CN101098997A - 制备和/或调质纤维幅面的设备和方法 - Google Patents

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克里斯托弗·哈斯
托马斯·格鲁伯-纳德林格
赫博特·博登
埃里克·罗伦尼茨
曼弗雷德·格洛瑟
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Abstract

本发明涉及一种用于制备和/或调质纤维幅面特别是纸幅面或纸板幅面的设备，该设备具有一个可加热的和可旋转的筒，特别是干燥部的干燥筒以及可从内部施加热流体的筒壳层(1)，为改进加热效率和简化制备，在筒壳层的外表面(7)的下方形成至少一条用于流过热流体的通道，并且该干燥筒至少部分模块式地构成。

Description

制备和/或调质纤维幅面的设备和方法
本发明涉及一种用于制备和/或调质纤维幅面特别是纸幅面或纸板幅面的设备，该设备具有可加热的和可旋转的筒，特别是干燥部的干燥筒以及可从内部施加热流体的筒壳层。
由DE10260509.2已知这类可加热的筒。在该已知的筒中，基于该筒内区比外区有更大的膨胀所产生的拉应力通过该筒壳层由至少两个壳层组成达到尽可能减小，其中与内壳层的材料相比，该外壳层的材料在低于平均运行温度的装配温度下有较大的热膨胀系数和在高于平均运行温度的装配温度下有较小的热膨胀系数。另一措施在于，该外壳层层厚小于内壳层层厚。
在这类干燥筒中，在纸干燥情况下可调节朝向表面的温度梯度。该筒的表面温度小于加热该筒的蒸汽温度；由此限制了干燥能力。从经济角度看，提高饱和蒸汽温度基本上是不合适的。
由EP0559628B1中已知一种用于干燥纤维幅面的干燥器，其中应用与鼓风罩相连的直通筒。其配置有喷嘴装置，利用该装置将干燥气喷射施加到待干燥的幅面的外表面上，这时该干燥气喷射在约270°或更大的区域上围绕该加热的筒。该筒的壳层配置有通道管线系统，在该系统中可传送来自冷却剂源的冷冷剂。通过该干燥气喷射使幅面中的水向外蒸发，并经在鼓风罩中的腔排出。另一方面，来自幅面的水在筒的冷却的壳层表面上冷凝，并经在筒的外壳层中的通孔和在筒内部存在的负压吸出。该筒的整个内腔可用于接受冷凝液。由此该筒的内壁必需具有一定的最小壁厚，以在所应用的筒直径下可承受压力负载。
本发明的目的在于提高可加热筒的干燥效率和简化制备。
本发明的目的是通过在筒壳层的外表面下方形成至少一条用于流过热流体的通道和使该干燥筒至少部分模块化构造来实现的。
通过本发明，可将该热流体送到非常接近可加热筒的外表面处。由此该温度梯度比已知的该类设备更小，并因此提高了干燥效率。通过模块式结构简化了制备。
按本发明的一个特别优选的方案，为形成至少一条通道，在该筒壳层内安装另一筒壳层，它与处于外侧的所述筒壳层相互间隔。这在结构上易于拆卸，并且其优点是所述外筒壳层的整个内侧可施加热流体。
按本发明的另一方案，该外筒壳层支承在内筒壳层上。该外筒壳层的壁厚可由此保持呈薄的，因为该内筒壳层可起支承筒的作用。由此还可继续提高干燥效率。
所述开口的和/或闭合的型材件可形成模块。特别是一方面由该内筒壳层和/或外筒壳层的分段和另一方面由一个或多个连接元件可构成模块。由制备看是有利的，并且可进行简单的组装。此外，由此可易于用相同的模块实现各种结构尺寸。
该干燥筒既可在轴向也可在环周方向呈模块构成，但也可在两个方向上呈模块构成。各个模块可沿环周方向和/或轴向相继排列。轴向模块的长度例如可达7m，环周模块的长度例如可为1m。
按本发明的一个特别方案，由具有干燥筒横截面大小的两筒环形成模块。这可简单地相继安装，并相互连接例如熔焊。
由具有干燥筒部分横截面的环段形成模块，这些模块可相互组合成环，并在轴向上相继安装。从制备及组装来看是有利的。
如果将形成通道或具有通道的模块环或部分环模块在支承管上移动是有利的。该预制的环模块或部分环模块可如此简单地配装并相互连接。
