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Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung einer Materialbahn
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung einer Materialbahn, insbesondere einer über
Trockenzylinder einer Mehrzylindermaschine geführten Papierbahn, durch heisses in vielen Teilströmen auf die Materialbahn aufgeblasenes Gas, z. B. Luft, und Absaugen des Gases, wobei eine Teilmenge des
Abgases nach einer Zwischenerhitzung und Zumischung von erhitztem Frischgas wieder auf die Material- bahn aufgeblasen und die Restmenge des Abgases abgezogen wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchfüh- rung des Verfahrens,
Bei Verfahren der vorgenannten Art ist es bekannt, das Trocknungsgas nur mit verhältnismässig gerin- gerGeschwindigkeit der Materialbahn zuzuführen, wodurch ein schlechter Wärmeübergang und damit nur ein geringer Trocknungseffekt erzielt wird.
Wählt man jedoch eine hohe Geschwindigkeit für die Teil- ströme, so steht ein Volumselement des Teilstromes nur während kurzer Zeit mit der zu trocknenden Bahn in BerUhrung, wodurch der Sättigungsgrad des Gases nicht sein maximal zulässiges Mass erreicht. Man musste daher erst ein neuartiges Verfahren entwickeln, bei dessen Anwendung es trotz der hohen erwünsch- ten Gasgeschwindigkeit gelingt, einen relativ hohen Sättigungsgrad des Gases und damit eine gute Aus- nutzung der Gase zu erzielen.
Dies wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Teilströme mit einer Geschwindigkeit von 25 bis 100 m/sec, vorzugsweise 30 bis 50 m/sec, über die Materialbahn streichen und unmittelbar neben dem Eintritt als Teilströme abgesaugt werden, wobei die Menge des zugemischten Frischgases mit der abgezogenen Menge des Restgases übereinstimmt, so dass ein vorbestimmter Sättigungsgrad des auf die Materialbahn aufgeblasenen Gases aufrecht erhalten wird, der einem Taupunkt von etwa 60 bis 80, insbesondere 70 bis 750C entspricht.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird eine hohe Ausbeute der zur Trocknung zur Verfügung stehenden Wärme erzielt, da bei Verwendung von reinem Frischgas oder bei Ersatz des abgezogenen Teiles der Abgase durch eine grössere Menge von Frischgas der Wirkungsgrad des Verfahrens sinken würde, da bedingt durch die hohe Geschwindigkeit des Frischgases oder das mit Frischgas übersättigte Trocknungsgas den gewünschten Sättigungszustand nicht erreichen würde und daher die Ausnutzung der von den Trocknungsgasen mitgeführten Wärmemenge für die Trocknung der Bahn zu gering wäre. Durch Beimischung eines nur unbedingt notwendigen Frischgasanteiles zum Trocknungsgas steigt der Wirkungsgrad des Verfahrens bedeutend an.
Es wurde auch ein Verfahren zur Trocknung eines vliesartigen Materials bekannt, bei dem heisse Gase von verschiedenen Zuständen der Materialbahn zugeführt werden, um das Material in verschiedenen aufeinanderfolgenden Stufen unter unterschiedlichen physikalischen Bedingungen zu behandeln. Demge- genllber wird bei dem erfindungsgemässen Verfahren davon ausgegangen, dem zu trocknenden Material heisses Gas, also ein Gas von ganz bestimmtem Zustand der gesamten Materialbahn zuzuführen. Demge- genüber sind bei dem bekannten Verfahren zwei Zuleitungen für die Trockenmedien von unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften vorgesehen.
Durch die beiden Zuleitungen werden bei dem bekannten Verfahren zwei Sektoren einer Trockentrommel beaufschlagt, womit erreicht wird, dass die beiden Behandlungsstufen unter unterschiedlichen physikalischen Bedingungen stattfinden. Bei dem bekannten Verfahren wird ausserdem im Gegensatz zum erfindungsgemässen Verfahren das Gas nicht unmittelbar neben dem Eintritt wieder abgesaugt, sondern erst nachdem es den relativ breiten Boden des Düsenkastens entlang gestrichen ist, in dessen Mitte sich die Absaugöffnung befindet. Es wurde bereits erwähnt, das Behandlungmedium in Form von Strahlen hoher Geschwindigkeit senkrecht gegen das vliesartige Material zu blasen.
Daraus folgt jedoch nicht, dass die Teilströme mit hoher Geschwindigkeit über die Materialbahn strei-
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schwindigkeitabhängt, mit der das Gas gegen die Materialbahn geblasen wird, sondern vielmehr auch da- von, wie weit die Begrenzungswände, zwischen welchen die Materialbahn hindurchgeführt wird, voneinan- der entfernt sind.
