Zylinder

Abstract

 Ein Zylinder, insbesondere Trockenzylinder einer BoostDryer-Einheit, umfasst einen insbesondere beheizbaren Zylindermantel, der über zwei in Richtung der Zylinderachse einen Abstand voneinander aufweisende Zylinderdeckel drehbar abgestützt ist. Dabei ist ein Teil der Außenumfangsfläche des Zylindermantels einer äußeren, zumindest teilweise insbesondere durch eine Druckhaube hervorgerufenen Belastung ausgesetzt ist. Die beiden Zylinderdeckel sind unter Aufrechterhaltung eines gegenseitigen Abstandes ausgehend von den beiden Rändern des Zylindermantels in Richtung der Zylinderachse jeweils nach innen versetzt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Zylinder, insbesondere Trockenzylinder einer BoostDryer-Einheit, mit einem insbesondere beheizbaren Zylindermantel, der über zwei in Richtung der Zylinderachse einen Abstand voneinander aufweisende Zylinderdeckel drehbar abgestützt ist, wobei ein Teil der Außenumfangsfläche des Zylindermantels einer äußeren, zumindest teilweise insbesondere durch eine Druckhaube hervorgerufenen Belastung ausgesetzt ist. Sie betrifft ferner eine Trocknungsanordnung, insbesondere BoostDryer-Einheit, mit einem solchen Zylinder.

[0002] Das Prinzip eines sogenannten "BoostDryers" ist beispielsweise aus den Druckschriften EP-A-1 780 331, WO-A-2006/072505, WO-A-2005/100682 und DE-A-10 2004 017 810 bekannt. Dabei wird das Papier über einen beheizten Trockenzylinder geführt, wobei über dem Trockenzylinder und der diesen berührenden Papierbahn eine poröse Bespannung zur Aufnahme von Feuchtigkeit und darüber ein dichtes Band läuft. Dabei ist insbesondere aus der WO-2006/072505 insbesondere auch bereits bekannt, den Zylindermantel zweischalig auszuführen. Das Prinzip der Druckhaube ergibt sich insbesondere aus der WO-2005/100682.

[0003] Bei dem betreffenden, sogenannten "BoostDryer" wird das Papier über einen beheizten Trockenzylinder geführt, wobei über dem Trockenzylinder und der diesen berührenden Papierbahn eine poröse Bespannung zur Aufnahme von Feuchtigkeit und darüber ein dichtes Band läuft. Über dem dichten Band ist die Druckhaube angebracht. Durch die Presstrocknung werden hohe Trocknungsraten und gute Papierfestigkeitswerte erreicht.

[0004] Durch den Druck der Haube wird der Trockenzylinder nun aber stark auf Biegung beansprucht, sodass dieser eine entsprechende Steifigkeit aufweisen muss. Wird der Trockenzylinder von innen mit Dampf beheizt, so muss hier für eine effiziente Weiterleitung der Wärme zur Zylinderoberfläche die Zylinderwand möglichst dünn ausgeführt werden. Dies steht nun aber einer möglichen hohen Steifigkeit bzw. eines möglichst hohen Widerstandsmomentes entgegen. Angesichts dieses Zielkonflikts zwischen einerseits einem möglichst hohen Widerstandsmoment und andererseits einer möglichst geringen Wandstärke wurde bereits vorgeschlagen, den Trockenzylinder als mehrschalige Konstruktion auszuführen (vgl. beispielsweise WO-A-2006/072505).

[0005] Bei der aus der DE-A-10 2004 017810 bekannten Trocknungsanordnung bzw. BoostDryer ist unterhalb des Zylinders und damit auf der der Druckhaube gegenüberliegenden Seite eine Stützeinrichtung vorgesehen, die ein oder zwei Stützwalzen, mehrere über die Breite des Zylinders nebeneinander angeordnete Rollen, einen Stützschuh oder ein Stützband umfassen kann. Eine derartige externe Stützeinrichtung erfordert jedoch relativ viel Platz, der häufig nicht zur Verfügung steht. Zudem ist eine solche Konstruktion relativ aufwändig.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Zylinder sowie eine verbesserte Trocknungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen die zuvor erwähnten Nachteile beseitigt sind. Dabei sollen mit minimalem Aufwand insbesondere die Belastungen des Zylindermantels bzw. der diesem zugeordneten Innenschale auf ein Minimum reduziert werden, um entsprechend auch das Gewicht und die Kosten des Zylinders entsprechend zu verringern.

