Die Erfindung betrifft eine Trocknungsvorrichtung zum Trocknen einer Materialbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, die eine Oberseite und eine Unterseite aufweist. Die Trocknungsvorrichtung umfasst mindestens einen ersten Trocknungsabschnitt und einen zweiten Trocknungsabschnitt, wobei der erste Trocknungsabschnitt im Wesentlichen geradlinig verläuft und eine erste Prallströmungshaube zur unmittelbaren Beaufschlagung der Oberseite der Materialbahn mit heißem Trocknungsmedium aufweist. Der Unterseite der Materialbahn ist dabei ein erstes Trockensieb zur Führung der Materialbahn durch den ersten Trocknungsabschnitt zugeordnet. Der zweite Trocknungsabschnitt weist eine zweite Prallströmungshaube zur unmittelbaren Beaufschlagung der Unterseite der Materialbahn mit heißem Trocknungsmedium auf, wobei der Oberseite der Materialbahn ein zweites Trockensieb zur Führung der Materialbahn durch den zweiten Trocknungsabschnitt zugeordnet ist und wobei das zweite Trockensieb über mindestens eine Stützfläche geführt ist.

Solche Trocknungsvorrichtungen werden bei modernen Papiermaschinen für hohe Produktionsgeschwindigkeiten eingesetzt. Diese Hochleistungstrockner arbeiten nach dem Prallströmungsprinzip. Die Papierbahn wird dabei mit heißer Luft beaufschlagt und intensiv getrocknet. Mit steigender Geschwindigkeit nimmt die Bedeutung und der Trocknungsanteil solcher Hochleistungstrockner immer mehr zu. Bis zum ersten freien Zug der Papierbahn in der nachfolgenden Trockenpartie mit Trockenzylindern, ist für jede Papiersorte ein bestimmter Mindesttrockengehalt erforderlich, damit die Papierbahn eine ausreichende Festigkeit besitzt und nicht reißt. Daraus folgt für die Auslegung der Trockenpartie einer Papiermaschine, dass die Länge der Hochleistungstrocknungsstrecke im Vergleich zur nachfolgenden konventionellen Trocknung mit Trockenzylindern immer mehr zunimmt.

Im Dokument DE102007018378A1 ist eine gattungsgemäße Trocknungsvorrichtung beschrieben. Im Anschluss an die Pressenpartie wird die Papierbahnoberseite in einem horizontal verlaufenden Prallströmungstrockner getrocknet und anschließend, zur Trocknung der Papierbahnunterseite, in einen vertikal angeordneten Prallströmungstrockner überführt. Die Papierbahn wird dabei in beiden Prallströmungstrocknern durch Walzen unterstützt.

