DE102021105475A1

DE102021105475A1 - Einstellbare Querverteilung für einen Stoffauflauf

Info

Publication number: DE102021105475A1
Application number: DE102021105475.3A
Authority: DE
Inventors: Hagen Kanstein
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2021-03-08
Filing date: 2021-03-08
Publication date: 2022-04-21

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf (1) für eine Papiermaschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn (7), insbesondere einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Vliesstoffbahn, umfassend einen Querverteilkanal (2) mit einer Querschnittsfläche am Eintritt (2.1) für eine Faserstoffsuspension, welche eine Einströmungsrichtung in eine Querrichtung (CD) aufweist und eine Leiteinrichtung (3) zur Umlenkung der Faserstoffsuspension von der Querrichtung (CD) in eine Maschinenlaufrichtung (MD) und einem sich daran anschließenden Turbulenzerzeugungsmittel (5) und einer danach stromabwärts angeordneten Stoffauflaufdüse (6) mit einem Austrittspalt (6.1) zum Ausbringen der Faserstoffsuspension in die Maschinenlaufrichtung (MD) und ein diese Komponenten umschließendes Gehäuse (12).

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf für eine Papiermaschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Vliesstoffbahn. Dieser umfasset einen Querverteilkanal mit einer Querschnittsfläche am Eintritt für eine Faserstoffsuspension, welche eine Einströmungsrichtung in eine Querrichtung aufweist, eine Leiteinrichtung zur Umlenkung der Faserstoffsuspension von der Querrichtung in eine Maschinenlaufrichtung, einem sich daran anschließenden Turbulenzerzeugungsmittel, einer danach stromabwärts angeordneten Stoffauflaufdüse mit einem Austrittspalt zum Ausbringen der Faserstoffsuspension in die Maschinenlaufrichtung und ein diese Komponenten umschließendes Gehäuse. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Faserstoffbahn. Beide Erfindungen werden gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Bei der Herstellung einer Faserstoffbahn, soll eine Faserstoffsuspension möglichst gleichmäßig auf ein breites Sieb oder zwischen zwei breite Siebe einer Siebpartie gleichmäßig über die Maschinenbreite verteilt werden. Hierzu wird herkömmlich die Faserstoffsuspension über eine Zuführleitung zum Stoffauflauf der Papiermaschine geführt. An dem Stoffauflauf muss die Stoffsuspension mittels geeigneter Verteilvorrichtungen über die gesamte Querrichtung möglichst gleichmäßig verteilt werden. Die Güte der Verteilung trägt dabei in einem wesentlichen Maße zur Qualität des Flächengewichtsquerprofils der hergestellten Faserstoffbahn bei. Die vorliegende Erfindung betrifft eine solche gattungsgemäße Herstellung.
Zur Verteilung der Faserstoffsuspension über die Breite in Querrichtung wird dabei häufig ein sogenannter Querverteilkanal mit einem sich in Querrichtung erstreckendem konisch-parabolischen Strömungsquerschnitt für die Faserstoffsuspension eingesetzt. Letzterer verteilt die Faserstoffsuspension zwar in zufriedenstellendem Maße über die gesamte Querrichtung des Stoffauflaufes. Nachteilig hieran ist jedoch einerseits, dass dieser Querverteilkanal über die entsprechende Breite in Querrichtung einen genau vorgegebenen Verlauf des Strömungsquerschnitts für die Faserstoffsuspension aufweisen muss. Aufgrund dessen ist ein solcher Verteiler auch nur für einen relativ engen Bereich des Stoffsuspensionsdurchsatzes geeignet, so dass die Verteilung des Volumenstromquerprofiles im Stoffauflauf nicht gleichmäßig genug ist und damit letztendlich das Flächengewichtsquerprofil der hergestellten Faserstoffbahn beeinträchtigt wird. Eine solche Variation kann mittels eines zusätzlichen, in Querrichtung angeordneten Aktuators zur Lippenverstellung zum lokalen variablen Einstellen des Strömungsquerschnitts am Austritt der Düse des Stoffauflaufs erreicht werden. In vielen anderen Anwendungsfällen werden weitere Möglichkeiten zur Flächengewichtsquerprofilbeeinflussung zur Verbesserung des Flächengewichtsquerprofils in Querrichtung eingesetzt, dazu zählen eine einstellbare Rezirkulationsleitung und / oder eine Verdünnungswasserzuführung. Bei der Rezirkulationsleitung wird der Querverteilkanal mit einer zusätzlichen Leitung zur Rückführung für überschüssige Faserstoffsuspension versehen. Dieses Rückführsystem weist in der Regel eine Rezirkulationsleitung und eine Durchfluss-Steuerung, umfassend eine Steuereinheit samt mindestens einem Sensor (Druckfühler), mindestens einem Aktuator (Steuerschieber) und diversen Leitungen, auf. Bei der Verdünnungswasserzuführung wird gezielt Verdünnungswasser, insbesondere Siebwasser, in Querrichtung an einer Vielzahl an Stellen zur lokalen Beeinflussung des Flächengewichtsquerprofils eingebracht und individuell geregelt. Derartige Konstruktionen, benötigen eine ebenso komplexe separate Leitungsführung und Steuerung für die Beeinflussung des Flächengewichtsquerprofils. Dies bedingt jedoch zusätzlichen apparativen Aufwand, andererseits muss für verschieden breite Maschinen jeweils ein dieser Breite entsprechender Querverteiler gefertigt werden. Dadurch entstehen beträchtliche Herstell- und Lagerkosten für die genannten Einzelkomponenten, insbesondere wenn in einem Unternehmen Maschinen unterschiedlicher Breite hergestellt und deren Einzelkomponenten z.B. aus Gewährleistungsgründen bevorratet werden sollen.
