DE3023298A1 - Trockenzylinder fuer papiermaschinen mit randisolierung - Google Patents

Description

P 3786 J.M. Voith GmbH

Kennwort: "Randisolierung" Heidenheim

Trockenzylinder für Papiermaschinen mit Randis olierung

Die Erfindung betrifft einen dampfbeheizten Trockenzylinder mit einem zylindrischen Mantel und daran an den Enden angeformten Planschen.

Insbesondere bei sehneHäufenden Papiermaschinen, bei denen die Bahn auf rotierenden, dampfbeheizten Trockenzylindern getrocknet wird, entsteht der unerwünschte Effekt, daß die Bahn an den Rändern schneller trocknet, als in der Mitte. Dadurch schrumpfen die Ränder schneller als der Rest der Bahn, wodurch Palten und Bahnabrisse entstehen können. Darüber hinaus besitzen die überdehnten und übertrockneten Ränder eine geringere Qualität als der Rest der Bahn und erzeugen auch bei der Glättung und Weiter-

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verarbeitung Schwierigkeiten und Ausschuß. Diesen Effekt hat man durch Aufsprühen von Wasser auf die trocknende Bahn zu beseitigen versucht, jedoch war der technologische Erfolg nur gering und der Energiebedarf für die Trocknung erhöhte sich dadurch .

Eine Ursache für das Übertrocknen der Ränder ist sicher darin zu sehen, daß die Luftzirkulation im Randbereich intensiver ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Übertrocknen der Bahnränder durch einfache Maßnahmen zu vermeiden, und dadurch die Papierqualität zu verbessern, die Ausschußquote zu reduzieren und Trocknungsenergie einzusparen. Dabei sollen zum Trocknen einer Bahn von gegebener Breite die Zylinder möglichst schmal sein. Dies hat außer der Verbilligung der Trockenzylinder auch noch den Vorteil, daß die AuffUhrseile nahe am Papierbahnrand angeordnet werden können, wodurch das Aufführen der Papierbahn nach einer Betriebsunterbrechung leichter, schneller und sicherer vonstatten geht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Übergangsbereich vom zylindrischen Teil des Mantels zum zylindrischen Teil des Flansches eine aus isolierendem Werkstoff bestehende Haftschicht aufgebracht wird. Der Erfinder hat folgendes erkannt: Der bekannte Effekt der Luftzirkulation im Randbereich ist zwar richtig. Es gibt jedoch noch zwei weitere Einflüsse: Zum einen kann Wärme axial im Mantel des Zylinders vom heißeren, keine Wärme abgebenden Rand her zum Verdampfungswärme verbrauchenden Papierrand hin fließen. Zum anderen hat der Kondensatring im zylindrischen Teil des Trockenzylinders, eine erhebliche Isolierwirkung, welche im kegeligen oder gerundeten Übergangsbereich zum Plansch hin fehlt, weil dieser Bereich bereits aus dem Kondensatring herausragt. Besonders in diesem Teil des Mantels, welcher aus dem Kondensatfilm herausragt, aber noch nicht die volle Dicke des Flansches erreicht hat, ist der Wärmewiderstand klein, weil einerseits der Wärmewiderstand des Kondensatfilms fehlt und andererseits die vorhandene Wanddicke geringer als im äußeren

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Planschbereich ist. Dieser Einfluß ist in der Vergangenheit nicht erkannt worden.Es herrschte die Meinung vor, daß durch den dickeren Teil des Mantels im Planschbereich ohnehin weniger Wärme fließt. Durch die mit der Geschwindigkeit zunehmende Isolierwirkung des Kondensatfilms kehren sich diese für niedrige Geschwindigkeit geltenden Verhältnisse aber um. Diese Umkehrung wurde zwar jahrelang beobachtet, jedoch falsch gedeutet, nämlich als der erwähnte Effekt einer intensiveren Zufuhr trockner Luft in den Randbereich der Bahn von der Seite her.

Der Weg für die technische Verbesserung war erst durch diese neuen überraschenden, die vorherrschenden Ansichten widerlegenden Erkenntnisse geöffnet worden.

