DE19715985A1 - Stoffauflauf für Papiermaschinen mit Mitteln zur Einstellung des Flächengewichtsquerprofils einer Papierbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf für Papiermaschinen mit Mitteln zum Einstellen des Flächengewichtsquerprofils einer Papier­ bahn.

Nach dem Stand der Technik, zum Beispiel aus der DE-PS 29 42 966 oder DE-OS 35 35 849 ist es bekannt, das Flächengewichtsquerprofil einer Papierbahn dadurch zu beeinflussen, daß die Weite des Auslauf­ spaltes verändert wird. Zu diesem Zweck sind über die Breite der Pa­ piermaschine eine Vielzahl von Gewindespindeln angeordnet, mit denen durch Verschwenken oder Verbiegen der Oberlippe des Auslaufspaltes dessen lichte Weite verändert werden kann. Durch derartige lokale Einschnürungen des Auslaufspaltes werden neben der gewünschten Be­ einflussung des Flächengewichtsquerprofils Querströmungen in der Suspension erzeugt, die zu einer Veränderung der gewünschten Faser­ orientierung führen. Diese werden bei der Entwässerung auf dem Sieb fixiert und wirken sich negativ auf die Papiereigenschaften aus.

Ein weiterer Nachteil der an diesen Stoffaufläufen angewandten Me­ thoden zur Beeinflussung des Flächengewichtsquerprofil einer Papier­ bahn besteht darin, daß der Bereich der möglichen Einflußnahme durch die mechanische Verformbarkeit der Oberlippe des Auslaufspaltes be­ grenzt ist und sich die Einschnürungen an einer Stelle des Auslauf­ spaltes über die Elastizität der Oberlippe auf die benachbarten Be­ reiche auswirken.

In der DE-PS 40 05 281 ist ein Stoffauflauf beschrieben, bei dem die Regelung des Flächengewichtsquerprofils dadurch erfolgt, daß in die von einem Zentralverteiler abgehenden Sektionsstromleitungen Verdün­ nungswasser zugegeben wird. Die Verdünnungswasserleitungen weisen zur Dosierung Ventile auf. Damit ist es möglich, Abweichungen im Flächengewichtsquerprofil der Papierbahn auszugleichen. Bei einer derartigen Einrichtung treten jedoch Schwierigkeiten insbesondere dadurch auf, daß eine Veränderung an einem einzelnen Ventil der Ver­ dünnungswasserzugabe die Druckverhältnisse im System der Verdün­ nungswasserbereitstellung und damit die an anderen Ventilen abgege­ bene Menge an Verdünnungswasser ungewollt beeinflußt wird. Weiterhin wird durch die unmittelbare Kopplung des Verdünnungswassersystems an die Sektionsstromleitungen das sensible Druckprofil des Verteilers in Bezug auf die einzelnen abgehenden Sektionsstromleitungen beein­ flußt und gegenüber der erforderlichen exakten Symmetrie und Gleich­ mäßigkeit verstimmt. Dazu besteht bei einem derartigen Stoffauflauf die Notwendigkeit, für jede Sektionsstromleitung einen Regelkreis anzuordnen. Gegenüber den bekannten Anordnungen, bei denen jedem von einer Gewindespindel beeinflußte Breitenbereich des Stoffauflaufs ein Regelkreis zugeordnet ist, wird der dafür erforderliche Aufwand erheblich erhöht, weil im allgemeinen in einem Stoffauflauf auf zwei Gewindespindeln etwa 3 Sektionsstromleitungen entfallen.

Nach der DE-PS 40 19 593 wird zur Beeinflussung des Flächengewichts­ querprofil vorgeschlagen, den einzelnen Sektionen des Stoffauflaufs individuelle Sektionsströme zuzuführen, deren Betriebsparameter, Durchsatz und Stoffdichte, wiederum für sich alleine einstellbar sind. Zu diesem Zweck werden jeder Sektion eines durch Trennbleche sektionierten Stoffauflaufes individuelle Sektionsströme zugeführt. Die individuellen Sektionsströme werden erzeugt, indem jeder Sektion des Stoffauflaufs zwei Teilströme unterschiedlicher Faserkonzentra­ tion oder Verdünnungswasser zugeführt werden. Die im Stoffauflauf zusammengeführten Teilströme müssen aber einzeln so geregelt werden, daß der Gesamtvolumenstrom in einer Sektion des Stoffauflaufes kon­ stant bleibt. Ein derartiger Stoffauflauf erfordert deshalb einen hohen regelungstechnischen Aufwand, da für jede Sektion des Stoffauflaufes zwei Regelkreise erforderlich sind. Wird dies nicht gewährleistet, haben die Sektionsströme am Auslaufspalt unterschied­ lichen Geschwindigkeiten und dadurch bedingt treten Störungen in der Faserorientierung der Papierbahn auf.

Wird jedoch, wie in gleicher Veröffentlichung beschrieben, nur einer der Sektionsströme geregelt und der andere Teilstrom ungeregelt zu­ geführt, sind Differenzen in der Austrittsgeschwindigkeit der Stoff­ suspension und damit Störungen in der Faserorientierung unvermeid­ lich.

