Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen einer feuchten Papier- oder Pappenbahn.
Durch die Erfindung wird eine sehr wirksame und schnelle Trocknung, d. h. die Entfernung von Wasser, durchgeführt, wodurch eine erhebliche Erhöhung der Trocknungsgeschwin digkeit im Vergleich zu anderen Arten von Trocknungsvorrichtungen ermöglicht wird. Im Zusammenhang mit der Herstellung von Papier auf einer Papiermaschine kann mit der Erfindung entweder eine erhebliche Erhöhung der Geschwindigkeit der Papiermaschine erzielt werden oder es kann auch die sogenannte Trockenpartie der Papiermaschine erheblich kürzer, d. h. mit weniger Platzbedarf als eine übliche Trockenpartie, ausgeführt werden.
Bekanntlich erfolgt die Papierherstellung oder Pappenherstellung derart, dass die gebildete feuchte Papierbahn zunächst durch eine sogenannte Presspartie geführt wird, in der das Wasser abgepresst wird, sofern dies mit Rücksicht auf die Qualität möglich ist. Die feuchte Papierbahn wird dann durch die sogenannte Trockenpartie geführt, die hauptsächlich aus einer Anzahl erhitzter, umlaufender Zylinder besteht. Diese Zylinder werden gewöhnlich durch überhitzten, unter Druck stehenden Wasserdampf erhitzt und sie sind in der Regel in zwei über einander liegenden Reihen angeordnet. Die Papierbahn wird durch die Trockenpartie geführt, so dass sie abwechselnd in Berührung mit einem unteren Zylinder und einen oberen Zylinder gelangt. Bei der Berührung wird die Papierbahn in der Regel gegen die umlaufende Zylinderfläche mittels sogenannter Trockenfilze oder Trockensiebbänder gepresst.
Bei dieser Ausführungsform wird somit die Papierbahn abwechselnd an ihren beiden Seiten beim Durchlauf durch die Trockenpartie getrocknet.
In einer anderen Ausführungsform einer üblichen Trockenpartie wird die feuchte Papierbahn, nachdem sie die Presspartie verlassen hat, auf die Oberfläche eines einzigen grossen, umlaufenden, erhitzten Zylinders überführt. Wenn der grösste Teil der Zylinderumdrehung vollendet ist, ist die Papierbahn getrocknet und wird von der Zylinderoberfläche entfernt.
Es ist leicht einzusehen, dass der Nachteil des oben beschriebenen Trockenverfahrens darin liegt, dass das beim Trocknen aus der Papierbahn durch Verdampfung abzutreibende Wasser durch die von der erhitzten Zylinderoberfläche abgewandte Seite des Papiers hindurchtreten muss. Dies deswegen, weil der gebildete Wasserdampf durch die homogene Zylinderoberfläche nicht hindurchtreten kann. Bei dem abwechselnden Trocknen über eine ganze Reihe erwärmter Zylinder tritt ausserdem der Nachteil hinzu, dass ein auf der von dem erhitzten Zylinder bei der Überführung zum darauffolgenden Zylinder abgewandten Fläche gebildeter Dampffilm nunmehr nach diesem hingewandt ist und eine gute Wärme übertragung von der Zylinderoberfläche auf die Papierbahn verhindert.
Es sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um eine erhöhte Trockenwirkung herbeizuführen. So kann die Bahn z. B. dadurch getrocknet werden, dass die Trocknungszylinder durch perforierte Trommeln ersetzt werden, über welche die Bahn geleitet wird, wobei Wärme von aussen in Form von z. B. warmer Luft zugeführt wird und der gebildete Dampf aus dem Inneren der Trommeln durch Unterdruck abgesaugt wird.
Bei einem anderen Verfahren wird die feuchte Bahn über hohlen Zylindern getrocknet, deren Mantelflächen aus porösem Material mit einer grossen Anzahl Kanälen bestehen, die von der Aussenseite zur inneren Fläche verlaufen, wobei Wärme von einer trockenen Heizquelle im Inneren der Zylinder radial in Richtung von innen nach aussen durch das poröse Material auf die feuchte Bahn überführt wird, so dass der von der Wärme gebildete Wasserdampf in entgegengesetzter Rich tung durch die Löcher in den Zylinderwänden zu den Hohlräu men der Zylinder getrieben wird.
Dadurch, dass die Atmosphäre im Inneren der Zylinder trocken gehalten wird, was durch geeignete Wahl der Wärmequelle (z. B. Elektrizität, trockenes Gas oder Öl) erreicht werden kann, wird eine Kondensation des eintretenden Dampfes verhindert, der dann in geeigneter Weise aus dem Inneren der Zylinder abgeleitet werden kann. In einer anderen Ausführungsform werden massive Zylinderflächen, z. B. aus rostfreiem Stahl, benutzt, die mit Löchern durchbohrt sind, um eine ähnliche Wirkung herbeizuführen.
