WO2002093096A1 - Durchströmzylinder - Google Patents

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WO2002093096A1
WO2002093096A1 PCT/EP2002/004987 EP0204987W WO02093096A1 WO 2002093096 A1 WO2002093096 A1 WO 2002093096A1 EP 0204987 W EP0204987 W EP 0204987W WO 02093096 A1 WO02093096 A1 WO 02093096A1
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WO
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flow
webs
cylinder according
fiber
reinforced plastic
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PCT/EP2002/004987
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Thoröe SCHERB
Harald Schmidt-Hebbel
Original Assignee
Voith Paper Patent Gmbh
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Publication date
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Priority to US10/712,608 priority patent/US7331120B2/en
Priority to US11/491,740 priority patent/US20060254075A1/en

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B13/00—Machines and apparatus for drying fabrics, fibres, yarns, or other materials in long lengths, with progressive movement
    • F26B13/10—Arrangements for feeding, heating or supporting materials; Controlling movement, tension or position of materials
    • F26B13/14—Rollers, drums, cylinders; Arrangement of drives, supports, bearings, cleaning
    • F26B13/16—Rollers, drums, cylinders; Arrangement of drives, supports, bearings, cleaning perforated in combination with hot air blowing or suction devices, e.g. sieve drum dryers
    • 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
    • D21F5/18—Drying webs by hot air
    • D21F5/182—Drying webs by hot air through perforated 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
    • D21F5/18—Drying webs by hot air
    • D21F5/182—Drying webs by hot air through perforated cylinders
    • D21F5/184—Surfaces thereof

Definitions

  • the invention relates to a flow-through cylinder for a flow-through drying installation, in particular for tissue.
  • a through-flow cylinder of this type is specified, for example, in an article "High-tech through-flow drying for tissue” by Fleissner GmbH in ipw 3/2001, page 21.
  • the previously known through-flow cylinders also known as TAD (through air drying) cylinders, are made of metal.
  • the tissue web is guided on a sieve over the flow cylinder.
  • a gaseous medium is pressed through the tissue web by means of the flow cylinder.
  • This gaseous medium or fluid can have a temperature of over 300 ° C. In the event of a web break, this temperature acts directly on the screen, which is no longer cooled by the tissue web. In order to avoid damage to the screen due to the high temperature, this will .
  • the flow cylinder is also exposed to this temperature shock, which leads to extreme thermal stresses.
  • complex constructions are necessary (see the article "High-tech through-air drying for tissue" by Fleissner GmbH in ipw 3/2001, page 21).
  • the aim of the invention is to provide an improved flow-through cylinder of the type mentioned in the opening paragraph, in which the aforementioned problems are eliminated.
  • This object is achieved according to the invention in that the flow-through cylinder consists at least partially of fiber-reinforced plastic.
  • the material of the fiber-reinforced plastic can in particular receive glass fibers, aramid fibers and / or preferably carbon fibers.
  • the through-flow cylinder can thus at least partially consist in particular of carbon-reinforced plastic (CFRP).
  • the matrix material of the fiber-reinforced plastic advantageously consists of a material that is preferably heat-resistant up to at least 300 ° C.
  • This material can be, for example, resin or the like.
  • At least one fiber layer is provided and the fiber layer is selected so that the thermal expansion coefficient ⁇ of the fiber-reinforced plastic is smaller than that of steel at approximately 300 ° C. and preferably in a range 0 ⁇ a ⁇ 9 ⁇ 10 " 6 • 1 / Kelvin lies.
  • the coefficient of thermal expansion is preferably ⁇ of the fiber-reinforced one
  • plastic expediently more than about 30%, in particular more than about 50% and preferably more than about 70% of the fibers are oriented at least essentially in the circumferential direction.
  • the bending stiffness of the cylinder in question becomes very small.
  • Such a fiber layer is therefore not possible, for example, with guide rolls or smaller cylinders.
  • the fibers are axially aligned, at least in the outermost layer (see, for example, EP-A-0 363 887).
  • the cylinder diameter is therefore> 2.5 m, in particular> 4 m and preferably> 4.5 m, as a result of which sufficient bending rigidity is ensured even with wide tissue machines larger than 5 m.
  • the flow-through cylinder can generally comprise a jacket, front cover with bearing journal and at least on one side, preferably the drive side, a fluid discharge connection, for example an air discharge connection. If necessary, a feed connector or a fluid feed opening can also be provided instead.
  • a suction box or a blow box can be provided in the interior of the through-flow cylinder, through which the drying fluid, for example drying air, can be removed or supplied.
