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Die Erfindung betrifft eine Siebwasserauffanganlage einer Blattbildungsvorrichtung zur Herstellung einer mehrlagigen Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahn, umfassend zumindest zwei jeweils über einen Stoffauflauf mit Stoffströmen beschickbare Former zur Herstellung einer Faserstoffbahnlage und eine den Formern nachgeschaltete Gautschzone zum Vergautschen der Faserstoffbahnlagen sowie den Formern zugeordnete Siebwasserauffangvorrichtungen zum Auffangen des bei der Lagenbildung anfallenden Siebwassers.
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Blattbildungsvorrichtungen in Maschinen zur Herstellung von Faserstoffbahnen, insbesondere in Form von Papier-, Karton- oder Tissuebahnen sind in einer Vielzahl von unterschiedlichen Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt. Der Aufbau richtet sich im Wesentlichen nach den zu erzielenden Eigenschaften an der herzustellenden Materialbahn. Allgemein erfolgt bei schnell laufenden Papiermaschinen zur Herstellung graphischer Papiere die Blattbildung in einem Doppelsiebformer. Die Entwässerung erfolgt im Wesentlichen symmetrisch nach außen und innen, das heißt, in Richtung der Blattober- und -unterseite. Diese Art der Entwässerung hat jedoch den Nachteil, dass eine aus Gründen der Blattfunktionalität sehr wünschenswerte Anreicherung von Fein- und Füllstoffen an den Außenseiten der entstehenden Faserstoffbahn unmöglich ist, da diese durch die hohen hydraulischen Kräfte bei der Entwässerung immer mit ausgewaschen werden.
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Um dies zu vermeiden, werden die einzelnen Faserstoffbahnen mehrlagig ausgeführt, mit dem Ziel, unterschiedliche Faserverteilungen in den beiden Außenlagen sowie in der Innenlage zu erzielen. Da eine komplette Faserabdeckung in der Regel erst ab einem konkreten Flächengewicht von 30–40 g/m2 möglich ist, gelangt diese Technik bei graphischen Papieren mit einem Gesamtblattgewicht von 80 g/m2 oder weniger nicht zum Tragen.
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Anwendungsgebiete sind jedoch Verpackungspapiere, für die der Blattaufbau systematisch vorgenommen wird. Dabei werden Dekorationspapiere ausnahmslos in langen Siebausführungen hergestellt, um auf der Oberseite den teuren Füllstoff anzureichern und am Endprodukt entsprechende Eigenschaften zu erzeugen.
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Bei der Tissueherstellung werden überwiegend Crescent-Former eingesetzt, welche aus einer Kombination aus einem Siebband und von einem Filz umschlungener Formierwalze bestehen, womit nur eine einseitige Entwässerung in Richtung zum Außensieb erfolgt.
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Zur Ausbildung mehrlagiger Faserstoffbahnen, deren Eigenschaften konkret durch Ausbildung der Einzellagen definiert werden können, sind Blattbildungsvorrichtungen bekannt, die zumindest zwei einzelne Former umfassen, wobei die durch den jeweiligen Former gebildeten Faserstoffbahnlagen miteinander vergautscht werden. Um Produktionssteigerungen im Bereich der Nasspartie mit der Möglichkeit der Steuerung der Eigenschaften der gebildeten Faserstoffbahnen bei gleichzeitig geringem Flächengewicht der einzelnen Lage zu erzielen, kann zumindest eine einzelne Lage vorzugsweise mehrschichtig ausgebildet werden, wobei bereits durch den gewählten Schichtaufbau Grundeigenschaften verstärkt ausgebildet werden können. Das Flächengewicht kann durch die Erhöhung der Anzahl der Lagen erhöht werden. Eine derartige Ausführung ist aus der Druckschrift
EP 1 262 596 A2 vorbekannt. Bei dieser ist zumindest einer der Former zur Bildung einer mehrschichtigen Lage mit einem Mehrschicht-Stoffauflauf ausgeführt, welcher mit wenigstens zwei unterschiedlichen Stoffen beziehungsweise Stoffströmen unterschiedlicher Zusammensetzung für die unterschiedlichen Schichten beschickt wird. Mit dieser Ausführung kann mit einem der Former jeweils eine Lage erzeugt werden, die durch eine faserstoffreiche und eine fein- und füllstoffreiche Schicht charakterisiert ist. Dabei wird durch die Ausgestaltung der einzelnen Former die Ausbildung der miteinander zu vergautschenden Lagen und damit insgesamt die Struktur der Faserstoffbahn in Z-Richtung charakterisiert, wodurch auch starke Unterschiede in Z-Richtung erzeugt werden können.