Bei diesen bekannten Anordnungen kann die bei einer Steigerung der Maschinengeschwindigkeit erforderlichen Trocknungskapazität durch Verlängern der horizontalen Prallströmungsstrecke des ersten Hochleistungstrockners vergrößert werden. Nachteilig ist jedoch die bei hoher Maschinengeschwindigkeit schlechter werdende Runability der Papierbahn. Dies gilt insbesondere im zweiten Trocknungsabschnitt in dem die Papierbahnunterseite im Prallströmungstrockner getrocknet wird. Das jeweilige Trockensieb wird im ersten und im zweiten Trocknungsabschnitt durch Walzen gestützt. Dadurch werden an jeder Walze sich verengende und erweiternde Spalte zwischen Trockensieb und Walzen erzeugt. Diese führen zu Druckimpulsen, welche die Bahn, insbesondere an den Rändern vom Trockensieb ablösen. Dies kann insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten zu Bahnabrissen und Falten führen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine Trocknungsvorrichtung anzugeben, die eine intensive und effiziente Trocknung und eine flexible und wirtschaftliche Anpassungsfähigkeit der Trocknungskapazität an die Produktionserfordernisse ermöglicht und gleichzeitig eine verbesserte, sichere Runability der Papierbahn bei hoher Geschwindigkeit gewährleistet. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Es ist eine Trocknungsvorrichtung vorgesehen, zum Trocknen einer Materialbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, die eine Oberseite und eine Unterseite aufweist. Die Trocknungsvorrichtung umfasst mindestens einen ersten Trocknungsabschnitt und einen zweiten Trocknungsabschnitt, wobei der erste Trocknungsabschnitt im Wesentlichen geradlinig verläuft und eine erste Prallströmungshaube zur unmittelbaren Beaufschlagung der Oberseite der Materialbahn mit heißem Trocknungsmedium aufweist. Der Unterseite der Materialbahn ist dabei ein erstes Trockensieb zur Führung der Materialbahn durch den ersten Trocknungsabschnitt zugeordnet. Der zweite Trocknungsabschnitt weist eine zweite Prallströmungshaube zur unmittelbaren Beaufschlagung der Unterseite der Materialbahn mit heißem Trocknungsmedium auf, wobei der Oberseite der Materialbahn ein zweites Trockensieb zur Führung der Materialbahn durch den zweiten Trocknungsabschnitt zugeordnet ist und wobei das zweite Trockensieb über mindestens eine Stützfläche geführt ist. Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens eine Stützfläche luftdurchlässig und pulsationsarm ausgeführt ist.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, dass die Unterseite der Papierbahn auch bei hohen Geschwindigkeiten sicher und zuverlässig am Trockensieb anliegt. Dies ist besonders bei der Trocknung mittels Prallströmungstrocknern vorteilhaft, bei denen die Materialbahn nicht zwischen zwei Trockensieben geführt ist, so dass das heiße Trocknungsmedium direkt auf die Unterseite der Materialbahn prallen kann und diese somit effizient trocknet. Durch die pulsationsarme Gestaltung der Stützfläche des Trockensiebes entstehen keine Druckimpulse die zur Ablösung der Materialbahn vom Trockensieb führen. Eine luftdurchlässige Stützfläche schafft die Möglichkeit, die Stützfläche zu besaugen und somit die Materialbahn noch fester am Trockensieb zu halten. Dies ist insbesondere bei der Trocknung der Unterseite der Materialbahn wichtig, um die Bahn entgegen der Schwerkraft am Trockensieb zu halten.

Als Trocknungsmedium kann heiße Luft und/oder Dampf verwendet werden.

Die Erfindung wirkt sich besonders vorteilhaft bei Geschwindigkeiten von größer als 1700 m/min, insbesondere von größer als 1800 m/min aus.

Durch die geradlinige Anordnung des ersten Trocknungsabschnittes lässt sich die Trocknungskapazität bei deren Auslegung durch die Anpassung der Länge dieses ersten Trocknungsabschnittes flexibel an die Produktionserfordernisse anpassen. Es sind, im Gegensatz zu einer Prallströmungstrocknung auf einer Stützwalze bzw. einem Stützzylinder, der nicht beliebig groß gemacht werden kann, lange Trocknungsstrecken realisierbar. Unter geradlinig ist entsprechend der Erfindung, ein gerader und/oder ein leicht gekrümmter Verlauf des Trocknungsabschnittes zu verstehen. Ein leicht gekrümmter Verlauf hat den Vorteil einer besseren Stabilisierung der Materialbahn auf dem Trockensieb. Die Krümmung hat dabei einen Radius von größer als 10 m, vorzugsweise von größer als 15 m.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine Stützfläche besaugt. Dabei ist ein kleiner Unterdruck ausreichend. Er kann im Bereich zwischen 1 hPa bis 200 hPa, insbesondere zwischen 1 hPa und 100 hPa liegen.

Entsprechend der Erfindung kann auch der erste Trocknungsabschnitt mit einer Stützfläche entsprechend der Stützfläche des zweiten Trocknungsabschnitts ausgeführt sein. Vorteilhafterweise weist die Stützfläche Perforationen oder Bohrungen oder Durchbrüche auf. Dadurch wird gleichzeitig eine gute Stützwirkung und eine pulsationsarme Stabilisierung der Materialbahn erreicht.

Gemäß einer weiteren pulsationsarmen Ausführungsform ist die Stützfläche als stationäre, in Bahnlaufrichtung ebene und/oder gekrümmte Platte ausgeführt. Diese Ausführung ist kostengünstig in der Herstellung.