Ein gattungsgemäßer Stoffauflauf ohne Rezirkulation ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 198 43 729 A1 bekannt. Bei diesem, eine Zwischenkammer aufweisenden Stoffauflauf wird die von einem dem Fachmann bekannten Konstantteil kommende Faserstoffsuspension durch den Querverteilkanal geführt, danach vor bzw. in der Verteilrohrlochplatte in Maschinenrichtung umgelenkt, vereinzelt und der Zwischenkammer zugeführt. In dem anschließenden Turbulenzerzeugungsmittel wird die Strömung, also die Faserstoffsuspension homogenisiert, eventuell zugegebenes Verdünnungswasser, insbesondere Siebwasser eingemischt und die gesamte Suspension fluidisiert. Zur „querströmungsfreien“ Füllung der nachgeordneten Stoffauflaufdüse muss hierzu in Querrichtung eine sehr gute Durchsatzkonstanz durch das Turbulenzerzeugungsmittel erreicht werden. In der Stoffauflaufdüse wird die Suspension schließlich auf Maschinengeschwindigkeit beschleunigt. Mit einem derartigen Stoffauflauf kann zwar das nachteilhafte Rückführsystem für überschüssige Faserstoffsuspension vermieden werden, die technische Umsetzung eines solchen Stoffauflaufs gestaltet sich jedoch mehr als schwierig.
Eine andere bekannte Ausführung in DE 10 2015 205 976 A1 beschreibt eine Möglichkeit die eingesetzten parabolisch-konischen Querverteilkanäle durch eine mehrfache Anzahl an kleinen Einzelpumpen für die gleichzeitige Zuführung der Faserstoffsuspension in die einer Stoffauflaufdüse vorgeschalteten Zuführkammer zu ersetzen und damit die Komplexität und Kosten eines zentralen Pumpsystems und auch die komplexe Fertigung und eingeschränkten Einsatzbereichs des Querverteilkanals zu verbessern. Nachteilig in dieser Erfindung sind die Komplexität und Fehleranfälligkeit der Vielzahl an kleinen Einzelpumpen.
Eine weitere Ausführungsmöglichkeit wird in DE 84 33 370 U1 beschreiben indem die ansonsten nicht veränderbare Geometrie des Querverteilkanals, eine geometrisch veränderbare Rückwand auf der gegenüberliegenden Seite der in Maschinenrichtung wegführenden Teilkanäle enthält. Dabei wird die Rückwand des Verteilers aus elastischem oder flexiblem Material gefertigt und deren Krümmung wird durch Stellorgane verändert. Nachteilig in dieser Erfindung ist der beschränkte Einsatzbereiche nur für Hochkonsistenzfaserstoffsuspensionen mit einem Faseranteil von mehr als 3% bezogen auf einen Anteil. Weiterhin sind der benötigte Bauraum, insbesondere wenn eine strömungsgünstige Form in Richtung einer konisch-parabolischen Form angestrebt wird sehr groß und die Regulierungsmöglichkeit durch die Wirkung der Stellorgane auf einen gewissen Bereich der Rückwand eingeschränkt. Ferner ist die Ausführungsform des Querverteilkanals mit einer Rezirkulationsleitung zur Rückführung für überschüssige Faserstoffsuspension versehen. Dieses Rückführsystem weist in der Regel eine Rezirkulationsleitung und eine Durchfluss-Steuerung, umfassend eine Steuereinheit samt mindestens einem Sensor (Druckfühler), mindestens einem Aktuator (Steuerschieber) und diversen Leitungen, auf. Ein solches Rückführsystem verursacht nicht zu unterschätzende Kosten sowohl in der Anschaffung, im Betrieb als auch in der Wartung und es ist überdies noch träge in der Funktion und anfällig für Reparaturen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative Form der Verteilung einer Faserstoffsuspension auf eine Siebpartie anzugeben, welche die Nachteile des Standes der Technik weiter verbessert. Insbesondere soll die Bauteilkomplexität bei der Herstellung unterschiedlich breiter Maschinen reduziert werden, sodass auf eine Sonderanfertigung weitgehend verzichtet werden kann, wodurch die Herstell- und Lagerkosten für der Einzelkomponenten bzw. der gesamten Maschine reduziert werden können. Bevorzugt soll auch eine flexiblere Steuerung oder Regelung des Flächengewichtsquerprofils der herzustellenden Faserstoffbahn möglich sein als dies zuvor der Fall war.
Diese Aufgabe wird gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Erfindungsgemäß ist ein Stoffauflauf für eine Papiermaschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Vliesstoffbahn, umfassend einen Querverteilkanal mit einer Querschnittsfläche am Eintritt für eine Faserstoffsuspension, welche eine Einströmungsrichtung in eine Querrichtung aufweist und eine Leiteinrichtung zur Umlenkung der Faserstoffsuspension von der Querrichtung in eine Maschinenlaufrichtung und einem sich daran anschließenden Turbulenzerzeugungsmittel und einer danach stromabwärts angeordneten Stoffauflaufdüse mit einem Austrittspalt zum Ausbringen der Faserstoffsuspension in die Maschinenlaufrichtung und ein diese Komponenten umschließendes Gehäuse beansprucht. Die erfindungsgemäße Ausführung besitzt in der Leiteinrichtung eine Vielzahl von nebeneinander in Querrichtung der Faserstoffbahn angeordnete, in ihrer Längserstreckung in Maschinenlaufrichtung ausgerichtete, durch einteilige und / oder mehrteilige Trennwände voneinander getrennte Kanäle zur Durchleitung der Faserstoffsuspension. Die Trennwände und / oder Teile der mehrteiligen Trennwände sind unabhängig voneinander in Maschinenlaufrichtung, vorzugsweise während des Betriebes des Stoffauflaufes oder im Stillstand, einstellbar.