[0007] Bezüglich des Zylinders wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die beiden Zylinderdeckel unter Aufrechterhaltung eines gegenseitigen Abstandes ausgehend von den beiden Rändern des Zylindermantels in Richtung der Zylinderachse jeweils nach innen versetzt sind.

[0008] Dabei werden die beiden Zylinderdeckel bevorzugt jeweils um einen Betrag nach innen versetzt, der im Bereich eines Viertels der in Axialrichtung gemessenen Zylindermantellänge liegt.

[0009] Durch die Positionierung der Zylinderdeckel vom jeweiligen Zylinderrand weg zur Maschinenmitte werden die Belastungen des Zylindermantels bzw. bei einer zweischaligen Ausführung der beispielsweise als stabileres Tragrohr ausgeführten Innenschale verringert. Die ideale Deckelposition für eine minimale Querkraftbelastung des Zylindermantels bzw. der Innenschale beispielsweise unter der Gleichlast einer Druckhaube liegt genau bei einem Viertel der Mantellänge. Bezüglich der minimalen Durchbiegung des Zylindermantels bzw. der Innenschale insbesondere unter der Gleichlast einer Druckhaube liegt die ideale Deckelposition bei etwas weniger als einem Viertel der Mantellänge. Dies ergibt sich beispielsweise aus dem Diagramm der Fig. 1, in dem die Verbiegung eines gleichmäßig belasteten Balkens für verschiedene Paare von Auflagepunkten wiedergegeben ist. Dabei zeigt die Kurve 10 die Lagerung in den sogenannten Bessel-Punkten. Der vertikale Maßstab ist in diesem Diagramm stark überhöht. Wie sich aus dem Diagramm gemäß Fig. 1 ergibt, liegen die betreffenden Bessel-Punkte beim Balken unter Gleichlast bei 0,22 · L, wobei L = Länge des Balkens.

[0010] Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zylinders sind die beiden Zylinderdeckel somit zur Minimierung der unter der äußeren Belastung auftretenden Querbelastung und Durchbiegung des Zylindermantels jeweils um zumindest im Wesentlichen ein Viertel der Zylindermantellänge nach innen versetzt.

[0011] In der Praxis kann die Deckelposition also in den meisten Fällen insbesondere bei etwa einem Viertel der Mantellängen liegen, einerseits, um neben der dominierenden Querkraftbelastung auch der Biegebelastung Rechnung zu tragen, und um andererseits dem Umstand Rechnung zu tragen, dass die Druckhaube in der Regel sich nicht über die gesamte Mantellänge, sondern über eine in der Regel geringfügig kürzere Länge erstreckt. Die genaue Position der Zylinderdeckel für eine minimale Zylindermantelbelastung bzw. Belastung der Innenschale kann daher im konkreten Fall festgelegt werden. In sämtlichen Fällen liegt sie etwa bei einem Viertel der Mantellänge.

[0012] Bevorzugt weist der Zylindermantel wenigstens einen insbesondere ringförmigen, von einem Heizmedium wie insbesondere Dampf durchströmten Raum auf.

[0013] Wie bereits erwähnt, kann der Zylindermantel insbesondere zweischalig ausgeführt sein. Dabei kann die Innenschale eine größere in Radialrichtung gemessene Dicke aufweisen als die Außenschale. Die Innenschale kann also insbesondere als Tragrohr vorgesehen sein.

[0014] Ist der Zylindermantel zweischalig ausgeführt, so ist der von einem Heizmedium durchströmte Raum vorteilhafterweise zwischen den beiden Schalen des Zylindermantels vorgesehen.

[0015] Durch den günstigen konstruktiven erfindungsgemäßen Aufbau können also insbesondere die Belastungen des Tragrohrs entsprechend reduziert werden, wodurch sich Gewicht und Kosten des Zylinders verringern lassen. Der Zylinder bzw. Trockenzylinder kann also auch bei einer weniger massiv gebauten Innenschale bzw. Tragrohr den beispielsweise durch die Belastung über die Druckhaube auftretenden Kräften standhalten.

