DE10234559A1

DE10234559A1 - Blattbildungssystem

Info

Publication number: DE10234559A1
Application number: DE2002134559
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ruf; Hans Loser; Günter Mohrhardt
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2004-02-19
Also published as: BR0303185A; BR0303185B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Blattbildungssystem (1) einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn (2), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension (3, 3.1, 3.2), mit mindestens einem ein Entwässerungsband (5), insbesondere Sieb, aufweisenden Langsiebformer (4.1) und mit mindestens einem Stoffauflauf (6, 6.1), der wenigstens eine die mindestens eine Faserstoffsuspension (3, 3.1, 3.2) zuführende Zuführeinrichtung (7, 7.1, 7.2), mindestens einen mehrere Kanäle (9.i) aufweisenden Turbulenzblock (8, 8.1) zur Erzeugung von turbulenten Einzelströmungen (10.i) und eine Stoffauflaufdüse (11) umfasst, deren Faserstoffsuspensionsstrahl (12) auf eine insbesondere freie Oberfläche (13) des Entwässerungsbands (5) des Langsiebformers (4.1) auftrifft. DOLLAR A Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der vorzugsweise austauschbare Turbulenzblock (8, 8.1) aus mindestens einem zusammenhängenden Kunststoffblock (14), in dem mehrere Kanäle (9.i) eingearbeitet sind, besteht und dass die Stoffauflaufdüse (11) eine Düsenlänge (L¶D¶) von >= 400 mm aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Blattbildungssystem einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension, mit mindestens einem ein Entwässerungsband, insbesondere Sieb, aufweisenden Langsiebformer und mit mindestens einem Stoffauflauf.
Bekannte Stoffaufläufe von Blattbildungssystemen besitzen aufwendig gestaltete und damit teuere Turbulenzerzeuger, die im Betrieb eine hohe Qualität sowohl des Faserstoffsuspensionsstrahls als auch der Strahlstabilität mit geringen hydraulischen Störungen gewährleisten. Aufgrund ihrer Auslegung und Gestaltung sind sie meist betreuungsintensiv mit entsprechend hohen Betriebs- und Wartungskosten und lediglich für einen Einsatz bei hoher Produktion beziehungsweise Produktivität und höherwertigen Papier- oder Kartonsorten geeignet.

Es ist also Aufgabe der Erfindung, ein kostengünstiges Blattbildungssystem für bestimmte Papier- oder Kartonsorten zu schaffen, die auf vorzugsweise schmalen Papier- und Kartonmaschinen im unteren Geschwindigkeitsbereich und mit einem kleinen Durchsatzbereich an Faserstoffsuspension von vorzugsweise bis zu 3.000 l/min/m hergestellt werden sollen. Die Produktion beziehungsweise Produktivität einer derartigen Papier- oder Kartonmaschine darf dabei eher gering sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Blattbildungssystem einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension, mit mindestens einem ein Entwässerungsband, insbesondere Sieb, aufweisenden Langsiebformer und mit mindestens einem Stoffauflauf vorgesehen, der wenigstens eine die mindestens eine Faserstoffsuspension zuführende Zuführeinrichtung, mindestens einen mehrere Kanäle aufweisenden Turbulenzblock zur Erzeugung von turbulenten Einzelströmungen und eine Stoffauflaufdüse umfasst, deren Faserstoffsuspensionsstrahl auf eine insbesondere freie Oberfläche des Entwässerungsbands des Langsiebformers auftrifft, wobei der vorzugsweise austauschbare Turbulenzblock aus mindestens einem zusammenhängenden Kunststoffblock, in dem mehrere Kanäle eingearbeitet sind, besteht und die Stoffauflaufdüse eine Düsenlänge (L_D) von ≥ 400 mm aufweist.

Dieser erfindungsgemäße und vorzugsweise austauschbare Turbulenzblock aus einem Kunststoffblock weist zwar den technologischen Nachteil auf, dass die Strömungsqualität, insbesondere die Strömungsstabilität, der Faserstoffsuspension im Vergleich zu den heutzutage üblichen Stoffaufläufen von Blattbildungssystemen schlechter wird, dem wird jedoch durch die erfindungsgemäße Düsenlänge von ≥ 400 mm bei Nachschaltung eines Entwässerungsbands eines Langsiebformers mit langsamer Entwässerung entgegengewirkt. Die erfindungsgemäße Düse mit längerer Düsenlänge dämpft die störenden und groben Turbulenzen größtenteils ab, die noch nicht gedämpften Turbulenzen können sich in Langsiebzeit durch die langsam gestaltete Entwässerung, das heißt höhere Verweilzeit, "totlaufen", ohne dabei durch den Entwässerungsvorgang fixiert und damit in der produzierten Papier- oder Kartonbahn sichtbar zu werden. Die Formation der zu bildenden Papier- oder Kartonbahn wird dabei überhaupt nicht gestört.

Durch die Verwendung eines zusammenhängenden Kunststoffblocks zur Herstellung des Turbulenzblocks werden dessen Herstellkosten überproportional gesenkt und weitere Anwendungsgebiete aufgrund der niedrigen Herstellkosten eröffnet.

