DE102009000803A1

DE102009000803A1 - Doppelsiebformer

Info

Publication number: DE102009000803A1
Application number: DE200910000803
Authority: DE
Inventors: Gerhard Weiss; Jean Y. Nouaze; Wolfgang Schwarz; Franz Stelzhammmer
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2009-02-12
Publication date: 2010-08-19
Also published as: WO2010091915A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Doppelsiebformer (16) einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus zumindest einer Faserstoffsuspension, mit zwei umlaufenden endlosen Sieben (18, 20) und einer Formierwalze (22), in deren Bereich die beiden Siebe (18, 20) unter Bildung eines Einlaufspalts (24) zusammenlaufen, wobei die Formierwalze (22) über einen bestimmten Umschlingungsbereich von den beiden Sieben (18, 20) umschlungen ist und die Entwässerung der Faserstoffbahn in diesem Umschlingungsbereich einerseits durch das Außensieb (18) hindurch in einen Strahlkanal (28) und andererseits über die Formierwalze (22) in den Bereich der Schlaufe des Innensiebs (20) erfolgt. Der erfindungsgemäße Doppelsiebformer (16) ist dadurch gekennzeichnet, dass das in den Strahlkanal (28) abgeschleuderte Siebwasser durch insbesondere im Strahlkanal vorgesehene Führungsmittel (32) so geführt und zu dessen Ausgang (34) umgelenkt ist, dass es am Ausgang (24) des Strahlkanals (28) als zumindest im Wesentlichen laminare Strömung austritt, und/oder dass zumindest der größte Teil des von der Formierwalze (22) in den Bereich der Schlaufe des Innensiebs (20) abgeschleuderten Siebwassers zunächst in einen geschlossenen Kanal (40) geführt ist, in dem Führungsmittel (42) vorgesehen sind, um eine zumindest im Wesentlichen laminare Siebwasserströmung im geschlossenen Kanal (40) zu erzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Doppelsiebformer einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus zumindest einer Faserstoffsuspension, mit zwei umlaufenden endlosen Sieben und einer Formierwalze, in deren Bereich die beiden Siebe unter Bildung eines Einlaufspalts zusammenlaufen, wobei die Formierwalze über einen bestimmten Umschlingungsbereich von den beiden Sieben umschlungen ist und die Entwässerung der Faserstoffbahn in diesem Umschlingungsbereich einerseits durch das Obersieb hindurch in einen Strahlkanal und andererseits über die Formierwalze in den Bereich der Schlaufe des Innensiebs erfolgt.
Doppelsieb- oder Gapformer dieser Art sind beispielsweise aus den Druckschriften EP 1 536 062 A1 und DE 198 03 591 A1 bekannt.
Bei Gapformern neuerer Bauart ist die Formierwalze über einen größeren Umschlingungsbereich von den beiden Sieben umschlungen. Damit ergeben sich insbesondere im Einschussbereich, das heißt im Umschlingungsbereich, hohe Entwässerungsmengen sowohl in Richtung des Formierwalzenmantels als auch nach oben oder außen durch das Obersieb in Richtung Strahlkanal.
1 zeigt in schematischer Darstellung eine typische Verteilung der Entwässerungsmengen an einem Gapformer. Danach kann im Umschlingungsbereich die Entwässerung durch das Obersieb 10 hindurch nach oben oder außen insbesondere in einem Bereich von etwa 40 bis etwa 60% und die Entwässerung in Richtung des mit dem Untersieb 12 in Kontakt stehenden Mantels der Formierwalze 14 insbesondere in einem Bereich von etwa 35 bis etwa 55% der Gesamtentwässerung des Gapformers liegen.
Insbesondere zur Herstellung von Verpackungspapier ist man bestrebt, in diesem Bereich maximale Entwässerungskapazitäten zu realisieren, da dies die Festigkeitsparameter des Papiers positiv beeinflusst.
Generell werden die entwässerten Mengen als Siebwasser bezeichnet, das prozesstechnisch aufbereitet wieder in den Kreislauf als Verdünnungswasser beigemengt werden kann.
Charakteristisch für die aus der Faserstoffsuspension entfernten Wassermengen oder niederkonsistenten Suspensionen ist insbesondere die unmittelbar nach deren Austritt auftretende turbulente Strömung und Wasserführung unter Atmosphärenbedingungen, das heißt unter Kontakt mit Umgebungsluft. Unter diesen Bedingungen kommt es zwangsweise zum Einschlagen von Gas, vorwiegend Luft, in die Wassermengen bzw. niederkonsistenten Suspensionen. Da in dem genannten Umschlingungsbereich oft mehr als 90% der Entwässerung stattfindet, bringt dies eine massive Erhöhung des Gasgehalts des Siebwassers mit sich.
Der genannte Gasgehalt, vorwiegend freie Luft, wirkt sich wesentlich auf die Runnability der betreffenden Papiermaschine aus. Bei den dabei auftretenden Störungen kann es sich beispielsweise um die Erzeugung eines inhomogenen Stoffstrahls aus dem Stoffauflauf, Luftblasen in der Fasermatte, usw. handeln. Solche Störungen führen in der Regel zu Abrissen der Papierbahn bzw. zwingen den Papierhersteller zur Reduktion der Produktionsgeschwindigkeit.
Aus diesem Grund werden bis heute große Entgasungsanlagen, nämlich große fallweise vakuumbeaufschlagte Behälter eingesetzt, die das aus dem Former kommende Siebwasser nachbehandeln und dessen Gasgehalt stark reduzieren, so dass letztendlich die am Stoffauflauf ankommenden Suspensionsmengen einen Gasgehalt ≤ 1,5% bei Geschwindigkeiten über 1.200 m/min aufweisen.
