DE102020111375A1

DE102020111375A1 - Formierpartie mit Entwässerungsvorrichtung nach Gautschwalze

Info

Publication number: DE102020111375A1
Application number: DE102020111375.7A
Authority: DE
Inventors: Matthias Riek
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2020-04-27
Filing date: 2020-04-27
Publication date: 2021-04-29

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Formierpartie für eine Maschine zur Herstellung einer mehrere Lagen aufweisenden Faserstoffbahn (FB), insbesondere Kartonbahn, umfassend: eine Gautschwalze (10) zum Vergautschen einer auf einer ersten permeablen Bespannung (12) transportierten ersten Lage (L1) der Faserstoffbahn (FB) mit einer auf einer zweiten permeablen Bespannung (14) transportierten zweiten Lage (L2) der Faserstoffbahn (FB) und eine der Gautschwalze (10) nachgelagerte Entwässerungsvorrichtung (16) zum Entwässern der Faserstoffbahn (FB), während die Faserstoffbahn (FB) zwischen der ersten Bespannung (12) und der zweiten Bespannung (14) über die Entwässerungsvorrichtung (16) transportiert und dabei von der Entwässerungsvorrichtung (16) umgelenkt wird, wobei die Entwässerungsvorrichtung (16) eine feststehende, gekrümmte Oberfläche aufweist, welche einen ersten Abschnitt (24) mit einem ersten Krümmungsradius (R1) von weniger als 300mm, vorzugsweise zwischen 30mm und 300mm, weiter bevorzugt zwischen 40mm und 100mm, umfasst, über den die Faserstoffbahn (FB) führbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer mehrere Lagen aufweisenden Faserstoffbahn, insbesondere Kartonbahn, unter Verwendung einer solchen Formierpartie.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Formierpartie für eine Maschine zur Herstellung einer mehrere Lagen aufweisenden Faserstoffbahn, insbesondere Kartonbahn, umfassend eine Gautschwalze zum Vergautschen einer auf einer ersten permeablen Bespannung transportierten ersten Lage der Faserstoffbahn mit einer auf einer zweiten permeablen Bespannung transportierten zweiten Lage der Faserstoffbahn und eine der Gautschwalze nachgelagerte Entwässerungsvorrichtung zum Entwässern der Faserstoffbahn, während die Faserstoffbahn zwischen der ersten Bespannung und der zweiten Bespannung über die Entwässerungsvorrichtung transportiert und dabei von der Entwässerungsvorrichtung umgelenkt wird. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer mehrere Lagen aufweisenden Faserstoffbahn, insbesondere Kartonbahn, unter Verwendung einer solchen Formierpartie.
Derartige Formierpartien sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, einen flexiblen Walzenmantel über eine konvex gekrümmte Oberfläche mit einem relativ kleinen Krümmungsradius zu führen. Die Anordnung ähnelt dabei einer Schuhpresse mit verlängertem Pressnip, wobei jedoch der flexible Walzenmantel bereichsweise über eine konvex gekrümmte Oberfläche anstelle einer konkav gekrümmten Oberfläche geführt wird. Im Bereich der konvex gekrümmten Oberfläche wird dann die zu entwässernde und wenigstens zwei Lagen aufweisende Faserstoffbahn zwischen zwei permeablen Bespannungen transportiert. Durch die relativ scharfe Umlenkung in diesem Bereich wird ein Teil des Wassers in der Faserstoffbahn durch den Druck der radial äußeren Bespannung ausgepresst und nach außen abgeschleudert, während die Fasern von der radial äußeren Bespannung zurückgehalten werden.
Diese Art von Entwässerungsvorrichtung weist zwar den Vorteil auf, dass sie verhältnismäßig energieschonend arbeitet, da die Entwässerung nicht über die Applikation von Vakuum erfolgt, jedoch ist sie dafür technisch nur relativ aufwendig zu realisieren. So wird zum Beispiel ein flexibler Walzenmantel benötigt, der wegen der großen Deformationsarbeiten starken Beanspruchungen standhalten und/oder relativ häufig wegen Verschleiß ausgewechselt werden muss. Zudem ist es bei dieser Anordnung nicht möglich oder zumindest technisch sehr aufwendig, den Grad der Entwässerung auf einen gewünschten Wert einzustellen. Ferner findet wegen des nicht vorhandenen Vakuums nach der scharfen Umlenkung eine starke Rückbefeuchtung der Faserstoffbahn durch Wasser aus dem offenen Volumen der Bespannung statt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zuvor genannten Probleme zu lösen oder zumindest zu verringern. Insbesondere soll eine möglichst effiziente und zugleich kostengünstige Entwässerung der mehrlagigen Faserstoffbahn erreicht werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Entwässerungsvorrichtung der eingangs beschriebenen, gattungsgemäßen Formierpartie eine feststehende, gekrümmte Oberfläche aufweist, welche einen ersten Abschnitt mit einem ersten Krümmungsradius von weniger als 300mm, vorzugsweise zwischen 30mm und 300mm, weiter bevorzugt zwischen 40mm und 100mm, umfasst, über den die Faserstoffbahn führbar ist.
