DE10026308A1 - Stoffauflauf einer Papiermaschine oder Kartonmaschine - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Stoffauflauf (10) einer Papiermaschine oder Kartonmaschine. Der Stoffauflauf (10) besteht aus einem Stoffverteiler (11) und hinter dem Verteiler (11) vorhandenen Rohrsystemen wie Röhrensystem (12) und/oder Turbulenzgenerator (14) und einem Lippenkegel (15), aus dem Stoff weiter auf ein Formationssieb (H¶1¶) geführt wird. Die Stoffauflaufkonstruktion weist einen Verdünnungsflüssigkeits-, vorzugsweise Verdünnungswasserverteiler (J) auf, an dem ein Zulaufraohr (S¶1¶) und am Austrittsende ein Rücklaufrohr (S¶2¶) und auf der Länge des Verteilers sind zwecks Regelung der gewünschten Stoffkonsistenz und somit zur Regelung des gewünschten Flächengewichts der Bahn über die Stoffauflaufbreite Kanäle (D¶1¶, D¶2¶, D¶3¶...) zur Weiterleitung des Verdünnungswassers zu Ventilen (V¶1¶, V¶2¶...) und weiter zu dem an den einzelnen Stellen der Stoffauflaufbreite aus dem Stoffverteiler (11) geleiteten Stoff vorgesehen. Der Verdünnungswasserverteiler (J) weist an diesem eine Mischung der Verdünnungswasserströmung (L¶1¶) erzeugende Mittel (16, 160) auf, wobei auf der ganzen Länge des Verteilers (J) und in den durch die zur Längsrichtung des Verteilers senkrechten Ebenen gelegten Strömungsquerschnitten eine in ihrem Mischungsverhältnis möglichst gleichmäßige Verdünnungswasserströmung (L¶1¶) erzielt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Papiermaschinen- oder Karton­ maschinenstoffauflauf.

Vom Stand der Technik sind Stoffauflaufkonstruktionen bekannt, bei denen Karton- oder Papierstoff in einen zum Stoffauflaufende sich verjüngenden Verteiler gebracht und vom Verteiler weiter in ein Röhrensystem und von diesem weiter durch eine Zwischenkammer in die Rohre eines Turbu­ lenzgenerators und weiter in einen Lippenkegel geführt wird. Aus dem Lippenkegel wird der Papierstoff auf das Formations­ sieb geführt.

Das Verdünnungswasser wird aus einem Verdünnungswasser­ verteiler in Verdünnungswasserkanäle und weiter zwecks Rege­ lung des gewünschten Flächengewichts der Bahn über die Bahn­ breite den verschiedenen Stellen der Stoffauflaufbreite durch Regelventile zugeführt.

Als Verdünnungswasser wird vorzugsweise etwas Fasern und Feststoffe enthaltendes Siebwasser des kurzen Kreislaufs verwendet. Man hat festgestellt, dass die Verdünnungswasser­ konsistenz sich im Verdünnungsverteiler so entwickelt, dass die Konsistenz auf der Eintrittsseite größer ist als auf der Seite des Umführungskreislaufs. Hierdurch entsteht bei der Korrektur des Flächengewichtsprofils eine problematische Verfälschung der Regelungsentsprechungen, weil bei gleichen Stellungen des Verdünnungsventils unterschiedliche Flächen­ gewichtsentsprechungen auf der Eintritts- und der Austritts­ seite erhalten werden.

Diese Verfälschung der Entsprechungen wird dadurch ver­ ursacht, dass die Strömung bei dem heute bekannten Verdün­ nungsverteiler nur auf einer Seite der im Verteiler verlau­ fenden Strömung entnommen wird. Auf der Eintrittsseite wird als Verdünnungswasser sich im Näherungsrohrsystem entwic­ kelndes Verdünnungswasser von höherer Konsistenz und auf der Umführungskreislaufseite Verdünnungswasser von niedrigerer Konsistenz entnommen.

