好に除去することが
できなければならい。

凝縮水がリミング状態にあると、熱はこの凝縮水の層を
貫通して伝達されねばならない。

そしてこれは熱的に問題となる。

すなわち凝縮水の層が厚い程、熱抵抗は高（なる。

他方凝縮水がリミング状態でなく、カスケーデイングま
たはポンディングの状態になると機械的な問題となる。

すなわち凝縮水の量が多くなると、回転ドラムの胴を増
速するのに時間がかかり駆動負荷が大きくなり、さらに
は駆動トルクが変動するので、製造される紙質に有害な
影響を与える。

それゆえ、常に回転ドラム内の凝縮水の量を最小にする
ことが重要なのである。

それゆえ、本発明の重要な目的は、常にドラムの凝縮水
の量を最小にし、凝縮水がポンティング、カスケーデイ
ング、あるいはリミングの状態になると、この凝縮水を
処理しまうことができる改良された乾燥用回転ドラムお
よび凝縮水サイホン装置を提供することにある。

一般に、現在入手できる乾燥機では蒸気はたいてい後側
の軸着を通って回転ドラム内に入れられ、凝縮水は吹き
抜けと称せられる少量の未凝縮蒸気と共に前側の軸着を
通って排出される。

サイホン装置の構成部材は、通常、胴の内面に隣接して
設置されるサイホンシュー、凝縮水がこのサイホンシュ
ーによって吸い上げられた後流れる半径方向の管、この
凝縮水の流れを水平方向に変えるサイホン屈曲部、水平
管、及び回転密封はめあい部からなる。

これら構成部材は乾燥機のサイホン装置を形成するのに
それぞれ重要であるが、本発明の特徴は、エネルギの節
約と良質の紙ウェブの製造のために、凝縮水の有効且つ
安全な除去を可能とするサイホンシューの設計にある。

凝縮水の層が薄い状態で運転することができる構造が得
られれば、凝縮水の絶縁効果を減じせしめることになり
有利である。

サイホンシューと胴内面との間隙を約０．０４０インチ
（１，０ミリ）まで減すると、凝縮水の層の厚さはこれ
に応じて減少することが本発明者の研究の結果判明した
。

この間隙の値から更に減少させても凝縮水の層の厚さは
これ以上減少しないことがわかった。

この研究成果をふまえて本発明のサイホンシューを設計
したのである。

上述したように、凝縮水は、カスケーデイング、ポンデ
ィング、又はリミングと異なった状態をとる。

このことについてはＴＡＰＰＩ、３９巻第４号、１９５
６年４月、２２８〜２３３頁のアール、イー、ホワイト
（Ｒ６Ｅ、Ｗｈｉｔｅ ）の論文に開示されて公知であ
り、低速では回転ドラム内にある凝縮水は、その底部に
溜りを形成する。

やや高速になると、この凝縮水は胴壁を登り始め、つい
で溜りに滝となって流れ落ちる。

滝となって流れ落ちる凝縮水の量が過剰になると、駆動
負荷の変動が大きくなる。

高速になると、凝縮水は乾燥機の内面に薄い耐着層（リ
ム）を形成する。

この耐着層は熱絶縁層として作用する。

このリミング状態の下では、凝縮水の量が過剰になると
大きな熱抵抗を生じる。

これらの運転状態を回避するためには、凝縮水の量は最
小に維持しなげればならない。

そして、本発明の特徴によれば、サイホンシューの設計
がこの最小値に大きく影響する。

非リミング状態の間は、サイホンシューが凝縮水の溜り
に浸漬された時、即ち、サイホンシューが溜り内にある
下方区域にある時のみ、サイホンシューが凝縮水を排出
する。

その他の間は、サイホンシューは回転ドラム中で加圧さ
れている蒸気にのみ接触しているので、凝縮水よりむし
ろ吹き込み蒸気だけが排出される。

サイホンシューが水に漬っている間に出来るだけ多量の
凝縮水を排出してしまうために、通常のサイホンシュー
は従来から非リミング状態にするように設計されており
、サイホンシューと胴との間に大きな間隔をとるか、又
は、サイホンシューの底部に大きな開口を使用すると、
前記のような構造で大きな開口を使用すると、サイホン
シューが浸水していないと、蒸気の流通量は過剰になる
。

