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Trockenzylinder mit von einem Arbeitsmittel durchströmten Hohlmantel,
insbesondere für Papiermaschinen Bei der Papierfabrikation wird die von der Sieb-und
Pressenpartie kommende feuchte Papierbahn in der Trockenpartie über eine Anzahl
hinter- und übereinander angeordneter Hohlzylinder geführt, die mit Dampf beheizt
sind und der Papierbahn nach und nach die Feuchtigkeit entziehen. Diese Trockenzylinder
bestanden anfangs aus starkem Kupferblech. Später verwendete man Gußeisen und überzog
sie mit einem dünnen Kupfermantel, um eine glatte Mantelfläche zu erhalten. Nachdem
die Gießereitechnik Fortschritte machte und das Gußeisen durch Zusatz von Stahl
höhere Dichte und größere Härte erhielt, so daß die Mantelfläche der Zylinder sauber
geschliffen und poliert werden konnte, ein Kupferüberzug sich erübrigte, wurden
die gußeisernen Trockenzylinder allgemein eingeführt. Bei mangelhafter Ausführung,
fehlerhafter Konstruktion oder aus ähnlichen Gründen ergab sich die Gefahr des Zerknallens
der Zylinder. Hierdurch werden Leben und Gesundheit des Bedienungspersonals gefährdet
und im Betrieb schwere Zerstörungen hervorgerufen. Derartige Unfälle ereignen sich
trotz behördlicher Bauvorschriften und Abnahmeprüfung vor der ersten Inbetriebnahme
immer wieder.
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1,.s sind bereits verschiedene Vorschläge gemacht worden, um den Trockenzylinder
zerknallfest auszubilden. So hat man zwischen der Heizvorrichtung und der Zylinderwand
besondere Wärmeübertrager eingeschaltet, oder man hat an dem von den Armkränzen
getragenen gußeisernen Außenzylinder einen nachgiebigen Innenzylinder angebracht,
wobei die Dampfzuführungs- und Kondenswasserableitungsrohre in dem Hohlmantel münden.
Bei einer anderen bekannten Bauart wurden in dem Zylin-(lc-rinantel besondere Heizrohre
eingegossen.- Man
hat auch bereits hinter der Einführungsöffnung
des den Trockenzylinder beheizenden Dampfstroms eine besondere Sperrwand eingebaut.
Durch diese bekannten Maßnahmen wurde trotz der verwickelten Bauart keine völlige
Sicherheit vor einem Zerknall des gußeisernen Trockenzylinders erreicht, so das
sie sich nicht durchzusetzen vermochten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Trockenzylinder so auszubilden,
das auch bei den ungünstigsten Betriebsverhältnissen ein Zerknall des Trockenzylinders
mit Sicherheit vermieden wird. Gemäß der Erfindung werden zwei Zylinderrohre aus
Flusstahl oder einem ähnlichen Baustoff an beiden Seiten zu einem geschlossenen
Hohlmantel zusammengeschweißt, der mit seinen seitlichen Tragelementen, wie Armkränzen
o. dgl., in solcher Weise nachgiebig verbunden ist, das er Wärmedehnungen frei ausführen
kann. Hierbei ist Gußeisen in jeder Form als Baustoff für den Zylinder vollständig
ausgeschieden. An Stelle von Flusstahl können auch andere, vorzugsweise korrosionsbeständige
Baustoffe für die Herstellung der. Zylinderrohre verwendet werden, z. B. alterungsbeständige,
mit Aluminium desoxydierte Stähle, und zwar sowohl Vollbleche als auch Stahlbleche,
die mit rostfreien Stählen, wie Chromstahl oder Chromnickelstahl, plattiert sind.
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Die beiden Zylinderrohre sind vorzugsweise nahtlos hergestellt und
werden durch Abstandsringe in zentrischer Lage zueinander gehalten und an den beiden
Enden zu einem geschlossenen Hohlmantel zusammengeschweißt, in dem die Dampfzuführungsleitungen
und die Vorrichtungen zur Ableitung des Kondenswassers münden. Da dieser Hohlmantel
mit seinen Tragelementen nachgiebig verbunden ist, z. B. durch Verschrauben unter
Einfügung von Federscheiben, kann er sich bei Erwärmung frei ausdehnen, so das keine
gefährlichen Spannungen auftreten, die die Ursache eines Zerknalls bilden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt,
und zwar .zeigt Fig. i einen Längsschnitt und Fig.2 einen Querschnitt des dampfbeheizten
Trockenzylinders einer Papiermaschine.