Es ist das Verdienst des Erfinders, erkannt zu haben, dass es gar keines rotierenden, flexiblen Walzenmantels bedarf, um die Faserstoffbahn durch Umlenkung auf effiziente Art und Weise zu entwässern. Hierdurch kann die technische Umsetzung weitaus weniger aufwendig und damit kostengünstiger ausfallen. Auch entstehen im laufenden Betrieb der Formierpartie weniger Kosten, da kein flexibler Walzenmantel regelmäßig wegen Verschleiß erneuert werden muss. Zwar mag es bei der erfindungsgemäßen Lösung an der radial inneren Bespannung zu einem etwas höheren Verschleiß kommen, wenn diese über die feststehende, gekrümmte Oberfläche der Entwässerungsvorrichtung geführt wird, jedoch hat der Erfinder erkannt, dass dieser Verschleiß vernachlässigbar gering ist. Dies gilt insbesondere in der Formierpartie unmittelbar nach der Gautschwalze, da hier der Trockengehalt der Faserstoffbahn regelmäßig noch relativ gering ist, so dass ausreichend Wasser mitgeführt wird, welche zu einer effizienten Schmierung zwischen der radial inneren, permeablen Bespannung und der feststehenden, gekrümmten Oberfläche führt. Unmittelbar nach der Gautschwalze soll dabei bedeuten, dass zwischen der Gautschwalze und der Entwässerungsvorrichtung keine Mittel vorgesehen sind, die den Trockengehalt der Faserstoffbahn nennenswert ändern. Vorzugsweise ist die Entwässerungsvorrichtung dabei auch räumlich sehr nahe an der Gautschwalze angeordnet. Zum Beispiel kann die Länge eines freien Zugs der beiden Bespannungen, zwischen denen die Faserstoffbahn transportiert wird, zwischen der Gautschwalze und der Entwässerungsvorrichtung kleiner als 1 Meter, weiter bevorzugt kleiner als 0,5 Meter, noch weiter bevorzugt kleiner als 0,2 Meter sein.
Es hat sich als besonders effizient erwiesen, wenn der erste Krümmungsradius tatsächlich sehr klein gewählt wird, nämlich vorzugsweise zwischen 40mm und 100mm, weiter bevorzugt, zwischen 40mm und 60mm, zum Beispiel etwa 50mm. Durch diesen kleinen Krümmungsradius, kann im Bereich des ersten Abschnitts zum einen eine hohe Siebspannung auf die Faserstoffbahn wirken, welche in der Doppelsiebzone zwischen der ersten und zweiten Bespannung sandwichartig eingespannt ist, und zum anderen wirken hohe Zentrifugalkräfte auf das in der Faserstoffbahn mitgeführte Wasser. Wird der erste Krümmungsradius jedoch zu klein ausgestaltet, insbesondere kleiner als 30mm, so gleicht der erste Abschnitt immer mehr einer scharfen Kante, die dann doch zu einem merklich erhöhten Verschleiß an der radial inneren Bespannung, die über die feststehende, gekrümmte Oberfläche geführt wird, führen kann.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Entwässerungsvorrichtung einen dem ersten Abschnitt vorgelagerten zweiten Abschnitt umfasst, mit einem zweiten Krümmungsradius, welcher größer als der erste Krümmungsradius ist, vorzugsweise zwischen 100mm und 1000mm, weiter bevorzugt zwischen 200mm und 400mm, über den die Faserstoffbahn führbar ist. Vorzugsweise schließt sich der zweite Abschnitt dabei unmittelbar in Richtung auf die Gautschwalze zu an den ersten Abschnitt an. Innerhalb des ersten Abschnitts und/oder des zweiten Abschnitts kann der jeweilige Krümmungsradius auch variabel sein, insbesondere von einem minimalen Wert im ersten Abschnitt kontinuierlich zu einem maximalen Wert im zweiten Abschnitt zunehmen.