In den Veröffentlichungen DE-OS 42 13 707, DE-OS 43 20 243 und DE-OS 44 16 899 sind Vorschläge unterbreitet worden, bei denen die Beimi­ schung von Verdünnungswasser in Mischkammern erfolgt, welche zwi­ schen vor- und nachgeordneten Turbulenzerzeugern, bzw. Führungsroh­ ren angeordnet sind. Die DE-OS 44 09 415 und die DE-OS 44 37 181 weisen spezielle Ventilgestaltung für die Verdünnungswasserzugabe auf, während die DE-OS 37 41 603 und die DE-OS 43 23 263 spezielle Anordnungen zur Lage der Verdünnungswasserleitungen und zur Ein­ schußrichtung vorschlagen. All diese Lösungen verhindern nicht, daß die Veränderungen an einer Zugabestelle für Verdünnungswasser zu Druckveränderungen im System der Verdünnungswasserbereitstellung und damit zu ungewollten Veränderungen der Faserkonzentration an anderen Stellen des Stoffauflaufs führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoffauflauf zu schaffen, mit dem es mit einfachen Mitteln möglich ist, durch Zugabe einer Faserstoffsuspension abweichender Konzentration oder von Ver­ dünnungswasser eine genaue Einstellung des gewünschten Flächenge­ wichtsquerprofil der Papierbahn unabhängig von den Druckverhältnis­ sen im System sowie ohne störende gegenseitige Beeinflussung der Do­ sierung zu sichern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentan­ spruchs 1 gelöst. Patentanspruch 2 gibt eine vorteilhafte Lösung für den erfindungsgemäßen Stoffauflaufs an.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, den Teilstrom einer Suspension abweichender Faserstoffkonzentration, bzw. von Verdün­ nungswasser über volumetrisch wirkende Dosierorgane etwa am Beginn des letzten Drittels der Zulaufkammer, bezogen auf die Strömungs­ strecke zwischen den Eintrittsstellen der Sektionsstromleitungen in die Zulaufkammer und den Turbulenzerzeugern dem Stoffauflauf zu zu­ führen. Die Zuführung der Faserstoffsuspension abweichender Konzen­ tration, bzw. des Verdünnungswassers, in ausreichendem Abstand vor den Turbulenzerzeugern, führt unter Vermischung der beiden Teil­ ströme zu einer lokalen Verdrängung der ursprünglichen Faserstoff­ suspension in Richtung der seitlich angrenzenden Bereiche des Stoffauflaufes. Dabei werden durch die Zuführung des zusätzlichen Teilstromes verursachte Differenzen in der Strömungsgeschwindigkeit und im Druck ausgeglichen und die Faserkonzentration lokal verän­ dert. Die lokale Veränderung der Suspensionskonzentration führt im Ergebnis über eine Messung der Papierbahnparameter und eine Regelung der zugeführten Menge oder der Faserkonzentration zu dem gewünschten Flächengewichtsquerprofil. In der Regel ist das eine in Flächenge­ wicht und Dicke ausgeglichene Papierbahn. Es sind aber auch Papier­ bahnen mit anderen Flächengewichtsquerprofilen herstellbar. Auf Grund des volumetrischen Zufuhrprinzips für den zusätzlich zugeführ­ ten Teilstrom kommt es, weil eine Druckveränderung im System zur Be­ reitstellung der Stoffsuspension abweichender Konzentration, bzw. des Verdünnungswassers durch die volumetrische Dosierung verhindert wird, zu keiner Störung benachbarter Regelbereiche des Stoffauf­ laufs. Damit diese Wirkung eintritt, darf der Stoffauflauf in seiner Breite nicht in Sektionen unterteilt sein.