Das zuletzt genannte Verfahren besitzt gewisse Nachteile.
Das Verfahren beschränkt z. B. die Art der verwendbaren Wärmequellen, so dass überhitzter Wasserdampf nicht benutzt werden kann. Dies ist einerseits von der feuchten Atmosphäre und andererseits von dem bei Verwendung von überhitztem Wasserdampf herrschenden Überdruck abhängig, der im Inneren des Zylinders vorhanden ist. Ein solcher tberdruck würde ein Herauslecken von Wasserdampf mit sich führen und die Möglichkeit verhindern oder begrenzen, dass von der feuchten Bahn herrührender Dampf von aussen nach innen aus der porösen Fläche dringen kann. Ausserdem würden Probleme hinsichtlich des Erhaltens einer porösen Mantelfläche mit ausreichender Festigkeit für einen Widerstand gegen den inneren Dampfdruck von überhitztem Wasserdampf entstehen.
Die Ausführungsform mit durchgehenden Löchern in einer massiven Mantelfläche bringt ausserdem den Nachteil mit sich, dass derartige Löcher, die aus praktischen Gründen verhältnismässig grob sein müssen, Markierungen auf der Bahn herbeiführen und verstopft werden können, da verschiedene Partikel sich in den Löchern leicht absetzen können.
Die Erfindung beseitigt die oben genannten Nachteile. Sie besteht aus einem Verfahren zum Trocknen einer feuchten Papier- oder Pappenbahn, bei welchem die notwendige Wärme im wesentlichen nur einer Seite der Bahn über eine zylindrisch geformte poröse, wärmeleitende, dampfdurchlässige Schicht zugeführt und die in der Bahn enthaltene Feuchtigkeit in Dampfform hauptsächlich aus ihrer auf der dampfdurchlässigen Schicht aufliegenden Oberfläche entgegen der Wärmezu fuhr abgezogen wird und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme über eine poröse, wärmeleitende und dampfdurchlässige Schicht und über eine homogene Sperrschicht der Bahn zugeführt wird, und dass der sich aus der Bahnfeuchtigkeit bildende Dampf nach Durchquerung der dampfdurchlässigen Schicht durch Kanäle abgeführt wird,
die in dieser Schicht im Abstand von ihrer Kontaktfläche mit der Bahn und/oder in der homogenen Sperrschicht vorhanden sind.
Die zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehene erfindungsgemässe Vorrichtung, mit einer zum Anliegen an die feuchte Papier- oder Pappenbahn vorgesehenen zylindrisch geformten porösen, wärmeleitenden, dampfdurchlässigen Schicht ist dadurch gekennzeichnet, dass ihre von der Kontaktfläche mit der Manterialbahn abgekehrte Seite von einer homogenen zusammen mit der Schicht die Ummantelung eines drehbar gelagerten Zylinders bildende Sperrschicht getragen ist, die von innen her beheizbar ist, wobei Kanäle zur Aufnahme und Ableitung des in der porösen Schicht kontinuierlich aufgenommenen Dampfes im Abstand von der Kontaktfläche der porösen Schicht in dieser porösen Schicht und/oder in der dieser porösen Schicht zugekehrten Fläche der Sperrschicht vorhanden sind.
Die poröse Schicht kann gesintert sein und zwecks Bildung einer glatten Fläche aus feinem Pulver, vorzugsweise aus Metallpulver, bestehen, während das Innere der porösen Schicht zwecks Erzielung eines niedrigen Strömungswiderstandes für den Dampf aus gröberem Pulver, vorzugsweise Metallpulver, gebildet ist.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt eines Trocknungszylinders gemäss einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2, 3, 4 und 5 in grösserem Masstab Teile der Vorrichtung gemäss Fig. 1;
Fig. 6-9 in grösserem Masstab Teile eines Trocknungszylinders bei verschiedenen Ausführungsformen, u.a. betreffend die Wärmezufuhr, die Dampfableitung sowie die Vorrichtung zur Erzeugung eines besonders hohen Kontaktdruckes zwischen der Materialbahn und der Trocknungsfläche.
