WO2010020485A1 - Verfahren und vorrichtung zur trocknung einer papierbahn - Google Patents

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WO2010020485A1 PCT/EP2009/059119 EP2009059119W WO2010020485A1 WO 2010020485 A1 WO2010020485 A1 WO 2010020485A1 EP 2009059119 W EP2009059119 W EP 2009059119W WO 2010020485 A1 WO2010020485 A1 WO 2010020485A1
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Thomas Ehben
Jürgen MIELKE
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Siemens Aktiengesellschaft
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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
    • D21F5/16—Drying webs by electrical heating
    • D21F5/165—Inductive heating; Capacitive heating
    • 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
    • D21F5/16—Drying webs by electrical heating
    • D21F5/167—Microwave heating

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for drying a paper web.
  • Such a method or device is used in the field of papermaking.
  • drying is an important part of the process.
  • the drying process is due to the production of the paper by settling of fibers from aqueous solution.
  • the drying is done so far in a dryer section, an important part of paper machines.
  • the paper is fed as a running band around several rotating drums, the so-called Yankee cylinders. Hot steam conducted through these drums heats the surface thereof and the parts in contact therewith
  • Paper web This evaporates water in the paper. This method is associated with a high mechanical complexity. The thermal efficiency is low because of the residual heat contained in the steam. In addition, the space required by dryer sections is considerable.
  • the invention has for its object to provide a method or a device by means of which or the efficiency in the drying of a paper web is improved.
  • This object is achieved by a method for the electromagnetic drying of a paper web, wherein at least one transmitter generates an electromagnetic alternating field between the at least one transmitter and at least one reflector and the paper web is guided at least once through the alternating field.
  • the object is further achieved by a device for the electromagnetic drying of a paper web with at least one transmitter, by means of which an electromagnetic alternating field between this and at least one reflector can be generated, and at least two drums which are arranged such that the paper web at least once through the alternating field is feasible.
  • the drying of the paper web is effected by an electromagnetic alternating field, steam is no longer required for the paper drying, so that all components for steam generation and guidance in the paper machine can be dispensed with.
  • the apparatus construction is relatively simple and compact.
  • the components required for wave generation can be derived from proven microwave and radar technology. Electronics for field generation and control take up very little space.
  • the entire dryer section can be made more compact, since high energy densities can be achieved by using high field strengths.
  • the energy efficiency is very high in the proposed method, since no energy-absorbing medium is heated except for the water in the paper.
  • the process is particularly gentle on paper as it only very selectively heats the water in the paper.
  • the efficiency compared to a solution without a reflector can be increased even further, since the emitted energy from the transmitter, unless it is absorbed by the water contained in the paper web , is reflected at least once and thus again contributes to the alternating field.
  • At least one transmitter simultaneously acts as a reflector.
  • the apparatus construction is further simplified.
  • a standing wave is generated as an alternating field. This embodiment can most simply be realized, for example, by a transmitter and a reflector or, alternatively, by two opposing transmitters which simultaneously act as a reflector.
  • the paper web is guided at least once through a wave belly of the standing wave.
  • the wavelength is adjusted so that it corresponds to an integer multiple of the drum spacing in wave propagation direction, wherein the drums are arranged relative to the at least one transmitter and the at least one reflector so that the paper web in the region of the antinodes (wave crests ) runs.
  • FIG 1 shows a device for electromagnetic paper drying, in which the paper web is guided in the antinodes of a standing wave generated by a transmitter and a reflector
  • FIG 2 a device for electromagnetic paper drying, in which the paper web in the antinodes of a two reflective at the same time Transmitter generated standing wave is guided.
  • FIG. 1 shows a device for the electromagnetic drying of a paper web 1, which passes through an electromagnetic alternating field 3 several times as an initially wet strip. Due to the absorption of radiant energy by the water in the paper 1 this is heated and evaporated or evaporated. dry Paper 1, which absorbs hardly any radiant energy, remains behind, making the process particularly selective and thus paper-friendly.
  • the paper web 1 extends between an electromagnetic transmitter 2 and a reflector 4, which together produce a standing wave 3.
  • the wavelength is advantageously set to correspond to an integer multiple of the drum spacing in the wave propagation direction.
  • the drums 5 are arranged relative to transmitter 2 and reflector 4 so that the paper web 1 runs in the region of wave crests (wave crests).
  • the energy efficiency in the method according to the invention is very high, since apart from the water in the paper 1, no energy-absorbing medium is heated.
  • the ratio between applied field strength and energy absorption is optimal. It hardly comes to an unwanted electromagnetic radiation.
  • FIG. 2 shows a device for the electromagnetic drying of a paper web 1, which has the same structure as that shown in FIG. 1 illustrated device. Only in place of the reflector 4 in the previous figure, a second transmitter 6 is installed, which also acts as a reflector 6. In this way, the energy density in the alternating electromagnetic field can be increased.
  • an embodiment in which the "normal" transmitter 2 is designed to be reflective is particularly advantageous.