Aufgrund dieser Erfindung lassen sich auch Papier- oder Kartonmaschinen mit geringer Produktion beziehungsweise Produktivität und/oder schwierig zu entwässerndem und kostengünstigem Faserstoffeintrag wirtschaftlich betreiben. Weiterhin lassen sich alte Papier- oder Kartonmaschinen durch entsprechende Umbauten auf die erfindungsgemäße Ausführung weiter am Markt halten.

Die Erfinder haben also erkannt, dass für bestimmte Papier- und Kartonsorten, insbesondere Welle, Liner oder Linerboard, erfindungsgemäß ein kostengünstiges Blattbildungssystem umgesetzt werden kann, da die Anforderungen in oben genannten Betriebsbereichen deutlich geringer sind als für Papiermaschinen im grafischen Bereich.

In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung weist der Turbulenzblock aus Kosten- und/oder Fertigungsgründen eine Länge von ≤ 450 mm, vorzugsweise ≤ 350 mm, insbesondere ≤ 300 mm, und/oder eine Kanallänge von ≥ 3 × hydraulischem Durchmesser, vorzugsweise ≥ 4 × hydraulischem Durchmesser, insbesondere ≥ 5 × hydraulischem Durchmesser auf. Die Längen lassen sich überdies mit einer akzeptablen Fertigungsgenauigkeit herstellen, da im Falle des Herstellens der Kanäle ein Verlaufen des Herstellungswerkzeugs weitestgehend vermieden wird.

Hinsichtlich der verschiedenartigsten Anwendungsfälle besteht der Turbulenzblock aus einem besonders Chemikalien gegenüber beständigen Kunststoff. Ein derartiger Kunststoff mit einer vorzugsweise guten bis sehr guten Laugenbeständigkeit gehört beispielsweise zur Gruppe der Polyphenylsulfone (PPSU), Polyethersulfone (PES), Polyetherimide (PEI) oder Polysulfone (PSU). Die genannten Kunststoffe weisen überdies noch eine jeweilige geringe Quellung Q, insbesondere eine geringe lineare Quellung Q_L, auf.

Da eine möglichst große offene Fläche am Austritt des Turbulenzblocks allgemein gut für eine gute Strahlstabilität der Faserstoffsuspension ist, muss bei dem erfindungsgemäßen Turbulenzblock der Abstand der einzelnen Kanäle möglichst klein und die Austrittsdurchmesser möglichst groß sein. Aus diesem Grunde weist er eine gesamte offene Fläche bei Eintritt in die Stoffauflaufdüse von ≥ 50 %, vorzugsweise ≥ 60 % der gesamten Fläche bei Eintritt in die Stoffauflaufdüse auf, wobei die Kanäle des Turbulenzblocks vorzugsweise Bohrungen sind. Derartige Bohrungen lassen sich mit einer akzeptablen Fertigungsgenauigkeit herstellen, da im Falle des Bohrens der Kanäle ein Verlaufen des Bohrwerkzeugs weitestgehend vermieden wird. Der erfindungsgemäße Abstand der einzelnen Kanäle muss jedoch so groß sein, dass eine Brückenbildung vermieden wird.

Zwecks Erreichung einer optimalen Strömungsgeometrie weisen die Bohrungen des Turbulenzblocks eintrittsseitig eine jeweilige Fase von ≥ 0,5 × 45°, vorzugsweise ≥ 1 × 45°, insbesondere ≥ 1,5 × 45° auf und die einzelnen Bohrungen des Turbulenzblocks verfügen eintrittsseitig einen möglichst kleinen Abstand zueinander. Weiterhin sind die Bohrungen des Turbulenzblocks in weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung eintrittsseitig mit austauschbaren Inserts versehen, wodurch die Anpassung der Eintrittsbohrungen an verschiedene Durchsätze ermöglicht wird.

Auch weisen die Bohrungen des Turbulenzblocks eintrittsseitig einen kleineren hydraulischen Durchmesser als austrittsseitig auf, wobei die Querschnittserweiterung vorzugsweise über mindestens eine vorzugsweise stufenartige Erweiterung erfolgt. Der hydraulische Durchmesser am Austritt des Turbulenzblocks muss dabei jedoch nicht zwangsläufig eine kreisrunde Form aufweisen.

Um die Bearbeitbarkeit des Kunststoffs optimal zu nützen und dabei ein Verlaufen des Bohrwerkzeugs bestmöglich zu vermeiden, weisen die Bohrungen des Turbulenzblocks austrittsseitig Stegbreiten von ≥ 1,5 mm auf.

Die Strahlstabilität kann zusätzlich noch verbessert werden, indem die randständigen Bohrungen des Turbulenzblocks zumindest im letzten Abschnitt abgenommene Randstücke und/oder reduzierte Stege aufweisen und damit gekürzt werden. Die randständigen Strömungskanäle stehen damit miteinander in hydraulischer Verbindung. Diese Lösung lässt sich bei einem Kunststoffblock aufgrund der leichten Bearbeitbarkeit besonders kostengünstig realisieren. Überdies lässt sich mit einer derartigen Maßnahme, die beispielsweise mittels Fräsen realisiert wird, die Strahlstabilität erhöhen.

