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Trockenvorrichtung für Faserstoffbahnen Die Erfindung bezieht sich
auf eine Vorrichtung zum Trocknen kontinuierlich bewegter Faserstoffbahnen mit einem
Trockenzylinder, über dessen Umfang die Faserstoffbahn läuft.
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Es sind bereits Trockenvorrichtungen dieser Art bekannt, bei welchen
der Trockenzylinder auf einem Teilumfang von einer Haube umgeben ist, die in mehrere
sowohl in Umfangsrichtung als auch in Achsrichtung des Trockenzylinders nebeneinanderliegende
Kammern unterteilt ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung weist jede dieser Kammern
eine Düsenöffnung auf, durch welche in die einzelnen Kammern eingeführte Trockenluft
auf -die Faserstoffbahn geleitet werden kann. Bei derartigen bekannten Trokkenvorrichtungen
ist es weiterhin bekannt, die Haube an eine Absaugvorrichtung anzuschließen und
damit von den Räumen zwischen den Trockenluftzuführungskammern feuchte Luft abzusaugen.
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Es hat sich gezeigt, daß bei derartig bekannten Trockenvorrichtungen
von Zeit zu Zeit Unregelmäßigkeiten in der Trocknung quer zur Laufrichtung und damit
sogenannte Feuchtigkeitsstreifen in der Papierbahn auftreten, denn es kann bei derartigen
bekannten Anordnungen passieren, daß eine übermäßige Trocknung an den Papierbahnkanten
erfolgt, da trockene Außenluft an den Längsseiten der Vorrichtung in diese eintritt,
während die beim Trocknen der Papierbahn ausgetriebenen und von der Feuchtigkeit
stammenden Dämpfe dazu neigen, sich in der Mitte der Vorrichtung anzusammeln, so
daß sich dort eine niedrigere Trocknungsgeschwindigkeit ergibt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung dieser Art so zu verbessern,
daß einerseits stets eine gleichmäßige Verteilung der zugeführten Trockenluft über
die gesamte Haubenbreite gewährleistet ist und außerdem noch eine individuelle Einstellung
der Trockenluftzufuhr zu den verschiedenen Breitenbereichen der Faserstoffbahn möglich
ist.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einer bekannten Vorrichtung der oben
bezeichneten Art erfindungsgemäß gelöst durch eine die Kammern abdekkende und den
Trockenzylinder umgebende gelochte Platte, deren Öffnungen düsenförmig ausgebildet
und in gleichen gegenseitigen Abständen vorgesehen sind, sowie eine jeder Trockenluftspeiseleitung
für die nebeneinanderliegenden Kammern zugeordnete Drosselklappe.
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Die erfindungsgemäße Trockenvorrichtung ermöglicht es einerseits,
daß beispielsweise in der Breitenrichtung der Papierbahn bestimmte Abschnitte entsprechend
dem Feuchtigkeitsgehalt der Bahn in einem vergleichsweise stärkeren Maße getrocknet
werden als andere Abschnitte der Papierbahn, so daß die Bahn schließlich in der
Breitenrichtung einen gleichmäßigen Feuchtigkeitsgehalt besitzt. Andererseits wird
durch die Zuordnung einer gemeinsamen gelochten Platte zu sämtlichen Haubenkammern
eine Vergleichmäßigung der Trockenluftzufuhr zu der Papierbahn erzielt. Diese Wirkung
wird noch erhöht, wenn die in gleichen gegenseitigen Abständen vorgesehenen Düsenöffnungen
in jeweils ein gleichseitiges Dreieck bildenden Gruppen angeordnet sind, dessen
Seitenkanten zur Laufrichtung der Faserstoffbahn und zur Drehachse des Zylinders
schräg verlaufen. Dabei hat es sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die
Länge der Düsenöffnungen der Dicke der Platte entspricht und die die Düsenöffnungen
begrenzenden Plattenwände auf der Lufteintrittsseite abgerundet sind und in im wesentlichen
zylindrischen Abschnitten enden und schließlich der Gesamtdurchtrittsquerschnitt
der Düsenöffnungen etwa 1,5% der Plattenfläche einnimmt. Diese Anordnung des Lochmusters
sorgt dafür, daß jede senkrecht zur Laufrichtung gezogene Linie stets mehrere Löcher
schneidet, so daß die Trockenluft mit großer Geschwindigkeit und unter größter Schonung
der Faserstoffbahn auf diese auftrifft. Auf Grund der geringen Düsenlänge tritt
die Luft mit großer Geschwindigkeit aus, und gleichzeitig wird das Ansammeln
von
Staub in der Luftkammer vermieden, der gegebenenfalls schubweise austreten würde.