  • FIG. 1 For an explanation of the further reference numbers, see FIG. 1.
  • the invention relates to a method and an apparatus for drying a paper web.
  • a method or a device in which or at least one transmitter generates an alternating electromagnetic field and the paper web at least once through the alternating field is guided.
  • the energy efficiency is very high in the proposed method, since no energy-absorbing medium is heated except for the water in the paper.

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trocknung einer Papierbahn. Um den Wirkungsgrad bei der Trocknung einer Papierbahn zu verbessern, wird ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei dem bzw. der von zumindest einem Sender (2, 6) ein elektromagnetisches Wechselfeld (3) erzeugt und die Papierbahn (1) zumindest einmal durch das Wechselfeld geführt wird. Der energetische Wirkungsgrad ist beim vorgeschlagenen Verfahren sehr hoch, da außer dem Wasser im Papier kein energieabsorbierendes Medium erwärmt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung einer Papierbahn
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trocknung einer Papierbahn.
Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung kommt auf dem Gebiet der Papierherstellung zum Einsatz. Bei der Papierherstellung ist die Trocknung ein wichtiger Teil- prozess. Die Trocknung ist verfahrenstechnisch bedingt wegen der Herstellung des Papiers durch Absetzen von Fasern aus wässriger Lösung.
Die Trocknung erfolgt bisher in einer Trockenpartie, einem wichtigen Bestandteil von Papiermaschinen. In der Trockenpartie wird das Papier als laufendes Band um mehrere rotierende Trommeln geleitet, die so genannten Yankee-Zylinder. Durch diese Trommeln geleiteter heißer Dampf erwärmt dabei deren Oberfläche und die damit in Kontakt befindlichen Teile der
Papierbahn. Dadurch verdampft im Papier befindliches Wasser. Dieses Verfahren ist mit einem hohen maschinellen Aufwand verbunden. Der thermische Wirkungsgrad ist wegen der im Dampf enthaltenen Restwärme gering. Außerdem ist der Platzbedarf von Trockenpartien erheblich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung anzugeben, mittels dem bzw. der der Wirkungsgrad bei der Trocknung einer Papierbahn verbessert wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur elektromagnetischen Trocknung einer Papierbahn, wobei von zumindest einem Sender ein elektromagnetisches Wechselfeld zwischen dem zumindest einen Sender und zumindest einem Reflektor erzeugt und die Papierbahn zumindest einmal durch das Wechselfeld geführt wird. Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Trocknung einer Papierbahn mit zumindest einem Sender, mittels dem ein elektromagnetisches Wechselfeld zwischen diesem und zumindest einem Reflektor erzeugbar ist, und zumindest zwei Trommeln, die derart angeordnet sind, dass die Papierbahn zumindest einmal durch das Wechselfeld führbar ist .
Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Lösung die Trocknung der Papierbahn durch ein elektromagnetisches Wechselfeld erfolgt, ist für die Papiertrocknung kein Dampf mehr erforderlich, so dass sämtliche Komponenten zur Dampferzeugung und - führung in der Papiermaschine entfallen können. Der apparative Aufbau ist relativ einfach und kompakt realisierbar. Die für die Wellenerzeugung erforderlichen Komponenten lassen sich aus der bewährten Mikrowellen- und Radartechnik ableiten. Die Elektronik für Felderzeugung und -Steuerung nimmt nur sehr wenig Platz in Anspruch. Außerdem kann die gesamte Trockenpartie kompakter aufgebaut werden, da sich durch die Verwendung hoher Feldstärken hohe Energiedichten erreichen lassen. Der energetische Wirkungsgrad ist beim vorgeschlagenen Verfahren sehr hoch, da außer dem Wasser im Papier kein energieabsorbierendes Medium erwärmt wird. Das Verfahren ist besonders papierschonend, da es nur sehr selektiv das Wasser im Papier erwärmt.
Dadurch, dass das Wechselfeld zwischen dem zumindest einen Sender und zumindest einem Reflektor erzeugt wird, kann der Wirkungsgrad im Vergleich zu einer Lösung ohne Reflektor noch weiter erhöht werden, da die vom Sender ausgestrahlte Energie, soweit sie nicht vom in der Papierbahn enthaltenen Wasser absorbiert wird, zumindest einmal reflektiert wird und somit erneut zum Wechselfeld beiträgt.
