DE19613339C2 - Vorrichtung und Verfahren zum Trocknen einer Materialbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trock­ nen einer Materialbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Trocknen einer Materialbahn gemäß Oberbegriff des Anspruchs 15.

Vorrichtungen und Verfahren der hier angesprochenen Art sind bekannt. Dadurch, daß die Materialbahn über einen großen Winkelbereich an den Trockenzy­ lindern anliegt, wird das Abführen der in der Mate­ rialbahn gebundenen Feuchtigkeit behindert. Außer­ dem wird eine wärmeisolierende Grenzschicht, die die Wärmeabfuhr der Bahn und somit die Trocknung verschlechtert, gebildet, wodurch die spezifische Trocknungsleistung der Trockenpartie nicht optimal beziehungsweise herabgesetzt ist. Zur Vermeidung dieses Nachteils werden Trockenzylinder mit relativ kleinem Durchmesser eingesetzt oder die Trockenzy­ linder und Bahnleitwalzen derart zueinander ange­ ordnet, daß im Übergabebereich zur Verbesserung der Wärmeabfuhr ein freier Zug ausgebildet wird. Diese Zuordnung ist allerdings nicht immer möglich. Zur Erhöhung der durch die behinderte Trocknung herab­ gesetzten Trocknungsleistung kann auch vorgesehen sein, daß der mit der Materialbahn in Kontakt tre­ tende Umfangsbereich (Umschlingungswinkel) des Trockenzylinders verringert und/oder daß die Anzahl der Trockenzylinder erhöht wird. Diese Maßnahmen führen zur Erhöhung der Baulänge der Trockenpartie, wodurch die Kosten für die Maschine zur Herstellung der Bahn deutlich heraufgesetzt sind.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrich­ tung und ein Verfahren zum Trocknen einer Material­ bahn zu schaffen, die bei reduzierter Baulänge der Trockenpartie zumindest eine gleiche oder erhöhte Trockenleistung sicherstellen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung gelöst, die die in dem Anspruch 1 genannten Merkmale auf­ weist. Dadurch, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die die auf der mit dem Trockenzylinder in Kontakt tretende Seite der Materialbahn mitgeführte Grenzschicht abträgt, daß einem oder mehreren Trockenzylindern eine zusätzliche Trockenwalze zu­ geordnet ist, daß die Einrichtung zwischen einem Trockenzylinder und einer zusätzlichen Trockenwalze angeordnet ist, daß der Trockenzylinder und die Trockenwalze ein und derselben Seite der Material­ bahn zugeordnet sind und daß die Materialbahn von der zusätzlichen Trockenwalze auf den Trockenzylin­ der zurückgeführt wird, von dem die Materialbahn auf die Trockenwalze überführt wurde, wird die Trockenleistung erhöht. Durch das Abheben der durch den Trockenzylinder erwärmten Materialbahn von des­ sen Oberfläche und den Abtrag der mit der Material­ bahn mitgeführten feuchten Grenzschicht kann einer­ seits die Feuchtigkeit aus der Materialbahn frei abdampfen, das heißt ausgetragen werden, und ande­ rerseits die Bahn abkühlen, wodurch deren Trocknung beschleunigt wird. Der wiederholte Wechsel zwischen Aufheizen und Abkühlen der Materialbahn führt zu einer verbesserten Trocknung, wodurch die Baulänge der Trockenpartie bei gleicher Trocknungsleistung reduziert werden kann. Die Kosten für die Maschine zur Herstellung der Bahn sind dadurch erheblich verringert.

Bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Vorrich­ tung, das sich dadurch auszeichnet, daß die Ein­ richtung sowohl auf den Bereich der Materialbahn einwirkt, der vom Trockenzylinder auf die Trocken­ walze aufläuft, als auch auf den Bereich, der von der Trockenwalze auf den Trockenzylinder zurückge­ führt wird. Im Übergangsbereich zwischen Trockenzy­ linder und Trockenwalze trägt die Einrichtung die mit der Bahn mitgeführte Grenzschicht ab. Daran an­ schließend läuft die Materialbahn auf die Trocken­ walze auf, wobei in den sich verengenden Nip zwi­ schen der Trockenwalzenoberfläche und der Bahn Luft eingezogen wird. Dadurch bildet sich, während die Materialbahn um die Trockenwalze herumgeführt wird, bereits wieder eine Grenzschicht aus. Diese Grenz­ schicht wird ebenfalls von der Einrichtung im Über­ gangsbereich zwischen Trockenwalze und Trockenzy­ linder abgelöst, wodurch nach erneutem Auflaufen der Bahn auf den Trockenzylinder der Wärmeübergang zwischen dem Trockenzylinder und der Materialbahn erhöht ist.

Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform der Vorrichtung, bei der im Übergangsbereich zwischen Trockenzylinder und Trockenwalze - vorzugsweise besaugte - Bahnleitwalzen vorgesehen sind. Die Bahn­ leitwalzen gewährleisten eine sichere Überführung der Materialbahn vom Trockenzylinder zur Trocken­ walze und von der Trockenwalze zum Trockenzylinder zurück, indem sie die Materialbahn und das Sieb führen und abstützen. Sind die Bahnleitwalzen mit Unterdruck beaufschlagt, so wird das Abheben der Bahn vom Trockenzylinder unterstützt und durch die anziehende Wirkung auf Sieb und Materialbahn eine Stabilisierung erreicht.

Schließlich wird eine Ausführungsform der Vorrich­ tung bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, daß die Einrichtung eine Blaseinrichtung aufweist, die wenigstens eine Blasdüse umfaßt, die die Grenz­ schicht von der Materialbahn abträgt. Durch den Ab­ trag der Grenzschicht mittels eines Gases wird sichergestellt, daß die auf die feuchte Material­ bahn wirkenden Abtragkräfte derart klein sind, daß ein Beschädigen beziehungsweise ein Abriß der Materialbahn praktisch ausgeschlossen werden kann.

Weitere Ausführungsformen der Vorrichtung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

Zur Lösung der genannten Aufgabe wird außerdem ein Verfahren zum Trocknen einer Materialbahn vorge­ schlagen, das die in Anspruch 15 genannten Merkmale aufweist. Dadurch, daß die Materialbahn von einem Trockenzylinder abgehoben, die feuchte Grenzschicht von der dem Trockenzylinder zugewandten Oberfläche der Materialbahn abgetragen und die Materialbahn wieder demselben Trockenzylinder zugeführt wird, wobei eine ein und demselben Trockenzylinder zuge­ ordnete Materialbahnschlaufe ausgebildet wird, wird die Trocknungsleistung der Trockenpartie durch eine verbesserte Feuchtigkeitsabfuhr sowie eine erhöhte Wärmeübertragung bei gleichbleibender Baulänge der Maschine wesentlich gesteigert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich­ nung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt in schematischer Seitenan­ sicht einen Ausschnitt einer Maschine zur Herstel­ lung einer Materialbahn.

Die hier beschriebene Maschine kann allgemein zur Herstellung einer Bahn eingesetzt werden. Sie eignet sich insbesondere zur Herstellung von Pa­ pier- und Kartonbahnen, wobei im folgenden rein beispielhaft davon ausgegangen wird, daß es sich hier um eine Papierherstellungsmaschine handelt.

Die Figur zeigt einen Teil einer Trockenpartie 1, die innerhalb einer Maschine zur Herstellung einer Materialbahn angeordnet ist. Die Trockenpartie 1 weist mehrere, in einem Abstand zueinander angeord­ nete Trockenzylinder 3, 5 und 7 auf, zwischen denen Bahnleitwalzen 9, 11 und 13 angeordnet sind. Eine hier gestrichelt dargestellte Papierbahn 15 wird mittels eines auch als Transportband bezeichneten Siebs 17 gestützt und mäanderförmig um die Trocken­ zylinder 3 bis 7 und die Bahnleitwalzen 9 bis 13 geführt. Die Papierbahn 15 ist beim Herumführen um einen Trockenzylinder zwischen dem Außenmantel des jeweiligen Trockenzylinders und dem Sieb 17 ange­ ordnet und dadurch eingespannt. Während des Umlaufs um eine Bahnleitwalze wird sie außen geführt das heißt, das Sieb 17 liegt an der Außenmantelflä­ che der jeweiligen Bahnleitwalze an.

