WO2006072507A1 - Trockenzylinder - Google Patents

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drying
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cladding layer
layer
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Rainer Kloibhofer
Christoph Haase
Thomas Gruber-Nadlinger
Herbert Boden
Erich Rollenitz
Manfred Gloser
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Voith Patent Gmbh
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    • 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
    • D21F5/022—Heating the cylinders
    • D21F5/027—Heating the cylinders using a heat-transfer fluid between the heating means and the cylinder shell

Definitions

  • the invention relates to a drying cylinder for drying a paper, board, tissue or another fibrous web in a machine for producing and / or finishing the same with a carrier body and an outer jacket layer which is heated by a hot fluid.
  • drying arrangements with such drying cylinders have long been known, the fibrous web, which, supported by a drying wire, wraps around.
  • the contact of the fibrous web with the hot jacket surface causes the heating and, in particular, after the removal from the drying cylinder to evaporate.
  • the drying rate is essentially limited by the jacket thickness and thus the thermal resistance of the drying cylinder.
  • the object of the invention is therefore to increase the heat flow through the outer cladding layer.
  • this object is achieved in that between the support body and the outer cladding layer at least one cavity is present, through which the fluid flows and the outer cladding layer is predominantly so thin that the quotient of the thermal conductivity of the material and the thickness of the outer cladding layer greater as a limit, for steel 3.2 kW / m 2 K, for aluminum - 2 -
  • the support body preferably extends axially over the entire drying cylinder and ensures sufficient stability of the same. This leads to a substantial relief of the supporting function of the outer jacket layer, so that it can be made much thinner.
  • the outer cladding layer must only support itself and absorb the internal pressure of the fluid in the cavity. Depending on the design and extent of the drying cylinder and the support of the outer cladding layer results in a minimum thickness for the outer cladding layer.
  • the upper limit of the thickness of the cladding layer is determined by the o.g. Limit value given.
  • the outer jacket layer should be supported by tie rods on the support body. This can about struts, partitions o.a. take place, with fixed or positive connections are possible.
  • the support body carries an inner cladding layer, the like with the outer cladding layer via connecting elements such as webs, fins o.a. is connected, wherein the cavity between the outer and the inner cladding layer is formed.
  • the fluid is vapor and the pressure in the cavity is preferably between 1, 5 and 13 bar, it will suffice to make the outer jacket layer with a thickness between 5 and 15 mm.
  • Jacket layer of advantage these profiled inside, preferably grooved perform.
  • the quotient should be outside the tie rods or fasteners above the corresponding limit and / or at more than 60%, preferably more than 75% of the outer surface of the outer cladding layer, the quotient at least on average greater than the corresponding limit.
  • a preferred application of the heated drying cylinder results in addition to the replacement of conventional drying cylinders in drying arrangements for a fibrous web, in which at least one water-absorbing band wraps around the drying cylinder together with the fibrous web, the fibrous web comes into contact with the drying cylinder and another, outer, dense band is cooled in the wrap of the drying cylinder.
  • the steam resulting from the heating of the fibrous web during contact with the heated drying cylinder passes into the water-absorbing ribbons surrounding the fibrous web when the drying cylinder is wrapped around. These tapes cause condensation and storage of the condensate.
  • the dense band wraps around the drying cylinder, preventing steam from escaping.
  • This dense band is usually cooled, so as to specify by the gain of the temperature gradient to the heated drying cylinder towards the direction of evaporation from the fibrous web and to enhance the condensation of the vapor.
  • the fibrous web is pressed by a belt, preferably a dryer, with a strip tension of at least 10, preferably at least 20 kN / m on the outer surface of the drying cylinder.
  • FIG 1 a schematic cross section through a drying cylinder 4, Figure 2. another drying cylinder 4 and
  • Figure 3 a cross section through a drying arrangement.
  • the essential feature of the drying cylinder 4 according to the invention is a very thin outer jacket layer 7, which is stabilized by a supporting body 8 of the drying cylinder 4.
  • the quotient A of the thermal conductivity ⁇ and the jacket thickness s is greater than 3.2 kW / m 2 K.
  • the thickness of the outer jacket layer 7 is therefore between 4 and 18 mm.
  • the loss of stability compensates for the support body 8, which extends axially over the entire drying cylinder 4. - 5 -
  • the vapor in the cavities has a pressure between 1, 5 and 10 bar and flows axially through the cavities 12.
  • this cladding layer 7 has ribs 10 which protrude from the condensate layer.
  • the support body 8 is formed as a thick-walled cylinder jacket, which limits the cavities 12 at the same time.
  • the cavities 12 in Figure 2 are bounded by an inner 11 and an outer 7 cladding layer.
  • As stabilizing connecting elements 6 between these cladding layers 7,11 sidewalls are used.
  • the inner cladding layer 11 is supported by the support body 8.
  • FIG. 3 shows a preferred application of the drying cylinder 4 in a drying arrangement in which the fibrous web 1, together with at least one water-absorbing band 2 and an outwardly dense band 3, wraps around the drying cylinder 4.
  • the dense band 2 is cooled during the wrapping of a hood 5 with water.
  • the heating of the fibrous web 1 during contact with the outer jacket layer 7 of the drying cylinder 4 leads to evaporation and condensation of the liquid in the water-absorbing belt 2. This is from - 6 -

