DE202009005580U1

DE202009005580U1 - Stoffauflaufdüse

Info

Publication number: DE202009005580U1
Application number: DE200920005580
Authority: DE
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Metso Paper Oy
Priority date: 2009-04-14
Filing date: 2009-04-14
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2019-04-15

Abstract

Stoffauflaufdüse für einen Mehrlagenstoffauflaufkasten einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, mit
einem sich über die Breite der Faserstoffbahn erstreckenden Düsenkanal (7) mit einer schlitzförmigen Düsenöffnung (6), zum Ausstoß eines mehrlagig geschichteten Stoffsuspensionsstroms,
mindestens einer sich über die Breite der Faserstoffbahn erstreckenden, in dem Düsenkanal (7) verlaufenden Trennlamelle (3), die den einer jeweiligen Stofflage zugeordneten Suspensionsstrom vom benachbarten Suspensionsstrom trennt,
mindestens einer entlang des Rands der Düsenöffnung (6) angeordneten, in den Stoffsuspensionsstrom ragenden und den Durchlassquerschnitt der Düsenöffnung (6) verengenden Begrenzungslippe (4; 5),
dadurch gekennzeichnet, dass
das düsenöffnungsseitige Ende der mindestens einen Trennlamelle (3) in einem Abschnitt der Düse (1, 2) angeordnet ist, in dem die mindestens eine Begrenzungslippe (4; 5) den Stoffsuspensionsstrom beschleunigt, und
der in Strömungsrichtung des Stoffstroms gemessene Abstand (A) der Trennlamelle (3) von einem von der Begrenzungslippe (4; 5) gebildeten Rand der Düsenöffnung (6) 1 bis 50 mm und vorzugsweise 5...