Fig. 10 und 11 weitere Möglichkeiten zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 besteht die Trocknungsvorrichtung aus einem Tragzylinder oder Mantel (Trennwand) 1, der in geeigneter Weise, z. B. durch Zufuhr von überhitztem Wasserdampf in den Hohlraum des Zylinders erhitzt wird. Dieser Zylinder besitzt Stirnwände, Achszapfen für den Umlauf des Zylinders sowie Einrichtungen für die Zufuhr von Dampf und für die Abströmung von Dampf und Kondensat. Der homogene, aus wärmeleitendem Material, z. B. Gusseisen, bestehende Mantel ist von einem Aussenmantel 2 umgeben, der durch Wärmeleitung vom Mantel 1 erhitzt wird. Die zu trocknende Papierbahn 3 liegt gegen den Aussenmantel 2 an. Dieser ist aus porösem Material mit feinen dampfleitenden Poren, d. h. aus Sintermaterial, z. B.
Sintereisen oder Sintermetall, hergestellt und derart ausgebildet, dass seine äussere Fläche genügend eben ist, um keinerlei Markierungen an die Oberfläche der Papierbahn zu übertragen oder das Festhalten von Fasern aus der Papierbahn in etwaigen Vertiefungen zu verhindern. Durch die Wahl eines geeigneten Sintermaterials können diese Forderungen an die Glätte der Mantelfläche 2 erfüllt werden, während gleichzeitig die Forderung an eine gute Porosität und Festigkeit aufrechterhalten werden kann. Ausserdem kann die Oberfläche unter Beibehaltung der genannten Eigenschaften hart gemacht werden.
Infolge der Eigenschaften der Mantelfläche 2 kann eine Dampfabgabe auch durch die poröse Schicht hinein bei Erwärmung der Papierbahn 3 erfolgen, wie es schematisch in Fig. 5 dargestellt wird. Die beiden Pfeile deuten die beiden Hauptwege an, die der Dampf beim Abdunsten nimmt, d. h. einerseits aus der Schicht 2 und andererseits in diese hinein, wobei der Dampf entlang der den geringsten Strömungswiderstand darbietenden Wege strömt. Mit runden Kreisen wird schematisch die poröse Schicht 2 angedeutet, die jedoch in Wirklichkeit kein so regelmässiges Aussehen besitzt. Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung (Fig. 1) wird dann der in die poröse Schicht 2 eingetretene Dampf durch eine Anzahl parallel zur Achsrichtung des Zylinders verlaufender Kanäle 4 abgeleitet. Diese Kanäle sind erheblich gröber als die feinen Poren der Schicht 2.
In dieser Weise wird der Dampf mit dem geringstmöglichen Strömungswiderstand nach dem einen oder beiden Enden oder Stirnseiten des Zylinders abgetrieben. Dadurch dass die Wärmezufuhr völlig oder teilweise durch die poröse Schicht 2 erfolgt, tritt keine Kondensation des durch diese Schicht hindurchgetretenen Dampfes ein. Gemäss Fig. 1, 2 und 4 liegen die Kanäle 4 im homogenen Mantel 1 in Form von parallelen Nuten. Natürlich können die Kanäle auch in der porösen Schicht 2 angebracht werden, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist.
Die Wärmezufuhr zum Trocknen der Materialbahn 3 kann in verschiedener Weise erfolgen. Einige Ausführungsformen sind in den Fig. 6-9 dargestellt. Fig. 6 zeigt die gleichzeitige
Wärmezufuhr von aussen und innen gemäss den Pfeilen E. Die
Wärmezufuhr von aussen kann natürlich in verschiedenen Formen durch Strahlung und/oder Konvektion erfolgen. Dies kann durch infrarote Strahlen, brennendes Gas, erwärmte Luft oder Gas erreicht werden. Von innen kann die Wärmezufuhr durch beispielsweise überhitzten Wasserdampf, brennende Gase, heisses Öl oder eine andere heisse Flüssigkeit erfolgen.
Die Dampfabzugskanäle 4 sind in diesem Beispiel im homogenen Innenmantel angebracht. Das Heizmittel, z. B. überhitzer Wasserdampf, kann z. B. durch den oder die für den Umlauf des Zylinders dienenden Achszapfen zugeführt werden und durch diese abströmen.
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform mit Wärmezufuhr nur von innen, die beispielsweise durch überhitzten Wasserdampf erfolgen kann. Die Dampfabzugskanäle 4 sind hier in der porösen Schicht 2 angebracht.
Fig. 8 stellt eine Ausführungsform dar, bei der eine äussere poröse Fläche 5, z. B. ein Trocknungsfilz oder ein Trocknungssiebband, die Materialbahn 3 gegen die poröse Schicht 2 presst. In dieser Weise erhält man eine bessere Wärmeübertragung. Die Wärmezufuhr kann zusätzlich auch von aussen erfolgen. Das Abdampfen erfolgt sowohl durch die poröse Fläche (Filz) 5 wie durch die poröse Schicht 2 hindurch. Die Dampfabzugskanäle 4 sind hier sowohl in der porösen Schicht 2 wie in dem homogenen Innenmantel 1 angeordnet.
