DE10257799A1

DE10257799A1 - Method for generating shear flows and turbulence intensities in a fiber suspension and headbox passed through a headbox of a paper or board machine

Info

Publication number: DE10257799A1
Application number: DE2002157799
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr. Bubik; Karl Müller; Jürgen Prössl; Joachim Henssler
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2002-12-11
Filing date: 2002-12-11
Publication date: 2004-07-15
Also published as: EP1428930A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Scherströmungen und von Turbulenzintensitäten in einer durch einen Stoffauflauf (1) einer Papier- oder Kartonmaschine geleiteten Faserstoffsuspension (3), wobei der Stoffauflauf (1) mindestens ein die Faserstoffsuspension (3) zuführendes System (4), gegebenenfalls mindestens einen Bereich zur Turbulenzerzeugung (5) und eine in Strömungsrichtung (S) (Pfeil) der Faserstoffsuspension (3) nachfolgende Stoffauflaufdüse (6, 6.1, 6.2) aufweist. DOLLAR A Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Scherströmungen und die Turbulenzintensitäten in der Faserstoffsuspension (3) durch mindestens eine, vorzugsweise zwei starke und vorzugsweise gegenläufige Richtungsänderungen (R¶1¶, R¶2¶) (Pfeil) mit entsprechenden Winkeln (alpha, beta) im Bereich der Stoffauflaufdüse (6, 6.1, 6.2) erzeugt werden. DOLLAR A Weiterhin betrifft die Erfindung einen Stoffauflauf (1) zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention relates to a method for generating shear flows and turbulence intensities in a fiber suspension (3) passed through a headbox (1) of a paper or board machine, the headbox (1) comprising at least one system (4) feeding the fiber suspension (3), optionally has at least one area for generating turbulence (5) and a headbox nozzle (6, 6.1, 6.2) following the fiber suspension (3) in the flow direction (S) (arrow). DOLLAR A The invention is characterized in that the shear flows and the turbulence intensities in the fiber suspension (3) by at least one, preferably two strong and preferably opposite changes in direction (R¶1¶, R¶2¶) (arrow) with corresponding angles (alpha , beta) in the area of the headbox nozzle (6, 6.1, 6.2). DOLLAR A The invention further relates to a headbox (1) for carrying out the method according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Scherströmungen und von Turbulenzintensitäten in einer durch einen Stoffauflauf einer Papier- oder Kartonmaschine geleiteten Faserstoffsuspension, wobei der Stoffauflauf mindestens ein die Faserstoffsuspension zuführendes System, gegebenenfalls mindestens einen Bereich zur Turbulenzerzeugung und eine in Strömungsrichtung nachfolgende Stoffauflaufdüse aufweist.The invention relates to a method to generate shear flows and of turbulence intensities in a through a headbox of a paper or board machine guided fiber suspension, the headbox at least a supplying the pulp suspension System, possibly at least one area for turbulence generation and one in the direction of flow subsequent headbox nozzle having.

Weiterhin betrifft die Erfindung einen Stoffauflauf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention further relates to a headbox according to the preamble of claim 3 for implementation of the method according to the invention.

Ein derartiger Stoffauflauf ist beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 05 716 A1 ( PA10845 DE ) des Anmelders beschrieben. Dabei ist vorgesehen, dass ein Zentralteil mit Anschlüssen für wenigstens zwei Teilströme versehen ist und dass diese Teilströme zur Erzeugung von Turbulenzen in einem sich bildenden Stoffstrom insbesondere vor und/oder im Anfangsbereich eines Austrittskanals entsprechend zusammengeführt sind. Im Düsenraum wird folglich eine Turbulenz durch die Einmischung mindestens eines Zweitstrahls (Teilstrom) in einen Hauptstrahl erzeugt. Dadurch werden Impulsaustauschvorgänge von Turbulenzballen verschiedener Provenienz, Intensität und Größe definiert, die dann eine relativ gute Einmischung der Teilströme ergeben. In dargelegtem Stoffauflauf ist die Größe der Turbulenzballen für die Einmischung der Teilströme hinreichend groß, wobei sie in gewissem Maße auch durch die Größe der Mischkammer selbst mitbestimmt wird.Such a headbox is, for example, in the German published application DE 199 05 716 A1 ( PA10845 DE ) of the applicant. It is provided that a central part is provided with connections for at least two partial flows and that these partial flows are appropriately merged in order to generate turbulence in a material flow that forms, in particular in front of and / or in the initial region of an outlet channel. As a result, turbulence is generated in the nozzle chamber by mixing at least one second jet (partial stream) into a main jet. This defines momentum exchange processes of turbulence balls of different provenance, intensity and size, which then result in a relatively good intermixing of the partial flows. In the headbox described, the size of the turbulence bales is sufficiently large for the mixing in of the partial streams, although it is also determined to a certain extent by the size of the mixing chamber itself.

Jedoch ist für die Formation einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, die große Wellenlänge der Turbulenz nicht sehr sinnvoll. Es ist vielmehr eine möglichst kleine Wellenlänge der Turbulenz bei ausreichend großen Scherströmungen in der Faserstoffsuspension erforderlich.However, for the formation of a fibrous web, especially a paper or Cardboard web, the big one wavelength the turbulence doesn't make much sense. Rather, it's one if possible small wavelength the turbulence at sufficiently large shear flows in of the fiber suspension required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Stoffauflauf der jeweils eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ausreichende Scherströmungen und Turbulenzintensitäten bei geringen Mischungs- oder Wellenlängen erzeugt werden, so dass der Stoffauflauf auch bei Stoffdichten zwischen 1 % und 3 % in kostengünstiger und zuverlässiger Weise bei einer hohen Runnability der Papier- oder Kartonmaschine betrieben werden kann.The invention is based on the object Process and a headbox of the aforementioned Kind in such a way that sufficient shear flows and turbulence intensities are generated at low mixing or wavelengths, so that the headbox even at fabric densities between 1% and 3% in less expensive and more reliable Way with a high runnability of the paper or board machine can be operated.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Scherströmungen und die Turbulenzintensitäten in der Faserstoffsuspension durch mindestens eine, vorzugsweise zwei starke und vorzugsweise gegenläufige Richtungsänderungen mit entsprechenden Winkeln im Bereich der Stoffauflaufdüse erzeugt werden.This task is solved in that the shear currents and the turbulence intensities in the fiber suspension by at least one, preferably two strong and preferably opposite changes of direction generated with appropriate angles in the area of the headbox nozzle become.

