DE19654345A1 - Maschine zur Herstellung einer kontinuierlichen Materialbahn - Google Patents
Maschine zur Herstellung einer kontinuierlichen MaterialbahnInfo
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- F26B13/14—Rollers, drums, cylinders; Arrangement of drives, supports, bearings, cleaning
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Description
Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Herstel
lung einer kontinuierlichen Materialbahn, insbeson
dere zur Herstellung von sanitären Papieren gemäß
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Maschinen der hier angesprochenen Art sind bekannt.
Sie weisen zumindest einen Trockenzylinder auf, um
den die zu trocknende Materialbahn herumgeführt
wird. Der Trockenzylinder ist von innen mit Hilfe
von Dampf beheizt, so daß die von einer Pressenpar
tie auf den Trockenzylinder aufgeführte Material
bahn während des Umlaufs auf der Mantelfläche des
Trockenzylinders getrocknet wird. Für die Wirt
schaftlichkeit der Trocknung ist es entscheidend,
daß ein möglichst hoher Wärmedurchgang durch den
Mantel erfolgt, um die Wärme des Heißdampfes, der
auf die Innenfläche des Trockenzylinders trifft,
für die Trocknung der Materialbahn optimal nutzen
zu können. Um den Wärmeübergang zu verbessern, wird
die Innenfläche des Trockenzylinders mit Umfangs
rillen versehen, die durch Rippen voneinander ge
trennt sind. Die Restwanddicke des Mantels zwischen
den Umfangsrippen wird auf diese Weise reduziert,
so daß die im Inneren des Trockenzylinders gegebene
Wärme gut an die Außenfläche und damit an die um
laufende Materialbahn weitergeleitet wird. Durch
die Abkühlung des in das Innere des Trockenzylin
ders geleiteten Dampfes entsteht Kondensat, das
sich aufgrund der Rotation des Trockenzylinders auf
dessen Innenfläche sammelt. Das Kondensat wird auf
geeignete Weise aus dem Inneren des Trockenzylin
ders abgeführt. Es bleibt eine Kondensatschicht auf
der Innenfläche, aus der die Rippen herausragen.
Diese leiten die im Inneren des Zylinders gegebene
Wärme an dessen Außenfläche weiter.
Die Materialbahn wird über mindestens eine An
preßwalze auf den Trockenzylinder aufgeführt, so
daß dieser mit einer Preßkraft beaufschlagt wird.
Es hat sich herausgestellt, daß die Biegefestigkeit
des Trockenzylinders in vielen Fällen nicht aus
reicht, insbesondere dann nicht, wenn hohe Anpreß
kräfte mit einer Linienkraft von <90 kN/m aufge
bracht werden. Derartig hohe Linienkräfte sind je
doch wünschenswert, um die Trocknung der Material
bahn zu verbessern und damit die Wirtschaftlichkeit
der Herstellungsmaschine zu optimieren. Es hat sich
gezeigt, daß sich bei einer Vergrößerung der Man
teldicke der Wärmedurchgangswiderstand, der einem
Wärmeübergang von dem Dampf auf die zu trocknende
Materialbahn entgegensteht, nicht ausreichend ge
senkt werden kann, so daß relativ große Trockenzy
linderdurchmesser von beispielsweise 5,5 m erfor
derlich sind, zumindest dann wenn eine hohe Be
triebsgeschwindigkeit von beispielsweise 2000 m/min
erreicht und überschritten werden soll.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Maschine
zur Herstellung einer kontinuierlichen Materialbahn
zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Maschine vorge
schlagen, die die in Anspruch 1 genannten Merkmale
aufweist. Dadurch, daß die Breite mindestens ein
zelner, vorzugsweise aller Umfangsrillen, die auf
der Innenfläche eines Trockenzylinders vorgesehen
sind, im Bereich ihres radial äußeren Grundes
größer ist als die Breite des radial inneren Ur
sprungs, ergeben sich die folgenden Vorteile: Ei
nerseits wird der Bereich der relativ dünnen Wand
stärke des Mantels des Trockenzylinders vergrößert,
so daß sich ein verbesserter Wärmeübergang aus dem
mit Dampf beaufschlagten Innenraum des Trockenzy
linders zur äußeren Mantelfläche ergibt, auf der
die zu trocknende Materialbahn umläuft. Gleichzei
tig wird die Breite der Umfangsrillen im Bereich
ihres Ursprungs, also im Bereich der Innenfläche
des Trockenzylinders relativ klein gehalten, so daß
hier der Mantel des Trockenzylinders relativ wenig
geschwächt ist und damit hohe Linienkräfte aufneh
men kann. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß
die Breite der zwischen den Umfangsrillen vorhan
denen Rippen im Bereich des radial äußeren Endes
kleiner ist als im Bereich des radial inneren Ur
sprungs beziehungsweise im Bereich der Innenfläche.