Technologisch haben sich diese bekannten Vorrichtungen bewährt. Von Nachteil ist allerdings der relativ große Platzbedarf nahe der Papiermaschine für das Vorentlüftungsequipment sowie das Erfordernis eines entsprechend hohen Nebengebäudes im Bereich des Formers zur Unterbringung des vakuumbeaufschlagten Behälters. Zudem wird der erforderliche triebseitige Zugang zum Former erschwert. Die Gesamtkosten des Papiermaschinen-Gebäudes erhöhen sich um etwa 1,5%. Zudem erfordert die Verrohrung eine aufwendige Planung, nachdem diese je nach den örtlichen Gegebenheiten jeweils eine Einzellösung erfordert. Darüber hinaus bringen die erforderlichen Aggregate wie insbesondere Vakuumpumpen usw. einen erheblichen Energiebedarf mit sich.
Aus der Druckschrift EP 1 233 104 A2 ist es bereits bekannt, zum Abführen des innerhalb der Schlaufe eines umlaufenden Entwässerungssiebens eines Doppelsiebformers anfallenden Siebwassers das Siebwasser durch ein innerhalb der Schlaufe angeordnetes Sammelbecken aufzufangen, das aufgefangene Siebwasser durch Absaugen des Bereichs oberhalb des Sammelbeckens noch innerhalb der Schiebschlaufe von der Luft zu trennen und das Siebwasser über wenigstens einen sich an das Sammelbecken anschließenden, unterhalb dessen Wasserspiegel liegenden Kanal aus dem Sammelbecken zu entfernen.
Bei einem aus der Druckschrift EP 1 538 258 A1 bekannten Langsiebformer wird im Formierbereich anfallendes Siebwasser in einer Siebwasserwanne gesammelt und anschließend in einer geschlossenen horizontalen Rohrleitung weitergeleitet.
Bei einer aus der Druckschrift DE 10 2006 059 545 A1 bekannten Vorrichtung zum Abführen von innerhalb einer Schlaufe eines umlaufenden Entwässerungssiebs anfallendem Siebwasser ist eine innerhalb der Schlaufe angeordnete Rinne zum Auffangen des Siebwassers vorgesehen, an die sich ein Auslaufkanal zum seitlichen Abführen eines Teils des aufgefangenen Siebwassers anschließt. In die Rinne mündet wenigstens eine Saugöffnung eines Saugkanals für eine Zwangsabführung zumindest eines Teils des aufgefangenen Siebwassers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Doppelsiebformer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die zuvor erwähnten Nachteile beseitigt sind. Dabei sollen insbesondere auch ohne oder zumindest mit vereinfachten Entgasungselementen außerhalb des Formers Gasgehalte unter 1,5% im Stoffauflauf erreicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das in den Strahlkanal abgeschleuderte Siebwasser durch insbesondere im Strahlkanal vorgesehene Führungsmittel so geführt und zu dessen Ausgang umgelenkt ist, dass es am Ausgang des Strahlkanals als zumindest im Wesentlichen laminare Strömung austritt, und/oder dass zumindest der größte Teil des von der Formierwalze in den Bereich der Schlaufe des Innensiebs abgeschleuderten Siebwassers zunächst in einen geschlossenen Kanal geführt ist, in dem Führungsmittel vorgesehen sind, um eine zumindest im wesentlichen laminare Siebwasserströmung im geschlossenen Kanal zu erzeugen.
Aufgrund dieser Ausbildung wird der freie Gasgehalt des Siebwassers auf einfache und effektive Weise ohne zusätzliche Entgasungsaggregate oder mit zumindest vereinfachten zusätzlichen Entgasungsaggregaten außerhalb der Papiermaschine auf ein Minimum reduziert.
Wie bereits erwähnt, erfolgt der Einschlag von Luft im Einschussbereich, wobei vorwiegend zwischen einer Entwässerung nach oben in den Strahlkanal und einer Entwässerung nach unten über die Formierwalze unterschieden werden kann. Dabei kann die Erfindung bei der einen oder der anderen oder bei beiden Entwässerungsphasen zum Tragen kommen.
Das in den Strahlkanal abgeschleuderte Siebwasser wird unter Zuhilfenahme von Führungsmitteln in der Art und Weise geführt, dass abrupte Umlenkungen vermieden werden. Damit wird bereits im Strahlkanal eine beginnende Separation von Siebwasser und Gas gefördert. Die so strömungsberuhigten Wassermengen weisen im Idealfall laminare Charakteristika am Ausgang des Strahlkanals auf. Die Führungsmittel können beispielsweise Führungsbleche oder dergleichen umfassen.
Der bei der Umlenkung des Siebwassers im Strahlkanal auftretende minimale Krümmungsradius ist vorzugsweise ≥ 50 mm.
Zur weiteren Reduzierung des freien Gasgehalts ist das aus dem Strahlkanal austretende Siebwasser zweckmäßigerweise in einem sich insbesondere allgemein quer zur Bahnlaufrichtung erstreckenden, an zumindest einem seitlichen Ende offenen Kanal geführt. Dieser Kanal kann vorteilhafterweise unter Umgebungsdruck stehen und/oder zumindest stellenweise auch mit Unterdruck beaufschlagt werden.
Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Doppelsiebformers besitzt der sich insbesondere allgemein quer zur Bahnlaufrichtung erstreckende Kanal einen solchen Querschnitt, dass sich endseitige Abflussgeschwindigkeiten des Siebwassers ≤ 1 m/s einstellen.
Bevorzugt ist das Verhältnis zwischen der allgemein in Bahnlaufrichtung gemessenen Breite und der Höhe des sich insbesondere allgemein quer zur Bahnlaufrichtung erstreckenden Kanals ≥ 1,5. Es kann beispielsweise 2,5:1 betragen.
Die Breite des Kanals liegt vorteilhafterweise in einem Bereich von etwa 500 bis etwa 2.500 mm.
Die genannten geometrischen Verhältnisse tragen dazu bei, dass sich seitliche Abflussgeschwindigkeiten von ≤ 1 m/s einstellen.
Es ist insbesondere auch eine solche Ausführung denkbar, bei der der sich allgemein quer zur Bahnlaufrichtung erstreckende Kanal einen Querschnitt entsprechend einem sich nach oben erweiternden Trapez oder einen Querschnitt besitzt, der einer zumindest im Wesentlichen ellipsoidartigen Halbschale entspricht.
Bei der Ausführung des sich allgemein quer zur Bahnlaufrichtung erstreckenden Kanals nach Art eines sich nach oben erweiternden Trapezes kann die in Bahnlaufrichtung gemessene Breite des Kanals in Höhe der Schwerlinie des Trapezes insbesondere in einem Bereich von etwa 250 bis etwa 2.500 mm liegen.
Bei einem einer zumindest im Wesentlichen ellipsoidartigen Halbschale entsprechenden Querschnitt des sich allgemein quer zur Bahnlaufrichtung erstreckenden Kanals beträgt das Verhältnis zwischen Haupt- und Nebenscheitel vorteilhafterweise zumindest 1,5. Dabei kann dieses Verhältnis beispielsweise 2,5:1 sein. Bevorzugte Längen des Hauptscheitels der gedachten Ellipse liegen in einem Bereich von etwa 100 bis etwa 2.500 mm.
Der sich insbesondere allgemein quer zur Bahnlaufrichtung erstreckende Kanal kann nach oben offen und/oder über wenigstens ein Absaugelement mit Vakuum beaufschlagbar sein. Der Kanal kann über wenigstens ein Absaugelement also auch unter Atmosphärendruck verbracht werden, was der Entfernung der freien Luft weiter förderlich ist. Ein solches Absaugelement verhindert zudem den Austritt gebildeter Nebelschwaden oder ähnlicher Luftmengen, was unter anderem die Verschmutzungsneigung in diesem Bereich verringert.
Der mittels wenigstens eines Absaugelements erzeugte Unterdruck liegt vorteilhafterweise in einem Bereich von 0 bis etwa 500 mbar.
Wie bereits erwähnt, wird zumindest der größte Teil des von der Formierwalze in den Bereich der Schlaufe des Innensiebs insbesondere bzw. unten abgeschleuderten Siebwassers vorzugsweise zunächst in einem geschlossenen Kanal gesammelt. Dabei ist insbesondere auch denkbar, dass ein bzw. der kleinere Anteil des abgeschleuderten Siebwassers außerhalb des geschlossenen Kanals abgeführt wird. Dieser kleinere Anteil kann insbesondere an der Außenkontur des geschlossenen Kanals bis zu einer sich an den Kanal anschließenden Rinne geführt sein.
Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Siebformers umfasst der geschlossene Kanal zunächst einen zumindest im Wesentlichen vertikalen, insbesondere nach unten führenden Abschnitt und einen sich daran anschließenden gekrümmten Abschnitt vorzugsweise mit einem Krümmungsradius ≥ 0,5 m zur Umlenkung des Siebwassers in einen allgemein horizontalen Endabschnitt, wobei der vertikale Abschnitt des Kanals vorzugsweise länger ist als dessen allgemein horizontaler Endabschnitt.
Die Länge des vertikalen Abschnitts des geschlossenen Kanals ist vorteilhafterweise ≥ 1 m.
Zur Herstellung einer zumindest im Wesentlichen laminaren Siebwasserströmung im geschlossenen Kanal sind in diesem bevorzugt wieder Führungsmittel vorgesehen. Diese Führungsmittel können beispielsweise wieder Führungsbleche oder dergleichen umfassen.
Es wird somit bereits im geschlossenen Kanal eine beginnende Separation von Siebwasser und Gas gefördert.
Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn der geschlossene Kanal mit seinem allgemein horizontalen Endabschnitt in eine oben offene Rinne mündet. Im Bereich dieser oben offenen Rinne kommt das Siebwasser mit Umgebungsbedingungen in Berührung.
Wird, wie zuvor erwähnt, ein kleinerer Anteil des abgeschleuderten Wassers außerhalb des geschlossenen Kanals abgeführt, so kann dieser kleinere Anteil zweckmäßigerweise an der Außenkontur des geschlossenen Kanals bis zu der Rinne geführt sein.
Bevorzugt sind im Bereich des vom geschlossenen Kanal abgewandten Endes der oben offenen Rinne Führungsmittel vorgesehen, um unter Erzeugung einer zumindest der Höhe des Austritts aus dem geschlossenen Kanal entsprechenden Stauhöhe in der Rinne das Siebwasser in einem sich allgemein quer zur Bahnlaufrichtung erstreckenden, an zumindest einem seitlichen Ende offenen Abfuhrkanal weiterzuführen. Bevorzugt ist der sich allgemein quer zur Bahnlaufrichtung erstreckende Kanal an zumindest einem seitlichen Ende offen. Die Führungsmittel können insbesondere Führungsbleche oder dergleichen umfassen.
