Es ist die Aufgabe der Erfindung,
die Formation einer Faserstoffbahn mit hoher Genauigkeit festzulegen.
Bei einer Vorrichtung der eingangs
genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
eine Messanordnung zur Messung einer Eigenschaft der Faserstoffbahn
im Bereich oder in der Umgebung des Doppelsiebformers angeordnet
ist und dass die gemessene Eigenschaft einer Regeleinheit als Ist-Größe zuführt, wobei
die Regeleinheit einen Produktionsparameter für die Herstellung der Faserstoffbahn
regelt.
Der Erfindung wird bei Doppelsiebformern eingesetzt,
das heißt
sowohl bei Spalt(Gap-) Formern als auch bei Hyridformern. Bei diesen
ist vor dem Doppelsiebab schnitt eine langsiebartige Vorentwässerungsstrecke
vorhanden. Der Doppelsiebabschnitt selber ist mit einem sogenannten
Obersiebkasten ausgestattet, der mit Vakuum beaufschlagt wird. Die
im Obersiebkasten entzogene und aus diesem abgeführte Wassermenge wird oft als
Maß für eine Formationsgüte des herzustellenden
Papiers oder Kartons herangezogen.
Diese Wassermenge lässt sich
beispielsweise mit induktiven Durchflussmessgeräten messen und dient vor allem
der Überwachung
des Entwässerungsvorgangs.
Die einzustellende Durchsatzmenge
für die Herstellung
einer Faserstoffbahn hängt
stark vom Flächengewicht,
von der Maschinengeschwindigkeit, von der Retention und anderen
Größen ab.
Für das gleiche
Flächengewicht
einer Bahn, die bei unterschiedlichen Maschinengeschwindigkeiten
hergestellt wird, ergeben sich somit ganz unterschiedliche Abhängigkeiten.
In
1 ist die Formation
F als Funktion des Durchsatzes Q in einem Obersiebkasten eines Doppelsiebformers
dargestellt, wie er beispielsweise aus der eingangs zitierten
DE 44 02 274 A1 (PB10044
DE) des Anmelders bekannt ist. Dabei ergeben sich für dasselbe
Flächengewicht
unterschiedliche Kurvenverläufe
bei verschiedenen Maschinengeschwindigkeiten.
Dabei zeigt sich, dass die Erfassung
der Durchsatzmenge im Obersiebkasten allein nicht ausreicht, um
die Formation der Faserstoffbahn festzulegen, sondern dass der Wasseranteil,
der nach unten in das Untersieb hineingelangt, und der Wasseranteil,
der nach der Doppelsiebzone in der Faserstoffbahn verbleibt, auch
noch berücksichtigt
werden muss. Somit ist die Summe der gesamten Wassermenge, die der
Faserstoffbahn entzogen wird, für
die Beweglichkeit der Fasern in ihr und für die Egalisierbarkeit der
Faserstoffbahn in Hinblick auf die Formation im Doppelsiebbereich
verantwortlich.
Außerdem müssen bei der Ermittlung der Durchsatzmenge
im Obersiebkasten noch erhebliche Totzeiten berücksichtigt werden, da das hier
vorhanden Zweiphasengemisch aus Siebwasser und Luft zuerst beruhigt
werden muss, um anschließend
die beiden Phasen problemlos von einander trennen zu können. Erst
dann kann eine einwandfreie Durchsatzmessung erfolgen. Durch die
Erfindung werden diese Totzeiten aufgrund der direkten Messung der physikalischen
und technologischen Eigenschaften der Faserstoffbahn an einem Sieb
verkürzt,
und es wird eine hinreichend gute Regelbarkeit der Formation auch
bei hohen Maschinengeschwindigkeiten erreicht.
Durch die Messung der mittleren Stoffdichte vor
dem Doppelsiebformer in verschiedenen Messpositionen gelingt es,
unabhängig
von der Maschinengeschwindigkeit je nach Gewicht der Faserstoffbahn
verschiedene Werte des Trockengehaltes einzustellen und damit die
gewünschte
Formationsqualität
festzulegen. Die Formationswerte und technologischen Eigenschaften,
das heißt
Eigenschaften der Faserstoffbahn wie der Weißegrad, die Opazität, die Festigkeit,
etc., sind unabhängig
von der Maschinengeschwindigkeit und liegen optimalerweise in einem Bereich
zwischen 2 und 4 % Trockengehalt vor dem Doppelsiebformer, insbesondere
vor einem Hybridformer.
