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Vorrichtung zum Herstellen einer Papierbahn aus Faserstoffbrei Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen einer Papierbahn aus Faserstoffbrei
mit einem umlaufenden Siebzylinder und einem den Siebzylinder auf einem Teil seines
Umfanges umgebenden, endlosen Langsieb, welches die Faserstoffbahn an den Siebzylinder
preßt, und mehreren im Inneren des Siebzylinders angeordneten Zonen unterschiedlichen
Druckes sowie einer Stoffzuleitung für den Stoff zwischen Sieb und Siebzylinder.
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Es ist bereits eine Vorrichung zum Herstellen einer Papierbahn aus
einem Faserstoffbrei bekannt, welche einen umlaufenden Siebzylinder aufweist, an
dessen Oberfläche die Bahn durch ein endloses Sieb geführt und angepreßt wird. Dieser
Siebzylinder kann als Saugzylinder ausgebildet sein, der in seinem Inneren mehrere
Saugkästen enthält, welche mit einer Vakuumpumpe verbunden sind, so daß die Entwässerung
der Bahn im wesentlichen zum Inneren der Saugwalze hin erfolgt. Hierbei können jedoch
technische Schwierigkeiten auftreten, da es sehr schwierig ist, größere Flüssigkeitsmengen
aus dem Inneren eines Zylinders zu saugen, ohne daß sich ein gewisser Flüssigkeitsstand
einstellt. Dies würde jedoch bedeuten, daß ein Teil der Oberfläche des Zylinders
wieder überflutet wird, wodurch die Austrocknung der Bahn verlangsamt wird. Ein
weiterer Nachteil dieser bekannten Vorrichtung ist darin zu sehen, daß zusätzlich
zu dem umlaufenden Siebzylinder noch eine Einrichtung zum Vorentwässern der Bahn
vorgesehen ist, welche zwei Extraktorwalzen sowie mehrere Anpreßwalzen aufweist,
wodurch sich eine verhältnismäßig aufwendige und komplizierte Vorrichtung ergibt.
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Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung wird eine Suspension auf
ein endloses Siebband aufgegeben, welches ein gegebenenfalls unter Vakuum stehendes
Obertrum zur Vorentwässerung passiert und dann um einen Teil des Umfangs einer Trommel
geführt wird, deren der Entwässerung dienender Teil unter Vakuum steht, wobei über
dem vom Siebband freien Teil des Trommelumfangs Preßwalzen angeordnet sein können.
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Auch diese bekannte Einrichtung weist, abgesehen von dem sehr aufwendigen
und viel Platz erfordernden Aufbau, den bereits geschilderten Nachteil auf, daß
bei der Siebtrommel die Entwässerung der Bahn überwiegend zum Inneren der Trommel
hin erfolgt, was die bereits geschilderten technischen Schwierigkeiten mit sich
bringt.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung der
eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der die geschilderten Nachteile vermieden
werden und die bei verhältnismäßig kompaktem, raumsparendem Aufbau eine schnelle
intensive Austrocknung der Bahn gewährleistet, wobei eine Flockenbildung im wesentlichen
vermieden und eine einheitlich aufgebaute Bahn erzielt wird.
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Hierzu kennzeichnet sich die Erfindung durch innerhalb des Siebzylinders
angeordnete Trennwände, die den Abschnitt des Zylindermantels, der von dem endlosen
Sieb umgeben ist, in eine erste, eine zweite und eine dritte Zone unterteilen, wobei
die erste Zone im wesentlichen an dem Eintrittsraum des Stoffes beginnt, und ferner
durch Druckluftleitungen, welche mit den ersten beiden durch Trennwände gebildeten
Zonen verbunden sind, und durch eine Saugleitung, welche in die durch die Trennwände
begrenzte dritte Zone mündet.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann außerhalb des Siebzylinders
eine Druckkammer vorgesehen sein, welche der durch die Wände begrenzten dritten
Zone gegenüberliegt.
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Eine weitere Ausführungsform kann so ausgebildet sein, daß die erste
Zone eine gebogene Stützplatte enthält, die an .der Innenmantelfläche des Zylinders
anliegt.
