DE1801543C - Dampfbeheizter Trocknungszylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen dampfbeheizten Troeknungszylinder, insbesondere für Papiermaschinen, dessen Zylinderinnenwand wenigstens eine, vorzugsweise aber mehrere hintereinanderliegende, den gesamten Umfang umfassende Zonen mit in Achsrichtung verlaufendem Gefalle aufweist, an deren Enden jeweils Abführvorrichtungcn für das Kondensat angeordnet sind.

Trocknungszylinder dieser Art werden aber auch in anderen Trocknungseinrichtungen verwendet, beispielsweise in der Kunststoffindustrie oder auch in Ein- oder Mehrwalzentrocknern zum Eindampfen von Lösungen, Milch, Fruchtsäften od. dgl.

Zum Aufholen der Zylinder auf die für die Trocknung erforder/iche Temperatur wird Wasserdampf meist unter erhöhtem Druck in das Zylinderinncre eingeleitet. Der Wasserdampf gibt einen Teil seiner Wärme an die Zylinderwand ab, durch welche sie an das zu trocknende Gut weitergeleitet wird. Infolge dieser Wärmeabgabe kondensiert ein Teil des Dampfes, und das entstehende Kondenswasser muß durch geeignete Vorrichtungen aus dem Zylinderinneren abgeführt werden. Als Vorrichtungen hierzu kommen solche in Betracht, deren Wassereintrittsöffnungen dicliv übt- der Innenwand des Zylinders angeordnet sind unu ^!n die das Kondenswasser infolge dos erhöhten Inn^ndruckes, der im Zylinder herrscht, hineingedrückt wird. ,^r s ist auch bekannt, Wasserableitkanäle in die Abschlußdeckei der Zylinder einzuarbeiten, in die das Kondenswasser kontinuierlich hineingedrückt und so aus dem Zylinderinneren entfernt wird.

Bei nur langsamer Umdrehung des Trocknungszylinders — etwa bis zu Umfangsgeschwindigkeiten von 300 m/Min. — sammelt sich das Kondensat von seiner Abführung im unteren Teil des Zylinders an und bildet dort einen Sumpf. Bei höheren Umdrehungsgeschwindigkeiten wird das Kondensat praktisch vollständig von der Zylinderwand mitgenommen und bildet so einen Wasser film, der die Zylindcrinnenwancl gleichmäßig bedeckt und der infolge sein< r schlechten Wärmeleitfähigkeit den Wärmeübergang aus dem Heizdampf auf die Ζλ lindcrwaiid verschlechtert. Der weitgehend vollständigen und gleichmäßigen Entfernung diese¹ Wasserfilms, der auch als »Wasserring« bezeichnet ",ird. kommt daher große Bedeutung zu.

Aus der I iSA.-PaleiUschnft I 575 249 sowie aus der britischen Patentschrift 956 5HH sind dampfbeheizte Trocknungszylinder bekannt, deren Zylinderinnenwand von der Mitte des Zylinders ausgehend zu den beiden Enden hin mit gleichbleibendem Neigungswinkel abfällt. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß die Zentrifugalkraft, welche bei Umdrehung des Zylinders auf das Kondensat einwirkt, teilweise in Achsrichtung umgelenkt wird, so daß eine beschleunigte Kondensatströmung zu den Zylinderenden hin entsteht, wo die Kondensatabführvorrichtungen angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung der Zylinderinnenwand ist es möglich, die Dicke des Kondensatfilmes beträchtlich /u reduzieren und den Wärmeübergang vom Heizdampf auf die Zylinderwand entsprechend zu erhöhen. Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, daß die Stärke des in Achsrichtung strömenden Kondensatfilmes bei derni (igen Vorrichtungen von der Mitte der Walze zu deren Finden hin zunimmt, so daß in entsprechendem Maße der Wärmciibcigang abnimmt. Die folge hiervon ist, daß bei Trocknungszylindern dieser Art keine gleichmäßige Temperaturverteilung über die Oberfläche zu erreichen ist. In der britischen Patentschrift 956 588 wird zur Kompensation dieses unerwünschten Effektes vorgeschlagen, Zusatzheizvorrichtungen außerhalb des Trocknungszylinders anzubringen und mit diesen das Erwärmungsbild des Zylinders zu verbessern. Derartige Vorrichtungen sind jedoch wegen ihres erhöhten Aufwandes und

ίο ihrer komplizierten Bedienung in den meisten Trocknungsvorrichtungen untragbar.