Vorteilig für diese Ausführungsform der Erfindung ist, dass die Regulierung des Flächengewichtsquerprofils alleinig durch die Leiteinrichtung mit verstellbaren Trennwänden möglich ist und die gebaute Geometrie für einen breiten Einsatzbereich an Konzentrationen von Faserstoffsuspensionen von sehr geringer Stoffdichte, mit kleiner als 0,5% Faseranteil, bis hin zu hohen Stoffdichten, mit mehr als 3% einzusetzen ist.
Unter Maschinenlaufrichtung wird die Richtung der Längserstreckung der genannten Einzelkomponente verstanden. In der Regel wird die Faserstoffsuspension, die die Düse verlässt, sowohl in Maschinenlaufrichtung als auch in Querrichtung ausgebracht. Damit kann unter Maschinenlaufrichtung auch die Hauptbewegungskomponente der durch die Stoffauflaufdüse ausströmenden Faserstoffsuspension verstanden werden. Die Maschinenlaufrichtung kann auch der Laufrichtung der auf einer Siebpartie mittels der Stoffauflaufdüse bildbaren Faserstoffbahn, also der Maschinenlaufrichtung entsprechen. Anders ausgedrückt kann die Maschinenlaufrichtung in einer Ebene (z.B. Horizontalebene) parallel zu der auf der Siebpartie abgelegten Faserstoffbahn verlaufen. In einem räumlichen kartesischen Koordinatensystem stellen die die Maschinenlauf- und Querrichtung somit zwei der drei Hauptachsen dar, die senkrecht zueinander stehen.
Unter Querrichtung wird gemäß der Erfindung die Einström- oder Breitenrichtung der entsprechenden Einzelkomponente, wie z.B. des Querverteilkanals, der Leiteinrichtung, die Stoffauflaufdüse, der Stoffauflauf etc. verstanden. In der Regel entspricht die Querrichtung der Breite der herzustellenden Faserstoffbahn, also der Breitenrichtung der Maschine. Auch das Flächengewichtsquerprofil der hergestellten Faserstoffbahn wird in Querrichtung angegeben.
Zur Erläuterung dieser Erfindung wird ein Koordinatensystem herangezogen, welches sich aus der Maschinenlaufrichtung als x-Achse, der Querrichtung als y-Achse und einer eines räumlichen kartesischen rechtsdrehenden Koordinatensystems entsprechenden z-Achse zusammensetzt, die erläuternden Figuren enthalten alle dieses Koordinatensystem.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform wird der Stoffauflauf ohne Flächengewichtsquerprofilregelung mit Verdünnungswasser ausgeführt. Wobei bei der Verdünnungswasserzuführung eine gezielte Einbringung von Verdünnungswasser in Querrichtung zur lokalen Beeinflussung des Flächengewichtsquerprofils gemeint ist und auch ohne dieses komplexe Bauelement weiterhin eine zuverlässige Regelung ermöglicht wird.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform wird mindestens eine Trennwand, vorzugsweise alle Trennwände, mehrteilig ausgeführt. Vorzugsweise ist eine zweibis dreiteilige Ausführung auszuwählen, um die Wartungskosten zu reduzieren und die Zuverlässigkeit zu erhöhen. In dieser Ausführung ist mindestens ein Teil als nicht verstellbares Element fest mit der oberen und / oder unteren Gehäusewand in z-Richtung, der durch Querrichtung und Maschinenlaufrichtung aufgespannten Ebene befestigt. Mindestens ein weiterer Teil der Trennwand ist als verstellbares Element ausgeführt und wird an mindestens einem feststehenden Element der selbigen Trennwand befestigt und geführt.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform sind die Trennwände und / oder die verstellbaren Elemente der mehrteiligen Trennwände durch einen Verstellmechanismus derart ansteuerbar, dass sich durch die Position der Trennwand und / oder des verstellbaren Elementes der mehrteiligen Trennwand sich der Teilvolumenstrom in mindestens einem benachbarten Teilkanal, bevorzugt stufenlos, einstellen lässt und die Trennwände und / oder die verstellbaren Elemente der mehrteiligen Trennwände in den umschlossenen Raum des Querverteilkanals hineinragen und damit das Flächengewichtsquerprofil der Faserstoffbahn beeinflussen.
