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Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Tissue- oder Kartonbahn.
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Wobei der Stoffauflauf einen Turbulenzgenerator und/oder mindestens eine Lamelle und eine Düse umfasst, und der Turbulenzgenerator und/oder die Lamelle mindestens zwei Strömungskanäle ausbilden, und die mindestens zwei Strömungskanäle je eine Querschnittsfläche und eine Länge aufweisen und mit einer Faserstoffsuspension durchströmbar sind.
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Ebenso betrifft die Erfindung einen im Stoffauflauf umfassten Turbulenzgenerator und eine Lamelle.
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Herkömmlicherweise wird die Faserstoffsuspension über einen Austrittsspalt einer Stoffauflaufdüse einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn in der Form eines Fasersuspensionsstrahls auf ein umlaufendes Sieb, ein sogenanntes Formiersieb oder in den Spalt zwischen zwei umlaufende Siebe zugeführt. Zur Regelung der Austrittsgeschwindigkeit des Fasersuspensionsstrahls gibt es im Bereich des Stoffauflaufs mehrere Möglichkeiten das Geschwindigkeitsaustrittsquerrichtungsprofil des Faserstoffsuspensionsstrahls zu regeln. Das Querrichtungsprofil kann beispielsweise durch die Höhe des Austrittsspalt der Düse oder auch durch einen in Querrichtung regelbaren Zulauf der Faserstoffsuspensionsströmung des Stoffauflaufes geregelt werden. Mit Hilfe mehrere Verstellmechanismen, Betätigungsgliedern, Aktuatoren oder anderen Steuereinrichtungen kann der Faserstoffsuspensionsstrahl durch ein Steuer- und Regelsystem geregelt werden.
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Stoffaufläufe und Blattbildungsvorrichtungen für Maschinen zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Tissue- oder Kartonbahn, sind allgemein bekannt, beispielsweise wird ein Ein- oder Mehrlagenstoffauflauf in
DE1995716 A1 beschrieben.
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Bei allen bekannten Systemen kann der Faserstoffsuspensionsstrahl beeinflusst bzw. geregelt werden und damit einen großen Einfluss auf eine Vielzahl an Qualitätsparametern bzw. Eigenschaften der gebildeten Faserstoffbahn, insbesondere in Bezug auf deren Festigkeitseigenschaften, die Faserorientierung, die Formation und auch die Laufstabilität der gesamten Maschine, der sogenannten „Runnability“.
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Die Austrittsgeschwindigkeiten des Stoffstrahls entsprechen im Wesentlichen der Betriebsgeschwindigkeit der Maschine, welche heutzutage bis zu 2000 m/min betragen können.
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Eine über die Zeit bzw. Maschinenlaufrichtung sowie über die Querrichtung, bzw. über die gesamte Maschinenbreite, regelbarer und beeinflussbarer Faserstoffsuspensionsstrahls ist entscheidend für eine hohe Qualität der hergestellten Faserstoffbahn.
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Nachteilig zeigen sich jedoch in existierenden Stoffaufläufen, dass der Turbulenzgenerator und/oder die Lamellen im Stoffauflauf ein festes, im Betrieb nicht veränderbares Strömungskanalbündel ist und der Turbulenzgenerator und/oder die Lamellen den Faserstoffsuspensionsstrahl im Betrieb zwar beeinflussen, jedoch die Beeinflussung auf fest vorgegebene Werte - wie hergestellt - begrenzt sind und die im Betrieb durch die Strömungskanäle strömende Faserstoffsuspension nicht geregelt bzw. eingestellt werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Stoffauflauf zur Verfügung zu stellen, so dass der Faserstoffsuspensionsstrahl im Betrieb durch den Turbulenzgenerator und/oder die Lamellen geregelt bzw. eingestellt werden kann und dadurch die Regelung des Faserstoffsuspensionsstrahls bezüglich der Turbulenz geregelt wird.
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Die Aufgabe wird mittels der Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Erfindungsgemäß zeichnet sich der Stoffauflauf dadurch aus, dass die mindestens zwei Strömungskanäle in ihrer Querschnittsfläche veränderbar sind, derart, dass der Faserstoffsuspensionsstrahl geregelt wird.