如果模块同时构成干燥筒的功能部件也是特别有利的。如模块可形成用于热流体的一个或多个通道。通过该模块的相继排列形成所需的通道体系，同时无需对各模块进行相互密封。这种结构的另一优点是，吸收了模块内的压力，并且模块间的连接不受载。
模块的连接除熔焊外也可通过钎焊、螺钉、形状闭合或力传递连接方式实现。也可采取这些连接方式的组合。
为将外筒壳层支承在内筒壳层上可特别配置接片、杆、销钉、铆钉、螺栓、螺钉和/或其它连接器件。重要的是，这些连接器件分布在两个筒壳层的表面上，以确保均匀支承。
接片或其它连接器件可沿轴向、环周方向和/或沿这两个方向之间的方向延伸分布。在所有情况下均可达优良支承。
如果接片至少部分配置有热流体的通孔，则接片沿环周方向延伸分布是特别有利的。这样，该热流体不仅可沿干燥筒的环周方向还可沿干燥筒的纵向流动。
按本发明的另一方案，该外筒壳层的内侧配置有许多凸起。以此使在外筒壳层内侧上收集到的冷凝液呈湍流，从而改进热传导。因为该收集的冷凝流可起绝热作用，并提高对筒表面的温度梯度。
按本发明的一个优选方案，该外筒壳层的内侧呈肋状和/或粒结状和/或呈栅格结构或蜂窝结构。由此可使该冷凝液呈旋流。
该凸起优选沿筒纵向延伸和/或沿螺旋线地延伸。通过螺旋线可实现冷凝液排出的特殊的输送作用。
该干燥筒的外表面可配置有涂层或覆盖层。其特别是用于防腐蚀或防磨损或用于改进表面例如避免纸的粘附。
按本发明向一个特殊方案，在内筒壳层和外筒壳层之间配置与内筒壳层连接的接片板作为连接元件。该外筒壳层优选由同样与接片板相连接的盖板形成。
在本发明的另一特殊方案中，该接片板和盖板组合成型材件，优选U-形型材件或T-形型材件。
按本发明的另一方案，仅配置呈厚壁管的筒壳层，并例如通过深钻孔或铣削在其中引入热流体通道。以此方法可使热流体接近干燥筒的外表面，并由此提高干燥效率。
此外，车削该外壳层面也是有利的。由此可得光滑的表面。
在外筒壳层的内侧的凸起可经铣、拉、压、轧制或浇铸来制备。也可采用另外的制备方法。
在内筒壳层和外筒壳层之向的接片、薄板或其它连接元件可经车削、预成形工艺或成型工艺来制备。也可采用这些方法的组合。
所述类型的设备优选应用于制备纤维幅面，特别是纸幅面或纸板幅面。这时可应用一个这类干燥筒或多个这类干燥筒。本发明的干燥筒也可与常用的干燥筒相组合。
作为常用的干燥方法特别可考虑使用筒式干燥法、加速干燥工艺(Boost-Dryer-Verfahren)、Condebelt干燥方法、扬克式烘缸(Yankee-Zylinder)和Hi-干燥器(高干燥器)。
通过本发明方法和本发明的设备可提高干燥效率。由此可在较小的停留时间下得到充分干的纸。其有利之处在于，一方面与现有技术的干燥部相比，只需较小的场地，由此在土地价格、车间建造成本、机器安装座位和烟雾排除罩以及在传动装置和罩通风的运行成本方面均有所节省。另一方面在给定的场地如纸机建造场地情况，在相同的干燥部长度下可实现提速。由此纸机可经济地运行。此外，在相同的干燥效率下可降低蒸汽压。该蒸汽压差例如可用于发电，或使产生蒸汽的所需能量尽可能少。
本发明的实施例示于附图中，并在下面进行描述。附图中：
图1示出本发明设备的干燥筒的纵向截面，
图2示出图1干燥筒的正面的部分俯视图，
图3示出本发明设备的干燥器的部分横截面图，
图4示出图3的一种方案，
图5示出图3的另一种方案，
图6示出本发明设备的干燥器的正面图，
图7示出图6干燥筒的横截面。
图1示出在纸机的干燥部中的一个干燥筒。该干燥筒包括外筒壳层1和同心安装的内筒壳层2。该内筒壳层2是经螺钉3固定在两端侧盖4上，该端侧盖呈板形并具有支承轴5，6。在图1的左方是干燥筒的驱动侧，右方是干燥筒的导向侧。
该外筒壳层1具有外表面7，经该外表面传导待干燥的纸幅面。该外筒壳层1的外表面7与两盖4的环周面8齐平。由此实现纸幅面的连续的结构面。