Es ist auch vorteilhaft, wenn die Bohrungen des Turbulenzblocks austrittsseitig derart angeordnet sind, dass in der Stoffauflaufdüse mindestens eine vorzugsweise maschinenbreite Lamelle, deren Einfluss auf die Strahlstabilität der Faserstoftsuspension weithin bekannt ist, anbringbar ist. Vorzugsweise ist zwischen allen benachbarten Zeilen je eine maschinenbreite Lamelle angeordnet.

Um auch im Betrieb einen weitestgehend formtreuen Stoffauflauf mit konstanten Betriebsbedingungen zu erhalten, ist der Turbulenzblock mit Stahleinsätzen zum Durchleiten etwaig wirkender Aufweitkräfte während des Betriebs versehen.

Um einer etwaigen Quellung des Kunststoffs vorzubeugen, weist der Turbulenzblock eine Breite auf, die vorzugsweise ≤ 3 mm der Breite des ihn umgebenden Gehäuses ist. Dadurch wird gewährleistet, dass der Kunststoff selbst bei Aufnahme einer lediglich geringen Menge an Wasser und der daraus resultierenden Quellung nicht zu einer Beeinträchtigung der Funktion des Stoffauflaufs hinsicht lich Runability (Spaltbildung, Faserwischbildung, Bahnabrisse und dergleichen) und/oder Papierqualität führt.

Im Rahmen der Wartungsfreundlichkeit und der Austauschbarkeit des Turbulenzblocks ist es vorteilhaft, wenn er mit den benachbarten Baugruppen des Stoffauflaufs ausschließlich oder überwiegend mittels lösbarer Verbindungen, insbesondere Schraubverbindungen, verbunden ist. Dabei ist er vorzugsweise in seinem Mittenbereich (CD-Richtung) mit den benachbarten Baugruppen des Stoffauflaufs verbunden („Mittenfixierung").

Ferner kann der erfindungsgemäße Turbulenzblock aus mehreren Sektionen bestehen, wobei jede Sektion mindestens im Bereich der Stoßfuge mit dem Gehäuse befestigt ist. Dieser sektionale Aufbau des Turbulenzblocks erbringt ein gewisses Maß an Flexibilität und Optimierungspotential.

Aufgrund seiner Eigenschaften, insbesondere aufgrund seiner Konstruktion, seines Werkstoffs und dergleichen, ist der Turbulenzblock des Stoffauflaufs idealerweise für einen Durchsatz von ≤ 8.000 l/min/m, vorzugsweise ≤ 6.000 l/min/m, insbesondere ≤ 3.500 l/min/m, ausgelegt.

Die Zuführeinrichtung des Stoffauflaufs besteht gemäß dem bekannten Stand der Technik aus mindestens einem angeflanschten Querverteilrohr und/oder aus mindestens einem eine Vielzahl an Schläuchen aufweisenden Zentralverteiler.

Der Stoffauflauf ist weiterhin in vorteilhafter Weise mit einer sektionierten Stoffdichteregelung (Verdünnungswasser-Technologie) zur Einstellung des Flächengewichtsquerprofils ausgestattet. Bei dieser Ausgestaltung des Stoffauflaufs wird die Möglichkeit geschaffen, den Durchsatz, die Stoffdichte und somit das Flächengewicht und die Faserorientierung sektional regeln zu können.

Alternativ oder ergänzend besteht die Möglichkeit, dass der Stoffauflauf mit einer Blendenregelung zur Einstellung des Flächengewichts- und/oder Faserorientierungsquerprofils ausgestattet ist.

Hinsichtlich der Schaffung eines kostengünstigen Blattbildungssystems für bestimmte Papier- oder Kartonsorten ist es ausreichend, wenn die Langsiebpartie für eine Geschwindigkeit von ≤ 600 m/min, vorzugsweise ≤ 500 m/min, insbesondere ≤ 350 m/min, ausgelegt ist, wobei die Faserstoffsuspension im günstigsten Fall eine Mindestverweilzeit auf dem Langsieb von ≥ 1 s aufweist.