Alternativ oder zusätzlich hierzu kann es vorgesehen sein, dass die Entwässerungsvorrichtung einen dem ersten Abschnitt nachgelagerten dritten Abschnitt umfasst, mit einem dritten Krümmungsradius, welcher größer als der erste Krümmungsradius ist, vorzugsweise zwischen 200mm und 2000mm, weiter bevorzugt zwischen 400mm und 800mm, über den die Faserstoffbahn führbar ist. Vorzugsweise schließt sich der dritte Abschnitt dabei unmittelbar an den ersten Abschnitt an. Innerhalb des ersten Abschnitts und/oder des dritten Abschnitts kann der jeweilige Krümmungsradius auch variabel sein, insbesondere von einem minimalen Wert im ersten Abschnitt kontinuierlich zu einem maximalen Wert im dritten Abschnitt zunehmen.
Um den Grad der Entwässerung durch die Entwässerungsvorrichtung auf einfache Art und Weise variieren zu können, kann es vorgesehen sein, dass die Gautschwalze hinsichtlich ihrer Position derart verstellbar ist, dass die zwischen der ersten Bespannung und der zweiten Bespannung transportierte Faserstoffbahn wahlweise sowohl über den ersten Abschnitt als auch über den zweiten Abschnitt und den dritten Abschnitt der Entwässerungsvorrichtung oder nur über den ersten und den dritten Abschnitt der Entwässerungsvorrichtung oder nur über den dritten Abschnitt der Entwässerungsvorrichtung geführt wird. Sofern die Faserstoffbahn nur über den dritten Abschnitt geführt wird, erfolgt eine geringere Entwässerung gegenüber dem Fall, in welchem die Faserstoffbahn sowohl über den dritten als auch über den ersten Abschnitt geführt wird. Ferner erfolgt, sofern die Faserstoffbahn nur über den ersten und dritten Abschnitt geführt wird, eine geringere Entwässerung gegenüber dem Fall, in welchem die Faserstoffbahn sowohl über den zweiten, den ersten und den dritten Abschnitt geführt wird. Insbesondere, wenn sich der Krümmungsradius der gekrümmten Oberfläche von einem minimalen Wert des ersten Abschnitts zu einem maximalen Wert des zweiten Abschnitts und/oder einem maximalen Wert des dritten Abschnitts, vorzugsweise kontinuierlich, ändert, kann durch eine stufenlose Verstellung der Position der Gautschwalze auch die Entwässerungsleistung der Entwässerungsvorrichtung im Wesentlichen stufenlos auf technisch relativ einfache Art und Weise eingestellt werden.
Zusätzlich oder alternativ hierzu kann es vorgesehen sein, dass die Gautschwalze hinsichtlich ihrer Position derart verstellbar ist, dass die zwischen der ersten Bespannung und der zweiten Bespannung transportierte Faserstoffbahn weder über den ersten Abschnitt noch über den zweiten Abschnitt noch über den dritten Abschnitt der Entwässerungsvorrichtung geführt wird. In diesem Fall führt die Entwässerungsvorrichtung zu keiner Entwässerung der Faserstoffbahn. Dies kann insbesondere beim Anfahren der Maschine von Vorteil sein, um zu verhindern, dass die radial innere Bespannung trocken über die feststehende, gekrümmte Oberfläche gezogen wird, was ansonsten zu einem erhöhten Verschleiß an dieser Bespannung führen könnte.
Um gute Gleiteigenschaften zu erzielen und einen Abrieb an der feststehenden, gekrümmten Oberfläche zu vermeiden oder zumindest zu minimieren, wird vorgeschlagen, dass die feststehende, gekrümmte Oberfläche der Entwässerungsvorrichtung zumindest abschnittsweise aus einem hochverschleißfesten keramischen Werkstoff, vorzugsweise einem SiN und/oder SiC umfassenden Werkstoff, gebildet ist.
Der feststehenden, gekrümmten Oberfläche der Entwässerungsvorrichtung können erste Unterdruckbeaufschlagungsmittel vorgelagert sein, welche ausgebildet sind, einen Unterdruck auf die Faserstoffbahn auszuüben. Die ersten Unterdruckbeaufschlagungsmittel sind dabei vorzugsweise derart angeordnet und ausgelegt, dass sie Schleppluft, welche an der Unterseite der radial inneren Bespannung von erster und zweiter Bespannung mitgeschleppt wird, ganz oder zumindest weitgehend entfernen, um zu vermeiden, dass es zu einer trockenen Reibung zwischen der radial inneren Bespannung und der feststehenden, gekrümmten Oberfläche kommt. Auf eine nennenswerte Entfeuchtung der Faserstoffbahn durch die ersten Unterdruckbeaufschlagungsmittel kommt es hingegen nicht an bzw. soll nicht durch diese erzielt werden, da anschließend eine wesentlich energieschonendere Entfeuchtung durch die Umlenkung an der Entwässerungsvorrichtung erreicht werden kann.
