DE19715790A1

DE19715790A1 - Vorrichtung zur Bildung einer Stoffsuspensionslage

Info

Publication number: DE19715790A1
Application number: DE1997115790
Authority: DE
Inventors: Joerg Pichler
Original assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Current assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 1998-10-22

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bildung einer Suspensionsstofflage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei der Herstellung von Papier liegt ein wichtiger und für die spätere Qualität des Papieres entscheidender Schritt in der Formierung, also der anfänglichen Bildung einer Papierstofflage aus einer Stoffsuspension. Hierzu wird die Stoffsuspension - abgesehen von bestimmten gewünschten Abweichungen - möglichst gleichmäßig über die Maschinenbreite verteilt einem Stoffauflauf zugeführt. Im Stoffauflauf wird meistens der Stoffsuspension mit Hilfe eines Turbulenzeinsatzes eine gewünschte Mikroturbulenz auferlegt die dafür sorgt daß trotz der vorhandenen, ausrichtenden Kräfte in der Strömung keine vorherrschende Lagerichtung bzw. nur die gewünschte Lagerichtung der Faserstoffe zum Tragen kommt. Dadurch erhält das Papier möglichst isotrope Eigenschaften, beziehungsweise Eigenschaften mit der gewünschten Ausrichtung. Nach der Turbulenzerzeugung wird die Stoffsuspension beim Durchgang durch eine Düse beschleunigt und mit einer Geschwindigkeit auf ein Sieb oder zwischen zwei Siebe eingebracht, die etwa der Siebgeschwindigkeit am Strahlauftreffpunkt entspricht.

Um ein ein möglichst optimales Ergebnis bezüglich einer isotropen Ausrichtung der Faserstoffe in der Stoffsuspension zu erreichen, ist es wünschenswert den Turbulenzeinsatz so nah wie möglich am Düsenauslaufspalt zu platzieren. Wird der Turbulenzerzeuger jedoch zu nahe am Düsenauslaufspalt angeordnet, so schlagen die Strukturen des Turbulenzerzeugers bis zum Düsenauslaufspalt durch und werden in der Papierlage abgebildet. Die optimale Entfernung zwischen Düsenauslaufspalt und letzten Turbulenzerzeuger ist abhängig von der herrschenden Strömungsgeschwindigkeit und von den hydraulischen Eigenschaften der Stoffsuspension. Weiterhin geht hierin auch die Stärke der erzeugten Turbulenz ein.

Moderne Papiermaschinen sind in ihrer Konstruktion so ausgelegt daß sie für möglichst vielfältige Papiersorten eingesetzt werden können. Hierzu ist es notwendig mit der gleichen Papiermaschine auch unterschiedliche Siebgeschwindigkeiten fahren zu können bzw. die Papiermaschinen mit verschiedenen Stoffsuspensionen unterschiedlicher Zusammensetzung und damit auch unterschiedlicher hydraulischer Eigenschaften zu betreiben.

Normalerweise ist ein Stoffauflauf einer Papiermaschine so ausgelegt daß die Turbulenzerzeugung und die Düse des Stoffauflaufes für eine bestimmte Stoffsuspension und eine bestimmte Geschwindigkeit der Papiermaschine optimiert ist. Werden unterschiedliche Geschwindigkeiten oder Papiersorten gefahren, so ergeben sich Qualitätseinbußen des hergestellten Papieres aufgrund der nicht optimal angepaßten Auslegung des Stoffauflaufes.

Ein Stoffauflauf gemäß Obergriff des Anspruches 1 ist aus der Patentschrift DE 40 19 593 bekannt. Dort ist beispielsweise in Fig. 4 oder Fig. 5 eine Vorrichtung zum maschinenbreiten Verteilen von Stoffsuspension dargestellt, die ein Mittel zur Zuführung der Stoffsuspension mit einem nachfolgenden Bereich mit parallel verlaufenden Wänden aufweist, wobei in diesem Bereich ein (Fig. 4) oder zwei (Fig. 5) Mittel zur Erzeugung einer Turbulenz dargestellt sind und diesem Bereich eine Düse zur Beschleunigung der Stoffsuspension folgt.

Der Nachteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß eine Anpassung des Turbulenz erzeugenden Bereiches an unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten oder hydraulischer Eigenschaften nicht möglich ist.