Unter fertigungstechnischen und kostenmäßigen Gesichtspunkten ist es von Vorteil, wenn der Turbulenzblock des Blattbildungssystems mindestens durch eine spanabhebende Fertigung, insbesondere Bohren oder Fräsen, und/oder mindestens durch eine spanlose Fertigung, insbesondere Gießen, hergestellt wird.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigen
1: einen schematischen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Blattbildungssystems;
2a bis 4a: drei Ansichten des Turbulenzblocks des erfindungsgemäßen Blattbildungssystems entgegen der Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension;
2b bis 4b: drei Längsschnitte des Turbulenzblocks des erfindungsgemäßen Blattbildungssystems entlang der Linien B-B der 2a bis 4a;
5: eine weitere Ansicht des Turbulenzblocks des erfindungsgemäßen Blattbildungssystems entgegen der Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension; und
6: eine schematische Raumansicht eines Mehrschichten-Stoffauflaufs des erfindungsgemäßen Blattbildungssystems.
Die 1 zeigt im schematischen Längsschnitt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Blattbildungssystems 1 einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn 2, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension 3.
Das Blattbildungssystem 1 besteht bekanntermaßen aus einem ein Entwässerungsband 5, insbesondere Sieb, aufweisenden Langsiebformer 4.1 und aus mindestens einem Stoffauflauf 6, der wenigstens eine die Faserstoffsuspension 3 zuführende Zuführeinrichtung 7, einen mehrere Kanäle 9.i aufweisenden Turbulenzblock 8 zur Erzeugung von turbulenten Einzelströmungen 10.i und eine Stoffauflaufdüse 11 umfasst, deren Faserstoffsuspensionsstrahl 12 (Strömungsrichtung S (Pfeil)) auf eine insbesondere freie Oberfläche 13 des Entwässerungsbands 5 des Langsiebformers 4.1 auftrifft. Auf den Langsiebformer 4.1 kann in Weiterbildung eine weitere Entwässerungseinheit mitsamt Entwässerungsband aufgesetzt sein, so dass letztendlich ein bekannter Hybridformer entsteht. Die Stoffauflaufdüse 11 kann mit einer verstellbaren Blende zur Realisierung einer Blendenregelung zur Einstellung des Flächengewichtsquerprofils ausgestattet sein.
Es ist nun vorgesehen, dass der vorzugsweise austauschbare Turbulenzblock 8 aus mindestens einem zusammenhängenden Kunststoffblock 14, in dem mehrere Kanäle 9.i eingearbeitet sind, besteht und dass die Stoffauflaufdüse 11 eine Düsenlänge L_D von ≥ 400 mm aufweist.
Der Turbulenzblock 8 weist eine Länge L_T von ≤ 450 mm, vorzugsweise ≤ 350 mm, insbesondere ≤ 300 mm, und/oder eine Kanallänge L_K von ≥ 3 × hydraulischem Durchmesser d_hydr'' vorzugsweise ≥ 4 × hydraulischem Durchmesser d_hydr'' insbesondere ≥ 5 × hydraulischem Durchmesser d_hydr'' auf.
Ferner besteht der Turbulenzblock 8 aus einem besonders Chemikalien gegenüber beständigen Kunststoff. Ein derartiger Kunststoff mit einer vorzugsweise guten bis sehr guten Laugenbeständigkeit gehört beispielsweise zur Gruppe der Polyphenylsulfone (PPSU), Polyethersulfone (PES), Polyetherimide (PEI) oder Polysulfone (PSU). Die genannten Kunststoffe weisen überdies noch eine jeweilige geringe Quellung Q, insbesondere eine geringe lineare Quellung Q_L, auf. Allgemeingültig lässt sich festhalten, dass der Kunststoff des Turbulenzblocks 8 zu der Kunststoffgruppe der Hochleistungspolymere gehören sollte, die sich durch eine hohe Festigkeit, eine hohe Wärmebeständigkeit und eine gute bis sehr gute Laugen- und/oder Säurebeständigkeit auszeichnen. Diese Kunststoffgruppe ist in der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 51 802 A1 (PA11173 DE) des Anmelders weitergehend beschrieben, insbesondere auch im Hinblick auf weitere Eigenschaften, wie beispielsweise das Elastizitätsmodul, verschiedene Werkstoffkennwerte und dergleichen. Die entsprechende Offenbarung dieser Offenlegungsschrift wird hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht.
Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass auch ein Kunststoff der traditionellen und bekannten Art als Werkstoff für den Turbulenzblock Verwendung findet.
Weiterhin besteht die Zuführeinrichtung 7 des Stoffauflaufs 6 aus einem angeflanschten Querverteilrohr 15 für die Zuführung der Faserstoffsuspension 3 aus dem nicht dargestellten Konstantteil der Papier- oder Kartonmaschine. Die Zuführeinrichtung kann in weiterer, jedoch nicht dargestellter Darstellung auch aus mindestens einem eine Vielzahl an Schläuchen aufweisenden Zentralverteiler bestehen, wie er beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 40 05 281 A1 bekannt ist.
