DE102008054894A1

DE102008054894A1 - Stoffauflauf für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn

Info

Publication number: DE102008054894A1
Application number: DE200810054894
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ruf; Konstantin Fenkl; Markus Häußler
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2010-07-01
Also published as: WO2010069652A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf (1) für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn (3), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension (2), mit einer die wenigstens eine Faserstoffsuspension (2) zuführende Zuführvorrichtung (4, 5), mit einer sich stromabwärts anschließenden und eine Vielzahl von in Zeilen (Z) und in Spalten (S) angeordneten Kanälen (7) aufweisenden Verteilrohrlochplatten (6), mit einem stromabwärts dazu liegenden, sich über die Breite (B) des Stoffauflaufs (1) erstreckenden Zwischenkanal (8) mit mehreren in Breitenrichtung des Stoffauflaufs (1) zueinander beabstandeten Mitteln zur (9, 9.1) Zudosierung von einem Fluid (10) in Fluidteilströmen (10.T) in die wenigstens eine Faserstoffsuspension (2), wobei das einzelne Mittel (9, 9.1) jeweils mehrere eine jeweilige Zudosierkanalöffnung (11.1) aufweisende, in unterschiedlichen Höhen mündende und mit einem gemeinsamen Versorgungskanal (12) verbundene Zudosierkanäle (11) umfasst, mit einem stromabwärts angeordneten Turbulenzerzeugungsmittel (13) mit einer Vielzahl von in Zeilen (Z) und in Spalten (S) angeordneten Strömungskanälen (14), und mit einer sich dem Turbulenzerzeugungsmittel (13) unmittelbar anschließenden und in einen Düsenspalt (17) aufweisenden Stoffauflaufdüse (16). Der erfindungsgemäße Stoffauflauf (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkanal (8) außenseitig seines mittleren Zwischenkanalbereichs (8.M) zwei seitliche Randkammern (8.R) ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension, mit einer die wenigstens eine Faserstoffsuspension zuführenden Zuführvorrichtung, mit einer sich stromabwärts anschließenden und eine Vielzahl von in Zeilen und in Spalten angeordneten Kanälen aufweisenden Verteilrohrlochplatte, mit einem stromabwärts dazu liegenden, sich über die Breite des Stoffauflaufs erstreckenden Zwischenkanal mit mehreren in Breitenrichtung des Stoffauflaufs zueinander beabstandeten Mitteln zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung von einem Fluid in Fluidteilströmen in die wenigstens eine Faserstoffsuspension, wobei das einzelne Mittel jeweils mehrere eine jeweilige Zudosierkanalöffnung aufweisende, in unterschiedlichen Höhen mündende und mit einem gemeinsamen Versorgungskanal verbundene Zudosierkanäle umfasst, mit einem stromabwärts angeordneten Turbulenzerzeugungsmittel mit einer Vielzahl von in Zeilen und in Spalten angeordneten Strömungskanälen, und mit einer sich dem Turbulenzerzeugungsmittel unmittelbar anschließenden und einen Düsenspalt aufweisenden Stoffauflaufdüse.
Ein derartiger Stoffauflauf ist beispielsweise aus den deutschen Offenlegungsschriften DE 44 16 898 A1 , DE 44 16 899 A1 und DE 44 16 909 A1 bekannt.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 44 16 898 A1 zeigt einen Stoffauflauf für eine Papiermaschine mit einer Zuführungseinrichtung für die Stoffsuspension, mit einer eine Vielzahl von Kanälen aufweisenden Führungseinrichtung, einer stromaufwärts zu einer Führungseinrichtung liegenden Mischkammer mit mehreren quer über den Stoffauflauf verteilten Zuführungseinrichtungen für ein sich in seinen Eigenschaften von der Stoffsuspension unterscheidendes zuzumischendes Fluid und mit einem sich der Führungseinrichtung anschließenden, einen Austrittsspalt für die Stoffsuspension bildenden Düsenraum. Die Zuführungseinrichtungen für das zuzumischende Fluid erstrecken sich in der Mischkammer im Wesentlichen senkrecht und weisen mehrere übereinander liegende Zumischöffnungen auf.
Und die deutsche Offenlegungsschrift DE 44 16 899 A1 zeigt einen Stoffauflauf für eine Papiermaschine mit einer Zuführungseinrichtung für die Stoffsuspension, einer ersten eine Vielzahl von Kanälen aufweisenden Führungseinrichtung, einer zweiten eine Vielzahl von Kanälen aufweisenden Führungseinrichtung, einer dazwischen liegenden Mischkammer, einem sich anschließenden, einen Austrittsspalt für die Stoffsuspension bildenden Düsenraum und mehreren quer über den Stoffauflauf verteilten Zuführungsleitungen für das zuzumischende Fluid, wobei die überwiegende Anzahl der Kanäle der Führungseinrichtungen so positioniert und dimensioniert sind, dass die Austrittsöffnung aus der stromaufwärtigen Führungseinrichtung nicht mit einer Einmündung in die stromabwärts liegende Führungseinrichtung fluchtet. Die Zuführungsleitungen für das zuzumischende Fluid weisen Zumischöffnungen auf, die zum überwiegenden Teil jeweils mit einer Einmündung in die stromabwärts liegende Führungseinrichtung fluchten.