In vorliegender Anmeldung wird vorgeschlagen, eine Ver­ dünnungswasserverteilerkonstruktion zu verwenden, bei der die Konsistenz der Austrittsströmung des Verdünnungswassers aus dem Verteiler auf der ganzen Länge des Verteilers kon­ stant ist. In der Anmeldung wird vorgeschlagen, am Verdün­ nungswasserverteiler eine Konstruktion zu verwenden, die die Oberflächenströmung des Verdünnungswassers zerstört und sie mit der mehr zur Mitte verlaufenden Strömung zu mischen. Da­ bei besteht eine Lösung darin, vor dem Verteiler eine Dros­ selung oder Ähnliches vorzusehen, die Druckverlust verur­ sacht und eine gleichmäßige Gesamtströmung bildet, wobei die Strömung über ihren gesamten Querschnitt mit möglichst gleichmäßiger Konsistenz von einem Ende zum anderen Ende des Verdünnungswasserverteilers J läuft. Dabei sind auch die Konsistenzen der in die genannten Kanäle D₁, D₂. . . des Ver­ dünnungswassers geführten Strömungen in der jeweiligen Be­ triebssituation untereinander möglichst gleich.

Als eine Lösung wird eine Abwandlung des Verdünnungs­ verteilers vorgestellt, bei der die Strömung im Verteiler in Drehbewegung versetzt wird. Durch die Drehbewegung wird die Strömung gemischt und an der Rückwand des Verteilerrohrsy­ stems entsteht keine unterschiedliche Konsistenzen aufwei­ sende Zone. Die Drehbewegung kann erzielt werden, indem das Verdünnungswasser aus dem Verteiler tangential in die Kanäle D₁, D₂. . . entnommen wird. Da sich die Strömung im Verdün­ nungswasserverteiler J in Drehbewegung befindet, kann sich an der Hinterkante des Verteilers J keine Zone mit niedri­ gerer Konsistenz bilden.

Die Grunderkenntnis der Erfindung ist, dass mit im Ein­ trittsrohr vorhandenen "Mischern" das Konsistenzprofil aus­ geglichen wird und durch die Verwirbelung im Verteilerrohr eine Neubildung des Konsistenzprofils verhindert wird.

Für die erfindungsgemäße Stoffauflaufkonstruktion ist charakteristisch, dass der Verdünnungswasserverteiler an diesem eine Mischung der Verdünnungswasserströmung erzeu­ gende Mittel aufweist, wobei auf der ganzen Länge des Ver­ teilers und in den durch die zur Längsrichtung des Vertei­ lers senkrechten Ebenen gelegten Strömungsquerschnitten eine in ihrem Mischungsverhältnis möglichst gleichmäßige Verdün­ nungswasserströmung erzielt wird, wobei in den Kanälen in seinem Mischungsverhältnis möglichst gleichmäßiges Verdün­ nungswasser erzielt wird.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf eini­ ge in den Figuren der beigefügten Zeichnung dargestellte be­ vorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung, auf welche die Erfindung jedoch nicht begrenzt werden soll, ausführlich beschrieben.

In Fig. 1A ist das in Verdünnungswasserverteilern vom Stand der Technik auftretende Problem verdeutlicht. Auf der Horizontalkoordinate sind die einzelnen Längenpunk­ te des Verdünnungsverteilers und auf der Vertikalkoor­ dinate ist die zu jeder Stelle des Verteilers gehörende Konsistenz der entnommenen Verdünnungsströmung aufge­ tragen. Die grafische Darstellung f₁ zeigt das Verhal­ ten eines Verdünnungswasserverteilers vom Stand der Technik, dessen Rechenmodell, wobei die Zulaufströmung in den Verteiler in der Konsistenz über dem gesamten Querschnitt konstant ist.

In Fig. 1B ist die Entstehung der Konsistenzverteilung in einem für eine Papiermaschine oder Kartonmaschine vorgesehenen Verdünnungswasserverteiler vom Stand der Technik verdeutlicht.

In Fig. 1C ist ein erfindungsgemäßer Stoffauflauf einer Papiermaschine/Kartonmaschine perspektivisch verdeut­ licht.

In Fig. 1D ist der Verdünnungswasserverteiler nach Fig. 1C für eine Papiermaschine oder Kartonmaschine als Ein­ zelzeichnung dargestellt.