Der Turbulenzblock 8 ist mit den benachbarten Baugruppen des Stoffauflaufs 6 ausschließlich oder überwiegend mittels lösbarer Verbindungen 16, insbesondere Schraubverbindungen, verbunden. Die benachbarten Baugruppen sind beispielsweise das Gehäuse 17 des Stoffauflaufs 6, die Zuführeinrichtung 7 oder die Stoffauflaufdüse 11 mitsamt den Seitenwänden. Der Turbulenzblock 8 ist dabei vorzugsweise in seinem Mittenbereich (CD-Richtung) mit den benachbarten Baugruppen des Stoffauflaufs 6 verbunden („Mittenfixierung"). Besteht der Turbulenzblock 8 aus mehreren Sektionen, so ist jede Sektion mindestens im Bereich der Stoßfuge mit dem Gehäuse 17 befestigt.
Das Blattbildungssystem 1 der 1 ist weiterhin mit einer nicht explizit dargestellten sektionierten Stoffdichteregelung (Verdünnungswasser-Technologie) zur Einstellung des Flächengewichtsquerprofils ausgestattet. Eine derartige sektionierte Stoffdichteregelung ist in der deutschen Offenlegungsschrift DE 40 19 593 A1 (PA04598 DE) des Anmelders dargestellt und beschrieben. Der Inhalt dieser Offenlegungsschrift wird hiermit vollumfänglich, ohne das hierauf weiter Bezug genommen wird, in den Offenbarungsgehalt dieser Beschreibung aufgenommen.
Alternativ oder ergänzend kann der Stoffauflauf 6 mit einer Blendenregelung zur Einstellung des Flächengewichtsquerprofils ausgestattet sein.
Die Langsiebpartie 4 des erfindungsgemäßen Blattbildungssystems 1 ist aufgrund der beschriebenen Anforderungen für eine Geschwindigkeit v_L (Pfeil) von ≤ 600 m/min, vorzugsweise ≤ 500 m/min, insbesondere ≤ 350 m/min, ausgelegt. Damit wird überdies sichergestellt, dass die Faserstoffsuspension eine Mindestverweilzeit auf dem Langsieb von ≥ 1 s aufweist.
Die 2a zeigt eine erste Ansicht des einstöckigen Turbulenzblocks 8 des erfindungsgemäßen Blattbildungssystems 1 entgegen der Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3.
Es ist ersichtlich, dass die Kanäle 9.i des Turbulenzblocks 8 Bohrungen 18.i sind, die eine gesamte offene Fläche F_g-off bei Eintritt in die Stoffauflaufdüse 11 von ≥ 50 %, vorzugsweise ≥ 60 % der gesamten Fläche F_g bei Eintritt in die Stoffauflaufdüse 11 aufweisen. Dabei kann eine Bohrung 18.i einen Einlaufdurchmesser im Bereich von 6 bis 14 mm und einen Auslaufdurchmesser im Bereich von 16 bis 30 mm aufweisen. Weiterhin weisen die einzelnen Bohrungen 18.i des Turbulenzblocks 8 eintrittsseitig einen möglichst kleinen Abstand A zueinander auf, wobei jedoch eine Brückenbildung vermieden werden sollte. Damit nimmt der Abstand A gewöhnlicherweise einen Wert von ≥ 8 mm an.
Der Turbulenzblock 8 weist eine Breite B_T auf, die vorzugsweise ≤ 3 mm der Breite B_G des ihn umgebenden Gehäuses 17 (gestrichelte Darstellung) ist. Durch diese Eigenschaft können etwaige, bereits oben beschriebene Geometrieänderungen ohne größere Nachteile ausgeglichen werden. Ferner ist der Turbulenzblock 8 vorzugsweise in seinem Mittenbereich (CD-Richtung) mit den benachbarten Baugruppen des Stoffauflaufs 6 verbunden („Mittenfixierung": zwei Pfeile).
Die 2b zeigt einen Längsschnitt des Turbulenzblocks 8 des erfindungsgemäßen Blattbildungssystems 1 entlang der Linie B-B der 2a.
Die Bohrungen 18.i des Turbulenzblocks 8 weisen eintrittsseitig eine jeweilige Fase 19 von ≥ 0,5 × 45°, vorzugsweise ≥ 1 × 45°, insbesondere ≥ 1,5 × 45° auf. In vorteilhafter Weise sind die Bohrungen 18.i des Turbulenzblocks 8 eintrittsseitig auch mit austauschbaren Inserts 20 versehen. Die Bohrungen 18.i des Turbulenzblocks 8 weisen allgemein eintrittsseitig einen kleineren hydraulischen Durchmesser als austrittsseitig auf, wobei die Querschnittserweiterung über mindestens eine vorzugsweise stufenartige Erweiterung 21 (Stufensprung) erfolgt.
Die beiden 3a und 4a zeigen weitere Ansichten des einstöckigen Turbulenzblocks 8 des erfindungsgemäßen Blattbildungssystems 1 entgegen der Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3, ähnlich der Ansicht der 2a.
Es ist deutlich, dass die randständigen Bohrungen 18.i des Turbulenzblocks 8 zumindest im letzten Abschnitt abgenommene Randstücke 22 und/oder reduzierte Stege 23 aufweisen, wobei die Bohrungen 18.i des Turbulenzblocks 8 austrittsseitig bevorzugt Stegbreiten B_S von ≥ 1,5 mm aufweisen. Hinsichtlich der Ausgestaltung der reduzierten Stege 23 wird auf die deutsche Offenlegungsschrift DE 43 21 697 A1 (PA05154 DE) des Anmelders verwiesen.
Die in den 3b und 3b dargestellten Längsschnitte der Turbulenzblöcke 8 entlang den Linien B-B der 3a und 4a sollen dem besseren Verständnis der Erfindung dienen.
Die 5 zeigt eine weitere Ansicht des Turbulenzblocks 8 des erfindungsgemäßen Blattbildungssystems 1 entgegen der Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3.