In einer bevorzugten praktischen pulsationsarmen Ausführungsform wird die Stützfläche des zweiten Trocknungsabschnittes durch den Mantel einer

Stützwalze gebildet ist. Im Gegensatz zur Platte hat diese Lösung den Vorteil, dass keine Relativbewegung zwischen Trockensieb und Stützfläche auftritt und somit kein Verschleiß durch Reibung entsteht. Die Stützwalze besitzt einen perforierten, beispielsweise gebohrten Mantel. Für eine ausreichende Trocknungskapazität ist ein Durchmesser im Bereich zwischen 3 m und 6 m ausreichend.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform ist der Innenfläche des Mantels der Stützwalze, zumindest in einem Teilbereich der Umschlingung durch das zweite Trockensieb, ein Saugkasten zugeordnet, wobei die Dichtleiste am Beginn des Saugkastens der Auflauflinie der Materialbahn vorgelagert ist. Dadurch wird vermieden, dass der durch die Dichtleiste erzeugte Druckimpuls die Materialbahn vom Sieb abhebt und so Runabilityprobleme verursacht. Der Saugkasten kann in Bahnlaufrichtung gesehen in mehrere Abschnitte mit unterschiedlichen Drücken aufgeteilt sein.

Vorzugsweiseweise folgt der zweite Trocknungsabschnitt unmittelbar dem ersten Trocknungsabschnitt. Dabei wird die Materialbahn vom ersten Trockensieb auf das zweite Trockensieb mit der Unterstützung einer im zweiten Trockensieb angeordneten Saugzone übergeben. In einer praktischen Ausgestaltungsvariante ist/sind die erste Prallströmungshaube und/oder die zweite Prallströmungshaube in Bahnlaufrichtung und/oder in Querrichtung durch mehrere Teilhauben gebildet.

Vorteilhafterweise ist die Trocknungsleistung der ersten Prallströmungshaube und/oder der zweiten Prallströmungshaube in Bahnlaufrichtung und/oder in Querrichtung sektional einstellbar oder regelbar.

In einer praktischen Ausführungsform ist auch das erste Trockensieb über mindestens eine luftdurchlässige und pulsationsarme Stützfläche, entsprechend der Stützfläche für das zweite Trockensieb, geführt.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Papiermaschine zur Herstellung einer Materialbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, umfassend eine Pressensektion und eine Trocknungssektion, wobei die Trocknungssektion mindestens eine erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung umfasst.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung eine Pressensektion, bestehend aus mindestens einem verlängerten Pressnip vorgelagert. Solche Pressensektionen werden auch als Single NipcoFlex Pressen bezeichnet. Für bestimmte Papiersorten kommen auch Pressensektionen in Frage, welche aus zwei hintereinander angeordneten verlängerten Pressnips bestehen. Solche Pressensektionen werden als Tandem NipcoFlex Pressen bezeichnet. Verlängerte Pressnips werden vorzugsweise aus je einer Schuhwalze mit einer Gegenwalze gebildet, wobei die Papierbahn zwischen zwei Bändern durch die Nips geführt wird. Die Bänder können aus zwei Filzen oder auch aus einem Filz und einem glatten, luftdurchlässigen oder luftundurchlässigen Band bestehen. Für Papiersorten mit höheren Ansprüchen an die Oberflächenrauhigkeit, wie beispielsweise für SC-Papiere, ist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, der Trocknungsvorrichtung eine Pressensektion mit mindestens einem verlängerten Pressnip und einer diesem nachgeordneten Glättvorrichtung, vorgelagert. Die Glättvorrichtung wird durch eine Walze und/oder Band mit glatter Oberfläche und einer besaugten Gegenwalze gebildet. Dabei wird die Materialbahn von einer unteren Bespannung des letzten Pressnips mit glatter Oberfläche auf ein Transferband und von dort auf eine die Gegenwalze umschlingende, luftdurchlässige Bespannung übertragen und durch den Glättnip der Glättvorrichtung geführt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Papiermaschine ist der Trocknungsvorrichtung eine Pressensektion mit einer Kompaktpresse und einem dieser nachgeordneten Glättvorrichtung, vorgelagert. Die Glättvorrichtung wird durch eine Walze und/oder Band mit glatter Oberfläche und einer besaugten Gegenwalze gebildet. Dabei wird die Materialbahn von einem die Zentralwalze umschlingenden Zentralband mit glatter Oberfläche auf ein Transferband und von dort auf eine die Gegenwalze der Glättvorrichtung umschlingende, luftdurchlässige Bespannung übertragen und durch den Glättnip der Glättvorrichtung geführt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Materialbahn in einem geschlossenen Zug durch die Pressensektion und durch die Trocknungsvorrichtung geführt.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht neben einem stabilen Bahnlauf während des Produktionsbetriebes auch eine bahnbreite Überführung der Papierbahn 100 nach einem Abriss oder beim Wiederanfahren der Papiermaschine. Dies ist nur mit pulsationsarm ausgeführten Stützflächen zuverlässig möglich. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

