DE3532853A1

DE3532853A1 - Verfahren und apparatur zum trocknen einer papierbahn oder dergleichen

Info

Publication number: DE3532853A1
Application number: DE19853532853
Authority: DE
Inventors: Jukka Lehtinen; Olli-Pekka Tampere Sorma
Original assignee: Tampella Oy AB
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1984-10-09
Filing date: 1985-09-14
Publication date: 1986-04-10
Anticipated expiration: 2005-09-15
Also published as: FI69141C; JPS6197495A; SE8504650D0; CA1250424A; DE3532853C2; BR8504983A; US4622758A; GB8522395D0; SE8504650L; SE459507B; JPH0585678B2; FI69141B; GB2165340B; GB2165340A; FI843958A0

Description

	und	Apparatur	4	Trocknen	• · ·	I ·· ·· M MH ■
3532853			zum			···· ·#··· f
Verfahren				einer
			Papierbahn

oder dergleichen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trocknen einer Papierbahn oder dergleichen, nach welchem Verfahren die Bahn und ein Sieb oder ein Filz zum Tragen der Bahn einer Entlüftungsbehandlung unterworfen werden und die entlüftete nasse Bahn und das Sieb oder der Filz darauf zwischen zwei bewegliche, luftdichte und gut wärmeleitende Flächen geführt werden, die in der Trockenzone die Bahn über ihre ganze Breite zwischen sich schliessen, und die Kontaktfläce mit dem Sieb oder Filz mit einer Flüssigkeit abgekühlt wird, und zwar mittels einer an der Oberfläche der Bahn anliegenden, zu erwärmenden Fläche zur Kondensierung des aus der Bahn ausgedunsteten Wassers auf das Sieb oder den Filz, und das Sieb oder der Filz nach den Flächen von der getrockneten Bahn abgetrennt und von dem kondensierten Wasser befreit wird, und ausserdem eine Anordnung zur Ausführung des Verfahrens.

Ein solches Verfahren und zu dessen Ausführung entwickelte Anordnungen werden u.a. in den FI-Patentschriften 54514 und 61537 beschrieben. Kurz gesagt wird in diesen Patentschriften ein Trocknen in einem möglichst genau luftfreien Zustand zwischen einer erwärmten und einer abgekühlten Fläche beschrieben, welches Verfahren Convac-Trocknen genannt wird.

FI-Patentschrift 54514 behandelt eine Trockensituation/ wobei die Temperatur der erwärmten Fläche etwa 100⁰C beträgt und die Temperatur der abgekühlten Fläche, worauf der aus der zu trocknenden Bahn ausgedunstete Dampf kondensiert wird, verhältnismässig niedrig ist, d.h. typisch unter 40⁰C.

FI-Patentschrift 61537 dagegen beschreibt Presstrocknungssituationen und -Verhältnisse. Wenn es sich dabei um Papier oder Karton handelt, ist die Tempe-

ratur einer feuchten Bahn während des Trocknens durchgehend typisch im Bereich von > 100⁰C, und eine gleichzeitige Presswirkung in der Richtung senkrecht gegen die Bahnfläche ist auch hoch, typisch > 0,3 MPa. Nach der FI-Patentschrift 61537 werden solche Trocknungsverhältnisse für eine Bahn dadurch erreicht, dass die Temperatur des erwärmten Bandes hoch gehalten wird, typisch sogar 180⁰C, und auch die Temperatur der abgekühlten Fläche ausreichend hoch, typisch 80-150⁰C. Zugleich werden die erwärmte sowie auch die abgekühlte Fläche in geeignetem Grad auswendig belastet, wobei eine erwünschte Presswirkung auf die Bahn zustandegebracht wird.

Nach diesen beiden Schriften wird das Verfahren in der Praxis so verwirklicht, dass die erwärmte und die abgekühlte Fläche Metallbänder sind, die sich in der Laufrichtung der Bahn mit der Geschwindigkeit der Bahn bewegen. Zwischen diesen Metallbändern werden die zu trocknende Bahn gegen das erwärmte Band und ein dampfdurchlässiger Filz, ein solches Sieb oder irgendeine andere Matte gegen das abgekühlte Band angebracht, wobei die eine Seite dieser Matte also an der zu trocknenden Bahn anliegt. Ausserhalb des erwärmten Metallbandes befindet sich ein festes Gehäuse, das gesättigten Dampf unter Druck enthält und das gegen das bewegliche Metallband so offen ist, dass der Dampf direkt mit dem Metallband oder dem darauf sich bildenden Konsendat in Berührung steht.

Ausserhalb des abgekühlten Metallbandes befindet sich ein Gehäuse, das mit dem im Zusammenhang mit dem erwärmten Band beschriebenen völlig identisch ist. Das Gehäuse des abgekühlten Bandes enthält jedoch Wasser, dessen Druck identisch mit dem Dampfdruck in dem Gehäuse des erwärmten Bandes ist. Die Temperatur des Wassers ist jedoch mehrere zig Grad niedriger als die Dampftemperatur.

