DE102009029576A1

DE102009029576A1 - Stoffauflauf für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn

Info

Publication number: DE102009029576A1
Application number: DE200910029576
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ruf; Hans Loser; Markus Häußler; Volker Schmidt-Rohr
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2011-04-21

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf (1) für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn aus wenigstens einer Faserstoffsuspension (3), umfassend ein Turbulenzerzeugungsmittel (11) mit einer Vielzahl von vorzugsweise in Zeilen (Z.12) und in Spalten (S.12) angeordneten Strömungskanälen (12) und eine sich dem Turbulenzerzeugungsmittel (11) in Strömungsrichtung (R) der wenigstens einen Faserstoffsuspension (3) unmittelbar anschließende, eine obere und vorzugsweise gelenkig gelagerte Düsenwand (4) und eine untere Düsenwand (5) sowie zwei Seitenwände (6) aufweisende, sich zu einem Düsenspalt (7) verjüngende und einen von der wenigstens einen Faserstoffsuspension (3) während des Betriebs des Stoffauflaufs (1) mit einer Strömungsrichtung (R) durchströmten Innenraum (8) aufweisende Stoffauflaufdüse (2). Der erfindungsgemäße Stoffauflauf (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Innenraum (8) der Stoffauflaufdüse (2) wenigstens ein weiteres Turbulenzerzeugungsmittel (13) mit einer Vielzahl von vorzugsweise in Zeilen (Z.14) und in Spalten (S.14) angeordneten Strömungskanälen (14) bei Ausbildung eines stromaufwärtigen und konvergente Düsenwände (4, 5) aufweisenden Düsenzwischenkanals (15) zwischen dem Turbulenzerzeugungsmittel (11) und dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel (13) und einer stromabwärtigen und konvergente Düsenwände (4, 5) aufweisenden Kurzdüse (16) zwischen dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel (13) und dem Düsenspalt (7) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension, umfassend ein Turbulenzerzeugungsmittel mit einer Vielzahl von vorzugsweise in Zeilen und in Spalten angeordneten Strömungskanälen und eine sich dem Turbulenzerzeugungsmittel in Strömungsrichtung der wenigstens einen Faserstoffsuspension unmittelbar anschließende, eine obere und vorzugsweise gelenkig gelagerte Düsenwand und eine untere Düsenwand sowie zwei Seitenwände aufweisende, sich zu einem Düsenspalt verjüngende und einen von der wenigstens einen Faserstoffsuspension während des Betriebs des Stoffauflaufs mit einer Strömungsrichtung durchströmten Innenraum aufweisende Stoffauflaufdüse.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Umbau eines Stoffauflaufs für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension, wobei der Stoffauflauf ein Turbulenzerzeugungsmittel mit einer Vielzahl von vorzugsweise in Zeilen und in Spalten angeordneten Strömungskanälen und eine einen von der wenigstens einen Faserstoffsuspension während des Betriebs des Stoffauflaufs mit einer Strömungsrichtung durchströmten Innenraum aufweisende Stoffauflaufdüse umfasst.
Ein derartiger Stoffauflauf für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 047 879 A1 bekannt. Ein derartiger und üblicher Stoffauflauf wird derzeit mit Faserstoffsuspensionen betrieben, die eine jeweilige Stoffkonsistenz im Bereich von 0,8 bis 1,2% aufweisen.
Werden Stoffkonsistenzen höherer Werte verwendet, muss mit einer grobwolkigen Formation innerhalb der Faserstoffsuspension bereits beim Austritt des Strahls aus dem Stoffauflauf durch starke Faserflockung gerechnet werden. Daher sind Maßnahmen zu treffen, die der Zerstörung dieser Flocken und zur rechzeitigen Fixierung der Strömung dienen, insbesondere ist über den Stoffauflauf ein möglichst flockenfreier Faserstoffsuspensionsstrahl an dem Austritt aus diesem bereitzustellen. Innerhalb der vor der Düse angeordneten Turbulenzeinrichtung werden daher in turbulenzerzeugenden Kanälen der Turbulenzerzeugungseinrichtung der Entflockung und besseren Fluidisierung dienende Bereiche für die Faserstoffsuspension durch unterschiedliche Maßnahmen ausgebildet. Allerdings sind diese häufig nicht ausreichend. Die Ursache liegt in der stark reduzierten Reflockulationszeit bei erhöhter Stoffkonsistenz. Um jedoch befriedigende Formationskennwerte für die entstehende Faserstoffbahn zu erzielen, ist die Reflockulation der Faserstoffsuspension nach der letzten erfolgten Fluidisierung in dem Stoffauflauf möglichst gänzlich zu vermeiden. Dies setzt jedoch entsprechend kurz gebaute Einheiten voraus, die wiederum zu anderen Anforderungen, insbesondere an die Festigkeit und Reduzierung der Schwingungsneigung sowie die Vermeidung hydraulischer Störungen konträr sind.