Diese Form der Düsen beeinflußt einmal die Strahlenbildung und zum anderen das Auftreten
von Wirbeln über der Bahnoberfläche, was wesentlich für eine gute und gleichmäßige
Trocknung ist.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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F i g. 1 ist eine schematisch gezeichnete Seitenansicht der Trockenpartie
einer Papiermaschine; F i g. 2 ist eine Seitenansicht der Trockenvorrichtung; F
i g. 3 ist ein senkrechter Schnitt durch die in der Nähe eines Trockenzylinders
angeordnete Trockenhaube; F i g. 4 zeigt in einem Teilschnitt eine Vorrichtung zum
Ändern der Lage der von der Trocknungsluft bestrichenen Fläche in der Querrichtung;
F i g. 5 ist ein Stück des Grundrisses einer bevorzugten Ausbildungsform der verwendeten
gelochten Verteilerplatte; F i g. 6 zeigt die Platte nach F i g. 5 im Schnitt und
läßt Einzelheiten der Form von zwei der Düsenöffnungen erkennen.
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In F i g. 1 erkennt man in etwas vereinfachter Darstellung das Ende
10 der Trockenpartie einer Papiermaschine, bei der sich die Erfindung vorteilhaft
anwenden läßt. Der Abschnitt 10 der Trockenpartie umfaßt e;ne erste Reihe von in
einer waagerechten Ebene angeordneten Trockenzylindern 11 a bis 11
d,
von denen in F i g. 1 vier dargestellt sind, sowie eine zweite Reihe von
ebenfalls in einer gemeinsamen waagerechten Ebene liegenden, gegenüber den Zylindern
11 der ersten Reihe versetzt angeordneten Trokkenzylindern 12 a bis 12 d. Eine Papierbahn
W läuft abwechselnd über einen Trockenzylinder der einen und der anderen Reihe und
wird durch einen Filz 13 in Berührung mit den Umfangsflächen der Trockenzylinder
11 a und 11 b sowie durch einen Filz 14 in Berührung mit den Umfangsflächen
der Trockenzylinder 12a bis 12d gehalten. Zum Führen des Filzes 13 sind Leitwalzen
15 vorgesehen. Der Filz 14 wird durch Leitwalzen 16 geführt. Trockeneinrichtungen
dieser Art sind bekannt.
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Ferner ist eine Haube 17 vorgesehen, die den Trokkenzylinder 11 c
in einem geringen Abstand umgibt. Aus F i g. 2 und 3 geht hervor, daß die Haube
17 vorzugsweise als gebogenes Gehäuse 18 ausgebildet ist, das in einem geringen
Abstand den Teil der Umfangsfläche des Trockenzylinders 11 c umgibt, über den die
Papierbahn hinwegläuft. Das Gehäuse 18 erstreckt sich über die ganze axiale Länge
des Zylinders 11c und ist an seinen Enden mit Stirnwänden 19 versehen, von denen
aus den Zeichnungen nur eine ersichtlich ist. Ferner sind nach innen vorspringende
untere Wände 20 vorgesehen, die als an dem Gehäuse 18 durch Scharniere 21 angelenkte
Klappen ausgebildet sind, damit das Innere des Gehäuses zugänglich ist. Die unteren
Wände oder Klappen 20 werden während des Betriebs der Maschine in der aus F i g.
3 ersichtlichen geschlossenen Stellung gehalten. Hierzu können Federn verwendet
werden.
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Das Gehäuse bzw. die Haube 18 ist vorzugsweise aus Blech hergestellt
und in der Breitenrichtung der Bahn W an mehreren in Abständen verteilten Punkten
mit sich nach außen erstreckenden Rohrstutzen 22 versehen, die innerhalb des Gehäuses
18 an einen zentralen Verteiler 23 angeschlossen sind. Der Verteiler ist seinerseits
durch Rohrleitungen oder Kanäle 24 und 25 mit weiteren Verteilern 26 und 27 verbunden,
die in Umfangsabständen von dem Verteiler 23 angeordnet sind. Zwar sind in F i g.