In der Fl-Patentschrift 61537 wird ausserdem eine Lösung beschrieben, die mehrere Trockenzonen nacheinander aufweist. Dabei kann die Temperatur des abgekühlten Bandes in jeder nacheinander folgenden Abkühlungszone verschieden sein.

Ausser dieser aus zwei parallelen Metallbändern bestehenden Trockenzone ist beispielsweise aus rior FI-Patentschrift 59636 eine Konstruktion bekannt, wobei Üie erwärmte Fläche aus der Aussenfläche eines um seine Achse rotierenden, metallischen Zylinders besteht. D^e abgekühlte Fläche besteht dabei aus einem ausserst auf dem Zylinder befindlichen, metallischen Band oder irgendeinem anderen Band, das gasundurchlässig ist. Entsprechend wird in der obengenannten Fl-Patentschrift 61537 der Presstrocknungsprozess mit seinen Mehrzonenalternativen auch so beschrieben, dass dieser Prozess auch auf dem Zylinder geschehen kann.

Obgleich die Trockengeschwindigkeit in den obenbeschriebenen Anordnungen sehr hoch sind, typisch sogar ober zehnfach im Vergleich zu der Trockengeschwindigkeit auf gewöhnlichen Trockenzyiindern der Papiermaschinen, ist es klar, dass bei modernen schnellen Papier- oder Kartonmaschinen auch für diese Trockenverfahren lange Trockenzonen nötig wären, typisch einige zig Meter in der ganzen Trockenpartie. Solche Anordnungen werden natürlich teuer, und sie können im allgemeinen nur an ganz neue Maschinen installiert werden.

Es soll erwähnt werden, dass zahlreiche Laboratoriumsuntersuchungen erwiesen haben, dass das Presstrocknen für die Erhöhung der Festigkeitswerte einer Papier- oder Kartonbahn ausdrücklich an dem nassen Ende des Trockenprozesses möglichst effektiv ist. Dabei ist es am vorzüglichsten, dieses Presstrocknen an dem nassen Ende der Trockenpartie anzubringen, wenn nur ein Teil der ganzen Trocknungsstrecke pressgetrocknet werden kann.

Es ist klar, dass irgendein Zylinder oder einige
Zylinder einer gewöhnlichen Trockenpartie so umgewandelt werden könnten, dass sie als Presstrockner
gemäss den Figuren 1 und 2 der FI-Patentschrift 61537
fungieren können. Mehrere Zusatzanordnungen und zusätzliches Material wurden nötig sein, aber der vorliegende Trockenzylinder selbst, sowie auch die Rahmen
des Zylinders, die Antriebe und die Dampf- und Kondensationssysteme könnten auch bei dem obenbeschriebenen _; Presstrocknungsarrangement fast unverändert fungieren.

Diese Lösung würde jedoch nur in dem Fall

praktisch und ökonomisch sein, dass ein existierender j MG- oder irgendein anderer Glättzylinder zur Presstrocknungsfunktion umgeändert werden könnte. Das \ Schwierigste würde nämlich der hohe Wärmewiderstand ^! des Mantels der aus Gusseisen gegossenen Trockenzylinder
sein. Beim Presstrocknen nach FI-Patentschrift 61537
kann nämlich der Wärmefluss auf der geheizten Fläche j sehr hoch sein, momentan sogar 200 kW/m . Es ist klar, I dass solche Wärmeflusswerte nicht auf dem Mantel eines
Gusseisenzylinders erreicht werden können, und wenn ein
Gusseisenzylinder als die erwärmte Fläche bei dem be- j schriebenen Presstrocknungsprozess benutzt würde, würde I dieser Zylinder einen die Trockengeschwindigkeit sehr j verlangsamenden Flaschenhals bilden. !

Weil MG-Zylinder im allgemeinen immer sehr gross j sind, und zwar typisch einen Durchmesser von über 3 m j haben, ist es möglich, die Presstrockenzone mittels '·

deren so lang zu machen, dass ein reichliches Trocknen i trotz des grossen Wärmewiderstands des Gusseisenmantels j erfolgt. Auf einem gewöhnlich grossen Trockenzylinder
mit einem Durchmesser von 1,5m oder 1,8m würde das
gesamte Trocknen jedoch so gering sein, dass ein solches
Arrangement kaum lohnend würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Trockenverfahren und eine Trockenapparatur zu ent-

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¹ « · · il in

wickeln, mittels deren wenigstens am nassen Ende der Trockenpartie einer Papier- oder Kartonmaschine ein z.B. in der FI-Patentschrift 61537 beschriebenes Presstrocknen so ausgeführt werden könnte, dass in einer gewöhnlichen Trockenpartie schon existierende Anordnungen und Konstruktionen möglichst viel ausgenutzt werden könnten. Dadurch könnten die notwendigen Kapitalkosten möglichst klein gemacht werden.