该外筒壳层1具有厚度d1，该厚度小于内筒壳层2的厚度d2。该外筒壳层1的内壳层面9与内筒壳层2的外壳层面10之间有一间距，以使在外筒壳层1和内筒壳层2之间形成环形空腔11。该环形腔11在两筒壳层1，2的正面上经盖4中的未示出的通道与盖4的两轴5，6中的径向通道12，13相连。该导向侧盖4的轴5的径向通道12在该侧与轴向通道14相连，该轴向通道位于导向侧盖4的轴5的中心，并通到连接端15。同样该驱动侧盖4的轴6的径向通道13与轴向通道16相连。该通道16从驱动侧盖4开始与干燥筒的旋转轴I同心在中心通过该两筒壳层1，2和导向侧盖4的轴5，并也通向连接端17。通道16同心地贯穿通道14，从使该通道14具有环形横截面。
通过所述结构形成通道系统，该系统可通过外筒壳层1和内筒壳层2之间的空腔11形成循环。在此例如热流体经连接端15进入环通道14。该热流体再经径向通道12进入导向侧盖4中的未示出的通道，并从那里进入外筒壳层1和内筒壳层2之间的空腔11。该热介质再从导向侧经空腔11流向驱动侧，并经在驱动侧的盖4中的未示出的通道进入驱动侧的轴6的径向通道13中。该热流体再从那里经中心通道16回流到其连接端17。
该外筒壳屋1在其两正面侧各具有渐窄段18，由此该外筒壳层1总置于盖4环周侧上的相应支座19上。由此该外筒壳层1支承在两盖4上。但该外筒壳层1的主支承是通过其长度借助于连接元件20实现，该连接元件如示例性示于图2中并分布排列在外筒壳层1和内筒壳层2的环周面上。此外，图2还示出虹吸管21，其配置在该空腔11的正面端用于排出冷凝填充液。这种虹吸管21不仅可安装在驱动侧，也可安装在导向侧，并呈旋转或固定设计。在环周方向还可配置多个这类虹吸管。
本发明的干燥筒的模块式结构的各种方案示于图3-7，并在下面进行描述。
图3-5示出本发明的具有小厚度d1的外筒壳层1和具有较大厚度d2的内筒壳层2的干燥筒的环周部段。在该外筒壳层1和内筒壳层2之间存在有用于热流体流过的空腔11。
在图3-5所示的方案中配置有模块22，这些模块置于作为支承管的内筒壳层2上。该模块22沿环周方向相互连接地排列，并共同形成外筒壳层1以及在外筒壳层1和内筒壳层2之间的空腔11。该外筒壳层1经模块22自身支承在内筒壳层2上。
在图3中D1处示出的方案中，该模块22设计成其外环周基本是矩形的管23，其在干燥筒的纵向上伸展。该矩形管23的空腔24形成热流体的通道，并共同形成外筒壳层1和内筒壳层2之间的空腔11。如D1处所示的右方管23处，该管23的外段26的内侧25上设置有凸起27，这些凸起是用于使在运行中所沉降的热流体冷凝液呈湍流。
管23通过螺钉28与内筒壳层2相连接。为此该内筒壳层2在相应的位置上有孔29。在管23的两侧段31中有相配置的螺纹孔30。此外，相邻排列的管23还可互相焊接。为达平滑的表面，还可车削该外筒壳层1的外侧7。
在D2处示于图3中的方案基本上与D1所示的方案一致。唯一差别在于，该基本上具有矩形截面的管23分别在图3左侧具有凹座32和在右侧具有与凹座完全适配的凸缘33。通过凸缘33与凹座32相互啮合还在相邻的模块22之间形成形状闭合式连接。这里也许可不进行焊接。
在图3中D3处所示的方案中，在相邻的管23之间也配置有形状闭合式连接。不同于D2的方案，该管23的左侧具有向上弯曲的倒圆的凸缘34，在右侧具有相应成形的可与凸缘34啮合的凹口35。在管23之间也可不进行焊接。图4中以D4示出的方案与图3中D3所示方案实际上完全一致。唯一的差别在于，D4中的凸缘的横截面小于图3中的D3方案的横截面，因此该凹口35也是如此。
在图4中D5处示出与D4方案在外环周呈完全一致的方案。但该管23不是呈一个腔24，而是有两个腔24，该两腔在干燥筒的环周方向相邻排列。此外，用于旋入固定螺钉28的螺纹孔30未配置在管23的侧段31中，而配置在两腔24之间的隔板36中。在该方案中，不同于前述方案的仅是为每个管23沿干燥筒纵向配置一系列螺钉28。
