DE2061506C3 - Papiermaschine mit senkrechter Bahnbildungszone - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Papiermaschine zur Herstellung einer Papierbahn mit einer senkrechten Bahnbildungszone nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und geht damit aus von dem deutschen Patent 1950686. Solche Senkrecht-Papiermaschinen sind erst in den letzten Jahren entwickelt worden und sind wegen ihres kleinen Platzbedarfes und der möglichen hohen Bahngeschwindigkeiten wirtschaftlich interessant. Sie lassen jedoch in mancher Hinsicht, wie z. B. Arbeitsablauf und erreichte Papierqualität, manches zu wünschen übrig. Wenn z. B. die Bahngeschwindigkeit erhöht wird, treten oft betriebstechnische Schwierigkeiten in Verbindung mit der Ablagerung bestimmter Papierstofftypen auf, die eine höhere Verdünnung des Stoffbreies erfordern. Die auftretenden Probleme beschränken sich nicht auf Schwierigkeiten in der Steuerung der Stofführung, die eine genügende Entwässerung der sich bildenden Bahn bei einem Mindestmaß an Beeinträchtigung der inneren Struktur der Bahn bewirken soll, die durch zu schnelle Entwässerung Sehaden erleiden kann, sondern umfassen auch Konstruktionsprobleme, die technische Angemessenheil von baulichen und/oder funktioneilen Teilen, vorzeitigen Verschleiß usw.

Die in dem deutschen Patent 1950686 beschrie- _bj bene Senkrecht-Papiermaschine mit gemeinsamer Umlenkung der beiden Siebbänder und der dazwischen eingebetteten Faserbahn im Anschluß an die Bahnbildungszone sieht innerhalb der Bahnbildungszone Abstreifer an gegenüberliegenden Seiten vor, die wegen ihres Kontaktes mit den Siebbändern einen Verschleiß verursachen sowie die Bahngeschwindigkeit begrenzen. Eine Begrenzung der Bahngeschwindigkeit setzt aber auch der Fliehkraft-Entwässerung im Bereich der Umlenkung im Anschluß an die Bahnbildungszone eine Grenze. Ferner sieht das ältere Patent vor, die Siebbänder sogleich nach der gemeinsamen Umlenkung voneinander zu trennen. Dies bedeutet, daß bis zum Abheben der beiden Siebbänder voneinander die Faserorientierung gefestigt und die Entwässerung beendet sein muß, was nur möglich ist bei entsprechend lang ausgeführter Bahnbildungszone und hoher Bahngeschwindigkeit zur Erzielung einer kräftigen Fliehkraft-Entwässerung, die wie gesagt durch die Abstreifer zu beiden Seiten der Bahnbildungszone aber begrenzt ist.

Ein weiteres Problem bei Senkrecht-Papiermaschinen mit geringem Platzbedarf ist der Zwang, die schnelle Entwässerung ohne Beeinträchtigung der Faserorientierung durchzuführen. Auch in dieser Hinsicht sind die Abstreifer im Bereich der Bahnbildungszone wegen des von ihnen ausgeübten Gegendruckes nachteilig.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Senkrecht-Papiermaschine mit geringem Platzbedarf zu schaffen, bei welcher der Papierbahn in einer ersten Entwässerungszone innerhalb der Bahnbildungszone ohne Gegendruck gegen die Siebbänder und damit ohne Störung der Faserorientierung das Wasser derart vollständig entzogen wird, daß der Druck der beiden Siebbänder bei der Umlenkung zur Fliehkraft-Entwässerung die Faserorientierung nicht mehr stören kann. Diese Aufgabe wird für eine Papiermaschine der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß

a) im Bereich zwischen den Brustwalzen und der Umlenkung die Siebbänder beiührungsfrei verlaufen,

b) die Umlenkung mindestens 90° beträgt, und

c) die Siebbänder im Anschluß an die Umlenkung parallel zueinander geführt werden.