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Die beiden aus Flusstahl bestehenden, nahtlos hergestellten Zylinderrohre
i und 2, deren Länge der gegel>:nen Länge des Trockenzylinders entspricht, sind
ineinandergeschoben und durch die beiden Stegringe 3 in gleichbleibendem Abstand
voneinander gehalten, so das ein Hohlmantel 4 gebildet wird. Der Innenzylind:r 2
ist an seinen beiden Enden mit einem Ring 5 verschweißt, der seinerseits mit dem
Ende des Außenzylinders i verschweißt ist. Ferner sind an der Innenseit; des Innenzylinders
2 an dessen beiden Enden gleichmäßig über den Umfang verteilt Winkelstücke 6 angeschweißt,
die auch durch vollständige Winkelringe ersetzt werden können. Die Zylinder i, 2
sind an beiden Seiten von beispielsweise aus gepreßtem Stahlblech bestehenden Armkränzen
7 getragen und unter Zwischenschaltung von Federscheiben mit den Winkeln 6 durch
achsparallele Schrauben verbunden, die nur so weit angezogen sind, das die Federscheiben
ihre Nachgiebigkeit behalten. Der Trockenzylinder i, 2 kann daher Wärmedehnungen
ungehindert ausführen. An den beiden Armkränzen 7 sind die Lagerzapfen 8, 9 z. B.
durch Einpressen befestigt, sie können auch mit den Armkränzen, z. B, bei Herstellung
aus Stahlguß, aus einem Stück bestehen. In dem Lagerzapfen 8 ist eine axiale Bohrung
1o für die Zuführung des Heizdampfes vorgesehen, der durch mehrere, z. B. drei radiale
Rohre i i in den Hohlmantel .4 geleitet wird. Um eine ungehinderte Strömung des
Heizdampfes in dem Hohlmantel 4 zu erreichen, sind die Stegringe 3 an ihrem Außenrand
mit halbkreisförmigen Ausnehmungen 12 versehen, an deren Stelle auch andere Durchbrechungen
vorgeseh_n sein können. Zur gleichmäßigen Dampfverteilung können in dem Hohlmantel
,4 Sprührohre oder ähnliche Vorrichtungen vorgesehen sein.
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Zum Ableiten des Kondenswassers ist eine Schöpfvorrichtung 13 vorgesehen,
die aus zwei oder mehreren diametral liegenden Schöpfbechern besteht, um das Gegengewicht
zum Auswuchten zu ersparen. Es können auch drei gleichmäßig über den Umfang des
Hohlmantels .4 verteilte Schöpfbecher vorgesehen sein. Die Schöpfbecher greifen
in den Hohlmantel 4 ein und stehen in Verbindung mit einer in dem Lagerzapfen 9
der Triebseite vorg:-sehenen axialen Bohrung 14, durch die das Kondenswasser abgeleitet
wird. Die Anordnung kann auch so getroffen werden, das die Dampfeinströmung und
die Kondenswasserableitung an der gleichen Seite des Trockenzylinders liegen, und
zwar entweder an der Führerseite oder an der Triebseite.
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Zur Vermeidung von Wärmeverlusten ist an der Innenseite des Innenzylinders
2 eine Isolierschicht 15 angebracht. Die Armkränze 7 sind als Unfallschutz zum Verhindern
des Hineingreifens in den Innenmantel beispielsweise mit einer leichten Blechverkleidung
16 versehen, an der namentlich bei Zylindern kleineren Durchmessers, z. B. den Filztrocknern
von Papiermaschinen, eine Isolierschicht zur Wärmeabdämmung angebracht werden kann,
die dann an der Innenseite des Hohlmantels gegebenenfalls entfällt. Zur Überwachung
des Hohlmantels 4 ist an der Führerseitc dicht am Außenmantel i eine Kontrollschraube
17 angebracht, durch die die ordnungsgemäße Ableitung des Kondenswassers durch die
Schöpfvorrichtung 13 nach,-,z,-prüft werden kann.