Eine Trockenwalze 19 ist - in vertikaler Richtung gesehen - oberhalb des Trockenzylinders 5 in einer ersten Ebene E1 angeordnet. In dem Bereich zwischen dem Trockenzylinder 5 und der Trockenwalze 19 sind in einer zweiten Ebene E2 zwei Bahnleitwalzen 21 und 23 angeordnet und dem Trockenzylinder 5 und der Trockenwalze 19 derart zugeordnet, daß zwischen der Bahnleitwalze 21 und dem Trockenzylinder 5 sowie der Trockenwalze 19 jeweils ein Zwickel, und daß zwischen der Bahnleitwalze 23 und der Trockenwalze 19 sowie dem Trockenzylinder 5 jeweils ein Zwickel ausgebildet wird. Es ist auch möglich, die Bahn­ leitwalze 23 in einer Ebene anzuordnen, die zwi­ schen der Ebene E1 und E2 liegt, so daß die Bahn­ leitwalze 23 die von der Trockenwalze 19 ablaufende Papierbahn 15 optimal überführen kann. Der Trocken­ zylinder 5, die Bahnleitwalzen 21, 23 und die Troc­ kenwalze 19 umschließen einen Raum, in dem eine Einrichtung 25 angeordnet ist. Die Einrichtung 25 weist einen ersten Blasschaber 27 und eine erste Blasdüse 29 auf. Der Blasschaber 27 ist dem Zwickel zwischen Bahnleitwalze 21 und Trockenzylinder 5 zu­ geordnet. Die erste Blasdüse 29 wirkt auf einen Überführungsbereich 31 ein, in dem das Sieb 17 und die Papierbahn 15 auf der Bahnleitwalze 21 auflie­ gen. Weiterhin weist die Einrichtung 25 einen zwei­ ten Blasschaber 35 und eine zweite Blasdüse 37 auf. Der zweite Blasschaber 35 löst die an der Trocken­ walze 19 anliegende Papierbahn 15 ab. Die zweite Blasdüse 37 beaufschlagt einen Überführungsbereich 33, in dem die Papierbahn 15 und das Sieb 17 um die Bahnleitwalze 23 herumgeführt werden, mit einem Gas, vorzugsweise Luft.

Die an dem Trockenzylinder 5 anliegende Papierbahn 15 wird von dem ersten Blasschaber 27 abgelöst und in Richtung der vorzugsweise besaugten Bahnleit­ walze 21 weitergeleitet. Die Papierbahn 15 durch­ läuft den Überführungsbereich 31 und wird von der ersten Blasdüse 29 mit trockener Luft derart beauf­ schlagt, daß die auf der Papierbahnoberfläche mit­ geführte Grenzschicht abgetragen wird, wodurch die Abkühlung und der Feuchtigkeitsaustrag der Papier­ bahn 15, also die Trocknung, erhöht wird. Die Pa­ pierbahn 15 läuft auf die Trockenwalze 19, die hier als ein weiterer Trockenzylinder ausgebildet ist, auf und wird um diesen herumgeführt. Die von der Trockenwalze 19 ablaufende Papierbahn 15 wird von deren Oberfläche mittels des Blasschabers 35 abge­ löst und von der besaugten Bahnleitwalze 23 über­ nommen. Die Blasdüse 37 beaufschlagt im nach­ folgenden Überführungsbereich 33 die Bahn mit Luft, wobei die von der Trockenwalze 19 aufgeheizte Pa­ pierbahn 15 erneut abgekühlt und gleichzeitig die sich auf der Bahnoberfläche bereits neugebildete Grenzschicht abgetragen wird. Nach Durchlaufen des Überführungsbereichs 33 wird die Papierbahn 15 dem Trockenzylinder 5 wieder zugeführt.