Dies ist mittels des erfindungsgemässen Verfahrens erzielt worden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Aussenfläche eines rotierenden, metallischen, inseitig abgekühlten Zylinders besteht, und dass die Kontaktfläche mit der Bahn aus einem um die Aussenfläche des abgekühlten Zylinders laufenden, hinsichtlich der Aussenfläche des Zylinders unbeweglichen, ausserhalb der Trockenzone vorzuwärmenden Metallband besteht, das auswendig gegen die Aussenfläche der auf der Aussenfläche des abgekühlten Zylinders befindlichen . Papierbahn gedrückt wird, während die Papierbahn und das an der Zylinderoberfläche anliegende, durchlässige Sieb oder der Filz gegen die Aussenfläche des Zylinders gedrückt wird.

Die erf indungsgeinässe Anordnung wiederum ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche mit dem Sieb oder dem Filz aus der Aussenfläche eines rotierenden, metallischen, inseitig abgekühlten Zylinders besteht, und dass die Kontaktfläche mit der Bahn aus einem um die Aussenfläche des abgekühlten Zylinders laufenden, hinsichtlich der Aussenfläche des Zylinders unbeweglichen, ausserhalb der Trockenzone vorgewärmten Metallband besteht, das angeordnet ist, mittels der äussersten pneumatischen Kammer gegen die Aussenfläche der auf dem abgekühlten Zylinder befindlichen, durchlässigen Matte und der Papierbahn gedruckt zu werden.

I Beispielsweise im Vergleich zu der Lösung der

FI-Patentschrift 61537 liegt der Vorteil der Erfindung darin, dass die zur Ausdunstung der Feuchtigkeit der Bahn erforderliche Wärme nur durch ein verhältnismässig dünnes, metallisches Band oder durch einen Teil davon strömen muss, um die eigentliche Bahn zu erreichen. Als ein typischer Wert für die Banddicke kann der Bereich 1,0-1,5 mm erwähnt werden. Dabei ist der Wärme- ^:-/'.iübertragungswiderstand im Zusammenhang mit der Uebertragung von Wärme in die Bahn sehr klein.

Es ist klar, dass in dem vorliegenden Trocknungs-

. I prozess nahezu exakt gleich viel Wärme (mit gleichem

Wärmefluss) auf die abgekühlte Flache und dadurch weiter weg wie durch die erwärmte Fläche xn die Bahn übertragen wird. Somit könnte man annehmen, dass ein solcher hoher Wärmefluss nicht möglich ist, weder wenn der Trockenzylinder als die abgekühlte Fläche fungiert noch wenn er die erwärmte Fläche bildet. Die Situation ist aber jetzt ganz anders, was die Trockengeschwindigkeit und die mit dem Trocknen zusammenhängenden qualitativen Faktoren betrifft. In der FI-Patentschrift 59439 wird beschrieben, wie wenig die Trockengeschwindigkeit bei einem solchen Convac-Trocknen von der Temperatur der abgekühlten Fläche abhängig ist, wenn nur die Temperatur der abgekühlten Fläche nicht zu nahe der Temperatur der erwärmten Fläche steigt. Dabei ist es typisch

κ. wesentlich, dass die erstere Temperatur mehr als 40⁰C

niedriger als die letztere ist. In der FI-Patentschrift 59439 wird auch kurz berichtet, worauf das beruht.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet das, dass wenn die erwärmte Fläche, ein äusserst auf dem Zylinder laufendes Stahlband, z.B. eine Temperatur von etwa 140⁰C aufweist und wir mit dem Trocknen von 42 g/m Zeitungspapier mit einem lokalen Trockengehalt von etwa 45 % beschäftigt sind, fungiert der Zylinder ungefähr wie folgt. Der Trocken-

V* »*ttt4rltil6

2 fluss von der Bahn ist etwa 400 kg/(h.m ) und somit

der Wärmefluss durcxi den Mantel des Trockenzylinders κ 2

i. etwa 140 kW/m , wenn man berücksichtigt, l is die

(' Trockenzone des Zylinders sich nur über etwa 60 % des

ganzen Zylinderumfangs erstreckt. Wenn der konvektische Wärmeübertragungskoeffizient aus dem Kühlwasser innerhalb des Zylinders auf die Innenfläche des Zylinders j 10 000 W/(m².°C) ist, ist die Temperatur der Innen-

ΐΙξί ί <-' "?■ %' -⁵^f lache des Zylinders etwa 14°C oberhalb der Wasser- I

- '*■ -temperatur. Wem. die Dicke des Zylindermantels 25 mm und der Wärmeleitungskoeffizient des Gusseisens im Mantel 55 W/(m.°C) ist, ist die Temperatur der Zyli.nderaussenflache 63°C oberhalb der Temperatur der Innenfläche. Weiter, wenn die Temperatur des Kühlwassers : innerhalb des Zylinders ca. 15°C ist, ist die Temperatur der Zylinderaussenfläche (15+14+63)°C = 92°C.