Description

Die Erfindung betrifft eine Stoffauflaufdüse für einen Mehrlagenstoffauflaufkasten in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, d. h. beispielsweise eine Papiermaschine oder Kartonmaschine. In einem Stoffauflauf dieser Bauart mit einer schlitzförmigen, über die Breite der herzustellenden Bahn reichenden Länge wird eine Faserstoffsuspension, die große Teile Wasser enthält, auf das Sieb einer Papiermaschine abgegeben und durchläuft dort die Siebpartie, in der das Wasser zu großen Teilen entfernt wird, sodass die aufgebrachten Fasern miteinander die spätere Bahn bilden. Die üblichen Prozesse in der Pressenpartie, Trockenpartie und bei der Nachbehandlung der Bahn können sich anschließen.
Insbesondere im Hinblick auf den Preis längerer Fasern und die Eigenschaften eines herzustellenden Papiers, ist es häufig eine Vorgehensweise, verschiedene Suspensionsqualitäten mit derselben Düse in Form einer Mehrlagenanordnung auf das Sieb aufzubringen. Aber auch in Fällen qualitativ hochwertigen Papiers ist es möglich, den Suspensionsstrom aufzuteilen; dies hat eine bessere Dichteverteilung der Fasern in der Suspension zur Folge, wie die Vergangenheit gezeigt hat. Die Unterteilung des Stoffstroms erfolgt in der Regel mit mindestens einer sich über die Breite der Faserstoffbahn erstreckenden innerhalb der Düse verlaufenden Trennlamelle, die zwei Stoffströme während ihres Verlaufs innerhalb des Düsenkanals voneinander trennt. Erst am Ende der Trennlamelle kommen diese Suspensionsströme zusammen und bilden nachher die mehrlagig im Fall einer einzigen Trennlamelle zweilagig aufgebrachte Faserstoffsuspension.
Es hat sich gezeigt, dass bei herkömmlichen Stoffaufläufen mit einer solchen Trennlamelle helle Streifen oder Fehlstellen, sogenannte "streaks", in der Papierbahn auftreten können, wo die Fasern innerhalb der Suspension und dann der Faserbahn ungleichmäßig verteilt sind. Die Erfinder haben dieses Phänomen untersucht und gefunden, dass diese Streifen oder Fehlstellen durch Wirbel verursacht sind, die sich beim Ablösen des Suspensionsstroms von der Trennlamelle bilden. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Düse für einen Mehrlagenstoffauflaufkasten vorzuschlagen, in dem die Bildung solcher Streifen oder Fehlstellen vermindert oder unterdrückt ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Stoffauflaufkasten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist eine Stoffauflaufdüse für einen Mehrlagenstoffauflaufkasten einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn vorgesehen, die einen sich über die Breite der Faserstoffbahn erstreckenden Düsenkanal mit einer schlitzförmigen Düsenöffnung hat und die zum Ausstoß eines mehrlagig geschichteten Suspensionsstroms dient. Ferner ist mindestens eine sich über die Breite der Faserstoffbahn erstreckende in dem Düsenkanal verlaufende Trennlamelle vorgesehen, die die Stoffsuspensionsströme innerhalb der Düse voneinander trennt. Im Randbereich der Düsenöffnung der Mehrstoffauflaufdüse ist mindestens eine Begrenzungslippe vorgesehen, die in die Düsenöffnung vorsteht und so die Düsenöffnung verengt.
Erfindungsgemäß ist nun ferner vorgesehen, die Trennlamelle in dem Düsenkanal so anzuordnen, dass ihr düsenöffnungsseitiges Ende in einem Abschnitt der Düse angeordnet ist, in dem die wenigstens eine Begrenzungslippe eine Beschleunigung der Suspensionsströmung bewirkt. In dieser technischen Lösung ist dafür gesorgt, dass die sich am Trennlamellenende ablösenden Wirbel des Suspensionsstoffstroms dort entstehen, wo der Suspensionsstrom durch die Düsengeometrie beschleunigt wird. Durch diese Beschleunigung werden die Wirbel verkleinert bzw. verschwinden ganz, sodass die nachfolgende Bildung von Streifen durch einen ungleichmäßigen Suspensionsauftrag auf das Sieb verhindert ist.