Die Rippen sind also quasi tailliert ausgebildet,
so daß sich im übergangsbereich zum verbliebenen
Mantel des Trockenzylinders - im Querschnitt gese
hen - ein relativ dünner Steg ergibt, während im Be
reich der Innenfläche des Mantels ein relativ brei
ter Kopf der Rippe vorhanden ist. Diese kann also
quasi hammerkopfförmig ausgebildet sein und damit
relativ hohe Kräfte aufnehmen. Insgesamt zeigt
sich, daß der derartig ausgestaltete Trockenzylin
der eine sehr hohe Biegesteifigkeit bei einem rela
tiv geringen Wärmedurchgangswiderstand aufweist.
Bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Ma
schine, das sich dadurch auszeichnet, daß die Be
grenzungswände mindestens einer Umfangsrille
und/oder mindestens einer Rippe unter einem Winkel
zueinander verlaufen, wobei sich die Umfangsrille
in radialer Richtung nach außen verbreitert, wäh
rend sich die Rippe in radialer Richtung nach außen
verjüngt. Eine derartige Ausgestaltung ist relativ
einfach und kostengünstig herstellbar und zeigt die
genannten Vorteile bezügliche der Biegesteifigkeit
und des Wärmedurchgangswiderstands.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übri
gen Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich
nung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen
Teil der Maschine zur Herstellung einer
Materialbahn, nämlich durch einen Troc
kenzylinder senkrecht zu dessen
Drehachse;
Fig. 2 eine Prinzipskizze eines Teilschnitts
durch den Mantel des in Fig. 1 darge
stellten Trockenzylinders entlang der in
Fig. 1 eingezeichneten Linie II-II;
Fig. 2a einen Querschnitt durch einen Quersamm
ler;
Fig. 3 eine Prinzipskizze eines Schnitts des
Mantels des Trockenzylinders entlang der
in Fig. 2 wiedergegebenen III-III;
Fig. 4 eine Prinzipskizze einer Umfangsrille mit
einem Störkörper;
Fig. 5 einen Teilschnitt durch einen Trockenzy
linder und einer Anpreßwalze;
Fig. 6 einen Querschnitt durch ein weiteres Aus
führungsbeispiel einer Umfangsrille;
Fig. 7 einen Querschnitt durch ein weiteres Aus
führungsbeispiel einer Umfangsrille und
Fig. 8 eine Prinzipskizze zur Erläuterung der
Herstellung der Umfangsrillen.
Die im folgenden beschriebene Maschine zur Herstel
lung kontinuierlichen Materialbahn dient insbeson
dere der Herstellung von sanitären Papieren bezie
hungsweise Kreppapieren. Maschinen zur Herstellung
von Kreppapier zeichnen sich dadurch aus, daß sie
in der Regel nur einen einzigen Trockenzylinder
aufweisen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf der
artige Maschinen beschränkt.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil
einer Maschine 1 zur Herstellung einer Material
bahn, deren Trockenpartie 3 hier einen Trockenzy
linder umfaßt. Dieser weist einen Zylindermantel 7
und eine Hohlwelle 9 auf, die in ihren Endbereichen
über einen Deckel 11 miteinander verbunden sind.
Die Hohlwelle 9 setzt sich in einem gestrichelt
dargestellten Lagerzapfen 13 fort, der auf ge
eignete Weise über ein Lager in einer Stuhlung ge
halten wird. Der Lagerzapfen ist hohl ausgebildet,
so daß der Beheizung des Trockenzylinder 5 dienen
der Dampfin den Innenraum 15 eingeleitet werden
kann. Der Dampf gibt seine Wärme an den Trockenzy
linder 5 beziehungsweise an dessen Zylindermantel 7
ab, wobei Kondensat entsteht, das sich bei Drehung
des Zylinders, hier im Uhrzeigersinn (siehe den
Pfeil 17), an der Innenfläche 19 niederschlägt. Das
Kondensat kann mit Hilfe einer Kondensatabführungs
einrichtung 21 entfernt werden, auf die noch näher
eingegangen wird.
In die Innenfläche 19 des Trockenzylinders 5 bezie
hungsweise seines Zylindermantels 7 sind in Um
fangsrichtung umlaufende Umfangsrillen 23 einge
bracht, die durch zwischenliegende Rippen 25 von
einander getrennt sind.
In die Umfangsrillen sind in einem Abstand zueinan
der angeordnete, hier lediglich angedeutete Stör
körper 27 eingebracht, die dazu dienen, das sich in
den Rillen sammelnde Kondensat zu durchmischen.
Auf die äußere Umfangsfläche 29 des Trockenzylin
ders 5 wird die zu trocknende Materialbahn 31 auf
geführt. In der Regel wird hierzu eine Anpreßwalze
eingesetzt, die in Fig. 1 nicht dargestellt ist,
auf die jedoch unten noch näher eingegangen wird.
Die zu trocknende Materialbahn 31, also das sani
täre Papier beziehungsweise Kreppapier, läuft mit
dem sich drehenden Trockenzylinder 5 um und wird
durch die Wärme des in den Innenraum 15 geleiteten
Heißdampfes, die durch den Zylindermantel 7 hin
durch bis zur Umfangsfläche 29 gelangt, erwärmt und
getrocknet. Die getrocknete Materialbahn wird auf
geeignete Weise von der Umfangsfläche 29 des Troc
kenzylinders 5 abgenommen. Hier wird eine von einem
Schaberkörper 33 gehaltene Klinge 35 eingesetzt,
die sich zumindest über die Breite der Materialbahn
7 erstreckt und diese quasi von der Umfangsfläche
abschält.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Kondensatab
führungseinrichtung 21 mehrere, hier sechs, soge
nannte Quersammler 37 umfaßt, die über Steigrohre
39 an eine zentrale Kondensatablaufleitung 41 ange
schlossen sind, die über den Lagerzapfen 13 mit ei
ner Kondensatauffangeinrichtung verbunden sind.
