DE10102087A1 - Verfahren und Turbulenzerzeuger eines Stoffauflaufs zur Einstellung der Faserorientierung einer Faserstoffsuspension in einer Papier- oder Kartonmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung der Faserorientierung einer Faserstoffsuspension (F) in einer Papier- oder Kartonmaschine. DOLLAR A Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, DOLLAR A dass in dem Turbulenzrohr (2) im Strömungsverlauf (S) der freie Strömungsquerschnitt (A) mindestens an einer zweiten Stelle von einem ersten Strömungsquerschnitt (A¶1¶) auf einen zweiten Strömungsquerschnitt (A¶2¶) verändert wird und zumindest eine Veränderung des Strömungsquerschnitts (A) durch mindestens eine in einem Abstand (X) von der ersten Endstelle (E¶1¶) in dem Turbulenzrohr (2) befindliche sekundäre Engstelle (E¶2¶) erzeugt wird und DOLLAR A dass der Abstand (X) zwischen den mindestens zwei Engstellen (E¶1¶, E¶2¶) zur Steuerung des Durchsatzes (D) an Faserstoffsuspensionen (F) durch das Turbulenzrohr (2) verändert wird. DOLLAR A Die Erfindung betrifft weiterhin einen Turbulenzerzeuger eines Stoffauflaufs zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung der Faserorientierung einer Faserstoffsuspension in einer Papier- oder Kartonmaschine gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 und einen Turbulenzerzeuger eines Stoffauflaufs zur Ein­ stellung der Faserorientierung einer Faserstoffsuspension in einer Papier- oder Kartonmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.

Es ist allgemein bekannt, den Turbulenzerzeuger eines Stoffauflaufs zur Ein­ stellung der Faserorientierung einer Faserstoffsuspension in einer Papier- oder Kartonmaschine zu benutzen, indem der örtliche Durchsatz an Faserstoffsuspen­ sion durch den Turbulenzerzeuger verändert wird.

Diese Veränderung kann durch Verwendung verschiedener Einlaufbüchsen am Turbulenzerzeuger und/oder anderer Rohrverengungen im Turbulenzerzeuger erfolgen.

Ein Problem dabei ist die schlechte Zugänglichkeit des Turbulenzerzeugers samt hydraulischer Vorrichtungen.

Ferner ist bekannt, den Spalt eines Stoffauflaufs zwecks Einstellung der Faser­ orientierung einer Faserstoffsuspension zu verändern, beispielsweise durch An­ bringung und Betätigung von Gewindespindeln zum Verschwenken oder Ver­ biegen der Oberlippe. Derartige Einrichtungen sind aus den deutschen Offen­ legungsschriften DE 29 42 966 A1 (PA 03 729 DE) und DE 35 35 849 A1 (PA 04 265 DE) der Anmelderin bekannt. Mittels der offenbarten Einrichtungen kann der Durchsatz an Faserstoffsuspension örtlich verändert werden. Gleichzeitig wird jedoch auch die Strömungsrichtung örtlich beeinflusst und damit auch die Faserorientierung. Durch eine örtliche Spaltverengung wird nämlich den Fasern an den Engstellen eine andere Strömungsrichtung erteilt als an anderen Stellen des Auslaufspalts. Dies bedeutet, dass zwar die Stoffdichte durch diese sogenannte Verdrängungsregelung über die Breite des Stoffauflaufs gleichmäßig gemacht werden kann, dass jedoch die an sich gute Faserorientierung wieder zerstört wird.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 40 19 593 A1 (PA 04 598 DE) der An­ melderin ist ein Stoffauflauf für Papiermaschinen mit einem Verteiler zum Ver­ teilen einer zugeführten Faserstoffsuspension über die Arbeitsbreite der Papier­ maschine, einer eine Vielzahl von Löchern oder Kanälen aufweisenden Führungs­ vorrichtung für die Faserstoffsuspension und einem maschinenbreiten Auslauf­ kanal mit Auslaufspalt zum Verteilen der Faserstoffsuspension, ferner mit Mitteln zum Einstellen der Stoffdichte der Stoffsuspension über die Arbeitsbreite hinweg bekannt.

Weiterhin ist der Stoffauflauf über seine Breite hinweg durch Trennwände in Sek­ tionen unterteilt, die einzelne Sektion weist wenigstens eine Zuleitung zum Zu­ führen eines Teilstroms (Sektionsstroms) auf, der einzelnen Zuleitung ist ein Mischer vorgeschaltet und der Mischer weist wenigstens zwei Anschlüsse zum Heranführen von Suspensionsströmen mit vorgegebenen Betriebsparametern (Durchsatz, Stoffdichte, Faserqualität) auf.