Durch die mindestens einmalige, vorzugsweise mehrmalige und vorzugsweise gegenläufige Umlenkung der Faserstoffsuspension werden intensive Scherkräfte und Turbulenzintensitäten auch bei geringen Mischungs- oder Wellenlängen erzeugt, die die Faserflocken aufreißen und dadurch die bereits genannte Formation merklich verbessern.By at least one, preferably repeated and preferably opposing deflection of the fiber suspension become intense shear forces and turbulence intensities also generated at low mixing or wavelengths that the fiber flakes rip and thereby significantly improve the already mentioned formation.

Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Scherströmungen und die Turbulenzintensitäten aufgrund zweier starker und vorzugsweise gegenläufiger Richtungsänderungen in drei in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension aufeinander folgenden Düsenabschnitten mit entsprechenden Düsenhöhen, Düsenlängen und Düsenformen erzeugt werden. Dadurch werden bei einer möglichst kompakten und raumsparenden Bauweise des Stoffauflaufs bestmögliche Scherströmungen und Turbulenzintensitäten erzeugt.A preferred embodiment according to the invention The method provides that the shear flows and the turbulence intensities are due to two stronger and preferably opposite changes in direction in three in the flow direction of the fiber suspension successive nozzle sections with appropriate nozzle heights, nozzle lengths and nozzle shapes be generated. This makes it as compact and space-saving as possible The best possible construction of the headbox shear flows and turbulence intensities generated.

Ein geeigneter Stoffauflauf zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffauflaufdüse entlang der Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension mindestens eine, vorzugsweise zwei starke und vorzugsweise gegenläufige Richtungsänderungen mit entsprechenden Winkeln aufweist.A suitable headbox for performing the inventive method is characterized in that the headbox nozzle is along the direction of flow the fiber suspension at least one, preferably two strong and preferably opposite changes in direction with corresponding angles.

Durch die mindestens einmalige, vorzugsweise mehrmalige und vorzugsweise gegenläufige Umlenkung der Faserstoffsuspension werden, wie bereits beschrieben, intensive Scherkräfte und Turbulenzintensitäten erzeugt, die die Faserflocken aufreißen und dadurch die Formation merklich verbessern.By at least one, preferably repeated and preferably opposing deflection of the fiber suspension become, as already described, intense shear forces and turbulence intensities generated that tear open the fiber flakes and thereby the formation noticeably improve.

Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltung des Stoffauflaufs sieht vor, dass die Stoffauflaufdüse aufgrund ihrer zwei starken und vorzugsweise gegenläufigen Richtungsänderungen in drei in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension aufeinander folgende Düsenabschnitte mit entsprechenden Düsenhöhen, Düsenlängen und Düsenformen ausgebildet ist. Dadurch werden bei einer möglichst kompakten und raumsparenden Bauweise des Stoffauflaufs bestmögliche Scherströmungen und Turbulenzintensitäten erzeugt.A preferred embodiment according to the invention of the headbox provides that the headbox nozzle is due their two strong and preferably opposite changes of direction in three in the direction of flow the fiber suspension successive nozzle sections with corresponding nozzle heights, nozzle lengths and nozzle shapes is trained. This makes it as compact and space-saving as possible The best possible construction of the headbox shear flows and turbulence intensities generated.

Die beiden Winkel nehmen jeweils einen Wert im Bereich von 10° bis 89°, vorzugsweise im Bereich von 25° bis 85°, an, da in diesen Bereichen eine ideale Erzeugung von Scherströmungen gewährleistet ist.The two angles take each a value in the range of 10 ° to 89 °, preferably in the range from 25 ° to 85 ° on because an ideal generation of shear flows is guaranteed in these areas is.

Hinsichtlich der Ausgestaltung der Düsenabschnitte sind erfindungsgemäß folgende Eigenschaften vorgesehen:

– der in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension erste Düsenabschnitt weist eine Düsenhöhe im Bereich von 5 mm bis 200 mm, eine Düsenlänge im Bereich von 50 mm bis 800 mm und eine vorwiegend konvergente und/oder parallele Düsenform auf;
– der in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension zweite und auf den ersten Düsenabschnitt folgende Düsenabschnitt weist eine Düsenhöhe im Bereich von 5 mm bis 100 mm, eine Düsenlänge im Bereich von 50 mm bis 500 mm und eine vorwiegend konvergente und/oder parallele Düsenform auf; und
– der in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension dritte und auf den zweiten Düsenabschnitt folgende Düsenabschnitt weist eine Düsenhöhe im Bereich von 3 mm bis 50 mm, eine Düsenlänge im Bereich von 50 mm bis 800 mm und eine vorwiegend konvergente und/oder parallele und/oder divergente Düsenform auf.