Weiterhin zeigt die deutsche Offenlegungsschrift DE 44 16 909 A1 einen Stoffauflauf für eine Papiermaschine mit einer Zuführungseinrichtung für die Stoffsuspension, einer sich stromabwärts anschließenden mit einer Vielzahl von Kanälen versehene Führungseinrichtung, einer stromabwärts dazu liegenden, sich über die Breite des Stoffauflaufes erstreckenden Mischkammer mit mehreren quer über den Stoffauflauf verteilten, sich im wesentlichen in Strömungsrichtung erstreckenden Trennwänden sowie quer über den Stoffauflauf verteilten Zuführungseinrichtungen für ein zuzumischendes Fluid mit Zumischöffnungen, stromabwärts einer weiteren, eine Vielzahl von Kanälen aufweisenden Führungseinrichtung und einem sich dieser anschließenden, einen Austrittsspalt für die Stoffsuspension bildenden Düsenraum. Die Zuführungseinrichtungen für das zuzumischende Fluid erstrecken sich in die Mischkammer hinein und der durch die Trennwände gebildete Sektionalbereich in der Mischkammer beginnt im Bereich der Zumischöffnungen, von wo er sich im wesentlichen in Strömungsrichtung bis zur zweiten Führungseinrichtung hin erstreckt.
Bisher erfolgt eine Beeinflussung des Faserorientierungsprofils in der herzustellenden Faserstoffbahn durch eine Verstellung einer im Bereich des Austrittsspalts der Stoffauflaufdüse vorgesehenen Blende, durch eine Modifikation des Turbulenzeinsatzes des Stoffauflaufs sowie durch eine Beeinflussung des Durchsatzes in den Randzonen des Stoffauflaufs. Die bisher übliche Beeinflussung des Durchsatzes in den Randzonen des Stoffauflaufs bringt unter anderem die Nachteile mit sich, dass in diesen Randzonen keine Zugabe eines Fluids möglich ist und dass sich Probleme bei einer möglichen Lamellenanbindung am Turbulenzeinsatz ergeben können. Desweiteren ist die Umsetzung mit zusätzlichen außen angebauten Einrichtungen im Regelfall sehr aufwendig und somit teuer.
Es ist also Aufgabe der Erfindung, einen Stoffauflauf der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die zuvor erwähnten Nachteile des Stands der Technik weitestgehend, vorzugsweise vollständig beseitigt werden. Dabei soll der Stoffauflauf im Aufbau möglichst einfach gehalten werden und es soll zudem ein technisch einfaches und zuverlässiges Zudosiersystem angegeben werden, welches zudem noch kostengünstig und technisch einfach auszuführen ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Stoffauflauf der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Zwischenkanal außenseitig seines mittleren Zwischenkanalbereichs zwei seitliche Randkammern aufweist, die von der Mittenkammer des mittleren Zwischenkanalbereichs des Zwischenkanals durch jeweils eine ortsfest angeordnete und sich über die Länge des Zwischenkanals erstreckende Trennwand abgetrennt sind, und dass zur Beeinflussung des Faser orientierungsquerprofils in der herzustellenden Faserstoffbahn zumindest einer der jeweils den seitlichen und abgetrennten Randkammern des Zwischenkanals zugeführten Volumenströme, insbesondere der Strom der aus dem Mittel zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung von dem Fluid austretenden Fluidteilströme, mittels mindestens eines Stellglieds entsprechend variabel einstellbar, insbesondere steuer- oder regelbar ist.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Stoffauflaufs der eingangs genannten Art erbringt eine weitestgehende, vorzugsweise vollständige Vermeidung der Nachteile des Stands der Technik und eine wesentlich verbesserte Erfüllung der insbesondere technologischen Anforderungen. Zudem weist der erfindungsgemäße Stoffauflauf ein technisch einfaches und zuverlässiges Zudosiersystem auf, welches zudem noch kostengünstig und technisch einfach auszuführen ist.
Durch eine geschickte Verteilung der Druckverluste im Stoffauflauf werden die Volumenströme in den beiden Randbereichen des Turbulenzerzeugungsmittels durch die Stellglieder in ausreichendem Maße einstellbar, insbesondere steuer- oder regelbar. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Druckniveau in den beiden seitlichen und abgetrennten Randkammern des Zwischenkanals niedriger ist als das Druckniveau in der Mittenkammer des mittleren Zwischenkanalbereichs des Zwischenkanals. Um diesen Anteil wird der am entsprechenden Stellglied anliegende Differenzdruck höher und größere Durchsatzmengen sind somit möglich.
Der Gesamtdruckverlust des den erfindungsgemäßen Stoffauflauf umfassenden Systems soll ≤ 2 bar, vorzugsweise ≤ 1,5 bar, insbesondere ≤ 1,0 bar, sein.
Durchgeführte Versuche und gewonnene Felderfahrungen haben gezeigt, dass durch eine einfache Trendregulierung etwa 80% der erforderlichen Faserorientierungs-Garantien erfüllt werden können. Mit der erfindungsgemäßen Ausgestal tung des Stoffauflaufs kann eine solche Trendregulierung bei einfach gehaltenem Aufbau des Stoffauflaufs und einer kostengünstigen konstruktiven Umsetzung des betreffenden Konzeptes bewerkstelligt werden. Dies ist insbesondere auch unter Beibehaltung bisheriger Stoffauflauf-Konzepte mit einer entsprechenden Verdünnungseinrichtung möglich. Zudem ist problemlos ein jeweiliger Einsatz von in der Stoffauflaufdüse angeordneten Lamellen möglich. Veränderungen am Turbulenzerzeuger sind hierzu nicht mehr erforderlich. Bei einem entsprechenden Verdünnungswasser-Stoffauflauf sind gleiche Stoffdichten über die Bahnbreite erzielbar. Es ist insbesondere auch eine gleiche Regelung über die Bahnbreite möglich. Überdies ergeben sich gute Reinigungsmöglichkeiten. Es kann ein gleicher Turbulenzgrad über die Bahnbreite beim Eintritt in die Düse erreicht werden. Grundsätzlich ist auch ein Rückbau möglich. In ”CFD”-Rechnungen wurde nachgewiesen, dass zum Erreichen eines entsprechenden Ergebnisses eine Abtrennung des maschinenbreiten Zwischenkanals geboten ist.
