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Die Erfindung betrifft eine Blattbildungseinheit einer Papiermaschine, insbesondere einer Tissuemaschine, zur Herstellung einer Faserstoffbahn, mit einem einen Suspensionsstrahl abgebenden Stoffauflauf und mit einem jeweils eine Schlaufe bildenden Innensieb und Außensieb. Innerhalb der Schlaufe des Innensiebes ist ein Formierelement und innerhalb der Schlaufe des Außensiebes sind Leitwalzen und ein Siebwasserkasten zur Aufnahme des im Bereich des Formierelements anfallenden Siebwassers, angeordnet. Das Innensieb und das Außensieb bilden einen Spalt zur Aufnahme des Suspensionsstrahles und umschlingen das Formierelement zumindest teilweise gemeinsam in einem Umschlingungsbereich.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Blattbildungseinheit.
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Bei gattungsgemäßen Blattbildungseinheiten im Stand der Technik sind Lösungen zur effizienten Siebwasserabführung bekannt. Hierzu beschreibt das Dokument
WO 82/02910 Lösungen sowohl für Doppel-Siebpartien wie auch für Doppel-Siebpartien mit einer vor geschalteten Langsieb-Siebpartie. Das von dem Formierzylinder ab geschleuderte Siebwasser wird über Führungswände in Auffangbehälter geleitet. Das ab geschleuderte Siebwasser erleidet dabei nur einen geringen Geschwindigkeitsverlust, so dass nur kleine Strömungsquerschnitte zur Abführung des Siebwassers notwendig sind. Eine Vermischung dieses ab geschleuderten Siebwassers mit anderen Wasseranteilen wird aus diesem Grund vermieden.
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Bei den bekannten Blattbildungseinheiten treten bei immer höher werdenden Geschwindigkeiten, insbesondere im Bereich der Außensiebe, zunehmend Verschmutzungen durch Feinstoff enthaltende Wassernebel auf. Um eine Beeinträchtigung der Produktion und der Qualität der produzierten Papierbahn zu vermeiden, wird der Wassernebel über Rohrleitungen und Hauben durch eine aktive Besaugung mittels Gebläsen abgeführt. Diese Lösung ist hinsichtlich den benötigten Vorrichtungen und des Energieverbrauchs aufwändig.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige Lösung zur Vermeidung der störenden Auswirkungen von Verschmutzungen im Bereich der Blattbildungseinheit anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Es ist vorgesehen eine Blattbildungseinheit einer Papiermaschine, insbesondere einer Tissuemaschine, zur Herstellung einer Faserstoffbahn, mit einem einen Suspensionsstrahl abgebenden Stoffauflauf und mit einem jeweils eine Schlaufe bildenden Innensieb und Außensieb, wobei innerhalb der Schlaufe des Innensiebes ein Formierelement und innerhalb der Schlaufe des Außensiebes Leitwalzen und ein Siebwasserkasten zur Aufnahme des im Bereich des Formierelements anfallenden Siebwassers, angeordnet sind, wobei das Innensieb und das Außensieb einen Spalt zur Aufnahme des Suspensionsstrahles bilden und das Formierelement zumindest teilweise gemeinsam in einem Umschlingungsbereich umschlingen. Erfindungswesentlich ist, dass im Umschlingungsbereich innerhalb der Schlaufe des Außensiebes ein maschinenbreites Leitelement derart angeordnet ist, dass das Siebwasser zu einem Strahl ausgebildet und in den Siebwasserkasten derart gelenkt wird, dass eine Kontaktfläche zwischen dem Strahl und dem durch die Schlaufe des Außensiebes gebildeten Raumes zur Aufnahme von Wassernebel entsteht und/oder dass im Bereich mindestens einer der Leitwalzen des Außensiebes eine maschinenbreite Leitvorrichtung außerhalb des durch die Schlaufe des Außensiebes gebildeten Raumes vorgesehen ist.
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Vorteilhaft bei dieser Lösung ist die Nutzung der vorhandenen kinetischen Energie von Maschinenkomponenten oder Fluidstrahlen, wie beispielsweise von Sieben, Siebwasserstrahlen, Stoffauflaufstrahl in Verbindung mit der Anordnung und geometrischen Gestaltung von Leitelementen zur Abführung von Wassernebel aus dem Bereich des Außensiebes einer Blattbildungsvorrichtung. So kann sowohl der Wassernebel im Raum innerhalb der Schlaufe des Außensiebes als auch der durch die Außenseite des Außensiebes mitgerissene Wassernebel abgeführt werden. Die Leitelemente sind beispielweise aus einfachen und kostengünstigen Blechen hergestellt und entsprechend montiert. Der Aufwand für Hauben und Gebläse wird dadurch stark reduziert oder gar vermieden.