Von den Quersammler 37 führen Aufnahmeröhrchen 43
bis zum Grund der Umfangsrillen 23. Die Anzahl der
Aufnahmeröhrchen 43 ist letztlich frei wählbar. Es
hat sich jedoch bewährt, mehr als zwei Absaugröhr
chen, beispielsweise drei, vier oder - wie in Fig.
1 dargestellt - sechs vorzusehen, um insbesondere in
Verbindung mit Störkörpern einen relativ gleich
mäßig dicken Kondensatfilm 61 zu erzielen. Ein be
sonders gleichmäßiger Wärmeübergang wird dann er
zielt, wenn die Aufnahmeröhrchen 43 benachbarter
Rillen jeweils an gegenüberliegenden Seiten der
Kondensatabführungseinrichtung 21 angeordnet sind.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der
Kondensatabführungseinrichtung sind insgesamt sechs
in gleichem Umfangsabstand zueinander angeordnete
Aufnahmeröhrchen 43 vorgesehen, die jeweils in
einen über ein Steigrohr 39 mit der Kondensatab
laufleitung 41 verbundenen Quersammler 37 führen.
Das Kondensat wird durch den im Innenraum 15 aufge
bauten Überdruck, der durch den eingeleiteten Dampf
entsteht, abgeführt. Es ist möglich, mit der Kon
densatablaufleitung 41 auch noch eine Unterdruck
quelle zu verbinden, um das Kondensat quasi abzu
saugen. Bei einer Drehbewegung des Trockenzylinders
5 entsteht allein aufgrund der Schwerkraft eine
Strömung innerhalb des Kondensatfilms, der sich in
den Umfangsrillen 23 bildet. Durch einen Pfeil 45
ist angedeutet, daß das Kondensat am untersten
Tiefpunkt des Trockenzylinders 5 in Richtung der
Drehbewegung strömt, während sich am gegenüberlie
genden obersten Punkt des Trockenzylinders 5 bezie
hungsweise der Umfangsrille 23 eine entgegengesetzt
zur Drehrichtung verlaufende Strömung ausbildet,
was durch einen Pfeil 47 angedeutet ist. Die Rela
tivgeschwindigkeit gegenüber der Innenfläche 19 be
ziehungsweise dem Grund der Umfangsrille 23 ist in
der Mitte zwischen dem Hoch- und Tiefpunkt etwa
Null.
Aus der in Fig. 2 wiedergegebenen Schnittdarstel
lung, in der zur Vereinfachung der Zylinderradius
mit unendlich angenommen ist, ist der Querschnitt
der Umfangsrillen 23 deutlich ersichtlich. Insbe
sondere wird klar, daß sich die Umfangsrillen, von
der dem Innenraum 15 zugewandten Innenfläche 19 aus
zur Umfangsfläche 29 verbreitern, das heißt die
Breite der Umfangsrillen ist im Bereich des Grundes
49 größer als im Ursprungsbereich, in dem sich die
Umfangsrillen 23 in der Innenfläche 19 öffnen.
Die Begrenzungswände 51 der Umfangsrillen 23, die
gleichzeitig die Begrenzungswände der Rippen 25
darstellen, zeigen hier verschiedene Abschnitte: Im
ersten oberen Bereich 51a verlaufen die Begren
zungswände parallel zueinander und parallel zu ei
ner senkrecht auf der Umfangsfläche 29 stehenden
gedachten Mittellinie 53. In einem anschließenden
Bereich 51b verlaufen die Begrenzungswände unter
einem Winkel α, der in einem Bereich von 5° bis 90°
liegen kann. Bei dem hier dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel beträgt der Winkel ca. 45°. Wird ein
Winkel α=90° gewählt, so ergeben sich T-förmige Um
fangsrillen 23. Der unterste dem Grund 49 zuge
wandte Bereich 51c der Begrenzungswände 51 zeichnet
sich dadurch aus, daß hier die Begrenzungswände
wiederum parallel zueinander beziehungsweise zur
Mittellinie 53 verlaufen. Bevorzugt wird ein Winkel
α von 7,5° bis 20°, insbesondere von 10° bis 15°.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Breite der Um
fangsrillen 23 im Bereich des Ursprungs, das heißt
im Bereich der Innenfläche 19, so gewählt werden
muß, daß das Aufnahmeröhrchen 43, das vom Quersamm
ler 37 entspringt, in die Umfangsrille 23 einge
führt werden kann. Es erstreckt sich etwa bis zum
Grund 49 der Rille. Unterhalb des Aufnahmeröhrchens
43 ist hier ein Staukörper 55 vorgesehen, der das
sich in den Umfangsrillen 23 sammelnde Kondensat
aufstaut, so daß dieses besser abführbar ist und
sich eine über den Umfang gleichmäßig dicke Konden
satschicht von ca. 1 mm bis 3 mm einstellt. Der
Staukörper ist hier als im wesentlichen U-förmiges
Federelement ausgebildet, welches sich aufgrund
seiner Federwirkung an den Bereich 51b verkrallt.