Fig. 9 zeigt eine äussere Fläche 6, die dicht ist (z. B. ein Stahlband) und die die Materialbahn 3 gegen die poröse Schicht 2 presst. Die Wärmezufuhr kann in verschiedener Weise erfolgen. Die Dampfabgabe erfolgt in diesem Fall nur nach der porösen Schicht 2 hin. Diese Ausführungsform ist bei der Papierherstellung von Interesse, da man dadurch in gewissen Fällen ein Papiermaterial mit sehr gleichartigen Seiten und mit guter Flächenebenheit erhalten kann.
Fig. 10 zeigt, wie eine Materialbahn 3 um eine Trocknungsvorrichtung geleitet wird, die der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung entspricht, bei der jedoch eine äussere, den Schichten 5 und 6 in Fig. 8 bzw. Fig. 9 entsprechende Fläche die Materialbahn gegen die poröse Schicht 2 presst.
Wie bereits früher dargelegt worden ist, erfolgt auch die Trocknung von z. B. Papierbahnen derart, dass die nasse Bahn gegen eine einzige umlaufende Zylinderfläche gepresst wird.
Gemäss der Erfindung kann auch ein solcher Zylinder mit einer porösen Aussenhülle sowie mit Dampfabzugskanälen versehen werden. Fig. 11 stellt ein derartiges Trockenverfahren mit einer Presswalze 7 dar, die die Papierbahn 3 auf die poröse Schicht 2 mit den Dampfabzugskanälen 4 überführt.
Wärmezufuhr kann sowohl von innen durch die tragende innere Mantelfläche 1 wie von aussen gemäss den Pfeilen E erfolgen. Ein Schaber 8 und eine Abzugswalze 9 für die getrocknete Papierbahn können angeordnet werden. Natürlich kann eine besondere Wärmezufuhr von aussen unmittelbar gegen die poröse Fläche in dem von der Papierbahn nicht bedeckten Bereich des Trocknungszylinders erfolgen. Das gleiche gilt für die Ausführungsformen nach Fig. 1 und 10.
Als Material für die poröse Schicht wählt man zweckmässig Sintermetall von z. B. Kupfer, Legierungen aus Kupfer, Messing, Sintereisen, Stahl oder Legierungen aus Eisen oder Stahl.
Wesentlich ist, dass diePorosität ausreichend ist, um einen guten Dampfdurchgang zuzulassen, während gleichzeitig die Festigkeit ausreichend ist, und dass die Aussenfläche so glatt ist, dass irgendwelche Markierungen auf der Materialbahn, insbesondere auf einer Papierbahn nicht entstehen. Weiterhin ist es wichtig, dass die Oberfläche so eben ist, dass Absetzungen in Form von Faserfragmenten und dgl. nicht erfolgen. Die poröse Fläche wird zweckmässig durch Abschaben mittels eines Schabers, z. B. aus Kunstfasern, rein gehalten. Zur Herstellung derartiger Sintermetalle wird eine zweckmässige Korngrösse für das zum Sintern gewählte Material verlangt. In der Praxis hat es sich gezeigt, dass eine zweckmässige Korngrösse für eine sogenannte 10%Fig Bronze geringer als 75 ist.
Dies wird als Beispiel angegeben; es können jedoch auch gröbere oder feinere Partikelgrössen, je nach den übrigen Umständen bei der Herstellung des Sintermaterials angewendet werden.
Um die Forderung an gute Oberflächenglätte und Flächenfestigkeit mit einem niedrigen Strömungswiderstand für den gebildeten Dampf zu kombinieren, kann das poröse Material aus mehreren verschiedenen Schichten mit verschiedenen Eigenschaften zusammengesetzt sein. So kann zweckmässig die Aussenschicht des porösen Materials derart hergestellt werden, dass sie eine Menge feiner Poren sowie eine glatte Fläche besitzt, während eine oder mehrere Innenschichten aus erheblich gröberem Sintermaterial bestehen, um den geringstmöglichen Strömungswiderstand für den Dampf zu ergeben. Die verschiedenen Schichten können vor dem Sintern zusammen gepresst werden. Die äussere Schale kann gegebenenfalls verchromt oder mit einer anderen Aussenbelegung versehen werden, um eine zweckmässige Aussenhärte zu erhalten.
Die verschieden grossen Kreise in Fig. 5 sollen verschieden Schichten des Sintermaterials darstellen. Durch diese Ausbildung kann in gewissen Fällen ein sehr geringer Strömungswiderstand in Richtung nach den Zylinderstirnseiten erreicht werden.