Zwar lassen sich durch einen derartigen Stoffauflauf die beiden Parameter Stoff­ dichte und Faserorientierung auf praktikable und zuverlässige Weise unabhängig voneinander beeinflussen, der Stoffauflauf selbst führt jedoch zu erhöhten Kosten, insbesondere Anschaffungs- und Betriebskosten, und ist nur mit einem erhöhten Aufwand an Regelungstechnik optimal betreibbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die Einstellung der Faserorientierung einer Faserstoff­ suspension in einer Papier- oder Kartonmaschine in schneller, kostengünstiger und zuverlässiger Weise bei einer hohen Runnability der Maschine ermöglicht wird.

Außerdem soll ein geeigneter Turbulenzerzeuger eines Stoffauflaufs zur Durch­ führung dieses Verfahrens angegeben werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in dem Turbulenzrohr im Strömungs­ verlauf der freie Strömungsquerschnitt mindestens an einer zweiten Stelle von einem ersten Strömungsquerschnitt auf einen zweiten Strömungsquerschnitt ver­ ändert wird und zumindest eine Veränderung des Strömungsquerschnitts durch mindestens eine in einem Abstand von der ersten Engstelle in dem Turbulenzrohr befindliche sekundäre Engstelle erzeugt wird und dass der Abstand zwischen den mindestens zwei Engstellen zur Steuerung des Durchsatzes an Faserstoffsuspen­ sion durch das Turbulenzrohr verändert wird.

Die Steuerung des Durchsatzes kann erfindungsgemäß prinzipiell auf zwei Arten erfolgen: zur Erniedrigung des Durchsatzes an Faserstoffsuspension durch das Turbulenzrohr wird der Abstand zwischen den Engstellen vergrößert, wohingegen zur Erhöhung des Durchsatzes an Faserstoffsuspension durch das Turbulenzrohr der Abstand zwischen den Engstellen verkleinert wird, wobei in beiden Fällen die Strömung nach dem Stufensprung noch nicht wieder anliegt, also in einem Bereich von 5 bis 10 mal Stufensprung.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Möglichkeit der Schaffung eines einstellbaren beziehungsweise sogar aufhebbaren Carnot-Sprungs im Turbulenz­ rohr durch zwei Engstellen mit veränderbarem Abstand. Durch Änderung des Ab­ stands wird an der ablaufenden Kante der ersten Engstelle einen Carnot-Sprung erzeugt, der den Druckverlust im Turbulenzrohr erhöht beziehungsweise ernied­ rigt. Dieser veränderbare Druckverlust im Turbulenzrohr bedingt als Folge eine veränderbare Strömungsgeschwindigkeit im Turbulenzrohr, die wiederum einen veränderbaren Durchsatz an Faserstoffsuspension durch das Turbulenzrohr zum Resultat hat. Schließlich wirkt sich der veränderbare Durchsatz an Faserstoffsus­ pension durch das Turbulenzrohr direkt auf die Faserorientierung derselben aus.

Ein geeigneter Turbulenzerzeuger eines Stoffauflaufs zur Durchführung dieses Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Turbulenzrohr mit einem Innendurchmesser mindestens eine weitere im Strömungsverlauf vor und/oder nach der primären Engstelle in einem Abstand liegende sekundäre Engstelle an­ gebracht ist, wobei der lichte Abstand zwischen den mindestens zwei Engstellen einstellbar ist.

Dabei ergeben sich die oben angeführten Vorteile hinsichtlich Durchsatz an Fa­ serstoffsuspension und Einstellung der Faserorientierung der Faserstoffsuspen­ sion.

Die sekundäre Engstelle ist vorzugsweise als sekundärer Einsatz (Insert) ausge­ bildet und der lichte Abstand zwischen den beiden Engstellen ist durch den vor­ zugsweise verschiebbar ausgebildeten sekundären Einsatz einstellbar. Ein der­ artiger Einsatz (Insert) zählt seit geraumer Zeit zum bekannten Stand der Technik und zeichnet sich durch seine Funktionssicherheit bei geringen Kosten aus. Weiterhin ist der vorzugsweise verschiebbar ausgebildete sekundäre Einsatz durch eine Betätigungsvorrichtung, vorzugsweise durch einen Zapfen und Mittel zum formschlüssigen Mitnehmen des Zapfens, beaufschlagt. Weitere geeignete Betätigungsvorrichtungen sind in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patent­ anmeldung DE 199 37 303.5 (PA 010 912 DE) der Anmelderin offenbart; der Inhalt dieser Patentanmeldung wird hiermit zum Gegenstand dieser Beschreibung ge­ macht.