更に、高速でリミング状態において運転している間は、
凝縮水量は非常に多（なる。

本発明の特徴によれば、サイホンシューと胴の内面との
間に、比較的狭い間隙、最適条件では００４０インチを
残すようにサイホンシューを設計することにより、前述
の問題が解決されるのである。

この間隙は、凝縮水のリム層の厚さに影響があることは
、ディ、エル、カルギンズ （Ｃａ１ｋｉｎｓ、 Ｄ、’Ｌ ）著゛′ゼ、エフェク
ト、オン、サイホン、クリアランス、オン、ドライヤ、
パフオーマ７ス（Ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ
Ｓ １ｐｈｏｎＣ１ｅａｒａｎｃｅ ｏｎ Ｄｒ
ｙｅｒ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ） ”ザ、ジョンソ
ン、コーポレーション（Ｔｈｅ ＪｏｈｎｓｏｎＣｏｒ
ｐ、） １９６６年発行に論ぜられている。

しかしながら、従来の設計における小間隙ではリミング
状態がうまく達成されないという欠陥がある。

本発明の他の特徴は、実質的に凝縮水除去性能□ を改
良することにあり、凝縮水と最初に接触するサイホンシ
ューの下縁の輪郭が独特に構成されている。

その下縁は、胴の内面に向って角度をなした面をもって
先細に傾斜しており、胴との間隙に向って大きな突出し
た開口を形成している。

回転方向に対面するラム面の角度は１０°ないし４５゜
の範囲にあり、高さは好適には０．４インチないし１．
０インチ（１，０ないし２．５センチの範囲にあるべき
である。

この前部下縁は凝縮水を小開口に付勢する流路として作
用し、胴に非常に接近して装着されているサイホン装置
の非ＩＪ ミング状態を非常に高めるラム効果を有して
いる。

本発明の他の目的は、胴の内面に生ずる凝縮水を受入れ
、除去するために、最適長さだけ前記用に沿って軸方向
にのびており、改良された設計構造を有する改良された
サイホンシューを提供することにある。

本発明の他の特徴は中央内部室を備えたサイホンシュー
な提供することにある。

本発明の他の目的は、効率よく紙を構造する構造を有し
、蒸気乾燥の回転ドラムからの凝縮水の除去を改善しう
るように設計されたサイホン装置を提供することにある
。

その他の目的、利点及び特徴は、明細書における好適な
実施例、特許請求の範囲及び図面の記載と関連して、本
発明の原理及び概念の教示と共に一層間らかになるであ
ろう。

第１図に示すように、中空円筒状の回転ドラムは、紙ウ
ェブに接する平滑な外面と平滑な内面１０ａとを備えた
中空環状の胴１０として示されている。

この胴は鏡板１１，１２で支持されており、これら鏡板
は回転支持用の・・ブ１３，１４をを備えている。

これらバブは略図的に示されているが、当業者にとって
公知のように、詳細には軸受及び駆動部を備えているの
である。

紙ウエブ乾燥温度まで前記の胴を加熱するために、蒸気
を供給導管１５を介して支持）・ブ１３から回転ドラム
の内部に差し向ける。

他方の支持バブ１４には、サイホンシュー１７（更に詳
細には第２図ないし第４図に示してあり、これについて
は後述する）、半径方向の管１８、サイホン屈曲部１９
、軸方向にのびている水平管２０及び回転密封はめあい
部２１からなる凝縮水サイホン装置を備えている。

回転密封はめあい部２１は、凝縮水及び吹き込み蒸気の
ための管２６に通じる・・ウジング構造１６の中に適宜
の連結部を備えている。

サイホンシューば、詳細には第２図ないし第４図に示さ
れており、胴１０に対して細長く軸方向にのびるように
構成されている。

サイホンシューは実質的に平板の形状をしている後方部
分３０を備えている。

サイホンシューの前縁３８と後縁３９には、ラム前面３
３とラム後面３４がある。

これらラム前後面は扁平であり、いずれも胴の内面に向
って先細の傾斜を有する。

ラム前面３３は胴の内面１０ａと共動してその下縁３５
で凝縮水を凝縮水収容間隙４３に付勢する狭小幅の流路
を形成する。

またラム後面３４はラム前面３３と同−角と同一寸法で
あるので、サイホンシュー１７は軸方向にのびる中心線
に対して対称である。

このことから回転ドラムの中でどちらの方向にも設置で
き、サイホンシューの作動に悪影響を及すことがない。

後縁における凝縮水収容間隙４４はサイホンシューと胴
との間隔に維持して（・るので、凝縮水はサイホンシュ
ーの長手方向にのびている中央内部室４０に両方向から
入ることができる。