In Fig. 1E ist Schnitt I-I von Fig. 1C gezeigt.

In Fig. 2A ist der Verdünnungswasserverteiler perspek­ tivisch dargestellt und in der Figur ist die Anwendung eines Drosselelements zum Ausgleichen der Strömung ge­ zeigt.

In Fig. 2B ist der Verteiler in Richtung des Pfeils k₁ von Fig. 2A gesehen gezeigt.

In Fig. 3A ist eine erste bevorzugte Ausführungsform des Drosselelements gezeigt.

In Fig. 3B ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Drosselelements gezeigt.

In Fig. 3C ist eine dritte bevorzugte Ausführungsform des Drosselelements gezeigt.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform der Erfindung ver­ deutlicht, bei der die Strömung im Verdünnungswasser­ verteiler durch Anwendung einer die Oberflächenströmung zerstreuenden wellenförmigen Konstruktion als Oberflä­ chenkonstruktion des Verteilers ausgeglichen wird.

In Fig. 5A ist der Verteiler J von der Seite gesehen und

in Fig. 5B ist Schnitt II-II von Fig. 5A und

in Fig. 5C ist Schnitt III-III von Fig. 5A gezeigt. Es ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Aus­ trittskanäle tangential mit dem Verteiler J verbunden sind.

In Fig. 6A ist die Geschwindigkeitsverteilung im Kanal S₁ gezeigt, der kein Drosselelement aufweist.

In Fig. 6B ist die Geschwindigkeitsverteilung im Kanal S₁ vor und hinter dem Drosselelement 160 gezeigt, wobei das Drosselelement aus einer Lochscheibe besteht.

In Fig. 6C ist die Geschwindigkeitsverteilung im Kanal S₁ vor und hinter dem Drosselelement 160 gezeigt, wobei das Drosselelement aus einer Kanalverengung besteht.

In Fig. 7A ist eine Ausführungsform der Erfindung ge­ zeigt, bei der das die Strömung ausgleichende Drossel­ element 16 als Kanalverengung in dem zum Verteiler J führenden Kanal S₁ ausgeführt ist und bei der die Aus­ trittskanäle D₁, D₂. . . des Verdünnungswasserverteilers mit dem Verteiler J tangential verbunden sind.

Fig. 7B zeigt Schnitt IV-IV von Fig. 7A und

Fig. 7C zeigt Schnitt V-V von Fig. 7A.

In Fig. 8A ist ein mit dem Verteiler J verbundenes Drosselelement 16 in Richtung des Verteilers gesehen dargestellt und

in Fig. 8B ist Schnitt VI-VI von Fig. 8A gezeigt.

In Fig. 1A ist das problematische Verhalten eines Ver­ dünnungswasserverteilers vom Stand der Technik verdeutlicht. Auf der Horizontalkoordinate ist der Abstand vom Eintritts­ ende des Verteilers und auf der Vertikalkoordinate sind die Konsistenzprozente der an den einzelnen Stellen der Länge des Verteilers in die Verdünnungswasserkanäle D₁, D₂. . . strö­ menden Strömung aufgetragen. Wird als Verdünnungswasser Siebwasser verwendet, das eine geringe Menge Fasern und Feststoffe enthält, ist von Vorteil, dass in allen Verdün­ nungskanälen D₁, D₂. . . eine homogene und im Faser- und Fest­ stoffgehalt und damit im Mischungsverhältnis gleichmäßig konstante Konsistenz erzielt wird. Die grafische Darstellung f₁ nach Fig. 1A zeigt einen theoretischen Rechnungsfall, bei dem im Zulaufrohr S₁ zum Verteiler J homogene Konsistenzver­ teilung vorliegt.

