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Die
Erfindung betrifft eine Prozessanordnung in dem Kurzschlusskreis
einer Papiermaschine, welche eine Speisepumpe, einen Stoffauflauf,
Mittel zum Leiten eines Stoffsuspensionsstrahls innerhalb eines
geschlossenen Raums von dem Stoffauflauf in einen Blattbildungsspalt,
welcher durch zwei Siebe festgelegt ist, Entwässerungselemente, welche an den
Sieben angeordnet sind, eine Verdünnungsleitung zum Leiten von
Siebwasser von den Entwässerungselementen
zu einer Stoffverdünnung
und eine Auslassleitung zum Ableiten von überschüssigem Siebwasser aus dem Kurzschlusskreislauf
aufweist, wobei die Verdünnungsleitung
und die Auslassleitung in Strömungsverbindung
miteinander stehen.
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Die
Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zum Steuern des Drucks
in dem Kurzschlusskreislauf eines geschlossenen Formers, wobei in dem
Verfahren Siebwasser von einer Siebpartie durch eine Verdünnungsleitung
zu der Verdünnung von
dickem Stoff geleitet und überschüssiges Siebwasser
aus dem Kurzschlusskreislauf durch eine Auslassleitung abgeführt wird,
wobei die Verdünnungs-
und die Auslassleitung in Strömungsverbindung
miteinander stehen.
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In
diesem Zusammenhang bezieht sich der geschlossene Former auf einen
Doppelsiebformer, in welchem der Staustrom von einem Stoffauflauf
in den Blattbildungsspalt bzw. Formerspalt des Formers in ein geschlossenes
Volumen eingeführt
und das Entwässern
in der Siebpartie ebenfalls in einer geschlossenen Art und Weise
derart durchgeführt
wird, dass das System keinerlei freie Flüssigkeitsoberflächen aufweist
und es nicht möglich
ist, dass sich in irgendeinem Zustand Luft mit dem Siebwasser vermischt.
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Das
US-Patent
3,823,062 beschreibt
einen geschlossenen Former dieser Art, in welchem Fasersuspension
von einem Stoffauflauf in einen Formerspalt des Doppelsiebformers
zwischen zwei Wände eingeführt wird,
so dass sie nicht in Kontakt mit der Umgebungsluft kommt. In der
Formerpartie wird Wasser von der Fasersuspension durch Siebe in
mit Wasser gefüllte
Entwässerungskästen entfernt.
Das Siebwasser wird von denselben in einen offenen Siebwassertank
geleitet, von welchem es weiter zu der Verdünnung des in den Stoffauflauf
einzuführenden
Stoffes geleitet wird. Weil das Siebwasser durch den offenen Tank
geleitet wird, kann das System keinen Nutzen aus dem Überdruck
ziehen, welcher nach einer Kombination des geschlossenen Stoffauflaufs
und des Formers noch immer in dem Siebwasser wäre.
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4 der FI-Patentanmeldung
981327 stellt eine Prozessanordnung
für den
Kurzschlusskreislauf einer Papiermaschine dar, wobei die Anordnung
einen Stoffauflauf und eine Siebpartie aufweist, welche geschlossen
sind, wobei die Anordnung keinen Entlüftungstank aufweist. Das von
der Siebpartie gesammelte Siebwasser wird mittels einer Wasserumwälzpumpe
zu den ersten und zweiten Verdünnungsstufen
der Hauptlinie des Prozesses geführt.
Ein Teil des Siebwassers wird mittels einer Verdünnungswasserpumpe durch ein
Sieb in den Verdünnungs-Stoffauflauf
gepumpt. Der Prozess ist gegenüber
der Umgebungsluft abgeschlossen, weil lediglich der Überfluss
des Siebwassers, der bei der Zentrifugalreinigung entstehende Ausschuss
und der zweite Grobstoff in Kontakt mit der Umgebungsluft sind.