Hierdurch wird folgendes erreicht: Der berührungslose Verlauf der Siebbänder in der Bahnbildungszone ermöglicht eine weitgehende Entwässerung ohne wesentlichen Druck von außen und allein durch die Konvergenz der Siebbänder bis zur Umlenkung. Diese Entwässerung bringt auch keine Störung der Faserorientierung mit sich, wie der berührungslose Verlauf der Siebbänder überhaupt erst den Weg zur Erhöhung der Bahngeschwindigkeit eröffnet.

Die Umlenkung um mindestens 90° im Anschluß an die Bahnbildungszone erfolgt schon bei weitgehend verfestigter Faserbahn und hat zur Folge, daß durch einen großen Umschlingungswinkel für die beiden Siebbänder mit der eingebetteten Faserbahn eine kräftige Fliehkraft-Entwässerung erfolgt. Diese kräftige Fliehkraft-Entwässerung vermag die gefestigte Faserorientierung nicht mehr zu beeinträchtigen.

Die Parallelführung der Siebbänder im Anschluß an die Umlenkung führt schließlich dazu, daß auf einer gewissen Laufstrecke die Faserbahn noch zwischen den Siebbändern verbleibt und hier noch eine zusätzliche Entwässerung durch Schwerkraft oder Saugkasten erfolgen kann.

Einige Varianten in der Ausbildung der Umlenkung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Papiermaschine gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Papiermaschine mit offener Walze als Umlenkung,

Fig. 2 eine Papiermaschine mit stationärer Umlenkung, und

Fig. 3 eine Papiermaschine mit massiver Walze als Umlenkung.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Papiermaschine 10 dargestellt. Man erkennt einen Stoffzuteilkasten 11, in den der Papierstoff in Form einer verdünnten wäßrigen Suspension von Fasern ständig eingeleitet wird. Der Kasten 11 steht in Verbindung mit einer Stauvorrichtung lla, die eine Einrichtung life zur Erhöhung der Vermischung von Fasern innerhalb der wäßrigen Suspension enthält, wodurch auch die darin vorliegende Turbulenz beseitigt wird. Die Stauvorrichtung lla speist einen sich mit hoher Geschwindigkeit in senkrechter Richtung bewegenden, banddünnen Papierstoffstrom in den sich senkrecht erstreckenden Herstellungsspalt G ein.

Unterhalb des Stoffzuteilers 11 sind zwei Brustwalzen 12 und 13 im Sinne der gekrümmten Pfeile drehbar gelagert, und zwar in einer waagerechten Ebene, um den Stoffstrom entlang einer waagerechten Ebene aufzunehmen. Der Abstand der Brustwalzen 12, 13 voneinander bestimmt die Gestalt des sich senkrecht erstreckenden Spaltes G, der die Dicke des aus der Stauvorrichtung lla austretenden Stoffstromes be- jo stimmt. Die Brustwalzen 12,13 sind mit Abstreifvorrichtungen 12a bzw. 13a versehen, die zur Säuberung der Umfangsflächcn der Walzen von anhaftenden Fremdkörpern dienen. Die Brustwalzen sind in Fig. 1 als massive Walzen dargestellt, jedoch ist es auch möglich, sie als offene Walzen auszubilden.

Von den beiden Siebbändern Fl und Fl ist das Siebband Fl als erstes Siebband bezeichnet und über die erste Brustwalze 12 herumgeführt. Dieses Siebband läuft dtnn über eine Mehrzahl von Siebführungen weiter, nämlich über eine offene Umlenkwalze 14, eine stationäre Saugvorrichtung 15 und eine Vielzahl von Führungswalzen 12c, die das wandernde Siebband Fl zurück zur ersten Brustwalze 12 leiten. Das zweite Siebband F2 wird über die zweite Brustwalze 13 geführt, läuft gemeinsam mit dem ersten Siebband Fl über die Umlenkwalze 14 sowie die Saugvorrichtung 15, um dann über eine Vielzahl von Führungswalzen 13 c zurück zur zweiten Brustwalze 13 geführt zu werden. Dh in Abständen aufeinanderfolgenden Führungswalzen 12c bzw. 13c können mit konventionellen Abstreifvorrichtungen lld bzw. 13d auf deren Ablaufflächen versehen werden, um anhaftende Fremdkörper abzuschaben. Zusätzlich werden die Führungswalze» 12c, 13c mit Spannvorrichtungen Ti bzw. TL versehen, die innerhalb der Siebbänder Fl, F2 eine gewünschte Zugspannung aufrechterhalten.