With regard to the configuration of the nozzle sections, the following properties are provided according to the invention:

- The first nozzle section in the flow direction of the fiber suspension has a nozzle height in the range from 5 mm to 200 mm, a nozzle length in the range from 50 mm to 800 mm and a predominantly convergent and / or parallel nozzle shape on;
- The nozzle section in the flow direction of the fibrous suspension and following the first nozzle section has a nozzle height in the range from 5 mm to 100 mm, a nozzle length in the range from 50 mm to 500 mm and a predominantly convergent and / or parallel nozzle shape; and
- The third nozzle section following the second nozzle section in the flow direction of the fibrous suspension has a nozzle height in the range from 3 mm to 50 mm, a nozzle length in the range from 50 mm to 800 mm and a predominantly convergent and / or parallel and / or divergent nozzle shape ,

Auch diese Ausgestaltungen gewährleisten eine kompakte und raumsparende Bauweise des Stoffauflaufs bei Erzeugung bestmöglicher Scherströmungen und Turbulenzintensitäten.These configurations also guarantee one compact and space-saving design of the headbox during production best possible shear flows and turbulence intensities.

Im Rahmen der Erzeugung größtmöglicher Scherströmungen und ausreichender Turbulenzintensitäten ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Faserstoffsuspension im Bereich des ersten Düsenabschnitts eine Strömungsgeschwindigkeit von ≥ 1 m/s, im Bereich des zweiten Düsenabschnitts eine Strömungsgeschwindigkeit von ≥ 3 m/s und im Bereich des dritten Düsenabschnitts eine Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von 1 m/s bis 20 m/s aufweist.As part of generating the greatest possible shear flows and sufficient turbulence intensities is provided according to the invention that the fiber suspension in the area of the first nozzle section a flow rate from ≥ 1 m / s, in the area of the second nozzle section a flow rate of ≥ 3 m / s and in the area of the third nozzle section a flow rate in the range of 1 m / s to 20 m / s.

Weiterhin ist vorzugsweise unmittelbar nach einer starken Richtungsänderung, in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension gesehen, mindestens eine vorzugsweise bahnbreite Lufteinspeisungseinrichtung vorgesehen. Eine derartige Lufteinspeisung dient primär zur Volumenvergrößerung des die Stoffauflaufdüse durch fließenden Gemisches, wobei während der Volumenvergrößerung wiederum Scherströmungen und Turbulenzintensitäten in Erscheinung treten.Furthermore, it is preferably immediate after a strong change of direction, in the direction of flow seen the fiber suspension, at least one preferably web width Air supply device provided. Such an air feed serves primary to increase the volume of the the headbox nozzle through flowing Mixture, while during the volume increase in turn shear flows and turbulence intensities appear.

In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Stoffauflauf als Zweilagen-Stoffauflauf ausgebildet ist, wobei im dritten und letzten Düsenabschnitt die Stoffauflaufdüse durch die untere Düsenwand der einen Stofflaufdüse und durch die obere Düsenwand der anderen Stoffauflaufdüse gebildet ist. Dabei ist vorzugsweise im dritten und letzten Düsenabschnitt der Stoffauflaufdüse ein Trennelement angeordnet, wobei dem vorzugsweise metallischen Trennelement in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension eine sich vorzugsweise über die Stoffauflaufdüse hinaus erstreckende Lamelle nachgeordnet sein kann.In a further embodiment according to the invention it is intended that the headbox be a two-layer headbox is formed, wherein in the third and last nozzle section, the headbox nozzle through the lower nozzle wall of a stock nozzle and through the top nozzle wall the other headbox nozzle is formed. It is preferably in the third and last nozzle section the headbox nozzle Separating element arranged, the preferably metallic separating element in the direction of flow the fibrous suspension preferably extends beyond the headbox nozzle extending slat can be arranged downstream.

Um einen turbulenten Strömungszustand in den Düsenabschnitten bei hohen Stoffdichten aufrecht erhalten zu können, ist die Stoffauflaufdüse in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension mit mindestens einem Strömungshindernis versehen. Vorzugsweise ist Stoffauflaufdüse mit einer Vielzahl von Strömungshindernissen versehen, die vorzugsweise versetzt und abwechselnd angeordnet sind.A turbulent flow condition in the nozzle sections To be able to maintain at high stock densities, the headbox nozzle is in the direction of flow the pulp suspension with at least one flow obstacle Mistake. Preferably, headbox nozzle with a variety of flow obstacles provided, which are preferably offset and arranged alternately.

Ferner ist die Stoffauflaufdüse im Bereich ihrer Auslaufseite mindestens einseitig mit einer Blende zur Begrenzung der Faserstoffsuspension vor dem Austritt in die Atmosphäre versehen. Hierbei ist die Blende vorzugsweise entgegen der Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension gerichtet.Furthermore, the headbox nozzle is in the area its outlet side at least on one side with a screen for limitation of the fiber suspension before exiting into the atmosphere. The orifice is preferably opposite to the direction of flow the fiber suspension directed.

Zum Zwecke des Erhalts einer sehr guten Formation infolge von Scherströmungen und Turbulenzintensitäten weist die Faserstoffsuspension eine Stoffdichte von ≥ 1 %, vorzugsweise von ≥ 1,5 %, auf. Eine derartige Stoffdichte weist beispielsweise die Faserstoffsuspension zur Herstellung von Gipskarton, Corrugating Medium (CM) und Faltschachtelkartoneinlagen auf.For the purpose of getting a very good formation due to shear currents and turbulence intensities the fibrous suspension has a consistency of ≥ 1%, preferably ≥ 1.5%. A the pulp suspension has such consistency, for example for the production of plasterboard, corrugating medium (CM) and folding box inserts on.

In weiterer Ausgestaltung kann der Stoffauflauf auch mit einer sektionierten Stoffdichteregelung (Verdünnungswasser-Technologie, „Module-Jet") versehen sein. Bei dieser Ausgestaltung des Stoffauflaufs wird die Möglichkeit geschaffen, den Durchsatz, die Stoffdichte und somit das Flächengewicht und die Faserorientierung sektional regeln zu können.In a further embodiment, the Headbox can also be provided with a sectioned material density control (dilution water technology, "module jet"). With this design of the headbox, the possibility becomes created the throughput, the consistency and thus the basis weight and to be able to regulate the fiber orientation sectionally.