Diese Anordnung ist jedoch kompliziert und es ist eine große Anzahl
von Pumpen und eine große Menge
von Pumpenleistung für
ihre Durchführung
erforderlich. Des weiteren kann auch der in dem Siebwasser verbleibende
Druck nicht vollständig
in demselben genutzt werden.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, es zu ermöglichen,
einen höheren
Gegendruck als bislang in dem Kurzschlusskreislauf eines geschlossenen
Formers zu erhalten, wodurch eine wesentliche Verringerung der für das Pumpen
in den Kurzschlusskreislauf benötigten
Energie ermöglicht wird.
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Bezüglich des
Lösens
dieser Aufgabe sowie derjenigen, die zu einem späteren Zeitpunkt deutlich werden,
ist die Prozessanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch
1 gekennzeichnet. Dementsprechend ist das Verfahren gemäß der Erfindung
durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 9 gekennzeichnet.
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Der
stabile Betrieb des Systems erfordert es, dass der Druck in dem
Kurzschlusskreislauf auf der Saugseite der Speisepumpe konstant
gehalten werden kann. Bei der Anordnung gemäß der Erfindung wird das überschüssige Wasser
aus dem Kurzschlusskreislauf durch eine verhältnismäßig große Leitung zu einem Tank geleitet,
welcher auf einem geeigneten Niveau oberhalb des Niveaus des Stoffauflaufs
angeordnet und mit einer Steuerung des Oberflächenniveaus versehen ist, welche
zum Beispiel ein Überfluss
sein kann. Dieses überschüssige Wasser,
welches dem Überlauftank
zugeführt
werden muss, wird in besonders bevorzugter Weise von Entwässerungselementen
am Ende des Formerbereichs entnommen, was bedeutet, dass es sich
gewöhnlicherweise
um den kleinsten Wasseranteil des Formerbereichs handelt. Aufgrund
des Überlaufs oder
einer anderen Steuerung des in dem Tank vorgesehenen Oberflächenniveaus
bleibt der Druck in der Spülrohrleitung,
welche von der Siebpartie zu der Stoffverdünnung führt, konstant. Wenn es erforderlich
ist, kann das Druckniveau wie gewünscht mittels Ventilen eingestellt
werden.
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Für die Entwässerungselemente
des geschlossenen Formers muss kein Vakuum vorgesehen sein, weil
der Druck der Stoffsuspension, welche von dem Stoffauflauf zugeführt wird,
zum Entfernen des Wassers durch die Entwässerungselemente ausreichend
ist. Weil keine direkte Verbindung mit dem Umgebungsdruck vorhanden
ist, kann der Überdruck des
Siebwassers in dem Kurzschlusskreislauf effektiv verwendet werden,
was die für
das Pumpen erforderliche Energie reduziert. Eine Auslassverbindung von
dem Kurzschlusskreislauf zu dem Atmosphärendruck ist durch eine Auslassleitung
und einen Tank vorgesehen, welcher mit einer Oberflächenniveausteuerung
versehen und auf einem Niveau angeordnet ist, das im wesentlichen
höher als
das Niveau des Formers ist. Alternativ kann der Unterschied der
Niveaus teilweise oder vollständig
zum Beispiel mit Ventilen oder ähnlichem
ersetzt werden.
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Weil
es keiner wesentlichen Luftmenge möglich ist, in den Siebwasserkreislauf
zu gelangen, werden eine Sieb grube oder eine separate Entlüftungsstufe
in dem Kurzschlusskreislauf nicht notwendigerweise benötigt. Bei
erhöhtem
Druck löst
sich die Luft in dem Kreislaufwasser noch einfacher auf. Dicker Stoff
kann jedoch Luft in den Kurzschlusskreislauf einbringen, wobei die
Luft dafür
geeignet ist, in dem Prozess zirkulierend zu verbleiben, so dass
der Kurzschlusskreislauf im Laufe der Zeit mit Luft gesättigt wird.