Bei einer Düse mit einem schlitzförmigen Auslass gibt es grundsätzlich die Möglichkeit, eine oder zwei Begrenzungslippen entlang des Rands der Düsenöffnung vorzusehen. Wenn nur eine Begrenzungslippe vorgesehen ist, dann liegt diese in der Regel einem starren Abschnitt oder Düsenbauteil des Düsenkörpers gegenüber, d. h. jener feste Teil der Düse, der einerseits den Düsenkanal begrenzt, während die Begrenzungslippe an einem anderen Düsenbauteil angebracht ist, das die andere Seite des Düsenkanals begrenzt. Die Düsenbauteile können aus einem gemeinsamen Materialstück gefertigt und fest miteinander verbunden sein, sie können aber auch separate Elemente sein, die relativ zueinander angeordnet an einem Gestell fest oder verstellbar angebracht sind. Die Düse ist in der Regel in Fortsetzung der Suspensionszuführung mit Turbulenzgenerator etc. verbunden. Die Trennlamelle ist so befestigt, dass aus der Suspensionszuführung geschichtet austretende Suspension verschiedenen Seiten der Trennlamelle zugeführt wird, wodurch sich diese Suspensionsteilströme erst am Ende der Trennlamelle in der zuvor angegebenen Weise miteinander vereinigen können. Der Suspensionsstrom wird in der Regel in Form eines Freistrahls relativ kurzer Länge auf das Sieb abgegeben.
Es können auch zwei Begrenzungslippen vorgesehen sein, die an jeweils einem Rand der schlitzförmigen Düsenöffnung angebracht sind und in Richtung der bzw. in die Düsenöffnung vorstehen. Analog obigen Ausführungen nur mit besserer Verstellbarkeit wird hier ein Schlitz geschaffen, aus dem der gewünschte Suspensionsstrahl über die Maschinenbreite gleichmäßig verteilt austritt. Die Begrenzungslippen können auch verwendet werden, um die Faserstoffdichte, d. h. die Menge Suspensionsstrom in Maschinenquerrichtung örtlich einzustellen, um einen über die Maschine gleichmäßigen Faserstoffauftrag zu erhalten.
Die Begrenzungslippen können aus einem starren oder einem elastischen Material sein und mit einer geeigneten Halteeinrichtung am Düsenkörper angebracht sein, sodass eine lokale Verstellbarkeit gegebenenfalls auch unter Verbiegung der Düsenlippe erfolgen kann. Auf diese Weise lässt sich eine sehr präzise Maschineneinstellung erreichen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, insbesondere die Bemessung und Maßverhältnisse sowie die Gestaltung der Geometrie des Düsenkörpers sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Stoffauflaufdüse in einer schematisierten Schnittansicht; und
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Stoffauflaufdüse nach der Erfindung ebenfalls in einer schematischen Schnittansicht.
1 zeigt einen Düsenkörper 1, 2, der aus einem in 1 oberen Düsenbauteil 1 und einem in 1 unteren Düsenbauteil 2 besteht. Diese beiden Düsenbauteile 1 und 2 begrenzen einen Düsenkanal 7, der zur Durchleitung von Suspensionsströmen eingerichtet ist. Eine Trennlamelle 3 ist zwischen den beiden Düsenbauteilen 1 und 2 angeordnet und teilt den Düsenkanal 7 in etwa mittig in zwei Lagen auf. Die in 1 gezeigte Düse erstreckt sich senkrecht in die Zeichenebene hinein bzw. aus der Zeichenebene heraus über die Maschinenbreite. Am oberen Düsenbauteil 1 ist eine Begrenzungslippe 4 angebracht, wobei die Art der Anbringung in 1 nicht im Einzelnen gezeigt ist. Diese Begrenzungslippe 4 ragt um den Abstand s über das Düsenbauteil 1 in den Düsenkanal 7 hinein. Zusammen mit dem unteren Düsenbauteil, das keine verstellbare Begrenzungslippe aufweist, sondern als Düsenkörper den unteren Rand der schlitzförmigen Düse bildet, wird eine Düsenaustrittsöffnung 6 begrenzt, deren Höhe b in vertikaler Richtung durch die Spitze der Begrenzungslippe 4 einerseits und einen Kanalwandabschnitt des unteren Körperbauteils 2 andererseits begrenzt ist.
Wie in 1 zu erkennen ist, steht das untere Düsenbauteil 2 ein wenig nach links über die Düsenöffnung 6 in ihrer vertikalen Erstreckung hinaus vor. Diese Länge, mit der das untere Düsenbauteil 2 in Strömungsrichtung des Suspensionsstroms (in 1 von rechts nach links) vorsteht, wird in 1 mit L bezeichnet. Ferner ist zu erkennen, dass das düsenöffnungsseitige Ende der Trennlamelle 3 im Abstand A von der Düsenöffnung 6 angeordnet ist. Abstand A gibt an, wo die Spitze der Begrenzungslippe 4 in den Suspensionsstrom vorsteht.
Diese Länge A kann 1 mm betragen, dann liegt die Trennlamelle 3 mit ihrem Ende in der Nähe der Spitze der Begrenzungslippe 4. Abstand A kann bis zu 50 mm betragen, d. h. die Trennlamelle 3 ist 50 mm vor der Spitze der Begrenzungslippe 4 zu Ende. Besonders bevorzugt hat sich ein Wert von 5–20 mm Abstand herausgestellt, denn hier wird einerseits eine gute Wirbelauflösung erreicht und andererseits liegt das freie Ende der sehr dünnen Trennlamelle 3 innerhalb der Düse und ist so vor Beschädigung geschützt.