Demgemäss was schon oben erwähnt worden ist, wäre : die Trockengeschwindigkeit in dieser Situation nur einige Prozent (nach den neuesten Ergebnissen vielleicht etwa 10-20 %) unterhalb der Situation, die herrschen würde, wenn die Temperatur der heissen Fläche immer noch 140⁰C wäre, während die Temperatur der abgekühlten Fläche 20⁰C wäre.

Für die Entwicklung der qualitativen Eigenschaften der zu trocknenden Bahn, d.h. fast jeder Papier- und Kartonmaschinenbahn, könnte die Tatsache, dass die Temperatur der abgekühlten Fläche, in diesem Fall der Aussenflache des Trockenzylinders, sogar so hoch wie 92 C wäre, einen grossen Vorteil bedeuten, wenn die Bahn sich gleichzeitig in einer ziemlich starken (typisch über 0,3 mPa) Pressung in der Z-Richtung befindet. Diese Wirkungen und Gründe dafür werden in der FI-Patentschrift 61537 beschrieben. Das Wichtigste für die qualitativen Eigenschaften ist, dass die Bahn sich durchgehend in einer Temperatur von über 100⁰C am liebsten über 120⁰C oder noch mehr) bein Trocknen

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befindet, während die erwähnte starke Pressung in der Z-Richtung gleichzeitig wirkt.

Wenn die Flächentemperatur des Trockenzylinders 92°C wäre und die Trockengeschwindigkeit 400 kg/(h.m ), würde die Temperatur der dem Trockenzylinder zugewandten Bahnseite wahrscheinlich >100°C sein, abhängig von der Permeabilität des zwischen dem Trockenzylinder und der.Bahn befindlichen Filzes, Siebes oder irgendeiner anderen durchlässigen Matte.

Die Erfindung weist zusätzlich den Vorteil auf, dass sie sehr vorteilhaft auf schon existierende Papiermaschinen angewandt werden kann, weshalb die Kosten der Inbetriebnahme sehr klein werden.

Die Erfindung wird im folgenden mittels der beigefügten Figur genauer beschrieben, die die zwei Trockengruppen einer Papiermaschine prinzipiell zeigt, welche Gruppen erfindungsgemäss in Convac-Trockner umgewandelt sind.

In der Figur befinden sich die drei niedrigsten Zylinder 1,2,3 der beiden Trockengruppen auf ihren ursprünglichen Plätzen. Deutlichkeitshalber ist nur die linke Trockengruppe mit Referenznummern bezeichnet, denn die rechte Trockengruppe ist mit der linken völlig identisch. Die zwei obersten Zylinder 4,5 dagegen sind hinzugesetzt, und dafür hat man natürlich auch Rahmen und Lager hinzusetzen müssen (die aus der Figur nicht ersichtlich sind). Ein vorgewärmtes Stahlband 6 läuft um alle fünf Zylinder. Der mittlere Zylinder 2 ist der eigentliche Convac-Trockenzylinder. Eine Entlüftungseinheit 7 entlüftet die Bahn 8 und ein Sieb aus Kunststoff oder einen Filz 9 möglichst gut. Nötigenfalls kann es auch mehrere Siebe geben, wobei das am nächsten an der Bahn befindliche möglichst fein ist. Die Entlüftung erfolgt entweder durch Blasen oder Saugen von Dampf durch die Siebe oder den Filz, oder durch Saugen von Luft mittels einer Saugpumpe aus der Entlüftungs-

kammer, oder durch eine !Combination der erwähnten zwei Prozesse. In der Figur vertritt das Kunststoffsieb 9 ein Sieb oder mehrere Siebe oder Filze, die auch gleichzeitig durcheinander gebraucht werden können. Das Sieb 9 wird durch einen Siebaufregler 10 gesteuert und durch eine Klemme 11 gespannt. Zu der Siebzirkulation gehören auch mehrere Siebleitwalzen 12. Das in der Convac-Zone aus der Bahn ausgedunstete Wasser wird teilweise auf die Oberfläche des Zylinders 2 kondensiert, teilweise auf die Seite des Siebes 9, die am Zylinder anliegt. Von der Oberfläche des Zylinders wird Kondensat mittels eines Abschabers 13 abgeschabt und somit strömt das von dem Zylinder 2 losgemachte Kondenswasser einer Rinne 14 entlang aus. -Das Sieb 9 mit kondensiertem Wasser wird mittels eines Absaugers 23 entwässert. Nach der Trockenzone wird die Bahn 8 beispielsweise mittels einer Saugwalze 15 von dem Sieb 9 abgehoben und mittels bekannter Verfahren von hier weiter in die nächste entsprechende Trockengruppe befördert. Zum Vorwärmen des Bandes 6 sind die zwei niedrigsten Zylinder 1,3 mittels konventioneller Verfahren inseitig dampfgewärmt. Der Convac-Zylinder 2 ist mittels bekannter Wasserzirkulationsarrangements mit inseitiger Wasserkühlung versehen, und die zwei obersten Zylinder 4,5 können auch bei Bedarf inseitig dampfgewärmt sein. Die Bezeichnung C der Figur betrifft einen wassergekühlten Zylinder und die Bezeichnung H wieder einen dampfgewärmten Zylinder. Unter der Bezeichnung (H) versteht man eine eventuelle Dampfwärmung, wie schon oben festgestellt. Oberhalb der Convac-Trockenzone ist eine pneumatische Kammer 16 mit Druckluft 17. Die Kanten der Kammer 16 sind mit Abdichtungen 18 versehen, gegen welche das Stahlband sich bewegt. Auf der entgegengesetzten Seite des Zylinders 2 befindet sich ein Gegenkräftechuh 19 mit einem Stützbalken 20, einer pneumatischen Kammer 21 und mit Gleitabdichtungen 22 gegen den Zylinder 2.