Auch kann in der Stoffauflaufdüse des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs wenigstens ein, dem Fachmann wohl bekanntes Trennelement, insbesondere eine Lamelle angeordnet sein. Sollten mehrere Trennelemente, insbesondere Lamellen in der Stoffauflaufdüse des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs angeordnet sein, so können sie unterschiedliche Längen und gegebenenfalls auch unterschiedliche Eigenschaften, wie Oberflächenkonturen und dergleichen, aufweisen.
So kann zur Beeinflussung des Faserorientierungsquerprofils in der herzustellenden Faserstoffbahn auch der jeweils den seitlichen und abgetrennten Randkammern des Zwischenkanals zugeführte Volumenstrom von wenigstens einer Faserstoffsuspension mittels mindestens eines Stellglieds entsprechend variabel einstellbar, insbesondere steuer- oder regelbar sein. Hierzu können die in der Verteilrohrlochplatte angebrachten Kanäle einstellbar oder mittels einer Vorrichtung, insbesondere eines Stellgliedes sogar steuer- oder regelbar sein. Insgesamt kann mittels dieser Ausgestaltung ein mehr oder weniger stark ausgeprägter Einfluss auf die Stoffdichte in den beiden seitlichen und abgetrennten Randkammern des Zwischenkanals des Stoffauflaufs genommen werden.
Weiterhin können der seitlichen und abgetrennten Randkammer des Zwischenkanals mindestens in einer Spalte, vorzugsweise in mehreren Spalten, insbesondere in zwei Spalten, angeordnete Strömungskanäle des Turbulenzerzeugungsmittels nachgeordnet sein. Hierdurch wird eine variabel gestaltbare Teilungsanpassung in Bezug auf die Auslaufbreite des Stoffauflaufs möglich.
Und die der seitlichen und abgetrennten Randkammer des Zwischenkanals nachgeordneten Strömungskanäle des Turbulenzerzeugungsmittels weisen bevorzugt einen größeren Strömungsquerschnitt als die der Mittenkammer des mittleren Zwischenkanalbereichs des Zwischenkanals nachgeordneten Strömungskanäle des Turbulenzerzeugungsmittels auf. Somit wird ein kleinerer Druckverlust bei der Nominalströmung in dem Stoffauflauf erreicht, der sich wiederum positiv auf die Qualitätseigenschaften der herzustellenden Faserstoffbahn auswirkt.
Der seitlichen und abgetrennten Randkammer des Zwischenkanals sind bevorzugt mindestens in einer Spalte, vorzugsweise in mehreren Spalten, insbesondere in zwei Spalten, angeordnete Kanäle der Verteilrohrlochplatte vorgeordnet. Hierdurch kann eine ausreichende Zufuhr von Faserstoffsuspension in die seitliche und abgetrennte Randkammer des Zwischenkanals auch bei kleineren Strömungsgeschwindigkeiten sichergestellt werden. Die der seitlichen und abgetrennten Randkammer des Zwischenkanals vorgeordneten Kanäle der Verteilrohrlochplatte können überdies einen kleineren Strömungsquerschnitt als die der Mittenkammer des mittleren Zwischenkanalbereichs des Zwischenkanals vorgeordneten Kanäle der Verteilrohrlochplatte aufweisen.
Überdies ist bevorzugt eine mittige Druckverlustverteilung des Systems Turbulenzerzeugungsmittel-Verteilrohrlochplatte zugunsten des Turbulenzerzeugungsmittels in der Mittenkammer des mittleren Zwischenkanalbereichs des Zwischen kanals in einem Verhältnis von 5:1 bis 1:1 vorgesehen. Hierdurch kann in der offenen Mittenkammer des mittleren Zwischenkanalbereichs des Zwischenkanals des Stoffauflaufs eine ausreichend gute Volumenkonstanz erzielt werden. Und die seitliche Druckverlustverteilung des Systems Turbulenzerzeugungsmittel-Verteilrohrlochplatte zugunsten der Verteilrohrlochplatte in der seitlichen und abgetrennten Randkammer des Zwischenkanals ist bevorzugt in einem Verhältnis von 10:1 bis 1:1 vorgesehen.
Auch kann die wenigstens eine der Zuführvorrichtung zugeführte Faserstoffsuspension ausschließlich den sich stromabwärts anschließenden Kanälen der Verteilrohrlochplatte zugeführt sein. Damit kann ein Stoffauflauf ohne eine Rezirkulation der Faserstoffsuspension realisiert werden und die Menge an Faserstoffsuspension am Rand variiert in einem wesentlichen Maße weniger stark.
Im Hinblick auf die Erreichung von guten bis sehr guten Qualitätseigenschaften in der herzustellenden Faserstoffbahn und eine optimierte Betriebsweise des Stoffauflaufs kann auch eine Regelung bzw. eine Bestimmung der Volumenströme und/oder eine Regelung des Faserorientierungs-Querprofils der Faserstoffbahn mittels einer Differenzdruckmessung der Drücke in der Mittenkammer des mittleren Zwischenkanalbereichs des Zwischenkanals und in den beiden seitlichen und abgetrennten Randkammern des Zwischenkanals erfolgen.