In der Praxis hat sich nun gezeigt, dass ein konventioneller Umbau eines derartigen Stoffauflaufs mit der Zielsetzung einer reduzierten Düsenlänge bei gleichen und möglichst besseren erreichbaren Qualitäten in der Faserstoffbahn sehr aufwändig ist. Ein wesentliches Problem hierbei ist, dass bei einer Reduzierung der Düsenlänge zusätzlich auch die Position des gesamten Stoffauflaufs geändert werden muss, um dennoch die gleiche Freistrahllänge des die Stoffauflaufdüse verlassenden und aus der mindestens einen Faserstoffsuspension gebildeten Freistrahls zu erreichen. Der konventionelle Umbau der Stoffauflaufdüse erfordert somit zusätzlich einen neuen Oberlippenträger, also einen neuen Träger für die obere Düsenwand und einen neuen Stoffauflauftisch bzw. einen neuen Träger für die untere Düsenwand.
Weiterhin erfordert ein konventioneller Umbau eines Stoffauflaufs, insbesondere einer Stoffauflaufdüse doch größere, nicht zu unterschätzende Umbau- und Rüstzeiten, während derer der Stoffauflauf und somit auch die komplette Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn nicht betrieben werden kann. Ein größerer Produktionsausfall ist folglich unvermeidbar.
Auch ist eine Reversierung eines erfolgten Umbaus eines Stoffauflaufs, insbesondere einer Stoffauflaufdüse nur sehr schwer möglich und somit mit weiteren Kosten und Produktionsausfällen verbunden.
Es ist also Aufgabe der Erfindung, einen Stoffauflauf der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die bekannten Nachteile des Stands der Technik weitestgehend, vorzugsweise vollständig vermieden werden. Insbesondere sollen preiswerte, variable und reversible Umsetzungen neuer hydraulischer Konzepte an bestehenden Stoffaufläufen ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird bei einem Stoffauflauf der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in dem Innenraum der Stoffauflaufdüse wenigstens ein weiteres Turbulenzerzeugungsmittel mit einer Vielzahl von vorzugsweise in Zeilen und in Spalten angeordneten Strömungskanälen bei Ausbildung eines stromaufwärtigen und konvergente Düsenwände aufweisenden Düsenzwischenkanals zwischen dem Turbulenzerzeugungsmittel und dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel und einer stromabwärtigen und konvergente Düsenwände aufweisenden Kurzdüse zwischen dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel und dem Düsenspalt angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Die Anordnung des erfindungsgemäßen weiteren Turbulenzerzeugungsmittels in dem Innenraum der Stoffauflaufdüse ist zeitreduziert und ohne größere Veränderungen, insbesondere Umbauten an den bestehenden Bauteilen der Stoffauflaufdüse zu vollziehen. Aufgrund der vernachlässigbaren Veränderungen an den bestehenden Bauteilen der Stoffauflaufdüse kann eine vollzogene Anordnung des erfindungsgemäßen weiteren Turbulenzerzeugungsmittels auch leicht reversibel gestaltet werden. So kann insbesondere auch ein schneller und kostengünstiger Austausch von zwei ungleichen weiteren Turbulenzerzeugungsmitteln mit unterschiedlichen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich Geometrie und Hydraulik vollzogen werden. Preiswerte, variable und reversible Umsetzungen neuer hydraulischer Konzepte an bestehenden Stoffaufläufen werden also ermöglicht.
Die Anordnung des erfindungsgemäßen weiteren Turbulenzerzeugungsmittels in der Stoffauflaufdüse trägt auch maßgeblich dazu bei, dass insbesondere die Reflockulation der Faserstoffsuspension nach der letzten erfolgten Fluidisierung innerhalb der Turbulenzerzeugungseinrichtung vor der Stoffauflaufdüse bis zu dem Austritt aus der Stoffauflaufdüse und nach Möglichkeit auch nach der Stoffauflaufdüse vermieden wird. Die Faserstoffsusenpension kann dabei eine erhöhten Stoffkonsistenz (Fasern und Füllstoffe), vorzugsweise von ≥ 1%, insbesondere im Bereich von ≥ 0,5% bis ≤ 4%, vorzugsweise von ≥ 1% bis ≤ 3%, insbesondere von ≥ 1% bis ≤ 2,5%, aufweisen.