In 1 ist ferner ein Winkel a eingezeichnet, der die Neigung der Begrenzungslippe 4 gegenüber dem zu begrenzenden Stoffstrom widerspiegelt. Für diesen Wert geben die Erfinder einen Winkel von 5° bis 90° an, wobei 20–40° für a eine vorteilhafte Lösung darstellt. Es sei hier angemerkt, dass in den Ansprüchen der Winkel a anders definiert wurde, indem der Winkel zwischen der in 1 unteren Fläche der Begrenzungslippe 4 und der in 1 den Suspensionskanal begrenzenden Fläche des Düsenbauteils 1 angegeben wurde. Dabei ergibt sich der in den Ansprüchen angegebene Winkel aus 180° – a.
Im Übrigen ist in 1 noch gut zu erkennen, dass der Düsenkanal 7 von rechts nach links im gesamten Verlauf durch ebene Flächen begrenzt und verjüngend ausgeführt ist. Dies bedeutet, dass ausweislich 1 die ebenen Begrenzungsflächen des Kanals 7, die von den Düsenbauteilen 1 und 2 bereitgestellt werden, in Strömungsrichtung der Suspension aufeinander zulaufen.
2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stoffauflaufdüse. Mit gleichen Bezugszeichen bezeichnete Elemente haben die gleiche Funktion und werden hier um der Kürze willen nur noch kursorisch erläutert. Es soll lediglich der Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel näher beleuchtet werden.
Wie die Düse in 1 ist auch die Düse in 2 von zwei Düsenbauteilen 1 und 2 gebildet, die zwischen sich einen Düsenkanal 7 begrenzen. In dem Düsenkanal 7 ist eine Trennlamelle 3 angeordnet, die so angeordnet ist, dass ihr düsenöffnungsseitiges Ende im Abstand A von der Düsenöffnung 6 angeordnet ist.
Im Unterschied zu 1 sind in 2 zwei Begrenzungslippen 4 und 5 vorgesehen, die jeweils in den Öffnungsquerschnitt des Düsenkanals 7 ragen und dadurch die Düsenöffnung 6 beidseitig begrenzen. Der Betrag, um den die Begrenzungslippen 4 und 5 in den Düsenkanal vorstehen, ist in 2 mit s bezeichnet. Hier liegt s im Bereich von 1–12 mm und beträgt vorzugsweise 5–8 mm. Diese Maße gelten auch analog für die Begrenzungslippe 4 in 1. Zudem sind in 2 die Abstände s gleich groß gewählt, sie können aber auch verschieden sein.
Zudem ist gezeigt, dass die Trennlamelle 3 im Abstand A vor der Düsenöffnung 6 endet. Für dieses Maß A gilt analog den Ausführungen zu 1 ein Wert von 1 bis 50 mm als mögliche Anordnung, wobei ein Abstand A von 5 bis 20 mm bevorzugt ist. Das Lamellenende liegt innerhalb der Düse und ist geschützt. Die Weite der Düsenöffnung 6 ist in 2 mit b bezeichnet. Die Weite oder Schlitzbreite b der Düsenöffnung 6 beträgt in 2 15 mm; dieses Maß kann in der Praxis der Suspension entsprechend variiert werden.
Für die Neigung der Begrenzungslippen 4 und 5 ist ein Winkel a in 2 angedeutet, wobei die Winkelangaben in den Ansprüchen sich auf den Winkel beziehen, der zwischen der jeweils ebenen Fläche der Begrenzungslippe und der angrenzenden ebenen Fläche angegeben ist, die den Düsenkanal begrenzt. Dazu wird auch auf die Ausführungen in 1 verwiesen.
In der schematischen Darstellung in 2 sind die Begrenzungslippen 4 und 5 lediglich als Fortsetzung der Düsenkörper 1 und 2 gezeichnet. Sie können aber in den entsprechenden Halterungen beweglich oder verstellbar vorgesehen werden, wobei es möglich ist, eine oder beide Begrenzungslippen 4 und/oder 5 verstellbar auszugestalten. Auch die in 2 gezeigte Düse ist Bestandteil eines Stoffauflaufkastens und ist im Anschluss an eine Suspensionszuführung mit Turbulenzgenerator etc. vorgesehen, wobei die Suspension ebenfalls schichtweise durch die Trennlamelle 3 getrennt aufgegeben wird. Insoweit liegt den 1 und 2 der gleiche Aufbau zugrunde.
Es gibt verschiedene Variationsmöglichkeiten der in diesem Ausführungsbeispiel gezeigten Stoffauflaufdüse. So können insbesondere mehrere Trennlamellen 3 vorgesehen werden, deren Enden in ihrer Lage im Düsenkanal stromaufwärts des gezeigten Endes der Trennlamelle 3 liegen. Es ist aber auch möglich, die mehreren Trennlamellen so anzuordnen, dass sie gleichauf enden. Wie auch in der Ausführung gemäß 2 ist es vorzuziehen, wenn die Enden der Trennlamellen 3 dann innerhalb des Düsenkanals 7 sind, wodurch ein sinnvoller Schutz dieser empfindlichen Kante gegeben ist.