Es zeigen:

Figur 1 eine erste Ausführungsform einer Papiermaschine mit einer erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung mit vor gelagerter Pressensektion

Figur 2 eine zweite Ausführungsform einer Papiermaschine mit einer erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung mit vor gelagerter Pressensektion mit Glättvorrichtung

Figur 3 eine dritte Ausführungsform einer Papiermaschine mit einer erfindungsgemäßen Trocknungsvorrichtung mit vor gelagerter Pressensektion mit Glättvorrichtung

Die Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der Trocknungsvorrichtung 1 einer Papiermaschine. Die Trocknungsvorrichtung besteht aus einem leicht gekrümmt verlaufenden ersten Trocknungsabschnitt 2 und einem unmittelbar folgenden zweiten Trocknungsabschnitt 3. Die Papierbahn 100 wird von einem Transferband 30 im Bereich einer Saugwalze 5 an das Trockensieb 20 übergeben. Dieses wird im Bereich des ersten Trocknungsabschnittes 2 durch Leitwalzen 6 gestützt. Die die Anordnung der Leitwalzen bilden einen Polygonzug, der einem Radius von 15 m entspricht. Dadurch wird die Papierbahn 100 sicher geführt. Die Oberseite 101 der Papierbahn 100 ist frei und nicht durch ein weiteres Sieb abgedeckt. Das aus der Prallströmungshaube 4 austretende heiße Trocknungsmedium kann so ungehindert auf die Papieroberfläche 101 gelangen. Am Ende des ersten Trocknungsabschnittes 2 wird die Papierbahn 100 und das erste Trockensieb 20 um eine Saugwalze 7 geführt. Im weiteren Verlauf wird die Papierbahn 100 an das zweite Trockensieb 22 übergeben. Im Übergabebereich ist ein Saugelement angeordnet, um die Papierbahn 100 vom ersten Trockensieb 20 auf das zweite Trockensieb 22 zu übertragen. Das Saugelement kann auch durch eine Saugzone im Stützzylinder 10 realisiert sein. Das zweite Trockensieb 22 umschlingt teilweise einen Stützzylinder 10, einen mit dampfbeheizten Trockenzylinder 11 , eine besaugte Umlenkwalze 12 und einen weiteren Trockenzylinder 13. Auf diesem wird das zweite Trockensieb 3 von der Papierbahn getrennt und über die Leitwalzen 9 zurückgeführt. Die Papierbahn wird in einem freien Zug zum nächsten Trocknungsabschnitt geführt. Der Stützzylinder 10 weist eine gebohrte Mantelfläche 103 auf, die über einen Saugkasten im Umschlingungsbereich des zweiten Trockensiebes 3 besaugt ist. Die Unterseite 102 der Papierbahn 100 ist frei und nicht durch ein weiteres Sieb abgedeckt. Das aus der Prallströmungshaube 8 austretende heiße Trocknungsmedium kann so ungehindert auf die Papieroberfläche 101 gelangen. Die Prallströmungshaube 8 ist in diesem Beispiel zweigeteilt. Eine einteilige Ausführung jedoch auch möglich. Der Luftvolumenstrom und die Temperatur lassen sich in jedem Teil separat einstellen. Im Falle eines Abrisses der Papierbahn 100 lassen sich beide Haubenteile 8 öffnen, damit die Papierreste zur Entsorgung in den Maschinenkeller fallen können. Um zu verhindern, dass der Bahnlauf auf dem Stützzylinder 10 infolge der Schwerkraft instabil wird, beträgt der Unterdruck im Saugkasten des Stützzylinders 10, 40 hPa.