Überdies können dem erfindungsgemäßen Stoffauflauf in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension ein Spaltformer, ein Hybridformer oder ein Langsiebformer, prinzipiell also jedes Formerkonzept, nachgeordnet sein.moreover can the headbox according to the invention in the direction of flow the fiber suspension is a gap former, a hybrid former or a fourdrinier former, basically every former concept his.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.Other features and advantages of Invention result from the following description more preferred embodiments with reference to the drawing.

Es zeigenShow it

1 und 2: zwei verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs in schematisierten Ansichten; 1 and 2 : two different embodiments of the headbox according to the invention in schematic views;

3: eine schematisierte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs; 3 : a schematic embodiments of the headbox according to the invention;

4: ein schematisches Intensität-Größe-Diagramm; und 4 : a schematic intensity-size diagram; and

5: eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs in schematisierter Ansicht. 5 : Another embodiment of the headbox according to the invention in a schematic view.

Die 1 zeigt eine schematisierte Seitenansicht eines Stoffauflaufs 1 einer Papier- oder Kartonmaschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn 2, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension 3, mit min destens einem die Faserstoffsuspension 3 zuführenden System 4, gegebenenfalls mit mindestens einem Bereich zur Turbulenzerzeugung 5 und mit einer in Strömungsrichtung (S) (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3 nachfolgenden Stoffauflaufdüse 6, die zwei sich quer über die Maschinenbreite erstreckende Breitenwände (untere Düsenwand 7, obere Düsenwand 8) umfasst und aus der die Faserstoffsuspension 3 über einen Düsenspalt 9 als Faserstoffsuspensionsstrahl 10 austritt. Das die Faserstoffsuspension 3 zuführende System 4 kann beispielsweise, wie in 1 dargestellt, ein Querverteilrohr oder alternativ oder ergänzend ein Rundverteiler sein und der Bereich zur Turbulenzerzeugung kann insbesondere ein Rohrgitter und/oder einen Turbulenzerzeuger umfassen, wobei diese Baugruppen nicht explizit dargestellt, dem Fachmann jedoch bekannt sind.The 1 shows a schematic side view of a headbox 1 a paper or board machine for the production of a fibrous web 2 , in particular paper or cardboard web, from at least one fiber suspension 3 , with at least one of the fiber suspension 3 feeding system 4 , optionally with at least one area for generating turbulence 5 and with one in the flow direction (S) (arrow) of the fiber suspension 3 following headbox nozzle 6 , the two width walls extending across the machine width (lower nozzle wall 7 , upper nozzle wall 8th ) includes and from which the fiber suspension 3 through a nozzle gap 9 as a fiber suspension jet 10 out occurs. That is the fiber suspension 3 feeding system 4 can, for example, as in 1 shown, a transverse distribution pipe or alternatively or additionally, a round distributor and the area for turbulence generation can in particular comprise a pipe grid and / or a turbulence generator, these assemblies not being shown explicitly, but being known to the person skilled in the art.

Es ist nun vorgesehen, dass die Stoffauflaufdüse 6 entlang der Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3 mindestens eine, gemäß der Ausführung der 1 zwei starke und vorzugsweise gegenläufige Richtungsänderungen R₁, R₂ (Pfeile) mit entsprechenden Winkeln α, β aufweist. Aufgrund dieser zwei starken und gegenläufigen Richtungsänderungen R₁, R₂ (Pfeile) ist die Stoffauflaufdüse 6 in drei in Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3 aufeinander folgende Düsenabschnitte I, II, III mit entsprechenden Düsenhöhen H_I, H_II, H_III, Düsenlängen L_I, L_II, L_III, und Düsenformen ausgebildet. Die beiden Winkel α, β nehmen jeweils einen Wert im Bereich von 10° bis 89°, vorzugsweise im Bereich von 25° bis 85°, an, wobei in der Ausführung gemäß der 1 die beiden Winkel α, β einen gleichen Wert annehmen, wie beispielsweise 45°. Sind die beiden Winkel α, β verschieden, so sind Ein- und Auslaufrichtung der Stoffauflaufdüse 6 nicht parallel, das heißt sie bilden miteinander einen Winkel. Die sich zwischen den Düsenabschnitten I, II, III und weiteren Elementen des Stoffauflaufs 1 bildenden Räume 11, 12 können ausgefüllt, teilweise ausgefüllt oder unausgefüllt sein. In der Ausführung gemäß der 1 ist beispielsweise der sich zwischen den beiden Düsenabschnitten I, II und dem Turbulenzerzeuger 5 bil dende Raum 11 ausgefüllt, der sich zwischen den beiden Düsenabschnitten II, III bildende Raum 12 hingegen ist unausgefüllt.It is now envisaged that the headbox nozzle 6 along the flow direction S (arrow) of the fiber suspension 3 at least one, according to the execution of the 1 has two strong and preferably opposite directions changes R ₁ , R ₂ (arrows) with corresponding angles α, β. Because of these two strong and opposite changes in direction R ₁ , R ₂ (arrows) is the headbox nozzle 6 in three in the flow direction S (arrow) of the fiber suspension 3 successive nozzle sections I, II, III with corresponding nozzle heights H _I , H _II , H _III , nozzle lengths L _I , L _II , L _III , and nozzle shapes. The two angles α, β each assume a value in the range from 10 ° to 89 °, preferably in the range from 25 ° to 85 °, the embodiment according to 1 the two angles α, β assume the same value, for example 45 °. If the two angles α, β are different, the inlet and outlet directions of the headbox nozzle are 6 not parallel, i.e. they form an angle with each other. The located between the nozzle sections I, II, III and other elements of the headbox 1 educational spaces 11 . 12 can be filled in, partially filled in or unfilled. In the execution according to the 1 is, for example, that between the two nozzle sections I, II and the turbulence generator 5 forming space 11 filled in, the space formed between the two nozzle sections II, III 12 on the other hand, is empty.