Die Messung der mittleren Stoffdichte
oder der Formation der Faserstoffbahn, wie sie gemäß der Erfindung
vorgenommen wird, ist sehr viel zuverlässiger und genauer, um die
Formation der Faserstoffbahn zu beeinflussen, als die Ableitung
dieser Größen aus
den abgeführten
Wassermengen oder ähnlichen
Methoden.
Über
die Messung der Stoffdichte vor dem Doppelsiebformer kann der Trockengehalt
im Formereinlauf beeinflusst und damit entscheidend die Formation
mitbestimmt werden. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung arbeitet unabhängig von
der Maschinengeschwindigkeit und dem Flächengewicht der Faserstoffbahn.
Totzeiten werden verkürzt,
und die Regelcharakteristik wird verbessert.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben
sich aus den Unteransprüchen,
der Beschreibung und den Figuren.
Von Vorteil ist es insbesondere,
wenn die Messanordnung dem Doppelsiebformer vor- und/oder nachgeordnet
ist.
In einer vorteilhaften Ausbildung
der Vorrichtung umfasst die Messanordnung mindestens einen Sensor
zur Messung einer physikalischen, chemischen oder technologischen
Eigenschaft der Faserstoffbahn.
Besonders geeignet ist gemäß der Erfindung eine
Vorrichtung, bei der die Messanordnung in einem dem Doppelsiebformer
vorgeordneten Vorentwässerungsabschnitt
angeordnet ist.
Es erweist sich ebenfalls als vorteilhaft,
wenn als Regelgröße das Druckniveau
oder das Vakuum eines geschlossenen Kastens oder mehrerer geschlossener
Kästen
des Vorentwässerungsabschnitts
benutzt wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung
der Vorrichtung ist vorgesehen, dass aufgrund eines von der Regeleinheit
ermittelten Soll-Trockengehalts der Faserstoffbahn einer der in
Stoffflussrichtung der Faserstoffbahn zu Anfang angeordneten Kästen des
Vorentwässerungsabschnitts
zur Einstellung des Trockengehalts der Faserstoffbahn benutzbar
ist.
Eine hohe Regelbarkeit der Formation
der Faserstoffbahn gelingt, wenn in einer Ausführungsform der Erfindung die
in Stoffflussrichtung der Faserstoffbahn letzten Kästen des
Vorentwässerungsabschnitts
mit einem niedrigen Vakuumlevel, insbesondere von weniger als 0,05
bar, oder mit leichtem Überdruck,
insbesondere von weniger als 0,005 bar, betrieben werden.
Die Funktion der Regeleinheit wird
unterstützt,
wenn dem Doppelsiebformer eine Messanordnung zur Messung der Masse
mindestens eines der Siebbänder
in Stoffflussrichtung der Faserstoffbahn nachgeordnet ist und dass
der von der Messanordnung gemessene Wert zur Bestimmung der Regelgröße in der
Regeleinheit, insbesondere zur Steuerung des Drucks in einem der
Kästen
des Vorentwässerungsabschnitts
verwendet wird.
Eine vorteilhafte Ausbildung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
weist in einem Siebrücklaufabschnitt
mindestens eines der Siebbänder
eine Anordnung zum Reinigen des Siebbandes, insbesondere ein Rohrsauger,
eine Bürste,
oder dergleichen, auf.
Für
die Messung der bei der Herstellung der Faserstoffbahn relevanten
Parameter eignen sich besonders ein Ultraschallsensor, insbesondere
in einem Vorentwässerungsabschnitt
oder im Doppelsiebabschnitt, ein Gamma-Strahler, insbesondere im Vorentwässerungsabschnitt
oder im Nachentwässerungsabschnitt
oder zur Bestimmung der Masse im Rücklaufabschnitt, oder ein Durchlichtsensor,
insbesondere im Nachentwässerungsabschnitt,
was nicht ausschließt,
dass auch andere Detektoren oder Sensoren zum Einsatz kommen können.
Auch bei der Herstellung mehrlagiger
Faserstoffbahnen, beispielsweise in einer Testlinermaschine oder
in Maschine zur Herstellung einer dreilagigen Kartonbahn kommt die
Vorrichtung gemäß der Erfindung
zum Einsatz, wobei im Bereich zwischen einer dem Doppelsiebformer
nachgeordneten Presse und einer Trockenvorrichtung eine Messstelle
zur Bestimmung des Vakuums in einem Obersiebsaugkasten angeordnet
ist.