3 drei solche Verteiler dargestellt, doch kann auch eine andere Zahl von Verteilern
vorgesehen sein. Außerdem kann die Haube oder das Gehäuse 18 aus voneinander trennbaren
Abschnitten statt aus einem einzigen Teil bestehen, das sich in der gezeigten Weise
über die ganze Länge des Zylinders 11 c erstreckt.
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Die Verteiler 23, 26 und 27 erstrecken sich in der Querrichtung über
die ganze Länge der Haube oder des Gehäuses 18 und damit auch über die axiale Länge
des Trockenzylinders 11 c. Jeder Verteiler trägt im Inneren eine Trennwand 28 (F
i g. 2), die den Verteiler in mehrere in der Querrichtung nebeneinander angeordnete
Verteilerkammern 23a, 26a und 27a unterteilt, wobei die Kammern der Verteilerräume
23, 26 und 27 in der Umfangsrichtung miteinander fluchten und durch Kanäle oder
Rohrleitungen 24 und 25 miteinander verbunden sind. Somit speist jeweils einer der
nach außen ragenden Rohrstutzen 22 jeweils eine einzige Kammer jedes der Verteiler
23, 26 und 27.
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Jeder Verteiler ist an -seiner dem Zylinder 11c zugewandten Fläche
kreisbogenförmig gekrümmt, und im Inneren jedes Verteilers ist eine sich über die
Breite der betreffenden Verteilerkammer erstreckende gelochte Platte 29 angeordnet,
deren konstruktive Einzelheiten nachstehend beschrieben sind. Im übrigen besitzen
die Verteiler 23, 26 und 27 dreieckige Querschnittsform.
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In jedem der mit der Haube 18 verbundenen Einlaßstutzen 22 ist eine
Drosselklappe 30 vorgesehen, die es ermöglicht, jeden gewünschten Rohrstutzen zu
öffnen oder zu schließen, um das Strömen der erhitzten Luft zu einer bestimmten
bogenförmigen Reihe von Verteilerkammern 23a, 26a und 27a so zu regeln, daß die
mit hoher Geschwindigkeit strömende und eine hohe Temperatur aufweisende Luft nur
längs desjenigen Querabschnitts auf die Papierbahn W auftrifft, in dem Feuchtigkeitsstreifen
vorhanden sind. Die Drosselklappen 30 können innerhalb der verschiedenen Rohrstutzen
22 durch hier nicht gezeigte Stellmotoren verschwenkt werden, die durch die Bedienungsperson
der Papiermaschine mittels einer Fernsteuerung betätigt werden können. Dadurch kann
jeder gewünschte Satz von Verteilerkammern Luft auf die Papierbahn leiten.
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Die einzelnen zu dem zentralen Verteiler 23 führenden Rohrstutzen
22 sind gemäß F i g. 2 an ein Hauptverteilerrohr angeschlossen, das an einem Ende
geschlossen und am entgegengesetzten Ende mit einer Rohrleitung 32 verbunden ist,
die zu einer Heizung 33 führt, welche ihrerseits an eine Rohrleitung 34 angeschlossen
ist. Von der Rohrleitung 34 geht eine Zweigleitung 34 a aus. An der Abzweigstelle
ist eine Drosselklappe 35 vorgesehen, durch die der Durchtrittsquerschnitt der Zweigleitung
34a eingestellt werden kann und die zusammen mit einem Gebläse 36 den Feuchtigkeitsgehalt
auf einem bestimmten Wert hält. Die Rohrleitung 34 umfaßt ferner ein Gebläse 37
mit einer Rohrleitung 38, an die sich Zweigleitungen 39 anschließen, von denen in
F i g. 2 zwei dargestellt sind und die zum Inneren der Haube oder des Gehäuses 18
führen. Die Zwei-
Leitungen 39 sind mit der Rohrleitung
38 durch eine gemeinsame Verteilerleitung 40 verbunden. Die Zweigleitungen
39 münden in eine der Stirnwände 19 oder in beide Stirnwände der Haube
18 und haben die Aufgabe, in der nachstehend beschriebenen Weise die verbrauchte
Luft aus dem äußeren Bereich 41 (F i g. 3) der Haube 18 zu entfernen.