Unter Position wird die Einstellung der Trennwände und / oder verstellbaren Elemente der mehrteiligen Trennwände entgegen der Maschinenlaufrichtung verstanden.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform kann der Stoffauflauf mit einer der Leiteinrichtung folgenden Zwischenkammer vor dem Turbulenzerzeugungsmittels ausgeführt sein. Die Zwischenkammer ermöglicht eine Homogenisierung der Faserstoffsuspension vor dem Eintritt in das Turbulenzerzeugungsmittel und ermöglicht die Leiteinrichtung und die Trennwände größer zu gestalten.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform wird die Querverteilung ohne Rezirkulationsleitung ausgeführt unter welcher der Fachmann eine Rückführung von Faserstoffsuspension aus dem Querverteilkanal in den Eintritt versteht und damit auf die weitere Regulierungsmöglichkeit mit Hilfe der Rezirkulationsleitung verzichtet. Die Flächengewichtsquerprofilregelung erfolgt damit ausschließlich durch das Verstellen der verstellbaren Elemente der Trennwände in Maschinenlaufrichtung.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist die Leiteinrichtung mit einem Abstand zwischen den Trennwänden ausgeführt, idealerweise hat die jeweils nächste Trennwand in Querrichtung von der vorhergehenden Trennwand oder Gehäusewand einen Abstand zwischen 20 und 700 Millimeter voneinander, vorzugsweise zwischen 50 und 200 Millimeter.
In einer vorteilhaften Ausführung wird der Verstellmechanismus elektro-mechanisch oder hydraulisch-mechanisch ausgeführt und ermöglicht damit eine einfache Integration in ein bestehendes Regelungskonzept der Papiermaschine und kostengünstige Konstruktion. Die Ausführung als manuelle, händische Einstellung über manuelle Regulierungselemente ist auch denkbar. Der mechanische Teil des Verstellmechanismus kann beispielsweise als Zahnstangen-Zahnrad System oder auch Spindel-Schnecken-System ausgeführt werden und wird dabei mit elektrischen oder hydraulischen Aktuatoren kombiniert.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist die Position des verstellbaren Elementes der jeweils nächsten Trennwand in einem geöffneten Zustand immer so eingestellt, dass die Position des geöffneten verstellbaren Elementes der vorhergehenden Trennwand in Querrichtung immer weiter entgegen der Maschinenlaufrichtung in den Raum des Querverteilers hineinragt. Es lassen sich somit ungewünschte Abschattungseffekte in den Strömungskanälen vermeiden und die Teilkanalvolumenströme homogenisieren, was eine hydraulisch optimierte Anordnung zur Folge hat.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist die verstellbare Befestigung und Führung von den verstellbaren Elementen der Trennwände mit dem zugehörigen feststehenden Element der Trennwände mit einem Nut- und Feder-System, Kugelrollenlager oder einer verstellbaren Schwalbenschwanzverbindung ausgeführt.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform sind die verstellbaren Elemente der Trennwände mit mindestens einer Seite, vorzugsweise zwei bis drei Seiten ausgeführt, welche die feststehenden Elemente der Trennwände teilweise oder ganz überdecken. Es handelt sich in einer drei Seiten umfassenden Ausführung um ein umgangssprachlich als U-Form ausgeführtes, das feststehende Element aus Maschinenlaufrichtung umschließendes, verstellbares Element. Eine einer Seite umfassende Ausführung ist eine an der Seite des feststehenden Elementes geführte plane Ausführung des verstellbaren Elementes.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist die Querschnittsfläche am Eintritt der Faserstoffsuspension in den Querverteilkanal, in der Ebene der Maschinenlaufrichtung und z-Richtung in einer rechteckigen, quadratischen oder runden Form ausgeführt.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist der Stoffauflauf mit einem Querverteilkanal mit einer geometrischen Form mit einer in Querrichtung linear abnehmende Querschnittsfläche ausgeführt.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist der Stoffauflauf mit einem Querverteilkanal mit einer geometrischen Form mit einer in Querrichtung konstant bleibenden Querschnittsfläche ausgeführt.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist die Erfindung in einem Mehrschichtstoffauflauf für mehrschichtige Faserstoffbahnen eingesetzt, was bedeutet dass jede Schicht der Faserstoffbahn eine eigene erfindungsgemäße Leiteinrichtung aufweist.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Steuerung oder Regelung der verstellbaren einteiligen und / oder mehrteiligen Trennwände in der Leiteinrichtung, umfassend die folgenden Schritte:

Einstellen einer Position der verstellbaren Trennwände und / oder der verstellbaren Elemente der mehrteiligen Trennwände der Leiteinrichtung, anhand des erfassten tatsächlichen Flächengewichtsquerprofils der hergestellten Faserstoffbahn entlang deren Querrichtung mit wenigstens einem Sensor; Ermitteln der lokalen Differenz zwischen dem vorbestimmten und tatsächlichen Flächengewichtsquerprofils mit einem Speicher und einer Recheneinheit; Ändern des Betrags wenigstens eines Teilvolumenstroms eines Teilkanals durch eine Steuereinheit zum Verstellen von mindestens einer verstellbaren Trennwand und / oder des verstellbaren Elementes der mehrteiligen Trennwand der Leiteinrichtung mit dem zugehörigen Verstellmechanismus wenn die Differenz einen vorbestimmten Differenzbetrag übersteigt.

Unter dem Erfassen wird dabei das direkte Erfassen, z.B. mittels Sensoren, wenigstens einer das Flächengewichtsquerprofil charakterisierenden Größe als auch das indirekte Erfassen beispielsweise durch Berechnen der Flächenquergewichtsquerprofils aus wenigstens einer solchen charakterisierenden Größe verstanden.
Mit lokaler Differenz ist jener lokale Unterschied des vorbestimmten zu dem tatsächlichen Flächengewichtsquerprofil in Querrichtung gesehen, gemeint.