Die Lösung gemäss der Figur soll nur als ein Beispiel verstanden werden, das in vielen verschiedenen Weisen modifiziert werden kann. Im folgenden werden einige vorteilhafte Modifikationsmöglichkeiten der Erfindung beschrieben und gleichzeitig werden einige Zahlenbeispiele zur Klarlegung der Idee der Erfindung dargestellt.

Wie aus dem Beispiel der Figur ersichtlich ist, besteht einer der wesentlichen Züge der Erfindung darin, dass das Stahlband 6, das die erwärmte Fläche bildet, ausserhalfo der Trockenzone auf eine so hohe Temperatur vorgewärmt wird, dass die Temperatur des Bandes 6 in der Trockenzone nicht zu niedrig wird. In diesem Zusammenhang soll nicht vergessen v/erden, dass beispielsweise ein 1,2 mm dickes Stahlband eine verhältnismässig hohe spezifische Wärmekapazität hat. Als ein Beispiel in diesem Zusammenhang kann die früher beschriebene Trocknungssituation erwähnt werden, wobei 42 g/m Zeitungspapier mit einem etwa 45 % Trockengehalt getrocknet wird, wenn die Temperatur des heissen Metallbandes 6 etwa 140⁰C beträgt= Mit einem Durchmesser des Zylinders 2 von 1,8 m, mit einer Trockenzone, die 60 % von der 5ussenflache beträgt, und mit einer Maschinengeschwindigkeit von 15 m/s läuft die Bahn 8 durch die Trockenzone des Zylinders in einer 0,226 Sekunde. Bei einer Trockengeschwindigkeit von

2 ?

400 kg/(h.m ) dunstet dabei 25,1 g/m Wasser aus der Bahn 8. Mit einer Dichte des Stahlbandes 6 von 7800 kg/m und mit einer spezifischen Wärme von 0,46 kJ/ (kg.⁰C) und weil die zum Ausdunsten der Feuchtigkeit der Bahn 8 erforderliche latente Wärme etwa 2100 kJ/kg ist, sinkt die Temperatur des Stahlbandes 6 um 12,3°C, wenn das Stahlband durch die Trockenzone läuft. Also, wenn das Stahlband 6 in einer Temperatur von 146,2°C in die Trockenzone kommt, ist seine Ausgangstemperatur 133,9°C. Dabei wird vermutet, dass das Stahlband nur

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j zum Ausdunsten der Feuchtigkeit der Bahn 8 Wärme abgibt.

j Nach dem obigen Beispiel hat ein 1,2 mm dickes

Metallband eine ausreichende Wärmekapazität, um als jjiäie geheizte Fläche der Trockenzone auf dem Zylinder

' 2 zu fungieren. Der bei der Untersuchung gebrauchte

2
Ausdunstungsfluss, 400 kg/(h.m ) gehört ja zu den

höchsten, die in der Praxis vorkommen

Die obenerwähnte Vorwärmung ausserhalb der obengenannten Trockenzone kann in mehreren verschiedenen Weisen ausgeführt werden. Gemäss der Lösung der Figur erfolgt die Vorwärmung so, dass das Metallband 6 über einige gewöhnliche, mit existierenden Dampf- und Kondensierungssystemen versehene Trockenzylinder 1,3,4,5 gesteuert wird. Das Metallband (Stahlband) 6 liegt dabei in direkter Berührung mit der Oberfläche dieser Zylinder, und zwar über eine ungefähre Länge von 25-60 % von dem Umfang jedes Zylinders 1,3,4,5.