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Wie insbesondere aus F i g. 2 ersichtlich, bewirkt das Absauggebläse
36 bei dem erfindungsgemäßen System, daß im Rückleitungsteil des Systems
ein geringer Unterdruck aufrechterhalten wird, so daß Frischluft in dem äußeren
Haubenbereich 41 nur in relativ kleinen Mengen eintreten kann, wobei diese
Mengen so klein sind, daß Verluste durch das Entweichen erhitzter Luft in die Umgebung
vermieden werden. Die auf diese Weise eintretende Luftmenge ersetzt die durch das
Gebläse 36 abgesaugte Menge feuchter Luft. Der Vorteil dieser Anordnung besteht
darin, daß die dem System zugeführte Wärme nur in geringem Ausmaß verlorengeht.
Ferner ist dafür gesorgt, daß das Gebläse 36 eine solche Menge der verbrauchten
Luft aus dem äußeren Haubenraum 41
absaugt, daß in dem System die gewünschte
relative Feuchte erhalten bleibt. Dies geschieht durch Verstellen der Drosselklappe
35 und Betätigung des Absauggebläses 36. Andererseits setzt das Gebläse
37 die ihm vom äußeren Haubenraum 41 aus über die Rohrleitungen 38
bis 40 zugeführte Luft unter Druck und fördert diese Luft durch die Rohrleitung
34 zu der Heizvorrichtung 33, wo die Temperatur der Luft auf den für die gewünschte
Trockenwirkung erforderlichen Wert erhöht wird. Auf diese Weise wird die erhitzte
Luft erneut umgewälzt, wobei die Temperatur der Luft durch die Heizvorrichtung
33
und die Strömungsgeschwindigkeit durch die Druckerhöhungswirkung des Gebläses
37 beeinflußt wird.
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Es sei ferner bemerkt, daß die Haube 18 mit einem geringen Überdruck
betrieben werden kann, so daß feuchte Luft aus der Haube austreten kann. Bei dieser
Anordnung arbeitet die Absaugung in der umgekehrten Richtung und führt dem System
Frischluft zu.
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Gemäß F i g. 5 und 6 ist jede Platte 29 mit einer Vielzahl
von Düsenöffnungen 42 versehen, die bei Betrachtung der Platte im Grundriß in Gruppen
von je drei Öffnungen angeordnet sind, welche ein gleichseitiges Dreieck bilden,
das gegenüber der in F i g. 5 durch einen Pfeil angedeuteten - Laufrichtung der
Papierbahn etwas schräggestellt ist. Jede Düsenöffnung 42 wird durch eine
nach innen geschweifte Wandung 43 gebildet; es hat sich gezeigt, daß diese
geschweifte bzw. abgerundete Form die Düsenverluste herabsetzt und es ermöglicht,
daß sich mit hoher Geschwindigkeit bewegende Luftströme den Oberflächenfilm aus
gesättigtem Dampf entfernen, der sich zusammen mit der Papierbahn W bewegt. Außerdem
fördert die sich verengende Form der Düsen die Ausbildung einer zyklonartigen Turbulenz
zwischen den aus den Öffnungen 42 austretenden Luftströmen, wie es in F i
g. 6 durch Pfeile angedeutet ist.
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Die Erfahrung hat gezeigt, daß man die günstigsten Ergebnisse erzielt,
wenn der Durchmesser der Öffnungen 42 zwischen den Punkten a und
b in F i g. 6 sowie das Verhältnis zwischen der Fläche der Öffnungen
42 und der Gesamtfläche der Platte 29
einen bestimmten Wert einnimmt.
Genauer gesagt liegt der zweckmäßigste Durchmesser der Öffnungen 42 zwischen
etwa 6,5 und etwa 16 mm, und als optimaler Durchmesser wird gegenwärtig ein Wert
von etwa 9,5 mm vorgezogen. Das günstigste Verhältnis zwischen der Fläche der Öffnungen
und der Gesamtfläche der Platte 29 liegt zwischen 1 und 311/o, und bei den
bisher durchgeführten Arbeiten hat sich ein Wert von 1,54/o als der zweckmäßigste
erwiesen.
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Die Dicke der gelochten Platte 29 beträgt gegenwärtig etwa
6,5 mm, und die Löcher oder Öffnungen 42 können entweder nach Art des Strangpressens
hergestellt oder gebohrt werden; das Bohren der Löcher bietet den Vorteil, daß die
Platte eine größere Festigkeit und Starrheit erhält. Der bevorzugte Abstand der
Platte 29 von der Oberfläche der über den Trockenzylinder 11 c laufenden
Bahn W beträgt etwa 25 mm, wenn der Lochdurchmesser und das Verhältnis der Lochfläche
zur Gesamtfläche der Platte innerhalb der weiter oben angegebenen Grenzen liegen.