[0016] Eine zweckmäßige praktische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zylinders zeichnet sich dadurch aus, dass den beiden Zylinderdeckeln zwei mitrotierende Zapfen zugeordnet sind und der Zylindermantel über diese den Zylinderdeckeln zugeordnete Zapfen drehbar gelagert ist.

[0017] Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform kann der insbesondere fest mit den Zylinderdeckeln verbundene Zylindermantel jedoch auch über die Zylinderdeckel drehbar an wenigstens einem drehfesten Träger gelagert sein.

[0018] Dabei kann der Zylindermantel beispielsweise über die Zylinderdeckel drehbar an einem den Zylindermantel durchsetzenden drehfesten Träger gelagert sein. Es sind jedoch auch solche Ausführungen denkbar, bei denen der Zylindermantel über die Zylinderdeckel jeweils an einem in Axialrichtung nach innen ragenden Zapfen drehbar gelagert ist.

[0019] Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn dem Zylindermantel Drehlager zugeordnet sind, die zumindest im Wesentlichen in der sich radial erstreckenden Ebene des jeweiligen Zylinderdeckels angeordnet sind.

[0020] Ein Zylinder für eine BoostDryer-Einheit mit idealer Deckelposition ist also vorteilhafterweise im Gegensatz zu einer Bedampfung des gesamten Zylinderquerschnitts mit einem ringförmigen Dampfraum ausgeführt. Die Zylinderdeckel können bei ungefähr einem Viertel der Mantellänge angeordnet sein.

[0021] Für die Lagerung der Zylinderdeckel sind unter anderem folgende Varianten denkbar:

A) Lagerung des Zylinders auf zwei mitrotierenden Zapfen

B) Lagerung des Zylinders auf einer stehenden bzw. drehfesten Achse.
Dabei ist der gegenseitige Abstand der Lager vorteilhafterweise kleiner als die Länge der um den Zylinder geführten Material- oder Faserstoffbahn. Bei einer Anordnung der Lager in der Deckelebene wird die Schrägstellung des drehfesten Trägers durch Durchbiegung von den Lagern aufgenommen. Es wirken keine belastenden Momente auf die Zylinderdeckel. Ein weiterer Vorteil von solchen in der Deckelebene angeordneten Lager besteht darin, dass der drehfeste Träger des Zylinders als Einzelteil auf die Baustelle transportiert werden kann. Das Transportgewicht des Zylinders wird entsprechend verringert.

C) Lagerung des Zylinders auf nach innen ragenden Zapfen, die nicht miteinander verbunden sind

[0022] Auch in diesem Fall kann der gegenseitige Abstand der Lager insbesondere wieder kleiner als die Länge der Material- bzw. Faserstoffbahn sein.

[0023] Diese Variante C) ist vergleichbar mit der Variante B), wobei jedoch die auf die Zapfen wirkenden Momente von der Stuhlung aufgenommen werden.

[0024] Die erfindungsgemäße Trocknungsanordnung, insbesondere BoostDryer-Einheit, zeichnet sich dadurch aus, dass sie einen erfindungsgemäßen Zylinder, insbesondere Trockenzylinder, umfasst.

[0025] Bevorzugt umfasst die Trocknungsanordnung eine Druckhaube, wobei die äußere Belastung, der ein Teil der Außenumfangsfläche des Zylindermantels ausgesetzt ist, durch diese Druckhaube hervorgerufen wird.

[0026] Eine bevorzugte Ausführungsform der Trocknungsanordnung zum Trocknen einer laufenden Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn, zeichnet sich dadurch aus, dass die Faserstoffbahn zusammen mit einem äußeren impermeablen Pressband und wenigstens einer zwischen diesem und der Faserstoffbahn angeordneten, der Aufnahme von Feuchtigkeit dienenden porösen Bespannung um den beheizbaren drehbaren Zylinder geführt ist und dass die Druckhaube zur Beaufschlagung des den beheizbaren drehbaren Zylinder zusammen mit der porösen Bespannung und der Faserstoffbahn umschlingenden äußeren Pressbandes vorgesehen ist.

[0027] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung; in dieser zeigen:

Fig. 1

ein Diagramm, in dem die Verbiegung eines gleichmäßig belasteten Balkens für verschiedene Paare von Auflagepunkten wiedergegeben ist, und

Fig. 2

eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zylinders.