サイホンシューは、内部室４０の端部を閉鎖する端板３
１゜３２を備えている。

好適には、サイホンシューは図示されている形状に鋳物
として形成されるが、金属以外の材料で製造又は形成し
てもよい。

リム前後面３３，３４０下縁の下方の凝縮水収容間隙４
３，４４を画成するために、サイホンシューはその各端
部でスペーサ台４７によって胴の内面１０ａから間隔を
へだてさせである。

このスペーサ台４７は前部下端における間隙４３と後部
下縁における間隙４４とを画成するために一定厚を有し
ている。

間隙は０．０４インチであるのが好適であり、これが最
適寸法であることが研究の結果判明した。

間隙は０．０８インチ（２，０ミＩＪ）以下でなければ
ならない。

この寸法以上に間隙が大きくなると、効果が減する。

逆に間隙を０．０４インチ以下に小さくしても凝縮水の
除去の効果はそれ以上に増大しない。

サイホンシューは適宜の手段、好適には第４図における
ボルト４５によって定置されており、ボルトは、サイホ
ンシューの後部３０の孔４１゜４２を通してのびている
。

これらの孔は胴の内面１０ａの収容ねじ孔４６に連通し
ている。

半径方向の管１８は１／４インチ（６，４ミリ）程度の
寸法の蒸気流通孔４９を備えている。

この蒸気流通孔は胴の内面１０ａから２インチないし３
インチ（５センチないし７．６センチ）半径方向内方に
設置されている。

従来、サイホンと胴との間隙が小さいことが、大きな周
辺、即ち実質的な収集成長を有する収集器又はサイホン
シューにおいて有利であることが正しく評価されなかっ
た。

狭い間隙で大きな周辺を備えることが、溝の必要を排除
し、凝縮水を有効に除去し、溝付ドラムの不利を回避す
ることを可能にするのである。

前記構造の他の特徴は、サイホンシューはその前側面及
び後側面が開放されている大きな周辺を備えることにあ
る。

即ち、胴の内面に近接した間隙になっている２つの縁部
は相互に平行であり、胴の内面から等距離の間隔を有し
ている。

更に、間隙は、凝縮水の取り入れを付勢するように、室
の前縁及び外縁の双方に設置されている。

前縁はラム効果を促進するが、凝縮水は通常、室の前縁
及び後縁から同時に取り入れられる。

細長いサイホンシューにおける両側の間隙の特徴は、中
、凝縮水が回転ドラムの胴内でポンディング、カスケー
デイングの状態にある時、凝縮水の排出速度を増加する
のを助勢する。

更に、シューは対称的であるのでどちらの方向にも据え
つげることができる。

軸方向に細長いサイホンシューは、前部下縁に付勢され
るリミング状態の凝縮水に対して、均一な収集効果を発
揮し、凝縮水は、このサイホンシューのまわりを流れた
り迂回するようなことはな（、サイホンシューの全長に
沿って均一に吸い込まれる。

狭小間隙を形成させること、およびこの狭小間隙のまわ
りの周辺部分が大きいことは、従来の構造体では不可能
であり、従来のものでは得られなかった利点を達成する
のである。