Claims

Stoffauflaufdüse für einen Mehrlagenstoffauflaufkasten einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, mit einem sich über die Breite der Faserstoffbahn erstreckenden Düsenkanal (7) mit einer schlitzförmigen Düsenöffnung (6), zum Ausstoß eines mehrlagig geschichteten Stoffsuspensionsstroms, mindestens einer sich über die Breite der Faserstoffbahn erstreckenden, in dem Düsenkanal (7) verlaufenden Trennlamelle (3), die den einer jeweiligen Stofflage zugeordneten Suspensionsstrom vom benachbarten Suspensionsstrom trennt, mindestens einer entlang des Rands der Düsenöffnung (6) angeordneten, in den Stoffsuspensionsstrom ragenden und den Durchlassquerschnitt der Düsenöffnung (6) verengenden Begrenzungslippe (4; 5), dadurch gekennzeichnet, dass das düsenöffnungsseitige Ende der mindestens einen Trennlamelle (3) in einem Abschnitt der Düse (1, 2) angeordnet ist, in dem die mindestens eine Begrenzungslippe (4; 5) den Stoffsuspensionsstrom beschleunigt, und der in Strömungsrichtung des Stoffstroms gemessene Abstand (A) der Trennlamelle (3) von einem von der Begrenzungslippe (4; 5) gebildeten Rand der Düsenöffnung (6) 1 bis 50 mm und vorzugsweise 5 bis 20 mm beträgt.
Stoffauflaufdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung (6) einerseits von einem Abschnitt der Düsenkanalwand und andererseits von der Begrenzungslippe (4) begrenzt ist, wobei der von der Abschnitt der Düsenkanalwand gebildete Rand der Düsenöffnung (6) in Strömungsrichtung der Stoffsuspension über die Begrenzungslippe (4) hinaus um einen Überstand L vorsteht.
Stoffauflaufdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis L/b der Länge L des Überstands zur Schlitzbreite b der Düsenöffnung (6) im Bereich von 1,0 bis 2,0 liegt und vorzugsweise 1,5 beträgt.
Stoffauflaufdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung (6) an ihren beiden Rändern von einer Begrenzungslippe (4; 5) begrenzt ist.
Stoffauflaufdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Stoffstrom vorstehenden Kanten der Begrenzungslippen (4; 5) bezüglich der Strömungsrichtung des Stoffstroms auf gleicher Höhe liegen.
Stoffauflaufdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Stoffstrom vorstehende, ebene Abschnitte der Begrenzungslippen (4; 5) mit der jeweils angrenzenden Düsenkanalwand einen Winkel gleicher Größe einschließen.
Stoffauflauf nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge s mit der die Begrenzungslippe (4; 5) in den Öffnungsbereich der Düse vorsteht im Bereich von 1 bis 12 mm liegt und vorzugsweise 7 mm beträgt.
Stoffauflaufdüse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein in den Stoffstrom vorstehender, ebener Abschnitt der Begrenzungslippe (4; 5) mit der angrenzenden Düsenkanalwand einen Winkel von 90 bis 175° und vorzugsweise von 140 bis 160° einschließt.
Stoffauflaufdüse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Trennlamelle (3) zum düsenöffnungsseitigen Ende hin abnimmt.
Stoffauflaufdüse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkanal (7) von ebenen, geneigten Düsenkanalwänden begrenzt ist, wobei der Querschnitt des Düsenkanals (7) zur Düsenöffnung (6) hin abnimmt.
Stoffauflaufdüse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungslippe (4; 5) sowohl hinsichtlich der Länge des Eingriffs in den Stoffsuspensionsstrom als auch hinsichtlich der Neigung einstellbar ist.
Stoffauflaufdüse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungslippe (4; 5) über die Breite der Faserstoffbahn hinweg lokal unterschiedlich einstellbar ist, um lokal die Länge des Eingriffs in den Stoffsuspensionsstrom und/oder die Neigung verschieden einzustellen.