In Fig. 1B ist die Entstehung der Konsistenzverteilung in einem Verdünnungswasserverteiler vom Stand der Technik verdeutlicht. Auf der Eintrittsseite ist die Mittelwertkon­ sistenz in der Zone O₁ höher als in der Zone O₂ der Aus­ trittsseite der Umführungskreislaufseite. Der Konsistenz­ unterschied entsteht dadurch, dass im Verteiler J nur auf einer Seite der Strömung des Verteilers J Stoff abgezogen wird. Die Zone mit niedrigerer Konsistenz an den Rändern des Verteilers J wird in den ersten Zonen des Verteilerrohres "aufgefressen", wonach die nächsten Zonen die in der Mitte strömende Zone mit höherer Konsistenz "auffressen". Da im hinteren Teil des Verdünnungswasserverteilers J kein Stoff entnommen wird, kann sich dort die Zone O₂ mit niedrigerer Konsistenz bilden.

Der in Fig. 1C gezeigte Papiermaschinen/Kartonmaschi­ nenstoffauflauf 10 weist einen Stoffverteiler 11, nach dem Verteiler ein Röhrensystem 12 und in diesem Rohre 12a_1.1, 12a_1.2 . . .; 12a_2.1, 12a_2.2 . . . auf. Auf das Röhrensystem 12 folgt eine Zwischenkammer 13 und auf die Zwischenkammer 13 ein Turbulenzgenerator 14, der Turbulenzgeneratorrohre 14a_1.1, 14a_1.2 . . .; 14a_2.1, 14a_2.2 . . . aufweist. Nach dem Turbulenzgenerator 14 folgt ein Lippenkegel 15 oder eine Lippenkammer und nach dem Lippenkegel 15 geht der Papier­ stoff auf das Formationssieb H₁. Aus dem Verdünnungswasser­ verteiler J wird das Verdünnungswasser in Kanäle D₁, D₂, D₃. . . und weiter zwecks Regelung des gewünschten Flächenge­ wichts auf der Bahn- und Maschinenbreite durch in den Ka­ nälen D₁, D₂ vorhandene Ventile V₁, V₂, V₃. . . zu den gewünschten Stellen der Stoffauflaufbreite geleitet.

In Fig. 1D ist die Konstruktion des erfindungsgemäßen Verdünnungswasserverteilers J als Einzelzeichnung darge­ stellt. Mit dem Verteiler J sind Verdünnungswasserabfluss­ rohre D₁, D₂, D₃ verbunden, die Verdünnungswasser zu den re­ gelnden Ventilen V₁, V₂, V₃. . . führen. Die Austrittsrohre D₁, D₂ sind erfindungsgemäß mit dem Verteiler J tangential verbun­ den. Der Verteiler J ist mit kreisförmigem Querschnitt aus­ geführt und somit verläuft die Mittellinie e₁, e₂. . . des je­ weiligen Kanals D₁, D₂. . . in der Anschlussstelle am Verteiler J an der betreffenden Stelle tangential zum kreisförmigen Querschnitt des Verteilers J. Gemäß der Darstellung wird mit einer Anordnung der genannten Art die Verdünnungsströmung in Drehbewegung versetzt und auf diese Weise wird die Mischung der Oberflächenschichten und der Mittelschichten und die Gleichmäßigkeit des Verdünnungswassers hinsichtlich seiner Konsistenz gefördert.

Die Verünnungswasserströmung wird dem Verteiler J durch den Kanal S₁ der Eintrittsseite zugeführt und ein Teil der dem Verteiler J zugeführten Strömung L₁ wird durch den Um­ führungskanal S₂ zurück in den Kreislauf geführt.

In Fig. 1E ist Schnitt I-I von Fig. 1C gezeigt. Gemäß Fig. 1E ist der Kanal D₃ mit dem Verdünnungswasserverteiler J tangential verbunden. Dabei verläuft die Richtung der Mit­ telachse e₃ des Kanals in der Anschlussstelle des Kanals D₃ tangential zum kreisförmigen Querschnitt des Verteilers, d. h. e₃ verläuft senkrecht zum Radius R. In der dargestell­ ten Ausführungsform tangiert die Außenwand des Kanals D3 die Außenwand des Verteilers J. Damit wird die Verdünnungswas­ serströmung in den Kanal D₃ vom Außendurchmesser des Vertei­ lers J entnommen.

Gemäß Fig. 2A weist der erfindungsgemäße Stoffauflauf 10 in dem zum Verteiler J führenden Speiserohr S₁ ein Dros­ selelement 16, vorzugsweise Verengung des Rohres S₁, auf, in der die Verdünnungswasserströmung L₁ vor deren Eintritt in den Verdünnungswasserverteiler J gemischt wird.