Die Länge der hier etwa senkrecht nach oben verlau
fenden Arme des Störkörpers ist so abgestimmt, daß
diese das Einführen des Aufnahmeröhrchen 43 nicht
behindern. Die Basis des Störkörpers 55 ist etwa so
breit wie die Breite der Umfangsrille 23 im Bereich
des Grundes 49.
In das Aufnahmeröhrchen 43 ist oberhalb des erwar
teten Niveaus das Kondensats eine Queröffnung 57
eingebracht, deren Durchmesser vorzugsweise 30% bis
50% des Durchmessers des Aufnahmeröhrchens 43 be
trägt. Sie dient dazu, das im Aufnahmeröhrchen nach
oben steigende Kondensat zu beschleunigen. Der un
ter Überdruck im Innenraum 15 gegebene Dampf dringt
nämlich durch die Queröffnung 57 in das Aufnahme
röhrchen 43 ein und gelangt über den Quersammler 37
und über das Steigrohr 39 in die Kondensatablauf
leitung 41. Gerade in den senkrechten beziehungs
weise radial verlaufenden Bereich des Aufnahmeröhr
chens eingebrachtes Kondensat wird dadurch beson
ders leicht abgeführt, so daß sich auf der Außen
fläche des Trockenzylinders 5 eine sehr gleich
mäßige Temperaturverteilung ergibt.
Die Aufnahmeröhrchen 43 sind zur Vermeidung einer
ungleichmäßigen Temperaturverteilung im Zylinder
mantel 7 in Umfangsrichtung und in Richtung der
senkrecht zur Bildebene von Fig. 1 verlaufenden
Drehachse verteilt angeordnet.
Fig. 2 zeigt auch, daß in die Umfangsrillen 23
Störkörper 27 einbringbar sind, wie anhand von Fig.
1 bereits erläutert und im wesentlichen U-för
mig ausgebildet sein können. Die vom Grund 49 nach
oben verlaufenden Schenkel des Störkörpers 27 sind
länger als die des Staukörpers und ragen bis in den
Bereich 51a der Begrenzungsflächen 51 der Umfangs
rille 23. Sie stützen sich an einer durch den Über
gang zwischen dem Bereich 51 und 51b gebildeten
Kante 58 ab und werden dadurch an der Umfangsrille
festgehalten.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Quersammler
37, der sich insgesamt im wesentlichen über die
Breite des Trockenzylinders 5 erstreckt, mit in Um
fangsrichtung versetzt zueinander angeordneten Auf
nahmeröhrchen 43 versehen ist. Hier ist das Aufnah
meröhrchen 43', das rechts neben dem Aufnahmeröhr
chen 43 angeordnet ist, weiter "hinten" angeordnet,
also vom Betrachter der Fig. 2 weiter weg als das
Aufnahmeröhrchen 43.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei
spiel des Quersammlers 37 werden die Aufnahmeröhr
chen 43, 43' durch die der Innenfläche 19 zuge
wandte Begrenzungswand des Quersammlers geführt und
an dieser befestigt. Es ist jedoch auch möglich,
die Aufnahmeröhrchen 43, 43' über Umlenkköpfe 38a,
38b mit dem Quersammler zu verbinden, die bei
spielsweise an den sich über die Breite des Troc
kenzylinders erstreckenden Seitenwänden 37a, 37b
der Quersammler 37 angebracht sind und in die die
Aufnahmeröhrchen münden und über die die Aufnahme
röhrchen mit dem Inneren des Quersammlers verbunden
sind. Diese Art der Anbringung der Aufnahmeröhrchen
43, 431 ist aus Fig. 2a ersichtlich, die einen
Quersammler 37 im Querschnitt darstellt.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch die Umfangs
rille 23, der entlang der in Fig. 2 wiedergegebe
nen Linie III-III verläuft und damit einen Aus
schnitt der in Fig. 1 wiedergebenden Zylinderman
tels 7 des Trockenzylinders 5 wiedergibt. Zu Ver
einfachung der Darstellung ist auch hier der Zylin
derradius mit unendlich angenommen.