Ebenso kann vorgesehen sein, dass
eine Messstelle im Bereich nach einer Presse und/oder zusätzlich vor
oder innerhalb einer Trockenvorrichtung eine Messstelle zur Verbesserung
des Vakuums in einem Entwässerungskasten
innerhalb eines Endlossiebes eines Einlegeformers vorhanden ist.
Um bestimmte Eigenschaften der Faserstoffbahn,
wie beispielsweise die Stoffdichte, den Trockengehalt, die Masse
(Formation), etc. ohne nennenswerte Rauschanteile möglichst
frühzeitig
erfassen zu können,
muss die Faserstoffsuspension, also das Medium, möglichst
konstant gehalten werden. Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch,
dass der Vorrichtung mindestens ein Stoffauflauf zugeordnet ist,
der vorzugsweise mindestens eine in seiner Düse angeordnete Lamelle umfasst.
Die Messwertsignale werden im allgemeinen durch
kurzzeitige Massen oder Flächengewichtsabweichungen,
gemessen hinter der Presse oder in der Trockenpartie, kurzzeitige Änderungen
der Suspensionshöhe
vor dem Doppelsiebformer beziehungsweise Geschwindigkeitsänderungen
oder Massenabweichungen im Doppelsiebformer verfälscht. Das Ergebnis in Form
von Kurzzeitänderungen,
Random Variations oder auch Rauschen werden durch einen Stoffauflauf
mit mindestens einer Lamelle sehr stark reduziert.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung sowie der Zeichnung.
Nachfolgend wird die Erfindung in
Ausführungsbeispielen
näher erläutert. In
der beigefügten Zeichnung
zeigen:
2:
die Abhängigkeit
der Formation F vom Trockengehalt T in Prozentanteilen des Flächengewichts
der Faserstoffbahn für
zwei verschiedene Flächengewichte
F1 und F2 an einer
Messstelle eines Vorentwässerungsabschnitts;
3:
einen Doppelsiebformer in der Längsansicht;
4:
die Abhängigkeit
der Formationsgüte FG
vom Druck p an einer Messstelle;
5:
einen Doppelsiebformer zur Herstellung einer zweilagigen Faserstoffbahn
in Längsansicht;
und
6:
einen Doppelsiebformer zur Herstellung einer dreilagigen Faserstoffbahn,
ebenfalls in Längsansicht.
In einer Vorrichtung zur Herstellung
einer Faserstoffbahn aus einer Faserstoffsuspension, die über einen
Stoffauflauf
1 (
3)
auf ein unteres, über
Rollen
2 bis
6 und eine Formierwalze FW umlaufendes
Endlossieb (Siebband)
7 aufgebracht wird, sind ein Vorentwässerungsabschnitt
a, ein Doppelsiebabschnitt b, ein Nachentwässerungsabschnitt c und ein
Siebrücklaufabschnitt
d vorhanden. Im Doppelsiebabschnitt läuft das Endlossieb
7 unterhalb
eines oberen Endlossiebes (Siebbandes)
8, wobei die Faserstoffbahn
zwischen den beiden Endlossieben
7,
8 weitertransportiert
und gleichzeitig entwässert wird.
Hierzu ist innerhalb der Endlossiebe
7,
8 jeweils ein
Entwässerungskasten
9 beziehungsweise
10 angeordnet.
Die dargestellte Vorrichtung kann beispielsweise in weiterer Ausgestaltung
wie der in der deutschen Oftenlegungsschrift
DE 40 05 420 A1 (
PB04713 DE ) des
Anmelders dargestellte Doppelsiebformer ausgeführt sein. Der Inhalt dieser
Offenlegungsschrift wird hiermit zum Gegenstand der vorliegenden
Beschreibung gemacht.
Weiterhin kann das Endlossieb (Siebband)
8 auch über lediglich
zwei oder drei Walzen geführt sein.
Eine derartige Siebführung
(gestrichelte Darstellung für
drei Walzen) ist beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 198 09 480 A1
(
PB10668 DE ) des
Anmelders dargestellt. Auch der Inhalt dieser Offenlegungsschrift
wird hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht.
Die Vorrichtung ist ein Stoffauflauf 1 zugeordnet,
der eine in seiner Düse 12 angeordnete
Lamelle 13 umfasst. Es können in der Düse 12 selbstverständlich auch
mehrere Lamellen und/oder Lamellen mit unterschiedlicher Länge, Oberflächenbeschaffenheit
und dergleichen angeordnet sein. Ferner können die Lamellen auch über das
Ende der Düse 12 hinausragen.
