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Trockenzylinder mit von einem Arbeitsmittel durchströmtem Hohlmantel,
insbesondere für Papiermaschinen Das Patent 807 657 betrifft einen Trockenzylinder
mit von einem Arbeitsmittel durchströmtem Hohlmantel, der insbesondere für Papiermaschinen
als Trocken- und Glättzylinder verwendet wird. Nach dem Patent sind zwei vorzugsweise
nahtlose Zylinderrohre aus Flußstahl od. dgl. an beiden Seiten zu einem geschlossenen
Hohlmantel zusammengeschweißt, der mit seinen seitlichen Tragelementen wie Armkränzen
od. .dgl. nachgiebig verbunden ist, so daß er Dehnungen unter dem Einfluß der Erwärmung
frei ausführen kann.
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Dieser Trockenzylinder wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch
weiter ausgebildet, daß der von :dem Arbeitsmittel durchströmte Hohlmantel möglichst
eng bemessen wird, um eine hohe Strömungsgeschwindigkeit :des Arbeitsmittels herbeizuführen.
Durch eine enge Bemessung des Zwischenraumes von Außen- und Innenmantel wird der
eingeführte Heizdampf über demganzenUmfang des Zylinders gleichmäßig verteilt, so
daß der Außenmantel hierdurch eine völlig gleichmäßige Oberflächentemperatur erhält.
Da in den engen Zwischenraum nur verhältnismäßig geringe Dampfmengen einströmen,
können höhere Dampfdrücke angewendet werden, -die bei der bisher üblichen Ausbildung
der Trockenzylinder mit Seitendeckel gefährlich sein würden.
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Während nach dem Patent 807 657 die beiden den Hohlmantel bildenden
Zylinderrohre durch Stegringe miteinander verbunden und in gleichmäßigem Abstand
voneinander gehalten sind, wird bei :der vorliegenden Erfindung der Innenmantel
mit
einer größeren Anzahl kleiner Erhöhungen versehen, die mit dem Außenmantel z. B.
durch Verschweißen starr verbunden «erden. Diese Erhöhungen werden zweckmäßig gleichmäßig
über die ganze Oberfläche des Innenmantels verteilt und bestehen beispielsweise
aus halbkugelförmigen Eindrüekungen. Der für den Durchfluß des Arbeitsmittels zur
Verfügung stehende Zwischenraum von Außen- und Innenmantel ist hierbei gleich der
radialen Abmessung dieser Erhöhungen und kann auch bei geringer radialer Abmessung
dieser Erhöhungen über den ganzen -,Mantelumfang genau (X e ichgehalten «-erden.
Hierdurch wird bei engster Ausbildung dieses Zwischenraumes die gleichmäßige Beheizung
auf der ganzen Oberfläche des Außenmantels sichergestellt.
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Zum seitlichen Abschluß des Hohlmantels sowie zu dessen Versteifung
werden zweckmäßig an beiden Enden Ringe von U-förmigem Querschnitt vorgesehen, die
mit dem Außen- und Innenmantel verschweißt werden. Diese Ringe sind mit ihren Schenkeln
nach außen gerichtet, so daß sie mit dem Außenmantel ringsherum führende Zu- und
Ableitungskanäle für das Arbeitsmittel bilden. An den radial berichteten Schenkeln
dieser Ringe werden vorteilhaft Ausneh.munben oder Schlitze vorgesehen, die das
von der Zylinderachse aus durch die hohlen Tragarme einströmende Arbeitsmittel in
den Hohlmantel einleiten, wodurch der Außenmantel erwärmt und auf die gewünschte
Oberflächentemperatur gebracht wird. Der mit dem Außenmantel fest verschweißte Innenmantel
wird über die U-förmigen Ringe fest mit den Tragarmen verschweißt, so daß der Hohlmantel
nicht wie bei der Ausführungsform des Patents 8o7657 mit seinen Tragelementen nachgiebig
verbunden ist. Das ganze System kann sich vielmehr bei Erwärmung und Abkühlung einheitlich
dehnen oder zusammenziehen, ohne daß hierbei schädliche Spannungen auftreten.
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Zur Ableitung ds Arbeitsmittels, das seine Wärme in dem Hohlrnantel
abgegeben hat, kann ein Teil, z. B. die Hälfte der Tragarme, verwendet werden, die
zweckmäßig mit erweiterten Enden in die U-förmigen Ringe eingreifen. Das Kondensat
des Arbeitsmittels wird dadurch nicht in der üblichen Weise aus dem -Mantelraum
abgeschöpft, sondern es dringt von selbst in der unteren Stellung des Hohlmantels
infolge des sich ergebenden Druckunterschiedes in die unteren Öffnungen der betreffenden
Tragarme ein, um bei der Weiterdrehung des Zylinders durch den in der Zylinderachse
vorgesehenen Kanal abgeleitet zu werden.