Durch das ständige Aufheizen und Abkühlen der Bahn sowie den Abtrag der auf der Papierbahnoberfläche mitgeführten Grenzschicht wird der Trocknungsvor­ gang verbessert, so daß infolge des nun ungehinder­ ten Wärmeübergangs und des Abführens der aus der Pa­ pierbahn 15 austretenden Feuchtigkeit die spezifi­ sche Trocknungsleistung der Trockenpartie 1 gestei­ gert ist. Die Trockenpartie eignet sich somit auch zur Trocknung von dichten, bandförmigen Bahnen.

Der Durchmesser der Trockenwalze 19 kann kleiner, gleichgroß oder größer als der Außendurchmesser der Trockenzylinder 3, 5 und 7 sein und wird beispiels­ weise in Abhängigkeit der örtlichen Platzverhält­ nisse gewählt. Zur Verringerung der in einer Troc­ kenpartie eingesetzten Variantenvielfalt der Troc­ kenzylinder wird vorzugsweise eine Trockenwalze 19 eingesetzt, die denselben Außendurchmesser auf­ weist wie die Trockenzylinder 3, 5 und 7.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist dem dem Trockenzylinder 5 - in horizontaler Richtung gesehen - nachfolgenden Trockenzylinder 7 ebenfalls eine in vertikaler Richtung versetzt angeordnete Trockenwalze 19', eine Bahnleitwalze 21' und eine Einrichtung 25' zugeordnet. Die Trockenwalze 19' weist hier einen größeren Durchmesser als die Troc­ kenzylinder 3 bis 7 auf, wobei ein gleichgroßer oder ein kleinerer Durchmesser bevorzugt werden. Die an dem Trockenzylinder 7 anliegende Papierbahn 15 wird von dem Blasschaber 27' abgelöst und von der besaugten Bahnleitwalze 21' dem Überführungsbe­ reich 31' zugeführt, in dem die Papierbahn mit vor­ zugsweise trockener Luft beaufschlagt wird, so daß die auf der Papierbahn 15 mitgeführte Grenzschicht abgetragen wird. Die Papierbahn 15 wird von der Bahnleitwalze 21' an die Trockenwalze 19' überge­ ben. Die Trockenwalze 19' weist eine luftdurchläs­ sige, beispielsweise gelochte Oberfläche auf, durch die die im Auflaufzwickelbereich der Trockenwalze 19' zwischen der Papierbahn 15 und der Mantelober­ fläche der Trockenwalze 19' eingedrückte Luft abge­ führt werden kann. Die Trockenwalze 19' wird zu diesem Zweck vorzugsweise von innen mit Unterdruck beaufschlagt, so daß die Luftabfuhr an der Mantel­ oberfläche verbessert ist. Denkbar ist auch, durch die Luftdurchlässe im Mantel der Trockenwalze 19', Luft auf die Papierbahn 15 aufzubringen, das heißt, sie beispielsweise mit heißer, trockener Luft zu beblasen. Die Papierbahn 15 wird um die Trocken­ walze 19' herumgeführt und in dem Bereich des sich öffnenden Nips N von einer vorzugsweise in die Trockenwalze 19' integrierten Blasvorrichtung 39 mit Druckluft beaufschlagt, so daß die Papierbahn 15 an das Sieb 17 gedrückt und mit diesem gemeinsam weitergeführt wird. Im Überführungsbereich 33' wird die Bahn mit Luft beblasen, so daß die auf der Oberfläche der Papierbahn 15 mitgeführte Grenz­ schicht abgetragen wird. Die Papierbahn 15 läuft nach Verlassen des Überführungsbereichs erneut auf den Trockenzylinder 7 auf.

