DE3728124C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Entwässerungspresse der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Es ist bekannt, daß die Entwässerung einer Papierbahn erhöht werden kann, wenn neben der mechanischen Pressung noch Wärme eingesetzt wird. So beschreibt z. B. die US-Patentschrift 41 63 688 eine Pressenpartie, bei der ein Dampfblaskasten in der Nähe einer Saugwalze angeordnet ist. Die Papierbahn kann mit Hilfe des Dampfes so aufgeheizt werden, daß die Entwässerungsleistung der nachfolgenden Preßzone gesteigert wird.

Zu demselben Zweck sind auch z. B. beheizte Trocknungswalzen bekannt, an die die Bahn angepreßt wird, oft mit einem Filzband, das die von der heißen Walzenoberfläche verdrängte Feuchte aufnehmen soll. Das Band wird oft mit einigen Anpreßwalzen an die Trocknungswalze gepreßt. Hier bewegt sich der an der Walze entstehende Wasserdampf in Richtung von der Walzenoberfläche weg und reißt das in der Bahn vorhandene Wasser mit. Dabei werden die in diesem Zeitpunkt vollgefüllten Kapillaren zumindest teilweise entleert. Bei Anwendung von hohen Heiztemperaturen kann hinter dem Preßnip ein Effekt auftreten, bei dem das Wasser durch den sich blitzschnell entwickelnden Wasserdampf aus der Bahn getrieben wird.

Obzwar dies alles bekannt ist, sind erfolgreiche, großtechnische Realisationen problematisch oder maschinenbaulich aufwendig. Meistens ist der Trocknungsprozeß unkontrollierbar, was einerseits zu Beschädigungen der Papierbahn durch das Trocknen führt, oder es sind die erzielten Trockengehalte unbefriedigend.

Durch die Erfindung sollen bessere, höhere Trocknungsergebnisse ohne Beschädigung der Papierbahn erzielt werden. Der Prozeß soll übersichtlich und beherrschbar werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß an einer Entwässerungspresse der eingangs beschriebenen Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen erfüllt.

Der im Preßnip stattfindende Prozeß ist voll beherrschbar, da die Zuführung des zum Durchströmen der Papierbahn auserwählten Wasserdampfes einfach nach Bedarf regulierbar ist. Bei der Kondensation des Dampfes ist eine hohe Wärmestromdichte in der Papierbahn erreichbar. Dieses Durchströmmedium verursacht nämlich keine Kühlung, wie z. B. Luft, innerhalb der zu trocknenden Papierbahn, da die frei werdende Kondensationswärme zur weiteren Aufheizung der Papierbahn zur Verfügung steht. Die daraus resultierende hohe Temperatur in der zu trocknenden Papierbahn unterstützt den Trocknungseffekt durch Herabsetzung der Viskosität und der Oberflächenspannung bei der Verdrängung von Kapillarwasser aus der Bahn. Bei der erfindungsgemäßen Entwässerungspresse ist auch das Abführen des Wasserdampfes mit der herausgetriebenen Flüssigkeit übersichtlich und beherrschbar.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des Erfindungsgegenstandes in der Weise, daß mindestens ein Teil der Papierbahn im Preßspalt in gesättigtem Zustand ist; damit ist gemeint, daß alle Hohlräume mit Wasser gefüllt sind.

In den Unteransprüchen sind sinnvolle Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Entwässerungspresse angegeben.

Im weiteren wird der Erfindungsgegenstand näher beschrieben und erklärt. Die Beschreibung bezieht sich auf Zeichnungen, in welchen zeigen

Fig. 1 bis 12 jeweils eine erfindungsgemäße Entwässerungspresse in schematischer Darstellung.

Die Entwässerungspresse einer Papiermaschine ist für die Entwässerung der Papierbahn 1 bei einem durch die Papierbahn geführten Strom eines gasförmigen Mediums vorgesehen.