Der stromaufwärtige und konvergente Düsenwände aufweisende Düsenzwischenkanal zwischen dem Turbulenzerzeugungsmittel und dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel wirkt sich auch überdies positiv auf die Homogenität der Faserstoffsuspension aus. Und die stromabwärtige und konvergente Düsenwände aufweisende Kurzdüse zwischen dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel und dem Düsenspalt kann auf eine bevorzugte restliche Düsenlänge von 15 bis 60% der ursprünglichen Gesamtlänge der Stoffauflaufdüse reduziert werden.
Das weitere Turbulenzerzeugungsmittel des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs weist bevorzugt eine Länge im Bereich von 10 bis 50%, vorzugsweise von 15 bis 40%, insbesondere von 20 bis 30%, der Gesamtlänge der Stoffauflaufdüse auf. Somit weist das weitere Turbulenzerzeugungsmittel in der Praxis bevorzugt eine Länge im Bereich von 50 bis 300 mm, vorzugsweise von 75 bis 250 mm, insbesondere von 100 bis 200 mm, auf.
Und der Düsenzwischenkanal des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs weist bevorzugt eine Länge im Bereich von 2 bis 50%, vorzugsweise von 5 bis 40%, insbesondere von 10 bis 30%, der Gesamtlänge der Stoffauflaufdüse auf. Folglich weist der Düsenzwischenkanal in der Praxis bevorzugt eine Länge im Bereich von 50 bis 100 mm, vorzugsweise von 55 bis 90 mm, insbesondere von 60 bis 80 mm, auf.
Ferner weist die Kurzdüse des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs bevorzugt eine Länge im Bereich von 15 bis 60%, vorzugsweise von 20 bis 55%, insbesondere von 25 bis 50%, der Gesamtlänge der Stoffauflaufdüse auf. Die Länge der Kurzdüse kann damit im Vergleich mit der Gesamtlänge der Stoffauflaufdüse um bis zu 88% reduziert werden.
Das weitere Turbulenzerzeugungsmittel des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs kann zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus einem korrosionsbeständigem Metall, insbesondere aus einem Edelstahl, oder aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus einem Hochleitungspolymer wie insbesondere PPSU, PPS, PEI, PTFE, PA, POM oder dergleichen bestehen. Derartige Materialien haben sich in ähnlichen Anwendungsfällen im Bereich eines Stoffauflaufs für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn bereits besten bewährt.
Auch kann das weitere Turbulenzerzeugungsmittel des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs aus mindestens einem massiven und mit Strömungskanälen versehenen Werkstück oder aus einem Verbund von einzelnen und die Strömungskanäle bildenden Rohren bestehen. Beide Möglichkeiten zeichnen sich insbesondere durch sowohl gute Strömungs- bzw. Hydraulikeigenschaften als auch Toleranzgenauigkeiten bei vertretbaren Herstellungskosten aus.
Weiterhin weisen die in dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel angebrachten Strömungskanäle des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs in idealer Weise eine hydraulische Teilung im Bereich von 10 bis 50 mm, vorzugsweise von 12 bis 40 mm, insbesondere von 15 bis 30 mm, auf. Denn je kleiner die hydraulische Teilung der in dem Turbulenzerzeugungsmittel angebrachten Strömungskanäle ist, desto stabiler ist die Strömung der mindestens einen Faserstoffsuspension in der Stoffauflaufdüse und desto besser ist die Stabilität in dem die Stoffauflaufdüse verlassenden und aus der mindestens einen Faserstoffsuspension gebildeten Freistrahl.
Dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel können auslaufseitig bevorzugt mehrere, vorzugsweise maschinenbreite Lamellen nachgeordnet sein. Dies erbringt den Vorteil einer strömungstechnisch optimalen und homogenen Führung der Ströme an wenigstens einer Faserstoffsuspension.
Und das wenigstens eine weitere Turbulenzerzeugungsmittel des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs kann in einer ersten Ausführungsmöglichkeit einseitig, insbesondere an der unteren Düsenwand oder an der oberen Düsenwand ortsfest befestigt und gegenseitig mittels mindestens einer flexiblen Abdichtung mit der gegenseitigen, insbesondere mit der oberen Düsenwand oder mit der unteren Düsenwand verbunden sein. Hierbei ist eine nur einseitige Abdichtung auf der Gelenkseite des wenigstens einen weiteren Turbulenzerzeugungsmittels notwendig.