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Das Außensieb und das Innensieb sind beispielsweise als Formiersiebe ausgeführt.
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In einer alternativen Ausgestaltung ist das Außensieb als Formiersieb, vorzugsweise mit zonal unterschiedlicher Permeabilität, und das Innensieb als Filz ausgeführt. Das Außensieb kann Muster zur Erzeugung von Bildern und Ornamenten in der Faserstoffbahn aufweisen.
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In einer alternativen Ausgestaltung ist das Außensieb als Formiersieb, vorzugsweise mit zonal unterschiedlicher Permeabilität, und das Innensieb als strukturiertes Sieb ausgeführt. Strukturierte Siebe sind aus der Herstellung von voluminösen Tissuepapieren, beispielsweise in sogenannten Through-Air Tissuemaschinen, bekannt. Auch bei dieser Variante kann das Außensieb Muster aufweisen, die geeignet sind Bilder und Ornamente in der Faserstoffbahn zu erzeugen.
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In einer praktischen Ausführung endet das maschinenbreite Leitelement, in Strahlrichtung gesehen, vor dem Siebwasserkasten. Dadurch entsteht ein genügend langer Strahl des Siebwassers, der wiederum eine genügend lange Kontaktfläche zum durch die Schlaufe des Außensiebes gebildeten Raum ermöglicht, um durch den Treibstrahleffekt den Wassernebel aus diesem Raum abzusaugen, aufzunehmen und abzuführen.
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Die Kontaktfläche steht vorzugsweise in direktem Kontakt zum durch die Schlaufe des Außensiebes gebildeten Raum.
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Es ist auch denkbar, dass das Leitelement in den Siebwasserkasten nur so weit hineinragt, dass die erforderliche Kontaktfläche zum Absaugen des Wassernebels aus dem durch die Schlaufe des Außensiebes gebildeten Raum gewährleistet ist. Dabei ist die Länge des Siebwasserkastens, quer zur Maschinenbreite gesehen, nur so lang, dass die Wassernebel aus dem durch die Schlaufe des Außensiebes gebildeten Raum abgesaugt werden.
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Die Länge der Öffnung des Siebwasserkastens beträgt in einem praktischen Fall weniger als 1 m, vorzugsweise weniger als 0,6 m. Dadurch wird vermieden, dass der durch den Siebwasserstrahl aufgenommene Wassernebel infolge Wirbelausbildung teilweise wieder zurück in den durch die Schlaufe des Außensiebes gebildeten Raum gelangen kann.
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Vorteilhafterweise beträgt die Länge der Kontaktfläche, in Laufrichtung oder in Strömungsrichtung des Strahles gesehen, mehr als 100 mm, vorzugsweise mehr als 150 mm, insbesondere mehr als 200 mm.
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Von Vorteil ist es, wenn das Leitelement so gestaltet ist, dass der gebildete Siebwasserstrahl im Wesentlichen nicht umgelenkt wird.
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Das Formierelement hat vorzugsweise eine offene Oberfläche, um die Entwässerung der Faserstoffbahn zu begünstigen.
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In einigen Fällen kann das Formierelement besaugt sein.
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In einer praktischen Ausführungsform ist das Formierelement durch eine Walze gebildet.
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Zweckmäßigerweise ist zwischen dem Leitelement und dem Formierelement ein Zwischenraum ausgebildet. Das aus dem Außensieb austretende Siebwasser sammelt sich in dem Zwischenraum und strömt entlang des Leitelements in Richtung Siebwasserkasten.
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In einer weiteren Ausgestaltung folgt der Verlauf des Leitelementes im Wesentlichen der Kontur des Formierelements.
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In einer bevorzugten Ausführung ist der Verlauf des Leitelementes so gewählt, dass der Zwischenraum, in Laufrichtung des Außensiebes gesehen, einen divergenten Verlauf aufweist. Dadurch wird eine Reflexion des Siebwassers auf das Außensieb der in Laufrichtung der Siebe zunehmenden Siebwassermenge vermieden und somit Störungen der Qualität der Faserstoffbahn verhindert.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist der Verlauf des Leitelementes so gewählt, dass der Anfangsabstand zum Formierelement am Anfang des Zwischenraumes zwischen 10 mm und 60 mm, vorzugsweise zwischen 20 und 40 mm liegt. Dadurch wird eine gute Sammelwirkung bezüglich dem austretenden Siebwassers erreicht.