Um die Faserorientierung bei verschiedenen Arten an Faserstoffsuspensionen entsprechend einstellen zu können, nimmt der lichte Abstand zwischen den beiden Engstellen einen Wert zwischen 0 mm und 30 × Innendurchmesser des Tur­ bulenzrohrs [in mm] an.

Unter hydraulischen und hydrodynamischen Gesichtspunkten ist es von Vorteil, wenn die im Strömungsverlauf erste Engstelle eine gleichbleibende Innenkontur und eine Länge, die einen 2- bis 15-fachen Wert des Innendurchmessers des Turbulenzrohrs [in mm] annimmt, aufweist, wohingegen die im Strömungsverlauf zweite Engstelle über einen wesentlichen Teil ihrer Länge eine gleichbleibende und anschließend eine divergente Innenkontur und eine Länge, die einen 2- bis 15-fachen Wert des Innendurchmessers des Turbulenzrohrs [in mm] annimmt, aufweist.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu er­ läuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombi­ nation, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigen

Fig. 1 bis 4 verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Turbulenzerzeugers in schematischen Seitenschnitten.

Die Fig. 1 zeigt ausschnittsweise einen Turbulenzerzeuger 1 eines nicht näher dargestellten Stoffauflaufs einer Papier- oder Kartonmaschine. Der Turbulenzer­ zeuger 1 weist eine Vielzahl an Turbulenzrohren 2 auf, wobei das eine darge­ stellte Turbulenzrohr 2 im Strömungsverlauf S (Pfeil) seinen freien Strömungs­ querschnitt A mindestens einmal von einem ersten Strömungsquerschnitt A₁ auf einen zweiten Strömungsquerschnitt A₂ verändert und zumindest eine Veränderung des Strömungsquerschnitts A durch eine in dem Turbulenzrohr 2 be­ findliche primäre Engstelle E_P, insbesondere einen Rohrabschnitt geringeren Durchmessers oder einen primären Einsatz (Insert) 3, erzeugt ist. Durch das Tur­ bulenzrohr 2 wird ein gewisser Durchsatz D an Faserstoffsuspension F hindurch bewegt.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass in dem Turbulenzrohr 2 mit einem Innendurchmesser D_I mindestens eine weitere im Strömungsverlauf S vor und/oder nach der primären Engstelle E_P in einem Abstand X liegende sekundäre Engstelle E_S angebracht ist, wobei der lichte Abstand X zwischen den mindestens zwei Engstellen E_P, E_S einstellbar ist. In Fig. 1 ist die sekundäre Engstelle E_S (d. h. zweite Engstelle E₂) im Strömungsverlauf S nach der primären Engstelle E_P (d. h. erste Engstelle E₁) angeordnet.

Ferner ist die sekundäre Engstelle E_S als sekundärer Einsatz (Insert) 4 ausgebil­ det und der lichte Abstand X zwischen den beiden Engstellen E_P, E_S, E₁, E₂ ist durch den vorzugsweise verschiebbar ausgebildeten sekundären Einsatz 4 ein­ stellbar. Es ist platt selbstverständlich, dass in weiterer, nicht dargestellter Aus­ gestaltung der Erfindung auch der primäre Einsatz verschiebbar ausgebildet sein kann. Vielmehr können auch beide Einsätze verschiebbar ausgebildet sein. Weiterhin nimmt der lichte Abstand X zwischen den beiden Engstellen E_P, E_S, E₁, E₂ unter vorgenannten Gesichtspunkten einen Wert zwischen 0 mm und 30 × Innendurchmesser D_I des Turbulenzrohrs 2 [in mm] an.

Überdies ist in Fig. 1 ersichtlich, dass die im Strömungsverlauf S erste Engstelle E₁ eine gleichbleibende, vorzugsweise zylindrische oder mehreckige Innenkontur 5.1 und eine Länge L₁, die einen 2- bis 15-fachen Wert des Innendurchmessers D_I des Turbulenzrohrs 2 [in mm] annimmt, aufweist, wohingegen die im Strömungs­ verlauf S zweite Engstelle E₂ über einen wesentlichen Teil ihrer Länge L₂ eine gleichbleibende, vorzugsweise zylindrische oder mehreckige und anschließend eine divergente Innenkontur 5.2 und eine Länge L₂, die einen 2- bis 15-fachen Wert des Innendurchmessers D_I des Turbulenzrohrs 2 [in mm] annimmt, aufweist.