Der in Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3 erste Düsenabschnitt I weist eine Düsenhöhe H_I im Bereich von 5 mm bis 200 mm, eine Düsenlänge L_I im Bereich von 50 mm bis 800 mm und eine vorwiegend konvergente und/oder parallele Düsenform auf, wohingegen der in Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3 zweite und auf den ersten Düsenabschnitt I folgende Düsenabschnitt II eine Düsenhöhe H_II im Bereich von 5 mm bis 100 mm, eine Düsenlänge L_II im Bereich von 50 mm bis 500 mm und eine vorwiegend konvergente und/oder parallele Düsenform aufweist. Und schließlich weist der in Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3 dritte und auf den zweiten Düsenabschnitt II folgende Düsenabschnitt III eine Düsenhöhe H_III, im Bereich von 3 mm bis 50 mm, eine Düsenlänge L_III, im Bereich von 50 mm bis 800 mm und eine vorwiegend konvergente und/oder parallele und/oder divergente Düsenform auf. Die genannten Ausgestaltungen der Düsenabschnitte sind beliebig miteinander kombinierbar.The flow direction S (arrow) of the fiber suspension 3 The first nozzle section I has a nozzle height H _I in the range from 5 mm to 200 mm, a nozzle length L _I in the range from 50 mm to 800 mm and a predominantly convergent and / or parallel nozzle shape, whereas that in the flow direction S (arrow) of the fiber suspension 3 second nozzle section II following the first nozzle section I has a nozzle height H _II in the range from 5 mm to 100 mm, a nozzle length L _II in the range from 50 mm to 500 mm and a predominantly convergent and / or parallel nozzle shape. And finally, it points in the direction of flow S (arrow) of the fiber suspension 3 third nozzle section III, which follows the second nozzle section II, has a nozzle height H _III , in the range from 3 mm to 50 mm, a nozzle length L _III , in the range from 50 mm to 800 mm, and a predominantly convergent and / or parallel and / or divergent nozzle shape on. The aforementioned configurations of the nozzle sections can be combined with one another as desired.

Weiterhin weist die Faserstoffsuspension 3 im Bereich des ersten Düsenabschnitts I eine Strömungsgeschwindigkeit v_I (Pfeil) von ≥ 1 m/s, im Bereich des zweiten Düsenabschnitts II eine Strömungsgeschwindigkeit v_II (Pfeil) von ≥ 3 m/s und im Bereich des dritten Düsenabschnitts III eine Strömungsgeschwindigkeit v_III, (Pfeil) im Bereich von 1 m/s bis 20 m/s auf.Furthermore, the fibrous suspension 3 has a flow velocity v _I (arrow) of ≥ 1 m / s in the region of the first nozzle section I, a flow velocity v _II (arrow) of ≥ 3 m / s in the region of the second nozzle section II and in the region of the third nozzle section III a flow velocity v _III , (arrow) in the range from 1 m / s to 20 m / s.

Unmittelbar nach der zweiten starken Richtungsänderung R₂, in Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3 gesehen, ist mindestens eine vorzugsweise bahnbreite Lufteinspeisungseinrichtung 13 vorgesehen. Diese vorzugsweise sektioniert betätigbare Lufteinspeisungseinrichtung 13 kann beispielsweise als Blasrohr 14 mit entsprechenden in den Düsenabschnitt III hineinragen den Blasdüsen 15 ausgebildet sein und sie kann von einer zentralen, dem Fachmann wohl bekannten und deshalb nicht explizit dargestellten Luftversorgungseinrichtung beaufschlagt sein.Immediately after the second strong change in direction R ₂ , in the flow direction S (arrow) of the fiber suspension 3 seen, is at least one preferably web-wide air feed device 13 intended. This air feed device, which can preferably be operated in sections 13 can for example as a blowpipe 14 with corresponding blow nozzles protruding into the nozzle section III 15 be formed and it can be acted upon by a central air supply device which is well known to the person skilled in the art and is therefore not explicitly shown.

Die Stoffauflaufdüse 6 ist weiterhin im Bereich ihrer Auslaufseite 6A mindestens einseitig mit einer Blende 16 versehen, die vorzugsweise entgegen der Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3 gerichtet ist. Diese Blende 16 kann selbstverständlich verstellbar, vorzugsweise sektional verstellbar ausgeführt sein.The headbox nozzle 6 is still in the area of your outlet side 6A at least on one side with an aperture 16 provided, preferably against the flow direction S (arrow) of the fiber suspension 3 is directed. This aperture 16 can of course be adjustable, preferably sectionally adjustable.

Die durch den Stoffauflauf 1 geleitete Faserstoffsuspension 3 weist eine Stoffdichte ρ von ≥ 1 %, vorzugsweise von ≥ 1,5 %, auf. Damit eignet sich dieser Stoffauflauf 1 insbesondere zur Herstellung von Kartonbahnen und dabei vorzugsweise von Gipskarton, CM (Corrugating Medium) und Faltschachtelkartoneinlagen.That through the headbox 1 guided fiber suspension 3 has a consistency ρ of ≥ 1%, preferably ≥ 1.5%. This makes this headbox suitable 1 in particular for the production of cardboard sheets and preferably gypsum cardboard, CM (Corrugating Medium) and folding box cardboard inserts.

Der Stoffauflauf 1 kann in weiterer Ausgestaltung auch mit einer sektionierten Stoffdichteregelung (Verdünnungswasser-Technologie), wie sie beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung DE 40 19 593 A1 ( PA04598 DE ) des Anmelders bekannt ist, versehen sein. Der Offenbarungsgehalt dieser Schrift wird hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht.The headbox 1 can in a further embodiment also with a sectioned substance density control (dilution water technology), as for example from the German patent application DE 40 19 593 A1 ( PA04598 DE ) is known to the applicant. The disclosure content of this document is hereby made the subject of the present description.