Der Trocknungsvorrichtung 1 ist eine Pressensektion 200 vorgelagert. Die Papierbahn 100 wird von einer Formiersektion an den Oberfilz 50 des ersten

Pressnips übergeben und zusammen mit einem weiteren Filz 51 durch den

Schuhpressnip 201 geführt. Dieser wird durch eine Schuhwalze 52 und einer

Gegenwalze 53 gebildet. Im weiteren Verlauf wird die Papierbahn durch den

Oberfilz 40 und mit Hilfe einer Saugwalze 44 vom Unterfilz 51 der ersten Presse 201 abgenommen und durch den zweiten Schuhpressnip 202 geführt.

Anschließend wird die Bahn 100 durch das Transferband 30 vom unteren Band 41 der zweiten Presse 202 abgenommen und an die Trocknungsvorrichtung 1 übergeben.

Die Papiermaschine in Figur 2 unterscheidet sich von der in Figur 1 dargestellten Maschine lediglich durch die Ausführung der Pressensektion 205. Die Pressensektion 205 setzt sich aus nur einem verlängertem Pressnip 203 und einer nachgeordneten Glättpresse 300 zusammen. Die Papierbahn wird durch den Oberfilz 40 der Presse 203 vom Formiersieb 500 abgenommen und durch den Pressnip 203 geführt, der durch die Schuhwalze 42 und die Gegenwalze 43 gebildet wird. Danach wird die Bahn durch das Transferband 304 zur Glättpresse 300 transferiert. Diese wird aus einer besaugten Gegenwalze 302, welche von einem luftdurchlässigen, feinen Filz 303 umschlungen ist und einer glatten Glättwalze 301 gebildet. Diese Glättwalze glättet die Oberseite 101 der Papierbahn.

Die Figur 3 zeigt die erfindungsgemäße Trocknungsvorrichtung 1 in Kombination einer weiteren Variante einer Pressenpartie 206. Diese Pressenpartie 206 wird durch eine sogenannte Kompaktpresse 400 mit drei Pressnips und einer Glättpresse 300 analog zu Figur 2 gebildet. Die Kompaktpresse 400 erzeugt bezüglich der Papierbahnglätte eine zweiseitige Papierbahn 100. Dabei ist die Oberseite 101 nach der Presse rauer als die Unterseite 102. Dieser Rauhigkeitsunterschied wird in der nachfolgenden Glättpresse 300 durch Glättung der Oberseite 101 ausgeglichen.

Bezugszeichenliste

1 Trocknungsvorrichtung

2 erster Trocknungsabschnitt

3 zweiter Trocknungsabschnitt

4 erste Prallströmungshaube

5, 7 Saugwalze

6 Leitwalze

8 zweite Prallströmungshaube

9 Leitwalze

10 Stützzylinder

11 Trockenzylinder

12, 13 Umlenkwalze

14 Bahnlaufrichtung

20 erstes Trockensieb

22 zweites Trockensieb

30 Transferband

31 Saugwalze

40, 50 Filz

41 Pressband

42, 52 Schuhwalze

43, 53 Gegenwalze

44 Saugwalze

54 Saugwalze

100 Materialbahn, Papierbahn

101 Oberseite der Materialbahn, Papierbahn

102 Unterseite der Materialbahn, Papierbahn

103 Stützfläche

200, Pressensektion

205, 206 Pressensektion

201 , 202 verlängerter Pressnip 203 verlängerter Pressnip

300 Glättvorrichtung

301 Glättwalze

302 besaugte Gegenwalze 303 luftdurchlässiges Band

304 Transferband

400 Kompaktpresse

401 Saugpresswalze

402 Presswalze 403 Schuhpresswalze

404 Zentralwalze

405 Unterfilz

406 Zentralband

407 Pick-up Filz 500 Formiersieb