Die Luftmenge in dem Kurzschlusskreislauf kann durch Zuführen eines
kleinen Teils, vorteilhafterweise weniger als die Hälfte des
in demselben zirkulierenden Siebwassers, in die Entlüftung reduziert werden.
Vorzugsweise wird der Teil des zum Regulieren des Verdünnungsprofils
des Stoffauflaufs verwendeten Siebwassers durch die Entlüftung zirkuliert.
In einigen Fällen
ist eine passive Entlüftung
mittels einer Vorrichtung nach Art einer Siebgrube zur Entlüftung des
Verdünnungswassers
ausreichend. In diesem Zusammenhang kann das Entlüftungswasser entweder
von dem Überlauftank
oder von dem nach dem Überlauf
zu dem normalen Kreislauf führenden Wasserstrom
entnommen werden.
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Die
Anordnung gemäß der Erfindung
verringert die Anzahl der in dem Kurzschlusskreislauf erforderlichen
Geräte
erheblich, wodurch die erfindungsgemäße Anordnung sehr ökonomisch
bezüglich
ihrer Investment- und Betriebskosten ist. Vom Standpunkt der Säuberung
des Papierstoffs ist die Situation ebenfalls sehr gut, weil der
Stoff mit einer hohen Stoffdichte gesiebt werden kann, bevor er
den Kurzschlusskreislauf betritt, wodurch es möglich ist, dass beim Sieben
niedrige Fließraten
und ein geringer Druck verwendet wird. Bezüglich der Produktionseffektivität werden
aufgrund sehr schneller Sortenwechsel Vorteile erzielt.
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Nachfolgend
wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die 1–3 der
beigefügten
Zeichnungen beschrieben, es ist jedoch nicht vorgesehen, dass die
Erfindung durch dieselben beschränkt
wird.
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1 ist
eine schematische Ansicht eines Kurzschlusskreislaufs einer Papiermaschine
gemäß der Erfindung.
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2 ist
eine schematische Ansicht eines Kurzschlusskreislaufs, der des weiteren
eine zentrifugale Reinigungsstufe aufweist.
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3 ist
eine schematische Ansicht eines Kurzschlusskreislaufs, in welchem
ein Teil des Siebwassers durch eine Entlüftungsstufe zirkuliert wird.
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1 zeigt
eine Kurzschlusskreislauf-Prozessanordnung für einen geschlossenen Former,
in welchem Stoffsuspension oder Siebwasser zu keiner Zeit in Kontakt
mit der Umgebungsluft steht. Die Teile des Prozesses, die mit gestrichelten
Linien dargestellt sind, sind bei der Prozessanordnung gemäß der Erfindung
nicht notwendig.
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Dicker
Stoff bzw. Dickstoff M, welcher einer Papiermaschine zugeführt werden
soll, wird geleitet, vorzugsweise durch einen Siebabschnitt 20,
um mit Siebwasser F0 vermischt zu werden,
welches in einer Verdünnungsleitung 17 auf
der Saugseite einer Speisepumpe 10 fließt. Die Verdünnung des
Stoffes wird als Leitungsverdünnung
ohne eine separate Siebgrube durchgeführt. Die Speisepumpe 10 pumpt
eine verdünnte
Stoffsuspension F1 in einen Stoffauflauf 11.