Bei diesem Stande der Technik besteht die Aufgabe, einen dampfbeheizten Trocknungszylinder der beschriebenen Art vorzuschlagen, bei dem zwar eben-

ib falls der sich bildende Kondensatfilm möglichst schnell in Achsrichtung des Zylinders abgeführt wird, bei dem aber sichergestellt ist, daß die Zylinderoberfläche hinreichend gleichmäßig aufgeheizt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem dampfbeheizten Trocknungszylinder dadurch gelöst, daß eine jede .nit Gefalle ausgestattete Zone der Zylinderinnenwand in Achsrichtung des Zylinders an eine praktisch ohne Gefalle verlaufende Zone anschließt.

Durch diese Ausgestaltung des Trocknungszylinders wird erreicht, daß sich in der Zone ohne Gefalle, die also von der zugehörenden Kondensatabfiihrvorrichtung am weitesten entfernt ist, zunächst ein natürlicher Kondensatfilm aufbaut, der ,iur langsam abfließen kann und der diese Zone vor Überhitzung durch den Wasserdampf schützt. In der sich daran anschließenden Zone mit Gefalle wird nun einerseits das vorhandene Kondensat beschleunigt abgeführt, andererseits sind aber auch die dort anfallenden Kondensatmengen größer, da durch diese Zone sowohl die dort kondensierte Kondensatmenge wie auch die aus der zuvor genannten Zone ohne Gefälle zuströmende Kondensatmenge abfließen muß. Dies bedeutet, daß sich im Endeffekt über die gesamte einer Kondensatabfiihrvorrichtunp zugeordnete Strecke ein annähernd gleichmäßiger und hinreichend dünner Kondensatfilm ausbildet, der eine weitegehend gleichmäßige Aufheizung der Zylmderwand sicherstellt.
Um der sich in Richtuni', auf die Kondcnsatabfiihr-

4,') vorrichtung stetig addierenden Kondensatmengen Rechnung zu tragen, wird weiter vorgeschlagen, daß der Neigung-winkel des Gefälles der mit Gefälle ausgestatteten Zonen jeweils in Richtung auf die L-intrittsöffnungcn der zugehörenden Kondonsatabführvcirriditiini'.i'i) stetig zunimmt. Al-. besonders vorteilhaft hat es sieh erwiesen, wenn die Oberfläche der /yliiulerinnenwnnd in den geneigten Zonen cir.en wenigstens angenähert sinusförmigen Verlauf aufweist. Hierbei erfährt dann der Kondensatfilm eine um so größere Beschleunigung in Richtung auf die Abführvorrichtungen, je näher er an diese herangerückt und je dicker er infolge der sich in Strömungsrichtung addierenden Kondensatmengen geworden ist. Dabei werden Temperaturspitzen vermieden, weil

So in dem Maße, in dem die Wärmeübertragung infolge des dicker werdenden Kondensatringes abnimmt, die Wärmeübertragung infolge höherer Geschwindigkeit steigender Turbulenz und dünner werdender Wandstärke zunimmt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß zwei mit Gefalle ausgestattete Zonen der Zylinderinnenwand derart angeordnet sind, daß ihre jeweils höchsten Stellen an eine gemeinsame

hochgelegene Zone ohne Gefälle anschließen. Ein Zylinder dieser Ar! erfordert dann zwei Kondensatabführvorrichtungen, welche jeweils an den Enden der beiden Gefällstreeken im Zylinderinneren angeordnet sind.