Die Darstellung in Fig. 3 läßt die drei Bereiche
51a, 51b und 51c der Begrenzungsfläche 51 der Um
fangsrille 23 deutlich erkennen. Der Darstellung
gemäß Fig. 3 ist der Störkörper 27 zum Teil im
Schnitt wiedergegeben. Seine Basis 59 liegt auf dem
Grund 49 der Umfangsrille 23 auf. Das hier darge
stellte Ausführungsbeispiel des Störkörpers ist
quasi als federnde Spange ausgebildet, deren senk
recht nach oben verlaufende Schenkel sich nach oben
hin verjüngen. Der Störkörper 27 kann mit Hilfe ei
nes geeigneten Werkzeugs in die Umfangsrille 23
eingebracht werden, wobei zunächst die Basis 59 in
Richtung der Umfangsrille 23 verläuft. Die Breite
der Basis 59 ist so gewählt, daß diese durch den
schmalen Bereich 51a der Umfangsrille 23 geführt
und auf den Grund 49 aufgebracht werden kann, wobei
die beiden Schenkel senkrecht nach oben stehen. Der
Störkörper wird dann um 90° in die in Fig. 3 wie
dergegebene Position gedreht, so daß sich die senk
recht nach oben verlaufenden Schenkel an den Be
grenzungswänden 51 der Umfangsrille 23 verklemmen
und die Störkörper 27 sicher halten.
Die Dicke der Basis 59 ist so gewählt, daß sie et
was größer ist als der durch eine Linie und Drei
ecke angedeutete Kondensatfilm 61.
Bei der Rotation des Trockenzylinders 5 läuft der
Störkörper 27 mit dem Zylindermantel 7 um, wobei
sich zumindest die Basis 59 des Störkörpers 27 im
Kondensatfilm befindet und diesen aufgrund Relativ
geschwindigkeit gegenüber dem Grund 49 der Umfangs
rille 23 durchpflügt. Das Kondensat wird also quasi
durchmischt und in Turbulenzen versetzt, um sicher
zustellen, daß die Wärme des im Innenraum 15 vor
handenen Heißdampfes auf den Grund 49 beziehungs
weise auf den Zylindermantel 7 übertragen wird. Das
heißt, der Wärmeübergang aus dem Innenraum 15 zur
Umfangsfläche 29 wird durch die Störkörper verbes
sert.
Die anhand der Fig. 1 bis 3 erläuterten Störkör
per 27 können beliebig ausgestaltet werden. Wesent
lich ist, daß sie bei einer Rotation des Trockenzy
linders in den Umfangsrillen 23 verbleiben und auf
den Kondensatfilm 61 einwirken, indem sie dort Tur
bulenzen verursachen und damit einen gleichmäßigen
und effektiven Wärmeübergang sicherstellen. Anhand
von Fig. 4 wird eine abgewandelte Form eines Stör
körpers 27' erläutert, der in eine Umfangsrille 23
eingebracht ist. In Fig. 4 wird lediglich der un
terste Bereich der Begrenzungsfläche 51, nämlich
der Bereich 51c wiedergegeben, in dem der Störkör
per 27' angeordnet ist. Es handelt sich hier um
eine Schraubenfeder, deren Grundkörper einer ge
dachten Schraubenlinie folgt und beispielhaft einen
rechteckigen Querschnitt zeigt. Die Schraubenfeder
ist hier vierkantig ausgebildet. Sie bedarf keiner
besonderen Befestigung, weil sie sich im Betrieb
durch die Fliehkraft an den Grund 49 der Umfangs
rille 23 anlegt. Da sich die Umfangsrille nach
oben, das heißt in Richtung zum Innenraum 15 ver
jüngt, kann die Schraubenfeder, deren Breite an die
Breite des Grundes 49 angepaßt und damit größer
ist, als die Breite der Umfangsrille in ihrem Ur
sprung, nicht aus der Umfangsrille herausfallen.
Der Kondensatfilm ist auch in Fig. 4 durch Drei
ecke angedeutet. Es zeigt sich, daß die senkrecht
zum Grund 49 gemessene Dicke des Störkörpers 27'
beziehungsweise der Schraubenfeder geringer ist als
die Höhe des Kondensatfilms 61.
In Fig. 5 ist wiederum ein Teil der Maschine 1 zur
Herstellung einer Materialbahn dargestellt, nämlich
der Teil der Trockenpartie 3, in dem die noch
feuchte Materialbahn 31 auf den Trockenzylinder 5
aufgeführt wird. Bei der hier gewählten Darstellung
ist ein Teilschnitt senkrecht zur Drehachse des
Trockenzylinders wiedergegeben, aus dem der Zylin
dermantel 7 und eine Umfangsrille 23 ersichtlich
sind, außerdem eine die Umfangsrille begrenzende
Rippe 25. Die Materialbahn 31 wird beim Aufbringen
auf die Umfangsfläche 29 des Trockenzylinders 5 von
einem auch als Filz bezeichneten Transportband 63
gestützt, welches über einen umlaufenden Preßmantel
65 geführt wird. Der Preßmantel 65 dreht sich ent
gegengesetzt wie der Trockenzylinder, hier also
entgegen der Uhrzeigerrichtung. Er wird, auf be
kannte Weise, von einem stationären Anpreßschuh 67,
der sich über eine geeignete Kolben-Zylinderanord
nung 69 an einem stationären Träger 71 abstützt,
gegen die Umfangsfläche 29 des Trockenzylinders 5
gedrückt.
Zwischen der Umfangsfläche 29 und dem von dem Preß
mantel 65 mit Druckkräften beaufschlagten Trans
portband 63 wird also ein Preßspalt ausgebildet,
durch den die Materialbahn 7 hindurchgeführt wird.