  • the suction or blow box can at least essentially span the area or sector of the through-flow cylinder wrapped in the web, as a result of which false air or leakage air is avoided. Alternatively, the area that is not wrapped around can also be covered, for example, with a cover plate to avoid false air.
  • At least the jacket of the flow-through cylinder consists at least partially of fiber-reinforced plastic, preferably carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the fibers preferably have a smaller coefficient of thermal expansion than the plastic in at least one direction.
  • the jacket can be made from individual elements, for example.
  • a preferred practical embodiment of the flow-through cylinder according to the invention is characterized in that it comprises circumferential, in particular annular webs and axially extending webs, that the circumferential webs are at least partially made of fiber-reinforced plastic, the fibers of which are oriented mainly in the circumferential direction, and that the webs running in the axial direction consist at least partially of metal and are preferably provided with recesses for the webs running in the circumferential direction.
  • the webs running in the circumferential direction are preferably glued to the webs running in the axial direction.
  • the flow cylinder expediently provided with a floating bearing in order to absorb the corresponding axial displacements.
  • An advantageous alternative embodiment of the flow-through cylinder according to the invention is characterized in that it comprises circumferentially extending, in particular annular webs and axially extending webs, that both the circumferentially extending webs and the axially extending webs each consist at least partially of fiber-reinforced plastic and that the webs running in the circumferential direction and the webs running in the axial direction are positively connected to one another and are preferably glued to one another.
  • the fibers in the webs running in the circumferential direction are preferably oriented in the circumferential direction and the fibers in the webs running in the axial direction are oriented in the axial direction, which entails a high degree of bending rigidity for the throughflow cylinder.
  • the jacket is expediently provided with square, in particular square or preferably rectangular, passage openings. These passage openings can in particular be formed between the webs.
  • the open area is preferably in a range from about 95% to 98%. Preferred dimensions of the openings are 60 mm x 120 mm.
  • the webs running in the axial direction are higher than the webs running in the circumferential direction.
  • the webs running in the axial direction protrude radially outwards compared to the webs running in the circumferential direction.
  • the flow sieve rests on the webs running in the axial direction.
  • the flow-through cylinder can also consist, for example, of segments which are glued or / and screwed together. It is also conceivable that it consists of individual short cylindrical sections, e.g. can be glued or screwed together. A resultant advantage is that a smaller autoclave is sufficient in the curing process.
  • both the webs running in the circumferential direction and the webs running in the axial direction end in the circumferential plane of the flow-through cylinder.
  • the flow-through screen also referred to as a TAD (through air drying) screen, rests on the webs running in the circumferential direction and the axial webs.
  • the flow-through cylinder can be covered with a sieve stocking in order to even out the flow of the gaseous medium, for example air, and thereby avoid markings. This is particularly advantageous if the open area is less than 96%.
  • the sieve stocking can, for example, consist of a material, for example metal, which is preferably heat-resistant up to 250 ° C.
  • the webs running in the axial direction and the webs running in the circumferential direction can have openings which enable cross-flows and thus equalize the flow.
  • the jacket of the flow-through cylinder consists of layers of fiber-reinforced plastic, in particular those produced by the winding process. It can be provided with round, square and / or rectangular openings, for example. The openings can already be left out during the manufacturing process (eg winding process) or subsequently machined, in particular by drilling and / or milling.
  • FIG. 1 is a schematic partial representation of a through-flow drying system, in particular for tissue with a through-flow cylinder according to the invention
  • Fig. 2 is a perspective view of that shown in Fig. 1
  • FIG. 3 shows a schematic section of the jacket of an embodiment of the through-flow cylinder made from several individual elements
  • Fig. 4 shows a schematic section of the jacket of a
  • Embodiment of the flow-through cylinder in which the jacket consists of layers made of fiber-reinforced plastic, in particular produced using the winding process, and with for example, round openings are provided, and
  • Fig. 5 is a schematic section through the cylinder jacket shown in Fig. 4.
  • FIG. 1 shows a schematic partial representation of a through-flow drying system 10, in particular for tissue.
  • This flow-through drying system 10 comprises a flow-through cylinder 12, around which a flow-through sieve 14 is guided. Together with the through-flow sieve 14, a tissue web is guided around the through-flow cylinder 12.
  • a hood 16 is assigned to the flow-through cylinder 12 and, in the present case, dry hot air is supplied via a line 18 and is supplied by a burner 20.
  • a suction box or a blow box can be provided inside the through-flow cylinder 12, through which the drying air can be removed or supplied.
  • a suction box 22 is provided inside the flow cylinder 12.
  • the mixture of hot air and steam is discharged via lines 24. Part of this mixture can also be fed back to the burner 20 via a line 26.