Außerdem ist dem Stoffauflauf 1 in Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3 ein Spaltformer, ein Hybridformer (gegebenenfalls. 1) oder ein Langsiebformer (gegebenenfalls 1) nachgeordnet. Prinzipiell kann dem erfindungsgemäßen Stoffauflauf 1 also jedes Formerkonzept nachgeordnet sein.Also, the headbox 1 in the flow direction S (arrow) of the fiber suspension 3 a gap former, a hybrid former (if necessary. 1 ) or a four-wire former (if necessary 1 ) subordinate. In principle, the headbox according to the invention 1 so be subordinate to each former concept.

Auch die 2 zeigt eine schematisierte Seitenansicht eines Stoffauflaufs 1 einer Papier- oder Kartonmaschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn 2, insbe sondere Papier- oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension 3, wobei dieser Stoffauflauf 1 als Zweilagen-Stoffauflauf 1.1 ausgebildet ist. Ein derartiger Zweilagen-Stoffauflauf 1.1 mit all seinen Betriebsweisen und Betriebsparametern zählt zum bekannten Stand der Technik, womit auf denselben nicht weiters eingegangen wird. Es wird unter anderem auch auf die Beschreibung der 1 verwiesen.Also the 2 shows a schematic side view of a headbox 1 a paper or board machine for the production of a fibrous web 2 , in particular special paper or cardboard web, from at least one fiber suspension 3 , with this headbox 1 as a two-layer headbox 1.1 is trained. Such a two-layer headbox 1.1 with all its modes of operation and operating parameters is part of the known state of the art, with which it will not be discussed any further. It will also refer to the description of the 1 directed.

Der dritte und letzte Düsenabschnitt III der Stoffauflaufdüse 6 ist durch die untere Düsenwand 7.1 der einen Stoffauflaufdüse 6.1 und durch die obere Düsenwand 8.1 der anderen Stoffauflaufdüse 6.2 gebildet. Dabei ist im dritten und letzten Düsenabschnitt III der Stoffauflaufdüse 6.1, 6.2 ein an sich bekanntes Trennelement 17 angeordnet. Diesem vorzugsweise metallischen Trennelement 17 ist in Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3 eine sich vorzugsweise über die Stoffauflaufdüse 6 hinaus erstreckende Lamelle 18 bekannter Bauart nachgeordnet.The third and last nozzle section III of the headbox 6 is through the lower nozzle wall 7.1 the one headbox nozzle 6.1 and through the top nozzle wall 8.1 the other headbox nozzle 6.2 educated. The headbox nozzle is in the third and last nozzle section III 6.1 . 6.2 a separation element known per se 17 arranged. This preferably metallic separating element 17 is in the flow direction S (arrow) of the fiber suspension 3 one is preferably via the headbox nozzle 6 extending slat 18 known type subordinated.

Die 3 zeigt eine schematisierte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs 1 mit verschiedenen Winkeln α, β, wobei die durch die Stoffauflaufdüse 6 fließende Faserstoffsuspension 3 entlang ihrer Strömungsrichtung S (Pfeil) zwei starke und gegenläufige Richtungsänderungen R₁, R₂ (Pfeile) mit jeweiligen Winkeln α, β von vorzugsweise 45° erfährt.The 3 shows a schematic embodiments of the headbox according to the invention 1 with different angles α, β, the through the headbox nozzle 6 flowing fiber suspension 3 experiences two strong and opposite changes in direction R ₁ , R ₂ (arrows) with respective angles α, β of preferably 45 ° along their flow direction S (arrow).

Die 4 zeigt ein schematisches Intensität-Größe-Diagramm eines Stoffauflaufs. Dabei ist die Größe G, beispielsweise die Düsenlänge L oder die Düsenhöhe H, auf der Abszisse und die Intensität (u²/I) auf der Ordinate aufgetragen. Die Kenngröße Intensität-Größe eines herkömmlichen Stoffauflaufs, wie er beispielsweise in der bereits angeführten deutschen Offenlegungsschrift DE 199 05 716 A1 ( PB10845 DE ) des Anmelders dargelegt ist, ist mittels einer gestrichelten Linie dargestellt, wohingegen genannte Kenngröße des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs mittels einer Volllinie dargestellt ist. Es ist klar erkennbar, dass die genannte Kenngröße des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs einen weitaus positiveren Verlauf aufweist, das heißt dass Scherströmungen und Turbulenzintensitäten verbessert und effektiver erzeugt werden.The 4 shows a schematic intensity-size diagram of a headbox. The size G, for example the nozzle length L or the nozzle height H, is plotted on the abscissa and the intensity (u ² / I) on the ordinate. The characteristic variable intensity-size of a conventional headbox, as it is, for example, in the already mentioned German published application DE 199 05 716 A1 ( PB10845 DE ) of the applicant is shown by means of a broken line, whereas the characteristic of the headbox according to the invention is shown by means of a solid line. It can be clearly seen that the mentioned parameter of the headbox according to the invention has a far more positive course, that is to say that shear flows and turbulence intensities are improved and generated more effectively.

Die 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs 1 in schematisierter Ansicht, wobei generell auf die Beschreibung der 1 verwiesen wird.The 5 shows a further embodiment of the headbox according to the invention 1 in a schematic view, generally referring to the description of 1 is referred.