In einer zweiten Ausführungsmöglichkeit kann das wenigstens eine weitere Turbulenzerzeugungsmittel des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs mittels Zugelementen, die stromaufwärtig vorzugsweise an möglichem Lamellenhaltern des Turbulenzerzeugungsmittels eingreifen, ortsfest befestigt sein. Hierdurch kann die Länge des Düsenzwischenkanals größtmöglich variabel gehalten werden.
Und in einer dritten Ausführungsmöglichkeit kann das wenigstens eine weitere Turbulenzerzeugungsmittel des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs schließlich an innenseitig angeordneten und vorzugsweise austauschbaren Elementen der unteren Düsenwand und/oder der oberen Düsenwand ortsfest befestigt sein. Auch hierdurch kann die Länge des Düsenzwischenkanals doch sehr variabel gehalten werden
Die flexible Abdichtung des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs umfasst bevorzugt wenigstens ein elastisches Element, insbesondere eine Standard-O-Ring-Dichtung, eine Dichtlippe oder einen Filz umfasst. Durch die geringen Änderungen der Düsenspalte und die gelenknahe Position der flexiblen Abdichtung sind die notwendigen Bewegungen der flexiblen Abdichtung gut beherrschbar.
Auch kann das wenigstens eine weitere Turbulenzerzeugungsmittel des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs eine dynamische Abdichtung aufgrund einer entsprechenden Formgebung und eines herrschenden Differenzdrucks zwischen dem Düsenzwischenkanal und der Kurzdüse erfahren.
Ferner kann an der oberen Düsenwand der Stoffauflaufdüse des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs auch auslaufseitig eine mittels mehrerer Elemente verschiebbare und sich über die Maschinenbreite erstreckende Blende angeordnet sein, mittels welcher relativ einfach, verlässlich und kostengünstig eine Veränderung der Höhe des Düsenspalts erfolgen kann. Die mittels mehrerer Elemente verschiebbare und sich über die Maschinenbreite erstreckende Blende kann hierbei einen Blendenvorstand und eine Blendeneintauchtiefe besitzen und während des Betriebs des Stoffauflaufs wenigstens zwei von einer Faserstoffsuspension berührte Flächen, eine stromaufwärtige Auflauffläche und eine nachgeordnete Hauptfläche, aufweisen.
Weiters kann es im Hinblick auf eine Regelung sowohl des Faserorientierungsquerprofils als auch des Flächengewichtsquerprofils der zweischichtigen Faserstoffbahn von Vorteil sein, wenn der erfindungsgemäße Stoffauflauf in weiterer Ausgestaltung mit einer aus einer Vielzahl an Druckschriften bekannten Verdünnungswasser-Regelung versehen ist. Hierzu ist wenigstens einer Faserstoffsuspension ein geregelter Zuführstrom, insbesondere ein Verdünnungswasserstrom, bei Erzeugung eines Mischstroms mit einer Mischkonzentration zuführbar.
Der erfindungsgemäße Stoffauflauf eignet sich insbesondere auch für ein Verfahren zum Umbau eines Stoffauflaufs für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension, wobei der Stoffauflauf ein Turbulenzerzeugungsmittel mit einer Vielzahl von vorzugsweise in Zeilen und in Spalten angeordneten Strömungskanälen und eine einen von der wenigstens einen Faserstoffsuspension während des Betriebs des Stoffauflaufs mit einer Strömungsrichtung durchströmten Innenraum aufweisende Stoffauflaufdüse umfasst.
Das erfindungsgemäße Verfahren der genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum der Stoffauflaufdüse mit wenigstens einem weiteren und vorstehend beschriebenen Turbulenzerzeugungsmittel versehen wird, wobei stromaufwärtig, also zwischen dem Turbulenzerzeugungsmittel und dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel ein konvergente Düsenwände aufweisender Düsenzwischenkanal und stromabwärtig, also zwischen dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel und dem Düsenspalt eine konvergente Düsenwände aufweisende Kurzdüse ausgebildet wird.
Es ergeben sich hierbei auch die bereits genannten erfindungsgemäßen Vorteile.
Durch dieses Umbau- bzw. Nachrüstkonzept ergeben sich mechanisch induzierte Gefahren und Überlastsituationen, insbesondere dann, wenn die Veränderung der Höhe des Düsenspalts zu einer starken Klemmung des weiteren Turbulenzerzeugungsmittels führt. Zum Schutz vor mechanischen Überlasten können folgende Maßnahmen verwendet werden:

– Drehmomentbegrenzung in den Elementen, insbesondere in den Verstellgetrieben;
– Drucksensoren in dem wenigstens einen weiteren Turbulenzerzeugungsmittel und/oder in zumindest einer Düsenwand; und
– Abstandsmesseinrichtungen zur Begrenzung der Höhe des Düsenspalts.