图4中D6处示出的方案基本上与D5方案一致。唯一的差别在于，该管23在干燥筒的环周方向上具有较大的宽度。
在图5的方案中也存在作为支承管的内筒壳层2。在该内筒壳层2上沿干燥筒纵向焊接有呈U-形横截面的伸展型材件37。该U-形开口朝向内筒壳层2，以使在U-型材件和内筒壳层2之间形成热流体的通道38。
U-型材件37沿干燥筒环周方向相互之间留有间距地配置在内筒壳层2上。相邻的U-型材件37分别通过扁平型材件39互连，该扁平型材件39在该U-型材件37的基面40的高度上与U-型材件37焊接。由此在两相邻U-型37件的支腿41、配置的扁平型材件39和内筒壳层2之间分别形成热流体的其它通道42。U-型材件37的基面40和扁平型材件39一起形成外筒壳层1，并形成齐平的外侧7。通道38和通道42一起形成外筒壳层1和内筒壳层2之间的空腔11。
图6示出一种在干燥筒的纵向配置有环形模块43的干燥筒。其中不仅两个而且多个模块43可串接排列。该干燥筒端侧通过各有轴5，6的盖4封闭。该模块43相互间和与盖均通过焊接连接。
图7中示出图6的模块43的横截面。其涉及一种实心环或管段44，其中引入有沿干燥筒的纵向延伸的通道45。该通道设置在紧靠干燥筒的外侧7的下方，并用于热流体流过。由此确保纤维幅面上的优良热传导。
附图标记列表
1   外筒壳层
2   内筒壳层
3   固定螺钉
4   盖
5   导向侧的轴
6   驱动侧的轴
7   1的外侧
8   4的周面
9   1的内侧
10  2的外侧
11  空腔
12  径向通道
13  径向通道
14  轴向通道
15  14的连接端
16  轴向通道
17  16的连接端
18  1的渐窄段
19  支座
20  连接元件
21  虹吸管
22  模块
23  管
24  空腔
25  26的内侧
26  23的外段
27  凸起
28  螺订
29  孔
30  螺纹孔
31  23的侧段
32  凹座
33  凸缘
34  凸缘
35  凹口
36  隔板
37  U-型材件
38  通道
39  扁平型材件
40  37的基面
41  37的支腿
42  通道
43  模块环
44  管
45  通道
I   旋转轴
II  流动方向
d1  1的厚度
d2  2的厚度

Claims (30)

1.一种用于制备和/或调质纤维幅面特别是纸幅面或纸板幅面的设备，该设备具有可加热的和可旋转的筒，特别是干燥部的干燥筒以及可从内部施加热流体的筒壳层(1)，其特征在于，在筒壳层(1)的外表面(7)的下面形成至少一条用于流过热流体的通道(11)，并且该干燥筒至少部分模块化地构成。
2.按照权利要求1的设备，其特征在于，为形成至少一条通道(11)，在所述筒壳层(1)内安装另一筒壳层(2)，它与在外的所述筒壳层(1)呈间隔设置。
3.按照权利要求2的设备，其特征在于，所述外筒壳层(1)支承在该内筒壳层(2)上。
4.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，由开口的和/或闭合的型材件(23，37，39)形成模块(22)。
5.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，由所述内筒壳层(2)和/或外筒壳层(1)的分段和一个或多个连接元件(31，36，41)构成模块(22)。
6.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，所述干燥筒沿轴向和/或沿环周方向模块化地构成。
7.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，由具有干燥筒横截面的筒环(43)构成模块(42)。
8.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，由具有干燥筒部分横截面的环段(23)形成模块(22)。
