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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bereitstellung einer hochkonsistenten, Faser- und Füllstoffe enthaltenden Faserstoffsuspension zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn im Konstantteil einer Maschine zur Herstellung der Faserstoffbahn, wobei die Faserstoffsuspension von einer Bütte über wenigstens eine Behandlungseinheit zum Stoffauflauf der Maschine und ein Teil der Faserstoffsuspension vom Stoffauflauf wieder zurück in den Konstantteil geführt wird.
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Im Konstantteil von Papiermaschinen wird der im Wesentlichen von aufbereiteten Fasern und Füllstoffen gebildete, hochkonsistente Gutstoff mit dem in der Papiermaschine aufgefangenen Siebwasser verdünnt und anschließend dem Stoffauflauf zugeführt.
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Im Stoffauflauf wird zumindest die hochkonsistente Faserstoffsuspension über einen Querverteiler über die Breite der Papiermaschine geführt. Um ausgeglichene Verhältnisse im Querverteiler gewährleisten zu können, muss ein Fluss der Faserstoffsuspension durch den Querverteiler realisiert werden.
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Der dabei an zumindest einem Rand der Papiermaschine aus dem Querverteiler geführte Faserstoffsuspensionsteilstrom wird im Interesse einer Wiederverwendung in der Regel in eine Entgasungsvorrichtung oder eine Bütte geleitet. Anschließend wird der drucklose Faserstoffsuspensionsteilstrom der Faserstoffsuspension wieder beigemischt. Dies erfolgt in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension vor einer Stoffpumpe.
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Diese Stoffpumpe befördert die Faserstoffsuspension gemeinsam mit dem Faserstoffsuspensionsteilstrom zu einem Sortierer oder Cleaner zur Entfernung von Störstoffen.
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Im Ergebnis kommt es bei der Rückführung des Faserstoffsuspensionsteilstromes infolge der Entspannung zu einem Energieverlust und beim Durchlaufen der Behandlungseinheit zu einem Verlust an Fasern.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die Energie- und Faserverluste bei der Rückführung des Faserstoffsuspensionsteilstromes zu vermindern.
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Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Faserstoffsuspension von der letzten Behandlungseinheit über eine Venturi-Düse zum Stoffauflauf geführt und der Faserstoffsuspensionsteilstrom über diese Venturi-Düse der Faserstoffsuspension zugmischt wird.
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Da bei der Rückführung des Faserstoffsuspensionsteilstromes wegen der geringen, zu befürchtenden Gasmenge auf eine Entgasung desselben verzichtet wird, kommt es auch zu keiner wesentlichen Druckentspannung bei dem Faserstoffsuspensionsteilstrom, was sich positiv auf den Energieverlust auswirkt. Des Weiteren wird auch auf eine Behandlung des Faserstoffsuspensionsteilstromes insbesondere mittels Sortierer oder Cleaner verzichtet, da der Hauptstrom der Faserstoffsuspension auf seinem Weg zum Stoffauflauf bereits ausreichend gereinigt und sortiert wird.
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Infolgedessen kann so auch den Faser- und Füllstoffverlusten beim Rezirkulationskreislauf wirksam begegnet werden.
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Die Beimischung des Faserstoffsuspensionsteilstromes so kurz vor dem Stoffauflauf wird insbesondere durch die Venturi-Düse möglich, da bei dieser keine Pulsationen wie bei üblichen Pumpen auf Grund von Schaufelrädern zu befürchten sind.
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Die Druckverhältnisse innerhalb der Venturi-Düse sorgen stattdessen für ein Ansaugen des Faserstoffsuspensionsteilstromes und so für eine schonende Vermischung mit dem Hauptstrom der Faserstoffsuspension.
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Als Behandlungseinheiten für den Hauptstrom der Faserstoffsuspension dienen insbesondere Sortierer, Cleaner und/oder Entgasungsvorrichtungen bekannter Ausführung. Im Wesentlichen soll dabei die Belastung der Faserstoffsuspension mit Gaseinschlüssen und Störstoffen auf ein für die Qualitätsansprüche des Stoffauflaufs und der herzustellenden Faserstoffbahn akzeptables Niveau gesenkt werden.
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Um eine ausreichende Menge an Faserstoffsuspension zum Stoffauflauf und insbesondere durch die Sortierer bzw. Cleaner zu transportieren, sollte vor wenigstens einer Behandlungseinheit, insbesondere vor einer Behandlungseinheit in Form eines Sortierers oder Cleaners eine Stoffpumpe angeordnet sein. Hierzu sollte die Stoffpumpe einen Druck zwischen 2 und 6, vorzugsweise zwischen 3 und 5 bar aufbauen.