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Bezüglich weiterer Ausführungen wird auf die Druckschrift
US 2002/0060003 A1 für eine Lagenbildung mittels eines Einsieb- und eines Doppelsiebformers sowie auf die Druckschrift
EP 0 863 254 A2 für die Ausbildung einer mehrlagigen Faserstoffbahn mittels Crescent-Former verwiesen.
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Die bei der Entwässerung der Lagen in den Formern anfallenden Siebwässer haben entsprechend der Beschaffenheit der jeweiligen Lage der Faserstoffbahn auch unterschiedliche Qualitäten und werden daher in der Regel auch separat in Siebwasserauffangvorrichtungen gesammelt. Bessere Rohstoffqualitäten kommen meist in der äußeren Deckenlage und eventuell auch in der äußeren Rückenlage der Faserstoffbahn zum Einsatz. Von diesen Siebwasserauffangvorrichtungen wird das Siebwasser dann über Pumpen zu separaten, großen Speicherbehältern transportiert. Das Siebwasser der Speicherbehälter kann aufbereitet oder unmittelbar wieder im Produktionsprozess, insbesondere bei der Herstellung einer, den Stoffaufläufen zugeführten Faserstoffsuspension verwendet werden. Nachteilig ist hierbei der relativ hohe Aufwand für das Sammeln der verschiedenen Siebwässer.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher insbesondere den energetischen Aufwand für die Sammlung der unterschiedlichen Siebwasserqualitäten zu minimieren.
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Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass wenigstens eine Siebwasserauffangvorrichtung einen Überlauf besitzt, welcher überschüssiges Siebwasser in eine Siebwasserauffangvorrichtung eines anderen Formers leitet.
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Dies sollte insbesondere dann erfolgen, wenn das über den Überlauf zugeführte Siebwasser eine ähnliche Siebwasserqualität aufweist. Auf diese Weise kann das Siebwasser allein unter Ausnutzung einer Höhendifferenz und damit ohne Pumpen von einer Siebwasserauffangvorrichtung zu einer anderen geführt werden. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die beiden Siebwasserauffangvorrichtungen möglichst nahe zueinander, insbesondere nebeneinander angeordnet und zumindest eine, vorzugsweise mindestens zwei Siebwasserauffangvorrichtungen ohne Überlauf ausgeführt sind.
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Zur Minimierung des Aufwandes ist es ebenso von Vorteil, wenn nur bei einem Teil der Siebwasserauffangvorrichtungen, insbesondere der Siebwasserauffangvorrichtungen ohne Überlauf, das Siebwasser vorzugsweise über eine Pumpe zu einem, insbesondere separaten Speicherbehälter weitergeführt wird. Dies wiederum erlaubt eine besonders vorteilhafte Verbindung mehrerer Siebwasserauffangvorrichtungen mit ähnlicher Siebwasserqualität in der Form, dass das Siebwasser von zumindest einer Siebwasserauffangvorrichtung, in welche Siebwasser von einem Überlauf einer anderen Siebwasserauffangvorrichtung gelangt, zu einem Speicherbehälter weitergeführt wird.
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Dabei erfolgt die Niveauregulierung bei einer Siebwasserauffangvorrichtung ohne Überlauf mit Hilfe der Pumpe, welche überschüssiges Siebwasser von der Siebwasserauffangvorrichtung zum jeweiligen Speicherbehälter führt.