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Gemäß der Erfindung wird die Erstreckung der Mantelfläche des Zylinders
außerordentlich gut ausgenutzt. In der ersten Zone wird der Wasseranteil, der leicht
entziehbar ist, auf einer verhältnismäßig kurzen Umfangsstrecke durch den Druck
zwischen
Sieb und Zylinder extrahiert. Die nach außen wirkende Luftströmung
in der zweiten Zone drückt das Wasser nach außen, wo es leichter gehandhabt werden
kann als bei seiner Sammlung innerhalb des Zylinders. Vorzugsweise wird in der zweiten
Zone ein positiver Luftdruck angewendet, um die Schwierigkeiten zu vermeiden, die
entstehen, wenn man ein beträchtliches Wasservolumen in einem nach innen wirkenden
Vakuumsystem handhaben muß. In der zweiten Zone ist der maximale -Druck, der angewendet
werden kann, durch den Druck bestimmt, unter dem das Sieb mit der Bahn von der Zylindermantelfläche
abhebt. In der dritten Zone wird eine nach innen wirkende Luftströmung unter einem
verhältnismäßig hohen Differenzdruck, vorzugsweise durch ein Vakuum erzeugt. Die
Begrenzung des Differenzdruckes, @ welche - für die zweite Zone Gültigkeit hat,
ist nicht auf die dritte Zone anwendbar, so daß der Brei in dieser Zone bis auf
das gewünschte Ausmaß entwässert werden kann. Die Erfindung erreicht so die Vorteile,
einen Teil des Wassers von dem Brei nach außen und einen anderen Teil nach innen
auszutreiben, so daß -ein großes Wasservolumen unter Verwendung eines Zylinders
mit verhältnismäßig geringem Durchmesser extrahiert werden kann. Die aufeinanderfolgende
Wirkung der drei Zonen ermöglicht, wie beschrieben, -daß- mit der Vorrichtung eine
zu: ihrer Größe hohe .Produktion erreicht werden kann.
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Die Erfindung ist im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung
näher beschrieben.
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F i g.1 ist eine.: -Querschnittansicht im Aufriß in einer Vorrichtung
gemäß. der Erfindung; F i g. 2 ist eine Seitenansicht im Aufriß von dem Zylinder
in F i g.1; F i g. 3 ist ähnlich- F i g,1, zeigt jedoch eine abgewandelte Äusführungsform;
F i g. 4 ist ähnlich F i g. 3, zeigt jedoch eine weitere abgewandelte Ausführungform;
F i g. 5 ist ähnlich F i g. 3, zeigt jedoch eine vierte Ausführungsform, und F i
g. 6 ist eine schematische Aufrißansicht, die die Anwendung. der Vorrichtung gemäß
der Erfindung zur Herstellung einer Mehrlagenbahn zeigt.
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In der Ausführungsform nach F i g.1 und 2 enthält eine Papiermaschine
einen Siebzylinder 10, der sich über die Breite- der Papiermaschine erstreckt und
eine gelochte Mantelfläche aufweist, die von einem dicken zylindrischen Rohr 12
mit Öffnungen 13 gebildet ist, auf dessen Außenseite sich ein endloses Sieb 14 befindet.
Endplatten 15 und 16 an den Stirnseiten der Zylinder besitzen Hohlwellen 17, die
eine feststehende Hohlachse 18 umgeben. Die Hohlwellen 17 sind in Lagern 19 und
20 eines Rahmens 21 gelagert.
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Ein endloses gelochtes oder poröses Siebband 22 ist so geführt, daß
es einen Teil des Zylinderumfangs 10 umgibt, und zwar mittels Walzen 23 und 26,
einer einstellbaren Spannwalze 27, einer Antriebswalze 25 und einer Führungswalze
28. Die Walzen 23 und 26 gewährleisten, daß das Sieb 22 einen beträchtlichen Teil
des Zylinderumfangs 10 umschließt, vorzugsweise wenigstens die Hälfte des
Zylinderumfangs. Das Sieb 22 kann ein Drahtsieb sein. Die Walze 25 wird von einem
Motor 31 über Riemenscheiben 32 und 33 und einen Antriebsriemen 34 angetrieben.