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Für die meisten Stoffaufläufe ist es selbst bei hohen Qualitätsanforderungen ausreichend, wenn 5 bis 15, vorzugsweise zwischen 8 und 12% der Faserstoffsuspension vom Stoffauflauf in den Konstantteil zurückgeführt werden. Außerdem kann es zur Beeinflussung der Stoffdichte der Faserstoffsuspension vorteilhaft sein, wenn im Konstantteil wenigstens ein, zumindest teilweise von Siebwasser gebildeter Niedrigkonsistenzstrom zum Stoffauflauf der Maschine geführt wird.
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Da das insbesondere aus dem Former der Papiermaschine stammende Siebwasser einen relativ hohen Gasanteil enthält, sollte dieses über eine Entgasungsvorrichtung geleitet werden. Dabei wird ein wesentlicher Teil der im Siebwasser vorhandenen Luft mit Hilfe von Vakuum oder über eine mechanische Trennung unter Ausnutzung von Zentrifugalkräften entfernt.
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Die Stoffdichte der hochkonsistenten Faserstoffsuspension liegt vor einer etwaigen Verdünnung meist zwischen 1,2 und 4%, vorzugsweise zwischen 2,1 und 3,5 %. Im Gegensatz dazu liegt die Stoffdichte des Niedrigkonsistenzstromes im Allgemeinen zwischen 0,2 und 0,25%.
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Da auch der Niedrigkonsistenzstrom oft über einen Querverteiler im Stoffauflauf geleitet wird, fällt auch dort an zumindest einem Ende der Papiermaschine ein Niedrigkonsistenzteilstrom an, der wieder in den Konstantteil zurückgeführt werden sollte.
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Dieser Niedrigkonsistenzteilstrom kann einerseits in die Entgasungsvorrichtung geführt werden. Da jedoch der Gasgehalt relativ gering ist, kann in der Regel auf eine Entgasung verzichtet werden, was die Kapazität der Entgasungsvorrichtung entlastet. In diesem Fall sollte der Niedrigkonsistenzteilstrom vom Stoffauflauf ebenfalls in einen nach der Entgasungsvorrichtung liegenden Abschnitt des Niedrigkonsistenzstromes geführt werden.
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Zur Reduzierung der Kosten sollte der Niedrigkonsistenzstrom zumindest überwiegend, vorzugsweise ausschließlich von Siebwasser, d.h. insbesondere ohne oder zumindest minimierter Zugabe von Frischwasser gebildet werden.
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Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
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In der beigefügten Zeichnung zeigt:
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1: ein Anlagenschema eines Konstantteils mit Stoffauflauf 5 und
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2: einen Querschnitt durch eine Venturi-Düse 7.
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Im konstanten Teil der Papiermaschine wird die hochkonsistente Faserstoffsuspension 1 in an sich bekannter Weise im Wesentlichen aus Faser-, Füllstoffen und Wasser entsprechend den Vorgaben des Papiermachers, d.h. in vorbestimmten Mischungsverhältnissen in einer Misch-Bütte 2 zusammengeführt und gemischt.
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Von dieser Misch-Bütte 2 wird die Faserstoffsuspension 1 mit einer Stoffdichte von beispielsweise 2,5% gemäß 1 über eine Behandlungseinheit 3 zur Senkung des Gasgehaltes der Faserstoffsuspension 1 in Form einer Entgasungsvorrichtung sowie einer weiteren Behandlungseinheit 4 zur Entfernung von Störstoffen in Form eines Cleaners oder Sortierers zu einem Stoffauflauf 5 geführt. Für den nötigen Druckaufbau sorgt dabei eine Pumpe 8 vor der Entgasungsvorrichtung und eine Stoffpumpe 9 vor dem Sortierer oder Cleaner. Die letztgenannte Stoffpumpe 9 erzeugt beispielsweise einen Druck von ca. 4 bar.
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Der Stoffauflauf 5 bringt die Faserstoffsuspension 1 über eine oder mehrere Düsen auf ein Formersieb eines folgenden Formers zur Blattbildung.
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Im Former sowie nachfolgenden Einheiten der Papiermaschine wird das anfallende Siebwasser aufgefangen und in den Konstantteil zurückgeführt.
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Die Verwendung von Siebwasser zur Bildung eines Niedrigkonsistenzstromes 10 ist nicht nur mit Einsparungen gegenüber dem Einsatz von Frischwasser verbunden, sondern es können auch die im Siebwasser enthaltenen Faser- und Füllstoffe wiederverwendet werden. Die Stoffdichte des Siebwassers liegt hier bei ca. 0,2%.