Innerhalb des Vorentwässerungsabschnitts a
sind ein Siebtisch, mehrere Foilkästen und Entwässerungskästen a1,
a2,... angeordnet. Dargestellt sind nur vier Entwässerungskästen a1
bis a4. Es können jedoch
n Entwässerungskästen vorhanden
sein, die mit Vakuum oder auch mit leichtem Überdruck betrieben werden.
Vorzugsweise sind vier bis fünf
Entwässerungskästen a1
bis a4 beziehungsweise a5 vorhanden, die in Laufrichtung der Faserstoffbahn
beispielsweise jeweils 500 mm breit sind. Der Anteil ihrer offenen
Fläche
beträgt
30 bis 55 %, bezogen auf ihre gesamte Oberfläche. Die Entwässerungskästen a1
bis a4 haben nach oben eine ebene oder eine nach oben gekrümmte Oberfläche. Sie
arbeiten mit oder ohne Unterdruck beziehungsweise Überdruck. Der
Unterdruck beträgt
zwischen 0 und 0,2 bar, der Überdruck
zwischen 0 und 0,005 bar. Der Abstand der Entwässerungskästen a1 bis a4 beträgt 20 bis 500
mm.
Jeweils zwischen den Entwässerungskästen a1,
a2,... sind Messstationen A1, A2, A3,... zur Messung des Trockengehalts
T in dem Vorentwässerungsabschnitt
a angeordnet. Die zum Einsatz kommenden Entwässerungskästen a1, a2,.. sind Nasssaugkästen, Vakuumfoilkästen, Iso-Flowkästen, Flachsaugkästen, etc..
Ebenso lassen sich derartige Kästen
auch innerhalb des unteren Endlossiebes 7 unterhalb des
Endlossiebes 8 anordnen. An den Messstationen A1, A2,...
sind beispielsweise Ultraschalldetektoren oder Gammastrahlen zur
Bestimmung des Trockengehalts T der Faserstoffbahn vorhanden.
Als Regelgröße für den Betrieb der Vorrichtung
wird das Druckniveau oder das Vakuum eines oder mehrerer der geschlossenen
Entwässerungskästen a1,
a2,... in der Vorentwässerungsstrecke
a benutzt. Wenn sich in der Faserstoffbahn kreislaufbedingt beispielsweise
mehr Feinstoffe anlagern als gewünscht,
wird der Trockengehalt T der Faserstoffbahn reduziert. Dies wird
erreicht, indem das Vakuum erhöht
wird (2). Durch diese
Maßnahme
wird gleichbleibend die gewünschte
optimale Formation F als Funktion des Trockengehalts T erreicht.
Eine besonders vorteilhafte Lösung für die Trockengehaltseinstellung
besteht darin, die in Stoffflussrichtung ersten Entwässerungskästen a1,
a2 für die
Trockengehalteinstellung vor dem Doppelsiebabschnitt b zu benutzen.
Die nachfolgenden Kästen
a3, a4 werden dabei prozessbedingt auf einem konstant niedrigen
Vakuumlevel von zum Beispiel weniger als 0,05 bar gehalten. Oder
sie arbeiten bei geringem Überdruck
von beispielsweise weniger als 0,005 bar, damit die vorentwässerte Faserstoffbahn
beziehungsweise der Filterkuchen nicht zu stark komprimiert in die
Doppelsiebzone b einläuft.
Dies hat den Vorteil, dass sich die
an den Formierleisten anliegenden Drücke reduzieren lassen. Die
Formierleisten sind im Bereich der Doppelsiebentwässerungszone
angeordnet, wie beispielsweise aus der
DE 43 30 546 A1 (
PB04959 DE ) des Anmelders
bekannt ist. Auch die Anzahl der Formierleisten lässt sich
verringern, beispielsweise auf 3 oder 4. Dadurch lassen sich zeitabhängige Verschleißerscheinungen
an den Endlossieben
7,
8 und an den Formierleisten
vermindern.