Der durch das Sintermaterial und/oder durch die Dampfabzugskanäle strömende Dampf kann natürlich an den Zylinderstirnseiten in geeigneter Weise gesammelt werden, um für die Vorwärmung von Luft o. dgl. beispielsweise in dem Trocknungssystem der Papiermaschine verwertet zu werden.
Es sind schon einige Messergebnisse für die Verdampfung durch eine Vorrichtung gemäss der Erfindung im Vergleich zu einer üblichen Trocknung einer Papierbahn genannt worden.
Es wurde ein Vergleich an verschiedenen Papierqualitäten, vorgenommen, wobei von einem 40 %gen Trockengehalt der Papierbahn ausgegangen wurde, die auf 95% Trockenendgehalt getrocknet wurde. Die untenstehende Tabelle zeigt, wie die Trocknungszeiten bei einigen Papierqualitäten verkürzt werden. Die Aussentemperatur war in sämtlichen Fällen 1200C.
Qualität Trocknungszeit in Sekunden Zeitherab bei Trockung mit erhitzter setzung in % homogener poröser
Fläche Fläche Kraftpapier, 80 g 6,5 3,7 43 Fluting, 127 g 20,5 15,5 24 Schreibpapier, 70 g 5,7 3,5 39 Sackpapier, 90 g 9,7 5,6 42
Anstatt oder zusammen mit den in Fig. 1-4 und 6-11 gezeigten axiellen Kanälen 4 können auch Dampfabzugkanäle, die sich beispielsweise schraubenlinienförmig oder kreisförmig um den Zylinder 1 und/oder um den Umkreis der porösen
Schicht 2 erstrecken, verwendet werden. Diese etwaigen weiteren Kanäle können auch als Verbindungspassagen zwischen den angrenzenden Kanälen 4 ausgebildet sein.
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zum Trocknen einer feuchten Papier- oder Pappenbahn, bei welchem die notwendige Wärme im wesentlichen nur einer Seite der Bahn über eine zylindrisch geformte poröse, wärmeleitende, dampfdurchlässige Schicht zugeführt und die in der Bahn enthaltene Feuchtigkeit in Dampfform hauptsächtlich aus ihrer auf der dampfdurchlässigen Schicht aufliegenden Oberfläche entgegen der Wärmezufuhr abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme über eine poröse, wärmeleitende und dampfdurchlässige Schicht und über eine homogene Sperrschicht der Bahn zugeführt wird und dass der sich aus der Bahnfeuchtigkeit bildende Dampf nach Durchquerung der dampfdurchlässigen Schicht durch Kanäle abgeführt wird, die in dieser Schicht im Abstand von ihrer Kontaktfläche mit der Bahn und/oder in der homogenen Sperrschicht vorhanden sind.
PATENTANSPRUCH II
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, mit einer zum Anliegen an die feuchte Papieroder Pappenbahn (3) vorgesehenen zylindrisch geformten porösen, wärmeleitenden, dampfdurchlässigen Schicht (2), dadurch gekennzeichnet, dass ihre von der Kontaktfläche mit der Materialbahn (3) abgekehrte Seite von einer homogenen zusammen mit der Schicht (2) die Ummantelung eines drehbar gelagerten Zylinders bildende Sperrschicht (1) getragen ist, die von innen her beheizbar ist, wobei Kanäle (4) zur Aufnahme und Ableitung des in der porösen Schicht (2) kontinuierlich aufgenommenen Dampfes im Abstand von der Kontaktfläche der porösen Schicht (2) in dieser porösen Schicht (2) und/oder in der dieser porösen Schicht (2) zugekehrten Fläche der Sperrschicht (1) vorhanden sind.
UNTERANSPRÜCHE
1. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Schicht zwecks Bildung einer glatten Fläche aus gesintertem feinem Pulver, vorzugsweise aus Metallpulver, besteht, während das Innere der porösen Schicht zwecks Erzielung eines niedrigen Strömungswiderstandes für den Dampf aus gesintertem gröberem Pulver, vorzugsweise Metallpulver, besteht.
2. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Kanäle (4) grösser ist als die jenige der Poren der porösen Schicht (2).
3. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass Kanäle (4) parallel zur Achsrichtung des Trok- kenzylinders verlaufen, um bei Vorrichtungsbetrieb eine Ableitung von abziehendem Dampf gegen eine oder beide Stirnseiten des Zylinders zu ermöglichen.
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The invention relates to a method and a device for drying a moist paper or cardboard web.
The invention provides very efficient and rapid drying, i.e. drying. H. the removal of water, which enables a significant increase in drying speed compared to other types of drying devices. In connection with the production of paper on a paper machine, with the invention either a considerable increase in the speed of the paper machine can be achieved or the so-called drying section of the paper machine can also be considerably shorter, ie. H. with less space requirement than a conventional dryer section.