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Vorteilhafterweise kann der Faserstoffsuspensionsstrahl FS in seiner Turbulenz und Geschwindigkeit beeinflusst werden, was sich direkt auf die durch den Faserstoffsuspensionsstrahl FS gebildete Faserstoffbahn F auswirkt und die Eigenschaften, wie beispielsweise die Formation der Faserstoffbahn F beeinflusst.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand drei Figuren erläutert:
- 1a zeigt eine schematische Seitenansicht eines Stoffauflaufs mit veränderbaren Turbulenzgenerator;
- 1 b zeigt eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform eines Stoffauflaufs mit veränderbaren Turbulenzgenerator;
- 1c zeig eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform eines Stoffauflaufs mit veränderbarer Lamelle;
- 2 zeigt eine schematische Draufsicht eines Stoffauflaufs.
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Zur Verdeutlichung der einzelnen Richtungen ist ein kartesisches Koordinatensystem angelegt, an welchem die einzelnen Richtungen verdeutlicht werden können. Die x-Richtung verdeutlicht dabei die Erstreckung in Längsrichtung, welche auch als Maschinenlaufrichtung MD („Machine-Direction“) bezeichnet wird. Die y-Richtung entspricht der Richtung senkrecht zur Maschinenrichtung und wird als Maschinenquerrichtung oder Querrichtung CD („Cross-Direction“) benannt, während die z-Richtung der Höhenrichtung entspricht.
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Die 1a zeigt in Seitenansicht den prinzipiellen Aufbau einer Blattbildungsvorrichtung 1 für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn F, insbesondere einer Papier-, Tissue- oder Kartonbahn, umfassend einen Stoffauflauf 2 und ein umlaufendes Sieb 10, auf das ein vom Stoffauflauf 2 gelieferter Faserstoffsuspensionsstrahl FS zur Bildung der Faserstoffbahn F aufgegeben wird.
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Der Stoffauflauf 2 umfasst einen regelbaren Zulauf 18, beispielsweise ein Querverteilrohr 8, von dem eine Faserstoffsuspension geliefert wird, einen Turbulenzgenerator 4, mindestens eine Lamelle 5, eine Düse 3 mit einer Düsen-Oberlippe 31 und einem Düsen-Verstellmechanismus 32.
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Weiter umfasst der Turbulenzgenerator 4 und/oder die Lamelle 5 mindestens zwei Strömungskanäle 6, hier sind im Querschnitt drei in z-Richtung verteilte Strömungskanäle 6 dargestellt. Üblicherweise umfasst der Turbulenzgenerator 4 ebenso in Querrichtung CD mehrere zueinander getrennte Strömungskanäle 6, welche mit der Faserstoffsuspension durchströmbar sind und eine Turbulenz in diese einbringen. Je nach herzustellender Faserstoffbahnart, wird üblicherweise eine unterschiedliche Anzahl an Strömungskanälen 6 gewählt und somit die erforderliche Turbulenz in der Faserstoffsuspension eingestellt.
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Der mindestens eine Strömungskanal 6 wird unmittelbar nach dem Austritt aus dem Turbulenzgenerator 4 in der Düse 3 fortgeführt und zwischen der mindestens einen Lamelle 5 und der Düsen-Oberlippe 31 und der Düsen-Unterlippe 33 ausgebildet. In 1a und 1b sind zwei Lamellen 5 dargestellt, welche die drei Strömungskanäle 6 weiterführen bis zum Düsenaustrittsspalt 30.
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Der üblicherweise im Turbulenzgenerator 4 enthaltene Teil des Strömungskanals 6 ist üblicherweise im Bereich des Turbulenzgenerators 4 zusätzlich in Querrichtung CD in mehrere, vorzugsweise nebeneinander angeordnete, weitere Strömungskanäle 6 unterteilt.
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Diese Unterteilung in Querrichtung CD ist im Bereich der Lamelle 5 nicht mehr vorhanden und üblicherweise nur eine Aufteilung in z-Richtung.
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Der regelbare Zulauf 18 ist derart ausgeführt, dass der Faserstoffsuspensionsstrahl FS in seiner Menge oder Volumenstrom in Maschinenrichtung MD und in Querrichtung CD geregelt werden kann.
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Der Düsen-Verstellmechanismus 32 ist derart angeordnet, dass er einen Austrittsspalt 30 der Düse 3, vorzugsweise Düsen-Oberlippe 31, verstellen kann. Dies bedeutet, dass der Austrittsspalt 30 in Querrichtung CD in der Höhe verkleinert oder vergrößert werden kann. Der Düsen-Verstellmechanismus 32 beweglich verbindbar mit der Düse 3 bzw. der Düsen-Oberlippe 31 und geeignet die Düse 3 oder die Düsen-Oberlippe 31 zu verstellen, derart dass eine Regelung des Faserstoffsuspensionsstrahls FS in Maschinenrichtung MD und in Querrichtung CD ermöglicht wird.