Es ist auch möglich, die Einrichtung in - quer zur Maschinenlaufrichtung gesehen - nebeneinanderlie­ gende Segmente zu unterteilen, die jeweils minde­ stens eine Blasdüse und wenigstens einen separaten Anschluß für Luft, Dampf oder dergleichen, aufwei­ sen. Dadurch ist es möglich, die Materialbahn bei­ spielsweise mit Luft unterschiedlicher Feuchte und/oder Temperatur zu beblasen, wobei auch die Luftmenge und deren Druck variierbar ist, wodurch eine Beeinflussung des Materialbahnschrumpfes und des Feuchtequerprofils auf einfache Weise möglich ist.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Trocknen einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, für eine Maschine zur Herstellung der Materialbahn, mit einer wenigstens eine Trockengruppe umfassenden Trocken­ partie, wobei innerhalb der Trockengruppe eine Anzahl Trockenzylinder und Bahnleitwalzen an­ geordnet ist, um die die Materialbahn mittels eines Siebes mäanderförmig herumgeführt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Einrichtung (25; 25') vorge­ sehen ist, die die auf der mit dem Trockenzylinder (5, 7) in Kontakt tretende Seite der Materialbahn (Papierbahn (15)) mitgeführte Grenzschicht abträgt, daß einem oder mehreren Trockenzylindern eine zu­ sätzliche Trockenwalze (19; 19') zugeordnet ist, daß die Einrichtung (25; 25') zwischen einem Trockenzy­ linder und einer zusätzlichen Trockenwalze angeord­ net ist, daß der Trockenzylinder und die Trocken­ walze ein und derselben Seite der Materialbahn zu­ geordnet sind, und daß die Materialbahn von der zu­ sätzlichen Trockenwalze auf den Trockenzylinder zu­ rückgeführt wird, von dem die Materialbahn auf die Trockenwalze überführt wurde.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung (25; 25') sowohl auf den Bereich der Materialbahn einwirkt, der von Trockenzylinder auf Trockenwalze aufläuft, als auch auf den Bereich der von Trockenwalze auf den Troc­ kenzylinder zurückgeführt wird.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergangs­ bereich zwischen Trockenzylinder und Trockenwalze - vorzugsweise besaugte - Bahnleitwalzen vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei Bahnleitwalzen (21, 23) vorgese­ hen sind, die der Überführung der Materialbahn vom Trockenzylinder (5) auf Trockenwalze (19) und der Überführung der Materialbahn von Trockenwalze (19) auf Trockenzylinder (5) dienen.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (25; 25') eine Blaseinrichtung (26; 26') aufweist, die die Materialbahn im Überführungsbe­ reich (31; 31') vom Trockenzylinder (5, 7) abhebt.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (25; 25') eine Blaseinrichtung (26; 26') aufweist, die die Materialbahn im Überführungsbe­ reich (33; 33') von der Trockenwalze (19; 19') ab­ hebt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasein­ richtung (26) die Materialbahn sowohl vom Trocken­ zylinder (5) als auch von der Trockenwalze (19) ab­ hebt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich­ tung (25; 25') Blasschaber (27, 35; 27') umfaßt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich­ tung (25; 25') Blasdüsen (29, 37; 29',37') umfaßt, die die Grenzschicht von der Materialbahn abtragen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Troc­ kenwalze (19) als Trockenzylinder ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Troc­ kenwalze (19') als Walze mit luftdurchlässigem Man­ tel ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zusätzliche Trockenwalze (19') besaugt oder - vorzugsweise mit trockener Luft - be­ blasen wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Trockenwalze (19') im Bereich des sich öffnenden Nips (N) der von der Trockenwalze (19') ablaufenden Materialbahn mit einer Blasvorrichtung (39) versehen ist, die die Materialbahn von der Trockenwalze (19') abhebt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Blasvorrichtung (39) im Inneren der Trockenwalze (19') angeordnet ist.

15. Verfahren zum Trocknen einer Materialbahn, ins­ besondere Papier oder Kartonbahn, innerhalb einer Maschine zur Herstellung der Bahn, insbesondere mit Hilfe einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Material­ bahn von einem Trockenzylinder abgehoben, die feuchte Grenzschicht von der dem Trockenzylinder zugewandten Oberfläche der Materialbahn abgetragen und die Materialbahn wieder demselben Trockenzylin­ der zugeführt wird, wobei eine ein und demselben Trockenzylinder zugeordnete Materialbahnschlaufe ausgebildet wird.