  • the through-flow cylinder 12 comprises a jacket 28, front cover 30, and, at least on one side, preferably the drive side, a discharge opening. 32 for moist hot air.
  • this discharge opening is provided in the relevant journal 34.
  • the axis of the throughflow cylinder 12 is indicated in FIG. 2 by "X".
  • the purely ' schematically indicated surface 28 of the through-flow cylinder 12 is provided with through-openings 36.
  • At least the jacket 28 of the through-flow cylinder 12 consists at least partially of fiber-reinforced plastic.
  • the material of the fiber-reinforced plastic can contain, for example, glass fibers, aramid fibers and / or preferably carbon fibers.
  • the jacket 28 can thus at least partially consist in particular of carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • FIG. 3 shows a schematic section of the jacket 28 of an embodiment of the through-flow cylinder 12 made from several individual parts.
  • the jacket 28 comprises webs 38 running in the circumferential direction, in particular annular webs, and webs 40 running in the axial direction.
  • the webs 38 running in the circumferential direction are at least partially made of fiber-reinforced plastic, the fibers of which are mainly oriented in the circumferential direction, and the webs 40 running in the axial direction are at least partially made of metal and preferably with cutouts 42 for the are provided in the circumferential direction webs 38.
  • the webs 38 running in the circumferential direction can be connected with the in. Be axially extending webs 40 glued.
  • a spacer can be assigned to the webs 40 running in the axial direction.
  • both the webs 38 running in the circumferential direction and the webs 40 running in the axial direction each consist at least partially of fiber-reinforced plastic and the webs 38 running in the circumferential direction and the webs 40 running in the axial direction form-fit with one another connected and preferably glued together.
  • the fibers in the webs 38 running in the circumferential direction are preferably oriented in the circumferential direction and the fibers in the webs 40 running in the axial direction are preferably oriented in the axial direction.
  • the jacket 28 can be provided with square, in particular square or preferably rectangular, passage openings 36, which in the present case can be formed between the webs 38, 40.
  • the height of the webs 38 running in the circumferential direction is indicated in FIG. 3 by hu and the height of the webs 40 running in the axial direction by h a .
  • these heights hu and h a can be the same size or different.
  • the webs 40 running in the axial direction can be higher than the webs 38 running in the circumferential direction.
  • the heights h a of the axial webs 40 can be greater than approximately 100 mm, preferably greater than approximately 200 mm.
  • both the webs 38 running in the circumferential direction and the webs 40 running in the axial direction end in the circumferential plane, so that the throughflow screen 14 rests on the webs 38 running in the circumferential direction and the axial webs 40.
  • FIG. 4 shows a schematic section of the jacket 28 of an embodiment of the through-flow cylinder 12, in which the jacket 28 consists of layers made of fiber-reinforced plastic, in particular those produced by the winding process, and with, for example, round, square and / or rectangular, in the present case round, through openings 36 is provided.
  • the jacket 28 consists of layers made of fiber-reinforced plastic, in particular those produced by the winding process, and with, for example, round, square and / or rectangular, in the present case round, through openings 36 is provided.
  • connecting channels between adjacent bores or through openings can be provided.
  • FIG. 5 which shows a schematic section through the cylinder jacket 28 shown in FIG. 4, the passage openings 36 can be countersunk.
  • the outer radius of the jacket 28 is indicated by “r a " and the inner radius by “n”.
  • the radial thickness of the jacket 28 is designated " ⁇ M”. This can in particular be> 100 mm and preferably> 200 mm. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

Es wird ein Durchströmzylinder für eine Durchströmtrocknungsanlage insbesondere für Tissue angegeben, der zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff besteht.

Description

Durchströmzylinder
Die Erfindung betrifft einen Durchström2ylinder für eine Durchströmtrocknungsanlage insbesondere für Tissue. Ein Durchströmzylinder dieser Art ist beispielsweise in einem Artikel "Hightech Durchströmtrocknung für Tissue" der Fleissner GmbH in ipw 3/2001 , Seite 21, angegeben.
Die bisher bekannten Durchströmzylinder, auch als TAD (through air drying) -Zylinder bezeichnet, bestehen aus Metall. Die Tissuebahn wird auf einem Sieb über den Durchströmzylinder geführt. Dabei wird mittels des Durchströmzylinders ein gasförmiges Medium durch die Tissuebahn gedrückt. Dieses gasförmige Medium oder Fluid kann eine Temperatur von über 300°C besitzen. Im Fall eines Bahnabrisses wirkt diese Temperatur direkt auf das Sieb, das jetzt nicht mehr durch die Tissuebahn gekühlt wird. Um eine Beschädigung des Siebes infolge der hohen Temperatur zu vermeiden, wird das. Sieb mittels eines Kaltwasserspritzrohres schockartig abgekühlt. Diesem Temperaturschock ist auch der Durchströmzylinder ausgesetzt, was zu extremen Wärmespannungen führt. Um ein Reißen des Metalls zu verhindern bzw. die Reißgefahr zu reduzieren, sind aufwendige Konstruktionen notwendig (siehe den Artikel "Hightech Durchströmtrocknung für Tissue" der Fleissner GmbH in ipw 3/2001, Seite 21).