Der erfindungsgemäße Stoffauflauf lässt sich in hervorragender Weise auch in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension verwenden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigen
1 eine schematische Längsschnittdarstellung eines Turbulenzerzeugungsmittels und einer ersten Ausführungsform einer Stoffauflaufdüse eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufs;
2 eine schematische Längsschnittdarstellung eines Turbulenzerzeugungsmittels und einer zweiten Ausführungsform einer Stoffauflaufdüse eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufs;
3 eine schematische und teilweise Längsschnittdarstellung einer dritten Ausführungsform einer Stoffauflaufdüse eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufs; und
4 eine rein beispielhafte und schematische Ausführungsform einer dynamischen Abdichtung.
Die 1 bis 3 zeigen jeweils zumindest eine Stoffauflaufdüse 2 eines erfindungsgemäßem Stoffauflaufs 1 für eine Maschine zur Herstellung einer nicht dargestellten Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension 3.
Die Stoffauflaufdüse 2 weist eine obere und gelenkig gelagerte Düsenwand 4 und eine untere Düsenwand 5 sowie zwei nicht explizit dargestellte Seitenwände 6 auf, die sich zu einem Düsenspalt 7 verjüngen und einen von der wenigstens einen Faserstoffsuspension 3 während des Betriebs des Stoffauflaufs 1 mit einer Strömungsrichtung R (Pfeil) durchströmten Innenraum 8 aufweisen. Die gelenkige Lagerung der oberen Düsenwand 4 ist symbolisch mit einem Doppelpfeil D angedeutet; sie kann aber auch starr angeordnet sein.
An der oberen Düsenwand 4 der Stoffauflaufdüse 2 kann, wie jeweils in den 1 bis 3 dargestellt, auslaufseitig eine mittels mehrerer, lediglich angedeuteter Elemente 10 verschiebbare und sich über die Maschinenbreite M (Pfeil) erstreckende Blende 9 angeordnet sein. Mittels einer Verschiebung der jeweiligen Blende 9 kann in bekannter Weise eine individuelle Einstellung des einzelnen Düsenspalts 7 erfolgen.
Die Stoffauflaufdüse 2 schließt sich in Strömungsrichtung R (Pfeil) der wenigstens einen Faserstoffsuspension 2 unmittelbar an einem Turbulenzerzeugungsmittel 11 an, welches eine Vielzahl von vorzugsweise in Zeilen Z.12 und in Spalten S.12 angeordneten Strömungskanäle 12 aufweist. Das lediglich in den 1 und 2 dargestellte Turbulenzerzeugungsmittel 11 weist rein beispielhaft in vier Zeilen Z.12 angeordnete Strömungskanäle 12 auf.
In dem jeweiligen Innenraum 8 der in den 1 bis 3 dargestellten Stoffauflaufdüse 2 ist nun wenigstens ein weiteres Turbulenzerzeugungsmittel 13 mit einer Vielzahl von vorzugsweise in Zeilen Z.14 und in Spalten S.14 angeordneten Strömungskanälen 14 bei Ausbildung eines stromaufwärtigen und konvergente Düsenwände 4, 5 aufweisenden Düsenzwischenkanals 15 zwischen dem Turbulenzerzeugungsmittel 11 und dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel 13 und einer stromabwärtigen und konvergente Düsenwände 4, 5 aufweisenden Kurzdüse 16 zwischen dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel 13 und dem Düsenspalt 7 angeordnet.
Das weitere Turbulenzerzeugungsmittel 13 eine Länge L.13 im Bereich von 10 bis 50%, vorzugsweise von 15 bis 40%, insbesondere von 20 bis 30%, der Gesamtlänge L.2 der Stoffauflaufdüse 2 auf. In Zahlenwerten ausgedrückt bedeutet dies, dass das weitere Turbulenzerzeugungsmittel 13 eine Länge L.13 im Bereich von 50 bis 300 mm, vorzugsweise von 75 bis 250 mm, insbesondere von 100 bis 200 mm, aufweist.
Und der Düsenzwischenkanal 15 weist eine Länge L.15 im Bereich von 2 bis 50%, vorzugsweise von 5 bis 40%, insbesondere von 10 bis 30%, der Gesamtlänge L.2 der Stoffauflaufdüse 2 auf. Wiederum in Zahlenwerten ausgedrückt bedeutet dies, dass der Düsenzwischenkanal 15 eine Länge L.15 im Bereich von 50 bis 100 mm, vorzugsweise von 55 bis 90 mm, insbesondere von 60 bis 80 mm, aufweist.