Ein Stoffsuspensionsstrahl J wird von dem Stoffauflauf 11 zwischen
Wände 12,
welche als Verlängerung
einer Stauöffnung
vorgesehen sind, in einen Formspalt geleitet, welcher durch zwei
Siebe 13 und 14 derart festgelegt ist, dass zwischen
dem Stoffauflauf 11 und ersten Entwässerungskästen 15, 16 einer Formerpartie
der Stoffsuspensionsstrahl nicht in Kontakt mit der Umgebungsluft
kommt. In einer Doppelsiebzone, welche nach dem Formspalt angeordnet ist,
wird Wasser von der Stoffsuspension mittels der Entwässerungskästen 15 und 16 entfernt,
welche auf beiden Seiten einer Bahn angeordnet und gegenüber den
Sieben 13, 14 abgedichtet sind. Beide Entwässerungskästen 15 und 16 sind
in der Laufrichtung der Bahn in Kammern aufgeteilt, welche mit Wasser
gefüllt
sind. Die Leitungen zum Entfernen von Wasser aus den Kammern können mit
Steuerventilen 21 versehen sein, um den Entwässerungsdruck
zu steuern. In den Entwässe rungskästen 15, 16 ist
kein Vakuum erforderlich, weil die Siebe gegen die Bahn gedrückt werden,
wodurch Wasser von der Bahn unter Druck durch die Siebe 13, 14 in
die Entwässerungskästen 15, 16 abläuft.
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Ein
Teil des Siebwassers, welcher durch die Entwässerungskästen 15, 16 wiedergewonnen
wird, wird durch die Verdünnungsleitung 17 zurück zu der Speisepumpe 10 geleitet,
und, vor der Speisepumpe, wird der Dickstoffstrom M in diesen Siebwasserstrom F0 geleitet. Auf eine an sich bekannte Art
und Weise muss das überschüssige Siebwasser
aus dem Kurzschlusskreislauf durch eine Auslassleitung 18 zu dem
Langkreislauf bzw. Hauptkreislauf der Papiermaschine kontinuierlich
entfernt werden. Die Verdünnungsleitung 17 und
die Auslassleitung 18 sind in direkter Strömungsverbindung
miteinander, so dass in denselben im wesentlichen derselbe Druck
herrscht. Um diesen Druck unabhängig
von irgendwelchen Druckvariationen, die möglicherweise bei der Entfernung
des Wassers auftreten können,
gleichmäßig zu halten,
ist die Auslassleitung 18 mit einem Tank 19 verbunden,
welcher auf einem geeigneten Niveau oberhalb der Siebpartie angeordnet
und mit einem Überlauf
oder einer anderen Steuerung des Flüssigkeitsniveaus versehen ist.
Ein Siebwasserstrom FOUT wird von dem Tank 19 weiter
zu dem Langkreislauf der Papiermaschine geleitet. In diesem Fall
ist der in der Verdünnungsleitung 17 herrschende
Druck direkt abhängig
von der Anordnung des Tanks 19 und von seinem Flüssigkeitsni veau,
welches konstant gehalten wird. Die Steuerbarkeit des Drucks kann
zusätzlich
durch das Anordnen eines Steuerventils 22 in der Auslassleitung 18 zum
Drosseln des Siebwasserstroms in der Auslassleitung 18 verbessert
werden.
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Die
Anordnung gemäß der Erfindung
macht es möglich,
den Druck auf der Saugseite der Speisepumpe konstant zu halten,
was ein wichtiger Faktor ist, wenn das Ziel darin besteht, eine
gleichmäßige Verdünnung und
eine gleichmäßige Zufuhr
des Stoffes zu dem Stoffauflauf zu erreichen. Die Prozessanordnung
gemäß der Erfindung
macht es auch möglich,
die Anzahl der in dem Kurzschlusskreislauf erforderlichen Vorrichtungen
zu reduzieren. Als Minimum sind lediglich eine Speisepumpe 10,
eine Leitung zum Leiten des Stoffstroms F1 von
der Speisepumpe 10 zu dem Stoffauflauf 11 und
die Verdünnungs-
und Auslassleitungen 17 und 18 zum Leiten des
Siebwassers im Kreislauf und zum Ableiten desselben von dem Kurzschlusskreislauf
zum Schaffen des Kurzschlusskreislaufs notwendig, und zwar zusätzlich zu
einem geschlossenen Former. Die zum Pumpen benötigte Energie kann in dem Kurzschlusskreislauf
aufgrund eines höheren
Gegendrucks und eines einfacheren Prozesses reduziert werden. Der der
Papiermaschine zugeführte
Dickstoff M kann unverdünnt
gesiebt werden, bevor er dem Kurzschlusskreislauf zugeführt wird.