Jedoch sind die beiden Winkel α, β des Stoffauflaufs der 5 verschieden, so dass Ein- und Auslaufrichtung der Stoffauflaufdüse 6 nicht parallel sind. Dies heißt in anderen Worten, dass die Ein- und Auslaufrichtung miteinander einen nicht explizit dargestellten Winkel bilden.However, the two angles α, β of the headbox are 5 different, so that the inlet and outlet direction of the headbox nozzle 6 are not parallel. In other words, this means that the inlet and outlet directions form an angle that is not explicitly shown.

Weiterhin ist die Stoffauflaufdüse 6 in Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3 mit mindestens einem Strömungshindernis 19 versehen, wobei der mit Strömungshindernissen 19 versehene Bereich alle drei Düsenabschnitte, I, II, III umfassen kann. Die Stofflaufdüse 6 der 5 ist mit einer Vielzahl von Strömungshindernissen 19 versehen, die vorzugsweise versetzt und abwechselnd angeordnet sind. Darüber hinaus können die Strömungshindernisse verschiedene Konturen (Flächen, Konturen, Winkel, etc.) aufweisen und in bestimmter Weise ausgebildet sein, wie beispielsweise Flächenzunahme in Strömungsrichtung und dergleichen.Furthermore, the headbox nozzle 6 in the flow direction S (arrow) of the fiber suspension 3 with at least one flow obstacle 19 provided, which with flow obstacles 19 provided area can include all three nozzle sections, I, II, III. The stock nozzle 6 the 5 is with a variety of flow obstacles 19 provided, which are preferably offset and arranged alternately. In addition, the flow obstacles can have different contours (areas, contours, angles, etc.) and be designed in a certain way, such as an increase in area in the direction of flow and the like.

Der erfindungsgemäße Stoffauflauf 1, 1.1 eignet sich in hervorragender Weise auch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, das heißt zur Erzeugung von Scherströmungen und von Turbulenzintensitäten in der durch den Stoffauflauf geleiteten Faserstoffsuspension.The headbox according to the invention 1 . 1.1 is also outstandingly suitable for carrying out the method according to the invention, that is to say for generating shear flows and turbulence intensities in the fibrous stock suspension passed through the headbox.

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung sowohl ein Verfahren als auch ein Stoffauflauf der eingangs genannten Art geschaffen wird, wel che ausreichende Scherströmungen und Turbulenzintensitäten bei geringen Mischungs- oder Wellenlängen erzeugen, so dass der Stoffauflauf auch bei Stoffdichten zwischen 1 % und 3 % in kostengünstiger und zuverlässiger Weise bei einer hohen Runnability der Papier- oder Kartonmaschine betrieben werden kann.In summary it should be noted that by the invention both a method and a headbox of the type mentioned at the outset, which is sufficient shear flows and turbulence intensities generate at low mixing or wavelengths so that the Headbox even at fabric densities between 1% and 3% in less expensive and more reliable Way with a high runnability of the paper or board machine can be operated.

11: Stoffauflaufheadbox
1.11.1: Zweilagen-StoffauflaufTwo-layer headbox
22: FaserstoffbahnFibrous web
3, 3.1, 3.23, 3.1, 3.2: FaserstoffsuspensionFibrous suspension
44: Zuführendes Systemafferent system
55: Turbulenzerzeugunggenerating turbulence
6, 6.1, 6.26 6.1, 6.2: Stoffauflaufdüseheadbox
6A6A: Auslaufseiteoutlet side
7, 7.17, 7.1: Untere Düsenwand (Breitenwand)Lower nozzle wall (Width wall)
8, 8.18th, 8.1: Obere Düsenwand (Breitenwand)Upper nozzle wall (Width wall)
99: Düsenspaltdie gap
1010: FaserstoffsuspensionsstrahlFibrous suspension beam
11, 1211 12: Raumroom
1313: LufteinspeisungseinrichtungAir supply device
1414: Blasrohrblowpipe
1515: Blasdüseblow nozzle
1616: Blendecover
1717: Trennelementseparating element
1818: Lamellelamella
1919: Strömungshindernisflow obstruction
GG: Größesize
H_I, H_II, H_III H _I , H _II , H _III: Düsenhöhenozzle height
I, II, IIII, II, III: Düsenabschnittnozzle section
L_I, L_II, L_III L _I , L _II , L _III: Düsenlängenozzle length
R₁, R₂ R ₁ , R ₂: Richtungsänderung (Pfeil)change of direction (Arrow)
SS: Strömungsrichtung (Pfeil)flow direction (Arrow)
u²/Iu ² / I: Intensitätintensity
v_I, v_II, v_III v _I , v _II , v _III: Strömungsgeschwindigkeit (Pfeil)flow rate (Arrow)
α, βα, β: Winkelangle
ρρ: Stoffdichteconsistency

Claims

Process for generating shear flows and turbulence intensities in a through a headbox ( 1 ) a pulp suspension guided by a paper or board machine ( 3 ), the headbox ( 1 ) at least one the fiber suspension ( 3 ) feeding system ( 4 ), possibly at least one area for turbulence generation ( 5 ) and one in the flow direction (S) (arrow) of the fiber suspension ( 3 ) following headbox nozzle se ( 6 . 6.1 . 6.2 ), characterized in that the shear flows and the turbulence intensities in the fiber suspension ( 3 ) by at least one, preferably two strong and preferably opposite changes in direction (R ₁ , R ₂ ) (arrow) with corresponding angles (α, β) in the area of the headbox nozzle ( 6 . 6.1 . 6.2 ) be generated.

A method according to claim 1, characterized in that the shear flows and the turbulence intensities due to two strong and preferably opposite changes in direction (R ₁ , R ₂ ) (arrow) in three in the flow direction (S) (arrow) of the fiber suspension ( 3 ) successive nozzle sections (I, II, III) with corresponding nozzle heights (H _I , H _II , H _III ), nozzle lengths (L _I , L _II , L _III ) and nozzle shapes.