In vorteilhaften Ausführungen des Stoffauflaufes sind als volume­ trische Dosierorgane Dosier-, Zahnrad- oder Einspindelpumpen mit ei­ ner druckkonstanten Kennlinie eingesetzt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:
In der zugehörigen Zeichnung zeigt die Fig. 1 eine Seitenansicht und Fig. 2 die Draufsicht eines Stoffauflaufes einer Papierma­ schine. An einen Zentralverteiler 1 sind eine Vielzahl (1 bis n) Sektionsstromleitungen 2 angeschlossen. Über diese Sektionsstromlei­ tungen 2 wird die dem Zentralverteiler 1 von unten zugeführte Faser­ stoffsuspension in Sektionsströmen gleichmäßig verteilt der maschi­ nenbreiten Zulaufkammer 3 des Stoffauflaufes zugeführt. In Flußrich­ tung der Sektionsströme schließt sich an die maschinenbreite Zulauf­ kammer 3 der Turbulenzerzeuger 4 an. Über einen Ausströmkanal 5, der auslaufseitig in einen mit den Justierelementen 6 einstellbaren Spalt endet, gelangt die Faserstoffsuspension auf das Papiermaschi­ nensieb 10. Der Stoffauflauf weist über die Maschinenbreite keine sektionierenden Einbauten auf. Wird an der Papierbahn festgestellt, daß in einem Bereich das Flächengewichtsquerprofil den Vorgabewerten abweicht, kann mittels einer nicht näher dargestellten Regeleinrich­ tung über eine Leitung 9 und über die diesem Bereich zugeordnete Do­ sierpumpe 8 der Zulaufkammer 3 eine Suspension abweichender Faser­ konzentration oder Verdünnungswasser zugeführt werden. Die Einspei­ sung erfolgt unter definierten Mengen und Druckverhältnissen. Die Dosierpumpe 8 arbeitet rein volumetrisch, so daß eine Rückwirkung auf die Druckverhältnisse in der Leitung 9 und damit auf andere Zu­ gabestellen 7 für Suspension abweichender Faserkonzentration oder Verdünnungswasser nicht eintritt. Eine Rückwirkung auf den Zentral­ verteiler 1 bleibt strömungstechnisch relevant, jedoch infolge der relativen Ferne der Zugabestelle 7 vom Zentralverteiler 1 vernach­ lässigbar. Die über die Sektionsstromleitungen 2 zugeführten Sekti­ onsströme vermischen sich in der Zulaufkammer 3 mit der Faserstoff­ suspension abweichender Faserkonzentration, bzw. mit dem Verdün­ nungswasser. Dabei wird die Konzentration der Faserstoffsuspension entsprechend dem Mengenverhältnis und dem Verhältnis der Faserkon­ zentrationen der zugeführten Teilstrom verändert. Durch den zusätz­ lich zugeführten Volumenstrom wird in der Zulaufkammer 3 örtlich eine Druckerhöhung bewirkte. Diese führt vor den Turbulenzerzeugern 4 zu ausgleichenden Querströmungen. Um den Druckausgleich in der Zu­ laufkammer 3 zu gewährleisten, ist die Zugabestelle 7 in ausreichen­ dem Abstand vor den Turbulenzerzeugern 4 angeordnet. Es hat sich ge­ zeigt, daß ein Druckausgleich sicher stattfindet, wenn die Zugabe­ stelle 7 etwa am Beginn des letzten Drittels der Zulaufkammer 3, be­ zogen auf die Strömungsstrecke zwischen den Eintritts stellen der Sektionsstromleitungen 2 in die Zulaufkammer 3 und den Turbulenzer­ zeugern 4, angeordnet ist. Die lokale Druckerhöhung durch die Zufüh­ rung von Suspension abweichender Faserstoffkonzentration, bzw. von Verdünnungswasser führt dann nicht zu störenden Geschwindigkeitsdif­ ferenzen am Ausströmkanal 5 des Stoffauflaufes. Die durch Querströ­ mungen in der Zulaufkammer 3 verursachte Störungen der Faserorien­ tierung werden in den Turbulenzerzeugern 4 beseitigt.

Im Ergebnis ist mit der Erfindung mit geringem Aufwand eine genaue Einstellungsmöglichkeit für das Flächengewichtsquerprofil an einem Stoffauflauf einer Papiermaschine geschaffen worden. Die Breite der einzelnen Regelbereiche ist nicht von der Anzahl der Sektionsstrom­ leitung 2 abhängig. Sie kann entsprechend den Erfordernissen der übrigen Randbedingungen frei gewählt werden. Der erfindungsgemäße Stoffauflauf bietet damit gute Voraussetzungen für die Automati­ sierung der Querprofilregelung einer Papiermaschine.

Die Erfindung ist nicht an das Ausführungsbeispiel gebunden.

Claims (2)

1. Stoffauflauf für Papiermaschinen mit einem von einer Faserstoff­ suspension durchströmten Verteiler (1), der über eine Vielzahl von Sektionsstromleitungen (2) mit einer maschinenbreiten nicht sektio­ nierten Zulaufkammer (3) verbunden ist, der sich in Strömungsrich­ tung der Faserstoffsuspension ein Turbulenzerzeuger (4) und ein Aus­ laufkanal (5) anschließt, eine Leitung (9) für die beizumischende Faserstoffsuspension abweichender Stoffkonzentration oder von Ver­ dünnungswasser vorgesehen ist, die über Dosierorgane (8) mit der Zu­ laufkammer (3) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß als Dosierorgane (8) volumetrisch wirkende Dosierorgane eingesetzt sind und die Leitung (9) für die beizumischende Faserstoffsuspension abweichender Stoffkonzentration oder von Verdünnungswasser am Beginn des letzten Drittels der Zulaufkammer (3), bezogen auf die Strö­ mungsstrecke zwischen den Eintrittsstellen der Sektionsstromlei­ tungen (2) in die Zulaufkammer (3) und den Turbulenzerzeugern (4), angeordnet sind.

2. Stoffauflauf für Papiermaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als volumetrisch wirkende Dosierorgane (8) Dosier-, Zahnrad- oder Einspindelpumpen eingesetzt sind.