Ziel der Erfindung ist es, einen verbesserten Durchströmzylinder der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die zuvor genannten Probleme beseitigt sind. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Durchströmzylinder zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff besteht.
Dabei kann das Material des faserverstärkten Kunststoffes insbesondere Glasfasern, Aramidfasern und/ oder vorzugsweise Kohlenstoffasern erhalten. Der Durchströmzylinder kann somit zumindest teilweise insbesondere aus kohlenstoffverstärktem Kunststoff (CFK) bestehen.
Vorteilhafterweise besteht der Matrixwerkstoff des faserverstärkten Kunststoffes aus einem vorzugsweise zumindest bis 300°C hitzebeständigem Material. Bei diesem Material kann es sich beispielsweise um Harz oder dergleichen handeln.
Von Vorteil ist, wenn wenigstens eine Faserlage vorgesehen ist und die Faserlage so gewählt ist, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient α des faserverstärkten Kunststoffes kleiner ist als der von Stahl bei etwa 300°C und vorzugsweise in einem Bereich 0 < a < 9 ■ 10"6 • 1 /Kelvin liegt.
Vorzugsweise ist der Wärmeausdehnungskoeffizient α des faserverstärkten
Kunststoffes zumindest in Umfangsrichtung kleiner als etwa 3 • 10"6 • — ,
K
insbesondere kleiner als etwa 2 • 10"6 • — und vorzugsweise kleiner als
K
etwa 1 • 10'6 - — . K
Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, daß bei der Herstellung des faserverstärkten, zum Beispiel kohlefaserverstärkten, Kunststoffes zweck- zweckmäßigerweise mehr als etwa 30 %, insbesondere mehr als etwa 50 % und vorzugsweise mehr als etwa 70 % der Fasern zumindest im wesentlichen in Umfangsrichtung orientiert sind.
Ungünstig ist dabei allerdings, daß die Biegesteifigkeit des betreffenden Zylinders sehr klein wird. Eine solche Faserlage ist demnach beispielsweise bei Leitwalzen oder kleineren Zylindern nicht möglich. Bei diesen werden die Fasern zumindest in der äußersten Lage axial ausgerichtet (vgl. zum Beispiel EP-A-0 363 887). Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Durchströmzylinders ist der Zylinderdurchmesser daher > 2, 5 m, insbesondere > 4 m und vorzugsweise > 4,5 m, wodurch eine ausreichende Biegesteifigkeit auch bei breiten Tissuema- schinen größer als 5 m gewährleistet ist.
Der Durchströmzylinder kann im allgemeinen einen Mantel, stirnseitige Deckel mit Lagerzapfen und zumindest auf einer Seite, vorzugsweise der Triebseite, einen Fluidabführstutzen, zum Beispiel Luftabführstutzen umfassen. Gegebenenfalls kann stattdessen auch ein Zuführstutzen bzw. eine Fluidzuführöffnung vorgesehen sein. Im Innern des Durchströmzylinders kann entsprechend ein Saugkasten oder ein Blaskasten vorgesehen sein, durch den das Trocknungsfluid, zum Beispiel Trocknungsluft, ab- bzw. zugeführt werden kann. Der Saug- bzw. Blaskasten kann zumindest im wesentlichen den von der Bahn umschlungenen Bereich oder Sektor des Durchströmzylinders überspannen, wodurch Falschluft oder Leckageluft vermieden wird. Alternativ kann auch der nicht umschlungene Bereich z.B. mit einem Abdeckblech zur Vermeidung von Falschluft abgedeckt sein. Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform besteht zumindest der Mantel des Durchströmzylinders zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise Kohlefaser verstärktem Kunststoff (CFK). Vorzugsweise haben die Fasern zumindest in einer Richtung einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Kunststoff.
Der Mantel kann zum Beispiel aus Einzelelementen hergestellt sein. Eine bevorzugte praktische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Durchströmzylinders zeichnet sich dadurch aus, daß er in Umfangsrichtung verlaufende, insbesondere ringförmige Stege und in Axialrichtung verlaufende Stege umfaßt, daß die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff bestehen, deren Fasern hauptsächlich in Umfangsrichtung orientiert sind, und daß die in Axialrichtung verlaufende Stege zumindest teilweise aus Metall bestehen und vorzugsweise mit Aussparungen für die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege versehen sind.