[0028] Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine beispielhafte Ausführungsform eines Zylinders 12, bei dem es sich insbesondere um einen Trockenzylinder einer BoostDryer-Einheit handeln kann.

[0029] Der Zylinder 12 umfasst einen insbesondere beheizbaren Zylindermantel 14, der über zwei in Richtung der Zylinderachse 16 einen Abstand voneinander aufweisende Zylinderdeckel 18 drehbar abgestützt ist. Ein Teil der Außenumfangsfläche des Zylindermantels 14 ist einer äußeren, zumindest teilweise insbesondere durch eine Druckhaube hervorgerufenen flächigen Belastung ausgesetzt.

[0030] Die beiden Zylinderdeckel 18 sind unter Aufrechterhaltung eines gegenseitigen Abstandes d ausgehend von den beiden Rändern 20 des Zylindermantels 14 in Richtung der Zylinderachse 16 jeweils nach innen versetzt.

[0031] Dabei können die beiden Zylinderdeckel 18 insbesondere jeweils um einen Betrag 22 nach innen versetzt sein, der im Bereich eines Viertels der in Axialrichtung 16 gemessenen Zylindermantellänge 24 liegt.

[0032] Dabei können die beiden Zylinderdeckel 18 insbesondere zur Minimierung der unter der äußeren Belastung auftretenden Querbelastung und Durchbiegung des Zylindermantels 14 jeweils um zumindest im Wesentlichen ein Viertel der Zylindermantellänge 24 nach innen versetzt sein.

[0033] Der Zylindermantel 14 kann zweckmäßigerweise wenigstens einen insbesondere ringförmigen, von einem Heizmedium wie insbesondere Dampf durchströmten Raum 26 aufweisen.

[0034] Dazu kann der Zylindermantel 14 insbesondere zweischalig ausgeführt sein, wobei die beispielsweise als Tragrohr vorgesehene Innenschale 28 eine größere in Radialrichtung gemessene Dicke als die Außenschale 30 aufweisen kann. Dabei kann der von einem Heizmedium durchströmte Raum 26 zwischen diesen beiden Schalen 28, 30 des Zylindermantels 14 vorgesehen sein.

[0035] Der insbesondere fest mit den Zylinderdeckeln 18 verbundene Zylindermantel 14 kann über die Zylinderdeckel 18 drehbar an wenigstens einem drehfesten Träger gelagert sein, wobei er beim vorliegenden Ausführungsbeispiel über diese Zylinderdeckel 18 drehbar an einem den Zylindermantel 14 durchsetzenden drehfesten Träger 32 gelagert ist. Grundsätzlich kann der Zylindermantel 14 über die Zylinderdeckel 18 jedoch beispielsweise auch jeweils an einem in Axialrichtung nach innen ragenden Zapfen drehbar gelagert sein.

[0036] Wie anhand der Fig. 2 zu erkennen ist, sind dem Zylindermantel 14 Drehlager 34 zugeordnet, die zumindest im Wesentlichen in der sich radial erstreckenden Ebene des jeweiligen Zylinderdeckels 18 angeordnet sind.

[0037] Der Zylinder bzw. Trockenzylinder 12 kann insbesondere Teil einer Trocknungsanordnung wie insbesondere einer BoostDryer-Einheit sein. Eine solche Trocknungsanordnung kann beispielsweise eine Druckhaube umfassen, durch die die äußere Belastung, der ein Teil der Außenumfangsfläche des Zylindermantels 14 ausgesetzt ist, hervorgerufen wird. Die betreffende Trocknungsanordnung kann insbesondere zum Trocknen einer laufenden Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn vorgesehen sein.

[0038] Die Trocknungsanordnung kann im übrigen insbesondere so ausgeführt sein, dass die Faserstoffbahn zusammen mit einem äußeren impermeablen Pressband und wenigstens einer zwischen diesem und der Faserstoffbahn angeordneten, der Aufnahme von Feuchtigkeit dienenden porösen Bespannung um den beheizbaren drehbaren Zylinder 12 geführt ist und die Druckhaube zur Beaufschlagung des den beheizbaren drehbaren Zylinder 12 zusammen mit der porösen Bespannung und der Faserstoffbahn umschlingenden äußeren Pressbandes vorgesehen ist.