Die Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 ausschnittsweise dargestellten Turbulenzerzeuger 1, wobei erfindungsgemäß der lichte Abstand X zwischen den beiden Engstellen E_P, E_S, E₁, E₂ den Wert 0 mm annimmt, die beiden Engstellen E_P, E_S, E₁, E₂ sich also stirnseitig direkt berühren.

Die Fig. 3 zeigt einen ausschnittsweise dargestellten und der Fig. 1 entnom­ menen Turbulenzerzeuger 1 mit zwei vertikal übereinander liegenden Turbulenz­ rohren 2, 2.1.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der vorzugsweise verschiebbar ausgebil­ dete sekundäre Einsatz 4, 4.1 eines jeden Turbulenzrohrs 2, 2.1 durch eine ge­ meinsame Betätigungsvorrichtung 6, vorzugsweise durch je einen Zapfen 7, 7.1 und Mittel 8, 8.1, beispielsweise je eine Kulisse, zum formschlüssigen Mitnehmen des Zapfens 7, 7.1 beaufschlagt ist. Weitere geeignete Betätigungsvorrichtungen sind in der bereits genannten und nicht vorveröffentlichten deutschen Patentan­ meldung DE 199 37 303.5 (PA 10 912 DE) der Anmelderin offenbart; der Inhalt dieser Patentanmeldung wird hiermit zum Gegenstand dieser Beschreibung ge­ macht. Die Betätigungsvorrichtung kann selbstverständlich auch nur einen se­ kundären Einsatz, jedoch auch mehrere sekundäre Einsätze reihen-, sektions- oder gruppenweise beaufschlagen.

Die Fig. 4 zeigt den in Fig. 2 ausschnittsweise dargestellten Turbulenzerzeuger 1 mit einem lichten Abstand X zwischen den beiden Engstellen E_P, E_S, E₁, E₂ von 0 mm.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sowohl die im Strömungsverlauf S erste Engstelle E₁ als auch die im Strömungsverlauf S zweite Engstelle E₂ eine gleich­ bleibende, vorzugsweise zylindrische oder mehreckige Innenkontur 5.11, 5.12 aufweist und die jeweilige eine Länge L₁, L₂ einen 2- bis 15-fachen Wert des Innendurchmessers D_I des Turbulenzrohrs 2 [in mm] annimmt.

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Verfahren und ein Turbulenzerzeuger eines Stoffauflaufs der eingangs genannten Art geschaffen wird, dass die Einstellung der Faserorientierung einer Faserstoffsuspension in einer Papier- oder Kartonmaschine in schneller, kostengünstiger und zuver­ lässiger Weise bei einer hohen Runnability der Maschine ermöglicht wird.

Bezugszeichenliste

1

Turbulenzerzeuger

2

,

2.1

Turbulenzrohr

3

Primärer Einsatz (Insert)

4

,

4.1

Sekundärer Einsatz (Insert)

5.1

,

5.11

,

5.12

,

5.2

Innenkontur

6

Betätigungsvorrichtung

7

,

7.1

Zapfen

8

,

8.1

Mittel
A Freier Strömungsquerschnitt
A₁

;Erster Strömungsquerschnitt
A₂

;Zweiter Strömungsquerschnitt
D Durchsatz
D_I

;Innendurchmesser
E₁

;Erste Engstelle
E₂

;Zweite Engstelle
E_P

;Primäre Engstelle
E_S

;Sekundäre Engstelle
F Faserstoffsuspension
L₁

, L₂

;Länge
S Strömungsverlauf
X Abstand

Claims (9)