Das Stellglied umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform eine verstellbare, insbesondere eine steuer-/regelbare Drossel. Eine derartige Drossel weist in bekannter Weise eine ausgereifte Technik und somit ein gutes und sicheres Betriebsverhalten auf.
Das jeweilige Mittel zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung des Fluids in Fluidteilströmen in die wenigstens eine Faserstoffsuspension umfasst bevorzugt ein Dosierschwert, wie es in der deutschen Patentanmeldung (Anmelder-Aktenzeichen: HPA14265 DE und Anmelder-Arbeitstitel: „MJ II-DoS-TE-Geomet rie”) mit gleichem Anmeldetag wie die vorliegende Patentanmeldung beschrieben und gezeigt ist. Der diesbezügliche Offenbarungsgehalt wird hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht.
Das Fluid besteht vorzugsweise aus Wasser, insbesondere Klarwasser, oder aus einer Faserstoffsuspension, insbesondere Siebwasser, deren Konzentration sich von der durchschnittlichen Konzentration der mindestens einen Faserstoffsuspension in dem Stoffauflauf unterscheidet. Diese Fluidarten haben sich in ähnlichen Anwendungen bereits bestens bewährt.
Der erfindungsgemäße Stoffauflauf eignet sich in hervorragender Weise zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn. Dabei kann insbesondere ein Faserorientierungs-Regelsystem vorgesehen sein, welches eine am Maschinenende vorgesehene Einrichtung zur Messung des Faserorientierungs-Querprofils der Faserstoffbahn, eine die erhaltenen Messsignale weiterverarbeitende Recheneinheit und die Stellglieder des Stoffauflaufs umfasst. Die in der Maschine mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Stoffauflauf hergestellte Faserstoffbahn weist durchwegs hervorragende Eigenschaften auf, da unter anderem die Regelung sowohl ihres Faserorientierungsquerprofils als auch ihres Flächengewichtsquerprofils möglich ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigen
1 eine vertikale und schematische Längsschnittdarstellung eines Stoffauflaufs für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn aus wenigstens einer Faserstoffsuspension gemäß dem Stand der Technik;
2 eine horizontale, teilweise und schematische Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufs für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn aus wenigstens einer Faserstoffsuspension;
3 eine schematische Detaildarstellung einer weiteren Ausführungsform des in der 2 dargestellten erfindungsgemäßen Stoffauflaufs für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn aus wenigstens einer Faserstoffsuspension; und
4 eine vereinfachte schematische Darstellung einer mit einem erfindungsgemäßen Stoffauflauf versehenen Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, bei der der erfindungsgemäße Stoffauflauf in ein Faserorientierungs-Regelsystem eingebunden ist.
Die 1 zeigt eine vertikale und schematische Längsschnittdarstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines aus dem Stand der Technik bekannten Stoffauflaufs 1 für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn 3 aus einer Faserstoffsuspension 2 (Pfeil). Der dargestellte Stoffauflauf 1 kann selbstverständlich auch als ein Mehrschichtenstoffauflauf ausgebildet sein, der zumindest zwei unterschiedliche Faserstoffsuspensionen zur Herstellung der Faserstoffbahn 3 verwendet. Die Faserstoffbahn 3 kann dabei insbesondere eine Papier-, Karton- oder Tissuebahn sein.
Der Stoffauflauf 1 weist eine die eine Faserstoffsuspension 2 (Pfeil) zuführende Zuführvorrichtung 4, beispielsweise in der Ausführung eines dargestellten Querverteilrohrs 5 oder eines nicht dargestellten Rundverteilers mit einer Vielzahl an Schläuchen, auf.
Der Zuführvorrichtung 4 schließt sich stromabwärts eine Verteilrohrlochplatte 6 an, die eine Vielzahl von in Zeilen Z und in Spalten S angeordneten Kanälen 7 aufweist.
Wiederum stromabwärts zur Verteilrohrlochplatte 6 schließt sich ein über die Breite B (Pfeil) des Stoffauflaufs 1 erstreckender Zwischenkanal 8 an, der mit mehreren in Breitenrichtung des Stoffauflaufs 1 zueinander beabstandeten Mitteln 9 zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung von einem Fluid 10 (Pfeil) in Fluidteilströmen 10.T (Pfeile) in die Faserstoffsuspension 2 (Pfeil) versehen ist. Das einzelne Mittel 9 zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung umfasst jeweils mehrere eine jeweilige Zudosierkanalöffnung aufweisende, in unterschiedlichen Höhen mündende und mit einem gemeinsamen Versorgungskanal 12 verbundene Zudosierkanäle 11.
Dem Zwischenkanal 8 stromabwärts nachgeordnet ist ein Turbulenzerzeugungsmittel 13 mit einer Vielzahl von in Zeilen Z und in Spalten S angeordneten Strömungskanälen 14. Während des Betriebs des Stoffauflaufs 1 wird die Faserstoffsuspension 2 (Pfeil) in dem Turbulenzerzeugungsmittel 13 in Faserstoffsuspensionsteilströme aufgeteilt und nach dem Austritt aus dem Turbulenzerzeugungsmittel in einer maschinenbreiten Kammer 15 in Ausgestaltung einer einen Düsenspalt 17 aufweisenden Stoffauflaufdüse 16 wieder zusammengeführt, um die Bildung einer maschinenbreiten Faserstoffbahn 3 zu ermöglichen. Die Strömungskanäle 14 sind in bekannter Weise vorzugsweise als dünnwandige Turbulenzrohre und/oder Turbulenzrohrinserts mit zumindest streckenweise konstanten, zumindest streckenweise divergierenden, zumindest streckenweise konvergierenden und/oder sprunghaften Querschnittsflächen ausgebildet. Auch kann in der Stoffauflaufdüse 16 wenigstens ein, dem Fachmann wohl bekanntes und nicht explizit dargestelltes Trennelemente, insbesondere eine Lamelle angeordnet sein. Sollten mehrere Trennelemente, insbesondere Lamellen in der Stoffauflaufdüse 16 angeordnet sein, so können sie unterschiedliche Längen und gegebenenfalls auch unterschiedliche Eigenschaften, wie Oberflächenkonturen und dergleichen, aufweisen.