In der Offenlegungsschrift DE 42 37 305 A1 wurde versucht diesen Nachteil da durch zu beheben, daß die Länge der Turbulenz erzeugenden Kanäle veränderbar gestaltet wurde, beziehungsweise die Stufensprünge in den Turbulenz erzeugenden Kanälen im Übergangsbereich flexibel scharf gestaltet wurden. Durch diese Maßnahmen ist jedoch nur ein kleiner Geschwindigkeitsbereich, beziehungsweise hydraulischer Bereich der Stoffsuspension abzudecken.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stoffauflauf gemäß Obergriff des Anspruches I derart zu verbessern, daß eine Anpassung des Turbulenz erzeugenden Bereiches auf unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten und Stoffsuspensionen unterschiedlicher hydraulischer Eigenschaften möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Demgemäß wird vorgeschlagen, den bekannten Stoffauflauf gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 dahingehend zu verbessern, daß mindestens eines der Mittel zur Erzeugung einer Turbulenz in seiner Position verstellbar bzw. verschiebbar vorgesehen ist. Durch diese Verschiebung ist es im einfachsten Falle möglich den Abstand zwischen den Düsenauslaufspalt und dem Turbulenzerzeuger entsprechend den unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten und/oder hydraulischen Eigenschaften der Stoffsuspension anzupassen. Diese Anpassung kann entweder durch eine diskrete Verstellung eines Turbulenzgitters oder eines sonstigen Turbulenzeinsatzes, oder dessen Verschiebung innerhalb des Bereiches des Stofflauflaufes mit parallel verlaufenden Wänden erfolgen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stoffauflaufes kann darin liegen, daß mindestens zwei Mittel zur Erzeugung einer Turbulenz vorhanden sind, wobei das in Strömungsrichtung erste Mittel zur Erzeugung einer Turbulenz, z. B. eine Turbulenzgitter, fixiert ausgeführt ist, während das oder die weiteren, stromabwärts liegenden Turbulenzerzeuger in Maschinenrichtung verschoben werden können. Dies hat den Vorteil, daß die Druckverhältnisse an der Zuführung der Stoffsuspension zum Stoffauflauf, zum Beispiel an einem parabolischen Querverteiler, gut definiert sind, während auf der anderen Seite der Abstand des letzten Turbulenzerzeugers zum Düsenauslaufspalt variabel gestaltet ist. Außerdem kann zwischen dem ersten und letzten Turbulenzerzeuger ein weiterer Turbulenzerzeuger vorgesehen werden, der ebenfalls in seiner Position einstellbar ist. Durch diesen zusätzlichen, zwischengeordneten Turbulenzerzeuger kann die Stärke der Turbulenz und ihre Reichweite zusätzlich beeinflußt werden.

Eine weitere Ausführungsvariante besteht darin, den ersten und letzten Turbulenzerzeuger feststehend auszubilden, so daß einerseits die Druckverhältnisse im Querverteiler gut definiert sind und andererseits der Abstand zwischen dem letzten Turbulenzerzeuger und dem Düsenauslaufspalt fixiert ist. Die Stärke der Turbulenz und damit auch deren Reichweite nach dem letzten Turbulenzerzeuger läßt sich durch Verschiebung eines zwischen den beiden feststehenden Turbulenzerzeuger angeordneten dritten Turbulenzerzeugers, zum Beispiel einem Turbulenzgitter, einstellen. Mit dieser Ausführung wird eine wesentliche Vereinfachung der Fertigung erreicht, jedoch ist der abgedeckte Einstellbereich im Gegensatz zu den oben dargestellten Ausführungen reduziert.

Als Turbulenzerzeuger können beispielsweise einfache Lochgitter, Rohrbündel oder sonstige im Stand der Technik bekannte Turbulenzerzeuger eingesetzt werden. Außerdem können auch Turbulenzerzeuger eingesetzt werden, die in ihrer Ausgestaltung der oben erwähnten DE 42 37 305 A1 entsprechen. Eine Kombination unterschiedlicher Turbulenzerzeuger in einem Stoffauflauf ist ebenfalls möglich und kann besonders hilfreich für die Anpassung an große Geschwindigkeitsbereiche sein.