Die Brustwalzen 12, 13 sind im Verhältnis zur nachfolgenden Umlenkwalze 14 derart angeordnet, _ho daß die Siebbänder Fl, Fl Von dem anfänglichen keilförmigen Spalt G aus zusammenlaufen und gemeinsam über die Umlenkwalze 14 geleitet sind. Der Wasserentzug tritt in beträchtlichem Maße in dem mit A1 bezeichneten Bereich zwischen Spalt G und Um- „5 lenkwalze auf, indem das Wasser durch die Siebbänder auf deren den Um'f.ngsflächcn der Brustwalzen 12, 13 nachgeordneten Bereich austritt. Der Papicrstoffstrom trifft die Umfangsfläche der Siebbänder Fl, F2 im wesentlichen tangential, während diese über die Brustwalzen 12,13 geführt werden. Die Geschwindigkeit des Stoffstromes wird im wesentlichen in hydraulischen Druck verwandelt, der mithilft, den Papierstoff zu entwässern. Wie durch die Vielzahl der Pfeile im Bereich Al angegeben ist, werden auf den unmittelbaren Ablaufseiten der Walzen 12, 13 wesentliche Mengen von Wasser aus dem Papierstoff bzw. aus der sich bildenden Faserbahn W gezogen. In dieser anfänglichen Stufe der Siebbänder Fl, F2 wirken auf den Stoffstrom nur sehr kleine Drücke ein mit der Wirkung, daß die Fasern zwischen den wandernden Siebbär.dcrn derart umfaßt sind, daß eine natürliche Schwerkraftentwässerung unter einer Verteilung der verschieden langen Fasern innerhalb der sich neu bildenden Faserbahn eintritt. Eine solche Verteilung der Fasern über den Querschnitt trägt ursächlich zur Entstehung einer hochqualifizierten Faserbahn bei. Während die wandernden Siebbänder Fl, F2 weiterhin zusammenlaufen, werden sie über die Umfangsfläche der Umlenkwalze 14 geleitet, die in F i g. 1 als offene Walze dargestellt ist. Es ist zu bemerken, daß die innere Umfangsfläche des Siebbandes Fl im Bereich der Berührung bzw. der Umschlingung der Umlenkwalze 14 frei ist von Gegenhaltevorrichtungen. Die »innere Umfangsfläche« eines Siebbandes ist im folgenden auch mit »exponierter Fläche« bezeichnet, durch die der Abfluß von Wasser erfolgen kann. Über die Umlenkwalze 14 wird somit eine sandwich-artige Einheit geleitet, wobei das zweite Siebband F2 einen Teil der Umfangsfläche (mindestens 90°) der Umlenkwalze 14 unhüllt, der ausreicht, das Wasser aus den exponierten freien Sieboberflächen des Siebbandes auszutreiben, wie durch die Pfeile /42 schematisch angedeutet. Diese Änderung der Laufrichtung der Bahn bringt nicht nur eine zusätzliche Entwässerung mit sich, sondern erzeugt auch einen genügenden Druck auf die Fasern zwischen den wandernden Siebbändern, der dieselben aneinanderbringt und zur Bildung einer einheitlichen, sich im wesentlichen selbsttragenden Faserbahn W beiträgt.

Durch die Größe der Umschlingung, die im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ca. 90° beträgt, kann ein Einfluß auf den Grad des Wasserentzugs sowie auf die Zeitdauer eines auf die Faserbahn ausgeübten Druckes ausgeübt werden. Indem in Fig. 1 die Umlenkwalze 14 durch eine offene Walze dargestellt ist, erhält man den Vorteil, daß ein Wasserentzug auch zur Walze hin erfolgt. Die rotierende Ausführung der Siebführung hat ferner den Vorteil, daß an der Siebbahn FZ und der Führung selbst wenig Abnützung entsteht, zumal der Antrieb der Walze 14 im wesentlichen durch die Siebband-Bewegung erfolgt.