Alternativ oder zusätzlich zu den ersten Unterdruckbeaufschlagungsmitteln können dem ersten Abschnitt der feststehenden, gekrümmten Oberfläche der Entwässerungsvorrichtung zweite Unterdruckbeaufschlagungsmittel nachgelagert sein, welche ausgebildet sind, einen Unterdruck auf die Faserstoffbahn auszuüben. Diese zweiten Unterdruckbeaufschlagungsmittel können primär dazu vorgesehen sein, die Faserstoffbahn auf der radial inneren Bespannung von erster und zweiter Bespannung zuverlässig zu halten, während die radial äußere Bespannung von der Faserstoffbahn, vorzugsweise in einem kleinen Winkel von unter 5°, weggeführt wird. In diesem Fall erfüllen die zweiten Unterdruckbeaufschlagungsmittel die Funktion eines so genannten Trennsaugers.
Vorzugsweise umfasst die Formierpartie ferner eine Wasserauffangvorrichtung, welche derart ausgebildet und angeordnet ist, um zumindest einen Teil des Wassers aufzufangen, welches aus der Faserstoffbahn herausgepresst und nach radial außen abgeschleudert wird, wenn die Faserstoffbahn über die feststehende, gekrümmte Oberfläche der Entwässerungsvorrichtung transportiert und dabei umgelenkt wird. Die Wasserauffangvorrichtung kann somit eine ungewollte Rückbefeuchtung der Faserstoffbahn verhindern. Besonders bevorzugt ist die Wasserauffangvorrichtung mit einem Schwenkarm baulich verbunden, welcher zum Ändern der Position der Gautschwalze dient. Somit kann die Wasserauffangvorrichtung direkt über der feststehenden, gekrümmten Oberfläche der Entwässerungsvorrichtung positioniert werden.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ferner ein Verfahren zum Herstellen einer mehrere Lagen aufweisenden Faserstoffbahn, insbesondere Kartonbahn, unter Verwendung einer zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen Form ierpartie.
Es ist vorteilhaft, wenn die Siebspannung der radial äußeren Bespannung von erster Bespannung und zweiter Bespannung, zwischen welchen die Faserstoffbahn transportiert wird, derart eingestellt wird, dass auf die Faserstoffbahn, wenn sie über die feststehende, gekrümmte Oberfläche der Entwässerungsvorrichtung geführt wird, ein Entwässerungsdruck von mehr als 65kPa, vorzugsweise wenigstens 90kPa, weiter bevorzugt zwischen 90kPa und 250kPa, wirkt. Hierdurch kann nicht nur auf eine energieschonende Art und Weise der Trockengehalt der Faserstoffbahn durch die Entwässerungsvorrichtung merklich erhöht werden, sondern es kann durch die Verdichtung der Faserstoffbahn auch eine höhere Festigkeit beim fertigen Papier- bzw. Kartonprodukt erzielt werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Position der Gautschwalze während des laufenden Betriebs variiert wird, um den Grad der Entwässerung der Faserstoffbahn durch die Entwässerungsvorrichtung einzustellen. Beispielsweise kann so auf eine über die Zeit hinweg variierende Stoffzusammensetzung am Former der Papiermaschine reagiert werden, ein Phänomen, welches insbesondere bei der Verwendung von Altpapier auftreten kann, um eine möglichst konstante Qualität der Papier- bzw. Kartonbahn am Ende der Maschine zu erreichen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn Sensormittel vorgesehen sind, die Eigenschaften der Faserstoffbahn und/oder Prozessparameter einer die Formierpartie umfassenden Maschine messen, und die gemessenen Daten verwendet werden, um die Position der Gautschwalze zu steuern. Auf diese Weise kann eine vollautomatisierte Steuerung der Position der Gautschwalze, und damit der Entwässerungsleistung der Entwässerungsvorrichtung, erreicht werden. Beispielsweise könnte, vorzugsweise kontinuierlich, die Feuchte der entwässerten Faserstoffbahn, insbesondere am Ende der Formierpartie, etwa vor einer Siebsaugwalze, gemessen werden, als Stellgröße für die Position der Gautschwalze.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer und nicht maßstabsgetreuer Zeichnung weiter erläutert. Es zeigen:

1 einen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Formierpartie, bei welcher eine Gautschwalze in einer ersten Position vor einer Entwässerungsvorrichtung angeordnet ist,
2 einen Abschnitt der erfindungsgemäßen Formierpartie gemäß 1, bei welcher die Gautschwalze in einer zweite Position vor der Entwässerungsvorrichtung angeordnet ist, und
3 eine vergrößerte Darstellung der Entwässerungsvorrichtung und der Gautschwalze gemäß 2.