Im übrigen können auch.andere oder mehrere Walzen angetrieben sein, z: B. die Walzen
23 oder 26. Ferner ist es möglich, allein den Zylinder 10 anzutreiben. Die Walze
26 ist vorzugsweise mit einer Saugkammer 35 versehen, um die gebildete Bahn zu führen.
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Der Faserstoffbrei wird vorzugsweise durch eine Zuleitung 37 in den
keilförmigen Eintrittsraum 38 eingeführt, der an der Stelle liegt, an der das Sieb
22 mit dem Zylinderumfang zusammenläuft. In einer ersten Zone, die im wesentlichen
an dem keilförmigen Raum 38 beginnt und durch Radialwände 40 und 41 sowie durch
eine Innenwand 40 a begrenzt ist, wird der Brei zwischen dem Sieb 22 und der Mantelfläche
des Zylinders 10 zusammengedrückt, so daß in dieser ersten Zone der größte Teil
des Wassers nach außen durch das Sieb 22 entweicht und der kleinere Teil des Wassers
in die Öffnungen 13 in dem Zylinder 10
nach innen gedrückt wird. Das nach
außen entweichende Wasser wird von einem Trog 39 aufgefangen, aus dem es kontinuierlich
in bekannter Weise entfernt wird.
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In der ersten Zone wird Druckluft über eine Druckleitung 42 zugeführt,
die mit einer stationären Leitung 43 in Verbindung steht. Die Leitung 43 liegt koaxial
innerhalb der Achse 18. Die durch die Leitung 42 zugeführte Luft wird vorzugsweise
so gesteuert, daß das in der ersten Zone nach innen ausgedrückte Wasser die Öffnungen
13 teilweise oder vollständig füllt, ohne in die Kammer einzutreten, die von den
Wänden 40, 40 a und 41 gebildet wird.
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In der ersten Zone wird der Strom von Faserstoff-Brei einer Öuetschwirkung
unterzogen, die aus der Spannung des Siebes 22 und der Krümmung des Zylinders 10
resultiert. Ferner wird er einem dynamischen Druck ausgesetzt, der sich aus der
schnellen Konvergenz des Siebes mit dem Zylinder ergibt. Daher wird Wasser aus dem
Faserstoffbreistrom sowohl nach außen durch das Sieb als auch nach innen in die
Öffnung der Mantelfläche des Zylinders aus= gedrückt. Die Faktoren, die das Ausmaß
und die Aufteilung des Wassers in nach außen und nach innen gerichtete Ströme bestimmen,
enthalten auch die Eigenarten des Faserstoffbreis, seine Konzentration, die Temperatur
des Wassers, die Drehzahl des Zylinders, die Porosität von Zylinder und Sieb und
ferner den in der ersten Zone herrschenden Luftdruck. Die aufgeführten Faktoren
können selbstverständlich auf drei verschiedene Zustände eingestellt werden. 1.
das Wasser fließt nach innen in das Innere des Zylinders; 2. das Wasser fließt lediglich
in einem solchen Ausmaß nach innen, daß die Öffnungen der porösen Zylindermantelfläche
teilweise oder vollständig gefüllt sind, ohne daß Wasser in das Innere des Zylinders
eintritt, und 3. die Luftströmung ist nach außen gerichtet. Wenn man das Wasser
in den Zylinder abfließen läßt, müssen Einrichtungen vorgesehen werden, die es wieder
aus dem Zylinder austragen. Dadurch wird die Konstruktion der Vorrichtung erschwert,
insbesondere entstehen Schwierigkeiten, wenn der Zylinder lang und die zu entfernende
Wassermenge groß ist. Wenn andererseits in der ersten Zone eine nach außen gerichtete
Luftströmung erzeugt wird, kann die Bildung der Bahn leicht beeinträchtigt werden.