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Zweckmäßig wird in -dem Hohlmantel eine axiale Strömung des Arbeitsmittels
vorgesehen, indem der Heizdampf an einer Seite des Zylinders zugeführt und das Kondensat
an der anderen Seite abgeführt wird. Die Tragarme können dabei an der einen Seite
nur mit Zuführungskanälen und an der anderen Seite nur mit Abführungskanälen versehen
werden. Aus Symmetriegründen kann man die Tragarme beider Seiten gleich ausbilden
und auf der einen Seite nur die Zuführungskanäle und auf der anderen Seite nur die
Abführungskanäle mit dem Hohlmantel verbinden. Das Arbeitsmittel kann auch durch
einen in:derZylindermitte angebrachten, zweckmäßig U-förmigen Ringkanal in den Hohlmantel
geleitet und das Kondensat an beiden Seiten abgeführt werden. Wenn in dem Hohlmantel
keine rein axiale Strömung des Arbeitsmittels notwendig ist, können die Zu- und
Ableitungen an beiden Seiten des Zylinders angeordnet werden, wodurch der Aufbau
symmetrisch wird.
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Es empfiehlt sich, die Tragarme durch eingeschweißte Stahlbleche od.
dgl. gegenseitig zu versteifen. Zweckmäßig werden auch an der Innenseite der Tragarme
Querverstrebungen gegen die Zylinderachse vorgesehen, so daß das ganze System eine
hohe Festigkeit und Steifigkeit erhält. Um den Innenmantel wirksam gegen Wärmeabwanderung
zu schützen, können die Seitenflächen des Zylinders mit wärmedämmenden Einlagen
versehen werden, die vorteilhaft zwischen den Tragarmen angebracht werden und an
der Außenseite eine Blechverkleidung erhalten können.
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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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Der vorzugsweise aus Flußstahl bestehende, nahtlos hergestellte Außenmantel
i umschließt den in gleicher Weise hergestellten Innenmantel 2, der mit einer großen
Anzahl gleichmäßig verteilter und gegeneinander versetzter etwa halbkugelförmiger
Erhöhungen 3 versehen ist. Jede dieser im Viereck gegeneinander versetzten Erhöhungen
3 ist beispielsweise durch Punktschweißen starr mit dem Außenmantel i verbunden,
wobei jede Schweißstelle eine Zugspannung von etwa goo bis iooo kg aufnehmen kann.
Der Außenmantel i schließt mit dem Innenmantel 2 einen engen Hohlmantel .I ein,
dessen Querschnitt der radialen Abmessung der Erhöhungen 3 entspricht. Dieser Hohlmantel
4. ist an beiden Enden durch einen Ring 5 von U-förmigem Querschnitt begrenzt, der
mit dem Außenmantel i und dem Innenmantel 2 verschweißt ist und mit ersterem einen
ringförmigen Kanal 6 bildet, der durch Ausnehmungen 7 reit dem Hohlmantel ,I in
Verbindung steht; Diese Ringe 5-sind mit speichenartigen Tragarmen 8 verschweißt,
die fest mit dem die Zylinderachse bildenden Rohr 9 verbunden sind. In dem Rohr
9 ist ein zweites Rohr io von kleinerem Durchmesser angeordnet. In den Tragarmen
8 sind miteinander abwechselnde radiale Kanäle ri bzw. 12 vorgesehen, von denen
die Kanäle i i an ihrem äußeren Ende durch schmale Schlitze 13 mit dem Hohlmantel
.I und an ihrem inneren Ende mit dem Innenrohr io der Zylinderachse in Verbindung
stehen. Die Kanäle 12 weisen an ihrem äußeren Ende eine Erweiterung 1d. auf, die
in den Hohlmantel .I eingreift, während sie an ihrem inneren Ende mit dem äußeren
Rohr 9 der Zylinderachse in Verbindung stehen. Der Heizdampf wird von links durch
das Innenrohr io zugeführt und gelangt über die Kanäle i z der Tragarme 8 in den
von dem
Ring 5 gebildeten ringförmigen Kanal 6 und von diesem durch
:die Ausnehmungen 7 in den Hohlmantel .4. Wegendes engen Durchtrittsquerschnittes
des Hohlmantels d. verteilt sich hier der axial strömende Dampf gleichmäßig, so
daß die ganze Oberfläche des Außenmantels i völlig gleichmäßig beheizt wird. Das
Kondensat wird beim Umlauf des Zylinders an der tiefsten Stelle von den Erweiterungen
14 der Tragarme 8 aufgefangen und durch den radialen Kanal 12 in das Rohr 9 der
Zylinderachse geführt, von wo es .nach rechts abgeleitet wird. Diese Abführung ergibt
sich zwangsläufig, da das Kondensat bei der Weiterdrehung des Zylinders von selbst
in die Erweiterung i-. der Abführungs= kanäle 12 der Tragarme 8 fließt, was noch
durch den entstehenden Druckunterschied unterstützt wird.