1 zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Formierpartie für eine Maschine zur Herstellung einer mehrere Lagen aufweisenden Faserstoffbahn FB, insbesondere Kartonbahn. Dabei ist insbesondere eine Gautschwalze 10 zu erkennen. Von rechts in 1 wird eine erste Lage L1 der Faserstoffbahn FB auf einer ersten permeablen Bespannung 12 zu der Gautschwalze 10 transportiert, während von oben in 1 eine zweite Lage L2 der Faserstoffbahn FB auf einer zweiten permeablen Bespannung 14 zu der Gautschwalze 10 transportiert wird. Die jeweiligen Bewegungsrichtungen sind mit Pfeilen angedeutet. An der Gautschwalze 10 kommen die ersten Lage L1 und die zweite Lage L2 miteinander in Kontakt und werden so zur Faserstoffbahn FB miteinander vergautscht. Dabei sind die beiden Lagen L1, L2 zwischen der ersten und der zweiten Bespannung 12, 14, welche beide Formiersiebe sein können, sandwichartig eingespannt, zumindest bis die beiden Bespannungen 12, 14 wieder voneinander getrennt werden. Man spricht hier auch von einer so genannten Doppelsiebzone.
Es sei angemerkt, dass die erste Lage L1 und/oder die zweite Lage L2 selbst bereits aus mehreren, miteinander vergautschten Lagen und/oder mehreren Schichten aus einem so genannten Mehrschicht-Stoffauflauf gebildet sein kann bzw. können. Ferner kann die Faserstoffbahn FB nach dem Vergautschen der ersten Lage L1 mit der zweiten Lage L2 auch noch mit einer oder mehreren weiteren Lagen vergautscht werden.
Nach der Gautschwalze 10 werden die erste Bespannung 12, die zweite Bespannung 14 und die dazwischen transportierte Faserstoffbahn FB im freien Zug, d.h. ohne weitere Stützung, zu einer Entwässerungsvorrichtung 16 geführt, auf welche nachfolgend im Hinblick auf 3 noch näher eingegangen wird. Nach der Entwässerungsvorrichtung 16 wird die zweiten Bespannung 14 wieder von der ersten Bespannung 12 getrennt, welche die Faserstoffbahn FB weiter führt.
Prozesstechnisch vor der Gautschwalze 10, d.h. rechts in 1, kann eine Bahnführungsvorrichtung 18 in der Formierpartie vorgesehen sein, welche die erste Bespannung 12 mit der auf ihr transportierten ersten Lage L1 führt bzw. unterstützt. Vorzugsweise ist die Bahnführungsvorrichtung 18 mit Entwässerungselementen versehen, wie zum Beispiel so genannte Foils oder Vakuumsaugkästen, um die erste Lage L1 mit einem optimalen Trockengehalt für das Vergautschen mit der zweiten Lage L2 zu versehen. Zudem weist die Bahnführungsvorrichtung 18 vorzugsweise eine konvex gekrümmte Oberfläche auf, wobei in der in 1 dargestellten Konfiguration der Formierpartie die erste Bespannung 12 mit der auf ihr transportierten ersten Lage L1 nur über einen kleinen Abschnitt dieser Oberfläche geführt wird.
Die Gautschwalze 10 ist nicht nur um ihre Mittelachse drehbar gelagert, sondern kann zudem auch noch als Ganzes verlagert werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist sie hierzu an einem Schwenkarm 20 montiert, der seinerseits schwenkbar um einen Schwenkpunkt gelagert ist. Es sind aber natürlich auch andere Befestigungsmöglichkeiten der Gautschwalze 10 denkbar, die eine Positionsverlagerung selbiger erlauben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Wasserauffangvorrichtung 22 an dem Schwenkarm 20 derart montiert, dass sie über der Entwässerungsvorrichtung 16 positioniert ist, um zumindest einen Großteil des Wassers, welches von der Faserstoffbahn FB durch die Entwässerungsvorrichtung 16 abgeschleudert wird, aufzufangen und so eine Rückbefeuchtung der Faserstoffbahn FB zu vermeiden.