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Trockenzylinder (4) zur Trocknung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn (1 ) in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben mit einem Tragkörper (8) und einer äußeren Mantelschicht (7), die von einem heißen Fluid beheizt wird. Dabei soll der Wärmestrom durch die äußere Mantelschicht (7) dadurch vergrößert werden, dass zwischen dem Tragkörper (8) und der äußeren Mantelschicht (7) zumindest ein Hohlraum (12) vorhanden ist, durch den das Fluid strömt und die äußere Mantelschicht (7) überwiegend so dünn ist, dass der Quotient (A) aus der Wärmeleitfähigkeit des Materials und der Dicke (s) der äußeren Mantelschicht (7) größer als ein Grenzwert (G) ist, der für Stahl 3,2 kW/m2K, für Aluminium 30 kW/m2K, für Bronzelegierungen 18 kW/m2K, für Kupfer 3,4 kW/m2K und für Magnesium 6,1 kW/m2K beträgt.

Description

Trockenzylinder
Die Erfindung betrifft einen Trockenzylinder zur Trocknung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben mit einem Tragkörper und einer äußeren Mantelschicht, die von einem heißen Fluid beheizt wird.
Trocknungsanordnungen mit derartigen Trockenzylindern sind seit langem bekannt, wobei die Faserstoffbahn diese, von einem Trockensieb gestützt, umschlingt. Durch den Kontakt der Faserstoffbahn mit der heißen Mantelfläche kommt es zur Aufheizung und insbesondere nach der Wegführung vom Trockenzylinder zur Ausdampf u ng.
Diese Trocknungsanordnungen benötigen wegen der begrenzten Trocknungsrate der Trockenzylinder relativ viel Raum.
Dabei wird die Trocknungsrate im wesentlichen von der Mantelstärke und damit dem Wärmeleitwiderstand des Trockenzylinders begrenzt.
Andererseits erfordert die Länge von mehreren Metern und der Durchmesser von mehr als einem Meter schon zur Gewährleistung einer ausreichenden Stabilität einen relativ dicken Zylindermantel.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Wärmestrom durch die äußere Mantelschicht zu vergrößern.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen dem Tragkörper und der äußeren Mantelschicht zumindest ein Hohlraum vorhanden ist, durch den das Fluid strömt und die äußere Mantelschicht überwiegend so dünn ist, dass der Quotient aus der Wärmeleitfähigkeit des Materials und der Dicke der äußeren Mantelschicht größer als ein Grenzwert ist, der für Stahl 3,2 kW/m2K, für Aluminium - 2 -
30 kW/m2K, für Bronzelegierungen 18 kW/m2K, für Kupfer 3,4 kW/m2K und für Magnesium 6,1 kW/m2K beträgt.
Der Tragkörper erstreckt sich vorzugsweise axial über den gesamten Trockenzylinder und sorgt für eine ausreichende Stabilität desselben. Dies führt zu einer wesentlichen Entlastung der Tragfunktion der äußeren Mantelschicht, so dass diese viel dünner ausgeführt werden kann.
Im wesentlichen muss die äußere Mantelschicht nur sich selbst tragen und den Innendruck des Fluids im Hohlraum aufnehmen. Je nach Konstruktion und Ausdehnung des Trockenzylinders sowie der Abstützung der äußeren Mantelschicht ergibt sich eine Mindeststärke für die äußere Mantelschicht.
Die obere Begrenzung der Dicke der Mantelschicht wird für das entsprechende Material durch den o.g. Grenzwert gegeben.
Vorzugsweise sollte sich die äußere Mantelschicht über Zuganker am Tragkörper abstützen. Dies kann über Streben, Zwischenwände o.a. erfolgen, wobei feste oder formschlüssige Verbindungen möglich sind.
Es kann aber auch von Vorteil sein, wenn der Tragkörper eine innere Mantelschicht trägt, die mit der äußeren Mantelschicht über Verbindungselemente wie Stege, Lamellen o.a. verbunden ist, wobei der Hohlraum zwischen der äußeren und der inneren Mantelschicht gebildet wird.
Insbesondere dann, wenn das Fluid Dampf ist und der Druck im Hohlraum vorzugsweise zwischen 1 ,5 und 13 bar liegt, dürfte es genügen, die äußere Mantelschicht mit einer Dicke zwischen 5 und 15 mm auszuführen.
Um dabei den Wärmeübergang vom Dampf zur äußeren Mantelschicht zu verbessern, ist es wegen der Kondensatbildung an der Innenseite der äußeren - 3 -
Mantelschicht von Vorteil, diese Innenseite profiliert, vorzugsweise gerillt auszuführen.
Im Interesse eines möglichst großen Wärmestromes sollte der Quotient außerhalb von Zugankern oder Verbindungselemente über dem entsprechenden Grenzwert liegen und/oder bei mehr als 60%, vorzugsweise mehr als 75% der Mantelfläche der äußeren Mantelschicht der Quotient zumindest im Durchschnitt größer als der entsprechende Grenzwert sein.