本発明によるサイホンシューは軸線に平行な長軸を有す
るものであるので胴の曲率に合致するように機械加工す
る必要がない。

また本発明によるサイホンシューではその端部をスペー
ス台によって間隔を容易に設定し保持される。

従って特殊な機械加工又は製造技術は必要でない。

本発明のサイホンシューによれば、ポンディング状態に
なると実質的にリミングを生じない浅い凝縮水溜りを形
成する。

一般にドラムの内側と蒸気脱出通路との差圧が高い秤部
りの深さが浅くなるが、吹き込み蒸気が増加するという
犠牲を生ずる。

ところが本発明のサイホンシュー構造では吹き込み蒸気
量を最小にしながら、最小の残留凝縮水量を達成するこ
とができる。

従来のサイホンはしばしば円形又は小さい取り込みを構
成するか、又は取り込み部が直線の場合は、リミング凝
縮水を排出するために、片側だけ設けられていた。

これらの従来のサイホンでは同一の開放周辺をうるため
には、本発明の形状の長さの２倍を必要とする。

運転中には、サイホンシューが矢印４８で示されている
方向に働くように、回転ドラムは一定方向に回転させら
れる。

凝縮水はラム前面３３の下方で捕捉され、このラム前面
の下縁の下に押し込まれて内部室４０内に行へ半径方向
の管１８を備えているサイホン装置は凝縮水をドラム上
方に吸引し、ドラム外へ吸い出す。

後部下縁下の間隙４４と同様に、前部下縁下の狭小な間
隙４３により、凝縮水は両方向から内部室４０内に吸引
され除去される。

長手方向の寸法が長くなっても、サイホンシューの効果
は余り増加しないということが判明しているので、サイ
ホンシューの軸方向の長さは２２インチ（５６センチ）
より長（しな（ともよい。

構造は比較的複雑でなく、凝縮水がドラム内でリミング
、ポンディングあるいはカスケーデイングのいずれかの
状態であっても、凝縮水を有効に除去するように作動す
る。

この構造は回転ドラムの中に応力を生ぜず、また回転ド
ラム内の蒸気から外面への熱伝達に悪影響を及ぼさない
構造である。

この構造によれば前述の目的及び利点を達成し、熱伝達
を改良することによって改良された紙製品を提供し、更
に熱伝達が改善するので紙製品の原価が低減する。

【図面の簡単な説明】

第１図は乾燥用回転ドラムを切断した概略垂直断面図、
第２図は本発明の原理に従って構成し作動するサイホン
シューの拡大斜視図、第３図は第２図の■−■線に沿っ
て切断した垂直断面図、第４図は第２図のＩＶ−ＩＶ線
に沿って切断した垂直断面図である。 １０・・・・・・回転ドラムの胴、１０ａ・・・・・・
胴内面、ｌＬ１２・・・・・・鏡板、１３，１４・・・
・・・支持ハブ、１５・・・・・・供給導管、１６・・
・・・・ハウジング、１７・・・・・サイホンシュー、
１８・・・・・・半径方向の管、１９・・・・・・サイ
ホン屈曲管、２０・・・・・・水平管、２１・・・・・
・回転密封はめあい部、２６・・・・・・凝縮水及び吹
き込み蒸気のための管、３０・・・・・・後方部分、３
１゜３２・・・・・・端板、３３・・・・・・ラム前面
、３４・・・・・・ラム後面、３５，３６・・・・・・
下縁、４０・・・・・・内部室、４１ 、４２・・・・
・・孔、４３，４４・・・・・・間隙、４５・・・・・
・ボルト、４６・・・・・・ねじ孔、４７・・・・・・
スペーサ台、４９・・・・・・蒸気連通孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平滑な胴内面と、胴外面と、この胴外面と接触する
   紙ウェブを乾燥するように内部に蒸気を供給して前記胴
   外面を加熱する手段とを備えた乾燥用の中空円筒状の回
   転ドラムの胴と；この回転ドラムの胴の内面に生ずる凝
   縮水を除去するために前記回転ドラムの内部から外部へ
   導かれた凝縮水サイホン装置と； 前記胴内面からの凝縮水を受けるように前記凝縮水サイ
   ホン装置の入口端と連結したサイホンシューとを包含し
   、 前記サイホンシューは、軸方向にのび且つ前記胴内面に
   向うにつれ先細の傾斜を有する細長い前面と、前記胴内
   面との間の前部凝縮水収容間隙を画成する細長い下縁と
   を備えると共に、後部凝縮水収容間隙を画成する細長い
   下縁に向って先細の傾斜を有する細長い後面を備え、前
   記サイホンシューは更に、前記凝縮水サイ子ン装置に連
   通ずると共に、前記前部及び後部凝縮水収容間隙にも連
   通し凝縮水の流れを受は入れるように前記下縁に直接隣
   接する軸方向に細長い内部室を設けたことを特徴とする
   、抄紙機の乾燥機構。