Während das Transportband 63 tangential zur Um
fangsfläche 29 des Trockenzylinders 5 aus dem
Preßspalt herausgeführt wird, bleibt die Material
bahn 31 hinter dem Preßspalt an der Umfangsfläche
29 des Trockenzylinders 5 haften und läuft mit die
ser um.
Mit Hilfe des Anpreßschuhs 67 können sehr hohe An
preßkräfte auf die Umfangsfläche 29 ausgeübt wer
den. Der Zylindermantel 7 kann diesen Kräften den
noch widerstehen. Dies liegt an der speziellen Kon
struktionsweise des Zylindermantels, nämlich an den
sich in radialer Richtung nach innen verbreiternden
Umfangsrippen, die quasi hammerkopfförmig ausgebil
det sind. Die Rippen haben quasi ein T-Trägerprofil
und können daher sehr hohe Kräfte aufnehmen, näm
lich die von dem Anpreßschuh 67 außen auf die Um
fangsfläche 29 wirkenden Preßkräfte, ohne daß es zu
einer Überbeanspruchung des Trockenzylinders 5
käme. Der Grund 49 der Umfangsrillen 23 ist relativ
breit, so daß hier bei entsprechender, oben im ein
zelnen erläuterter Beeinflussung des Kondensatfilms
ein maximaler Wärmeübergang gegeben ist. Der in den
Innenraum 15 eingeführte heiße Dampf gibt seine
Wärme an das turbulisierte, das heißt von den Stör
körpern durchmischte, Kondensat 61 ab und dieses
leitet dank seiner hohen Turbulenz und Konvektion
die Wärme fast widerstandslos zur Umfangsfläche 49
weiter, so daß die Wärme des Dampfes bis nahe an
die Umfangsfläche 29 herangefördert wird. Auch die
über den Kondensatfilm 61 in den Innenraum vorste
henden Rippen 25 können viel Wärme aufnehmen und an
die Umfangsfläche 29 weiterleiten. Die Maschine 1
kann daher mit einer sehr hohen Leistungsdichte be
trieben werden, so daß der Trockenzylinder 5 mit
einer hohen Umfangsgeschwindigkeit betrieben werden
kann, die im Bereich von 2.000 m/min und darüber
liegen kann. Dabei kann der Durchmesser des Troc
kenzylinders, der bei herkömmlichen Zylindern die
ser Art im Bereich von 5,5 m, auch deutlich ver
kleinert werden. Entscheidend ist dabei auch, daß
in dem durch den Anpreßschuh 67 und den Preßmantel
65 gebildeten Preßspalt hohe Anpreßkräfte wirken,
aufgrund derer ein sehr hoher Feuchtigkeitsanteil
aus der Materialbahn 31 ausgepreßt werden kann, der
dann von dem saugfähigen Transportband 63 bezie
hungsweise dem Filz aufgenommen und abtransportiert
werden kann.
Fig. 6 zeigt nochmal einen Ausschnitt des Zylin
dermantels 7 eines Trockenzylinders 5, der mit ei
ner abweichenden Querschnittsform von Umfangsrillen
23' versehen ist. Bei dieser Ausgestaltung sind die
Begrenzungsflächen 51 der Umfangsrille 23' durchge
hend quasi konisch ausgebildet, das heißt, sie
schließen einen sich radial nach außen öffnenden
Winkel α ein, der im Bereich von ca. 5° liegen
kann. Die Begrenzungsfläche 51 zeigt also hier über
ihre gesamte Höhe einen gleichförmigen Verlauf.
Aus Fig. 6 wird ohne weiteres ersichtlich, daß der
Grund 49 der Umfangsrille breiter ist als der Ur
sprung beziehungsweise die sich in der Innenfläche
19 öffnende Mündung der Umfangsrille 23'. Zwischen
zwei benachbarten Umfangsrillen wird eine Rippe 25
ausgebildet, die sich in radialer Richtung gesehen,
nach außen verjüngt, die also einen dem Innenraum
15 gewandten breiten Kopf und eine relativ schmale
Basis aufweist, die dem Grund 49 zugewandt ist.
Eine leicht abgewandelte Form einer Umfangsrille
23'' ist in Fig. 7 dargestellt. Es ist ersicht
lich, daß die Begrenzungsfläche 51 in ihrem oberen,
der Innenfläche 19 zugewandten Bereich 51a paral
lele Begrenzungswände aufweist, die sich nach dem
oberen Drittel der Umfangsrille in einen konischen
Bereich 51'b fortsetzen. Es fehlt also bei dieser
Ausgestaltung der Umfangsrille 23' der anhand von
Fig. 2 erläuterte untere Bereich 51c der Begren
zungswand 51, in dem die Begrenzungswände parallel
zueinander verlaufen.