In 1 ist die Gautschwalze 10 jedoch so positioniert, dass die Entwässerungsvorrichtung ihre Wirkung nicht oder nur in einem sehr geringen Umfang entfaltet. Diese Position der Gautschwalze ist insbesondere beim Anfahren der Maschine sinnvoll, um zu verhindern, dass die ersten Bespannung 12 im trockenen Zustand über einen sogleich näher beschriebenen, stark gekrümmten Oberflächenabschnitt der Entwässerungsvorrichtung 16 gezogen wird.
Während des normalen Betriebs wird die Gautschwalze hingegen mehr oder weniger weit nach unten verlagert, also quasi in die erste Bespannung 12 hineingeschwenkt. Die maximal eingeschwenkte Position ist in 2 dargestellt. Hier umschlingen die erste Bespannung 12, die zweiten Bespannung 14 und die dazwischen transportierte Faserstoffbahn FB einen maximalen Umfangsbereich der Gautschwalze 10. Gleichzeitig ist die Länge des freien Zugs zwischen der Gautschwalze 10 und der Entwässerungsvorrichtung 16 minimal. Die Entwässerungsleistung der Entwässerungsvorrichtung ist bei dieser Position der Gautschwalze 10 maximal, da die Faserstoffbahn FB über den gesamten gekrümmten Abschnitt einer Oberfläche der Entwässerungsvorrichtung 16 gezogen wird, so dass zum einen eine hohe Siebspannung auf die Faserstoffbahn FB wirkt und zum anderen hohe Zentrifugalkräfte auf das Wasser in der Faserstoffbahn wirken, welches somit aus der Faserstoffbahn FB herausgepresst und zur Wasserauffangvorrichtung hin abgeschleudert wird.
3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt von 2, wobei hauptsächlich die Gautschwalze 10 im voll eingeschwenkten Zustand und die Entwässerungsvorrichtung 16 zu erkennen sind. Die Entwässerungsvorrichtung 16 umfasst eine feststehende, gekrümmte Oberfläche, über welche die erste Bespannung 12, die zweite Bespannung 14 und die dazwischen transportierte Faserstoffbahn FB geführt und somit hinsichtlich ihrer Bewegungsrichtung umgelenkt werden. Die feststehende, gekrümmte Oberfläche umfasst ihrerseits einen ersten Abschnitt 24 mit einem ersten Krümmungsradius R1 und prozesstechnisch vorgelagert, d.h. rechts davon in 3, einen zweiten Abschnitt 26 mit einem zweiten Krümmungsradius R2, sowie prozesstechnisch nachgelagert, d.h. links davon in 3, einen dritten Abschnitt 27 mit einem dritten Krümmungsradius R3. Der Krümmungsradius R1 ist kleiner als der Krümmungsradius R2 und auch kleiner als der Krümmungsradius R3. Beispielsweise kann der Krümmungsradius R1 ca. 50 mm betragen, wohingegen der zweite Krümmungsradius R2 ca. 500 mm und der dritte Krümmungsradius R3 ca. 2000 mm betragen kann. Prozesstechnisch vor dem zweiten Abschnitt 26 können noch ein oder mehrere weitere Abschnitte der feststehenden, gekrümmten Oberfläche vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können prozesstechnisch hinter dem dritten Abschnitt 27 ein oder mehrere weitere Abschnitte der feststehenden gekrümmten Oberfläche vorgesehen sein. Vorzugsweise weist aber der erste Abschnitt 24 von allen Abschnitten, die mit der ersten Bespannung 12 in Kontakt gelangen, - zumindest an einer Stelle - den geringsten Krümmungsradius auf.
Vorzugsweise gehen der erste Abschnitt 24 und der zweiten Abschnitt 26, weiter bevorzugt alle aneinander angrenzenden Abschnitte der feststehenden, gekrümmten Oberfläche der Entwässerungsvorrichtung tangential, d.h. knickfrei, ineinander über. Desweitern können die einzelnen Abschnitte auch einen sich, vorzugsweise kontinuierlich, ändernden Radius aufweisen. So kann sich der Krümmungsradius der feststehenden, gekrümmten Oberfläche von einem minimalen Wert des ersten Radius R1 im ersten Abschnitt 24, zu einem maximalen Wert des Radius R2 im zweiten Abschnitt 26 kontinuierlich ändern.