Die Stoffauflaufdüse 16 kann auslaufseitig zumindest einseitig mit einer gestrichelt angedeuteten Blende 18 versehen sein.
Die 2 zeigt eine horizontale, teilweise und schematische Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufs 1 für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn 3 aus wenigstens einer Faserstoffsuspension 2. Der Grundaufbau dieses Stoffauflaufs 1 entspricht im Wesentlichen dem Grundaufbau des in der 1 schematisch dargestellten Stoffauflaufs 1, so dass auch auf diese Figurenbeschreibung verwiesen wird. Der Stoffauflauf 1 weist allgemein einen zur Längsmittellinie LML (Doppelpfeil) spiegelbildlichen Aufbau auf.
Der Zwischenkanal 8 des Stoffauflaufs 1 weist außenseitig seines mittleren Zwischenkanalbereichs 8.M zwei seitliche Randkammern 8.RK auf, die von der Mittenkammer 8.MK des mittleren Zwischenkanalbereichs 8.M des Zwischenkanals 8 durch jeweils eine ortsfest angeordnete und sich über die Länge 8.L des Zwischenkanals 8 erstreckende Trennwand 19 abgetrennt sind. In der jeweiligen Randkammer 8.RK ist jeweils ein Mittel 9 zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung von dem Fluid 10 angeordnet. Selbstverständlich können in der jeweiligen Randkammer 8.RK auch mehrere Mittel 9 zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung von dem Fluid 10 angeordnet sein.
Weiterhin ist zur Beeinflussung des Faserorientierungsquerprofils in der herzustellenden Faserstoffbahn 3 der jeweils den seitlichen und abgetrennten Randkammern 8.RK des Zwischenkanals 8 zugeführte Volumenstrom 10.V, insbesondere der Volumenstrom der aus dem Mittel 9 zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung von dem Fluid 10 austretenden Fluidteilströme 10.T (Pfeile), mittels mindestens eines lediglich angedeuteten Stellglieds 20 entsprechend variabel einstellbar, insbesondere steuer- oder regelbar (vgl. 1). Das lediglich angedeutete Stellglied 20 umfasst bevorzugt eine verstellbare, insbesondere eine steuer-/regelbare Drossel bekannter Bauart und bekannter Funktionsweise.
Weiterhin ist zur Beeinflussung des Faserorientierungsquerprofils in der herzustellenden Faserstoffbahn 3 auch der jeweils den seitlichen und abgetrennten Randkammern 8.RK des Zwischenkanals 8 über den Kanal 7 der Verteilrohrlochplatte 6 zugeführte Volumenstrom 2.V von der Faserstoffsuspension 2 mittels mindestens eines lediglich angedeuteten Stellglieds 21 entsprechend variabel einstellbar, insbesondere steuer- oder regelbar. Das lediglich angedeutete Stellglied 21 umfasst bevorzugt eine verstellbare, insbesondere eine steuer-/regelbare Drossel bekannter Bauart und bekannter Funktionsweise.
Der jeweiligen seitlichen und abgetrennten Randkammer 8.RK des Zwischenkanals 8 sind in zwei Spalten S1, S2 angeordnete Strömungskanäle 14 des Turbulenzerzeugungsmittels 13 nachgeordnet. Selbstverständlich können der jeweiligen seitlichen und abgetrennten Randkammer 8.RK des Zwischenkanals 8 auch nur in einer Spalte oder in mehr als zwei Spalten angeordnete Strömungskanäle 14 des Turbulenzerzeugungsmittels 13 nachgeordnet sein.
Ferner weisen die der jeweiligen seitlichen und abgetrennten Randkammer 8.RK des Zwischenkanals 8 nachgeordneten Strömungskanäle 14 des Turbulenzerzeugungsmittels 13 weisen einen größeren Strömungsquerschnitt 14.RQ als die der Mittenkammer 8.MK des mittleren Zwischenkanalbereichs 8.M des Zwischenkanals 8 nachgeordneten Strömungskanäle 14 des Turbulenzerzeugungsmittels 13 auf. Der Strömungsquerschnitt der Strömungskanäle 14, die der Mittenkammer 8.MK des mittleren Zwischenkanalbereichs 8.M des Zwischenkanals 8 nachgeordnet sind, ist beispielhaft mit dem Bezugszeichen 14.MQ versehen.
Der jeweiligen seitlichen und abgetrennten Randkammer 8.RK des Zwischenkanals 8 sind mindestens in einer Spalte, vorzugsweise in mehreren Spalten, insbesondere in zwei Spalten, angeordnete Kanäle 7 der Verteilrohrlochplatte 6 vorgeordnet. In vorliegender Ausführungsform sind die Kanäle 7 der Verteilrohrplatte 6 lediglich in einer Spalte S3 angeordnet. Die der jeweiligen seitlichen und abgetrennten Randkammer 8.RK des Zwischenkanals 8 vorgeordneten Kanäle 7 der Verteilrohrlochplatte 6 einen kleineren Strömungsquerschnitt 7.RQ als die der Mittenkammer 8.MK des mittleren Zwischenkanalbereichs 8.M des Zwischenkanals 8 vorgeordneten Kanäle 7 der Verteilrohrlochplatte 6 auf. Der Strömungsquerschnitt der Strömungskanäle 7, die der Mittenkammer 8.MK des mittleren Zwischenkanalbereichs 8.M des Zwischenkanals 8 vorgeordnet sind, ist beispielhaft mit dem Bezugszeichen 7.MQ versehen.