Fig. 8 zeigt schematisch eine Umfangsrille 23''',
deren Begrenzungsfläche 51 den anhand von Fig. 2
erläuterten Verlauf zeigt, nämlich einen oberen Be
reich 51a, in dem die Begrenzungswände parallel zu
einander verlaufen, einen mittleren Bereich 51b, in
dem die Begrenzungswände konisch radial nach außen
auseinanderlaufen, und einen unteren radial außen
liegenden Bereich 51c, in dem die Begrenzungswände
parallel zueinander verlaufen und in den Grund 49
übergehen. In Fig. 8 ist ein Werkzeug 73 angedeu
tet, das zum Teil in die Umfangsrille 23''' einge
fahren ist. Das Werkzeug weist eine Schneide 75
auf, die der Bearbeitung der Begrenzungsfläche 51
dient. Das Werkzeug wird, wie durch eine gestri
chelte Linie angedeutet ist, in einem ersten mit a
gekennzeichneten Bereich parallel zur Mittellinie
53 radial nach außen in die Umfangsrille gesenkt
und wird dann -abweichend von der radialen Rich
tung- beim weiteren Einfahren in die Umfangsrille
23''' seitlich gegenüber der Mittellinie 53 ver
setzt, um den konisch auseinanderlaufenden mitt
leren Bereich 51b der Umfangsrille 23' herzustel
len. Dieser Bewegungsbereich wird mit b in Fig. 8
gekennzeichnet. Schließlich wird in einem letzten
Bewegungsbereich c das Werkzeug 73 ausschließlich
in radialer Richtung, also parallel zur Mittellinie
53 verfahren, wobei die Begrenzungswände im Bereich
51c der Umfangsrille 23''' hergestellt werden.
Nach allem wird deutlich, daß die anhand der Figu
ren erläuterten Umfangsrillen aus einer herkömmli
chen Rille herstellbar sind, die parallel zu einer
gedachten Mittellinie 53 verlaufende Wände aufweist
und die grundsätzlich bekannt ist.
Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß im
Übergangsbereich zwischen den Begrenzungsflächen 51
und dem Grund 49 der Umfangsrille 23, 23', 23'',
23''' ein Radius oder konischer Übergang ausgebil
det sein kann, um Kerbwirkungen im Zylindermantel 7
des Trockenzylinders 5 zu mindern.
Bei den hier gewählten Darstellungen wird davon
ausgegangen, daß alle Umfangsrillen eines Trocken
zylinders die gleiche Querschnittskontur aufweisen.
Es ist jedoch auch möglich, Umfangsrillen der hier
beschriebenen Art abwechselnd mit herkömmlichen
Rillen vorzusehen, die parallel zu einer gedachten
Mittellinie verlaufende Begrenzungsflächen aufwei
sen. Bevorzugt wird jedoch eine Ausführungsform des
Trockenzylinders, bei der sämtliche Umfangsrillen
und damit sämtliche Rippen den gleichen Querschnitt
aufweisen, um einerseits einen gleichen Wärmedurch
gangswiderstand und andererseits gleiche Festig
keitsverhältnisse sicherzustellen. Es zeigt sich,
daß mit Hilfe der hier vorgeschlagenen Ausgestal
tung der Umfangsrillen und Rippen der Durchmesser
und das Gewicht des Trockenzylinders herabgesetzt
werden können, dabei ist die - in radialer Richtung
gemessene - Höhe der Rippen beziehungsweise Tiefe
der Umfangsrillen relativ gering, so daß die Saug
höhe für die Kondensatabfuhr aus den Rillen zum
Quersammler 37 relativ klein ist. Es bedarf also
daher nur eines relativ geringen Differenzdruckes,
um das Kondensat aus dem Inneren des Trockenzylin
ders abzuführen.
Durch die hier beschriebene Ausgestaltung der Um
fangsrillen und Rippen wird also einerseits eine
hohe Festigkeit des Zylindermantels gewährleistet,
andererseits ist der Wärmedurchgangswiderstand da
durch minimiert, daß der heiße Dampf aus dem Innen
raum 15 einen relativ großen Bereich des Zylinder
mantels unmittelbar erreichen kann, weil der Grund
49 der Umfangsrillen relativ breit ist. Außerdem
kann von dem relativ schmalen, radial äußeren Steg
der Rippen 25 Wärme aus dem Innenraum aufgenommen
und an die Umfangsfläche 29 weitergeleitet werden.
Durch die von außen nach innen zunehmende Breite
der Rippe, die vorzugsweise entfernt angenähert
T-förmig ausgebildet sind, können dabei sehr hohe Be
lastungen, die beim Anpressen der Materialbahn auf
die Umfangsfläche gegeben sind, sicher abgefangen
werden.
Es hat sich herausgestellt, daß die Breite der Ril
len zwischen den Rippen im Bereich des Rippenkopfes
vorzugsweise 35% bis 45% der Rippenteilung beträgt
und die Breite der Rippen vorzugsweise 55% bis 65%
der Teilung beträgt. Mit Teilung wird hier der Ab
stand von Mitte zu Mitte zweier benachbarten Um
fangsrillen oder Rippen bezeichnet. Es muß im übri
gen sichergestellt werden, daß die Rippen an der
Basis, also an ihrem radial außenliegenden Ende,
nicht zu dünn sind, da ansonsten keine ausreichende
Festigkeit gegeben ist. Aus diesem Grund ist das
optimale Verhältnis von Nutbreite und Teilung zwi
schen den Rippenköpfen ca. 0,25 bis 0,4 und an der
Basis ca. 0,45 bis 0,7 der Teilung beziehungsweise
des Abstandes von Mitte Rille zu Mitte Rille.