Die Kurzdüse 16 schließlich weist eine Länge L.16 im Bereich von 15 bis 60%, vorzugsweise von 20 bis 55%, insbesondere von 25 bis 50%, der Gesamtlänge L.2 der Stoffauflaufdüse 2 auf. Die Länge L.16 der Kurzdüse 16 kann damit im Vergleich mit der Gesamtlänge L.2 der Stoffauflaufdüse 2 um bis zu 88% reduziert werden.
Das weitere Turbulenzerzeugungsmittel 13 besteht zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus einem korrosionsbeständigem Metall, insbesondere aus einem Edelstahl, oder aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus einem Hochleitungspolymer wie insbesondere PPSU, PPS, PEI, PTFE, PA, POM oder dergleichen. Dabei kann es aus mindestens einem massiven und mit Strömungskanälen 14 versehenen Werkstück 17 oder aus einem Verbund von einzelnen und die Strömungskanäle 14 bildenden Rohren bestehen. In vorliegenden Ausführungen ist es gemäß der ersten Variante ausgeführt.
Auch weisen die in dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel 13 angebrachten Strömungskanäle 14 eine hydraulische Teilung T.14 im Bereich von 10 bis 50 mm, vorzugsweise von 12 bis 40 mm, insbesondere von 15 bis 30 mm, auf.
In der in der 1 dargestellten Ausführungsform ist das weitere Turbulenzerzeugungsmittel 13 einseitig an der unteren Düsenwand 5 ortsfest befestigt und gegenseitig mittels mindestens einer flexiblen Abdichtung 18 mit der gegenseitigen oberen Düsenwand 4 verbunden.
Auch in der in der 2 dargestellten Ausführungsform ist das weitere Turbulenzerzeugungsmittel 13 einseitig an der unteren Düsenwand 5 ortsfest befestigt und gegenseitig mittels mindestens einer flexiblen Abdichtung 18 mit der gegenseitigen oberen Düsenwand 4 verbunden. Zusätzlich ist das weitere Turbulenzerzeugungsmittel 13 mittels Zugelementen 19, die stromaufwärtig vorzugsweise an möglichen Lamellenhaltern 20 des Turbulenzerzeugungsmittels 11 eingreifen, ortsfest befestigt.
Und in der in der 3 dargestellten Ausführungsform ist das weitere Turbulenzerzeugungsmittel 13 an innenseitig angeordneten und vorzugsweise austauschbaren Elementen 21 der unteren Düsenwand 5 Düsenwand ortsfest befestigt und beidseitig mittels jeweils mindestens einer flexiblen Abdichtung 18 mit der angrenzenden Düsenwand 4, 5 verbunden.
Die flexible Abdichtung 18 kann in allen Ausführungsformen wenigstens ein elastisches Element, insbesondere eine Standard-O-Ring-Dichtung, eine Dichtlippe oder einen Filz umfassen.
Alternativ oder ergänzend kann das weitere Turbulenzerzeugungsmittel 13 eine dynamische Abdichtung 23 aufgrund einer entsprechenden Formgebung und eines herrschenden Differenzdrucks zwischen dem Düsenzwischenkanal 15 und der Kurzdüse 16 erfahren (vgl. 4).
Dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel 13 können auslaufseitig, wie beispielsweise in der 3 rein exemplarisch dargestellt, mehrere, vorzugsweise maschinenbreite Lamellen 22 nachgeordnet sein. Die Lamellen 22 können dabei unterschiedliche Geometrien, wie Lamellendicke und Lamellenlänge, aufweisen.
Der erfindungsgemäße Stoffauflauf 1 eignet sich für eine Verwendung bei einem Verfahren zum Umbau eines Stoffauflaufs 1 für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension 3, wobei der Stoffauflauf 1 ein Turbulenzerzeugungsmittel 11 mit einer Vielzahl von vorzugsweise in Zeilen Z.12 und in Spalten S.12 angeordneten Strömungskanälen 12 und eine einen von der wenigstens einen Faserstoffsuspension 3 während des Betriebs des Stoffauflaufs 1 mit einer Strömungsrichtung R (Pfeil) durchströmten Innenraum 8 aufweisende Stoffauflaufdüse 2 umfasst.