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Erfindungsgemäß umfasst der Turbulenzgenerator 4 eine Pressvorrichtung 7, welche derart angeordnet ist, den mindestens zwei Strömungskanäle 6 hauptsächlich in seinem Querschnitt zu verkleinern und/oder zu vergrößern.
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Durch die Querschnittsveränderung der mindestens zwei Strömungskanäle 6 wird die durchströmende Faserstoffsuspension lokal beschleunigt und/oder verzögert und kann damit die Turbulenz im Faserstoffstrom und andere Qualitätsparameter der durch den Stoffauflauf gebildeten Faserstoffbahn, beispielsweise die Formation, regeln.
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Dies erfolgt automatisch über die Steuerung und Regelungssysteme, entweder vorteilhaft für eine Faserstoffbahnsorte auf eine konstante Geometrie der Strömungskanäle 6, was den üblichen Austausch des gesamten Turbulenzgenerators 4 und/oder der mindestens einen Lamelle 5 bei einem Stillstand des Stoffauflaufes 2 vermeidet und/oder auch vorteilhaft während des Betriebes, wobei dadurch eine weitere Regelmöglichkeit der Faserstoffsuspension im Betrieb durch den veränderbaren Turbulenzgenerator 4 und/oder die veränderbare Lamelle 5 bereitgestellt werden kann.
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Vorteilhafterweise ist der Turbulenzgenerator 4 mindestens zu einem Teil, vorzugsweise komplett, aus einem flexiblen Material gefertigt ist.
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Das flexible Material ist aus einem dehnbaren und/oder stauchbaren Kunststoff, vorzugsweise einem Polyurethan, gewählt.
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In einer alternativen Ausführungsform umfasst der Turbulenzgenerator 4 einen flexiblen Rahmen der die Bewegung der Pressvorrichtung 7 an die gebohrten und/oder als Metallrohr eingebetteten Strömungskanäle 6 weitergibt und eine Veränderung der Querschnittsfläche der Strömungskanäle 6 erreicht.
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Bei eingebetteten Metallrohren können die Strömungskanäle 6 vorteilhaft verstärkt werden.
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In einer alternativen Ausführungsform ist die Pressvorrichtung 7 als eine Exzenterwelle 7 oder mindestens zwei Platten mit je einem Hydraulikzylinder 7, wie in 1a dargestellt, oder mindestens zwei Platten mit je einem Schlauchsystem 7, wie in 1 b, ausgeführt.
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Bei der in 1b dargestellten Ausführungsform der Pressvorrichtung 7 mit einem Schlauchsystem, ist das Schlauchsystem an eine Druckquelle, vorzugsweise eine Hydrauliksystem oder ein Druckluftsystem, für die Beaufschlagung des flexiblen Schlauches mit einem Druck anschließbar.
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Die Schläuche können in Querrichtung CD sowie in Maschinenrichtung MD verteilt sein.
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Die Schläuche des Schlauchsystems können in unterschiedliche Presszonen 71 unterteilt sein
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Je nach Druck in den Schläuchen verformt sich der flexible Rahmen 9, bzw. der Turbulenzgenerator 4 mit den Strömungskanälen 6 und verändert vorteilhaft die Turbulenz in der Faserstoffsuspension.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die Pressvorrichtung 7 als eine oder mehrere Exzenterwellen bzw. oval geformte Steuerstanden sein, die in Querrichtung CD, vorzugsweise von den Seitenteilen des Stoffauflaufs 2, aus antreibbar sind und gedreht werden und so mehr oder weniger Druck auf die Platten ausüben.
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In der in 1c dargestellten Ausführungsform ist die veränderbare Lamelle 5 mit einem veränderbaren Lamellen-Hohlraum 50 dargestellt.
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Vorteilhafterweise ist der Lamellen-Hohlraum 50 verbindbar mit einem Drucksystem, wobei das Drucksystem als ein Hydrauliksystem oder ein Gassystem, insbesondere ein Druckluftsystem, ausgebildet ist. Der Anschluss an das Drucksystem erfolgt vorteilhafterweise über die Lamellen-Lagerung 51.