Nachdem die Fasern des faserverstärkten Kunststoffes der in Umfangsrichtung verlaufenden Stege hauptsächlich in Umfangsrichtung orientiert sind, ergibt sich in Umfangsrichtung ein kleiner Wärmeausdehnungskoeffizient α.
Die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege sind mit den in Axialrichtung verlaufenden Stegen vorzugsweise verklebt.
Da sich die in Axialrichtung verlaufenden Stege aus Metall bei einem entsprechenden Temperaturwechsel ausdehnen können, ist der Durch- strömylinder zweckmäßigerweise mit einem Loslager versehen, um die entsprechenden axialen Verschiebungen aufzufangen.
Eine vorteilhafte alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Durchströmzylinders zeichnet sich dadurch aus, daß er in Umfangsrichtung verlaufende, insbesondere ringförmige Stege und in Axialrichtung verlaufende Stege umfaßt, daß sowohl die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege als auch die in Axialrichtung verlaufenden Stege jeweils zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff bestehen und daß die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege und die in Axialrichtung verlaufenden Stege formschlüssig miteinander verbunden und vorzugsweise miteinander verklebt sind.
Dabei sind die Fasern in den in Umfangsrichtung verlaufenden Stegen vorzugsweise in Umfangsrichtung und die Fasern in den in Axialrichtung verlaufenden Stegen in Axialrichtung orientiert, was eine hohe Biegesteifigkeit für den Durchströmzylinder mit sich bringt.
Der Mantel ist zweckmäßigerweise mit viereckigen, insbesondere quadratischen oder vorzugsweise rechteckigen Durchtrittsöffnungen versehen. Diese Durchtrittsöffnungen können insbesondere zwischen den Stegen gebildet sein. Die offene Fläche liegt vorzugsweise in einem Bereich von etwa 95 % bis 98 %. Bevorzugte Maße der Öffnungen sind 60 mm x 120 mm.
In bestimmten Fällen ist es von Vorteil, wenn die in Axialrichtung verlaufenden Stege höher sind als die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege. So können gemäß einer zweckmäßigen alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Durchströmzylinders die in Axialrichtung verlaufenden Stege gegenüber den in Umfangsrichtung verlaufenden Stegen radial nach außen vorstehen. In diesem Fall liegt das Durchströmsieb auf den in Axialrichtung verlaufenden Stegen auf.
Der Durchströmzylinder kann beispielsweise auch aus Segmenten bestehen, die zusammengeklebt oder/und geschraubt sind. Es ist auch denkbar, daß er aus einzelnen kurzen zylindrischen Abschnitten besteht, die z.B. zusammengeklebt oder geschraubt sein können. Ein sich daraus ergebender Vorteil besteht darin, daß ein kleinerer Autoklav beim Aushärtprozeß ausreichend ist.
Es ist beispielsweise auch möglich, daß sowohl die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege als auch die in Axialrichtung verlaufenden Stege in der Umfangsebene des Durchströmzylinders enden. In diesem Fall liegt das Durchströmsieb, auch als TAD (through air drying)-Sieb bezeichnet, auf den in Umfangsrichtung verlaufenden Stegen und den axialen Stegen auf.
Der Durchströmzylinder kann mit einem Siebstrumpf bezogen sein, um die Strömung des hindurchtretenden gasförmigen Mediums, zum Beispiel Luft, zu vergleichmäßigen und dadurch Markierungen zu vermeiden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die offene Fläche kleiner als 96 % ist. Der Siebstrumpf kann beispielsweise aus einem vorzugsweise zumindest bis 250°C hitzbeständigem Material, zum Beispiel Metall, bestehen.