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Um auf einen Sortenwechsel der herzustellenden Faserstoffbahn reagieren zu können, sollte wenigstens eine Siebwasserauffangvorrichtung mit einem Überlauf, welcher überschüssiges Siebwasser in eine andere Siebwasserauffangvorrichtung leitet, über eine Pumpe oder ein steuerbares Ventil mit einer weiteren Siebwasserauffangvorrichtung verbunden sein. Je nach Qualität des anfallenden Siebwassers einer Lage kann dieses entweder nur über den Überlauf in eine andere Siebwasserauffangvorrichtung oder nur über die Pumpe bzw. das Ventil in eine weitere Siebwasserauffangvorrichtung geführt werden. Auf diese Weise werden nur Siebwässer ähnlicher Siebqualität zusammengeführt, wobei auf einen Wechsel der Qualität einer Lage flexibel reagiert werden kann.
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Da sich ein Sortenwechsel meist auf die Qualität einer äußeren Lage, insbesondere der Rückenlage der Faserstoffbahn auswirkt, sollte zumindest eine Siebwasserauffangvorrichtung des Formers einer äußeren Lage der Faserstoffbahn einen Überlauf besitzen, welcher überschüssiges Siebwasser mit Vorteil zu einer Siebwasserauffangvorrichtung eines Formers einer mittleren, vorzugsweise der benachbarten Lage der Faserstoffbahn führt.
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Wegen der oft sehr ähnlichen Qualitäten der Siebwässer der mittleren Lagen der Faserstoffbahn (sofern überhaupt mehrere mittlere Lagen vorhanden sind) kann der Aufwand dadurch vermindert werden, dass überschüssiges Siebwasser von der Siebwasserauffangvorrichtung eines Formers einer mittleren Lage der Faserstoffbahn zu einer Siebwasserauffangvorrichtung eines Formers einer anderen, vorzugsweise mittleren Lage der Faserstoffbahn geführt wird.
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Zumindest bei einer äußeren Lage, insbesondere der Deckenlage der Faserstoffbahn kommt meist ein teurerer Rohstoff zum Einsatz, weshalb das dabei anfallende Siebwasser im Interesse der Wiederverwertung der Rohstoffe von der entsprechenden Siebwasserauffangvorrichtung des Formers zu einem separaten Speicherbehälter transportiert werden sollte.
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Da die mittleren Lagen überwiegend ähnliche Siebwasserqualitäten aufweisen, sollte den Siebwasserauffangvorrichtungen der Former der mittleren Lage auch nur ein separater Speicherbehälter zugeordnet werden, wobei vorzugsweise nur eine Siebwasserauffangvorrichtung dieser Former über eine Pumpe mit diesem Speicherbehälter verbunden ist.
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Eine Lage der Faserstoffbahn besteht aus zumindest einer oder mehreren in Richtung senkrecht zur Blattbildungsebene unterteilten Schichten, welche hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und Eigenschaften voneinander differieren können. Daher können bei der mehrschichtigen Blattbildung die Entwässerungsmenge der Ober- und Unterseite separat aufgefangen und separat behandelt werden.
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Die Gautschzone kann von den Entwässerungsbändern der einzelnen Former oder aber durch zusätzliche Unterstützung einer Gautscheinrichtung in Form einer Nasspresse gebildet werden. Letztere Möglichkeit bietet den Vorteil der Einstellbarkeit des Druckes zur Verbindung der einzelnen Lagen.
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Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
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In der beigefügten Zeichnung zeigt:
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1: einen schematischen Querschnitt durch eine Formeranordnung zur Bildung einer vierlagigen Faserstoffbahn;
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2: eine dazugehörige Siebwasserauffanganlage bekannter Art;
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3: eine dazugehörige, erfindungsgemäße Siebwasserauffanganlage;
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4: die Anordnung der Siebwasserauffangvorrichtungen M1, M2, R gemäß 3;
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5: eine erfindungsgemäße Siebwasserauffanganlagen für eine dreilagige und
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6: für eine fünflagige Faserstoffbahn.
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Bei der in 1 gezeigten Maschine, als Beispiel zur Herstellung einer vierlagigen Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, werden die durch einen jeweiligen Former 2 R, 2 M2, 2 M1, 2 D gebildeten Lagen miteinander vergautscht, d. h. verbunden.