Die Entwässerung findet in einem Preßspalt 2 zwischen einer oberen Preßfläche 3 und einer unteren Preßfläche 4 statt, wo die Papierbahn so weit komprimiert ist, daß mindestens ein Teil der Papierbahn in gesättigtem Zustand ist. Als gesättigt bezeichnet man den Zustand, bei dem alle Hohlräume in der Papierbahn mit Wasser gefüllt sind. Bei der Entwässerung wird durch die durch den Preßspalt 2 laufende Papierbahn 1 ein regulierbarer Wasserdampfstrom von der oberen zu der unteren Oberfläche der Papierbahn 1 geführt und an der unteren Oberfläche der Papierbahn aus der Papierbahn abgeführt.

Dieser regulierbare Wasserdampfstrom, der die Flüssigkeit aus der Bahn transportiert, wird mit im Bereich des Preßspaltes 2 eingesetzten Mitteln bewirkt.

In dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 dargestellt ist, ist der besagte Wasserdampfstrom durch folgende im Bereich des Preßspaltes 2 eingesetzte Mittel bewirkt: Die als obere Preßfläche 3 dienende Walze weist einen perforierten Mantel 5 auf, und es wird über sie mit Hilfe einer Druckkammer (nicht gezeichnet) durch den perforierten Mantel 5 ein extern erzeugter Wasserdampf unter Druck in den Preßspalt 2 zu der oberen Oberfläche der Papierbahn 1 reguliert zugeführt. Die untere Preßfläche 4 wird ebenso durch eine Walze gebildet, die einen perforierten Mantel 6 aufweist, und über sie wird durch den perforierten Mantel 6 der durch die Bahn 1 strömende Wasserdampfstrom mit der aus der Papierbahn damit noch herausgetriebenen Flüssigkeit angesaugt. Auch die Saugleistung über eine Saugkammer (nicht gezeichnet) kann reguliert erfolgen. So ist der ganze Trocknungsvorgang übersichtlich und leicht kontrollierbar. Es ist auch denkbar, den unteren Walzenmantel 6 mit außen gerillter Oberfläche zu versehen, an der der durch die Bahn 1 strömende Wasserdampf mit der aus ihr herausgetriebenen Flüssigkeit abgeführt werden kann. So wie in Fig. 1 gezeigt, können dem beschriebenen Walzenpaar mit den Preßflächen 3 und 4 noch einige Walzenpaare 7 zur Vorpressung bzw. Vorentwässerung mit stufenweise steigendem Preßdruck, ggf. mit stufenweise jeweils höherer Temperatur vorgeschaltet werden. Um eine Markierung der Papierbahn 1 im Preßspalt 2 durch die Perforierung der Walzen-Mäntel 5 und 6 zu vermeiden, sind jeweils zwischen der Oberfläche der Papierbahn 1 und der bezüglichen Preßflächen 3 bzw. 4 Filzbänder 8 bzw. 9 vorgesehen, die beide gute Dampfdurchlässigkeiten besitzen. Diese könnten entfallen, wenn so eine Markierung tolierbar oder sogar gewünscht wäre.

Es wäre vorstellbar, einen z. B. heißen Luftstrom auf die beschriebene Weise zur Trocknung der Papierbahn durch diese zu treiben. Dies brächte jedoch nur Nachteile gegenüber dem beschriebenen Einsatz von Wasserdampf. Mit Wasserdampf als Treibmittel wird die Bahn nicht gekühlt, sondern durch Kondensieren sogar zusätzlich erwärmt und damit die Viskosität erniedrigt. Außerdem ist damit die Bahn beim Eintritt in die Trockenpartie bereits stark aufgewärmt, was allein dadurch wesentliche Dampfersparnis in der Trockenpartie ergibt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist die obere Walze 3³ eine Breitnipwalze mit einem Träger 12 und Preßschuh 13, um welche ein perforierter, flexibler Mantel 5² angeordnet ist. Der Preßschuh 13 wird gegen die untere Preßfläche 4 mit einem Druckmittel in den Druckraum 14 gepreßt, wobei der Wasserdampf über Leitung 15 in den Preßspalt 2 durch die in dem Preßschuh vorhandene, zum Mantel 5², bzw. zum Preßspalt 2 geöffnete Druckkammer 13¹ und durch den perforierten flexiblen Mantel 5² geführt wird. Hier entsteht ein Dampfpolster, das statisch die Papierbahn, bzw. ein Filzband und die Papierbahn stützt und Reibung an der Schuhoberfläche oder Kanten verhindert. Das Absaugen des Wasserdampfstromes nach der Durchströmung der Papierbahn 1 geschieht über die als untere Preßfläche 4 dienende untere Walze mit einem perforierten Mantel 6 auf die schon vorher beschriebene Weise. Auch hier ist zwischen der Papierbahn und der unteren Preßfläche 4 ein Filzband 9 - wie auch ein Filzband 8 am Mantel 5² - vorgesehen.