Mit dem Begriff zugeordnet ist gemeint, dass die genannten Elemente einteilig mit der Vorrichtung ausgebildet und insbesondere innerhalb deren Gehäuse angeordnet oder aber körperlich und räumlich getrennt von dieser als Einzelkomponenten, insbesondere mit einem eigenen Gehäuse, angeordnet sein können. Im letztgenannten Fall können diese dann mittels Leitungen oder kabellosen Kommunikationskanälen mit der Vorrichtung verbunden sein.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das vorbestimmte Flächengewichtsquerprofil sich aus einer Mehrzahl von Teilflächengewichtsquerprofilen zusammensetzt, wobei jedem Teilkanal der Leiteinrichtung ein solches Teilflächengewichtsquerprofil zugeordnet sein kann. Das erfasste, tatsächliche Flächengewichtsquerprofil kann analog zu den Teilkanälen der Leiteinrichtung in entsprechende Teilflächengewichtsquerprofile aufgeteilt werden. Dann wird bei der Prüfung auf eine lokale Differenz jeweils eine eventuelle Abweichung der sich entsprechenden tatsächlichen und vorbestimmten Teilflächengewichtsquerprofile ermittelt. Bei einer Abweichung wird dann z.B. die dem Teil, in der die Abweichung festgestellt wurde, entsprechenden Teilkanal benachbarten Trennwand verstellbaren Element der Leiteinrichtung der zur Änderung des Teilvolumenstroms angesprochen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von schematischen und nicht maßstabsgetreuen Zeichnungen weiter erläutert. Es ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.
Es finden sich in den Figuren die gleichen Bezugszeichen für funktionell zusammengehörende Elemente. Die unterscheidenden Merkmale der Ausführungsbeispiele können gegeneinander ausgetauscht und miteinander kombiniert werden.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Teils eines Stoffauflaufes 1 in Draufansicht einer bevorzugten Ausführungsform mit linear abnehmendem Querschnittsprofil 2.2 im Querverteilkanal 2 in Querrichtung CD.
2 die Queransicht von 1, eine schematische Darstellung eines Teils eines Stoffauflaufes 1 in Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform mit linear abnehmendem Querschnittsprofil 2.2 im Querverteilkanal 2 in Querrichtung CD.
3 eine schematische Darstellung eines Teils eines Stoffauflaufes 1 in Draufansicht einer bevorzugten Ausführungsform mit konstant bleibenden Querschnittsprofil 2.2 im Querverteilkanal 2.
4 eine schematische Detail-Darstellung in der Draufansicht eines Teils einer Leiteinrichtung 3 in einer bevorzugten Ausführungsform der Trennwände 3.1.n in geschlossener Position mit Angabe des Abstandes Yn.
5 eine schematische Detail-Darstellung in der Draufansicht eines Teils einer Leiteinrichtung 3 in einer bevorzugten Ausführungsform der Trennwände 3.1.n in geschlossener Position mit Angabe Verschiebeweges.
6 eine schematische Detail-Darstellung in der Draufansicht einer bevorzugten Ausführungsform der zweiteiligen Trennwand 3.1.n einer Leiteinrichtung 3 und einer einseitigen geometrischen Ausführungsform des beweglichen Elementes der Trennwände 3.1.n.1 in geöffneter Position und ein einteiliges feststehendes Element der Trennwand 3.1.n.2.
7 eine schematische Detail-Darstellung in der Draufansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer zweiteiligen Trennwand 3.1.n einer Leiteinrichtung 3 und einer geometrisch dreiseitigen U-Ausführungsform des beweglichen Elementes der Trennwände 3.1.n.1 in geöffneter Position und ein einteiliges feststehendes Element der Trennwand 3.1.n.2.
8 eine schematische Detail-Darstellung in der Draufansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer dreiteiligen Trennwand 3.1.n einer Leiteinrichtung 3 und einer geometrischen dreiseitigen U-Ausführungsform des beweglichen Elementes der Trennwände 3.1.n.1 in geöffneter Position und ein einteiliges feststehendes Element der Trennwand 3.1.n.2.
9 eine schematische Detail-Darstellung in der Draufansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer dreiteiligen Trennwand 3.1.n einer Leiteinrichtung 3 und einer einseitigen Ausführungsform des beweglichen Elementes der Trennwände 3.1.n.1 in geöffneter Position und ein einteiliges feststehendes Element der Trennwand 3.1.n.2.
10 eine schematische Detail-Darstellung in der Draufansicht einer bevorzugten Ausführungsform der zweiteiligen Trennwand 3.1.n einer Leiteinrichtung 3 und einer geometrischen dreiseitigen U-Ausführungsform des beweglichen Elementes der Trennwände 3.1.n.1 in geöffneter Position, einem Verlängerungselementes mit Krümmung 3.1.n.3 zur verbesserten Faserstoffsuspensionsumlenkung und ein einteiliges feststehendes Element der Trennwand 3.1.n.2.