Rine weitere Verbesserung des Temperalurprofils von dampfbeheizten Trocknungszylindern kann erlindunusgemäß dadurch erreicht werden, daß jeweils zwei mit Gefälle ausgestattete Zonen der Zylinderinnenwand derart angeordnet sind, daß sie mit ihren höchsten Stellen an Zonen praktisch ohne Gefälle, die sieh an den Zylinderendeii befinden, anschließen, und daß sie mit ihren tiefsten Stellen im Bereich der Eintrittsöffnung wenigstens einer Kondensatabführ-%orrichtung zusammentreffen. Diese Anordnung hat den Vorzug, daß das Kondensat aus 1er Zylindermitte abgeführt wird und daß sieh an den Zylinderenden infolge der dort angeordneten praktisch gefällefreien Zonen ein Kondensatfilm aufbaut, der einerseits die Zylinderenden vor Überhitzung schützt, der andererseits aber noch nicht stark genug ist, um der. Wärmeübergang so sehr zu behindern, daß dort ein Temperaturabfall gegenüber den andeien Zonen des Trocknungszylinders eintritt. Es ist bekannt, daß die Enden von dnmpfbeheizten Trocknungszylindern, an denen sich also üblicherweise die Abschlußdeckel und die Kondensatabführvorrichtungen befinden, meist überhitzt werden, so daß die Zylinderoberfläche nicht vollständig zum Trocknen der Gutbahn ausgenützt werden kann, sondern r , den Abschlußzonen frei bleiben muß, da deren lemperaturvertcihmg üblicherweise nicht beherrscht wird. Erfindungsgemäß aufgebaute Trocknungszylinder lassen sich wesentlich be-.ser ausnützen, da sie praktisch bis zur Deckelzone zur Trocknung der Gutbahn herangezogen werden können.

Die Länge der einzelnen ohne oder mit Gefälle verlaufenden Zonen richtet sich naturgemäß nach der Größe der Walze einerseits sowie nach der Menge des anrauenden Kondensates andererseits. Die Länge der ohne Gefälle verlaufenden Zonen soilte in der Praxis zwischen 5 und 15°Ό. vorzugsweise. K)⁰O, der gesamten Walzenlänge betragen. Die Größe des Gefälles an sich, also der Winkel, den der innere Zylindermantel mit dem äußeren Zylindermantel bildet, betrag» bei Zylindern üblicher Abmessungen, also solchen zwischen 2 und ή m Länge, zwischen 0.5 und 3.0 .

Im folgenden werden an Hand der Zeichnung Ausführungsbcispiclc der Erfindung erläutert. Es stellt dar

Fig. I einen Längsschnitt durch einen Trocknung-· zylinder,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. L

F i g. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Längsschnitt einer anderen Ausführungsform.

Der Tr.icknungszylinder 1 besteht im wesentlichen aus (lern zylinderförmigen Mantel 2, der an seinen Enden mit Dtckeln 3, 3' abgeschlossen ist. Die Deckel 3,3' gehen mittig in die Walzcnzapfen 4,4' über, durch die im dargestellten Beispiel die Dampfzufüh· rungskanäle 5, :>' sowie die Kondcnsatableitungsrohn: 6, 6' geführt sind. Am Ende der Kondensatableitung* rohre 6,6' befinden sich die Kondensatabführvorrichtungen 7, 7', die in genau festgelegtem Abstand oberhalb der Zylinderinnenwand 8 enden.

Die Zylinderinnenwand 8 weist zwei hintereiniiniWlicgemle, den gesamten Umfang umfassende Zonen mit in Achsrichtung verlaufendem Gefälle aul, an tieren Enden jeweils die Kondensatabführvorrichtungen 7, T angeordnet sind. Jede der beide.) mit Gefälle ausgestatteten Zonen ¹J, lOderZylinderinnenwand 8 schließt sich in Achsrichtung des Zylinders an eine praktisch ohne Gefälle verlaufende Zone 11 an. Diese Verhältnisse sind in F i g 2 nochmals vergrößert dargestellt. Die Anordnung hat zur Folge, daß sich in der Zone Jl ein gestrichelt gezeichneter