Beide eben beschriebenen Ausführungsformen lassen sich variieren, indem der Preßschuh mit Dampfdruck gegen den Preßspalt 2 gedrückt und der Wasserdampf aus dem Druckraum des Preßschuhs auf die bei hydrostatischen Anpreßelementen bekannte Weise durch den Preßschuh in dessen Druckkammer 13¹ geführt wird. Nach dem bekannten hydrostatischen Vorbild könnte so ein mit Dampf betriebener Preßschuh ausgeführt werden (Fig. 3).

In dem Ausführungsbeispiel mit Dampfpolstern gemäß Fig. 10 hat die als obere Preßfläche 3 dienende obere Walze einen perforierten Mantel 5, durch welchen der Wasserdampf zum Preßspalt 2 geführt wird. Die den Preßspalt 2 mitbildende untere Preßfläche 4 ist eine Breitnipwalze der oben beschriebenen Art mit einem undurchlässigen flexiblen Band 5³. Zwischen der unteren Walze und der Papierbahn 1 ist ein Filzband 9¹ vorgesehen, welches ein großes Aufnahmevolumen hat und den Wasserdampfstrom nach Durchströmung der Papierbahn 1 aufzunehmen und teilweise in Laufrichtung abzuleiten vermag. Um darüber hinaus ein "Ansaugen" des Dampfes ermöglichen zu können, hat das Filzband 9¹ nicht nur gute Transporteigenschaften und die hohe Aufnahmekapazität, es kann auch gekühlt werden, um auch durch den Temperaturgradient zwischen der heißen und der kühlen Seite der Papierbahn die Entwässerung der Bahn zu unterstützen, indem ein Teil des Wasserdampfes im gekühlten Filz kondensiert wird. Dazu wird die Druckkammer 13¹ des Preßschuhs mit einem Kühlungsmedium über eine Leitung 16 gespeist. Es wäre auch zusätzlich möglich, das Filzband vor dem Eintritt in den Preßspalt 2 mit geeigneten Mitteln vorzukühlen. Es wäre auch vorstellbar, die untere Walze als gekühlte Vollmantelwalze auszuführen und damit und/oder mit der besagten Vorkühlung 11 das Saugfilzband zu kühlen (siehe Fig. 3 und 11).

Es ist in Fig. 12 auch eine vorstellbare Ausführung des Breipreßspalt-Schuhs gezeigt, bei welchem dieser Druckkammern (13¹) aufweist, die in Preßrichtung mit einer porösen oder perforierten Abdeckung (13³) versehen sind.

Der Erfindungsgegenstand ist keinesfalls nur auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele, wie sie in den Figuren schematisch gezeigt sind, beschränkt. Hauptsächlich sind die Begriffe "oben" und "unten" nur zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet worden. Es sind auch beliebig anders im Raum angeordnete Ausführungen vorstellbar. Z. B. könnte die Papierbahn vertikal im Raum verlaufen, wobei Achsen der die den Preßspalt bildenden Walzen in einer horizontalen Ebene liegen würden.

In der erwähnten Fig. 11 ist eine als obere Preßfläche 3 dienende perforierte obere Walze zum Führen des Dampfes und eine untere Kühlwalze gezeigt, welche die untere Preßfläche 4 bildet. Es entsteht ein Temperatur- und damit ein Druck-Gradient, der bewirkt, daß die Flüssigkeit in den gekühlten unteren Filz 9¹ von großem Saugvermögen und Volumen verdrängt wird. Ferner kann der Dampf durch den Filz 9¹ in Laufrichtung transportiert werden.