Der radial außenliegende erweiterte Bereich 51c der
Umfangsrillen, wie er anhand der Fig. 2, 3 und 8
erläutert wurde, ist ca. 5 mm bis 25 mm hoch. Be
vorzugt ist eine Höhe von ca. 12 mm.
Die Störkörper 27 werden, wie gesagt, vorzugsweise
als U-förmige Klammern ausgebildet, die vorzugs
weise aus Blech bestehen. Der zwischen den Schen
keln liegende Mittelabschnitt ist ca. 5 mm bis
12 mm breit (in Umfangsrichtung gemessen). Die
Schenkel sind entweder gleich breit oder verjüngen
sich, wie anhand von Fig. 3 erläutert, bis zu de
ren Ende auf eine Breite von 2 mm bis 4 mm. Die
Blechdicke ist der Kondensatringedicke beziehungs
weise der Höhe des Kondensatfilm 61 angepaßt. Sie
ist etwa 1,2- bis 1,4mal so dick wie die Kondensat
tiefe.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Weite des
Störkörpers 27 etwas geringer ist als die die
größte Breite der Umfangsrille 23 im Bereich des
Grundes 49. Dadurch ist die Montage des Störkörpers
erleichtert, das heißt es ist leicht möglich, den
Störkörper in die Umfangsrille beziehungsweise Nut
einzusetzen und durch eine 90°-Drehung um eine Ra
dialachse in der Nut federnd festzuklemmen.
Durch die besondere Ausgestaltung der Umfangsrillen
und Rippen kann sichergestellt werden, daß der Wär
medurchgang durch die Umfangsrillen gleich groß
oder größer ist als durch die Rippen. Je breiter
die Umfangsrillen im Bereich des Grundes 49 und je
schmaler diese im Bereich der Umfangsfläche 19
sind, um so besser für den Wärmedurchgang. Die Op
timierung des Wärmedurchgangs erfolgt durch die
Störkörper, die auch als Turbulenzerzeuger bezeich
net werden und auch andere Formen, als anhand der
Fig. 2 und 4 erläutert, aufweisen können. Es
können also auch Schaufeln, Rechen oder dergleichen
in die Umfangsrillen eingesetzt werden. Wesentlich
ist, daß bei einer Rotation des Trockenzylinders
das Kondensat in den Umfangsrillen durchmischt
wird. Die Breite der Umfangsrillen im Bereich ihres
Ursprungs, also im Bereich der Innenfläche 19,
liegt zwischen 10 mm und 15 mm. Sie ist so gewählt,
daß die Aufnahmeröhrchen problemlos in die Rillen
eingeführt werden können.
Claims (8)
1. Maschine zur Herstellung einer kontinuierlichen
Materialbahn, insbesondere von sanitären Papieren,
mit mindestens einem Trockenzylinder, um den die zu
trocknende Materialbahn herumgeführt wird, der mit
Dampf von innen beheizbar ist und dessen Mantel auf
der Innenfläche mit durch Rippen voneinander ge
trennten Umfangsrillen versehen ist, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Breite mindestens einzelner,
vorzugsweise aller Umfangsrillen (23; 23' ; 23'';
23''') im Bereich des radial äußeren Grundes (49)
größer ist als im Bereich des radial inneren Ur
sprungs, und daß die Breite mindestens einer vor
zugsweise aller Rippen (25) im Bereich des radial
äußeren Endes kleiner ist als im Bereich des radial
inneren Ursprungs.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Begrenzungswände (51) mindestens einer
Umfangsrille (23; 23'; 23''; 23''') und/oder minde
stens einer Rippe (25) unter einem Winkel zueinan
der verlaufen, wobei die Umfangsrillen sich in
Richtung auf den Grund (49) erweitern und die Rip
pen (25) in Richtung auf den Grund (49) schmaler
werden.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Begrenzungswände (51) der Umfangsril
len (23; 23'; 23''; 23''') beziehungsweise Rippen (25)
einen Winkel von 5° bis 90°, vorzugsweise von 7,5°
bis 20° und insbesondere von 10° bis 15° ein
schließen.
4. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungs
wände (51) mindestens einer Umfangsrille (23)
und/oder mindestens einer Rippe (25) ausgehend vom
Ursprung bereichsweise im wesentlichen parallel
verlaufen.
5. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungs
wände (51) mindestens einer Umfangsrille (23)
und/oder mindestens einer Rippe (25) nahe dem Grund
(29) bereichsweise parallel verlaufen.
6. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß am Grund (49) der
Umfangsrillen (23) im Kondensat turbulenzerzeugende
Einbauten (Störkörper (27)) vorgesehen sind.
7. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensat ei
ner jeden Umfangsrille (23) von mindestens drei
Aufnahmeröhrchen (43), die am Umfang verteilt sind,
abgesaugt wird.
8. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß Staukörper (55)
unter den Aufnahmeröhrchen (43) angeordnet sind,
die eine Kondensatschichtdicke erzeugen, die über
den Umfang weitgehend gleichmäßig dick ist und im
Bereich von 1 bis 3 mm liegt.
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