Die in Axialrichtung verlaufenden Stege und die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege können Durchbrechungen aufweisen, die Querströmungen ermöglichen und somit die Strömung vergleichmäßigen. Bei einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform besteht der Mantel des Durchströmzylinders aus insbesondere nach dem Wickelverfahren erzeugten Lagen aus faserverstärktem Kunststoff. Dabei kann er beispielsweise mit runden, quadratischen und/ oder rechteckigen Durchtrittsöffnungen versehen sein. Die Öffnungen können schon beim Herstellungsprozeß (z.B. Wickelverfahren) ausgespart oder nachträglich spanabhebend, d.h. insbesondere durch Bohren und/ oder Fräsen, erzeugt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische Teildarstellung einer Durchströmungs- trocknungsanlage insbesondere für Tissue mit einem erfindungsgemäßen Durchströmzylinder,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des in der Fig. 1 gezeigten
Durchströmzylinders,
Fig. 3 einen schematischen Ausschnitt aus dem Mantel einer aus mehreren Einzelelementen hergestellten Ausführungsform des Durchströmzylinders,
Fig. 4 einen schematischen Ausschnitt aus dem Mantel einer
Ausführungsform des Durchströmzylinders, bei der der Mantel aus insbesondere nach dem Wickelverfahren erzeugten Lagen aus faserverstärktem Kunststoff besteht und mit beispielsweise runden Durchtrittsöffnungen versehen ist, und
Fig. 5 einen schematischen Schnitt durch den in der Fig. 4 gezeigten Zylindermantel.
Fig. 1 zeigt in schematischer Teildarstellung eine Durchströmungs- trocknungsanlage 10 insbesondere für Tissue.
Diese Durchströmungstrocknungsanlage 10 umfaßt einen Durchströmzylinder 12, um den ein Durchströmsieb 14 geführt ist. Zusammen mit dem Durchströmsieb 14 wird eine Tissuebahn um den Durchströmzylinder 12 geführt.
Dem Durchströmzylinder 12 ist eine Haube 16 zugeordnet, der im vorliegenden Fall über eine Leitung 18 trockene Heißluft zugeführt wird, die von einem Brenner 20 geliefert wird.
Im Innern des Durchströmzylinders 12 kann ein Saugkasten oder ein Blaskasten vorgesehen sein, durch den die Trocknungsluft ab- bzw. zugeführt werden kann. Im vorliegenden Fall ist im Innern des Durchströmzylinders 12 ein Saugkasten 22 vorgesehen. Das Gemisch aus Heißluft und Dampf wird über Leitungen 24 abgeführt. Ein Teil dieses Gemisches kann über eine Leitung 26 auch wieder dem Brenner 20 zugeführt werden.
Wie insbesondere auch anhand der Fig. 2 zu erkennen ist, umfaßt der Durchströmzylinder 12 einen Mantel 28, stirnseitige Deckel 30, und, zumindest auf einer Seite, vorzugsweise der Triebseite, eine Abzugsöff- nung 32 für feuchte Heißluft. Im vorliegenden Fall ist diese Abzugsöffnung in dem betreffenden Lagerzapfen 34 vorgesehen.
Die Achse des Durchströmzylinders 12 ist in der Fig. 2 mit "X" angedeutet. Die rein 'schematisch angedeutete Oberfläche 28 des Durchströrnzylinders 12 ist mit Durchtrittsöffnungen 36 versehen.
Zumindest der Mantel 28 des Durchströmzylinders 12 besteht zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff. Das Material des faserverstärkten Kunststoffes kann beispielsweise Glasfasern, Aramidfasern und/ oder vorzugsweise Kohlenstoffasern enthalten. Der Mantel 28 kann somit zumindest teilweise insbesondere aus Kohlefaser verstärktem Kunststoff (CFK) bestehen.
Fig. 3 zeigt einen schematischen Ausschnitt aus dem Mantel 28 einer aus mehreren Einzelteilen hergestellten Ausführungsform des Durchströmzylinders 12.
Der Mantel 28 umfaßt in Umfangsrichtung verlaufende, insbesondere ringförmige, Stege 38 und in Axialrichtung verlaufende Stege 40.
Dabei ist beispielsweise ein solcher Aufbau denkbar, bei dem die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege 38 zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff bestehen, deren Fasern hauptsächlich in Umfangsrichtung orientiert sind, und die in Axialrichtung verlaufenden Stege 40 zumindest teilweise aus Metall bestehen und vorzugsweise mit Aussparungen 42 für die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege 38 versehen sind. Die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege 38 können mit den in. Axialrichtung verlaufenden Stegen 40 verklebt sein. Den in Axialrichtung verlaufenden Stegen 40 kann ein Lόslager zugeordnet sein.
Es ist jedoch beispielsweise auch ein solcher Aufbau möglich, bei dem sowohl die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege 38 als auch die in Axialrichtung verlaufenden Stege 40 jeweils zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff bestehen und die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege 38 und die in Axialrichtung verlaufenden Stege 40 formschlüssig miteinander verbunden und vorzugsweise miteinander verklebt sind.
Im letzteren Fall sind die Fasern in den in Umfangsrichtung verlaufenden Stegen 38 vorzugsweise in Umfangsrichtung und die Fasern in den in Axialrichtung verlaufenden Stegen 40 vorzugsweise in Axialrichtung orientiert.