Zusätzlich kann es vorteilhaft sein, hinter dem oder den einzelnen Turbulenzerzeugern flache, maschinenbreit verlaufende Bauteile, wie zum Beispiel Trennlamellen vorzusehen. Diese Trennlamellen können über eine strukturierte Oberfläche verfügen, wobei sich diese entweder über die gesamte Fläche oder nur über eine Teilfläche erstreckt. Diese strukturierte Oberfläche kann z. B. wellenförmig oder stufenförmig sein oder jede andere bekannte Struktur aufweisen. Außerdem können diese Bauteile sowohl fest als auch flexibel oder teilflexibel ausgeführt sein.

Es liegt weiterhin im Bereich der dargestellten Erfindung diese Ausführung für einen Ein- oder Mehrschichten- bzw. Mehrlagenstoffauflauf einzusetzen.

Ebenso kann der Stoffauflauf über die im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen verfügen, die die Dichte bzw. den Volumenstrom einzelner Sektionen beeinflußt. In diesem Zusammenhang wird insbesondere auf die Offenbarung der Patentmeldungen DE 37 41 603, DE 40 19 593, DE 43 21 268 und DE 44 02 514 hingewiesen, deren Offenbarungsgehalt bezüglich der Stoffzuführung und Beeinflussung von Sektionsströmen zum Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung gehören sollen.

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

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Die Fig. 1-7 zeigen im einzelnen:

Fig. 1 Erfindungsgemäßer Stoffauflauf mit einem verschiebbaren Turbulenzeinsatz;

Fig. 2 Stoffauflauf mit einem feststehenden und einem verschiebbaren Turbulenzerzeuger;

Fig. 3 Stoffauflauf mit zwei feststehenden und einem dazwischen liegenden, verschiebbaren Turbulenzerzeuger;

Fig. 4 Stoffauflauf mit einem verschiebbaren Turbulenzerzeuger und wellenförmigen Lamellen;

Fig. 5 Stoffauflauf mit einem feststehenden und einem verschiebbaren Turbulenzerzeuger mit Lamellen;

Fig. 6 Stoffauflauf mit einem ersten feststehenden Turbulenzgitter und einem verschiebbaren Rohrbündel;

Fig. 7 Stoffauflauf ähnlich Fig. 6, jedoch mit verschiebbarem Turbulenzgitter.

Fig. 1 zeigt einen Stoffauflauf mit einem Zentralverteiler 1, von dem aus die zugeführte Stoffsuspension maschinenbreit in den parallelen Kanal 2 eingebracht wird. Der Kanal 2 weist parallele Wände 2.1 + 2.2 auf, zwischen denen ein Turbulenzgitter 4 angeordnet ist. Das Turbulenzgitter 4 ist entsprechend dem Pfeil 5 in Maschinenrichtung verschiebbar, wodurch eine Anpassung des Stoffauflaufes auf die besonderen Betriebssituationen möglich wird. Dem parallelen Bereich 2 folgt ein Düsenbereich 3 mit konvergierenden Düsenwände 3.1 + 3.2, wobei an der oberen Düsenwand 3.1 eine einstellbare Blende 3.3 angeordnet ist.

Fig. 2 zeigt eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs, der dem Anspruch 2 entspricht. Es ist ähnlich wie in Fig. 1, ein querliegender, maschinenbreiter Zentralverteiler 1 vorhanden, der die Stoffsuspension in den parallelen Kanal 2 einführt. Am Beginn des parallelen Bereiches 2 ist ein feststehendes Turbulenzgitter 4.1 vorgesehen und ein stromabwärts angeordnetes, verschiebbares Turbulenzgitter 4.2 vorgesehen. Die Ausführung der Düse 3 entspricht der Ausführung aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Weiterbildung der Ausführung des Stoffauflaufes aus Fig. 2, wobei der Unterschied zum Ausführung von Fig. 3 darin besteht, daß im parallelen Bereich 2 am stromaufwärtigen Ende ein feststehendes Turbulenzgitter 4.1 und am stromabwärtigen Ende des parallelen Bereiches 2 ein feststehendes Turbulenzgitter 4.3 angeordnet ist. Zwischen den beiden Turbulenzgittern 4.1 und 4.3 ist ein in Maschinenrichtung verschiebbares Turbulenzgitter 4.2 angeordnet, durch dessen Verschiebung die Anpassung des Stoffauflaufes an die unterschiedlichen Betriebsbedingungen erfolgen kann. Die Ausführung der nachfolgenden Düse 3 entspricht wiederum der Ausführung aus Fig. 1.