Ferner umfasst die Entwässerungsvorrichtung 16 in diesem Ausführungsbeispiel sowohl prozesstechnisch vor dem zweiten Abschnitt 26 erste Unterdruckbeaufschlagungsmittel 28, als auch prozesstechnisch nach dem dritten Abschnitt 27 zweite Unterdruckbeaufschlagungsmittel 30. Die ersten Unterdruckbeaufschlagungsmittel 28 haben die primäre Funktion, Schleppluft, welche an der Unterseite der radial inneren Bespannung 12 mitgeschleppt wird, abzusaugen, um zu verhindern, dass es zu einer trockenen Reibung zwischen dieser Bespannung und der feststehenden, gekrümmten Oberfläche der Entwässerungsvorrichtung 16 kommt. Die besagte Oberfläche ist vorzugsweise aus einem harten aber gut gleitfähigem Werkstoff gebildet, wie einem keramischen Werkstoff.
Die zweiten Unterdruckbeaufschlagungsmittel 30 haben die primäre Funktion, die Faserstoffbahn FB sicher auf der ersten Bespannung 12 zu halten, während die zweiten Bespannung 14 von der Faserstoffbahn FB weggeführt wird. Die zweiten Unterdruckbeaufschlagungsmittel 30 können daher auch als Trennsauger bezeichnet werden.
Je nachdem, wie weit die Gautschwalze 10 nach unten zwischen den beiden Extrempositionen, die in den 1 und 2 dargestellt sind, verschwenkt wird, kann die Entwässerungsvorrichtung 16 eine stärkere oder wenige starke initiale Entwässerungswirkung auf die Faserstoffbahn FB ausüben. Beispielsweise ist es möglich, dass die Faserstoffbahn FB über den den dritten Abschnitt 27 der feststehenden, gekrümmten Oberfläche geführt wird, nicht jedoch über den ersten Abschnitt 24 und den zweiten Abschnitt 26. Somit wird diese weniger stark umgelenkt, was dazu führt, dass geringere Siebspannungen auf die Faserstoffbahn FB und zudem geringere Zentrifugalkräfte auf das in ihr enthaltene Wasser wirken, wodurch Verdrückungen der Faserstoffbahn bei hohem Wassergehalt verhindert werden können. Wird die Faserstoffbahn FB zwischen der ersten Bespannung 12 und der zweiten Bespannung 14 hingegen auch über den ersten Abschnitt 24 geführt, können von Beginn an sehr hohe Siebspannungen, vorzugsweise zwischen 90 kPa und 250 kPa, auf die Faserstoffbahn FB appliziert werden. Zudem wirken hohe Zentrifugalkräfte auf das in der Faserstoffbahn FB enthaltene Wasser. So kommt es zu einer sehr energieschonenden und effizienten Entwässerung der Faserstoffbahn FB, bei welcher das herausgepresste Wasser abgeschleudert und von der in 3 nicht dargestellten Wasserauffangvorrichtung 22 aufgefangen und abgeführt wird.
Sofern Sensormittel, wie zum Bespiel Sensoren zur Erfassung der Faserstoffbahnfeuchte am Ende der Formierpartie vorgesehen sind, kann eine automatische Positionssteuerung der Gautschwalze auf Basis der gemessenen Sensordaten erfolgen, um die Entwässerungswirkung der Entwässerungsvorrichtung 16 optimal einzustellen.
Bezugszeichenliste

10: Gautschwalze
12: erste Bespannung
14: zweite Bespannung
16: Entwässerungsvorrichtung
18: Bahnführungsvorrichtung
20: Schwenkarm
22: Wasserauffangvorrichtung
24: erster Abschnitt
26: zweiter Abschnitt
27: dritter Abschnitt
28: erste Unterdruckbeaufschlagungsmittel
30: zweiten Unterdruckbeaufschlagungsmittel
FB: Faserstoffbahn
L1: erste Lage (der Faserstoffbahn)
L2: zweite Lage (der Faserstoffbahn)
R1: erster Radius
R2: zweiter Radius
R3: dritter Radius

Claims

Formierpartie für eine Maschine zur Herstellung einer mehrere Lagen aufweisenden Faserstoffbahn (FB), insbesondere Kartonbahn, umfassend: - eine Gautschwalze (10) zum Vergautschen einer auf einer ersten permeablen Bespannung (12) transportierten ersten Lage (L1) der Faserstoffbahn (FB) mit einer auf einer zweiten permeablen Bespannung (14) transportierten zweiten Lage (L2) der Faserstoffbahn (FB) und - eine der Gautschwalze (10) nachgelagerte Entwässerungsvorrichtung (16) zum Entwässern der Faserstoffbahn (FB), während die Faserstoffbahn (FB) zwischen der ersten Bespannung (12) und der zweiten Bespannung (14) über die Entwässerungsvorrichtung (16) transportiert und dabei von der Entwässerungsvorrichtung (16) umgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Entwässerungsvorrichtung (16) eine feststehende, gekrümmte Oberfläche aufweist, welche einen ersten Abschnitt (24) mit einem ersten Krümmungsradius (R1) von weniger als 300mm, vorzugsweise zwischen 30mm und 300mm, weiter bevorzugt zwischen 40mm und 100mm, umfasst, über den die Faserstoffbahn (FB) führbar ist.