Weiters wurde auch ein Verfahren zur Papiertrocknung bekannt, wobei es jedoch als vornehmlich
Aufgabe gilt, das Papier vor dem Trocknen mit einer Schichte, z. B. Farbe, zu überziehen. Dementspre- chend ist auch dann die Trocknungsvorrichtung ausgebildet. Das Gas wird hiebei der zu trocknenden Bahn über Düsen zugeführt, wobei jedoch die Richtung des auf die Papierbahn auftreffenden Gases gegen die
Tangente auf die Papierbahn unter einem von 900 verschiedenen Winkel geneigt ist. Dies ist erforderlich, damit durch das auftreffende Gas die Farbschichte nicht stossartig beansprucht wird, sondern vielmehr das
Trocknungsgas ungefähr in tangentialer Richtung auf die Papierbahn auftrifft. Dementsprechend kann auch dann die Absaugung nicht unmittelbar neben dem Eintritt erfolgen.
Bei der bekannten Vorrichtung strömt daher das Trocknungsgas nach dem Eintritt erst den Boden von Absaugkästen entlang, wobei an der Stelle, an der der Boden in die Seitenwand übergeht, und die der Eintrittsfläche abgelegen ist, eine Absaugöff- nung vorgesehen ist.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren zur Trocknung von Papier wird heisses Gas mit einem einer
Temperatur von 70 C entsprechenden Taupunkt in vielen Teilströmen auf die Materialbahn aufgeblasen und. die Restmenge des Abgases über eine Leitung abgezogen. Im Gegensatz zum erfindungsgemässen Ver- fahren wird jedoch keine Teilmenge des Abgases nach einer Zwischenerhitzung und Zumischung'von er- hitztem Frischgas wieder auf die Materialbahn aufgeblasen und die Restmenge des Abgases abgezogen.
Weiters wird auch das der Materialbahn zugeführte Gas nicht unmittelbar neben dem Eintritt als Teilstrom wieder abgesaugt,
da das der Materialbahn zugeführte Gas bei der bekannten Einrichtung eine relativ grosse Strecke den die Austrittsöffnungen tragenden Kastenboden entlangstreicht und erst dann durch neben dem Kastenboden angeordnete Absaugöffnungen abgesaugt wird.
Normale Gastemperatur-und Feuchtigkeitsverhältnisse vorausgesetzt, ist es bei dem erfindungsgemä- ssen Verfahren zweckmässig, wenn das Verhältnis der Menge des Frischgases zu der im Kreislauf geführten Trockengasmenge im Durchschnitt auf 1 : 3-1 : 4 gehalten wird. Dieses Verhältnis ändert sich naturgemäss je nach den klimatischen Verhältnissen, unter welchen das Verfahren durchgeführt wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens arbeitet mit Trocknungshauben, die einzeln die Trockenzylinder auf einem Teil ihres Umfanges umgeben und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungshauben aus einer Aussen- und einer davon umschlossenen und an die Trockengasleitung ange- schlosseneninnenhaube bestehen, an die Kanäle angeschlossen sind, die im wesentlichen parallel zu- und in einem Abstand voneinander sowie vorzugsweise parallel zur Zylinderachase angeordnet und mit Öffnungen in dem dem Zylindermantel gegenüberliegenden Bereich versehen sind, die sich insbesondere über die ganze Länge der Kanäle erstrecken.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemässe Vorrichtung nach der Linie I - I von Fig. 2, Fig. la einen Schnitt entlang der Linie la - Ia in Fig. 2, Fig. 2 einen der Fig. 1 zugeordneten Grundriss, Fig. 3 ein Detail aus Fig. 1 in grösserem Massstab und Fig. 4 eine schematische Darstellung der Gasführung gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren inAnwendung auf einen Abschnitt der Trockenpartie einer Mehrzylinder-Papiermaschine.
Aus den Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, wie das heisse Trocknungsgas 1 durch die Innenhaube 2 zu den einzelnen Ausblasedüsen bzw. Öffnungen 3 gelangt, von wo es rechts und links jeder Öffnung auf der kurzen Strecke 4 mit grosser Geschwindigkeit tiber die Materialbahn 7 streicht, mit Feuchtigkeit anreichert und anschliessend durch Absaugöffnungen 5 über die Aussenhaube 6 wieder abgesaugt und dem Kreislaufsystem zugeführt wird.
InFig. 3 ist ungefähr in natürlicher Grösse der Teil einer Ausblasdüse bzw. Öffnung 3 im Querschnitt dargestellt, wo die heissen Gase 1 bei 8 die Ausblasdüse verlassen, mit grosser Geschwindigkeit auf die Materialbahn 7 auftreffen und rechts und links der Öffnung 3 mit noch grösserer Geschwindigkeit entlang der kurzen Strecke 4 über die feuchte Materialbahn 7 hinwegstreichen, bis die nun teilweise gesättigten Gase durch die neben jeder Öffnung 3 parallel zu dieser angeordneten Absaugdüse bzw. Absaugöffnung wieder abgesaugt werden. Der Abstand "a" zwischen Düsenwand und Materialbahn 7 beträgt zirka 4 bis 5 mm.