In dieser Ausführung sind die Bohrungen 18.i des Turbulenzblocks 8 austrittsseitig derart angeordnet, dass in der Stoffauflaufdüse 11 eine vorzugsweise maschinenbreite Lamelle 24 anbringbar ist.
Allgemein kann vorgesehen sein, dass zwischen allen benachbarten Zeilen je eine maschinenbreite Lamelle 24.i angeordnet ist, wie dies in der 1 gestrichelt angedeutet ist.
Weiterhin ist der Turbulenzblock 8 vorzugsweise mit gestrichelt angedeuteten Stahleinsätzen 25.i zum Durchleiten etwaig wirkender Aufweitkräfte während des Betriebs der Papier- oder Kartonmaschine versehen. Ein derartiger Stahleinsatz kann beispielsweise die Form und Funktion eines bekannten Zugankers aufweisen.
Der Turbulenzblock 8 der 5 kann jedoch in weiterer Ausgestaltung, ähnlich der der 4a, derart ausgestaltet sein, dass die randständigen Bohrungen des Turbulenzblocks zumindest im letzten Abschnitt abgenommene Randstücke und/oder reduzierte Stege aufweisen.
Der Turbulenzblock 8 des Stoffauflaufs 6 ist aufgrund der beschriebenen Anforderungen für einen Durchsatz von ≤ 8.000 l/min/m, vorzugsweise ≤ 6.000 l/min/m, insbesondere ≤ 3.500 l/min/m, ausgelegt.
Die 6 zeigt eine schematische Raumansicht eines Mehrschichten-Stoffauflaufs 6.1 des erfindungsgemäßen Blattbildungssystems 1.
Der dargestellte Stoffauflauf ist als Mehrschichten-Stoffauflauf 6.1 ausgebildet, der nur schematisch dargestellte Zuführeinrichtungen 7, 7.1, 7.2 zum Zuführen von verschiedenen Faserstoffsuspensionen 3, 3.1, 3.2 aufweist. Die Stoffauflaufdüse 11 ist in bekannter Weise durch zwei maschinenbreite Stromführungswände 26.1, 26.2 begrenzt. Diese sind über je einen Turbulenzblock 8, 8.1 mit einer mittleren stationären Trennwand 27 verbunden. Am auslaufseitigen Ende der Trennwand 27 ist wiederum mittels eines Gelenks 28 eine Trennlamelle 29 schwenkbar befestigt. Abweichend hiervon kann die Trennlamelle 29 auch starr an der Trennwand 27 befestigt sein.
Der Mehrschichten-Stoffauflauf 6.1 ist als Stoffauflauf mit sektionierter Stoffdichteregelung (Verdünnungswasser-Technologie), wie er in der deutschen Offenlegungsschrift DE 40 19 593 A1 (PA04598 DE) des Anmelders beansprucht wird, ausgebildet. Ein erster Faserstoffsuspensionsstrom mit hoher Konsistenz Q_H.1 gelangt über ein Querverteilrohr 15 und über eine davon abgezweigte Reihe von sektionalen Zuführleitungen 30...30.n zum Turbulenzblock B. Um nunmehr eine sektionierte Stoffdichteregelung realisieren zu können, wird ein zweiter Faserstoffsuspensionsstrom mit niedriger Konsistenz Q_L, beispielsweise Siebwasser-I, über ein Querverteilrohr 15.1 und sektionalen Zuführleitungen 31..31.n in die sektionalen Zuführleitungen 30...30.n geführt. Jede der sektionalen Zuführleitungen 31...31.n weist ein Regelventil 32...32.n auf, um damit einen regelbaren sektionalen Faserstoffsuspensionsstrom Q_L zu je einer zugeordneten Mischstelle 33...33.n zu führen, wo er mit dem sektionalen Faserstoffsuspensionsstrom Q_H.1 vermischt wird. Ein dritter Faserstoffsuspensionsstrom mit mittlerer oder hoher Konsistenz Q_H.2 gelangt über ein Querverteilrohr 15.2 und über eine davon abgezweigte Reihe von sektionalen Zuführleitungen 34...34.n zum Turbulenzblock 8.1. Bei dieser Ausgestaltung des Mehrschichten-Stoffauflaufs 1.1 wird damit die Möglichkeit geschaffen, den Durchsatz, die Stoffdichte und somit das Flächengewicht und die Faserorientierung sektional regeln zu können, und dies bei Vorhandensein einer optimalen Trennlamelle 29.
Selbstverständlich kann auch der in 1 dargestellte Stoffauflauf 1 als Stoffauflauf mit sektionierter Stoffdichteregelung (Verdünnungswasser-Technologie) ausgebildet sein, entsprechend vorgenannten Ausführungen.
Weiterhin ist die Trennlamelle 29 des Mehrschichten-Stoffauflaufs 6.1 aus einem Hochleistungspolymer gebildet. Ein Vorteil in der Verwendung eines Hochleistungspolymers als Lamellen-Werkstoff ist auch darin zu finden, dass es auch im Falle eines ungewollten Ausfalls der Stoffauflaufpumpe, in dessen Folge sehr hohe Drücke zwischen den Schichten in der Düse herrschen, zu keinem Lamellenbruch aufgrund der guten mechanischen Eigenschaften der Hochleistungspolymere kommt.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein kostengünstiges Blattbildungssystem für bestimmte Papier- oder Kartonsorten geschaffen wird, die auf vorzugsweise schmalen Papier- und Kartonmaschinen im unteren Geschwindigkeitsbereich und mit einem kleinen Durchsatzbereich an Faserstoffsuspension von vorzugsweise bis zu 3.000 l/min/m hergestellt werden sollen, wobei die Produktion beziehungsweise Produktivität einer derartigen Papier- oder Kartonmaschine eher gering sein darf.