As is well known, the production of paper or cardboard takes place in such a way that the moist paper web formed is first passed through a so-called press section, in which the water is pressed out, provided that this is possible with regard to quality. The moist paper web is then passed through the so-called dryer section, which mainly consists of a number of heated, rotating cylinders. These cylinders are usually heated by superheated, pressurized steam and they are usually arranged in two rows one above the other. The paper web is fed through the dryer section so that it comes into contact with a lower cylinder and an upper cylinder alternately. When touching the paper web is usually pressed against the circumferential cylinder surface by means of so-called drying felts or drying wire belts.
In this embodiment, the paper web is dried alternately on its two sides as it passes through the dryer section.
In another embodiment of a conventional drying section, the moist paper web, after it has left the press section, is transferred to the surface of a single large, circulating, heated cylinder. When most of the cylinder revolution has been completed, the paper web is dried and is removed from the cylinder surface.
It is easy to see that the disadvantage of the drying process described above is that the water to be driven off from the paper web by evaporation during drying has to pass through the side of the paper facing away from the heated cylinder surface. This is because the water vapor formed cannot pass through the homogeneous cylinder surface. With the alternating drying over a whole row of heated cylinders, there is also the disadvantage that a vapor film formed on the surface facing away from the heated cylinder during transfer to the next cylinder is now turned towards this and there is good heat transfer from the cylinder surface to the paper web prevented.
Various methods have been proposed in order to achieve an increased drying effect. So the train can z. B. be dried in that the drying cylinders are replaced by perforated drums over which the web is passed, with heat from the outside in the form of z. B. warm air is supplied and the vapor formed is sucked out of the interior of the drums by negative pressure.
In another method, the moist web is dried over hollow cylinders, the outer surfaces of which are made of porous material with a large number of channels running from the outside to the inner surface, with heat from a dry heat source inside the cylinder radially inwards inwards is transferred outside through the porous material to the moist web, so that the water vapor formed by the heat is driven in the opposite direction through the holes in the cylinder walls to the hollow spaces of the cylinders.
The fact that the atmosphere inside the cylinder is kept dry, which can be achieved by a suitable choice of the heat source (e.g. electricity, dry gas or oil), prevents condensation of the steam entering, which is then suitably removed from the Inside the cylinder can be derived. In another embodiment, massive cylindrical surfaces, e.g. B. stainless steel used, which are pierced with holes to bring about a similar effect.
The last-mentioned method has certain disadvantages.
The method limits z. B. the type of heat sources that can be used, so that superheated steam cannot be used. This depends on the one hand on the humid atmosphere and on the other hand on the overpressure that is present in the interior of the cylinder when using superheated water vapor. Such an overpressure would result in the leakage of water vapor and prevent or limit the possibility that vapor originating from the moist web can penetrate from the outside to the inside of the porous surface. In addition, problems would arise with regard to obtaining a porous outer surface with sufficient strength for resistance to the internal vapor pressure of superheated water vapor.
The embodiment with through holes in a massive outer surface also has the disadvantage that such holes, which for practical reasons have to be relatively coarse, cause markings on the web and can be clogged because different particles can easily settle in the holes.
The invention overcomes the disadvantages mentioned above. It consists of a process for drying a moist paper or cardboard web, in which the necessary heat is essentially supplied to only one side of the web via a cylindrically shaped, porous, heat-conducting, vapor-permeable layer and the moisture contained in the web in vapor form mainly from it The surface resting on the vapor-permeable layer against the heat supply is withdrawn and is characterized in that the heat is supplied to the web via a porous, heat-conducting and vapor-permeable layer and a homogeneous barrier layer, and that the vapor that forms from the web moisture after passing through the vapor-permeable Layer is discharged through channels,
which are present in this layer at a distance from their contact surface with the web and / or in the homogeneous barrier layer.
The device according to the invention provided for carrying out this method, with a cylindrically shaped porous, heat-conducting, vapor-permeable layer intended to rest against the moist paper or cardboard web, is characterized in that its side facing away from the contact surface with the outer web is homogeneous together with the layer the casing of a rotatably mounted cylinder forming barrier layer is supported, which can be heated from the inside, with channels for receiving and discharging the vapor continuously received in the porous layer at a distance from the contact surface of the porous layer in this porous layer and / or in this porous layer facing surface of the barrier layer are present.
The porous layer can be sintered and consist of fine powder, preferably metal powder, for the purpose of forming a smooth surface, while the interior of the porous layer is formed of coarser powder, preferably metal powder, in order to achieve a low flow resistance for the steam.
The invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:
1 shows a cross section of a drying cylinder according to an embodiment of the invention;
FIGS. 2, 3, 4 and 5 show, on a larger scale, parts of the device according to FIG. 1;
Fig. 6-9, on a larger scale, parts of a drying cylinder in various embodiments, including concerning the supply of heat, the evacuation of steam and the device for generating a particularly high contact pressure between the material web and the drying surface.
10 and 11 further possibilities for carrying out the method.
In the embodiment according to FIG. 1, the drying device consists of a support cylinder or jacket (partition) 1, which can be attached in a suitable manner, e.g. B. is heated by supplying superheated steam into the cavity of the cylinder. This cylinder has end walls, axle journals for the circulation of the cylinder and facilities for the supply of steam and for the outflow of steam and condensate. The homogeneous, made of thermally conductive material, e.g. B. cast iron, the existing jacket is surrounded by an outer jacket 2 which is heated from the jacket 1 by conduction. The paper web 3 to be dried rests against the outer jacket 2. This is made of porous material with fine vapor-conducting pores, i. H. made of sintered material, e.g. B.
Sintered iron or sintered metal, manufactured and designed in such a way that its outer surface is sufficiently flat so as not to transfer any markings to the surface of the paper web or to prevent fibers from being held in the paper web in any depressions. By choosing a suitable sintered material, these requirements for the smoothness of the lateral surface 2 can be met, while at the same time the requirement for good porosity and strength can be maintained. In addition, the surface can be made hard while retaining the properties mentioned.
As a result of the properties of the jacket surface 2, steam can also be released through the porous layer when the paper web 3 is heated, as is shown schematically in FIG. 5. The two arrows indicate the two main routes that the steam takes when it evaporates, i.e. H. on the one hand out of the layer 2 and on the other hand into it, the steam flowing along the paths offering the least flow resistance. The porous layer 2 is indicated schematically with round circles, but in reality it does not have such a regular appearance. According to one embodiment of the invention (FIG. 1), the steam that has entered the porous layer 2 is then diverted through a number of channels 4 running parallel to the axial direction of the cylinder. These channels are considerably coarser than the fine pores of layer 2.
In this way, the steam is driven off with the least possible flow resistance to one or both ends or faces of the cylinder. Because the heat is supplied completely or partially through the porous layer 2, no condensation of the vapor which has passed through this layer occurs. According to FIGS. 1, 2 and 4, the channels 4 lie in the homogeneous jacket 1 in the form of parallel grooves. Of course, the channels can also be applied in the porous layer 2, as can be seen from FIG. 7.
The supply of heat for drying the material web 3 can take place in various ways. Some embodiments are shown in Figures 6-9. Fig. 6 shows the simultaneous
Heat supply from outside and inside according to the arrows E. The
Heat can of course be supplied from outside in various forms by radiation and / or convection. This can be achieved by infrared rays, burning gas, heated air or gas. The heat can be supplied from the inside by, for example, superheated steam, burning gases, hot oil or another hot liquid.
In this example, the vapor extraction ducts 4 are fitted in the homogeneous inner jacket. The heating means, e.g. B. superheated steam, z. B. are fed through the axle journal or journals serving for the rotation of the cylinder and flow off through them.
Fig. 7 shows an embodiment with heat supply only from the inside, which can be done, for example, by superheated steam. The vapor extraction channels 4 are attached here in the porous layer 2.
Fig. 8 shows an embodiment in which an outer porous surface 5, e.g. B. a drying felt or a drying screen belt that presses the material web 3 against the porous layer 2. In this way you get better heat transfer. The heat can also be supplied from outside. The evaporation takes place both through the porous surface (felt) 5 and through the porous layer 2. The vapor extraction channels 4 are arranged here both in the porous layer 2 and in the homogeneous inner jacket 1.
9 shows an outer surface 6 which is tight (for example a steel band) and which presses the material web 3 against the porous layer 2. The heat can be supplied in various ways. In this case, the vapor is released only towards the porous layer 2. This embodiment is of interest in papermaking, since in certain cases it is possible to obtain a paper material with very similar sides and with good flatness.
FIG. 10 shows how a material web 3 is passed around a drying device which corresponds to the device shown in FIG. 1, but in which an outer surface corresponding to layers 5 and 6 in FIG. 8 and FIG. 9 faces the material web the porous layer 2 is pressed.
As has already been stated earlier, the drying of z. B. paper webs in such a way that the wet web is pressed against a single circumferential cylinder surface.
According to the invention, such a cylinder can also be provided with a porous outer shell and with vapor extraction channels. FIG. 11 shows such a drying process with a press roll 7 which transfers the paper web 3 onto the porous layer 2 with the steam extraction channels 4.