Es ist klar, dass es bei einem solchen Arrangement wichtig ist, einen niedrigen Wärmewiderstand zwischen der Aussenflache des Zylinders 1,3,4,5 und dem Stahlband 6 zu behalten. Wenn vermutet wird, dass die Oberflächenrauheit des Zylinders 1,3,4,5 R₃ 0,4-0,6 pm ist

und die des Stahlbandes R 0,2-0,3 um, ist die Dicke

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der Luftschicht zwischen diesen Oberflächen durchschnittlich gewiss nicht grosser als 3 um. Wenn ausserdem vermutet wird, dass die ganze Wärme durch eine solche Luftschicht von dem Zylinder 1,3,4,5 in das Stahlband 6 übergehen muss (d.h. dass überhaupt keine Wärme durch Kontaktpunkte Metall gegen Metall übergeht), ist der Wärmeübergangskoeffizient von dem Zylinder in das Metallband etwa 11 700 W/(m².°C). Dieser ist fast zehnmal so gross wie der Wärmeübergangskoeffizient von dem Dampf innerhalb des Zylinders auf die Oberfläche des Zylinders (typisch etwa 1400 W/ (m .⁰C). Somit, grob berechnet, wenn die Kontakt-

J O vbO O ν «»· » »■. * , »» ·»»

strecke des Stahlbandes bei jedem Zylinder massig lang ist, kann bei den Berechnungen betreffend die Erwärmung des Stahlbandes nur der Wärmeübergang aus der Innenseite der Zylinder auf deren Oberfläche berücksichtigt werden.

Mittels Berechnungen kann gezeigt werden, dass bei den obenerwähnten Werten 18,9 m der Peripherie der Trockenzylinder zur Erwärmung des Stahlbandes 6 von 133,9°C auf 146,2°C nötig ist, wenn die Temperatur des inseitigen Dampfes der Trockenzylinder 1,3/4,5 170°C ist. Dies ist nicht die Gesamtlänge der Peripherieteile, die direkt an dem Stahlband 6 anliegen, sondern die Gesamtlänge der ganzen Peripherien der Trockenzylinder 1,3,4,5, worauf das Stahlband 6 eine massige Strecke läuft. Also, mit dem Durchmesser der Zylinder 1 ,3,4,5 von 1,8 m ist der Umfang eines Zylinders 5,7 m, und für die erforderliche Gesamtlänge von 18,9 m sind vier Zylinder nötig.

Das gerade durchgesehene Beispiel betrifft das . Trocknen am nassen Ende der Trockenpartie, wo die Trockengeschwindigkeit besonders hoch ist. Es kann leicht gezeigt werden, dass in den mittleren Teilen oder am trockenen Ende der Trockenpartie nur zwei Trockenzylinder genug wären, wenn das Stahlband 6 auf eine erwünschte Temperatur vor einer Trockenzone von obenbeschriebener Art erwärmt wird, wo das Stahlband 6 als die erwärmte Fläche fungiert.

Diese zur Erwärmung des Stahlbandes zu gebrauchenden Zylinder 1,3,4,5 können Trockenzylinder einer gewöhnlichen Trockenpartie sein, die ihre gewöhnlichen Positionen, gewöhnlichen Antriebe und Dampfund Kondensationssysteme haben, die aber bei Bedarf auch mit zusätliehen Zylindern versehen werden können.

Zur Vorwärmung des Stahlbandes 6 mittels Hochdruckdampf können auch Heizzylinder verschieden von gewöhnlichen Trockenzylindern einer Papiermaschine gebraucht werden. Der Wärmewiderstand eines solchen

Zylinders aus dem inseitigen Dampf auf die Aussenfläche sollte im Vergleich zu dem Trockenzylinder einer Papiermaschine niedrig sein. Weil nur der grösste Teil der Aussenfläche eines solchen Zylinders mit niedrigem Widerstand (nicht aber die ganze Fläche) verhältnismässig glatt sein soll, könnte ein solcher Zylinder, beispielsweise 4 und 5, zum Beispiel so gemacht werden, dass der Mantel aus in der Richtung der Zylinderachse fdicht nebeneinander angeordneten metallischen Rohren mit niedrigem Wärmewiderstand besteht, innerhalb deren Dampf und Kondensat strömen. Diese Rohre würden eine solche Form haben, dass die Kontaktflächen der angrenzenden Rohre planförmig wären, und dabei könnte die Aussenfläche des Zylinders rund bearbeitet werden, während die Fläche zwischen den zwei benachbarten Rohren nur als ein sehr schmaler Schlitz auf der Aussenfläche ersichtlich wäre. Ausserdem ist es klar, dass alle Zylinder 1,3,4,5 bei Bedarf in der obenbeschriebenen Weise hergestellt werden können.

Alternativ kann zur Erwärmung des Stahlbandes irgendeine andere billige Wärmequelle verwendet werden. Es ist nämlich möglich, dass das Band mittels Verbrennungsprodukte eines geeigneten Brennstoffs erwärmt werden kann. Die dritte Alternative ist, das Stahlband 6 erfindungsgemäss so vorzuwärmen, dass darauf Abfalldampf oder anderer Dampf kondensiert wird. Das Kondensat soll dabei natürlich vor dem Beginn der Trockenzone von dem Band 6 beseitigt v/erden.