Diese im Bereich des vom geschlossenen Kanal abgewandten Endes der oben offenen Rinne vorgesehenen Führungsmittel erstrecken sich vorzugsweise so weit in dem Abfuhrkanal, dass das diesem zugeführte Siebwasser erst unterhalb des Wasserniveaus dieses Abfuhrkanals von der Zwangsführung der Führungsmittel freikommt.
Die Führungsmittel können somit aufgrund von Druck- bzw. Umlenkverlusten eine gewisse Stauhöhe in der Rinne hervorrufen, die zumindest der Höhe des Austritts aus dem geschlossenen Kanal entsprechen kann. Solange das Siebwasser in der Rinne geführt ist, kann das in der Suspension vorhandene Gas, vorwiegend Luft, in die Atmosphäre entweichen.
Über die Führungsmittel kann das Siebwasser strömungsberuhigt zur seitlichen Abfuhr in den Abfuhrkanal umgelenkt werden, was vorteilhafterweise so erfolgt, dass das Siebwasser erst unter dem Wasserniveau des Abfuhrkanals nicht mehr unter der Zwangsführung der Führungsmittel steht. Damit wird ein neuerliches Einschlagen von Gas, vornehmlich Luft, unterbunden bzw. minimiert („Wasserfalleffekt”).
Der Abfuhrkanal kann beispielsweise einen allgemein U-förmigen Querschnitt besitzen. Bevorzugt ist das Verhältnis zwischen der allgemein in Bahnlaufrichtung gemessenen Breite und der Höhe des Abfuhrkanals ≥ 1,5. Die Breite dieses Abfuhrkanals liegt vorzugsweise in einem Bereich von etwa 500 bis etwa 2.500 mm. Dabei tragen diese geometrischen Verhältnisse dazu bei, dass sich seitliche Abflussgeschwindigkeiten ≤ 1 m/s einstellen.
Grundsätzlich ist jedoch insbesondere auch eine solche Ausführung denkbar, bei der der Abfuhrkanal einen Querschnitt entsprechend einem sich nach oben erweiternden Trapez besitzt. Dabei liegt die Breite auf der Höhe der Schwerlinie des Trapezes vorteilhafterweise in einem Bereich von etwa 250 bis etwa 2.500 mm.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der Abfuhrkanal auch einen Querschnitt besitzen, der einer zumindest im Wesentlichen ellipsoidartigen Halbschale entspricht. Dabei ist das Verhältnis zwischen Haupt- und Nebenscheitel bevorzugt ≥ 1,5. Es kann also beispielsweise 2,5:1 betragen. Bevorzugte Längen des Hauptscheitels der gedachten Ellipse liegen in einem Bereich von etwa 100 bis etwa 2.500 mm.
Zweckmäßigerweise ist die Auslaufgeometrie des Abfuhrkanals so ausgestaltet, dass sich die Geschwindigkeiten in den Bereichen zur offenen Rinne hin verringern. Die Fließgeschwindigkeiten des Siebwassers können also in einem Kanalbereich, der z. B. in Bahnlaufrichtung betrachtet näher an der Rinne liegt, geringer sein als in einem Bereich, der in Bahnlaufrichtung betrachtet von der Rinne weiter entfernt ist. Dazu kann beispielsweise die Tiefe des Abfuhrkanals in Rinnennähe größer sein als in einem größeren Abstand von der Rinne.
Damit ergeben sich maximale Abflussgeschwindigkeiten ≤ 1 m/s.
In Bahnlaufrichtung betrachtet nach der Doppelsiebzone können weitere Entwässerungselemente vorgesehen sein. Dabei ist es von Vorteil, wenn im Bereich bzw. zwischen diesen Entwässerungselementen abgestreifte Siebwassermengen zunächst in eine vorzugsweise nach oben offene Rinne und anschließend zum seitlich offenen Abfuhrkanal geführt werden. Dabei können insbesondere auch wieder Führungsmittel vorgesehen sein, um die Wassermengen strömungsberuhigt unter das Wasserniveau im Abfuhrkanal zu lenken. Die Führungselemente können insbesondere wieder Führungsbleche oder dergleichen umfassen.
Bevorzugt weisen diese Führungselemente bzw. -bleche einen minimalen Krümmungsradius ≥ 30 mm auf.
Der Abfuhrkanal kann nach oben offen und/oder wieder über wenigstens ein Absaugelement mit Vakuum beaufschlagbar sein. Im letzteren Fall liegt der erzeugte Unterdruck bevorzugt in einem Bereich von 0 bis etwa 500 mbar.
Erfindungsgemäß werden also hydrodynamische sowie hydrostatische Gesetzmäßigkeiten wie insbesondere Stauhöhen und Geschwindigkeitsreduktion bzw. Querschnittsveränderung, Drücke unterhalb des Atmosphärendrucks, störungsberuhigende Zwangsführungen sowie große Oberflächen der Siebwassermengen in vorteilhafter Weise genutzt, um den freien Gasgehalt des Siebwassers auch ohne oder zumindest mit vereinfachten Entgasungselementen außerhalb des Formers auf ein Minimum zu reduzieren.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer typischen Verteilung der Entwässerungsmengen an einem Gapformer;
2 eine schematische, beispielhafte Darstellung eines Gapformers zur Veranschaulichung der beiden Entwässerungsphasen im Einschussbereich des Formers;
3 eine schematische Teildarstellung einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Doppelsiebformers zur Veranschaulichung einer möglichen Führung des in den Strahlkanal bzw. nach oben abgeschleuderten Siebwassers; und
4 eine schematische Teildarstellung einer beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Doppelsiebformers zur Veranschaulichung einer möglichen Führung des über die Formierwalze in den Bereich der Schlaufe des Innensiebs bzw. nach unten abgeschleuderten Siebwassers.