Das Maschinensieb 20, das hierfür vorgesehen ist, ist außerhalb
des Kurzschlusskreislaufs angeordnet.
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2 zeigt
eine alternative Anordnung, in welcher verdünnter Stoff mittels Zentrifugalreinigern 23 vor
der Speisepumpe 10 gereinigt wird. Da ein Teil des von
der Speisepumpe 10 zu dem Stoffsuspensionsstrom F1 transferierten Drucks noch immer in dem Siebwasserstrom
F0, der von den Entwässerungselementen 15, 16 kommt,
enthalten ist, ist eine zweite Pumpe in dem Kurzschlusskreislauf
vor den Zentrifugalreinigern 23 nicht unbedingt erforderlich.
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Die
Beispiele von 1 und 2 weisen keinen
Entlüftungstank
oder einen anderen geöffneten
Tank auf, in welchem Luft aus dem Siebwasser austreten kann. In
Laufe der Zeit und unter bestimmten Bedingungen könnte ein
Risiko bestehen, dass sich Luft in dem Kurzschlusskreislauf ansammelt, was
dazu führt,
dass ein Teil des Siebwassers durch die Entlüftung zirkuliert werden muss.
Die Anordnung von 3 weist einen Entlüftungstank 25 auf,
in welchem ein Teil des von den Entwässerungselementen 15, 16 kommenden
Siebwassers entlang einer Rohrleitung 24 geleitet wird.
Die Menge des durch die Entlüftung
zirkulierten Wassers beträgt
maximal 50% der Menge des in dem Kurzschlusskreislauf zirkulierenden
Siebwassers. Von dem Entlüftungstank 25 wird das
Siebwasser durch eine Pumpe 26 zu dem Stoffauflauf 11 zur
Nutzung als Verdünnungswasser
beim Regulieren des Querrichtungsprofils des Stoffauflaufs geleitet.
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In
diesem Zusammenhang wird unter Papiermaschine eine Papier-, Pappe-
oder Weichgewebe-Papiermaschine sowie eine Zellstoffentwässerungsmaschine
verstanden.
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Zusammenfassung
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Eine
Prozessanordnung in dem Kurzschlusskreis einer Papiermaschine weist
eine Speisepumpe (10), einen Stoffauflauf (11),
Mittel (12) zum Leiten eines Stoffsuspensionsstrahls (J)
innerhalb eines geschlossenen Raums von dem Stoffauflauf (11) in
einen Blattbildungsspalt, welcher durch zwei Siebe (13, 14)
festgelegt ist, Entwässerungselemente
(15, 16), welche an den Sieben (13, 14)
angeordnet sind, eine Verdünnungsleitung
(17) zum Leiten von Siebwasser von den Entwässerungselementen
(15, 16) zu einer Stoffverdünnung und eine Auslassleitung (18)
zum Ableiten von überschüssigem Siebwasser aus
dem Kurzschlusskreislauf auf. Die Verdünnungsleitung (17)
und die Auslassleitung (18) stehen in Strömungsverbindung
miteinander und die Auslassleitung (18) ist mit Mitteln
(19, 22) versehen, um den Druck in der Verdünnungsleitung
(17) gleichmäßig zu halten.
Zum Steuern des Drucks in dem Kurzschlusskreis eines geschlossenen
Formers wird das überschüssige Siebwasser
aus dem Kurzschlusskreis durch einen Tank (19), der mit
einem Überlauf
oder einer anderen Oberflächenniveausteuerung
versehen ist, und/oder durch eine andere Vorrichtung (22), die
den Druck konstant hält,
abgeführt.
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