Dei obenerwähnte Erwärmung des Bandes 6 mittels Verbrennungsprodukte kann z.B. in einem feststehenden Kasten (in Figur nicht gezeigt) ausgeführt werden, der entweder gegen eine Seite des beweglichen Bandes oder gegen die beiden Seiten offen ist. Dabei sind Abdichtungen nötig, damit zwischen den Schlitzen zwischen den Kastenkanten und dem Band so wenig Gas wie möglich durchströmen kann. Dem Kasten können nach bekannten

Verfahren heisse Verbrennungsprodukte durch einen Kanal zugeführt werden, und die abgekühlten Verbrennungsprodukte würden entsprechend durch einen anderen Kanal aus dem Kasten abgeleitet werden.

Beim Vorwärmen des Bandes 6 mittels Dampf würde das Arrangement für den Kasten, die Abdichtungen und den Eingangskar.al ungefähr gleich sein, wie oben im Zusammenhang mit Verbrennungsprodukten beschrieben wurde. Das entstandene Kondensat sollte aber jetzt mittels eines ,, Abschabers von der Oberfläche oder den Oberflächen des Bandes abgeschabt werden und weiter einem geeigneten Kanal oder Rohr entlang aus dem Kasten abgeleitet werden.

Wenn irgendeine Gruppe einer gewöhnlichen Trockenpartie zum Convac-Trockner verändert wird, so müssen das Trockensieb oder die Trockensiebe, dessen Schwenkwalzen, die Taschenlüftungen und eventuell einige Trockenzylinder beseitigt werden. Zu der Trockengruppe muss ein Stahlband 6 mit einer Steuerung und einem Spannungsregler hinzugesetzt werden. Ein separater Antriebsmechanismus ist für das Stahlband 6 im allgemeinen nicht nötig, denn die Bewegung der Zylinder zieht das Stahlband mit sich. In der Nähe des zum Convac-Zylinder 2 gewählten Zylinders wird auch eine Entlüftungsapparatur 7 gebraucht, und zwar zur Entlüftung der Bahn 8 und der zwischen dem abgekühlten Zylinder der Bahn beweglichen Siebe oder des Filzes Zusätzlich sind die obenerwähnten Siebe oder der Pilz 9 und ihre Schwenkwalzen, Steuerungen und Klemmen 10, 11,12 nötig. Ausserdem sind Anordnungen zur Ausführung ^.er inseitigen Wasserkühlung des Convac-Zylinders 2 erforderlich. In den meisten Fällen muss auch ausserhalb des Convac-Zylinders 2, an die Trockenzone, ausserhalb des erwärmten Stahlbandes 6, eine feststehende pneumatische Kammer 16 gebaut werden, die gegen das bewegliche Stahlband 6 offen ist. Das Stahlband 6 gleitet somit gegen die Abdichtungen 18 an den Kanten

der pneumatischen Kammer. Wenn bedeutende Drücke in dieser pneumatischen Kammer 16 verwendet werden, so muss auf der entgegengesetzten Seite des ylinders 2, wo auf der Aussenseite des Zylinders keine Bänder vorgesehen sind, ein Gegenkraftschuh 20 oder irgendeine andere Gegenkraftanordnung gebaut werden, damit die Nettokraft auf die Lager des Zylinders 2 nicht zu hoch steigt. Schliesslich müssen in der Nähe von jedem Convac-Zylinder 2 beispielsweise zwei zusätzliche Zylinder 4,5 mit Rahmen angebracht werden. Diese wurden als Schwenkwalzen des Stahlbandes 6 fungieren. Am nassen Ende der Trockenpartie sollten auch diese Zusatzzylinder 4,5 eventuell inseitig mit Dampf erwärmt werden, wobei diese Zylinder auch mit konventionellen Dampf- und Kondensationssystemen versehen würden.

Das obenbeschriebene Beispiel und ihre Ausführungen sollen keineswegs als die Erfindung begrenzende Faktoren verstanden werden, sondern die Erfindung kann im Rahmen der Patentansprüche in vielen •verschiedenen Weisen modifiziert werden. Somit ist die Anzahl der nacheinander folgenden Trockengruppen durchaus nicht auf die zwei in der Figur gezeigten Gruppen begrenzt, sondern auch Lösungen anderer Art sind möglich usw.