Infolgedessen wird der Luftdruck in der ersten Zone auf einen Wert eingestellt,
bei dem auch ein Teil des Wassers nach innen ausgedrückt wird, dieses
Wasser
jedoch nur in die Öffnungen in der Zylinderwand eintritt, ohne in den Innenraum
des Zylinders selbst einzudringen. Dieses Wasser, das in die Öffnungen oder Poren
der Zylinderwand eintritt, muß in der zweiten Zone durch die gebildete Bahn hindurch
und durch das Sieb hindurch ausgetrieben werden. Dennoch ist es vorteilhaft, diese
Innenströmung in der ersten Zone zu haben, da dadurch die Bildung der Bahn beschleunigt
wird. Durch eine schnelle Bildung der Bahn wird nämlich die für die Entwässerung
zur Verfügung stehende Oberfläche vergrößert. Ferner wird dadurch ein seitliches
Ausdrücken des Breies unter rechtem Winkel zu der Strömungsrichtung, d. h. also
an den Seiten der Vorrichtung, verhindert. Diese Innenströmung hat den weiteren
Vorteil, daß eine Maßnahme des Ausgleichs zwischen Innen- und Außenströmung des
Wassers während der Bildung gegeben ist, die eine einheitliche Bildung unterstützt.
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Die zweite Zone ist üblicherweise von Radialwänden 40 und 44 und einer
Innenwand 45 gebildet, wobei ihr Druckluft von einer Druckleitung 46 zugeführt wird,
die mit einer stationären Leitung 47 in Verbindung steht. Die Leitung 47 liegt koaxial
innerhalb der Achse 18. Die durch die Leitung 46 zugeführte Druckluft
erzeugt einen nach außen wirken-. -den Differenzdruck in der zweiten Zone, um Wasser
nach außen durch das Sieb 22 auszutreiben. Das in der zweiten Zone ausgetriebene
Wasser wird von dem Trog 39 gesammelt. In der zweiten Zone wird das Wasser entfernt,
das in der ersten Zone nicht leicht entfernbar ist. Der Differenzdruck in der zweiten
Zone muß jedoch unter einem Wert gehalten werden, bei dem die gebildete Bahn und
das Sieb 22 von der Mantelfläche des Zylinders 10 abheben würden.
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Die dritte Zone ist von Radialwänden 44 und 48 und einer Innenwand
49 gebildet. In dieser dritten Zone erzeugt eine Vakuum- oder Saugleitung 50, die
mit dem Raum zwischen der Achse 18 und der Leitung 47 in Verbindung steht,
ein Vakuum, so daß ein verhältnismäßig hoher Differenzdruck in dieser Zone nach
innen gerichtet wirkt, der eine große Luftströmung und dementsprechend einen starken
Wasserentzug zur Folge hat. Da der Differenzdruck nach innen wirkt, gilt für ihn
nicht die für die zweite Zone beschriebene Begrenzung. Die Hauptmenge des Wassers
ist bereits in der ersten und in der zweiten Zone entfernt worden, so daß nur ein
geringer Wassergehalt in der dritten Zone unter Vakuum extrahiert werden muß. Infolgedessen
treten die Schwierigkeiten nicht auf, die mit dem Entzug einer großen Wassermenge
durch Vakuum verbunden sind.
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Zweckmäßigerweise wird an der Stelle 53, an der das Sieb 22 die Mantelfläche
des Zylinders 10 verläßt, ein Druckkasten 52 angeordnet, um zu gewährleisten, daß
die gebildete Bahn auf das Sieb 22 übertragen wird.
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Ein Abstreifmesser 54, das über die freie Mantelfläche des Zylinders
10 streicht, streift die Bahn oder eventuell anklebende Teile der Bahn von
der Mantelfläche des Zylinders ab, bevor diese wieder die Eintrittsstelle erreicht,
an der das Sieb mit der Zylinderfläche zusammenläuft. Spritzrohre 56 reinigen das
Sieb 22. Weitere Spritzrohre (nicht dargestellt) können erforderlichenfalls vorgesehen
werden, um die Maschen des Siebes 14 und die Öffnungen 13 des Siebzylinders zu säubern.
Abstreifmesser 58 können in der ersten und in der zweiten Zone vorgesehen werden,
um die Wasserentfernung in diesen Zonen zu erleichtern oder zu verstärken.
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Jede der beschriebenen Zonen erstreckt sich wenigstens über die Breite
der gebildeten Bahn.