2 zeigt in schematischer Darstellung eine beispielhafte Ausführungsform eines Doppelsiebformers 16 einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus zumindest einer Faserstoffsuspension. Der Doppelsiebformer 16 umfasst zwei umlaufende endlose Siebe 18, 20 (Obersieb 18, Untersieb 20) und eine Formierwalze 22, in deren Bereich die beiden Siebe unter Bildung eines keilförmigen Einlaufspalts 24 zusammenlaufen. In diesen Spalt 24 wird mittels wenigstens eines Stoffauflaufs 26, bei dem es sich um einen Ein- oder Mehrschichtstoffauflauf handeln kann, Faserstoffsuspension eingebracht.
Die Formierwalze 22 ist über einen bestimmten Umschlingungsbereich von den beiden Sieben 18, 20 umschlungen. Dabei erfolgt die Entwässerung der Faserstoffbahn in diesem Umschlingungsbereich wie in der 2 angedeutet einerseits durch das Außensieb 18 hindurch in einen Strahlkanal 28 bzw. nach oben (vgl. den Bereich A) und andererseits über die Formierwalze 22 in den Bereich der Schlaufe des Innensiebs 20 bzw. nach unten (vgl. den Bereich B).
Nach der Doppelsiebzone können weitere Entwässerungselemente 30 vorgesehen sein, die im vorliegenden Fall innerhalb der Schlaufe des vom Außensieb 18 getrennten, die Faserstoffbahn mit sich führenden Innensiebs 20 angeordnet sind.
Bei dem Doppelsiebformer 16 handelt es sich um einen so genannten Gapformer. Dabei kann dieser zur Erzeugung einer einlagigen oder auch zur Erzeugung einer mehrlagigen Faserstoffbahn ausgeführt sein. Bei dem Stoffauflauf 26 kann es sich, wie bereits erwähnt, also grundsätzlich um einen Ein- oder Mehrschichtstoffauflauf handeln.
Das zuvor erwähnte Siebwasser wird zumindest teilweise in den Prozess zurückgeführt und insbesondere zur Verdünnung der Faserstoffsuspension verwendet. Dabei kann als Stoffauflauf insbesondere auch ein Stoffauflauf mit sektioniert regelbarer Verdünnungswasserzufuhr vorgesehen sein.
3 zeigt in schematischer Teildarstellung eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Doppelsiebformers zur Veranschaulichung einer möglichen Führung des in den Strahlkanal 28 abgeschleuderten Siebwassers.
Dabei sind im Strahlkanal 28 Führungsmittel 32 vorgesehen, die so ausgelegt und/oder angeordnet sind, dass das in diesen Strahlkanal 28 abgeschleuderte Siebwasser so geführt und zum Ausgang 34 des Kanals umgelenkt wird, dass es am Kanalausgang 34 als zumindest im Wesentlichen laminare Strömung austritt. Die Führungsmittel 32 können insbesondere Leitbleche oder dergleichen umfassen. Mittels der Führungsmittel 32 wird das Siebwasser also in der Art und Weise geführt, dass abrupte Umlenkungen vermieden werden.
Der bei der Umlenkung des Siebwassers im Strahlkanal 28 auftretende minimale Krümmungsradius ist bevorzugt ≥ 50 mm.
Über die entsprechend angeordneten bzw. ausgeführten Führungsmittel wird bereits im Strahlkanal 28 eine beginnende Separation von Siebwasser und Gas gefördert. Im Idealfall weisen die strömungsberuhigten Wassermengen am Ausgang 34 des Strahlkanals 28 laminare Charakteristika auf.
Zur weiteren Reduzierung des freien Gasgehalts kann das aus dem Strahlkanal 28 austretende Siebwasser in einen sich allgemein quer zur Bahnlaufrichtung L erstreckenden, an zumindest einem seitlichen Ende offenen Kanal 36 geführt sein. Dieser Kanal 36 kann beispielsweise unter Umgebungsdruck stehen und/oder zumindest stellenweise auch mit Unterdruck beaufschlagt bzw. abgesaugt werden.
Der sich allgemein quer zur Bahnlaufrichtung L erstreckende Kanal 36 kann vorteilhafterweise einen solchen Querschnitt besitzen, dass sich endseitige Abflussgeschwindigkeiten des Siebwassers ≤ 1 m/s einstellen. Bevorzugt ist das Verhältnis zwischen der allgemein in Bahnlaufrichtung L gemessenen Breite B und der Höhe H des im Querschnitt beispielsweise allgemein U-förmigen Kanals 36 ≥ 1,5. Dabei ist beispielsweise ein Verhältnis von 2,5:1 möglich.
Die Breite des Kanals 36 liegt zweckmäßigerweise in einem Bereich von etwa 500 bis etwa 2.500 mm.
Diese geometrischen Verhältnisse führen dazu, dass sich seitliche Abflussgeschwindigkeiten von weniger als 1 m/s einstellen.
Es ist insbesondere auch eine solche Ausführung denkbar, bei der der Kanal 36 einen Querschnitt entsprechend einem sich nach oben erweiternden Trapez besitzt. Dabei kann die Breite in Höhe der Schwerlinie des Trapezes beispielsweise in einem Bereich von etwa 250 bis etwa 2.500 mm liegen.