Fig. 4 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines Stoffauflaufes. Es ist ähnlich der Fig. 1 im Stoffauflauf ein einziges in Maschinenrichtung verschiebbares Turbulenzgitter 4 dargestellt. Zusätzlich zur Ausführung aus Fig. 1 sind jedoch am stromabwärtigen Ende des Turbulenzgitters 4 Lamellen 6.1, 6.2, 6.3 angebracht, die ebenfalls zur Turbulenzerzeugung beitragen.

Fig. 5 zeigt eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufes mit einem feststehenden Turbulenzgitter 4.1 und einem verschiebbaren oder verstellbaren Turbulenzgitter 4.2, an dem Trennlamellen 6.1,6.2,6.3 an der stromabwärtigen Seite angebracht sind. Die sonstige Ausführung des Turbulenzeinsatzes entspricht der Fig. 3, wobei als Alternative auch am feststehenden Turbulenzeinsatz 4.1 (gepunktet dargestellt) weitere Trennlamellen vorgesehen werden können.

Fig. 6 zeigt einen Stoffauflauf ähnlich der Fig. 2, jedoch ist der in Strömungsrichtung gesehen zweite Turbulenzerzeuger 4.2 als Rohrbündel ausgeführt, welches verschiebbar ist.

Fig. 7 zeigt einen ähnlichen Stoffauflauf wie Fig. 6, jedoch ist der in Strömungsrichtung erste Turbulenzerzeuger ebenfalls in Strömungsrichtung verschiebbar bzw. im Betriebsstillstand einstellbar.

Bezugszeichenliste

1

Querverteiler

2

Bereich mit parallelen Wänden

2.1

,

2.2

Ober- und Unterwand des Bereiches

2

3

Düsenbereich

3.1

,

3.2

Ober- und Unterwand der Düse

3.3

Düsenblende

4

,

4.1

,

4.2

,

4.3

Turbulenzerzeuger

5

,

5.1

,

5.2

Verschiebe-, Verstellrichtung des Turbulenzerzeugers

6.1

,

6.2

,

6.3

Lamellen

Claims

1. Vorrichtung zur maschinenbreiten Verteilung einer Stoffsuspension auf ein Sieb oder zwischen zwei Siebe, insbesondere ein Stoffauflauf für eine Papier- oder Kartonmaschine mit:

1.1 mindestens einem Mittel zur Zuführung der Stoffsuspension (1),
1.2 einem Bereich (2) mit parallel verlaufenden Wänden (2.1, 2.2), in dem
1.3 mindestens ein Mittel (4, 4.1, 4.2, 4.3) zur Erzeugung einer Turbulenz vorgesehen ist,
1.4 einer Düse (3) zur Beschleunigung der Stoffsuspension,
dadurch gekennzeichnet, daß
1.5 mindestens ein Mittel (4, 4.1, 4.2, 4.3) zur Erzeugung einer Turbulenz in Maschinenrichtung verschiebbar vorgesehen ist.

2. V

orrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in Strömungsrichtung erste Mittel (4. 1) zur Erzeugung einer Turbulenz feststehend ausgeführt ist.

3. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in Strömungsrichtung letzte Mittel (4.3) zur Erzeugung einer Turbulenz feststehend ausgeführt ist.

4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Mittel (4, 4.1, 4.2, 4.3) zur Erzeugung der Turbulenz als Lochgitter ausgebildet ist.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Mittel (4, 4.1, 4.2, 4.3) zur Erzeugung der Turbulenz eine Vielzahl von Rohren aufweist, deren Querschnitt sich in Strömungsrichtung stetig und/oder stufenförmig ändert.

6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß an der stromabwärtigen Seite des Mittel zur Erzeugung einer Turbulenz mindestens ein flaches, maschinenbreit verlaufendes Bauteil (6.1, 6.2, 6.3) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Bauteil(e) (6.1, 6.2, 6.3) zumindest teilweise eine strukturierte Oberfläche aufweist/aufweisen.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturierte Oberfläche wellenförmig ausgebildet ist.

9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der strukturierten Oberfläche eine glatte Oberfläche folgt.

10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Bauteil (6. 1, 6.2, 6.3) flexibel ausgeführt ist.