ίο Kondensatftlm 12 aufbaut, der eine solche Dicke erreicht, daß die Zone nicht unmittelbar vom einströmenden Wasserdampf getroffen und folglich au! eine wesentlich höhere Temperatur erhitzt werden kann als die übrigen Zonen der Zylinderwand. Der Film erreicht aber wege·; der verhältnismäßig geringen axialen Ausdehnung der Zone V. keine derartige Stärke, daß der Wärmeübergang an dieser Stelle in unerwünschtem Maße behindert wird. Er fließt vielmehr nach Erreichen einer gewissen Dicke

*<- in Richtung der Pfeile 13 und 13' ab, wobei die Kondensatmenge laufend durch neukondensierenden Dampf in Jen Zonen 9 und 10 vergrößert wird. andererseits aber auch infolge der Neigung dieser Zonen immer mehr beschleunigt wird, so daß sich im Endeffekt über die gesamte Länge des Trocknungszylinders ein Kondensatfilm etwa gleichbleibender Stärke aufbaut.

In F i g. 3 ist eine andere Ausführungsform des Trocknungszylinders dargestellt. Dort sind jeweils

•io zwei mit Gefälle ausgestattete Zonen 9 und 10 vorhanden, die derart angeordnet sind, daß sie mit ihren höchsten Stellen 14, 15 an Zonen 11, 1Γ, die praktisch kein Gefälle aufweisen und die sich an den Zylinderenden befinden, anschließen, und daß sie mit ihren tiefsten Stellen 16. 17 im Bereich der Eintrittsöffnung 18 der Kondensatabführvorrichtung 7 zusammentreffen. Bei diesem Aufbau werden die Endzonen des Trocknungszylinders durch dünne Konden satfilrne vor Überhitzung geschützt, und auf die gleiche Weise wie oben erläutert stellt sich ein Kondensat film annähernd gleicher Stärke über die gesj'i nc Länge des Trocknungszylinders ein. Die Ausführung form hat den Vorteil, daß der Zylinder bis praktisch zu den Abschlußdeckcln 3, 3' für die Trocknung i>r Gutbahn ausgenützt werden kann.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Dampfbeheizter Trocknungszylinder, insbesondere für Papiermaschinen, dessen Zylinderimienwand wenigstens eine, vorzugsweise ahoi mehrere hintereinaiiderlicgcnde, den gesamten Umfang umfassende Zonen mit in Achsrichtung verlaufendem Gefälle inifweist, an deren Enden jeweils Abführvorrichtungen für das Kondensat angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine jede mit Gefälle ausgestattete Zone (9, 10) der Zylinderinnenwand (8) in Achsrichtu ng des Zylinders (1) an eine praktisch ohne Gefälle verlaufende Zone (11) anschließt.

2. Darrpfbeheizter Trocknungszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der mit Gefälle ausgestatteten Zonen (9, 10) jeweils in Richtung auf die I intrittsöffnungen (18) der zugehörenden Kondensatiibführvoriichtungen (7, 7') stetig zunimmt

3. Dampfbeheizter Trocknungszylinder nach

Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit Gefälle ausgestattete Zonen (9, 10) der Zylinderinnenwand (8) derart angeordnet sind, daß ihre jeweils höchsten Stellen an eine gemeinsame hochgelegene Zone (II) ohne Gefälle anschließen.

4. Dampfbeheizter Trocknungszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei mit Gefälle ausgestattete Zonen (9. 10) de Zylinderinnenwand derart angeordnet sind, dal sie mit ihren höchsten Stellen (14,15) an Zonei praktisch ohne Gefälle (11, 1Γ), die sich an dei Zylinderenden befinden, anschließen, und daß si mit ihren tiefsten Stellen (16,17) im Bereich de Eintrittsöffnung (18) wenigstens einer Kondensat abführvorrichtung (7) zusammentreffen.

Hierau 1 Blatt Zeichnungen