In der schematischen Darstellung der 1 ist eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs 1 dargestellt. Es fließt eine Faserstoffsuspension in Einströmrichtung welche der Querrichtung CD It. Richtungspfeil durch den Eintritt 2.1 in die Querverteilung 2 mit einem rechteckigen Querschnitt 2.2. Die Querverteilkanalgeometrie 2 ist durch einen linear abnehmenden Querschnitt 2.2 durch die vordere Gehäuserückwand 12.1 gekennzeichnet. Der Querverteilkanal 2 besitzt in dieser Ausführung eine Rezirkulationsleitung 10, in einer alternativen Form kann der Stoffauflauf 1 auch ohne Rezirkulationsleitung 10 ausgeführt werden. Die Faserstoffsuspension tritt danach in die Leiteinrichtung 3 ein und fließt nun in die Maschinenrichtung MD Richtungspfeil. Die Leiteinrichtung 3 ist durch mehrere Trennwände 3.1.n und Teilkanäle 3.2.n gekennzeichnet, die 1 zeigt die Trennwände in einer geschlossenen Position. Die Leiteinrichtung 3 ist mit einem Verstellmechanismus 8 verbunden, der es ermöglicht die Trennwände 3.1.n entgegen der Strömungsrichtung aus ihrer gezeigten geschlossenen Position in den Raum des Querverteilkanals zu verstellen. Der Leiteinrichtung 3 ist in 1 stromabwärts eine Zwischenkammer 4 angeschlossen, dieser kann in seiner Ausdehnung in Maschinenrichtung MD beliebig ausgeführt werden bzw. auch weggelassen werden und dient zu einer Homogenisierung der Faserstoffsuspension nach den Trennwänden. Die Zwischenkammer 4 ist in dieser Ausführungsform in einem Bereich zwischen 40 und 60 % der Ausdehnung der Leiteinrichtung 3 ausgeführt, was einen guten Kompromiss zwischen Druckverlust und Homogenisierung der Faserstoffsuspension vor dem Eintritt in das Turbulenzerzeugungsmittel 5 ermöglicht. Die Zwischenkammer kann in einer erfindungsgemäßen alternativen Ausführungsform auch auf eine Ausdehnung in Maschinenrichtung MD von 0 reduziert werden und es damit ermöglichen die Leiteinrichtung 3 und die Trennwände 3.1.n größer zu gestalten, dies ist beispielhaft in 3 gezeigt. Es folgt stromabwärts ein Turbulenzerzeugungsmittel 5, welches die Faserstoffsuspension mit Hilfe von einer Vielzahl an Teilkanälen in Einzelströmungen aufteilt. Es werden dadurch in der Faserstoffsuspension Scherkräfte erzeugt, welche noch in der Faserstoffsuspension enthaltene, störende Faserflocken auflösen und einzelne Fasern voneinander trennen, dies trägt maßgeblich zu einer homogenen Faserstoffbahnbildung 7 bei. In der, auf das Turbulenzerzeugungsmittel 5 stromabwärts folgende Stoffauflaufdüse 6 wird die Faserstoffsuspension auf annährend auf Bewegungsgeschwindigkeit der Siebpartie 11 bzw. Papiermaschine beschleunigt um somit eine möglichst homogene Form der Faserstoffbahn 7 mit der aus der Stoffauflaufdüse 6 austretenden Faserstoffsuspension zu gewährleisten. Der gesamte Stoffauflauf 1 besitzt ein umschließendes Gehäuse 12 mit einer vorderen 12.1, linken 12.2, rechten 12.3, oberen 12.4 und unteren 12.5 Gehäusewand. Das Gehäuse ist am Austritt 6.1 der Faserstoffsuspension offen und die austretende Faserstoffsuspension trifft auf die Siebpartie 11, um die Faserstoffbahn 7 zu bilden. Die Faserstoffbahn 7 wird an einer geeigneten Position durch einen Sensor 9.1 der Regelungsvorrichtung 9 auf ihr Flächengewichtsquerprofil überprüft und die Signale in den Speicher 9.2 eingespeist, durch eine Recheneinheit 9.3 verarbeitet und durch die Steuereinheit 9.4 als Signal an den Verstellmechanismus 8 ausgegeben, welcher dann die Verstellung der Trennwände 3.1.n übernimmt.
In der schematischen Darstellung der 2 ist eine mögliche Ausführungsform des Stoffauflaufs 1 nach 1 in Seitenansicht dargestellt. Es werden hier die obere Gehäusewand 12.4 und untere Gehäusewand 12.5 dargestellt. Die feststehenden Elemente der Trennwände 3.1.n.2 sind mit der oberen Gehäusewand 12.4 und unteren Gehäusewand 12.5 verbunden. Die rechteckige Form der Querschnittsfläche am Eintritt 2.1 in den Querverteilkanal 2. Nach der Leiteinrichtung 3, die Zwischenkammer 4, das Turbulenzerzeugungsmittel 5 und die Stoffauflaufdüse 6, welche die Faserstoffsuspension als Faserstoffbahn 7 auf eine Siebpartie 11 ausstößt. Der Verstellmechanismus 8 für die Verstellung der verstellbaren Elemente 3.1.n.1 der Trennwände 3.1.n.
In der schematischen Darstellung der 3 ist eine mögliche Ausführungsform des Stoffauflaufs 1 gezeigt, welcher im Unterschied zu der Ausführungsform in 1 einen Querverteilkanal 2 mit einer geometrischen Form mit konstanter Querschnittsfläche 2.1 am Eintritt entlang der Querrichtung CD aufweist und ohne Rezirkulation 10 ausgeführt ist. An die Leiteinrichtung 3 wird direkt das Turbulenzerzeugungsmittel 5 angeschlossen, was es ermöglicht die Trennwände 3.1.n in der Leiteinrichtung 3 größer zu dimensionieren.
In der schematischen Darstellung der 4 ist eine mögliche Ausführungsform der Leiteinrichtung 3 im Detail gezeigt, dabei handelt es sich um eine Darstellung der Leiteinrichtung 3 in einem geschlossenen Zustand und es ist die erste Trennwand 3.1.1 und der erste Kanal für die Durchleitung der Faserstoffsuspension 3.2.1 in Querrichtung CD, mit dem folgenden Kanal für die Durchleitung der Faserstoffsuspension (3.2.n) und folgende Trennwand 3.1.n mit dem zugehörigen Abstand Yn in Querrichtung CD dargestellt. Darauf folgt der jeweils nächste folgende Kanal 3.2.(n+1) und die jeweils nächste folgende Trennwand 3.1.(n+1).