1: Blattbildungssystem
2: Faserstoffbahn
3, 3.1, 3.2: Faserstoffsuspension
4: Langsiebpartie
4.1: Langsiebformer
5: Entwässerungsband
6: Stoffauflauf
6.1: Mehrschichten-Stoffauflauf
7, 7.1, 7.2: Zuführeinrichtung
8, 8.1: Turbulenzblock
9.i: Kanal
10.i: Einzelströmung
11: Stoffauflaufdüse
12: Faserstoffsuspensionsstrahl
13: Oberfläche
14: Kunststoffblock
15, 15.1, 15.2: Querverteilrohr
16: Lösbare Verbindung
17: Gehäuse
18.i: Bohrung
19: Fase
20: Insert
21: Erweiterung
22: Randstück
23: Reduzierter Steg
24: Lamelle
25.i: Stahleinsatz
26.2, 26.2: Stromführungswand
27: Stationäre Trennwand
28: Gelenk 28
29: Trennlamelle
3, 3.1, 3.2: Faserstoffsuspension
30...30.n: Sektionale Zuführleitung
31...31.n: Sektionale Zuführleitung
32...32.n: Regelventil
33...33.n: Mischstelle
34...34.n: Sektionale Zuführleitung
A: Abstand
B-B: Schnittlinie
B_G: Breite (Gehäuse)
B_S: Stegbreite
B_T: Breite (Turbulenzblock)
d_hydr': Hydraulischer Durchmesser
F_g: Gesamte Fläche
F_g-off: Gesamte offene Fläche
L_D: Düsenlänge
L_T: Länge (Turbulenzblock)
Q_H.1: Erster Faserstoffsusp.strom mit hoher Konsistenz
Q_H.2: Dritter Faserstoftsusp.strom mit mittlerer o. hoher Kons.
Q_L: Sektionaler Faserstoffsuspensionsstrom
Q_L: Zweiter Faserstoffsusp.strom mit niedriger Konsistenz
S: Strömungsrichtung (Pfeil)
v_L: Geschwindigkeit (Langsiebpartie) (Pfeil)