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Die erste äußere Rückenlage wird hier durch einen Langsiebformer 2 R mit einem Stoffauflauf 1 R gebildet, wobei die Blattbildung dieser Lage mit höherem Feinstoffgehalt auf der vom Langsieb 5 abgewandten Außenseite erfolgt. Die drei anderen Lagen der Faserstoffbahn werden jeweils durch einen Gapformer 2 M2, 2 M1, 2 D gebildet.
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Die Gapformer 2 M2, 2 M1, 2 D umfassen jeweils zwei umlaufende endlose Entwässerungsbänder, die unter Bildung eines Stoffeinlaufspaltes zusammenlaufen und im Bereich dieses Stoffeinlaufspaltes über ein Formierelement, hier eine Formierwalze, geführt sind. Das äußere Entwässerungsband wird der Formierwalze jeweils über eine Brustwalze zugeführt. Der Stoffeinlaufspalt wird jeweils durch einen Stoffauflauf 1 M2, 1 M1, 1 D mit Faserstoffsuspension beschickt.
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Die im in Bahnlaufrichtung 7 ersten Gapformer 2 M2 gebildete, über eine Umlenkwalze 6 geführte Lage wird im Bereich dieser Umlenkwalze 6 mit der durch den Langsiebformer 2 R gebildeten ersten Lage vergautscht. Anschließend werden die beiden miteinander verbundenen Lagen mittels des Langsiebes 5 in den beiden folgenden Gautschzone 8, 9 nacheinander mit den beiden anderen Lagen miteinander vergautscht. Wie sich aus der 1 ergibt, wird im vorliegenden Fall das äußere Entwässerungsband des ersten Gapformers 2 M2 in Bandlaufrichtung vor der Umlenkwalze 6 von dem gegenüberliegenden, inneren Entwässerungsband und der betreffenden Lage getrennt. Entsprechend wird diese Lage hier nur zusammen mit dem inneren Entwässerungsband um die Umlenkwalze 6 geführt. In den folgenden Gautschzonen 8, 9 ist dies in gleicher Weise realisiert.
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Wie anhand der 1 zu erkennen ist, ist das Langsieb 5 ausgehend vom Stoffauflauf 1 R des Langsiebformers 2 R sowohl über die im Bereich der Umlenkwalze 6 des Gapformers 2 M2 vorgesehene erste Gautschzone als auch über die beiden folgenden Gautschzone 8, 9 hinweg zumindest im Wesentlichen horizontal geführt. Nach Abgabe der Faserstoffbahn an ein Band einer nachfolgenden Pressenpartie zur Entwässerung der Faserstoffbahn wird das Langsieb 5 zum Stoffauflauf 1 R des Langsiebformers 2 R zurückgeführt.
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In allen Fällen können die Stoffaufläufe als Mehrschicht- oder als Einschicht-Stoffauflauf vorgesehen sein.
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Bei Bedarf können zur Bahnentwässerung Gleichdruckentwässerungselemente verwendet werden. Diese können beispielsweise so ausgeführt sein, wie dies in der
DE 197 33 316 A1 beschrieben ist.
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Die den Stoffaufläufen 1 R, 1 M2, 1 M1, 1 D zugeführten Stoffströme können hinsichtlich Zusammensetzung, insbesondere Faseranteil, Faserart, Eigenschaften der Fasern, Fein- und Füllstoffgehalt, Konsistenz variieren. Daraus ergeben sich auch Qualitätsunterschiede bei den jeweils im Bereich der Former 2 R, 2 M2, 2 M1, 2 D über separate Siebwasserauffangvorrichtungen R, M, M3, M2, M1, D gesammelten Siebwässern. Dabei können sich die Siebwasserauffangvorrichtungen R, M, M3, M2, M1, D eines Formers 2 R, 2 M2, 2 M1, 2 D auch aus mehreren Elementen, wie Rinnen, Saugeinrichtungen o.ä. zusammensetzen. Oft werden die Former zur mehrlagigen Blattbildung auch von mehreren oder sogar ausschließlich von Langsiebformern gebildet.