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In F i g. 3 ist eine ähnliche Vorrichtung wie in F i g. 1 und 2 dargestellt,
mit der Ausnahme, daß in der dritten Zone eine nach innen wirkende Druckkammer 64,
die von Wänden 65, 66 und 67 gebildet ist, die in F i g. 1 dargestellte Vakuumkammer
ersetzt. Selbstverständlich können andere Alternativen angewendet werden, z. B.
sowohl eine nach innen wirkende Vakuum- als auch eine nach innen wirkende Druckkammer
in der dritten Zone, wie in F i g. 4 veranschaulicht.
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In F i g. 5 besteht die Abwandlung darin, daß eine gebogene Stützplatte
68 an der inneren Oberfläche des Zylinders 10 anliegt, welche die Innenströmung
des Wassers in dieser ersten Zone steuert.
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Selbstverständlich sind an den dargestellten Ausführungsformen noch
weitere Abwandlungen möglich. Zum Beispiel kann die in F i g. 1 dargestellte Walze
23 so dicht an den Zylinder 10 gelegt werden, daß in dem keilförmigen Raum
38 eine Saugwirkung ausgeübt wird, die die Austreibung des Wassers aus der Bahn
nach außen unterstützt. Eine weitere Abwandlung könnte darin bestehen, die dritte
Zone in dem Innenraum des Zylinders 10 fortzulassen und diese Zone dafür in einer
besonderen Walze anzuordnen, z. B. in der Walze 26.
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In F i g. 6 sind jeweils gesonderte Einheiten 71, 72 und 73 der Vorrichtung
in F i g.1 ähnlich, außer daß die dritte Zone aus jeder Einheit erforderlichenfalls
weggelassen werden kann. Die gebildete Bahn wird jedoch von jeder Einheit 71, 72
und 73 auf die Oberfläche eines Siebbandes 74 übertragen, um eine mehrschichtige
Bahn zu bilden. Bei der in F i g. 6 gezeigten Anlage ist es notwendig, die Bedingungen
so einzustellen, daß die einzelnen Bahnen nicht über den Punkt hinaus getrocknet
werden, in dem sie zur Bildung der gewünschten mehrschichtigen Bahn noch gerade
aneinander ankleben.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht eine zufriedenstellende
Bahnbildung mit einem Zylinder, der ungefähr einen Durchmesser von 760 mm hat. Die
Zylinderlänge kann zwischen 1,2 und 9,1 m schwanken. Der Zylindermantel ist etwa
38 mm stark. Die lineare Umfangsgeschwindigkeit des Zylinders kann über einen weiten
Bereich verändert werden. Sie liegt jedoch üblicherweise in der Größenordnung von
150 bis 900 m/min. Die Spannung in dem Sieb kann in dem Bereich von ungefähr 0,4
bis 1,8 kg/mm Breite schwanken. Der Differenzdruck in der ersten und in der zweiten
Zone liegt im Bereich von 0,1 bis 0,5 Atm, wobei der bevorzugte Wert ungefähr bei
0,25 Atm liegt. Wenn auch die erwähnten Bereiche für die erste und die zweite Zone
gleich sind, sind die tatsächlichen Werte der Differenzdrücke in diesen beiden Zonen
nicht identisch gleich. In der dritten Zone beträgt der Differenzdruck ungefähr
0,25 bis 1 Atm bei der Ausführung nach F i g. 1, kann jedoch bei den Ausführungen
nach F i g. 3, 4 und 5 ungefähr 5 Atm erreichen. Der bevorzugte Wert liegt ungefähr
bei 0,75 Atm. Wenn der Differenzdruck in der zweiten Zone an der oberen Grenze des
bevorzugten Bereiches liegt, liegt der Differenzdruck in der dritten Zone ebenfalls
im oberen Teil seines Bereiches. Vorzugsweise beträgt der Unterschied zwischen den
Differenzdrücken
in der zweiten und dritten Zone ungefähr 0,5 Atm. Es wird betont, daß diese Zahlenwerte
nur einen ersten Anhalt geben sollen und beträchtlich schwanken können, je nach
der Art des Breies und nach dem Ausmaß, auf das die resultierende Bahn getrocknet
werden soll.