Gemäß Fig. 3 wird der Dampf in einen Breitpreßspalt aus einem Breitpreßschuh über einen durchlässigen flexiblen Mantel 5¹ eingeleitet. An der Abführseite ist ein gekühltes Filzband 9¹ an einer Kühlwalze vorgesehen, welche die untere Preßfläche 4 bildet.

In Fig. 9 sieht man eine als obere Preßfläche 3 perforierte Walze zum Einführen des Dampfes in den Breitpreßspalt, der mit einem Breitpreßspaltschuh 13² gebildet ist, welcher an der Abführseite vorgesehen ist. Die Papierbahn wird durch den Breitpreßspalt zwischen einem oberen und einem unteren Filz 8 bzw. 9 geführt.

In Fig. 5 ist die Papierbahn 1 zwischen den zwei Filzen 8 und 9 durch einen Breitpreßspalt geführt, der zwischen einer konvexen Fläche der Druckkammer 13¹ des oberen Schuhs und der konkaven Fläche der Druckkammer 13² des unteren Schuhs gebildet wird. Die beiden Preßschuhe sind zueinander preßbar, wie mit Pfeilen angedeutet ist. Die Flächen sind perforiert, und die Papierbahn 1 ist zwischen den über Leitwalzen 20 laufenden Filzen 8 und 9 geführt.

Fig. 7 zeigt eine Entwässerung im flachen Breitpreßspalt, der zwischen ebenen Preßflächen der Druckkammer 13¹ des oberen Schuhes und der Druckkammer 13² des unteren Schuhes gebildet ist. Der obere ist ein Heizschuh, der untere dient der Abführung. Auch hier muß für das Vorheizen gesorgt werden, wie es z. B. bei der Konstruktion mit Apparat 10 gemäß Fig. 2 vorgesehen ist.

Apparatur gemäß Fig. 8 weist auch einen ebenen Breitpreßspalt auf. Der Dampf wird auf die Papierbahn aus dem oberen Schuh 13¹ durch einen durchlässigen flexiblen Mantel 5¹ geführt. An der Abführseite ist ein Preßschuh 13² vorgesehen, der zu einem die Papierbahn stützenden Filzband 9 geöffnet ist.

Im Beispiel gemäß Fig. 6 ist die Papierbahn 1 zwischen zwei Filzen 8 und 9 durch einen ebenen Breitpreßspalt geführt, der zwischen den Druckkammern 13¹ und 13² gebildet ist. Die Preßflächen 26 der Schuhe befinden sich beiderseits der Öffnungen in den Preßschuhen, die zum Führen des Dampfes durch die Papierbahn 1 vorgesehen sind. Die Breitpreßschuhe werden jeweils von einem krafterzeugenden Element 23¹ bzw. 23² in den Gehäusen 21 bzw. 22² in Preßrichtung betätigt. Über die Druckkammer 24 wird der Dampf zugeleitet, zum Ableiten dient die Kammer 25.

Fig. 4 zeigt eine umgekehrte Konstruktion zu Fig. 9. An der Abführseite ist als untere Preßfläche 4 eine perforierte Saugwalze angeordnet. An der Zuführseite ist ein mit der Walze 4 einen Breitpreßspalt bildender Preßschuh 13 vorgesehen. Durch den Dampfdruck im Preßschuh 13 bewegt sich der Filz 8 schonend und reibungsarm auf einem Dampfkissen.

Claims (18)

1. Entwässerungspresse einer Papiermaschine mit mindestens zwei auf die Papierbahn den Entwässerungsdruck ausübenden Preßflächen und mit Mitteln zum regulierbaren Treiben von Wasserdampf durch die zu entwässernde Papierbahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelle des besagten Treibens der Preßspalt (2) zwischen den zwei Preßflächen (3, 4) ist und daß Mittel vorgesehen sind zum Abführen der mit dem Dampf aus der Papierbahn verdrängten Flüssigkeit.

2. Entwässerungspresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als obere Preßfläche (3) eine Walze mit perforiertem Mantel (5) vorgesehen ist, durch welche der Wasserdampf unter Druck in den Preßspalt (2) getrieben wird, wobei zwischen dem Mantel (5) und der Papierbahn (1) ein Filzband (8) vorgesehen sein kann.

3. Entwässerungspresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als obere Preßfläche (3) eine obere Walze (3³) mit perforiertem Mantel (5²) vorgesehen ist, die einen einen Breitpreßspalt bildenden Preßschuh (13) aufweist, wobei der Wasserdampf über eine Druckkammer (13¹) des Preßschuhs (13) und durch den perforierten Mantel (5²) in den Preßspalt (2) getrieben wird und wobei zwischen dem Mantel (5²) und der Papierbahn (1) ein Filzband (8) vorgesehen sein kann (Fig. 2).

4. Entwässerungspresse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf unter Druck über einen Druckraum (14) unter dem Preßschuh (13) geführt wird und von diesem durch den Preßschuh in seine Druckkammer gelangt (13¹) (Fig. 2).

5. Entwässerungspresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine konkave Druckkammer aufweisender Breitpreßschuh vorgesehen ist, über dessen Druckkammer der Wasserdampf in den Preßspalt (2) getrieben wird, wobei zwischen dem Preßschuh (13) und der Papierbahn ein Filzband (8) geführt wird (Fig. 4).

6. Entwässerungspresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine konvexe Druckkammer aufweisender Breitpreßschuh vorgesehen ist, über den der Wasserdampf in die Preßstelle (2) getrieben ist, wobei zwischen der Papierbahn (1) und dem Preßschuh ein Filzband (8) geführt ist (Fig. 5).

7. Entwässerungspresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein ebener einen Breitpreßspalt bildenden Preßschuh (13) vorgesehen ist, über dessen Druckkammer (24) der Wasserdampf zu der Preßstelle (2) getrieben wird (Fig. 6, 7, 8).

8. Entwässerungspresse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (24) eine schmale Öffnung zu der Preßstelle (2) aufweist, wobei die Flächen neben der Öffnung als Führungs- und Preßflächen für einen zwischen dem Preßschuh un der Papierbahn (1) geführten Filz (6) dienen (Fig. 6).

9. Entwässerungspresse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßschuh (13) einige Druckkammern aufweist, wobei die Dampfzustände in den Kammern unabhängig einstellbar sind.

10. Entwässerungspresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abführen der mit dem Dampf aus der Papierbahn (2) verdrängten Flüssigkeit eine untere Walze mit einem perforierten oder gerillten Mantel (6) vorgesehen ist.

11. Entwässerungspresse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Papierbahn (1) und dem Mantel (6) ein Filzband (9) geführt ist (Fig. 1).

12. Entwässerungspresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abführen der mit dem Dampf aus der Papierbahn (2) verdrängten Flüssigkeit ein Filzband (9¹) durch den Preßspalt (2) geführt ist, das ein großes Saugvolumen, eine hohe Aufnahmekapazität und gute Transporteigenschaften in Laufrichtung hat und beim Betrieb mit geeigneten Mitteln gekühlt ist (Fig. 3).

13. Entwässerungspresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abführen der mit dem Dampf aus der Papierbahn (2) verdrängten Flüssigkeit ein einen Breitpreßspalt bildender Preßschuh (13) vorgesehen ist, dessen Kammer zu dem Preßspalt (2) geöffnet ist, wobei zwischen einer Öffnung und der Papierbahn ein Filz (9) geöffnet ist.

14. Entwässerungspresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filz an einer unteren Breitpreßwalze gekühlt ist, deren Preßschuh (13) mit einem kühlenden Medium beaufschlagt wird.

15. Entwässerungspresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorpreßpartie dem Preßspalt (2) vorgeschaltet ist zum Vorentwässern der Papierbahn vor dem Preßspalt (2).

16. Entwässerungspresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizvorrichtung (10) vorgesehen ist zum Vorheizen der Papierbahn vor dem Preßspalt (2).

17. Entwässerungspresse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlvorrichtung (11) vorgesehen ist zum Kühlen des die hohe Aufnahmekapazität und die guten Transporteigenschaften aufweisenden Filzes (9¹).

18. Entwässerungspresse nach Anspruch 3, 4, 5, 6, 7, 9 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der einen Breitpreßspalt bildende Preßschuh (13) Druckkammern (13¹) aufweist, die in Preßrichtung mit einer porösen oder perforierten Abdeckung (13³) versehen sind (Fig. 12).