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Die Divergenz des Zwischenraumes verläuft vom Anfangsabstand bis zu einem Abstand von größer als 30 mm, vorzugsweise größer als 40 mm, insbesondere größer als 50 mm nach einer Distanz, welche einem Winkel von etwa 90° des Umschlingungsbereichs entspricht.
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Der Beginn des Leitelements ist so angeordnet, dass das durch das Außensieb tretende Siebwasser des Stoffauflaufstrahls aufgenommen wird. Vorzugsweise ist der Beginn des Leitelements im Wesentlichen auf der gedachten Verlängerung des Stoffauflaufstrahles angeordnet.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Siebwasserkasten Umlenkvorrichtungen zur seitlichen Umlenkung des zugeführten Siebwassers und des mitgerissenen Wassernebels auf. Die seitliche Umlenkung erfolgt quer zur Laufrichtung der Papiermaschine, vorzugsweise zur Triebseite. Die Umlenkvorrichtungen bestehen aus gebogenen oder vorzugsweise aus abgekanteten Blechen.
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In einer praktischen Ausführung bilden jeweils zwei benachbarte Umlenkvorrichtungen einen Kanal, das heißt einen Strömungskanal für das Siebwasser, wobei der Abstand der Umlenkvorrichtungen so klein bemessen ist, dass die Ausbildung von sich in den durch die Schlaufe des Außensiebes gebildeten Raum hinein erstreckende Strömungswirbel vermieden wird.
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Ferner weisen die Umlenkvorrichtungen um einen Ablenkwinkel zueinander geneigte Flächen auf, wobei der Ablenkwinkel in Strömungsrichtung zwischen benachbarten Flächen weniger als 20° beträgt. Dadurch werden Wirbel und Rückströmungen vermieden.
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In einer weiteren Ausführungsvariante bildet die mindestens eine im Bereich der Leitwalzen des Außensiebes außerhalb der durch die Schlaufe des Außensiebes gebildeten Raumes angeordnete Leitvorrichtung in Laufrichtung einen konvergenten Spalt mit dem Außensieb. Dadurch wird die vom Außensieb mitgeschleppte Grenzschicht aus Wassernebel im Bereich der Krümmung des Außensiebes eingefangen und zum Außensieb in Form einer Wasserschicht zurückgeführt und danach kontrolliert, beispielsweise über den Stoffauflaufstrahl, abgeführt.
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Dabei ist es von Vorteil, wenn der Spalt eine Anfangshöhe von kleiner als 150 mm, vorzugsweise kleiner als 100 mm, insbesondere von kleiner als 80 mm und eine Endhöhe von kleiner als 50 mm, vorzugsweise kleiner als 30 mm, insbesondere kleiner als 10 mm aufweist.
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Zweckmäßigerweise ist der dem Stoffauflauf benachbarten Leitwalze eine Leitvorrichtung derart zugeordnet, dass der durch die Leitvorrichtung und durch das Außensieb gebildete Raum durch den Treibstrahleffekt des Suspensionsstrahles besaugt werden kann. Dadurch wird der sich in diesem Raum ansammelnde Wassernebel durch den Stoffauflaufstrahl in den Siebwasserkasten abgeführt.