9.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，形成或具有所述通道(24，38，42，45)的模块环(43)或部分模块环(23，37，39)以螺钉固定在支承管(2)上。
10.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，模块(22)同时也构成干燥筒的功能部件。
11.按照权利要求10的设备，其特征在于，模块(22)构成热流体的一个或多个导向通道(24，38)。
12.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，模块(22)通过熔焊、钎焊、螺钉，形状闭合或力传递连接方式相互连接。
13.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，外筒壳层(1)通过径向接片、杆、销钉、铆钉、螺栓、螺钉和/或其它连接器件(20)与内筒壳层(2)连接。
14.按照权利要求13的设备，其特征在于，所述连接器件(20)沿轴向、环周方向和/或沿位于这两个方向之间的方向分布或配置。
15.按照权利要求13或14的设备，其特征在于，所述接片至少部分具有用于热流体的通孔。
16.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，所述外筒壳层(1)的内侧(9)配置有凸起(27)。
17.按照权利要求16的设备，其特征在于，所述外筒壳层(1)的内侧(9)配置有肋和/或粒结和/或呈栅格结构或蜂窝结构。
18.按照权利要求16或17的设备，其特征在于，配置有沿筒纵向延伸和/或沿螺旋线延伸的凸起(27)。
19.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，所述干燥筒的外壳层表面(7)配置有涂层或覆盖层。
20.按照权利要求19的设备，其特征在于，所述涂层或覆盖层用于防腐蚀和/或防磨损和/或用于改进表面特性。
21.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，在外筒壳层(1)和内筒壳层(2)之间配置接片板作为连接元件(20)。
22.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，所述外筒壳层(1)由盖板形成。
23.按照权利要求22的设备，其特征在于，该盖板与接片板组合成型材件，特别是组合成U-型材件或T-型材件。
24.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，设置厚壁管(44)作为干燥筒，向该管中引入流体通道(45)，特别是通过深钻孔或铣削引入流体通道。
25.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，车削所述干燥筒的外侧(7)。
26.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，所述凸起(27)可经铣、拉、压、轧制或浇铸而成。
27.按照上述权利要求之一的设备，其特征在于，所述连接元件(20)可经车削、原型工艺或成型工艺来制备。
28.一种用于制备纤维幅面，特别是纸幅面或纸板幅面的方法，其特征在于，应用按照上述权利要求之一所述的设备。
29.按照权利要求28的方法，其特征在于，应用一个或多个按照上述权利要求之一所述的干燥筒。
30.按照权利要求28或29的方法，其特征在于，将一个或多个按照上述权利要求之一所述的干燥筒与常用的干燥工艺相组合，特制是与筒式干燥法、加速干燥工艺、Condebelt干燥方法、扬克式烘缸和Hi-干燥器相组合。
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