In Fig. 2B ist der Verteiler J in Richtung des Pfeils k₁ von Fig. 2A gesehen.

In Fig. 3A ist eine erste bevorzugte Ausführungsform des Drosselelements 16 als Einzelzeichnung gezeigt, bei der das im Eintrittskanal S₁ befindliche Drosselelement aus einer Verengung des Kanals S₁ gebildet ist.

In Fig. 3B ist eine zweite Ausführungsform gezeigt, bei der das Druckdifferenz und damit die Turbulenz der Strömung L₁ erzeugende Element 16 durch eine Erweiterung des Kanals S₁ gebildet ist.

In Fig. 3C ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der das Turbulenz erzeugende Drosselelement aus einer Lochplat­ tenkonstruktion 160 gebildet ist.

In Fig. 4 ist eine Konstruktion der Oberfläche J₁₀ des Verteilers J verdeutlicht. Die Oberfläche J₁₀ wird aus einer wellenförmigen Konstruktion gebildet, mit der die Oberflä­ chenströmung zerstreut wird, und damit wird eine hinsicht­ lich der Konsistenz über den ganzen Querschnitt gleichmäßige Strömung L₁ erzeugt. Damit ist die Konsistenz der Verdün­ nungsströmung L₁ nicht bestrebt, an den einzelnen Stellen des Kanalquerschnitts verschieden groß zu werden, wodurch weitere Ungleichmäßigkeit in der Verdünnungswasserregelung verursacht würde.

In Fig. 5A ist der Verteiler J von der Seite gesehen.

In Fig. 5B ist Schnitt II-II von Fig. 5A und in Fig. 5C ist Schnitt III-III von Fig. 5A gezeigt. In der Ausführungs­ form nach Fig. 5A-5C sind die Austrittskanäle D₁, D₂. . . tan­ gential mit dem Verteiler J verbunden. Als Beispiel schnei­ det die Längsachse e₁ des Kanals D₁ den Radius R des im Querschnitt kreisförmigen Verteilers im zur Längsachse des Verteilers J senkrechten Querschnitt im Bereich 0,3 R-R, wo­ bei R der innenseitige Radius des Verteilers J ist. In dem genannten Schnittpunkt sind Längsachse e₁ von Kanal D₁ und Radius R des Verteilers J zueinander senkrecht. Eine ent­ sprechende Anschlusskonstruktion befindet sich auch zwischen den anderen Kanälen D₂, D₃. . . und dem Verteiler J.

In Fig. 6A, 6B und 6C ist die mit dem Drosselelement 16, 160 erzielbare Vergleichmäßigung der Strömungsgeschwin­ digkeit und über diese der Konsistenz der Strömung darge­ stellt. In Fig. 6A weist der Kanal S₁ kein separates Dros­ selelement auf. Dabei entsteht in der Strömung ein Geschwin­ digkeits- und Konsistenzquerschnittsprofil, das von der Art des in der Figur dargestellten Profils ist. Nach Fig. 6B ist eine Lochplatte 160 in den Kanal S₁ eingesetzt. Die Loch­ platte 160 gleicht die Strömung derart aus, dass hinter der Lochplatte 160 ein gleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil und weiter ein gleichmäßiges, konstantes Konsistenzprofil vor­ liegt. In Fig. 6C ist eine als Drosselelement 16 verwendbare separate Kanalverengung gezeigt, die die Strömung ebenfalls ausgleicht.

In Fig. 7A ist eine Ausführungsform der Erfindung ge­ zeigt, bei der in dem kreisförmigen Querschnitt und tangen­ tiale Austrittskanäle D₁, D₂, D₃. . . aufweisenden Verteiler J in dessen eintrittsseitigen Kanal S₁ ein strömungsausglei­ chendes Drosselelement 16 eingesetzt ist. In Fig. 7B ist der Schnitt IV-IV von Fig. 7A und in Fig. 7C der Schnitt V-V von Fig. 7A gezeigt. Die Austritte D₁, D₂. . . sind tangential und das Drosselelement 16 als Kanalverengung ausgeführt.