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Die Erfindung ist besonders vorteilhaft bei Siebgeschwindigkeiten von mehr als 1400 m/min, vorzugsweise mehr als 1500 m/min, insbesondere bei mehr als 1600 m/min anzuwenden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung zur Lösung der Aufgabe betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Blattbildungseinheit einer Papiermaschine, insbesondere einer Tissuemaschine, zur Herstellung einer Faserstoffbahn, mit einem einen Suspensionsstrahl abgebenden Stoffauflauf und mit einem jeweils eine Schlaufe bildenden Innensieb und Außensieb, wobei innerhalb der Schlaufe des Innensiebes ein Formierelement und innerhalb der Schlaufe des Außensiebes Leitwalzen und ein Siebwasserkasten zur Aufnahme des im Bereich des Formierelements anfallenden Siebwassers, angeordnet sind, wobei das Innensieb und das Außensieb einen Spalt zur Aufnahme des Suspensionsstrahles bilden und das Formierelement zumindest teilweise gemeinsam in einem Umschlingungsbereich umschlingen. Erfindungsgemäß besteht die Lösung darin, dass die kinetische Energie des Suspensionsstrahles und/oder des ab geschleuderten Siebwassers und/oder des Außensiebes zur kontrollierten Abführung von Wassernebel benutzt wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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Es zeigt
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Blattbildungseinrichtung im Längsschnitt;
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2 eine schematische Darstellung des Siebwasserkastens aus 1 im Querschnitt
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In 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Blattbildungseinrichtung 1 einer Tissuemaschine im Längsschnitt gezeigt. Das Innensieb 5 umschlingt das Formierelement 7, welches durch eine Formierwalze gebildet ist, und trägt die formierte Faserstoffbahn 2 zu einer Übergabestelle zur Übergabe der Faserstoffbahn 2 auf eine nachfolgende Bespannung oder direkt zu dem nächsten, nicht dargestellten, Prozessabschnitt. Dieser kann alternativ oder in Kombination eine einzeln stehende Presse, eine aus einer Presswalze und einem Trockenzylinder gebildeten Presse, eine Trocknungs-, Krepp- und Aufwickelvorrichtung umfassen. Das Außensieb 6 umschlingt gemeinsam mit dem Innensieb 5 die Formierwalze 7 auf einem Umschlingungsbereich 14. Dieser beträgt vorzugsweise mehr als 90°. Das Innensieb 5 und das Außensieb 6 bilden einen Einlaufspalt zur Aufnahme des von einem Stoffauflauf 3 abgegebenen Suspensionsstrahls 4. Die Suspension wird im Bereich der Formierwalze 7 entwässert und die Faserstoffbahn 2 gebildet. Die Entwässerung findet hauptsächlich durch das Außensieb 6 statt. Das durch das Außensieb 6 tangential austretende Siebwasser 13 wird durch das Leitelement 15 aufgefangen und so umgelenkt, dass ein Siebwasserstrahl 13 entsteht. Der Beginn des Leitelements 15 liegt im Bereich einer gedachten Verlängerung des Stoffauflaufstrahles 4, so dass auch das vom Außensieb 6 mitgeschleppte Siebwasser 13 aufgefangen wird. Der Anfangsabstand des Leitelements 15 zur Innenseite des Außensiebes 6 beträgt am Beginn des Leitelements 15 in diesem Beispiel 30 mm. Im weiteren Verlauf des Leitelements nimmt der Abstand, nach einer Distanz, welche etwa einem Winkel von 90° des Umschlingungsbereichs entspricht, auf 45 mm zu, so dass ein divergenter Spalt vorliegt. Danach nimmt die Krümmung des Leitelements ab, wodurch die Divergenz weiter zunimmt. In Fließrichtung des Siebwassers gesehen, ist nach dem Leitelement 15 ein Siebwasserkasten 12 angeordnet, in den der Siebwasserstrahl 13 mündet. Dabei ist wesentlich, dass das Leitelement nicht zu tief in den Siebwasserkasten 12 eintaucht, sondern dass eine Freistrahllänge des Siebwasserstrahls 13 gewährleistet wird, um eine ausreichende Kontaktfläche mindestens einer Seite des Siebwasserstrahls 13 zum durch die Schlaufe des Außensiebes gebildeten Raum 16 herzustellen. Die Kontaktfläche beträgt in diesem Beispiel mehr als 150 mm. Diese Kontaktfläche erzeugt eine Saugwirkung nach dem Treibstrahlprinzip, wodurch der Wassernebel im Raum 16 abgezogen und zusammen mit dem Siebwasser 13 über den Siebwasserkasten 12 abgeführt wird. Dadurch können im Vergleich zum Stand der Technik aufwändige Rohrleitungen, Hauben und Gebläse zur Wassernebelabsaugung entfallen. Der Querschnitt des Siebwasserbehälters zur Aufnahme des Siebwassers 13 