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Zwischen den Tragarmen 8 sind zur gegenseitigen Versteifung sektorförmige
Stücke 15 aus Stahlblech eingeschweißt, die mit ebensolchen Ausschnitten zum Befahren-des
Zylinderinneren versehen sind. Ferner sind die Tragarme 8 gegen die Zylinderachse
9 durch Querverstrebungen 16 abgesteift, die an der Innenseite angeordnet und durch
Verschweißen mit den Tragarmen 8 bzw. der Zylinderachse 9 verbunden sind. Zwischen
den Tragarmen 8 ist an der Blechversteifung 15 eine wärmedämmende Einlage 17 angebracht,
so daß die im inneren Zylinderraum sich ansammelnde Wärme nicht nach außen abfließen
kann, sondern mittelbar zur Beheizung des Doppelmantels :4 ausgenutzt wird. Diese
Wärmeschutzschicht an beiden Zylinderseiten ist außerdem mit einer leichten Blechverkleidung
versehen, um jede Wärmeabstrahlung zu vermeiden.
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Die ganze Ausbildung :des Trockenzylinders ist überaus einfach und
in vollkommen schweißgerechter Weise durchgeführt. Sie hat im Vergleich zu Trockenzylindern
der bisher üblichen Bußeisernen Ausführung den Vorteil der völligen Sicherheit gegen
Zerknall. Außerdem ist das Gewicht überaus gering, da ein Hohlmantelglättzvlinder
beispielsweise bei einem Durchmesser von 6ym und einer Bahnlänge von q. m ein Gewicht
von etwa 2800o bis 3000o kg hat, wobei für den Außenmantel eine Stärke von
30 mm vorgesehen ist. Wird die Stärke des Außenmantels 25 mm gewählt, welche
Stärke völlig ausreichend ist, so ergibt sich eine Gewichtsersparnis von etwa 275okg..Der
gleich große Zylinder in Guß.eisen würde über :ioo ooo kg wiegen und nicht die hohe
Betriebssicherheit aufweisen wie der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete,
völlig geschweißte Zylinder. Diese Gewichtsersparnis bedeutet auch eine leichtere
Antriebsmöglichkeit. .
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Die Zylinderachse kann statt wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
aus zwei ineinandergesteckten Rohren auch als Vollachse ausgebildet «,erden, :die
mit entsprechenden Bohrungen für die Zu- und Ableitung des Arbeitsmittels versehen
wird. In diesem Fall wird die Führung des Arbeitsmittels wie bei dem :dargestellten
Ausführungsbeispiel vorgesehen. Bei Zylindern mit großer Breite empfiehlt es sich,
in der Mitte des Hohlmantels einen U-förmigen Ringkanal anzuordnen, aus dem das
Arbeitsmittel nach beiden Seiten in den Hohlmantel eintritt, aus :dem das Kondensat
an den beiden Stirnseiten abgeführt wird.
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Als Arbeitsmittel kann außer Heizdampf auch ein Kühlmittel, z. B.
kaltes Wasser oder eine unterkühlte Kälteflüssigkeit, verwendet werden, um beispielsweise
am Ende der Trockenpartie die fertig getrocknete, noch überhitzte Papierbahn herunterzukühlen.
Der Zylinder gemäß der Erfindung ist daher in gleicher Weise als Trocken- oder als
Kühlzylinder verwendbar und kann auch zum Trocknen und Glätten von Tuchen, Geweben,
Stoffbahnen oder ähnlichen Erzeugnissen gebraucht werden. Für Spezialpapiere empfiehlt
es sich, den Außenmantel des Zylinders aus plattierten oder korrosionsfesten Blechen
rostsicher herzustellen. Man kann auch die mit Dampf oder Kondenswasser in Berührung
kommenden Stellen des Hohlmantels mit einem korrosionsfesten oder rostschützenden
Überzug aus Kupfer, Zink oder einem anderen Nichteisenmetall versehen, der zweckmäßig
vor dem Zusammenbau des Zylindermantels nach dem bekannten Metallspritzverfahren
oder in anderer Weise aufgebracht werden kann.