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Allerdings enthält das aufgefangene Siebwasser relativ viel Luft, weshalb dieses in einer Entgasungsvorrichtung 11 auf einen Gehalt an freier Luft von weniger als 1, vorzugsweise weniger als 0,6 Vol% reduziert wird.
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Hierzu kann die Entgasungsvorrichtung 11 mit einer Unterdruckquelle verbunden sein, welche das Gas aus dem Siebwasser absaugt. Es sind aber auch Zentrifugen zur Entgasung bekannt.
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Aus der Entgasungsvorrichtung 11 werden hier zwei Niedrigkonsistenzströme 10 abgeführt. Während ein Niedrigkonsistenzstrom 10 zum Niedrigkonsistenz-Querverteiler 13 des Stoffauflaufs 5 geführt wird, kann der andere zur Vorverdünnung der Faserstoffsuspension 1 innerhalb des Konstantteils genutzt werden.
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Im Stoffauflauf 5 wird die Faserstoffsuspension 1 mit dem Niedrigkonsistenzstrom 10 zusammengeführt. Um dabei stabile Verhältnisse quer zur Papiermaschine gewährleisten zu können wird der Niedrigkonsistenzstrom 11 in einen Niedrigkonsistenzstrom-Querverteiler 13 und die Faserstoffsuspension 1 in einen Faserstoffsuspensions-Querverteiler 12 geführt.
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Beide Querverteiler
12,
13 werden meist von einem sich verjüngenden Rohr gebildet, von dem in Strömungsrichtung mehrere Teilströme abgezweigt werden. Der am schmalen Ende des Querverteilers
12,
13 verbliebene Teilstrom wird zur Wiederverwendung innerhalb des Konstantteils der Papiermaschine zurückgeführt. Beschrieben wird ein derartiger Querverteiler zum Beispiel in der
EP 0029 905 , aber auch in der
DE 10 234 559 .
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Der Stoffauflauf
5 kann dabei auch, wie in der
EP 1 645 684 oder der
DE 10 2004 049 261 beschrieben, eine Regelung des Flächengewichtsquerprofils aufweisen.
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Der aus dem Niedrigkonsistenzstrom-Querverteiler 13 abgeführte Niedrigkonsistenzteilstrom kann direkt in die Entgasungsvorrichtung 11 geleitet werden.
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Der aus dem Faserstoffsuspensions-Querverteiler 12 abgeleitete Faserstoffsuspensionsteilstrom 6 hat eine Stoffdichte von ca. 1,2% und entspricht etwa 10% der dem Stoffauflauf 5 zugeführten Faserstoffsuspension 1.
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Zwischen der letzten Behandlungseinheit 4 und dem Stoffauflauf 5 wird der Faserstoffsuspensionsteilstrom 6 der Faserstoffsuspension 1 beigemischt. Wegen der geringeren Menge ist eine, eventuell niedrigere Stoffdichte des Faserstoffsuspensionsteilstroms 6 unkritisch und kann im Gegenteil aktiv zur Vorverdünnung der Faserstoffsuspension 1 vor dem Stoffauflauf 5 genutzt werden.
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Dabei wird der Faserstoffsuspensionsteilstrom 6 nicht entspannt, d.h. insbesondere auch nicht über eine Zwischen-Bütte oder eine Entgasungsvorrichtung geführt, so dass so wenig wie möglich Energie bei dieser Rückführung verlorengeht.
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Die Zumischung des Faserstoffsuspensionsteilstromes 6 erfolgt über eine zwischen der letzten Behandlungseinheit 4 der Faserstoffsuspension 1 und dem Stoffauflauf 5 vorhandene Venturi-Düse 7.
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Venturi-Düsen 7 sind seit langem bekannt und verfügbar. Wie das Schema gemäß 2 zeigt, fließt die Faserstoffsuspension 1 durch ein Rohr 15 mit einer Engstelle 14, in die das Mischrohr 16 mit dem Faserstoffsuspensionsteilstrom 6 mündet. An dieser Engstelle 14 ist der dynamische Druck maximal und der statische Druck minimal. Durch die Druckdifferenz zwischen der Engstelle 14 und dem Mischrohr 16 wird der Faserstoffsuspensionsteilstrom 6 in den Hauptstrom der Faserstoffsuspension 1 gesaugt.
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Diese Art der Beimischung kommt ohne eine konventionelle Pumpe aus, weshalb auch keine für die Funktion des Stoffauflaufs 5 schädlichen Pulsationen zu befürchten sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0029905 [0034]
- DE 10234559 [0034]
- EP 1645684 [0035]
- DE 102004049261 [0035]