Der Mantel 28 kann mit viereckigen, insbesondere quadratischen oder vorzugsweise rechteckigen Durchtrittsöffnungen 36 versehen sein, die im vorliegenden Fall zwischen den Stegen 38, 40 gebildet sein können.
Die Höhe der in Umfangsrichtung verlaufenden Stege 38 ist in der Fig. 3 mit hu und die Höhe der in Axialrichtung verlaufenden Stege 40 mit ha angegeben. Wie eingangs bereits erwähnt, können diese Höhen hu und ha gleich groß oder auch verschieden sein. So können die in Axialrichtung verlaufenden Stege 40 zum Beispiel höher sein als die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege 38. Zur Erhöhung der Biegesteifigkeit können die Höhen ha der axialen Stege 40 größer als etwa 100 mm, vorzugsweise größer als etwa 200 mm sein. Stehen die in Axialrichtung verlaufenden Stege 40 gegenüber den in Umfangsrichtung verlaufenden Stegen 38 radial nach außen vor, so liegt das Durchströmsieb 14 (vgl. Fig. 1) auf den in axial verlaufenden Stegen 40 auf. Es ist jedoch auch denkbar, daß sowohl die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege 38 als auch die in Axialrichtung verlaufenden Stege 40 in der Umfangsebene enden, so daß das Durchströmsieb 14 auf den in Umfangsrichtung verlaufenden Stegen 38 und den axialen Stegen 40 aufliegt.
Fig. 4 zeigt einen schematischen Ausschnitt aus dem Mantel 28 einer Ausführungsform des Durchströmzylinders 12, bei der der Mantel 28 aus insbesondere nach dem Wickelverfahren erzeugten Lagen aus faserverstärktem Kunststoff besteht und mit beispielsweise runden, quadratischen und/ oder rechteckigen, im vorliegenden Fall runden Durchtrittsöffnungen 36 versehen ist. Zur Vergleichmäßigung der Strömung können Verbindungskanäle zwischen benachbarten Bohrungen oder Durchtrittsöffnungen vorgesehen sein.
Wie insbesondere auch anhand der Fig. 5 zu erkennen ist, die einen schematischen Schnitt durch den in Fig. 4 gezeigten Zylindermantel 28 zeigt, können die Durchtrittsöffnungen 36 angesenkt sein.
In der Fig. 5 ist der Außenradius des Mantels 28 ist mit "ra" und der Innenradius mit "n" angegeben. Die radiale Dicke des Mantels 28 ist mit "ΓM" bezeichnet. Diese kann insbesondere > 100 mm und vorzugsweise > 200 mm sein. Bezugszeichenliste
10 Durchströmungstrocknungsanlage
12 Durchströmzylinder
14 Durchströmsieb
16 Haube
18 Leitung
20 Brenner
22 Saugkasten
24 Leitung
26 Leitung
28 Mantel
30 stirnseitiger Deckel
32 Abzugsöffnung
34 Lagerzapfen
36 Durchtrittsöffnung
38 in Umfangsrichtung verlaufender Steg
40 in Axialrichtung verlaufender Steg
42 Aussparung ha Höhe eines in Axialrichtung verlaufenden Steges hu Höhe eines in Umfangsrichtung verlaufenden Steges ra Mantelaußendurchmesser n Mantelinnendurchmesser
ΓM Manteldicke

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Durchströmzylinder (12) für eine Durchströmtrocknungsanlage (10) insbesondere für Tissue, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß er zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff besteht.
2. Durchströmzylinder nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Material des faserverstärkten Kunststoffes Glasfasern, A- ramidfasern und/ oder vorzugsweise Kohlenstoffasern (CFK) enthält.
3. Durchströmzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Matrixwerkstoff des faserverstärkten Kunststoffes aus einem vorzugsweise zumindest bis 300 °C hitzebeständigen Material, wie z.B. Harz, besteht.
4. Durchströmzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens eine Faserlage vorgesehen ist und daß die Faserlage so gewählt ist, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient a des faserverstärkten Kunststoffes kleiner als der von Stahl bei etwa 300 °C ist und vorzugsweise in einem Bereich 0 < a < 9 • 10"6 • 1/ Kelvin liegt.
5. Durchströmzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Wärmeausdehnungskoeffizient a des faserverstärkten
Kunststoffes zumindest in Umfangsrichtung kleiner als etwa 3 • 10"6
1 1
— , insbesondere kleiner als etwa 2 • 10~6 • — und vorzugsweise K K
kleiner als etwa 1 • 10"6 • — ist.