Bezugszeichenliste

[0039] 

10

Kurve

12

Zylinder

14

Zylindermantel

16

Zylinderachse

18

Zylinderdeckel

20

Rand

22

Betrag

24

Zylindermantellänge

26

Raum, Dampfraum

28

Innenschale, Tragrohr

30

Außenschale

32

Träger

34

Drehlager

d

Abstand

Ansprüche

1. Zylinder (12), insbesondere Trockenzylinder einer BoostDryer-Einheit, mit einem insbesondere beheizbaren Zylindermantel (14), der über zwei in Richtung der Zylinderachse (16) einen Abstand voneinander aufweisende Zylinderdeckel (18) drehbar abgestützt ist, wobei ein Teil der Außenumfangsfläche des Zylindermantels einer äußeren, zumindest teilweise insbesondere durch eine Druckhaube hervorgerufenen Belastung ausgesetzt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Zylinderdeckel (18) unter Aufrechterhaltung eines gegenseitigen Abstandes (d) ausgehend von den beiden Rändern (20) des Zylindermantels (14) in Richtung der Zylinderachse (16) jeweils nach innen versetzt sind.

2. Zylinder nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Zylinderdeckel (18) jeweils um einen Betrag (22) nach innen versetzt sind, der im Bereich eines Viertels der in Axialrichtung (16) gemessenen Zylindermantellänge (24) liegt.

3. Zylinder nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Zylinderdeckel (18) zur Minimierung der unter der äußeren Belastung auftretenden Querbelastung und Durchbiegung des Zylindermantels (14) jeweils um zumindest im Wesentlichen ein Viertel der Zylindermantellänge (24) nach innen versetzt sind.

4. Zylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zylindermantel (14) wenigstens einen insbesondere ringförmigen, von einem Heizmedium wie insbesondere Dampf durchströmten Raum aufweist.

5. Zylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zylindermantel (14) zweischalig ausgeführt ist.

6. Zylinder nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Innenschale (28) eine größere in Radialrichtung gemessene Dicke aufweist als die Außenschale (30).

7. Zylinder nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der von einem Heizmedium durchströmte Raum (26) zwischen den beiden Schalen (28, 30) des Zylindermantels (14) vorgesehen ist.

8. Zylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass den beiden Zylinderdeckeln (18) zwei mitrotierende Zapfen zugeordnet sind und der Zylindermantel (14) über diese den Zylinderdeckeln (18) zugeordnete Zapfen drehbar gelagert ist.

9. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der insbesondere fest mit den Zylinderdeckeln (18) verbundene Zylindermantel (14) über die Zylinderdeckel (18) drehbar an wenigstens einem drehfesten Träger gelagert ist.

10. Zylinder nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zylindermantel (14) über die Zylinderdeckel (18) drehbar an einem den Zylindermantel (14) durchsetzenden drehfesten Träger (32) gelagert ist.

11. Zylinder nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Zylindermantel (14) über die Zylinderdeckel (18) jeweils an einem in Axialrichtung nach innen ragenden Zapfen drehbar gelagert ist.

12. Zylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Zylindermantel (14) Drehlager (34) zugeordnet sind, die zumindest im Wesentlichen in der sich radial erstreckenden Ebene des jeweiligen Zylinderdeckels (18) angeordnet sind.

13. Trocknungsanordnung, insbesondere BoostDryer-Einheit, mit einem Zylinder (12), insbesondere Trockenzylinder, nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

14. Trocknungsanordnung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie eine Druckhaube umfasst, wobei die äußere Belastung, der ein Teil der Außenumfangsfläche des Zylindermantels (14) ausgesetzt ist, durch diese Druckhaube hervorgerufen wird.

15. Trocknungsanordnung nach Anspruch 13 oder 14, zum Trocknen einer laufenden Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Faserstoffbahn zusammen mit einem äußeren impermeablen Pressband und wenigstens einer zwischen diesem und der Faserstoffbahn angeordneten, der Aufnahme von Feuchtigkeit dienenden porösen Bespannung um den beheizbaren drehbaren Zylinder (12) geführt ist und dass die Druckhaube zur Beaufschlagung des den beheizbaren drehbaren Zylinder (12) zusammen mit der porösen Bespannung und der Faserstoffbahn umschlingenden äußeren Pressbandes vorgesehen ist.

Zeichnung