Heat can be supplied both from the inside through the load-bearing inner jacket surface 1 and from the outside according to the arrows E. A doctor 8 and a take-off roller 9 for the dried paper web can be arranged. Of course, a special supply of heat from the outside can take place directly against the porous surface in the area of the drying cylinder not covered by the paper web. The same applies to the embodiments according to FIGS. 1 and 10.
The material for the porous layer is suitably chosen sintered metal of z. B. copper, alloys of copper, brass, sintered iron, steel or alloys of iron or steel.
It is essential that the porosity is sufficient to allow good vapor passage, while at the same time the strength is sufficient, and that the outer surface is so smooth that any markings on the material web, in particular on a paper web, do not occur. It is also important that the surface is so flat that deposits in the form of fiber fragments and the like do not occur. The porous surface is expediently scraped off with a scraper, e.g. B. made of synthetic fibers, kept pure. To produce such sintered metals, a suitable grain size for the material selected for sintering is required. In practice it has been shown that a suitable grain size for a so-called 10% fig bronze is less than 75.
This is given as an example; however, it is also possible to use coarser or finer particle sizes, depending on the other circumstances in the production of the sintered material.
In order to combine the requirement for good surface smoothness and surface strength with a low flow resistance for the steam formed, the porous material can be composed of several different layers with different properties. For example, the outer layer of the porous material can expediently be produced in such a way that it has a number of fine pores and a smooth surface, while one or more inner layers consist of considerably coarser sintered material in order to provide the lowest possible flow resistance for the steam. The different layers can be pressed together before sintering. The outer shell can optionally be chrome-plated or provided with a different external coating in order to obtain an appropriate external hardness.
The circles of different sizes in FIG. 5 are intended to represent different layers of the sintered material. With this design, a very low flow resistance in the direction towards the cylinder end faces can be achieved in certain cases.
The steam flowing through the sintered material and / or the steam extraction ducts can of course be collected in a suitable manner at the cylinder end faces in order to be used for preheating air or the like, for example in the drying system of the paper machine.
Some measurement results for the evaporation by a device according to the invention in comparison with a conventional drying of a paper web have already been mentioned.
A comparison was made on different paper qualities, assuming a 40% dry content of the paper web, which was dried to 95% dry content. The table below shows how the drying times can be reduced for some paper grades. The outside temperature was 1200C in all cases.
Quality Drying time in seconds Reduced time for drying with heated settlement in% more homogeneous more porous
Area area Kraft paper, 80 g 6.5 3.7 43 Fluting, 127 g 20.5 15.5 24 Writing paper, 70 g 5.7 3.5 39 Sackcloth paper, 90 g 9.7 5.6 42
Instead of or together with the axial channels 4 shown in Fig. 1-4 and 6-11, steam extraction channels, for example, in a helical or circular manner around the cylinder 1 and / or around the circumference of the porous
Layer 2 extend, can be used. These possible further channels can also be designed as connecting passages between the adjacent channels 4.
PATENT CLAIM 1
Method for drying a moist paper or cardboard web, in which the necessary heat is essentially supplied to only one side of the web via a cylindrically shaped, porous, heat-conducting, vapor-permeable layer and the moisture contained in the web is mainly in vapor form from its resting on the vapor-permeable layer Surface is withdrawn against the supply of heat, characterized in that the heat is supplied to the web via a porous, heat-conducting and vapor-permeable layer and via a homogeneous barrier layer and that the vapor that forms from the web moisture is removed after passing through the vapor-permeable layer through channels which are present in this layer at a distance from its contact surface with the web and / or in the homogeneous barrier layer.
PATENT CLAIM II
Device for carrying out the method according to claim 1, with a cylindrically shaped, porous, heat-conducting, vapor-permeable layer (2) intended to rest on the moist paper or cardboard web (3), characterized in that its side facing away from the contact surface with the material web (3) by a homogeneous barrier layer (1) which forms the casing of a rotatably mounted cylinder together with the layer (2) and which can be heated from the inside, with channels (4) for receiving and discharging the continuously received in the porous layer (2) Vapor at a distance from the contact surface of the porous layer (2) in this porous layer (2) and / or in the surface of the barrier layer (1) facing this porous layer (2).
SUBCLAIMS
1. Device according to claim II, characterized in that the porous layer consists of sintered fine powder, preferably metal powder, for the purpose of forming a smooth surface, while the interior of the porous layer consists of sintered, coarser powder, preferably in order to achieve a low flow resistance for the steam Metal powder.
2. Device according to claim II, characterized in that the cross-sectional area of the channels (4) is greater than that of the pores of the porous layer (2).
3. Device according to patent claim II, characterized in that channels (4) run parallel to the axial direction of the drying cylinder in order to enable the removal of steam to be discharged against one or both end faces of the cylinder when the device is in operation.
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