Das Verfahren ist im Grunde dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum 8 der Stoffauflaufdüse 2 mit wenigstens einem weiteren erfindungsgemäßen und vorstehend beschriebenen Turbulenzerzeugungsmittel 13 versehen wird, wobei stromaufwärtig, also zwischen dem Turbulenzerzeugungsmittel 11 und dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel 13 ein konvergente Düsenwände 4, 5 aufweisender Düsenzwischenkanal 15 und stromabwärtig, also zwischen dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel 13 und dem Düsenspalt 7 eine konvergente Düsenwände 4, 5 aufweisende Kurzdüse 16 ausgebildet wird.
Durch dieses Umbau- bzw. Nachrüstkonzept ergeben sich mechanisch induzierte Gefahren und Überlastsituationen, insbesondere dann, wenn die Veränderung der Höhe des Düsenspalts 7 zu einer starken Klemmung des weiteren Turbulenzerzeugungsmittels 13 führt. Zum Schutz vor mechanischen Überlasten können folgende Maßnahmen verwendet werden:

– Drehmomentbegrenzung in den Elementen, insbesondere in den Verstellgetrieben;
– Drucksensoren in dem wenigstens einen weiteren Turbulenzerzeugungsmittel 13 und/oder in zumindest einer Düsenwand 4, 5; und
– Abstandsmesseinrichtungen zur Begrenzung der Höhe des Düsenspalts 7.

Die 4 zeigt nun eine rein beispielhafte und schematische Ausführungsform einer dynamischen Abdichtung 23. Der in dem Düsenzwischenkanal 15 herrschende Druck p.15 ist im Betrieb des Stoffauflaufs 1 stets größer als der in der Kurzdüse 16 herrschende Druck p.16. Es liegt also eine Druckdifferenz vor, welche die an dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel 13 einlaufseitig angeordnete Dichtlippe 24 gegen die obere Düsenwand 4 der Stoffauflaufdüse 2 des Stoffauflaufs 1 drückt. Je höher der Differenzdruck zwischen p.15 und p.16 wird, desto höher wird die Dichtkraft der Dichtlippe 24.
Der erfindungsgemäße Stoffauflauf 1 lässt sich in hervorragender Weise auch in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension 3 verwenden.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Stoffauflauf der eingangs genannten Art geschaffen wird, der die bekannten Nachteile des Stands der Technik weitestgehend, vorzugsweise vollständig vermeidet. Insbesondere werden preiswerte, variable und reversible Umsetzungen neuer hydraulischer Konzepte an bestehenden Stoffaufläufen ermöglicht.
Bezugszeichenliste

1: Stoffauflauf
2: Stoffauflaufdüse
3: Faserstoffsuspension
4: Obere Düsenwand
5: Untere Düsenwand
6: Seitenwand
7: Düsenspalt
8: Innenraum
9: Blende
10: Element
11: Turbulenzerzeugungsmittel
12: Strömungskanal
13: Weiteres Turbulenzerzeugungsmittel
14: Strömungskanal
15: Düsenzwischenkanal
16: Kurzdüse
17: Werkstück
18: Flexible Abdichtung
19: Zugelement
20: Lamellenhalter
21: Element
22: Lamelle
23: Dynamische Abdichtung
24: Dichtlippe
D: Doppelpfeil
L.2: Gesamtlänge
L.13: Länge
L.15: Länge
L.16: Länge
M: Maschinenbreite (Pfeil)
R: Strömungsrichtung (Pfeil)
S.12: Spalte
S.14: Spalte
T.14: Hydraulische Teilung
Z.12: Zeile
Z.14: Zeile

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004047879 A1 [0003]

Claims

Stoffauflauf (1) für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension (3), umfassend ein Turbulenzerzeugungsmittel (11) mit einer Vielzahl von vorzugsweise in Zeilen (Z.12) und in Spalten (S.12) angeordneten Strömungskanälen (12) und eine sich dem Turbulenzerzeugungsmittel (11) in Strömungsrichtung (R) der wenigstens einen Faserstoffsuspension (3) unmittelbar anschließende, eine obere und vorzugsweise gelenkig gelagerte Düsenwand (4) und eine untere Düsenwand (5) sowie zwei Seitenwände (6) aufweisende, sich zu einem Düsenspalt (7) verjüngende und einen von der wenigstens einen Faserstoffsuspension (3) während des Betriebs des Stoffauflaufs (1) mit einer Strömungsrichtung (R) durchströmten Innenraum (8) aufweisende Stoffauflaufdüse (2), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Innenraum (8) der Stoffauflaufdüse (2) wenigstens ein weiteres Turbulenzerzeugungsmittel (13) mit einer Vielzahl von vorzugsweise in Zeilen (Z.14) und in Spalten (S.14) angeordneten Strömungskanälen (14) bei Ausbildung eines stromaufwärtigen und konvergente Düsenwände (4, 5) aufweisenden Düsenzwischenkanals (15) zwischen dem Turbulenzerzeugungsmittel (11) und dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel (13) und einer stromabwärtigen und konvergente Düsenwände (4, 5) aufweisenden Kurzdüse (16) zwischen dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittels (13) und dem Düsenspalt (7) angeordnet ist.