Eine bevorzugte Anwendung des beheizten Trockenzylinders ergibt sich neben dem Ersatz konventioneller Trockenzylinder in Trocknungsanordnungen für eine Faserstoffbahn, bei denen zumindest ein wasseraufnehmendes Band gemeinsam mit der Faserstoffbahn den Trockenzylinder umschlingt, die Faserstoffbahn mit dem Trockenzylinder in Kontakt kommt und ein weiteres, außen liegendes, dichtes Band im Umschlingungsbereich des Trockenzylinders gekühlt wird.
In derartigen Trocknungsanordnungen gelangt der, durch die Erhitzung der Faserstoffbahn während des Kontaktes mit dem beheizten Trockenzylinder entstehende Dampf in die, die Faserstoffbahn bei der Umschlingung des Trockenzylinders umgebenden, wasseraufnehmenden Bänder. In diesen Bändern kommt es zur Kondensation und Speicherung des Kondensats.
Nach der Umschlingung werden die Bänder von der Faserstoffbahn weggeführt, gereinigt und wieder getrocknet.
Auf den Bändern umschlingt das dichte Band den Trockenzylinder und verhindert so, dass Dampf entweicht. Dieses dichte Band wird meist gekühlt, um so durch die Verstärkung des Temperaturgradienten zum beheizten Trockenzylinder hin die Richtung der Verdampfung aus der Faserstoffbahn vorzugeben und die Kondensation des Dampfes zu verstärken. - A -
Zur Verbesserung des Wärmeübergangs ist es vorteilhaft, wenn die Faserstoffbahn von einem Band, vorzugsweise einem Trockensieb, mit einem Bandzug von mindestens 10, vorzugsweise zumindest 20 kN/m auf die Mantelfläche des Trockenzylinders gepresst wird.
Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:
Figur 1 : einen schematischen Querschnitt durch einen Trockenzylinder 4, Figur 2. einen anderen Trockenzylinder 4 und
Figur 3: einen Querschnitt durch eine Trocknungsanordnung.
Das wesentliche Merkmal des erfindungsgemäßen Trockenzylinders 4 ist eine möglichst dünne äußere Mantelschicht 7, welche von einem Tragkörper 8 des Trockenzylinders 4 stabilisiert wird.
Dabei befinden sich zwischen dem Tragkörper 8 und der äußeren Mantelschicht 7 mehrere axial verlaufende Hohlräume 12, durch die heißer Dampf strömt. Dieser Dampf bewirkt eine Aufheizung der äußeren Mantelschicht 7 und damit auch der damit in Kontakt stehenden Faserstoffbahn 1.
Um den Wärmestrom durch die äußere Mantelschicht 7 zu optimieren, ist diese in Abhängigkeit vom eingesetzten Material möglichst dünn auszuführen. Da hier Stahl zum Einsatz kommt, ist der Quotient A aus der Wärmeleitfähigkeit λ und der Mantelstärke s größer als 3,2 kW/m2K. Die Dicke der äußeren Mantelschicht 7 liegt daher zwischen 4 und 18 mm.
Den Verlust an Stabilität gleicht dabei der Tragkörper 8 aus, welcher sich axial über den gesamten Trockenzylinder 4 erstreckt. - 5 -
Der Dampf in den Hohlräumen hat einen Druck zwischen 1 ,5 und 10 bar und strömt axial durch die Hohlräume 12. Die Ver- und Entsorgung des Dampfes erfolgt über Drehanschlüsse am Trockenzylinder 4.
An der äußeren Mantelschicht 7 kommt es zur Kondensation. Um dennoch einen guten Wärmeübergang vom Dampf zur äußeren Mantelschicht 7 gewährleisten zu können, besitzt die Innenseite dieser Mantelschicht 7 Rippen 10, die aus der Kondensatschicht herausragen.
In Figur 1 ist der Tragkörper 8 als dickwandiger Zylindermantel ausgebildet, welcher gleichzeitig die Hohlräume 12 begrenzt.
Zwischen dem Tragkörper 8 und der äußeren Mantelschicht 7 befinden sich über den Umfang verteilt angeordnete Zuganker 9, welche die äußere Mantelschicht 7 gegen den Überdruck des Dampfes in den Hohlräumen 12 am Tragkörper 8 halten.
Im Gegensatz hierzu werden die Hohlräume 12 in Figur 2 von einer inneren 11 und einer äußeren 7 Mantelschicht begrenzt. Als stabilisierenden Verbindungselemente 6 zwischen diesen Mantelschichten 7,11 kommen Seitenwände zum Einsatz. Die innere Mantelschicht 11 wird vom Tragkörper 8 getragen.
Figur 3 zeigt eine bevorzugte Anwendung des Trockenzylinders 4 in einer Trocknungsanordnung, in der die Faserstoffbahn 1 gemeinsam mit mindestens einem wasseraufnehmenden Band 2 und einem nach außen dichten Band 3 den Trockenzylinder 4 umschlingt.
Dabei wird das dichte Band 2 während der Umschlingung von einer Haube 5 mit Wasser gekühlt.
Die Erhitzung der Faserstoffbahn 1 während des Kontaktes mit der äußeren Mantelschicht 7 des Trockenzylinders 4 führt zu einer Ausdampfung und Kondensation der Flüssigkeit im wasseraufnehmenden Band 2. Dies wird vom - 6 -
Temperaturgradienten zwischen Trockenzylinder 4 und dem gekühlten Band 3 noch unterstützt.