1. Verfahren zur Einstellung der Faserorientierung einer Faserstoffsuspension (F) in einer Papier- oder Kartonmaschine, wobei die Faserstoffsuspension (F) durch mindestens einen Turbulenzerzeuger (1) eines Stoffauflaufs der Papier- oder Kartonmaschine mit einer Vielzahl an Turbulenzrohren (2, 2.1) geführt wird und wobei in mindestens einem Turbulenzrohr (2, 2.1) im Strö­ mungsverlauf (S) der freie Strömungsquerschnitt (A) mindestens einmal von einem ersten Strömungsquerschnitt (A₁) auf einen zweiten Strömungsquer­ schnitt (A₂) verändert wird und zumindest eine Veränderung des Strömungs­ querschnitts (A) durch eine in dem Turbulenzrohr (2, 2.1) befindliche primäre Engstelle (E_P), insbesondere einen Rohrabschnitt geringeren Durchmessers oder einen primären Einsatz (Insert) (3), erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Turbulenzrohr (2, 2.1) im Strömungsverlauf (S) der freie Strö­ mungsquerschnitt (A) mindestens an einer zweiten Stelle von einem ersten Strömungsquerschnitt (A₁) auf einen zweiten Strömungsquerschnitt (A₂) ver­ ändert wird und zumindest eine Veränderung des Strömungsquerschnitts (A) durch mindestens eine in einem Abstand (X) von der ersten Engstelle (E₁) in dem Turbulenzrohr (2, 2.1) befindliche sekundäre Engstelle (E₂) erzeugt wird und
dass der Abstand (X) zwischen den mindestens zwei Engstellen (E₁, E₂) zur Steuerung des Durchsatzes (D) an Faserstoffsuspension (F) durch das Tur­ bulenzrohr (2, 2.1) verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erniedrigung des Durchsatzes (D) an Faserstoffsuspension (F) durch das Turbulenzrohr (2, 2.1) der Abstand (X) zwischen den Engstellen (E₁, E₂) vergrößert wird, wobei die Strömung nach dem Stufensprung noch nicht wieder anliegt, also in einem Bereich von 5 bis 10 mal Stufensprung.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung des Durchsatzes (D) an Faserstoffsuspension (F) durch das Turbulenzrohr (2, 2.1) der Abstand (X) zwischen den Engstellen (E₁, E₂) verkleinert wird, wobei die Strömung nach dem Stufensprung noch nicht wieder anliegt, also in einem Bereich von 5 bis 10 mal Stufensprung.

4. Turbulenzerzeuger (1) eines Stoffauflaufs zur Einstellung der Faserorien­ tierung einer Faserstoffsuspension (F) in einer Papier- oder Kartonmaschine mit einer Vielzahl an Turbulenzrohren (2, 2.1), wobei mindestens ein Turbu­ lenzrohr (2, 2.1) im Strömungsverlauf (S) seinen freien Strömungsquerschnitt (A) mindestens einmal von einem ersten Strömungsquerschnitt (A₁) auf einen zweiten Strömungsquerschnitt (A₂) verändert und zumindest eine Ver­ änderung des Strömungsquerschnitts (A) durch eine in dem Turbulenzrohr (2, 2.1) befindliche primäre Engstelle (E_P), insbesondere einen Rohrabschnitt geringeren Durchmessers oder einen primären Einsatz (Insert) (3), erzeugt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Turbulenzrohr (2, 2.1) mit einem Innendurchmesser (D_I) mindestens eine weitere im Strömungsverlauf (S) vor und/oder nach der primären Engstelle (E_P) in einem Abstand (X) liegende sekundäre Engstelle (E_S) an­ gebracht ist, wobei der lichte Abstand (X) zwischen den mindestens zwei Engstellen (E_P, E_S, E₁, E₂) einstellbar ist.

5. Turbulenzerzeuger (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Engstelle (E_S) als sekundärer Einsatz (Insert) (4, 4.1) ausgebildet ist und dass der lichte Abstand (X) zwischen den beiden Engstellen (E_P, E_S, E₁, E₂) durch den vorzugsweise verschiebbar ausgebildeten sekundären Einsatz (4, 4.1) einstellbar ist.

6. Turbulenzerzeuger (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der vorzugsweise verschiebbar ausgebildete sekundäre Einsatz (4, 4.1) durch eine Betätigungsvorrichtung (6), vorzugsweise durch einen Zapfen (7, 7.1) und Mittel (8, 8.1) zum formschlüssigen Mitnehmen des Zapfens (7, 7.1), beaufschlagt ist.

7. Turbulenzerzeuger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der lichte Abstand (X) zwischen den beiden Engstellen (E_P, E_S, E₁, E₂) einen Wert zwischen 0 mm und 30 × Innendurchmesser (D_I) des Turbulenzrohrs (2, 2.1) [in mm] annimmt.

8. Turbulenzerzeuger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die im Strömungsverlauf (S) erste Engstelle (E₁) eine gleichbleibende, vor­ zugsweise zylindrische oder mehreckige Innenkontur (5.1, 5.11) und eine Länge (L₁), die einen 2- bis 15-fachen Wert des Innendurchmessers (D_I) des Turbulenzrohrs (2, 2.1) [in mm] annimmt, aufweist.

9. Turbulenzerzeuger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die im Strömungsverlauf (S) zweite Engstelle (E₂) über einen wesentlichen Teil ihrer Länge (L₂) eine gleichbleibende, vorzugsweise zylindrische oder mehreckige und anschließend eine divergente Innenkontur (5.12, 5.2) und eine Länge (L₂), die einen 2- bis 15-fachen Wert des Innendurchmessers (D_I) des Turbulenzrohrs (2, 2.1) [in mm] annimmt, aufweist.