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Turbulenzerzeugungsmittel (13) eine Länge (L.13) im Bereich von 10 bis 50%, vorzugsweise von 15 bis 40%, insbesondere von 20 bis 30%, der Gesamtlänge (L.2) der Stoffauflaufdüse (2) aufweist.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Turbulenzerzeugungsmittel (13) eine Länge (L.13) im Bereich von 50 bis 300 mm, vorzugsweise von 75 bis 250 mm, insbesondere von 100 bis 200 mm, aufweist.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenzwischenkanal (15) eine Länge (L.15) im Bereich von 2 bis 50%, vorzugsweise von 5 bis 40%, insbesondere von 10 bis 30%, der Gesamtlänge (L.2) der Stoffauflaufdüse (2) aufweist.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenzwischenkanal (15) eine Länge (L.15) im Bereich von 50 bis 100 mm, vorzugsweise von 55 bis 90 mm, insbesondere von 60 bis 80 mm, aufweist.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurzdüse (16) eine Länge (L.16) im Bereich von 15 bis 60%, vorzugsweise von 20 bis 55%, insbesondere von 25 bis 50%, der Gesamtlänge (L.2) der Stoffauflaufdüse (2) aufweist.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel (13) angebrachten Strömungskanäle (14) eine hydraulische Teilung (T.14) im Bereich von 10 bis 50 mm, vorzugsweise von 12 bis 40 mm, insbesondere von 15 bis 30 mm, aufweisen.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Turbulenzerzeugungsmittel (13) einseitig, insbesondere an der unteren Düsenwand (5) oder an der oberen Düsenwand (4) ortsfest befestigt und gegenseitig mittels mindestens einer flexiblen Abdichtung (18) mit der gegenseitigen, insbesondere mit der oberen Düsenwand (4) oder mit der unteren Düsenwand (5) verbunden ist.
Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Turbulenzerzeugungsmittel (13) mittels Zugelementen (19), die stromaufwärtig vorzugsweise an möglichen Lamellenhaltern (20) des Turbulenzerzeugungsmittels ((11) eingreifen, ortsfest befestigt ist.
Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Turbulenzerzeugungsmittel (13) an innenseitig angeordneten und vorzugsweise austauschbaren Elementen (21) der unteren Düsenwand (5) und/oder der oberen Düsenwand ortsfest befestigt ist.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Abdichtung (18) wenigstens ein elastisches Element, insbesondere eine Standard-O-Ring-Dichtung, eine Dichtlippe oder einen Filz umfasst.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Turbulenzerzeugungsmittel (13) eine dynamische Abdichtung aufgrund einer entsprechenden Formgebung und eines herrschenden Differenzdrucks zwischen dem Düsenzwischenkanal (15) und der Kurzdüse (16) erfährt.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der oberen Düsenwand (4) der Stoffauflaufdüse (2) auslaufseitig eine mittels mehrerer Elemente (10) verschiebbare und sich über die Maschinenbreite (M) erstreckende Blende (9) angeordnet ist.
Verfahren zum Umbau eines Stoffauflaufs (1) für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension, wobei der Stoffauflauf (1) ein Turbulenzerzeugungsmittel (11) mit einer Vielzahl von vorzugsweise in Zeilen (Z.12) und in Spalten (S.12) angeordneten Strömungskanälen (12) und eine einen von der wenigstens einen Faserstoffsuspension (3) während des Betriebs des Stoffauflaufs (1) mit einer Strömungsrichtung (R) durchströmten Innenraum (8) aufweisende Stoffauflaufdüse (2) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (8) der Stoffauflaufdüse (2) mit wenigstens einem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel (13) nach einem der vorhergehenden Ansprüche versehen wird, wobei stromaufwärtig, also zwischen dem Turbulenzerzeugungsmittel (11) und dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel (13) ein konvergente Düsenwände (4, 5) aufweisender Düsenzwischenkanal (15) und stromabwärtig, also zwischen dem weiteren Turbulenzerzeugungsmittel (13) und dem Düsenspalt (7) eine konvergente Düsenwände (4, 5) aufweisende Kurzdüse (16) ausgebildet wird.
Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension (3) mit wenigstens einem Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.