ist so bemessen, dass keine Wirbelausbildung möglich ist. Die Länge der Öffnung des Siebwasserkastens 12 beträgt in diesem praktischen Fall, vorzugsweise weniger als 0,6 m. Dadurch wird vermieden, dass der durch den Siebwasserstrahl aufgenommene Wassernebel infolge Wirbelausbildung teilweise wieder zurück in den durch die Schlaufe des Außensiebes gebildeten Raum gelangen kann. Das aufgenommene Siebwasser 13 mit Wassernebel wird innerhalb des Siebwasserkastens 12 zur Seite, vorzugsweise zur Triebseite, umgelenkt und abgeführt. Die Umlenkung erfolgt durch Umlenkvorrichtungen 24, welche in den Siebwasserkasten 12 eingebaut sind. Zueinander benachbarte Umlenkvorrichtungen 24 bilden jeweils einen Strömungskanal aus. Nach dem Formierelement 7 wird das Außensieb 6 vom Innensieb 5 getrennt, wobei die gebildete Faserstoffbahn 2 gemeinsam mit dem Innensieb 5 weggeführt wird. Das Außensieb 6 wird über Leitwalzen 8, 9, 10, 11 wieder zu Formierelement 7 zurückgeführt. Unterhalb und der dem Formierelement abgewandten Seite der Schlaufe des Außensiebes 6 ist ein Siebwasserschiff 23 zur Aufnahme von vom Außensieb 6 im Gewebe und an dessen Oberfläche mitgeschleppten Siebwassers und Wassernebels vorgesehen. Das Siebwasserschiff 23 umgibt den unteren Teil der Schlaufe des Außensiebes 6 wodurch dieser Teil eingekapselt wird. Die an der Sieboberfläche mit geschleppte Flüssigkeit wird durch gekrümmte Leitvorrichtungen 19, 20, 21, 22 wirbelarm abgestreift, umgelenkt und dem Siebwasserschiff 23 zugeführt. Im Bereich der Leitwalzen 10, 11 sind Leitvorrichtungen 17, 18 außerhalb des durch die Schlaufe des Außensiebes 6 gebildeten Raumes angeordnet. Die Leitvorrichtungen bilden in Laufrichtung einen konvergenten Spalt mit dem Außensieb 6. Dadurch wird die vom Außensieb 6 mitgeschleppte Grenzschicht aus Wassernebel im Bereich der Krümmung des Außensiebes 6 eingefangen und zum Außensieb 6 in Form einer Wasserschicht zurückgeführt und danach kontrolliert, beispielsweise über den Stoffauflaufstrahl 4, abgeführt. Der Spalt besitzt eine Anfangshöhe von weniger als 100 mm und eine Endhöhe von weniger 30 mm. Der Spalt vor dem Stoffauflauf 3 wird durch den Stoffauflaufstrahl 4 durch das Treibstrahlprinzip besaugt und so der vom Außensieb 6 mitgeschleppte Wassernebel über den Formierbereich in den Siebwasserkasten 12 abgeführt. Die Formierwalze 7 besitzt einen geschlossenen Mantel. Die Entwässerung erfolgt somit ausschließlich durch das Außensieb.
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Die 2 zeigt eine schematische Darstellung des Siebwasserkastens 12 aus 1 im Querschnitt. Der Siebwasserkasten 12 ist maschinenbreit ausgeführt. Der Siebwasserstrahl 13 strömt von oben in die Öffnung des Siebwasserkastens 12. In diesem sind Umlenkvorrichtungen 24 vorgesehen, wobei zwei benachbarte Umlenkvorrichtungen 24 einen Kanal, das heißt einen Strömungskanal für das Siebwasser 13 bilden, wobei der Abstand der Umlenkvorrichtungen 24 so klein bemessen ist, dass die Ausbildung von sich in den durch die Schlaufe des Außensiebes gebildeten Raum hinein erstreckende Strömungswirbel vermieden wird. Ferner weisen die Umlenkvorrichtungen 24 um einen Ablenkwinkel zueinander geneigte Flächen auf, wobei der Ablenkwinkel in Strömungsrichtung zwischen benachbarten Flächen weniger als 20° beträgt. Dadurch werden Wirbel und Rückströmungen vermieden. Das Siebwasser wird auf Triebseite der Papiermaschine über die seitliche Siebwasserabführung 25 in den Herstellungsprozess zurückgeführt. Die seitliche Siebwasserabführung 25 kann direkt über eine Vakuumeinrichtung oder über ein Fallrohr besaugt sein. Dadurch lässt sich die Abführleistung an die anfallende Siebwassermenge anpassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Blattbildungseinheit
- 2
- Faserstoffbahn
- 3
- Stoffauflauf
- 4
- Suspensionsstrahl
- 5
- Innensieb
- 6
- Außensieb
- 7
- Formierelement
- 8
- Leitwalze
- 9
- Leitwalze
- 10
- Leitwalze
- 11
- Leitwalze
- 12
- Siebwasserkasten
- 13
- Siebwasser, Siebwasserstrahl
- 14
- Umschlingungsbereich
- 15
- Leitelement
- 16
- Raum Außensieb
- 17
- Leitvorrichtung
- 18
- Leitvorrichtung
- 19
- Leitvorrichtung
- 20
- Leitvorrichtung
- 21
- Leitvorrichtung
- 22
- Leitvorrichtung
- 23
- Siebwasserschiff
- 24
- Umlenkvorrichtungen
- 25
- seitliche Siebwasserabführung
- 26
- Wassernebel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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