Um die Messwerte an den Messstationen A1,
A2, A3,... unempfindlich gegenüber
Siebverschleiß zu
gestalten, wird eine Messung der Siebmasse, beispielsweise mittels
eines Gammastrahlers, an einer Messstelle C im Bereich des Siebrücklaufabschnitts
d des Endlossiebes 7 vorgenommen. Durch Differenzbildung
der von einer der Messstationen A1, A2, A3,... erhaltenen Signale
mit denen der Messstelle C wird Messwert gefunden, der vom Siebverschleiss
noch stärker
unabhängig
ist. Mittels dieses Messwertes lässt
sich das Druckniveau in den Entwässerungskästen a1,
a2, a3,... steuern und so die Formationsqualität regeln. In dem Siebrücklaufabschnitt
ist vorteilhaft vor der Messstelle C noch eine Reinigungseinrichtung
wie ein Rohrsauger 11 oder eine Bürste oder eine ähnliche
Vorrichtung angeordnet, die das Endlossieb 7 trocken saugt,
wischt oder bläst.
Eine weitere oder zusätzliche
Möglichkeit
zur Messung der Formation besteht in dem Nachentwässerungsabschnitt
c, also hinter dem Doppelsiebbereich b. Dort werden Messstationen
B1, B2, B3,... zwischen den Entwässerungskästen oder
Flachsaugern oder in einer Formationsleiste oder in einem Formierbereich
einer Entwässerungsleiste,
das heißt einer
Leiste eines Flachsaugers, angeordnet. Die Formation der Faserstoffbahn
wird dort beispielsweise mittels Durchlicht- oder Ultraschalldetektoren
erfasst und mit dem Vakuum oder dem Druck in den Entwässerungskästen geregelt.
Auf diese Weise lässt
sich die Formationsgüte
FG als Funktion eines Drucks p in einem der Entwässerungskästen b1, b2, b3,... gewinnen
(4).
Es versteht sich, dass auch mehrere
Messwertaufnehmer über
der Maschinenbreite angebracht sein können entsprechend der Unterteilung
einer Entwässerungs-
oder Formierleiste über
der Maschinenbreite, wie sie beispielsweise aus der
DE 43 30 546 A1 (
PB04959 DE ) des
Anmelders bekannt ist. Ebenso können
die Entwässerungskästen a1,
a2, a3,..., b1, b2, b3 ... über
der Maschinenbreite sektioniert werden, so dass eine Formationsregelung
auch über
der Maschinenbreite ermöglicht
wird und somit das Formationsprofil geregelt wird.
In dem Doppelsiebabschnitt b (3) ist auch der innerhalb
des Endlossiebes 8 angeordnete Obersiebsaugkasten oder
Entwässerungskasten 9 entweder
mit ebener oder nach oben gekrümmter Oberfläche ausgebildet.
Der Untersiebsaugkasten 10 ist ebenfalls entweder gerade
oder gekrümmt
ausgebildet. Gegebenfalls weist er elastische Leisten auf.
In einer Vorrichtung zur Erzeugung
einer zweilagigen Faserstoffbahn (5)
(Testlinermaschine) sind zwei Stoffaufläufe 20, 21 angeordnet, wobei
von dem Stoffauflauf 20 die Decke und von dem Stoffauflauf 21 die
Rückseite
der Faserstoffbahn (Testlinerbahn) hergestellt. Hierzu sind Endlossiebe 22, 23 und 24 vorgesehen.
Innerhalb des Endlossiebes 23 ist ein steuer- oder regelbarer
Saugkasten 23a angeordnet. Über eine Messanordnung A10
wird das Vakuum in einem Entwässerungskasten 25 und somit
die Formation der Rückseite
geregelt und maximiert. Dadurch kann das Flächengewicht der teuren Decke
niedriger gehalten werden. Eine Alternative ist die Messung der
Formation im Bereich einer nachgeordneten Presse 26 oder
einer Trockenpartie 27 an einer Messstelle B10.
In ähnlicher Weise wird die Formation
einer drei- oder mehrlagigen Kartonbahn verbessert, die mittels
Stoffaufläufen 30, 31, 32 (6) und mehrerer Endlossiebe 33 bis 36 hergestellt
wird. Dabei wird mittels des Stoffauflaufs 30 die Decke,
mittels des Stoffauflaufs 31 die Einlage und mittels des
Stoffauflaufs 32 die Rückseite
erzeugt. Anschließend
wird die Kartonbahn einer Presse 37 zugeführt.
An einer Messstelle B30 nach der
Presse 37 oder zusätzlich
vor und innerhalb einer Trockenvorrichtung 38 an einer
Messstelle B31 beziehungsweise B32 vor einer Streich- und Trockenvorrichtung 39 wird
das Vakuum in Entwässerungs kästen 40, 41 innerhalb
des Endlossiebes 34 des Einlegeformers verbessert und optimiert.