Überdies sind eine mittige Druckverlustverteilung des Systems Turbulenzerzeugungsmittel 13 – Verteilrohrlochplatte 6 zugunsten des Turbulenzerzeugungsmittels 13 in der Mittenkammer 8.MK des mittleren Zwischenkanalbereichs 8.M des Zwischenkanals 8 in einem Verhältnis von 5:1 bis 1:1 und eine seitliche Druckverlustverteilung des Systems Turbulenzerzeugungsmittel 13 – Verteilrohrlochplatte 6 zugunsten der Verteilrohrlochplatte 6 in der jeweiligen seitlichen und abgetrennten Randkammer 8.RK des Zwischenkanals 8 in einem Verhältnis von 10:1 bis 1:1 vorgesehen.
Der Gesamtdruckverlust des den erfindungsgemäßen Stoffauflauf 1 umfassenden Systems ist ≤ 2 bar, vorzugsweise ≤ 1,5 bar, insbesondere ≤ 1,0 bar.
In der 2 ist auch ersichtlich, dass die der Zuführvorrichtung 4 zugeführte Faserstoffsuspension 2 ausschließlich den sich stromabwärts anschließenden Kanälen 7 der Verteilrohrlochplatte 6 zugeführt ist. Der Stoffauflauf 1 weist somit keine Rezirkulation für die ihm mittels der Zuführvorrichtung 4 zugeführte Faserstoffsuspension 2 auf.
Zudem erfolgt eine Regelung bzw. eine Bestimmung der Volumenströme 2.V, 10.V und/oder eine Regelung des Faserorientierungs-Querprofils der Faserstoffbahn 2 mittels einer Differenzdruckmessung der Drücke 8.mkp, 8.rkp in der Mittenkammer 8.MK des mittleren Zwischenkanalbereichs 8.M des Zwischenkanals 8 und in den beiden seitlichen und abgetrennten Randkammern 8.RK des Zwischenkanals 8.
Das Mittel 9 zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung von dem Fluid 10 in Fluidteilströmen 10.T (Pfeil) in die Faserstoffsuspension 2 ist als ein Dosierschwert 9.1 ausgebildet und es umfasst eine jeweilige Zudosierkanalöffnung 11.1 aufweisende und in unterschiedlicher Höhe mündende, mit einem gemeinsamen Versorgungskanal 12 verbundene Zudosierkanäle 11. Die jeweilige Zudosierkanalöffnung 11.1 ist mittig oder annähernd mittig zwischen zwei benachbarten Spalten S an Kanälen 14 des Turbulenzerzeugungsmittels 13 angeordnet, so dass die aus dem jeweiligen Mittel 9 zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung austretenden Fluidteilströme 10.T (Pfeil) auch mittig oder annähernd mittig zwischen zwei benachbarten Spalten S an Kanälen 14 des Turbulenzerzeugungsmittels 13 auf das Turbulenzerzeugungsmittel 13 auftreffen. Die in unterschiedlicher Höhe mündenden Zudosierkanäle 11 des Mittels 9 zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung sind in gleichen Abständen angeordnet und der mit dem gemeinsamen Versorgungskanal 12 verbundene Zudosierkanal 11 des Mittels 9 zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung weist eine kreisrunde Querschnittfläche 11.Q mit einem Durchmesser 11.D von 2 bis 10 mm, vorzugsweise von 4 bis 6 mm, auf. Der gemeinsame Versorgungskanal 12 des Mittels 9 zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung hingegen weist eine kreisrunde Querschnittfläche 12.Q mit einem Durchmesser 12.D von 6 bis 20 mm, vorzugsweise von 10 bis 15 mm, auf (vgl. Detail X).
Das als Dosierschwert 9.1 ausgebildete Mittel 9 zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung weist eine Länge 9.L im Bereich von 60 bis 350 mm, vorzugsweise von 100 bis 250 mm, und in Abhängigkeit von der Höhe der Zwischenkammer des Stoffauflaufs 1 eine Höhe 9.H (vgl. auch 1) im Bereich von 50 bis 300 mm, vorzugsweise von 75 bis 250 mm, auf. Die Mittel 9 zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung weisen eine vorzugsweise gleiche Teilung T in Breitenrichtung des Stoffauflaufs 1 im Bereich von 10 bis 100 mm, vorzugsweise von 25, 33, 50 oder 66 mm, auf.
Das Dosierschwert 9.1 ist in der deutschen Patentanmeldung (Anmelder-Aktenzeichen: HPA14265 DE und Anmelder-Arbeitstitel: „MJ II-DoS-TE-Geometrie”) mit gleichem Anmeldetag wie die vorliegende Patentanmeldung beschrieben und gezeigt. Der diesbezügliche Offenbarungsgehalt wird hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht.
Und die 3 zeigt eine schematische Detaildarstellung einer weiteren Ausführungsform des in der 2 dargestellten erfindungsgemäßen Stoffauflaufs 1 für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn aus wenigstens einer Faserstoffsuspension.