In Fig. 8A ist der Verteiler J und das vor diesem an­ gebrachte Drosselelement 16 in Richtung des Verdünnungs­ wasserverteilers J gesehen. In Fig. 8B ist Schnitt VI-VI von Fig. 8A gezeigt. Gemäß der Darstellung ist in dem Verteiler J in dessen eintrittsseitigem Kanal S₁ eine separate Loch­ platte 160 eingesetzt und zusätzlich sind die Austritte D₁, D₂. . . aus dem Verteiler J tangential ausgeführt.

Claims (5)

1. Stoffauflauf (10) einer Papiermaschine oder Karton­ maschine, bestehend aus einem Stoffverteiler (11) und hinter dem Verteiler (11) vorhandenen Rohrsystemen wie Röhrensystem (12) und/oder Turbulenzgenerator (14) und einem Lippenkegel (15), aus dem Stoff weiter auf ein Formationssieb (H₁) ge­ führt wird, wobei die Stoffauflaufkonstruktion einen Verdün­ nungsflüssigkeits-, vorzugsweise Verdünnungswasserverteiler (J) aufweist, an dem ein Zulaufrohr (S₁) und am Austritts­ ende ein Rücklaufrohr (S₂) und auf der Länge des Verteilers zwecks Regelung der gewünschten Stoffkonsistenz und somit zur Regelung des gewünschten Flächengewichts der Bahn über die Stoffauflaufbreite Kanäle (D₁, D₂, D₃. . .) zur Weiterlei­ tung des Verdünnungswassers zu Ventilen (V₁, V₂. . .) und wei­ ter zu dem an den einzelnen Stellen der Stoffauflaufbreite aus dem Stoffverteiler (11) geleiteten Stoff vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdünnungswasserver­ teiler (J) an diesem eine Mischung der Verdünnungswasser­ strömung (L₁) erzeugende Mittel (16, 160) aufweist, wobei auf der ganzen Länge des Verteilers (J) und in den durch die zur Längsrichtung des Verteilers senkrechten Ebenen gelegten Strömungsquerschnitten eine in ihrem Mischungsverhältnis möglichst gleichmäßige Verdünnungswasserströmung (L₁) er­ zielt wird, wobei auch in den Kanälen (D₁, D₂. . .) in seinem Mischungsverhältnis möglichst gleichmäßiges Verdünnungs­ wasser erzielt wird.

2. Stoffauflauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass die in der Strömung Gleichmäßigkeit erzeugenden Mittel aus einem in dem zum Verteiler (J) führenden Ein­ trittskanal vorgesehenen Drosselelement (16) gebildet wer­ den, welches als Verengung oder Erweiterung des Kanals aus­ geführt ist.

3. Stoffauflauf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichmäßigkeit in der Strömung erzeugende Konstruktion aus einer im Zulaufkanal (S₁) oder direkt im Eintrittsende des Verteilers (J) vor den Kanälen (D₁, D₂. . .) vorhandenen Lochplatte (160) gebildet ist.

4. Stoffauflauf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichmäßigkeit in der Ver­ dünnungswasserströmung erzeugende Konstruktion durch die Un­ gleichmäßigkeit der Oberfläche (J10) des Verteilers (J) ge­ bildet wird, mit der die Oberflächenströmung zerstreut und mit der weiter in der Mitte des Verteilers (J) verlaufenden Verdünnungswasserströmung gemischt wird.

5. Stoffauflauf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung einer im Mischungsverhältnis gleichmäßigen Strömung des Verteilers (J) aus einer Anordnung gebildet werden, in der die Verdün­ nungswasserkanäle (D₁, D₂. . .) mit dem Verteiler (J) tangenti­ al verbunden sind, wobei dieser aus einer Konstruktion mit kreisförmigem Querschnitt gebildet wird, wobei durch die tangentiale Entnahme der Strömung aus den Kanälen (D₁, D₂. . .) eine Verwirbelung im Verteiler (J) der Verdünnungsströmung (L₁) erzeugt wird.