Claims

- 7 -Patentansprüche
1. Trockenzylinder (4) zur Trocknung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn (1 ) in einer Maschine zur Herstellung und/oder
Veredlung derselben mit einem Tragkörper (8) und einer äußeren Mantelschicht (7), die von einem heißen Fluid beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Tragkörper (8) und der äußeren Mantelschicht (7) zumindest ein Hohlraum (12) vorhanden ist, durch den das Fluid strömt und die äußere Mantelschicht (7) überwiegend so dünn ist, dass der Quotient (A) aus der
Wärmeleitfähigkeit (λ) des Materials und der Dicke (s) der äußeren Mantelschicht (7) größer als ein Grenzwert (G) ist, der für Stahl 3,2 kW/m2K, für Aluminium 30 kW/m2K, für Bronzelegierungen 18 kW/m2K, für Kupfer 3,4 kW/m2K und für Magnesium 6,1 kW/m2K beträgt.
2. Trockenzylinder (4) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die äußere Mantelschicht (7) über Zuganker (9) am Tragkörper (8) abstützt.
3. Trockenzylinder (4) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (8) eine innere Mantelschicht (11 ) trägt, die mit der äußeren
Mantelschicht (7) über Verbindungselemente (6) wie Stege, Lamellen o. ä. verbunden ist, wobei der Hohlraum (12) zwischen der äußeren (7) und der inneren (11 ) Mantelschicht gebildet wird.
4. Trockenzylinder (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Dampf ist und der Druck im Hohlraum (12) vorzugsweise zwischen 1 ,5 und 13 bar liegt.
5. Trockenzylinder (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - 8 -
die Innenseite der äußeren Mantelschicht (7) profiliert, vorzugsweise gerillt ausgeführt ist.
6. Trockenzylinder (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient (A) außerhalb von Zugankern (9) oder Verbindungselementen (6) über dem entsprechenden Grenzwert (G) liegt.
7. Trockenzylinder (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehr als 60%, vorzugsweise mehr als 75% der Mantelfläche der äußeren Mantelschicht (7) der Quotient (A) zumindest im Durchschnitt größer als der entsprechende Grenzwert (G) ist.
8. Anwendung des beheizten Trockenzylinders (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer Trocknungsanordnung für eine Faserstoffbahn (1 ), wobei zumindest ein wasseraufnehmendes Band (2) gemeinsam mit der Faserstoffbahn (1 ) den Trockenzylinder (4) umschlingt und die Faserstoffbahn (1 ) mit dem Trockenzylinder (4) in Kontakt kommt, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres, außen liegendes, dichtes Band (3) gekühlt wird.
9. Anwendung des beheizten Trockenzylinders (4) in einer Trockenanordnung für eine Faserstoffbahn (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (1 ) von einem Band, vorzugsweise einem Trockensieb, mit einem Bandzug von mindestens 10, vorzugsweise zumindest 20 kN/m auf die Mantelfläche des Trockenzylinders (4) gepresst wird.
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