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Der Lamellen-Hohlraum 50 kann durch eine Beaufschlagung mit Druck vergrößert und/oder verkleinert werden und somit die Faserstoffsuspensionsströmung durch eine Verkleinerung und/oder Vergrößerung der Querschnittsfläche der Strömungskanäle 6 regeln.
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Die veränderbare Lamelle 5 ist vorteilhafterweise durch einen sehr flachen und spitzzulaufenden, flexiblen Kunststoffschlauch gebildet, wobei der Schlauch verbindbar mit einem Drucksystem ist.
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Als alternative Ausführungsform kann die veränderbare Lamelle 5 als zwei dünne Metallplatten, welche über eine flexible Kunststoffverbindung verbindbar sind, vorzugsweise einen flexiblen Kunststoffschlauch und mit einem Drucksystem verbindbar sind.
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In einer alternativen Ausführungsform ist die veränderbare Lamelle 5 in Querrichtung CD in unterschiedliche Zonen bzw. Kammern aufgeteilt, welche eine Regelung der Faserstoffsuspensionsströmung in Querrichtung CD ermöglichen, beispielsweise kann die Randzone der Faserstoffbahn F damit unterschiedlich zur Faserstoffbahnmitte geregelt werden.
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In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Lamelle 5 eine Additiv-Düse 52. Dadurch kann vorteilhafterweise direkt vor der Düsenaustrittsöffnung zusätzlich ein Additiv in die Faserstoffsuspensionsströmung eingebracht werden.
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Alternativ kann durch die Additiv-Düse 52 eine Verdünnungswasser eingebracht werden und die Verdünnungstechnik unterstützt werden.
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Alternativ kann durch die Additiv-Düse 52 eine komplette Wasserschicht und/oder Faserstoffschicht eingebracht werden.
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Die Steuerung und Regelung des Stoffauflaufs 2 und der Blattbildungsvorrichtung 1 erfolgt durch ein übergeordnetes Maschinen Steuer- und Regelsystem oder ein im Stoffauflauf 2 und/oder der Blattbildungsvorrichtung 1 umfasstes Steuer- und Regelsystem. Das Steuer- und Regelsystem steuert den regelbaren Zulauf 18 über ein Steuersignal, den Düsen-Verstellmechanismus 32 der Düse 3 oder der Düsen-Oberlippe 31, sowie, und/oder die Pressvorrichtung 7 und/oder der Lamellen-Hohlraum 50 jeweils über ein Steuersignal.
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Die 2 zeigt die in 1a und 1b beschriebene Blattbildungsvorrichtung 1 und den Stoffauflauf 2 in einer Draufsicht zur Illustration der Anordnung der Pressvorrichtung 7 des Turbulenzgenerators 4 in Querrichtung CD.
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Beispielhaft ist eine Ausführungsvariante der Pressvorrichtung 7 dargestellt, welche zwei individuell steuerbare Pressvorrichtungen 7 in Querrichtung CD zeigt, die eine Pressung des Turbulenzgenerators 4 in Querrichtung CD erreichen. Ebenso ist in der Draufsicht die obere Pressvorrichtung 7 aus der 1a und 1b in z-Richtung dargestellt, welche in einer weiteren Ausführungsform in mindestens zwei, hier fünf, Presszonen 71 unterteilt ist. Vorteilhaft lässt sich in jeder Presszone ein unterschiedlich hoher Pressdruck einstellen, und somit eine unterschiedliche Beeinflussung der Faserstoffsuspension in Querrichtung CD einstellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Blattbildungsvorrichtung
- 2
- Stoffauflauf
- 3
- Düse
- 4
- Turbulenzgenerator
- 5
- Lamelle
- 6
- Strömungskanal
- 7
- Pressvorrichtung
- 8
- Zulaufleitung der Faserstoffsuspension
- 9
- flexibler Rahmen
- 10
- Sieb
- 18
- regelbarer Zulauf der Faserstoffsuspension
- 30
- Düsenaustrittsspalt
- 31
- verstellbare Düsen-Oberlippe
- 32
- Düsen-Verstellmechanismus
- 33
- Düsen-Unterlippe
- 50
- veränderbarer Lamellen-Hohlraum
- 51
- Lamellen-Lagerung
- 52
- Additiv-Düse
- 71
- Presszone
- 72
- Druckschlauch
- F
- Faserstoffbahn
- FS
- Faserstoffsuspensionsstrahl
- MD
- Maschinenlaufrichtung
- CD
- Querrichtung
- z
- vertikale Richtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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