Das in der jeweiligen seitlichen und abgetrennten Randkammer 8.RK des Zwischenkanals 8 angeordnete Mittel 9 zur Dosierung von einem Fluid 10 in Fluidteilströmen 10.T. (Pfeile) in die Faserstoffsuspension 2 weist jeweils zwei Zudosierkanalöffnungen 11.1 – in Längsrichtung des Mittels 9 zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung des Fluids 10 gesehen – benachbart auf, so dass mindestens zwei in einer Zeile Z benachbart angeordnete Strömungskanäle 14 des Turbulenzerzeugungsmittels 13 mit dem Fluid 10 direkt oder indirekt gespeist werden können.
Die 4 zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung eine mit einem Stoffauflauf 1 gemäß der 2 versehene Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn 3, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, bei der der Stoffauflauf 1 in ein Faserorientierungs-Regelsystem 22 eingebunden ist. Das Faserorientierungs-Regelsystem 22 umfasst eine am Maschinenende vorgesehene Einrichtung 23 zur Messung des Faserorientierungs-Querprofils der Faserstoffbahn 3, eine die erhaltenen Messsignale weiterverarbeitende Recheneinheit 24 und die lediglich angedeuteten Stellglieder 20, 21 des Stoffauflaufs 1.
Die Merkmale der in den 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsformen des jeweiligen Stoffauflaufs 1 können für den Fachmann in nahe liegender Weise auch zumindest teilweise miteinander kombiniert werden.
Und das den jeweiligen Stoffauflauf 1 der 1 bis 4 durchströmende Fluid 10 besteht zumindest aus Wasser, insbesondere Siebwasser oder Klarwasser, oder aus wenigstens einer Faserstoffsuspension, deren Konzentration sich von der durchschnittlichen Konzentration der wenigstens einen in dem Stoffauflauf 1 strömenden Faserstoffsuspension 2 unterscheidet.
Der jeweilige Stoffauflauf 1 der 1 bis 4 eignet sich in besonderem Maße zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn 3, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension 2.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Stoffauflauf der eingangs genannten Art derart verbessert wird, dass die zuvor erwähnten Nachteile des Stands der Technik weitestgehend, vorzugsweise vollständig beseitigt werden. Dabei wird der Stoffauflauf im Aufbau möglichst einfach gehalten und es wird zudem ein technisch einfaches und zuverlässiges Zudosiersystem angegeben welches zudem noch kostengünstig und technisch einfach ausführbar ist.

1: Stoffauflauf
2: Faserstoffsuspension (Pfeil)
2.V: Volumenstrom
3: Faserstoffbahn
4: Zuführvorrichtung
5: Querverteilrohr
6: Verteilrohrlochplatte
7: Kanal
7.MQ: Strömungsquerschnitt
7.RQ: Strömungsquerschnitt
8: Zwischenkanal
8.L: Länge
8.M: Zwischenkanalbereich
8.MK: Mittenkammer
8.mkp: Druck
8.RK: Seitliche Randkammer
8.rkp: Druck
9: Mittel zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung von einem Fluid
9.1: Dosierschwert
9.H: Höhe
9.L: Länge
10: Fluid (Pfeil)
10.T: Fluidteilstrom (Pfeil)
10.V: Volumenstrom
11: Zudosierkanal
11.1: Zudosierkanalöffnung
11.D: Durchmesser
11.Q: Querschnittfläche
12: Versorgungskanal
12.D: Durchmesser
12.Q: Querschnittfläche
13: Turbulenzerzeugungsmittel
14: Strömungskanal
14.MQ: Strömungsquerschnitt
14.RQ: Strömungsquerschnitt
15: Maschinenbreite Kammer
16: Stoffauflaufdüse
17: Düsenspalt
18: Blende
19: Trennwand
20: Stellglied, Drossel
21: Stellglied, Drossel
22: Faserorientierungs-Regelsystem
23: Einrichtung zur Messung des Faserorientierungs-Querprofils
24: Recheneinheit
B: Breite (Pfeil)
LML: Längsmittellinie (Doppelpfeil)
S1: Spalte
S2: Spalte
S3: Spalte
S: Spalte
T: Teilung
X: Detail
Z: Zeile

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 4416898 A1 [0002, 0003]
- DE 4416899 A1 [0002, 0004]
- DE 4416909 A1 [0002, 0005]

Claims

Stoffauflauf (1) für eine Maschine (100) zur Herstellung einer Faserstoffbahn (3), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension (2), mit einer die wenigstens eine Faserstoffsuspension (2) zuführenden Zuführvorrichtung (4, 5), mit einer sich stromabwärts anschließenden und eine Vielzahl von in Zeilen (Z) und in Spalten (S) angeordneten Kanälen (7) aufweisenden Verteilrohrlochplatte (6), mit einem stromabwärts dazu liegenden, sich über die Breite (B) des Stoffauflaufs (1) erstreckenden Zwischenkanal (8) mit mehreren in Breitenrichtung des Stoffauflaufs (1) zueinander beabstandeten Mitteln zur (9, 9.1) Zudosierung von einem Fluid (10) in Fluidteilströmen (10.T) in die wenigstens eine Faserstoffsuspension (2), wobei das einzelne Mittel (9, 9.1) jeweils mehrere eine jeweilige Zudosierkanalöffnung (11.1) aufweisende, in unterschiedlichen Höhen mündende und mit einem gemeinsamen Versorgungskanal (12) verbundene Zudosierkanäle (11) umfasst, mit einem stromabwärts angeordneten Turbulenzerzeugungsmittel (13) mit einer Vielzahl von in Zeilen (Z) und in Spalten (S) angeordneten Strömungskanälen (14), und mit einer sich dem Turbulenzerzeugungsmittel (13) unmittelbar anschließenden und einen Düsenspalt (17) aufweisenden Stoffauflaufdüse (16), dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkanal (8) außenseitig seines mittleren Zwischenkanalbereichs (8.M) zwei seitliche Randkammern (8.R) aufweist, die von der Mittenkammer (8.MK) des mittleren Zwischenkanalbereichs (8.M) des Zwischenkanals (8) durch jeweils eine ortsfest angeordnete und sich über die Länge (8.1) des Zwischenkanals (8) erstreckende Trennwand (19) abgetrennt sind, und dass zur Beeinflussung des Faserorientierungsquerprofils in der herzustellenden Faserstoffbahn (3) zumindest einer der jeweils den seitlichen und abgetrennten Randkammern (8.R) des Zwischenkanals (8) zugeführten Volumenströme (10.V), insbesondere der Volumenstrom (10.V) der aus dem Mittel (9, 9.1) zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung von dem Fluid (10) austretenden Fluidteilströme (10.T), mittels mindestens eines Stellglieds (20) entsprechend variabel einstellbar, insbesondere steuer- oder regelbar ist.