Es ist nun nicht notwendig, in allen Trockenzylindern die Isolierschicht im konischen oder gerundeten Übergangsbereich vom Mantel zum Plansch anzubringen. Eine spürbare Verbesserung tritt ein, wenn man nur einen Teil der Zylinder im Übergang mit der isolierenden Haftschicht ausstattet. Insbesondere wenn man die Isolierschicht dick genug ausführt, genügt es, wenn man nur 1/3 oder noch weniger der Zylinder im Randbereich isoliert, um den Effekt der Randübertrocknung zu kompensieren.

Weil die Bahn während der Trocknung in der Breite schrumpft, verändert sich die Position des Bahnrandes relativ zur Zylinderbreite. Um diesem Effekt Rechnung zu tragen, ist es fallweise zweckmäßig, den Isolierbelag in den zylindrischen Teil des Flansches (am Anfang der Trockenpartie) oder in den zylindri schen Teil des Mantels (am Ende der Trockenpartie) hineinragen zu lassen. Wenn das richtige Material für die Isolierung gewählt wird, hat es auch innerhalb des Kondensatfilms ausgeprägte isolierende Wirkung, weil die Wärmeleitzahl des Materials nur einen Bruchteil jener des Kondensatfilms beträgt.

Wählt man eine isolierende Haftschicht mit sehr niedriger Wärmeleitzahl, so kann man bereits mit einer Schichtdicke von 0,5 mm

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eine Isolierwirkung erreichen, welche höher ist als jene eines Kondensatfilms von 2 mm Dicke.

Weil es aber billiger ist, die Isolierung nur in wenigen Zylindern anzubringen, kann man zur Kompensation der Übertrocknung der Ränder in den anderen Zylindern in diesen wenigen Zylindern eine Haftschicht beträchtlicher Dicke wählen, z.B. bis zu 5 mm. Bei dieser Dicke ist die Isolierwirkung bereits so groß, daß es wenig zweckmäßig ist, auf noch dickere Schichten zu gehen.

Wählt man große Schichtdicken, dann ist es zweckmäßig, diese als "Pell" oder "Matte" auszubilden und auf den zu isolierenden Zylinderbereich aufzukleben oder aufzuvulkanisieren.

Eine besonders bevorzugte Ausbildung sieht vor, die isolierende Haftschicht aus einem aushärtbaren Werkstoff pastös aufzutragen. Dabei ist es möglich, selbstaushärtende Mehrkomponenten-Kunst st off mischungen zu verwenden oder aber durch Lösungsmittel erweichte Peststoffe zu benutzen, welche durch die Verdunstung des Lösungsmittels aushärten. Die Technik des Auftrages der Haft schicht in pastösem Zustand eignet sich besonders, wenn es sich um kleinere Schichtdicken handelt, welche aufgetragen werden sollen, oder um Schichten, welche nicht nur den Übergangsbereich zwischen Mantel und Flansch bedecken sollen, sondern sich in den zylindrischen Mantel- und/oder Flanschbereich hinein erstrecken sollen.

Die Erfindung ist anhand der Figuren 1 bis 3 näher erklärt. Dabei stellen alle drei Figuren einen teilweisen Längsschnitt des Endes eines Zylindermantels dar mit unterschiedlicher Papierbahnbreite. Der rechts an den Plansch anschließende Zylinderdeckel ist nicht gezeigt, weil er ohne Konsequenz auf den Gegenstand der Erfindung ist.

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In Figur 1 ist eine breite Bahn gezeigt, welche in den zylindrischen Teil des Flansches hineinragt.

In Figur 2 ist eine Bahn mittlerer Breite gezeigt, welche nur bis in den Übergangsbereich zwischen Zylindermantel und Flansch hineinragt.

In Figur 3 ist eine schmale Bahn gezeigt, welche bereits im zylindrischen Teil des Zylindermantels endet.

