Entwässerungspresse mit Dampfzufuhr

Abstract

 Die Entwässerung der Papierbahn (1) geschieht bei einem durch die Papierbahn (1) geführten Wasserdampfstrom in einem Pressspalt (2) zwischen zwei Pressflächen (3 und 4) unter solchem Druck, daß mindestens ein Teil der Papierbahn (1) sich in gesättigtem Zustand befindet. Um diesen Wasserdampfstrom zu bewirken, sind im Bereich des Pressspaltes (2) Mittel eingesetzt zum Führen des Wasserdampfstromes von der oberen zur unteren Oberfläche der durch den Pressspalt (2) laufenden Papierbahn (1) bei gleichzeitigem Abführen an der unteren Oberfläche der Papierbahn. Nach einer Ausführungsform sind die Mittel eine obere Walze (3) mit perforiertem Mantel (5), durch welche der extern erzeugte Wasserdampf unter Druck in den Pressspalt (2) geführt wird, und eine untere Walze (4) mit perforiertem Mantel (6), durch welche der Wasserdampf mit der aus der Papierbahn verdrängten Flüssigkeit angesaugt und abgeführt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Entwässerungspresse der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

[0002] Es ist bekannt, daß die Entwässerung einer Papierbahn erhöht werden kann, wenn neben der mechanischen Pressung noch Wärme eingesetzt wird. Dazu sind 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. Wenn dies bei einem komprimierten Zustand der Papierbahn geschieht, spricht man von sogenanntem "impulse drying". Dabei werden die in diesem Zeitpunkt vollgefüllten Kapillaren zumindest teilweise entleert. Bei Anwendung von hohen Heiztemperaturen kann hinter dem Pressnip der sogenannte "flash effect" auftreten, wo das Wasser durch den sich blitzschnell entwickelnden Wasserdampf aus der Bahn getrieben wird.

[0003] 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 Trocknungsgehalte unbefriedigend.

[0004] Durch die Erfindung sollen bessere, höhere Trocknungsergbnisse ohne Beschädigung der Papierbahn erzielt werden. Der Prozess soll übersichtlich und beherrschbar werden.

[0005] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß an einer Entwässerungspresse der eingangs beschriebenen Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen voll erfüllt.

[0006] 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. mit 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.

[0007] In den Unteransprüchen sind sinnvolle Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Entwässerungspresse angegeben.

[0008] Im weiteren wird der Erfindungsgegenstand näher beschrieben und erklärt. Die Beschreibung bezieht sich auf Zeichnungen, in welchen zeigen:

[0009] Figur 1 bis 12 jeweils eine erfindungsgemäße Entwässerungspresse in schematischer Darstellung.

[0010] Die Entwässerungspresse einer Papiermaschine ist für die Entwässerung der Papierbahn 1 bei einem durch die Papierbahn geführten Strom eines gasförmigen Mediums vorgesehen.

[0011] 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.

[0012] Dieser regulierbare Wasserdampfstrom, der die Flüssigkeit aus der Bahn transportiert, wird mit im Bereich des Pressspaltes 2 eingesetzten Mitteln bewirkt.

[0013] In dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 dargestellt ist, ist der besagte Wasserdampfstrom durch folgende im Bereich des Pressspaltes 2 eingesetzte Mittel bewirkt: Die obere Walze 3 weist einen perforierten Mantel 5 auf, und über sie mit Hilfe einer Druckkammer (nicht gezeichnet) durch den perforierten Mantel 5 wird ein extern erzeugter Wasserdampf unter Druck in den Pressspalt 2 zu der oberen Oberfläche der Papierbahn 1 reguliert zugeführt. Die untere Walze 4 weist ebenso einen perforierten Mantel 6 auf 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 Walzen 3 und 4 noch einige Walzenpaare 7 zur Vorpressung bzw. Vorentwässerung mit stufenweise steigendem Pressdruck, ggfs. mit stufenweise jeweils höherer Temperatur vorgeschaltet werden. Um eine Markierung der Papierbahn 1 im Pressspalt 2 durch die Perforierung der Walzen 3 und 4, bzw. ihrer Mäntel 5 und 6 zu vermeiden, sind jeweils zwischen der Oberfläche der Papierbahn 1 und der bezüglichen Walze 3 bzw. 4 Filzbänder 8 bzw. 9 vorgesehen, die beide gute Dampfdurchlässigkeiten besitzen. Diese könnten entfallen, wenn so eine Markierung tolerierbar oder sogar gewünscht wäre.

[0014] 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 damitdie Viskosität erniedrigt. Außerdem ist damit die Bahn beim Eintritt in die Trockenpartie bereits stark aufgewärmt, was allein dadurch wesentliche Dampfersparnis in der Trockenpartie ergibt.

[0015] 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 Walze 4 mit einem Druckmittel 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 untere Walze 4 mit einem perforierten Mantel 6 auf die schon vorher beschriebene Weise. Auch hier ist zwischen der Papierbahn und der unteren Walze 4 ein Filzband 9 - wie auch ein Filzband am Mantel 5² - vorgesehen.

[0016] 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 Drucktasche 13¹ geführt wird. Nach dem bekannten hydrostatischen Vorbild könnte so ein mit Dampf betriebener Pressschuh ausgeführt werden (Fig. 3).