Headbox ( 1 ) a paper or board machine for the production of a fibrous web ( 2 ), in particular paper or cardboard web, from at least one fiber suspension ( 3 ), with at least one the fiber suspension ( 3 ) feeding system ( 4 ), possibly with at least one area for generating turbulence ( 5 ) and with one in the flow direction (S) (arrow) of the fiber suspension ( 3 ) following headbox nozzle ( 6 ), the two width walls extending across the machine width (lower nozzle wall ( 7 ), upper nozzle wall ( 8th )) and from which the fiber suspension ( 3 ) via a nozzle gap ( 9 ) as a fiber suspension jet ( 10 ) emerges, in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized in that the headbox nozzle ( 6 ) along the flow direction (S) (arrow) of the fiber suspension ( 3 ) has at least one, preferably two strong and preferably opposing changes in direction (R ₁ , R ₂ ) (arrow) with corresponding angles (α, β).

Headbox ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the headbox nozzle ( 6 ) due to their two strong and preferably opposite changes in direction (R ₁ , R ₂ ) (arrow) in three in the flow direction (S) (arrow) of the fiber suspension ( 3 ) consecutive nozzle sections (I, II, III) with appropriate nozzle heights (H _I , H _II , H _III ), nozzle lengths (L _I , L _II , L _III ) and nozzle shapes.

Headbox ( 1 ) according to claim 3 or 4, characterized in that the two angles (α, β) each take a value in the range from 10 ° to 89 °, preferably in the range from 25 ° to 85 °.

Headbox ( 1 ) according to claim 3, 4 or 5, characterized in that in the flow direction (S) (arrow) of the fiber suspension ( 3 ) first nozzle section (i) has a nozzle height (H _I ) in the range from 5 mm to 200 mm, a nozzle length (L _I ) in the range from 50 mm to 800 mm and a predominantly convergent and / or parallel nozzle shape.

Headbox ( 1 ) according to one of claims 3 to 6, characterized in that the in the flow direction (S) (arrow) of the fiber suspension ( 3 ) second and following the first nozzle section (I), a nozzle height (H _II ) in the range from 5 mm to 100 mm, a nozzle length (L _II ) in the range from 50 mm to 500 mm and a predominantly convergent and / or has a parallel nozzle shape.

Headbox ( 1 ) according to one of claims 3 to 7, characterized in that the in the flow direction (S) (arrow) of the fiber suspension ( 3 ) third and following the second nozzle section (II), a nozzle height (H _III ) in the range from 3 mm to 50 mm, a nozzle length (L _III ) in the range from 50 mm to 800 mm and a predominantly convergent and / or has parallel and / or divergent nozzle shape.

Headbox ( 1 ) according to one of claims 3 to 8, characterized in that the fibrous suspension ( 3 ) in the area of the first nozzle section (I) a flow velocity (v _I ) (arrow) of ≥ 1 m / s, in the area of the second nozzle section (II) a flow velocity (v _II ) (arrow) of ≥ 3 m / s and in Area of the third nozzle section (III) has a flow velocity (v _III ) (arrow) in the range from 1 m / s to 20 m / s.

Headbox ( 1 ) according to one of claims 3 to 9, characterized in that preferably immediately after a strong change in direction, in the flow direction (S) (arrow) of the fiber suspension ( 3 ) seen, at least one preferably web-wide air feed device ( 13 ) is provided.

Headbox ( 1 ) according to one of claims 3 to 10, characterized in that the headbox ( 1 ) as a two-layer headbox ( 1.1 ) is formed, with the headbox nozzle () in the third and last nozzle section (III) 6 . 6.1 . 6.2 ) through the lower nozzle wall ( 7.1 ) of a headbox nozzle ( 6.1 . 6.2 ) and through the upper nozzle wall ( 8.1 ) the other headbox nozzle ( 6.1 . 6.2 ) is formed.

Headbox ( 1 ) according to claim 11, characterized in that in the third and last nozzle section (III) of the headbox nozzle ( 6.1 . 6.2 ) a separating element ( 17 ) is arranged.

Headbox ( 1 ) according to claim 12, characterized in that the preferably metallic separating element ( 17 ) in the flow direction (S) (arrow) of the fiber suspension ( 3.1 . 3.2 ) preferably via the headbox nozzle ( 6.1 . 6.2 ) Hi extending slat ( 18 ) is subordinate.

Headbox ( 1 ) according to one of claims 3 to 13, characterized in that the headbox nozzle ( 6 . 6.1 . 6.2 ) in the flow direction (S) (arrow) of the fiber suspension ( 3 . 3.1 . 3.2 ) with at least one flow obstacle ( 19 ) is provided.

Headbox ( 1 ) according to claim 14, characterized in that the headbox nozzle ( 6 . 6.1 . 6.2 ) with a variety of flow obstacles ( 19 ) is provided, which are preferably offset and arranged alternately.

Headbox ( 1 ) according to one of claims 3 to 15, characterized in that the headbox nozzle ( 6 . 6.1 . 6.2 ) in the area of your outlet side ( 6A ) at least on one side with a cover ( 16 ) is provided.

Headbox ( 1 ) according to claim 16, characterized in that the aperture ( 16 ) against the flow direction (S) (arrow) of the fiber suspension ( 3 ) is directed.

Headbox ( 1 ) according to one of claims 3 to 17, characterized in that the fibrous suspension ( 3 . 3.1 . 3.2 ) has a consistency (ρ) of ≥ 1%, preferably ≥ 1.5%.

Headbox ( 1 ) according to one of claims 3 to 18, characterized in that the headbox ( 1 . 1.1 ) is provided with at least one sectioned density control ("module jet").

Headbox ( 1 ) according to one of claims 3 to 19, characterized in that the headbox ( 1 . 1.1 ) in the flow direction (S) (arrow) of the fiber suspension ( 3 ) a gap former, a hybrid former or a Fourdrinier former is arranged.