In den drei Figuren ist der zylindrische Abschnitt des Mantels 1 mit Übergangsbereich 2 zum Flansch und mit zylindrischem Flansch 3 dargestellt. Man erkennt die isolierende Haftschicht K mit der Papierbahn 5» welche über den Zylinder abläuft, und einen Kondensatring 7· Die Kurve 6 stellt die Trockengehaltsverteilung in der Bahn am Ende der Maschine dar, wenn keine erfindungsgemäße Haftschicht verwendet wird.

In allen drei Fällen kann man deutlich die Übertrocknung im Randbereich der Kurve 6 erkennen (niedrige Kurvenhöhe bedeutet niedri ge Endfeuchte).

In Fig. 1 reicht die Papierbahn 5 weit in den zylindrischen Flanschteil 3 des Mantels hinein. Dabei findet besonders im Übergangsbereich 2 zwischen Zylindermantel 1 und Flanschteil 3 eine starke Übertrocknung statt. Ganz am Rand kann die Bahnfeuchte eventuell wieder leicht zunehmen (siehe Kurve 6) je nach Flanschhöhe und axialer Wärmeabstrahlung nach rechts.

Das Feuchteprofil kann in diesem Falle begradigt werden durch Isolierung 4 der inneren Zylinderwand im Übergangsbereich 2.

In Fig. 2 ist eine Bahn mittlerer Breite gezeigt, welche nur bis in den Übergangsbereich 2 zwischen Mantel 1 und Flansch 3 hineinragt. Die Kurve 6 zeigt eine sehr starke Übertrocknung im Randbereich der Bahn 5 an. Diese Übertrocknung kann durch eine

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isolierende Haftschicht 4 kompensiert werden, welche sich über den Bereich 2 und teilweise in den Planschbereich j5 hinein erstreckt .

Die drei Figuren 1 bis 3 können auch als drei aufeinanderfolgende Stadien im Trocknungsprozeß einer Papierbahn während der Trocknung auf einer Mehrzylindertrockenpartie betrachtet werden. Dabei zeigt die Fig. 1 die ungeschrumpfte Bahnbreite bei Beginn der Trocknung, Fig. 2 die teilweise geschrumpfte Bahnbreite im mittleren Bereich der Trockenpartie und Fig. 3 die geschrumpfte Bahnbreite gegen Ende der Trockenpartie.

Man kann nun, um eine perfekte Kompensation des Übertrocknungseffektes zu erreichen, die Isolierschicht in ihrer Breite vom Anfang bis zum Ende der Trockenpartie, entsprechend der Bahnschrumpfung in der Breite variieren gemäß dem Vorschlag der Figuren 1 bis 3. Für den überwiegenden Teil der Praxis wird es jedoch genügen, wenn man in allen Zylindern eine Isolierschicht mittlerer Breite anbringt, z.B. gemäß dem Vorschlag nach Fig. Die Kurve 6 wird dann - durch Anwendung der Erfindung - zur geraden (horizontalen) Linie.

Heidenheim, den 19.06.80
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Claims (2)

P 5786 J.M. Voith GmbH Kennwort: "Randisolierung" Heidenheim Patentansprüche

1. Dampfbeheizter Trockenzylinder mit einem zylindrischen Mantel und daran an den Enden angeformten Planschen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der inneren Oberfläche im Übergangsbereich (2) vom Mantel (1) zum Plansch (j5) eine aus Isoliermasse bestehende Schicht (4) angebracht ist.

2. Trockenzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht auch in den zylindrischen Teil (1) des Flansches (3) und/oder des Mantels (1) hineinragt.

3· Trockenzylinder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht eine Dicke von 0,5 bis 5 mm hat.

k. Trockenzylinder nach Anspruch 1 bis j5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (4) aus einer aufgeklebten oder aufvulkanisierten anschmiegbaren Matte aus isolierendem Werkstoff besteht.

5· Trockenzylinder nach Anspruch 1 bis j5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (4) aus einem aushärtenden Werkstoff besteht, der in pastösem Zustand aufgetragen ist.

Heidenheim, den 19.06.80
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ORIGINAL INSPECTED