[0017] In dem Ausführungsbeispiel mit Dampfpolstern gemäß Fig. 10 hat die obere Walze 3 einen perforierten Mantel 5, durch welchen der Wasserdampf zum Pressspalt 2 geführt wird. Die den Pressspalt 2 mitbildende Gegenwalze 4 ist eine Breitnipwalze der oben beschriebenen Art mit einem undurchlässigen flexiblen Mantel 5¹. Zwischen der Walze 4 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 darüberhinaus 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 Drucktasche 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).

[0018] 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.

[0019] 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.

[0020] In der erwähnten Fig. 11 ist eine perforierte obere Walze 3 zum Führen des Dampfes und eine untere Kühlwalze 4 gezeigt. 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.

[0021] Gemäß Fig. 3 wird der Dampf in einen Breitpressspalt aus einem Breitpressschuh über einen durchlässigen elastischen Mantel 5¹ eingeleitet. An der Abführseite ist ein gekühltes Filzband 9² an einer Kühlwalze 4 vorgesehen.

[0022] In Fig. 9 sieht man eine obere perforierte Walze 3 zum Einführen des Dampfes in den Breitpressspalt, der mit einem Breitpressspaltschuh 13²gebildet ist, welcher an der Abführseite vorgesehen ist. Die Papierbahn wird durch den Breitpressspalt zwischen einem oberen und einem unteren Filz 8 bzw. 9 geführt.

[0023] In Fig. 5 ist die Papierbahn 1 zwischen den zwei Filzen 8 und 9 durch einen Breitpressspalt geführt, der zwischen einer konvexen Fläche des oberen Schuhs 13¹ und der konkaven Fläche des unteren Schuhs 13² gebildet wird. Die beiden Pressschuhe sind zueinander pressbar, wie mit Pfeilen angedeutet ist. Die Flächen sind perforiert, und die Papierbahn 1 ist zwischen den Filzen 8 und 9 geführt.

[0024] Fig. 7 zeigt eine Entwässerung im flachen Breitpressspalt, der zwischen ebenen Pressflächen des oberen Schuhes 13¹ und des unteren Schuhes 13² 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.

[0025] Apparatur gem. Figur 8 weist auch einen ebenen Breitpressspalt auf. Der Dampf wird auf die Papierbahn aus dem oberen Schuh 13¹ durch ein durchlässiges flexibles Band 5¹ geführt. An der Abführseite ist ein Pressschuh 13² vorgesehen, der zu einem die Papierbahn stützenden Filzband 9 geöffnet ist.

[0026] Im Beispiel gemäß Fig. 6 ist die Papierbahn 1 zwischen zwei Filzen 8 und 9 durch einen ebenen Breitpressspalt geführt, der zwischen den Pressschuhen 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 Pressrichtung betätigt.

[0027] Fig. 4 zeigt eine umgekehrte Konstruktion zu Fig. 9. An der Abführseite ist eine perforierte Saugwalze 4 angeordnet. An der Zuführseite ist ein mit der Walze 4 einen Breitpressspalt bildender Breitpressspaltschuh 13 vorgesehen. Durch den Dampfdruck im Pressschuh 13 bewegt sich der Filz 8 schonend und reibungsarm auf einem Dampfkissen.

Ansprüche

1. Entwässerungspresse einer Papiermaschine mit Mitteln zum regulierbaren Treiben eines gasförmigen Mediums durch die zu entwässernde Papierbahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelle der Entwässerung der Pressspalt (2) zwischen den zwei auf die Papierbahn den Entwässerungsdruck ausübenden Pressflächen (3, 4 bzw. 13¹, 13⁴) ist, wobei mindestens ein Teil der Papierbahn (1) im Pressspalt (2) in gesättigtem Zustand ist, daß das gasförmige Medium ein Wasserdampf ist, wobei Mittel vorgesehen sind zum Abführen der mit dem Dampf aus der Papierbahn verdrängten Flüssigkeit.

2. Entwässerungspresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine obere Walze (3) 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 eine obere Walze (3³) mit perforiertem Mantel (5²) vorgesehen ist, die einen Breitpreßspalt-Pressschuh (13) aufweist, wobei über eine Druckkammer (13¹) des Pressschuhs (13) und durch den perforierten Mantel (5²) in den Pressspalt (2) der Wasserdampf 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 Breitpreßspalt-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 (13) 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 13 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 Breitpressschuh (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 und der Papierbahn (1) geführten Filz (6) dienen (Fig. 6).

9. Entwässerungspress nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Breitpreßspalt-Preßschuh einige Druckkammern aufweist, wobei durch jede Wasserdampf getrieben wird mit Drücken und Temperaturen, die auch unterschiedlich groß sein können (Fig. 8).

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, wobei zwischen der Papierbahn (1) und dem Mantel (6) ein Filzband (9) geführt sein kann (Fig. 1).

11. 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).

12. Entwässerungspresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abführen der mit dem Dampf aus der Papierbahn (2) verdrängten Flüssigkeit ein Breitpreßspalt-Pressschuh (13) vorgesehen ist, dessen Kammer zu dem Pressspalt (2) geöffnet ist, wobei zwischen einer Öffnung und der Papierbahn ein Filz (9) geführt sein kann.

13. Entwässerungspresse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Filz an einer unteren Breitpreßspaltwalze (4) (Fig. 10) gekühlt ist, deren Breitpreßspalt-Preßschuh (13) mit einem kühlenden Medium beaufschlagt wird.

14. Entwässerungspresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorpresspartie dem Pressspalt (2) vorgeschaltet ist zum Vorentwässern der Papierbahn vor dem Pressspalt (2).

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

16. 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).

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

Zeichnung