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Bisher wurden gemäß 2 die Siebwässer aus allen Siebwasserauffangvorrichtungen R, M2, M1, D über je eine separate Pumpe 3 in zwei Speicherbehälter S1, S2 transportiert. Dabei wurden die ähnlichen Siebwässer der Mittellagen gemeinsam in den Speicherbehälter S2 geführt. Das Siebwasser der Rückenlage wurde jedoch in Abhängigkeit von der Qualität zum Speicherbehälter S1 der Deckenlage oder ebenfalls zum Speicherbehälter S2 der Mittellagen geleitet.
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Um den Pumpaufwand zu verringern besitzt erfindungsgemäß wenigstens eine Siebwasserauffangvorrichtung R, M1, M3 einen Überlauf, der überschüssiges Siebwasser in eine Siebwasserauffangvorrichtung M, M2 eines anderen Formers 2 M2 mit ähnlicher Siebwasserqualität leitet. Hierzu sollten die Siebwasserauffangvorrichtungen R, M, M1, M2, M3 möglichst nahe zueinander oder wie 4 zeigt nebeneinander angeordnet werden.
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Im Unterschied zu 2 wird nunmehr bei einer vierlagigen Faserstoffbahn gemäß 3 überschüssiges Siebwasser einer mittleren Lage vom Überlauf der entsprechenden Siebwasserauffangvorrichtung M1 zur anderen Siebwasservorrichtung M2 der benachbarten Mittellage geführt. Des Weiteren führt jeweils eine Pumpe 3 Siebwasser von der Siebwasserauffangvorrichtung D der Deckenlage zu einem Speicherbehälter S1 und von der Siebwasserauffangvorrichtung M2 der mittleren Lage ohne Überlauf zu einem Speicherbehälter S2. Das Siebwasser der Rückenlage kann bei schlechter Qualität über einen Überlauf zur Siebwasserauffangvorrichtung M2 laufen. Hat das Siebwasser der Rückenlage eine bessere Qualität so wird über eine Pumpe 4 Siebwasser von dieser Siebwasserauffangvorrichtung R zur Siebwasserauffangvorrichtung D der Deckenlage gepumpt. Im letzten Fall wird möglichst so viel Siebwasser aus der Siebwasserauffangvorrichtung R abgepumpt, dass keines über den Überlauf dieser Siebwasserauffangvorrichtung R abläuft.
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5 zeigt eine Siebwasserauffanganlage für eine dreilagige Faserstoffbahn. Hier hat nur die Siebwasserauffangvorrichtung R der Rückenlage einen Überlauf, welcher überschüssiges Siebwasser zur Siebwasserauffangvorrichtung M der Mittellage leitet.
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Auch wird qualitativ besseres Siebwasser aus der Siebwasserauffangvorrichtung R der Rückenlage über eine Pumpe 4 zur Siebwasserauffangvorrichtung D der Deckenlage transportiert. Eine Pumpe 3 führt das Siebwasser aus der Siebwasserauffangvorrichtung D der Deckenlage zu einem Speicherbehälter S1 und eine andere Pumpe 3 von der Siebwasserauffangvorrichtung M der Mittellage zu einem Speicherbehälter S2.
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Die in 6 dargestellte Siebwasserauffanganlage für eine fünflagige Faserstoffbahn unterscheidet sich von der in 3 gezeigten lediglich dadurch, dass die Siebwasserauffangvorrichtungen M1, M3 der äußeren beiden Mittellagen einen Überlauf besitzen, der das überschüssige Siebwasser in die Siebwasserauffangvorrichtung M2 der anderen, insbesondere innersten Mittellage abführt. Das überschüssige Siebwasser des Überlaufs der Siebwasserauffangvorrichtung R der Rückenlage gelangt hierbei in die Siebwasserauffangvorrichtung M3 der benachbarten Lage.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1262596 A2 [0006]
- US 2002/0060003 A1 [0007]
- EP 0863254 A2 [0007]
- DE 19733316 A1 [0035]