Claims

Patentanwälte Df.-Ing Sdiönwald · Dipl.-Chem. Alek von Kreisler · Dr. ftis : DipL-Chem Carola Keller. Dipl.-Infl. Seiffnfl - Dr. Werner· : ·; Doldimannhiu·. D-5000 Köln 1 1 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Trocknen einer Papierbahn oder dergleichen, nach welchem Verfahren die Bahn (8) und ein Sieb oder ein Filz (9) zum Tragen der Bahn einer Entlüftungsbehandlung unterworfen werden und die entlüftete nasse Bahn (3) und das Sieb oder der Filz (9) darauf zwischen zwei bewegliche, luftdichte und gut wärme-.leitende Flächen geführt werden, die in der Trocken- * "zone die Bahn (8) über ihre ganze Breite zwischen sich schliessen, und die Kontaktfläche mit dem Sieb oder Filz (9) mit einer Flüssigkeit abgekühlt wird, und zwar mittels einer an der Oberfläche der Bahn (8) anliegenden, zu erwärmenden Fläche zur Kondensierung des aus der Bahn ausgedunsteten Wassers auf das Sieb oder den Filz (9), und das Sieb oder der Filz (9) nach den Flächen von der getrockneten Bahn (8) abgetrennt und von dem kondensierten Wasser befreit wird, dadurch gekennzeicnnet, dass die Kontaktfläche mit dem Sieb oder dem Filz (9) aus der Aussenflache eines rotierenden, metallischen, inseitig abgekühlten Zylinders (2) besteht, und dass die Kontaktfläche mit der Bahn (8) aus einem um die Aussenflache des abgekühlten Zylinders (2) laufenden, hinsichtlich der Aussenflache des Zylinders (2) unbeweglichen, ausserhalb der Trockenzone vorzuwärmenden Metallband (6) besteht, das gegen die Aussenflache der auf der Aussenflache des abgekühlten Zylinders (2) befindlichen Papierbahn gedruckt wird, während die Papierbahn und das an der Zylinderoberfläche anliegende durchlässige Sieb oder der Filz gegen die Au'ssenflache des Zylinders gedrückt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch !,dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (6) dadurch vorgewärmt wird, dass es um wenigstens einen inseitig erwärmten Zylinder (1,3,4,5) mit einem Metallmantel befördert wird.

I

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 , d a ~

, durch gekennzeichnet, dass das

I Metallband (6) dadurch vorgewärmt wird, di . ^ es mit

I Verbrennungsgasen eines Brennstoffs geheizt wird.

■

4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metallband (6) dadurch vorgewärmt wird, dass darauf Dampf kondensiert wird und das Kondensat vor dem Beginn \ . ider Trockenzone aus der Oberfläche des Bandes beseitigt I ' '■- wird.

I

5. Verfahren nach Patentanspruch 1, d a -

\ ' durch gekennzeichnet, dass das ! -- Metallband (6) mittels Druckluft gegen die Aussen-I - fläche des abgekühlten Zylinders (2) gedrückt wird.

6. Verfahren nach Patentanspruch 1, d a I
I durch gekennzeichnet, dass als

I abgekühlter Zylinder (2) irgendein Trockenzylinder (2)

i * ,der konventionellen Zylindertrockenpartie einer Papier- \ oder Kartonmaschine benutzt wird, welcher Trocken-

; zylinder mit Wasserkühlung versehen wird.

f

7. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2,

I dadurch gekennzeichnet, dass ein

Metallband (6) mittels einiger Trockenzylinder (1,3) der konventionellen Trockenpartie einer Papier- oder , Kartonmaschine vorgewärmt wird.

ί

8. Apparatur zum Trocknen einer Papierbahn

. oder dergleichen, welche Apparatur ein Sieb oder einen

r Pilz (9) zur Beförderuna der zu trocknenden Bahn (S),

' eine auf die Bahn (8) und das Sieb oder den Filz (9)

wirkende Entlüftungseinheit (7), zwei gut wärmeleitende bewegliche Flächen, die auf der Strecke ihrer Bewegungsbahn, die die Trockenzone bildet, gegenseitig parallel und in gleicher Richtung auf den entgegengesetzten Seiten der zu trocknenden Bahn (8) und des die Bahn tragenden Siebes oder Filzes (9) laufen, um die Bahn (8) und das Sieb oder den Filz (9) zum Anliegen

an den Flächen zu schliessen, und Heizmittel zum Heizen der an der Bahn (8) anliegenden Fläche und Kühlmittel zum Abkühlen der an dem Sieb oder Filz (9) anliegenden Fläche umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche mit dem Sieb oder Filz (9) aus der Aussenfläche eines rotierenden, metallischen, inseitig abgekühlten Zylinders (2) besteht und dass die Kontaktfläche mit der Bahn (8) aus einem um die Aussenseite des abgekühlten Zylinders (2) laufenden, relativ zu · der Außenfläche des Zylinders (2) unbeweglichen, außerhalb der Trockenzone vorgewärmten Metallband (6) besteht, das von einer äusseren pneumatischen Kammer (16) gegen die Aussenfläche des über dem gekühlten Zylinder (2) laufenden Siebes oder Filzes drückt.

9. Apparatur nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorwärmen des Metallbandes (6) ausserhalb der Trockenzone dadurch erfolgt, dass das Metallband (6) um wenigstens einen inseitig erwärmten Zylinder (1,3,4,5) mit einem Metallmantel befördert wird.

10. Apparatur nach Patentanspruch 9, d a durch gekennzeichnet, dass der Mantel wenigstens eines inseitig erwärmten Zylinders (1,3,4,5) aus in der Richtung der Zylinderachse nebeneinander angeordneten metallischen Profilrohren besteht.