In einer vorteilhaften Form der Ausgestaltung wirkt zumindest ein Sender zugleich als Reflektor. Hierdurch wird der apparative Aufbau weiter vereinfacht. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird als Wechselfeld eine stehende Welle erzeugt. Dieses Ausführungsbeispiel kann am einfachsten z.B. durch einen Sender und einen Reflektor oder alternativ durch zwei sich gegenüberlie- gende Sender, die gleichzeitig als Reflektor fungieren, realisiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird dabei die Papierbahn zumindest einmal durch einen Wellenbauch der stehenden Welle geführt. In besonders vorteilhafter Weise wird die Wellenlänge so eingestellt, dass sie einem ganzzahligen Vielfachen des Trommelabstands in Wellenausbreitungsrichtung entspricht, wobei die Trommeln relativ zu dem zumindest einen Sender und dem zumindest einen Reflektor so ange- ordnet werden, dass die Papierbahn im Bereich der Wellenbäuche (Wellenberge) verläuft. Durch die Verwendung einer stehenden Welle und die Platzierung des Papiers in den Wellenbäuchen ist das Verhältnis zwischen aufgewendeter Feldstärke und Energieabsorption optimal.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
FIG 1 eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Papiertrocknung, bei der die Papierbahn in den Wellenbäuchen einer durch einen Sender und einen Reflektor erzeugten stehenden Welle geführt wird, FIG 2 eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Papier- trocknung, bei der die Papierbahn in den Wellenbäuchen einer durch zwei zugleich reflektierende Sender erzeugten stehenden Welle geführt wird.
FIG 1 zeigt eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Trock- nung einer Papierbahn 1, die als anfangs nasses Band mehrfach ein elektromagnetisches Wechselfeld 3 durchläuft. Durch die Absorption von Strahlungsenergie durch das Wasser im Papier 1 wird dieses erwärmt und verdunstet bzw. verdampft. Trockenes Papier 1 bleibt zurück, das kaum Strahlungsenergie absorbiert, wodurch das Verfahren besonders selektiv und damit papierschonend ist.
Die Papierbahn 1 verläuft zwischen einem elektromagnetischen Sender 2 und einem Reflektor 4, die gemeinsam eine stehende Welle 3 erzeugen. Die Wellenlänge wird vorteilhafterweise so eingestellt, dass sie einem ganzzahligen Vielfachen des Trommelabstands in Wellenausbreitungsrichtung entspricht. Die Trommeln 5 werden relativ zu Sender 2 und Reflektor 4 so angeordnet, dass die Papierbahn 1 im Bereich von Wellenbergen (Wellenbäuchen) verläuft.
Der energetische Wirkungsgrad ist beim erfindungsgemäßen Ver- fahren sehr hoch, da außer dem Wasser im Papier 1 kein energieabsorbierendes Medium erwärmt wird. Durch die Verwendung einer stehenden Welle 3 und die Platzierung des Papiers 1 in den Wellenbäuchen ist das Verhältnis zwischen aufgewendeter Feldstärke und Energieabsorption optimal. Dabei kommt es kaum zu einer unerwünschten elektromagnetischen Abstrahlung.
FIG 2 zeigt eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Trocknung einer Papierbahn 1, die gleich aufgebaut ist wie die in FIG. 1 dargestellte Vorrichtung. Lediglich anstelle des Re- flektors 4 in der vorherigen Figur ist ein zweiter Sender 6 eingebaut, der zugleich als Reflektor 6 fungiert. Auf diese Weise kann die Energiedichte im elektromagnetischen Wechselfeld erhöht werden. Besonders vorteilhaft ist dafür eine Ausführungsform (nicht dargestellt) , bei der auch der "normale" Sender 2 reflektierend ausgebildet ist. Für eine Erläuterung der weiteren Bezugszeichen siehe unter FIG 1.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trocknung einer Papierbahn. Um den Wirkungs- grad bei der Trocknung einer Papierbahn zu verbessern, wird ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei dem bzw. der von zumindest einem Sender ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt und die Papierbahn zumindest einmal durch das Wechselfeld geführt wird. Der energetische Wirkungsgrad ist beim vorgeschlagenen Verfahren sehr hoch, da außer dem Wasser im Papier kein energieabsorbierendes Medium erwärmt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur elektromagnetischen Trocknung einer Papierbahn (1), wobei von zumindest einem Sender (2, 6) ein elekt- romagnetisches Wechselfeld (3) zwischen dem zumindest einen Sender (2, 6) und zumindest einem Reflektor (4, 6) erzeugt und die Papierbahn (1) zumindest einmal durch das Wechselfeld (3) geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Sender (6) zugleich als Reflektor (6) wirkt .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Wechselfeld (3) eine stehende Welle erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Papierbahn (1) zumindest einmal durch einen Wellenbauch der stehenden Welle (3) geführt wird.
5. Vorrichtung zur elektromagnetischen Trocknung einer Papierbahn (1) mit zumindest einem Sender (2, 6), mittels dem ein elektromagnetisches Wechselfeld (3) zwischen diesem und zumindest einem Reflektor (4, 6) erzeugbar ist, und zumindest zwei Trommeln (5) , die derart angeordnet sind, dass die Papierbahn (1) zumindest einmal durch das Wechselfeld (3) führbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei zumindest ein Sender (6) zugleich als Reflektor (6) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei als Wechselfeld (3) eine stehende Welle erzeugbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Papierbahn (1) zumindest einmal durch einen Wellenbauch der stehenden Welle (3) führbar ist.
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