In der schematischen Darstellung der 5 ist eine mögliche Ausführungsform der Leiteinrichtung 3 im Detail gezeigt, dabei handelt es sich um eine Darstellung der Leiteinrichtung 3 in einem geschlossenen Zustand und es ist die erste Trennwand 3.1.1 und der erste Kanal für die Durchleitung der Faserstoffsuspension 3.2.1 in Querrichtung CD, mit dem folgenden Kanal für die Durchleitung der Faserstoffsuspension (3.2.n) und folgende Trennwand 3.1.n und die darauf folgt der jeweils nächste folgende Kanal 3.2.(n+1) und die jeweils nächste folgende Trennwand 3.1.(n+1) es wird weiterhin der Verschiebeweg mit einem Richtungspfeil gezeigt.
In der schematischen Darstellung der 6 ist eine mögliche Ausführungsform der Leiteinrichtung 3 im Detail mit einer Trennwand 3.1.n gezeigt, dabei handelt es sich um eine Darstellung der Leiteinrichtung 3 in einem geöffneten Zustand. Die Trennwand 3.1.n ist zweiteilig ausgeführt, das feststehende Element 3.1.n.2 und das einseitige verstellbare Element 3.1.n.1.
In der schematischen Darstellung der 7 ist eine mögliche Ausführungsform der Leiteinrichtung 3 im Detail mit einer Trennwand 3.1.n gezeigt, dabei handelt es sich um eine Darstellung der Leiteinrichtung 3 in einem geöffneten Zustand. Die Trennwand 3.1.n ist zweiteilig ausgeführt, das feststehende Element 3.1.n.2 und das dreiseitige verstellbare Element 3.1.n.1.
In der schematischen Darstellung der 8 ist eine mögliche Ausführungsform der Leiteinrichtung 3 im Detail mit einer Trennwand 3.1.n gezeigt, dabei handelt es sich um eine Darstellung der Leiteinrichtung 3 in einem geöffneten Zustand. Die Trennwand 3.1.n ist dreiteilig ausgeführt, das einteilige feststehende Element 3.1.n.2 und das zweiteilige, dreiseitige verstellbare Element 3.1.n.1.
In der schematischen Darstellung der 9 ist eine mögliche Ausführungsform der Leiteinrichtung 3 im Detail mit einer Trennwand 3.1.n gezeigt, dabei handelt es sich um eine Darstellung der Leiteinrichtung 3 in einem geöffneten Zustand. Die Trennwand 3.1.n ist dreiteilig ausgeführt, das einteilige feststehende Element 3.1.n.2 und das zweiteilige, einseitige verstellbare Element 3.1.n.1.
In der schematischen Darstellung der 10 ist eine mögliche Ausführungsform der Grundkonfiguration wie in 7 gezeigt, zusätzlich ist das verstellbare Element 3.1.n.1 mit einer Elementverlängerung 3.1.n.3 ausgeführt. Diese Elementverlängerung ist entgegen der Querrichtung CD gekrümmt um die ankommende Faserstoffsuspension vor dem Auftreffen auf die Trennwand 3.1.n eine Vorzugsrichtung zu geben, dies führt zu einer Reduktion der Druckverluste und Verwirbelungen in der Faserstoffsuspension und verringert eine Ablagerung von Faserstoffsuspension an den Trennwänden 3.1.n.
Bezugszeichenliste

n: Index der Trennwand
MD: Maschinenlaufrichtung
CD: Querrichtung
z: 3te Dimension eines rechtsdrehenden Koordinatensystems (MD,CD,z)
1.: Stoffauflauf
2.: Querverteilkanal
2.1.: Querschnittsfläche am Eintritt in den Querverteilkanal
3.: Leiteinrichtung
3.1.n: Trennwände
3.1.n.1: Verstellbares Element der Trennwand
3.1.n.2: Feststehendes Element der Trennwand
3.1.n.3: Elementverlängerung mit Krümmung
3.2.n: Kanal für Faserstoffsuspension
4.: Zwischenkammer
5.: Turbulenzerzeugungsmittel
6.: Stoffauflaufdüse
6.1.: Austritt der Faserstoffsuspension aus der Stoffauflaufdüse
7.: Faserstoffbahn
8.: Verstellmechanismus
9.: Regelungsvorrichtung
9.1.: Sensor
9.2.: Speicher
9.3.: Recheneinheit
9.4.: Steuereinheit
10.: Rezirkulationsleitung
11.: Siebpartie
12.: Gehäuse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19843729 A1 [0004]
DE 102015205976 A1 [0005]
DE 8433370 U1 [0006]

Claims

Stoffauflauf (1) für eine Papiermaschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn (7), insbesondere einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Vliesstoffbahn, umfassend einen Querverteilkanal (2) mit einer Querschnittsfläche am Eintritt (2.1) für eine Faserstoffsuspension, welche eine Einströmungsrichtung in eine Querrichtung (CD) aufweist und eine Leiteinrichtung (3) zur Umlenkung der Faserstoffsuspension von der Querrichtung (CD) in eine Maschinenlaufrichtung (MD) und einem sich daran anschließenden Turbulenzerzeugungsmittel (5) und einer danach stromabwärts angeordneten Stoffauflaufdüse (6) mit einem Austrittspalt (6.1) zum Ausbringen der Faserstoffsuspension in die Maschinenlaufrichtung (MD) und ein diese Komponenten umschließendes Gehäuse (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung (3) eine Vielzahl von nebeneinander in Querrichtung (CD) der Faserstoffbahn angeordnete, in ihrer Längserstreckung in Maschinenlaufrichtung (MD) ausgerichtete, durch einteilige und / oder mehrteilige Trennwände (3.1.n) voneinander getrennte Kanäle (3.2.n) zur Durchleitung der Faserstoffsuspension besitzt und die Trennwände (3.1.n) und / oder Teile der mehrteiligen Trennwände unabhängig voneinander in Maschinenlaufrichtung (MD), vorzugsweise während des Betriebes des Stoffauflaufes oder im Stillstand, einstellbar sind.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Trennwand (3.1.n), vorzugsweise alle Trennwände, mehrteilig, vorzugsweise zwei- bis dreiteilig, mit mindestens einem nicht verstellbaren Element (3.1.n.2) das fest mit der oberen und / oder unteren Gehäusewand (12.4 und 12.5) in z-Richtung, der durch die Querrichtung (CD) und Maschinenlaufrichtung (MD) aufgespannten Ebene, und mit mindestens einem verstellbaren Element (3.1.n.1), welches an mindestens einem nicht verstellbaren Element (3.1.n.2) verstellbar befestigt und geführt ist, ausgeführt sind.
Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwände (3.1.n) und / oder die verstellbaren Elemente (3.1.n.1) der mehrteiligen Trennwände durch einen Verstellmechanismus (8) derart ansteuerbar sind, dass sich durch die Position der Trennwand (3.1.n) und / oder des verstellbaren Elementes (3.1.n.1) der mehrteiligen Trennwand sich der Teilvolumenstrom in mindestens einem benachbarten Teilkanal (3.2.n oder 3.2.(n+1)), sich bevorzugt stufenlos, einstellen lässt und die Trennwände (3.1.n) und / oder die verstellbaren Elemente (3.1.n.1) der mehrteiligen Trennwände in den umschlossenen Raum des Querverteilkanals (2) hineinragen.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung (3) stromabwärts mit einer Zwischenkammer (4) vor dem Turbulenzerzeugungsmittel (5) ausgeführt ist.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querverteilung (2) ohne Rezirkulationsleitung (10) ausgeführt ist.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (Yn) der jeweils nächsten Trennwand (3.1.(n+1)) in Querrichtung (CD) von der vorhergehenden Trennwand (3.1.n) zwischen 20 und 700 Millimeter, vorzugsweise zwischen 50 und 200 Millimeter ausgeführt sind.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmechanismus (8) zur Verstellung der Trennwände (3.1.n) elektro-mechanisch oder hydraulisch-mechanisch ausgeführt ist.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des verstellbaren Elementes der jeweils nächsten Trennwand (3.1 (n+1).1) in Querrichtung (CD) weiter in den Raum des Querverteilkanals (2), entgegen der Maschinenlaufrichtung (MD), bezogen auf die vorhergehende Trennwand (3.1.n.1) ausgeführt ist.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die verstellbare Befestigung und Führung der verstellbaren Elemente der Trennwände (3.1.n.1) mit einem Nut- und Federsystem mit dem zugehörigen feststehenden Element der Trennwände (3.1.n.2) ausgeführt ist.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Form des verstellbaren Elementes der Trennwände (3.1.n.1) so ausgeführt ist, dass mindestens eine Seite, vorzugsweise zwei bis drei Seiten des feststehenden Elementes der Trennwände (3.1.n.2) teilweise oder ganz überdeckt sind.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche am Eintritt (2.1) der Faserstoffsuspension in den Querverteilkanal (2) eine rechteckige, quadratische oder runde Form aufweist.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Form des Querverteilkanals (2) mit einer in Querrichtung (CD) linear abnehmenden Querschnittsfläche (2.1) ausgeführt ist.
Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Form des Querverteilkanals (2) mit einer in Querrichtung (CD) konstant bleibenden Querschnittsfläche (2.1) ausgeführt ist.
Mehrschichtstoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schicht der Faserstoffbahn (7) eine Leiteinrichtung (3) nach Anspruch 1 aufweist.
Verfahren zur Steuerung oder Regelung der verstellbaren einteiligen und / oder mehrteiligen Trennwände (3.1.n) in der Leiteinrichtung (3), umfassend die folgenden Schritte: Einstellen einer Position der verstellbaren Trennwände (3.1.n) und / oder der verstellbaren Elemente (3.1.n.1) der mehrteiligen Trennwände der Leiteinrichtung (3) anhand des erfassten tatsächlichen Flächengewichtsquerprofils der hergestellten Faserstoffbahn (7) entlang deren Querrichtung mit wenigstens einem Sensor (9.1); Ermitteln der lokalen Differenz zwischen dem vorbestimmten und tatsächlichen Flächengewichtsquerprofils mit einem Speicher (9.2) und einer Recheneinheit (9.3); Ändern des Betrags wenigstens eines Teilvolumenstroms eines Teilkanals (3.2.n) durch eine Steuereinheit (9.4) zum Verstellen von mindestens einer verstellbaren Trennwand (3.1.n) und / oder des verstellbaren Elementes (3.1.n.1) der mehrteiligen Trennwand der Leiteinrichtung (3) mit dem zugehörigen Verstellmechanismus (8) wenn die Differenz einen vorbestimmten Differenzbetrag übersteigt.