Formierpartie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entwässerungsvorrichtung (16) einen dem ersten Abschnitt (24) vorgelagerten zweiten Abschnitt (26) umfasst, mit einem zweiten Krümmungsradius (R2), welcher größer als der erste Krümmungsradius (R1) ist, vorzugsweise zwischen 100mm und 1000mm, weiter bevorzugt zwischen 200mm und 400mm, beträgt, und über den die Faserstoffbahn (FB) führbar ist.
Formierpartie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gautschwalze (10) hinsichtlich ihrer Position derart verstellbar ist, dass die zwischen der ersten Bespannung (12) und der zweiten Bespannung (14) transportierte Faserstoffbahn (FB) wahlweise sowohl über den ersten Abschnitt (24) als auch über den zweiten Abschnitt (26) der Entwässerungsvorrichtung (16) oder nur über den ersten Abschnitt (26) dieser beiden Abschnitte (24, 26) der Entwässerungsvorrichtung (16) geführt wird.
Formierpartie nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gautschwalze (10) hinsichtlich ihrer Position derart verstellbar ist, dass die zwischen der ersten Bespannung (12) und der zweiten Bespannung (14) transportierte Faserstoffbahn (FB) weder über den ersten Abschnitt (24) noch über den zweiten Abschnitt (26) der Entwässerungsvorrichtung (16) geführt wird.
Formierpartie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die feststehende, gekrümmte Oberfläche der Entwässerungsvorrichtung (16) zumindest abschnittsweise aus einem hochverschleißfesten keramischen Werkstoff, vorzugsweise einem SiN und/oder SiC umfassenden Werkstoff, gebildet ist.
Formierpartie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der feststehenden, gekrümmten Oberfläche der Entwässerungsvorrichtung (16) erste Unterdruckbeaufschlagungsmittel (28) vorgelagert sind, welche ausgebildet sind, einen Unterdruck auf die Faserstoffbahn (FB) auszuüben.
Formierpartie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Abschnitt (24) der feststehenden, gekrümmten Oberfläche der Entwässerungsvorrichtung (16) zweite Unterdruckbeaufschlagungsmittel (30) nachgelagert sind, welche ausgebildet sind, einen Unterdruck auf die Faserstoffbahn (FB) auszuüben.
Formierpartie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Wasserauffangvorrichtung (22) umfasst, welche derart ausgebildet und angeordnet ist, um zumindest einen Teil des Wassers aufzufangen, welches aus der Faserstoffbahn (FB) herausgepresst und nach radial außen abgeschleudert wird, wenn die Faserstoffbahn (FB) über die feststehende, gekrümmte Oberfläche der Entwässerungsvorrichtung (16) transportiert und dabei umgelenkt wird.
Verfahren zum Herstellen einer mehrere Lagen aufweisenden Faserstoffbahn, insbesondere Kartonbahn, unter Verwendung einer Formierpartie nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebspannung der radial äußeren Bespannung von ersten Bespannung und zweiter Bespannung, zwischen welchen die Faserstoffbahn transportiert wird, derart eingestellt wird, dass auf die Faserstoffbahn, wenn sie über die feststehende, gekrümmte Oberfläche der Entwässerungsvorrichtung geführt wird, ein Entwässerungsdruck von mehr als 65kPa, vorzugsweise wenigstens 90kPa, weiter bevorzugt zwischen 90kPa und 250kPa, wirkt.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Gautschwalze während des laufenden Betriebs variiert wird, um den Grad der Entwässerung der Faserstoffbahn durch die Entwässerungsvorrichtung einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Sensormittel vorgesehen sind, die Eigenschaften der Faserstoffbahn und/oder Prozessparameter einer die Formierpartie umfassenden Maschine messen, und die gemessenen Daten verwendet werden, um die Position der Gautschwalze zu steuern.