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beeinflussung des Faserorientierungsquerprofils in der herzustellenden Faserstoffbahn (3) auch der jeweils den seitlichen und abgetrennten Randkammern (8.R) des Zwischenkanals (8) zugeführte Volumenstrom (2.V) von wenigstens einer Faserstoffsuspension (2) mittels mindestens eines Stellglieds (21) entsprechend variabel einstellbar, insbesondere steuer- oder regelbar ist.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der seitlichen und abgetrennten Randkammer (8.R) des Zwischenkanals (8) mindestens in einer Spalte, vorzugsweise in mehreren Spalten, insbesondere in zwei Spalten (S1, S2), angeordnete Strömungskanäle (14) des Turbulenzerzeugungsmittels (13) nachgeordnet sind.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die der seitlichen und abgetrennten Randkammer (8.R) des Zwischenkanals (8) nachgeordneten Strömungskanäle (14) des Turbulenzerzeugungsmittels (13) einen größeren Strömungsquerschnitt (14.RQ) als die der Mittenkammer (8.MK) des mittleren Zwischenkanalbereichs (8.M) des Zwischenkanals (8) nachgeordneten Strömungskanäle (14) des Turbulenzerzeugungsmittels (13) aufweisen.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der seitlichen und abgetrennten Randkammer (8.R) des Zwischenkanals (8) mindestens in einer Spalte (S3), vorzugsweise in mehreren Spalten, insbesondere in zwei Spalten, angeordnete Kanäle (7) der Verteilrohrlochplatte (6) vorgeordnet sind.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die der seitlichen und abgetrennten Randkammer (8.R) des Zwischenkanals (8) vorgeordneten Kanäle (7) der Verteilrohrlochplatte (6) einen kleineren Strömungsquerschnitt (7.RQ) als die der Mittenkammer (8.MK) des mittleren Zwischenkanalbereichs (8.M) des Zwischenkanals (8) vorgeordneten Kanäle (7) der Verteilrohrlochplatte (6) aufweisen.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mittige Druckverlustverteilung des Systems Turbulenzerzeugungsmittel (13) – Verteilrohrlochplatte (6) zugunsten des Turbulenzerzeugungsmittels (13) in der Mittenkammer (8.MK) des mittleren Zwischenkanalbereichs (8.M) des Zwischenkanals (8) in einem Verhältnis von 5:1 bis 1:1 vorgesehen ist.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine seitliche Druckverlustverteilung des Systems Turbulenzerzeugungsmittel (13) – Verteilrohrlochplatte (6) zugunsten der Verteilrohrlochplatte (6) in der seitlichen und abgetrennten Randkammer (8.R) des Zwischenkanals (8) in einem Verhältnis von 10:1 bis 1:1 vorgesehen ist.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine der Zuführvorrichtung (4, 5) zugeführte Faserstoffsuspension (2) ausschließlich den sich stromabwärts anschließenden Kanälen (7) der Verteilrohrlochplatte (6) zugeführt ist.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelung bzw. eine Bestimmung der Volumenströme (2.V, 10.V) und/oder eine Regelung des Faserorientierungs-Querprofils der Faserstoffbahn (3) mittels einer Differenzdruckmessung der Drücke (8.mkp, 8.rkp) in der Mittenkammer (8.MK) des mittleren Zwischenkanalbereichs (8.M) des Zwischenkanals (8) und in den beiden seitlichen und abgetrennten Randkammern (8.R) des Zwischenkanals (8) erfolgt.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (20, 21) eine verstellbare, insbesondere eine steuer-/regelbare Drossel (20, 21) umfasst.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Mittel (9, 9.1) zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung von dem Fluid (10) in Fluidteilströmen (10.T) in die wenigstens eine Faserstoffsuspension (2) ein Dosierschwert (9.1) umfasst.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (10) aus Wasser, insbesondere Siebwasser oder Klarwasser, oder aus wenigstens einer Faserstoffsuspension, deren Konzentration sich von der durchschnittlichen Konzentration der wenigstens einen in dem Stoffauflauf (1) strömenden Faserstoffsuspension (2) unterscheidet, besteht.
Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn (3), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mit wenigstens einem Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Faserorientierungs-Regelsystem (22) vorgesehen ist, welches eine vorzugsweise am Maschinenende vorgesehene Einrichtung zur Messung des Faserorientierungs-Querprofils (23) der Faserstoffbahn (3), eine die erhaltenen Messsignale weiterverarbeitende Recheneinheit (24) und die Stellglieder (20, 21) des Stoffauflaufs (1) umfasst.