Während die Siebband-Einheit über die Umienkwalze 14 läuft und in einer waagerechten Richtung weiterwandert, wobei die innere Umfangsfläche des Siebbandes Fl die stationäre Wasser-Entzugsstrecke 15 berührt, bleib' die innere bzw. exponierte Fläche des Siebbandes F2 frei von Berührung mit irgendwelchen Gegenhältevöffichtungen. Die Entwässeiüngsstrecke 15, die wie dargestellt aus einer Mehrzahl von üblichen Saugkasten besteht, dient zum Entzug zusätzlicher Wassermengen aus der entstehenden Faserbahn und zur Bildung der Faser-Wasscr-Luft-Kontaktlinic entlang des Siebbandes Fl, wobei die neugcbildetc Faserbahn am Siebband Fl haftel und sich vom Siebband F2 löst. An der Abluufscitc der

Entwasserungsstrccke 15 wird das Siebband Fl über die erwähnten Führungswalzen 13c geleitet und hebt dabei von der Faserbahn H' ab.

Das Siebband Fl trägt die neu gebildete Faserbahn W in waagerechter Richtung weiter bis zur Berührung mit einem Übernahme-Filz PF, der eine Aufnahmewalze 26. an der ein Saugkasten 26« angebracht ist. die unter Unter-Atmosphärendruck gehalten ist und die in bekannter Weise die Faserbahn H' vom Siehband Fl zum Übernahme-Filz PF führt. Der Obernnhmc-I-ilz /Tbestellt aus einem feineren Ciowehe als die Sichhahn Fi und stellt dadurch eine dichtete Oberflache der feuchten Faserhahn U entgegen, wodurch die*-..¹ auf den t'hernahmo-Filz PF übergeht. Der I hernalime-lilz trügt die Faserhahn H aus der Siehpartie 10 aus /ur weiteren Behandlung. /. M. einer ersten Pieß-Station (nicht dargestellt). Zweckmäßig bildet der Uhernahme-Filz /'/·' ein endloses Band, das - eine Mehrzahl von Schieden bildend - über eine Mehrzahl von Walzen lauft.

In der Nähe der Lntwassenmgszone .-11. Λ2 und

15 ist eine Auffangwanne .S angeordnet, die das abgezogene Wasser auffangt und über eine Leitung .ST ableitet. Miteinander synchronisierte Antriehsvorriclitungon Λ/l und Λ/2 dienen zum Antrieb der Siebbahnen Al. Fl in Sioffstrom-CiesLii vindigkeiten. Wie dap'-^tellt. sind die Anlriehsvorriehtungen Λ71. Λ/2 mit einigen Führungswalze". 12< bzw. 13' · "r-ar.Jeii. ledoeh können sie auch mit anderen Walzen verbunden sein

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die Siehpartie 10 einer Papiermaschine nach Fig. I eine höchst einfache Vorrichtung darstellt, die ein Minimum an Siehfuhrungen benutzt, um einen Papierstoffstrom zu entwässern und eine selbsttragende Faserbiihn zu bilden. Wesentliche Wassermengen werden durch Schwerkraft-Entwässerung entzogen, zusatzliche Wassermengen durch den Einsatz von Zentrifugal- und Druckkräften. Gleichzeitig entsteht genügender Druck auf die sich bildende Faserbahn, wobei die einzelnen Fasern sich miteinander verschlingen und dadurch eine selbsttragende Faserbahn entsteht. Der erwähnte Druck entsteht im Bereich der I mschlinging der Umlenkwalze 14 durch die Siehhaiid-Einhei· Da die Umlenkwalze 14 eine rotierende Flache darstellt, die sich mit der Siebgeschwindigkeit bewegt und jeden Reibkontakt sowie eine Abnutzung '.erhindert, wird ein plötzlicher Druckanstieg vermieden, der die wandernde Faserbahn beschädigen und die Qualität des erhaltenen Papiers beeinträchtigen konnte.