Denkbar ist grundsätzlich beispielsweise auch eine solche Ausführung, bei der der Kanal 36 einen Querschnitt besitzt, der einer zumindest im Wesentlichen ellipsoidartigen Halbschale entspricht. Dabei kann das Verhältnis zwischen Haupt- und Nebenschale insbesondere ≥ 1,5 sein. Es ist beispielsweise ein Verhältnis zwischen Haupt- und Nebenscheitel von 2,5:1 möglich. Die Länge des Hauptscheitels der gedachten Ellipse liegt vorteilhafterweise in einem Bereich von etwa 100 bis etwa 2.500 mm.
Der Kanal 36 kann, wie bereits erwähnt, nach oben offen und/oder aber auch über wenigstens ein Absaugelement 38 mit Vakuum beaufschlagbar sein. Über ein entsprechendes Absaugelement 38 kann der Druck über dem Kanal 36 unter den Atmosphärendruck gebracht werden, was der Entfernung der freien Luft weiter förderlich ist. Dabei sind insbesondere Unterdrücke in einem Bereich von 0 bis etwa 500 mbar denkbar. Überdies verhindert ein solches Absaugelement 38 den Austritt gebildeter Nebelschwaden oder ähnlicher Luftmengen, was die Verschmutzungsneigung in diesem Bereich reduziert.
4 zeigt in schematischer Teildarstellung eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Doppelsiebformers 16 zur Veranschaulichung einer möglichen Führung des über die Formierwalze 22 in den Bereich der Schlaufe des Innensiebs 20 bzw. nach unten abgeschleuderten Siebwassers.
Danach wird zumindest der größte Teil des von der Formierwalze 22 in den Bereich der Schlaufe des Innensiebs 20 abgeschleuderten Siebwassers zunächst in einen geschlossenen Kanal 40 geführt. In diesem geschlossenen Kanal 40 sind vorzugsweise wieder Führungsmittel 42 vorgesehen, die so angeordnet und/oder ausgeführt sind, dass sich im geschlossenen Kanal 40 eine zumindest im Wesentlichen laminare Siebwasserströmung ergibt.
Dabei kann der geschlossene Kanal 40 zunächst einen zumindest im Wesentlichen vertikalen, insbesondere nach unten führenden Abschnitt 40' und einen sich daran anschließenden gekrümmten Abschnitt 40'' vorzugsweise mit einem Krümmungsradius ≥ 0,5 m zur Umlenkung des Siebwassers in einen allgemein horizontalen Endabschnitt 40''' umfassen. Der vertikale Abschnitt 40' ist bevorzugt länger als der allgemein horizontale Endabschnitt 40'''. Die Länge des vertikalen Abschnitts 40' des geschlossenen Kanals 40 ist zweckmäßigerweise ≥ 1 m.
Der Großteil des von der Formierwalze 22 nach unten abgeschleuderten Siebwassers wird also zunächst in dem geschlossenen Kanal 40 gesammelt. Die im geschlossenen Kanal 40 vorgesehenen Führungsmittel 42 dienen der Herstellung einer laminarartigen Strömung im Kanal 40.
Sie können insbesondere wieder Führungsbleche oder dergleichen umfassen.
Es wird somit bereits im geschlossenen Kanal 40 eine beginnende Separation von Siebwasser und Gas gefördert.
Wie anhand der 4 zu erkennen ist, kann der geschlossene Kanal 40 mit seinem allgemein horizontalen Endabschnitt 40''' insbesondere in eine oben offene Rinne 44 münden. Ab dieser Stelle ist das Siebwasser somit Umgebungsbedingungen ausgesetzt.
Im Bereich des vom geschlossenen Kanal 40 abgewandten Endes der oben offenen Rinne 44 können Führungsmittel 46 vorgesehen sein, um unter Erzeugung einer zumindest der Höhe des Austritts aus dem geschlossenen Kanal 40 entsprechenden Stauhöhe in der Rinne 44 das Siebwasser in einen sich allgemein quer zur Bahnlaufrichtung L erstreckenden, an zumindest einem seitlichen Ende offenen Abfuhrkanal 48 weiterzuführen. Dabei erstrecken sich die Führungsmittel 46 bevorzugt so weit in den Abfuhrkanal 48, dass das diesem zugeführte Siebwasser erst unterhalb des Wasserniveaus des Abfuhrkanals 48 von der Zwangsführung der Führungsmittel 46 freikommt.
Die Führungsmittel 46 können insbesondere wieder Führungsbleche oder dergleichen umfassen.
Es ist insbesondere auch denkbar, dass ein kleinerer Anteil des abgeschleuderten Wassers außerhalb des geschlossenen Kanals 40 abgeführt wird. Dabei kann dieser kleinere Anteil vorteilhafterweise an der Außenkontur des geschlossenen Kanals 40 bis zur Rinne 44 geführt werden.
Im Bereich der nach oben offenen Rinne 44 kann das im Siebwasser bzw. der Suspension vorhandene Gas, vorwiegend Luft, in die Atmosphäre entweichen.
Über die Führungsmittel 46 wird das Siebwasser strömungsberuhigt in den seitlich nach außen geführten Abfuhrkanal 48 umgelenkt. Indem dabei das Siebwasser erst unter dem Wasserniveau des Kanals 48 von der Zwangsführung der Führungsmittel 46 freikommt, wird ein erneutes Einschlagen von Gas, vorwiegend Luft, unterbunden bzw. minimiert (Wasserfalleffekt).