Bei diesem Abstand ergibt sich eine optimale Wärmeübertragung und Trocknungsgeschwindigkeit
gemäß der Formel h - C Pn, wobei h = Wärmeübergangsbeiwert, C =ein sich nach
Größe und Abstand der Löcher richtender Koeffizient, P = zum Zuführen der Luft benötigte
Pumpenleistung, n = Exponent, der annähernd 0,23 beträgt.
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Bei der Anwendung der vorstehenden Gleichung auf die bis jetzt durchgeführten
Arbeiten hat es sich gezeigt, daß der Koeffizient C einen Höchstwert erreicht, wenn
sich die gelochte Platte 29 in einem Abstand von etwa 25 mm von der Bahn
W befindet, wenn der Lochdurchmesser etwa 9,5 mm beträgt, und wenn die Lochfläche
1,5% der gesamten Plattenfläche ausmacht.
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Die zweckmäßige Breite der Verteilerkammern 23a,
26 a und 27 a beträgt etwa 300 mm, wobei sich eine
entsprechende Breite entlang der zu trocknenden Papierbahn W ergibt. Wenn die querliegenden
Trennwände 28 in Abständen von etwa 300 mm angeordnet sind, wenn die Temperatur
der den Verteilerkammern zugeführten Luft etwa 200° C beträgt, und wenn die Öffnungsfläche
der Löcher 42 210/a der gesamten Plattenfläche ausmacht, so besitzt jede
Verteilerkammer 23, 26a und 27a eine gesamte Trocknungsfläche von etwa 0,585m2 auf
je etwa 300 mm Breite, wobei je 300 mm Breite eine Luftmenge von etwa 53,5m3 in
der Minute zugeführt wird, wenn die maximale Strömungsgeschwindigkeit etwa 4500m
in der Minute beträgt. Unter den als Beispiel angegebenen Bedingungen beträgt die
Trocknungsleistung etwa 16 kg Wasser auf je etwa 300 mm der Breite und je Stunde,
wenn sich die Bahn mit einer Geschwindigkeit von etwa 600 m in der Minute bewegt.
Dies entspricht etwa 3'% des Flächeneinheitsgewichtes einer üblichen Papierbahn;
hieraus ist zu ersehen, daß es mit Hilfte von nur einer erfindungsgemäßen Haubenanordnung
möglich ist, Schwankungen des Feuchtigkeitsgehaltes im Bereich von 3'% auszugleichen.
Bei Geschwindigkeiten über 600m/ Min. ist es ratsam, zwei der Trockenzylinder mit
Hauben abzudecken.
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Bei bestimmten Anwendungsfällen kann es erwünscht sein, den Trocknungsvorgang
über eine Breite zu beeinflussen, die kleiner ist als die bevorzugten Abstände von
etwa 300 mm zwischen den
querliegenden Trennwänden 28. Zu
diesem Zweck können diese Trennwände in der Querrichtung verstellbar angeordnet
werden; ein Ausführungsbeispiel für diese Anordnung ist in F i g. 4 gezeigt. In
einem Verteiler 44, dessen eine Wand durch eine gelochte Platte 29 gebildet
wird, kann eine sich in der Querrichtung erstreckende Umlenkplatte 45 angeordnet
sein, die sich parallel zu der waagerechten oberen Wand 46 des Verteilers 44 erstreckt.
Diese Platte 45 bildet eine Führungsfläche für zwei quer dazu liegende Zwischenwände
47, die in Gewindeverbindung mit einer in den Stirnwänden 49 und 50 des Verteilers
44 gelagerten Gewindespindel 48 stehen. Die Gewindespindel kann mit
Hilfe einer Handkurbel 51
gedreht werden, um die Zwischenwände 47 in der Querrichtung
zu verstellen. Die über einen Einlaßstutzen 52 zugeführte erhitzte Luft trifft dann
auf die laufende Bahn längs einer Zone auf, deren Breite in der Querrichtung kleiner
ist als die weiter oben vorgeschlagene Breite von etwa 300 mm. Das Verschieben der
Trennwände 47 kann durch Stellmotoren erfolgen.