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Von besonderer Bedeutung ist es, das die bei normalen, aus Gußeisen
bestehenden Trockenzylindern vorhandenen schweren seitlichen Zylinderd-zckel vollständig
fehlen, die den Seitendruck auszuhalten haben und häufig die Ursache für den Zerknall
bilden. Die Druckbeanspruchung des Hohlmantels beträgt nur einen Bruchteil eines
normalen gleich großen gußeisernen Zylinders. An dem dargestellten Ausführungsbeispiel
beträgt die für die Druckbeanspruchung in Frage kommende schmale Stirnringfläche
nur i : 12,5 der vollen Kreisfläche, entsprechend ist auch der auftretende Seitendruck
um
so viel geringer. Bei dein üblichen Betriebsdruck des Heizdampfes
von i bis 2,5 atü ergibt sich demnach bei einem Zylinder mit Hohlmantel höchstens
ein Seitendruck von 6ooo kg, gegenüber 75 000 kg bei einem Zylinder mit der
bekannten Deckelausführung.
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Die durch die nachgiebige Befestigung an seinen Traggliedern bereits
erreichte Zerknallfestigkeit wird hierdurch noch bedeutend erhöht, so daß auch bei
ungünstigsten Betriebsverhältnissen keine Unfälle durch Zerknall auftreten können.
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Neben einer hohen Zerknallsicherheit hat die vorgeschlagene Bauart
des Trockenzylinders außerdem den Vorteil des geringen Gewichts. Auch ergibt sich
bei Verwendung des hochwertigen Werkstoffs einerseits eine geringere Windstärke
bei guter Wärmeleitfähigkeit, andererseits durch die Isolierung des Innenmantels
beste Ausnutzung des Heizdampfes. Der an mehreren Stellen beheizte Hohlmantel wirkt
auf die Wärmeverteilung ausgleichend, so daß die äußere Zylindermantelfläche überall
gleichmäßige Temperatur aufweist. Dies ist für die Papiertrocknung von besondrer
Bedeutung.
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Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Lagerzapfen nur an
den Seiten vorgesehen. Müssen die Trockenzylinder einen äußeren Preßdruck aushalten,
wie dies z. B. hei Glättzylindern der Fall ist, so kann eine durchgehende Achse
mit angedrehtem Zapfen vorgesehen sein. An die Stelle der durchlaufenden Achse kann
gegebenenfalls ein Rohr treten, in das die hohlen Lagerzapfen an den Enden eingepreßt
oder in anderer Weise befestigt werden. Diese Bauart empfiehlt sich besonders bei
Glättzylindern mit großem Durchmesser.
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Der Zylinder kann außer mit Dampf auch mit jedem anderen Heizmittel
betrieben werden. Er kann auch mit einer elektrischen Heizvorrichtung versehen werden,
die z. B. in Form von Widerstandskörpern an der Innenseite des Hohlmantels unterhalb
der Isolierschicht angebracht wird und ihre Wärme auf den Innenmantel abgibt, der
sie mittelbar an den Außenmantel überträgt. Diese elektrische Heizung läßt sich
gegebenenfalls auch als Zusatzheizung verwenden.
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Der Hohlmantel kann zur Verwendung als Kühlzylinder auch mit 'kaltem
Wasser oder einer anderen, z. B. durch elektrische Kühlelemente oder in anderer
Weise unterkühlten Kälteflüssigkeit gespeist werden, um beispielsweise am Ende der
Trockenpartie die fertig getrocknete, noch überhitzte Papierbahn herunterzukühlen.
Wegen seiner verhältnismäßig geringen Mantelstärke ist er in gleicher Weise als
Trocken- oder als Kühlzylinder verwendbar. Er kann auch zum Trocknen und Glätten
von Tuchen, Geweben, Stoffbahnen und ähnlichen Erzeugnissen gebraucht werden.
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Für Spezialpapiere wird der Außenmantel zweckmäßig unter Verwendung
von plattierten oder korrosionsfesten Vollblechen vollkommen rostsicher hergestellt.
Man kann auch die mit Dampf oder Kondenswasser in Berührung kommenden Stellen im
Innern des Hohlmantels mit einem korrosionsfesten oder rostschützenden Überzug aus
Kupfer, Zink oder einem anderen Nichteisenmetall versehen. Dieser Überzug kann zweckmäßig
vor dem Zusammenbau des Zylindermantels nach dem bekannten Metallspritzverfahren
oder in anderer Weise aufgebracht werden. Für die seitlichen Tragglieder können
statt der im Ausführungsbeispiel vorgesehenen, aus Blech gepreßten Armkränzen u.
dgl. auch solche verwendet werden, die durch Schweißen hergestellt wurden.