Das Verhältnis zwischen der allgemein in Bahnlaufrichtung L gemessenen Breite und der Höhe des im Querschnitt beispielsweise allgemein U-förmigen Abfuhrkanals 48 ist zweckmäßigerweise ≥ 1,5. Die Breite dieses Kanals 48 liegt vorteilhafterweise in einem Bereich von etwa 500 bis etwa 2.500 mm. Diese geometrischen Verhältnisse tragen dazu bei, dass sich seitliche Abflussgeschwindigkeiten ≤ 1 m/s einstellen.
Der Abfuhrkanal 48 kann insbesondere auch einen Querschnitt entsprechend einem sich nach oben erweiternden Trapez besitzen. Dabei kann die Breite auf der Höhe der Schwerlinie insbesondere in einem Bereich von etwa 250 bis etwa 2.500 mm liegen.
Es ist jedoch beispielsweise auch eine solche Ausführung denkbar, bei der der Abfuhrkanal 48 einen Querschnitt besitzt, der einer zumindest im Wesentlichen ellipsoidartigen Halbschale entspricht. Dabei kann das Verhältnis zwischen Haupt- und Nebenscheitel insbesondere ≥ 1,5 sein. Es ist beispielsweise ein Verhältnis zwischen Haupt- und Nebenscheitel von 2,5:1 möglich. Die Länge des Hauptscheitels des gedachten Ellipsoids liegt bevorzugt in einem Bereich von etwa 100 bis etwa 2.500 mm.
Die Auslaufgeometrie des Abfuhrkanals 48 kann insbesondere auch so ausgestaltet sein, dass sich Geschwindigkeiten zur offenen Rinne 44 hin verringern. Die Fließgeschwindigkeiten des im Abfuhrkanal 48 geführten Siebwassers können also in einem in Bahnlaufrichtung L betrachtet näher an der Rinne 44 liegenden Bereich kleiner sein als in einem weiter von dieser Rinne 44 entfernten Bereich. Entsprechend kann der Querschnitt des Abfuhrkanals 48, wie aus der 4 ersichtlich, insbesondere auch von einer U-Form abweichen, das heißt der Boden dieses Kanals kann, wie dargestellt, auch schräg zur Horizontalen verlaufen. Dabei ist die Tiefe des Abfuhrkanals 48 im vorliegenden Fall im Bereich der Rinne 44 größer als in den davon weiter abgelegenen Bereichen.
Diese Maßnahmen tragen dazu bei, dass die maximalen Abfließgeschwindigkeiten ≤ 1 m/s sind.
Die abgestreiften Mengen im Bereich bzw. zwischen den Entwässerungselementen 30 nach der Doppelsiebzone können wieder über eine nach oben offene Rinne 50 zum seitlich offenen Abfuhrkanal 48 geführt sein. Dabei können im Bereich zwischen der Rinne 50 und dem Abfuhrkanal 48 vorteilhafterweise Führungsmittel 52 vorgesehen sein, um die Wassermengen strömungsberuhigt unter das Wasserniveau im Abfuhrkanal 48 zu lenken. Die Führungsmittel 52 können insbesondere wieder Führungsbleche oder dergleichen umfassen.
Bevorzugt ist der minimale Krümmungsradius dieser Führungsmittel 52 ≥ 30 mm.
Der Abfuhrkanal 48 kann, wie bereits erwähnt, nach oben offen und/oder wieder über wenigstens ein Absaugelement mit Vakuum beaufschlagbar sein. Dabei kann der erzeugte Unterdruck insbesondere in einem Bereich von 0 bis etwa 500 mbar liegen.
Im Übrigen können die in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen beispielsweise zumindest im Wesentlichen wieder den gleichen Aufbau wie der Doppelsiebformer gemäß 2 besitzen. Einander entsprechenden Teilen sind gleiche Bezugszeichen zugeordnet.

10: Obersieb
12: Untersieb
14: Formierwalze
16: Doppelsiebformer
18: Außensieb, Obersieb
20: Innensieb, Untersieb
22: Formierwalze
24: Einlaufspalt
26: Stoffauflauf
28: Strahlkanal
30: Entwässerungselement
32: Führungsmittel
34: Ausgang
36: Kanal
38: Absaugelement
40: Geschlossener Kanal
40': Vertikaler Abschnitt
40'': Gekrümmter Abschnitt
40''': Allgemein horizontaler Endabschnitt
42: Führungsmittel
44: Rinne
46: Führungsmittel
48: Abfuhrkanal
50: Rinne
52: Führungsmittel
B: Breite
H: Höhe
L: Bahnlaufrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1536062 A1 [0002]
- DE 19803591 A1 [0002]
- EP 1233104 A2 [0011]
- EP 1538258 A1 [0012]
- DE 102006059545 A1 [0013]

Claims

Doppelsiebformer (16) einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus zumindest einer Faserstoffsuspension, mit zwei umlaufenden endlosen Sieben (18, 20) und einer Formierwalze (22), in deren Bereich die beiden Siebe (18, 20) unter Bildung eines Einlaufspalts (24) zusammenlaufen, wobei die Formierwalze (22) über einen bestimmten Umschlingungsbereich von den beiden Sieben (18, 20) umschlungen ist und die Entwässerung der Faserstoffbahn in diesem Umschlingungsbereich einerseits durch das Außensieb (18) hindurch in einen Strahlkanal (28) und andererseits über die Formierwalze (22) in den Bereich der Schlaufe des Innensiebs (20) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Strahlkanal (28) abgeschleuderte Siebwasser durch insbesondere im Strahlkanal vorgesehene Führungsmittel (32) so geführt und zu dessen Ausgang (34) umgelenkt ist, dass es am Ausgang (34) des Strahlkanals (28) als zumindest im Wesentlichen laminare Strömung austritt, und/oder dass zumindest der größte Teil des von der Formierwalze (22) in den Bereich der Schlaufe des Innensiebs (20) abgeschleuderten Siebwassers zunächst in einen geschlossenen Kanal (40) geführt ist, in dem Führungsmittel (42) vorgesehen sind, um eine zumindest im wesentlichen laminare Siebwasserströmung im geschlossenen Kanal (40) zu erzeugen.
Doppelsiebformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bei der Umlenkung des Siebwassers im Strahlkanal (28) auftretende minimale Krümmungsradius ≥ 50 mm ist.
Doppelsiebformer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Strahlkanal (28) austretende Siebwasser in einen sich allgemein quer zur Bahnlaufrichtung (L) erstreckenden, an zumindest einem seitlichen Ende offenen Kanal (36) geführt ist.
Doppelsiebformer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der sich allgemein quer zur Bahnlaufrichtung (L) erstreckende Kanal (36) einen solchen Querschnitt besitzt, dass sich endseitige Abflussgeschwindigkeiten des Siebwassers ≤ 1 m/s einstellen.
Doppelsiebformer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der allgemein in Bahnlaufrichtung (L) gemessenen Breite (B) und der Höhe (H) des sich allgemein quer zur Bahnlaufrichtung (L) erstreckenden Kanals (36) ≥ 1,5 ist.
Doppelsiebformer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der sich allgemein quer zur Bahnlaufrichtung (L) erstreckende Kanal (36) einen Querschnitt entsprechend einem sich nach oben erweiternden Trapez oder einen Querschnitt besitzt, der einer zumindest im Wesentlichen ellipsoidartigen Halbschale entspricht.
Doppelsiebformer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der sich allgemein quer zur Bahnlaufrichtung (L) erstreckende Kanal (36) nach oben offen und/oder über wenigstens ein Absaugelement (38) mit Vakuum beaufschlagbar ist, wobei bevorzugt der erzeugte Unterdruck in einem Bereich von 0 bis etwa 500 mbar liegt.
Doppelsiebformer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlossene Kanal (40) zunächst einen zumindest im Wesentlichen vertikalen, insbesondere nach unten führenden Abschnitt (40') und einen sich daran anschließenden gekrümmten Abschnitt (40'') vorzugsweise mit einem Krümmungsradius ≥ 0,5 m zur Umlenkung des Siebwassers in einen allgemein horizontalen Endabschnitt (40''') umfasst, wobei der vertikale Abschnitt (40') vorzugsweise länger ist als der allgemein horizontale Endabschnitt (40''').
Doppelsiebformer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des vertikalen Abschnitts (40') des geschlossenen Kanals (40) ≥ 1 m ist.
Doppelsiebformer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlossene Kanal (40) mit seinem allgemein horizontalen Endabschnitt (40''') in eine oben offene Rinne (44) mündet.
Doppelsiebformer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des vom geschlossenen Kanal (40) abgewandten Endes der oben offenen Rinne (44) Führungsmittel (46) vorgesehen sind, um unter Erzeugung einer zumindest der Höhe des Austritts aus dem geschlossenen Kanal (40) entsprechenden Stauhöhe in der Rinne (44) das Siebwasser in einen sich allgemein quer zur Bahnlaufrichtung (L) erstreckenden, an zumindest einem Ende offenen Abfuhrkanal (48) weiterzuführen, wobei die Führungsmittel (46) sich vorzugsweise soweit in den Abfuhrkanal (48) erstrecken, dass das diesem zugeführte Siebwasser erst unterhalb des Wasserniveaus des Abfuhrkanals (48) von der Zwangsführung der Führungsmittel (46) freikommt.
Doppelsiebformer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der allgemein in Bahnlaufrichtung (L) gemessenen Breite und der Höhe des Abfuhrkanals (48) ≥ 1,5 ist, wobei dessen Breite vorzugsweise in einem Bereich von etwa 500 bis etwa 2.500 mm liegt.
Doppelsiebformer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfuhrkanal (48) einen Querschnitt entsprechend einem sich nach oben erweiternden Trapez oder einen Querschnitt besitzt, der einer zumindest im Wesentlichen ellipsoidartigen Halbschale entspricht.
Doppelsiebformer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfuhrkanal (48) einen Querschnitt entsprechend einem sich nach oben erweiternden Trapez mit einer auf der Höhe der Schwerlinie gemessenen Breite besitzt, die in einem Bereich von etwa 250 bis etwa 2.500 mm liegt, bzw. einen einer zumindest im Wesentlichen ellipsoidartigen Halbschale entsprechenden Querschnitt mit einem Verhältnis zwischen Haupt- und Nebenscheitel besitzt, das ≥ 1,5 ist, wobei die Länge des Hauptscheitels des gedachten Ellipsoids vorzugsweise in einem Bereich von etwa 100 bis etwa 2.500 mm liegt.
Doppelsiebformer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfuhrkanal (48) nach oben offen und/oder über wenigstens ein Absaugelement mit Vakuum beaufschlagbar ist, wobei bevorzugt der erzeugte Unterdruck in einem Bereich von 0 bis etwa 500 mbar liegt.