K
6. Durchströmzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß mehr als etwa 30 %, insbesondere mehr als etwa 50 % und vorzugsweise mehr als etwa 70 % der Fasern des faserverstärkten Kunststoffes zumindest im wesentlichen in Umfangsrichtung orientiert sind.
7. Durchströmzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß er einen Durchmesser > 2, 5 m, insbesondere > 4 m und vorzugsweise > 4,5 m besitzt.
8. Durchströmzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens sein Mantel (28) zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise Kohlefaser verstärktem Kunststoff (CFK), besteht.
9. Durchströmzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß er in Umfangsrichtung verlaufende, insbesondere ringförmige Stege (38) und in Axialrichtung verlaufende Stege (40) umfaßt, daß die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege (38) zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff bestehen, deren Fasern hauptsächlich in Umfangsrichtung orientiert sind, und daß die in Axialrichtung verlaufende Stege (40) zumindest teilweise aus Metall bestehen und vorzugsweise mit Aussparungen (42) für die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege (38) versehen sind.
10. Durchströmzylinder nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege (38) mit den in Axialrichtung verlaufenden Stegen (40) verklebt sind.
11. Durchströmzylinder nach Anspruch 9 oder 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß er mit einem Loslager versehen ist.
12. Durchströmzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß er in Umfangsrichtung verlaufende, insbesondere ringförmige Stege (38) und in Axialrichtung verlaufende Stege (40) umfaßt, daß sowohl die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege (38) als auch die in Axialrichtung verlaufenden Stege (40) jeweils zumindest teilweise aus faserverstärktem Kunststoff bestehen und daß die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege (38) und die in Axialrichtung verlaufen- den Stege (40) formschlüssig miteinander verbunden und vorzugsweise miteinander verklebt sind.
13. Durchströmzylinder nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fasern in den in Umfangsrichtung verlaufenden Stegen (38) in Umfangsrichtung und die Fasern in den in Axialrichtung verlaufenden Stegen (40) in Axialrichtung orientiert sind.
14. Durchströmzylinder nach Anspruch 12 oder 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sein Mantel (28) mit viereckigen, insbesondere quadratischen oder vorzugsweise rechteckigen Durchtrittsöffnungen (36) versehen ist.
15. Durchströmzylinder nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Durchtrittsöffnungen (36) zwischen den Stegen (38, 40) gebildet sind.
16. Durchströmzylinder nach Anspruch 14 oder 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die offene Fläche in einem Bereich von etwa 95 % bis 98 % liegt.
17. Durchströmzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Maße einer jeweiligen Durchtrittsöffnungen (36) 60 mm x 120 mm betragen.
18. Durchströmzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die in Axialrichtung verlaufenden Stege (40) höher sind als die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege (38).
19. Durchströmzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sowohl die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege (38) als auch die in Axialrichtung verlaufenden Stege (40) in der Umfangs- ebene enden.
20. Durchströmzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die in Axialrichtung verlaufenden Stege (40) gegenüber den in Umfangsrichtung verlaufenden Stegen (3ß) radial nach außen vorstehen.
21. Durchströmzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß er, insbesondere bei einer offenen Fläche < 96 %, mit einem Siebstrumpf bezogen ist.
22. Durchströmzylinder nach Anspruch 21, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Siebstrumpf aus einem vorzugsweise zumindest bis 250 °C hitzebeständigen Material, z.B. Metall, besteht.
23. Durchströmzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sein Mantel aus insbesondere nach dem Wickelverfahren erzeugten Lagen aus faserverstärktem Kunststoff besteht und mit beispielsweise runden, quadratischen und/ oder rechteckigen Durchtrittsöffnungen versehen ist.
24. Durchströmzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fasern zumindest in einer Richtung einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen als der Kunststoff.
25. Durchströmzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß er aus Segmenten besteht, die insbesondere zusammengeklebt oder/und geschraubt sind.
26. Durchströmzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß er aus einzelnen insbesondere kurzen zylindrischen Abschnitten besteht, die vorzugsweise zusammengeklebt oder geschraubt sind.
27. Durchströmzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die in Axialrichtung verlaufenden Stege und die in Umfangsrichtung verlaufenden Stege Durchbrechungen aufweisen.
28. Durchströmzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Höhen (ha) der in Axialrichtung verlaufenden Stege (40) größer als etwa 100 mm und vorzugsweise größer als etwa 200 mm sind.
29. Durchströmzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß Verbindungskanäle zwischen benachbarten Durchtrittsöffnun- gen oder Bohrungen vorgesehen sind.
30. Durchströmzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die radiale Dicke (ΓM) des Mantels (28) > .100 mm und vorzugsweise > 200 mm ist.
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