Ein weiteres wesentliches Merkmal ist, dass die vorerwähnte erfindungsgemässe Trocknungshaube in ihrer ganzen Länge verstellbar ausgeführt wird, so dass sie für jeden Trockenzylinder einer Trockenmaschine, dessen Durchmesser in den üblichen Fällen konstant (1500 mm) gehalten ist, verwendbar ist. Die
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Trocknungshaube kann, in verschiedenen genormten Längen serienmässig ohne Kenntnis ihrer späteren
Verwendungsstelle angefertigt auf den Markt gebracht werden. Die Verstellbarkeit der Trocknungshauben- teile ist entweder durch Ineinanderschieben der vorhandenen Blechelemente oder durch flexible balgarti- ge Bauelemente gewährleistet.
Zwischen Papieroberfläche und Düsenaustritt soll ein Minimalabstand von zirka 3 mm nicht unter- schritten werden, da sonst bei einer eventuell zwischen der Papierbahn und der Oberfläche des Trocken- zylinders auftretenden Blasenbildung die Papierbahn zerreissen kann.
Gemäss der Darstellung in Fig. 4 läuft die Papierbahn 7 in der mit B bezeichneten Richtung über die Trockenzylinder 9 einer Mehrzylinder-Papiermaschine. Jede Gruppe zu je drei Stück Trocknungshauben wird durch ein eigenes Kreislaufsystem betrieben. So gelangen die nachgewärmten heissen Gase 1 über den Hochdruckventilator 10, die Zuleitung 11 und einen Segeltuchstutzen 12 in die Innenhaube 2 und werden von dort, wie schon beschrieben, auf die Papierbahn 7 aufgeblasen.
Die nun mit Feuchtigkeit angereicherten Gase, also Abgase 13, werden durch einen Ventilator 14 über eine Teilleitung 15, eine automatisch gesteuerte Regelklappe 16, einen Segeltuchstutzen 17 aus der Aussenhaube 6 abgesaugt und anschliessend durch einen sattdampfbeheizten Nachheizkalorifer 20, der über ein von einem Thermometer 18 gesteu ertes Motorventil 19 beaufschlagt wird, hindurchgeführt, wo sie dann wieder bei dem Hochdruckventilator 10 und damit beim Ausgangspunkt des Kreislaufsystems angelangt sind.
Der mit einem Taupunktregler gekoppelte psyehometrische Feuchtigkeitsfühler 21 steuert entsprechend dem eingestellten Taupunkt automatisch dieRegelklappenl6, 22 und 23, wobei durch die Regelklappe 22 eine Teilmenge des Trocknungsgases hindurchgelassen wird, wenn dieses den vorgeschriebenen Grad der Sättigung erreicht hat und durch die Regelklappe 23 wird wieder nur eben so vielim Warmeaustauscher 24 vor- gewärmtes Frischgas dem Kreislaufsystem zugefr1hrt. Das gesättigte Abgas 25 wird durch den Ventilator 27 aus einer Teilleitung 26 abgesaugt und einem Wärmeaustauscher 24 zugeführt, der das Frischgas, hier reine atmosphärische Luft 28, auf eine höchstmögliche Temperatur vorwärmt.
Dieses warme Trockengas 29 wird nun, wie schon erwähnt, in dem Mass den vorhandenen Kreislaufsystemen zugeleitet, wie gesättigtes Abgas aus diesen entnommen wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Trocknung einer Materialbahn, insbesondere einer über Trockenzylinder einer Mehrzylindermaschine geführten Papierbahn, durch heisses in vielen Teilströmen auf die Materialbahn aufgeblasenes Gas, z. B. Luft, und Absaugen des Gases, wobei eine Teilmenge des Abgases nach einer Zwischenerhitzung und Zumischung von erhitztem Frischgas wieder auf die Materialbahn aufgeblasen und die Restmenge des Abgases abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilströme mit einer Geschwindigkeit von 25 bis 100 m/sec, vorzugsweise 30 bis 50 m/sec, über die Materialbahn streichen und unmittelbar neben dem Eintritt als Teilströme abgesaugt werden, wobei die Menge des zugemischten Frischgases mit der abgezogenen Menge des Restgases übereinstimmt,
so dass ein vorbestimmter Sättigungsgrad des auf die Materialbahn aufgeblasenen Gases aufrecht erhalten wird, dem ein Taupunkt von etwa 60 bis 80, insbesondere 70 bis 750C entspricht.
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ses zu der im Kreislauf geführten Trockengasmenge im Durchschnitt auf etwa 1 : 3-1 : 4 geha Iten wird.