Claims

Blattbildungssystem (1) einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn (2), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension (3, 3.1, 3.2), mit mindestens einem ein Entwässerungsband (5), insbesondere Sieb, aufweisenden Langsiebformer (4.1) und mit mindestens einem Stoffauflauf (6, 6.1), der wenigstens eine die mindestens eine Faserstoffsuspension (3, 3.1, 3.2) zuführende Zuführeinrichtung (7, 7.1, 7.2), mindestens einen mehrere Kanäle (9.i) aufweisenden Turbulenzblock (8, 8.1) zur Erzeugung von turbulenten Einzelströmungen (10.i) und eine Stoffauflaufdüse (11) umfasst, deren Faserstoffsuspensionsstrahl (12) auf eine insbesondere freie Oberfläche (13) des Entwässerungsbands (5) des Langsiebformers (4.1) auftrifft, dadurch gekennzeichnet, dass der vorzugsweise austauschbare Turbulenzblock (8, 8.1) aus mindestens einem zusammenhängenden Kunststoffblock (14), in dem mehrere Kanäle (9.i) eingearbeitet sind, besteht und dass die Stoffauflaufdüse (11) eine Düsenlänge (L_D) von ≥ 400 mm aufweist.
Blattbildungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbulenzblock (8, 8.1) eine Länge (L_T) von ≤ 450 mm, vorzugsweise ≤ 350 mm, insbesondere ≤ 300 mm, aufweist.
Blattbildungssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbulenzblock (8, 8.1) eine Kanallänge (L_K) von ≥ 3 × hydraulischem Durchmesser (d_hydr'), vorzugsweise ≥ 4 × hydraulischem Durchmesser (d_hydr'), insbesondere ≥ 5 × hydraulischem Durchmesser (d_hydr'), aufweist.
Blattbildungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbulenzblock (8, 8.1) aus einem besonders Chemikalien gegenüber beständigen Kunststoff besteht.
Blattbildungssystem (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Polyphenylsulfon (PPSU), ein Polyethersulfon (PES), ein Polyetherimid (PEI) oder ein Polysulfon (PSU) ist.
Blattbildungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (9.i) des Turbulenzblocks (8, 8.1) Bohrungen (18.i) sind, die eine gesamte offene Fläche (F_g-off) bei Eintritt in die Stoffauflaufdüse (11) von ≥ 50 %, vorzugsweise ≥ 60 % der gesamten Fläche (F_g) bei Eintritt in die Stoffauflaufdüse (11) aufweisen.
Blattbildungssystem (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (18.i) des Turbulenzblocks (8, 8.1) eintrittsseitig eine jeweilige Fase (19) von ≥ 0,5 × 45°, vorzugsweise ≥ 1 × 45°, insbesondere ≥ 1,5 × 45° aufweisen.
Blattbildungssystem (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Bohrungen (18.i) des Turbulenzblocks (8, 8.1) eintrittsseitig einen möglichst kleinen Abstand (A) zueinander aufweisen.
Blattbildungssystem (1) nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (18.i) des Turbulenzblocks (8, 8.1) eintrittsseitig mit austauschbaren Inserts (20) versehen sind.
Blattbildungssystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (18.i) des Turbulenzblocks (8, 8.1) eintrittsseitig einen kleineren hydraulischen Durchmesser als austrittsseitig aufweisen.
Blattbildungssystem (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittserweiterung über mindestens eine vorzugsweise stufenartige Erweiterung (21) erfolgt.
Blattbildungssystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (18.i) des Turbulenzblocks (8, 8.1) austrittsseitig Stegbreiten (B_S) von ≥ 1,5 mm aufweisen.
Blattbildungssystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die randständigen Bohrungen (18.i) des Turbulenzblocks (8, 8.1) zumindest im letzten Abschnitt abgenommene Randstücke (22) aufweisen.
Blattbildungssystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die randständigen Bohrungen (18.i) des Turbulenzblocks (8, 8.1) zumindest im letzten Abschnitt reduzierte Stege (23) aufweisen.
Blattbildungssystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (18.i) des Turbulenzblocks (8, 8.1) austrittsseitig derart angeordnet sind, dass in der Stoffauflaufdüse (11) mindestens eine vorzugsweise maschinenbreite Lamelle (24) anbringbar ist.
Blattbildungssystem (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen allen benachbarten Zeilen je eine maschinenbreite Lamelle (24) angeordnet ist.
Blattbildungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbulenzblock (8, 8.1) mit Stahleinsätzen (25.i) zum Durchleiten etwaig wirkender Aufweitkräfte während des Betriebs versehen ist.
Blattbildungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbulenzblock (8, 8.1) eine Breite (B_T) aufweist, die vorzugsweise ≤ 3 mm der Breite (B_G) des ihn umgebenden Gehäuses (17) ist.
Blattbildungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbulenzblock (8, 8.1) mit den benachbarten Baugruppen (7, 11, 17) des Stoffauflaufs (6, 6.1) ausschließlich oder überwiegend mittels lösbarer Verbindungen (16), insbesondere Schraubverbindungen, verbunden ist.
Blattbildungssystem (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbulenzblock (8, 8.1) in seinem Mittenbereich mit den benachbarten Baugruppen (7, 11, 17) des Stoffauflaufs (6, 6.1) verbunden ist („Mittenfixierung").
Blattbildungssystem (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbulenzblock (8, 8.1) aus mehreren Sektionen besteht und dass jede Sektion mindestens im Bereich der Stoßfuge mit dem Gehäuse (17) befestigt ist.
Blattbildungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbulenzblock (8, 8.1) des Stoffauflaufs (6, 6.1) für einen Durchsatz von ≤ 8.000 l/min/m, vorzugsweise ≤ 6.000 l/min/m, insbesondere ≤ 500 l/min/m, ausgelegt ist.
Blattbildungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (7, 7.1, 7.2) des Stoffauflaufs (6, 6.1) aus mindestens einem angeflanschten Querverteilrohr (15, 15.1, 15.2) und/oder aus mindestens einem eine Vielzahl an Schläuchen aufweisenden Zentralverteiler besteht.
Blattbildungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoffauflauf (6, 6.1) mit einer sektionierten Stoffdichteregelung (Verdünnungswasser-Technologie) zur Einstellung des Flächengewichtsquerprofils ausgestattet ist.
Blattbildungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoffauflauf (6, 6.1) mit einer Blendenregelung zur Einstellung des Flächengewichtsquerprofils ausgestattet ist.
Blattbildungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Langsiebpartie (4) für eine Geschwindigkeit (v_L) von ≤ 600 m/min, vorzugsweise ≤ 500 m/min, insbesondere ≤ 350 m/min, ausgelegt ist.
Blattbildungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffsuspension (3, 3.1, 3.2,) eine Mindestverweilzeit auf dem Langsieb (5) von ≥ 1 s aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Turbulenzblocks (8, 8.1) des Blattbildungssystems (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens durch eine spanabhebende Fertigung, insbesondere Bohren oder Fräsen, hergestellt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Turbulenzblocks (8, 8.1) des Blattbildungssystems (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens durch eine spanlose Fertigung, insbesondere Gießen, hergestellt wird.