Die in Y ig. 2 dargestellte Papiermaschine 20 ähnelt derjenigen nach Fig. 1 mit Ausnahme der Umlenkung 16. die an Stelle der Walze 14 tritt. Die Umlenkung

16 ist ortsfest ausgebildet und mit konvex gekrümmter Arbeitsfläche versehen, an der das Siebband Fl vorbeigleitet und die der Siebband-Faserbahn-Einheit einen Richtungswechsel gegenüber der bisherigen Laufrichtung aufzwingt, wobei das Siebband Fi gegen das Siebband Fl gedrängt wird und gleichzeitig die ₍ Verbindung der einzelnen Fasern der Faserbahn untereinander gefördert wird. Die Umlenkung 16 ist mit einer glatten, im wesentlichen reibungslosen, wasserundurchlässigen Oberfläche versehen, die die Siebbänder über eine Krümmung fort von der bisherigen ■ Laufrichtung fuhrt, und zwar mit einer Umfangsgeschwindigkeit, die genügt, um Wasser durch und weg von der exponierten Seite des Siehbandes Fl zu treiben, die frei von Berührung mit irgendwelchen Ge genhaltevorrichtungen ist.

Die Umlenkung 16 hat eine hinlere Arbeitskantt 16'. die unter einem Winkel von mindestens 5° vor der Siebrichtung divergiert, um an der Ablaufseite dei Umlenkung 16 ein Pumpen zu verhindern. Das Pum pen würde auf der neugebildetcn Faserbahn W unerwünschte Markierungen, Streifcnbildung usw. verursachen und ist somit zu vermeiden.

Gegenüber der hinteren Arbeitskante 16'der Umlenkung 16 ist eine kontinuierlich cntwässcrndi Streichleistc (Foil) 16« in cnglaufcndcr Beziehung zi der inneren Umfangsfläche des Siebbandes Fl angeordnet. Diese Strcichleiste ist mit einer Leitkante verschen, die an ihrem Scheitel etwas gekrümmt ist mit zum Abführen des entlang der Rückseite des Siebe· Fl mitgeführten Wassers dient. Die Entwässcrungs Streichleiste 16« bezweckt nicht, rl·" Siehbänder zu irgendeiner Richtungsänderung zu zwingen, sonderr dient lediglich dazu, die im Wasser enthaltener Fremdkörper abzulösen und <n die Auffangwanne S zu befördern.

Die Arbeitsfläche der Umlenkung 16 und dei Streichleiste 16« können mit einem harten, spiegel ähnlich glatten Überzug gewisse Bereiche versehet werden, d. h. derjenigen Bereiche, die mit den wandernd':·. Siebbändern in Berührung kommen "",.bei die Zusammensetzung dieses Überzugs gebildet sein kann aus Wolfram-Karbiden, Titan-Karbiden, einem keramisch kristallinen feuerfesten Mctalloxyd wie Aluminium-Oxyd od. dgl., welche alle .ipicgclähnlich poliert werden. Der keramische Überzug ergibt an dieser monolithischen Oberfläche eine Bedeckung dei Arbeitsfläche der Führungen 16 und 16« derart, dall ein Reiben auf der Arbeitsseite durch die Siebbahnen vermieden wird. Dieser Überzug kann ähnlich demjenigen erstellt werden, der in der US-PS 3 250671 beschrieben ist.

Die stationäre Umlenkung 16 nach Fig. 2 ermöglicht einen viel größeren Halbmesser der Krümmung gegenüber einer rotierenden Walze, ohne deren Plat? zu beanspruchen. Obwohl auf die Vorteile einer rotierenden Walze verzichtet wird, wird durch einen reinungsmindernden Überzug auf einer stationären Umlenkung 16 sehr wenig, wenn überhaupt ein senkrechter Druck auf die wandernden Siebbändei Fl. F2 ausgeübt. Die Vorrichtung 20 ist daher ebensr einfach in ihrer Bauart, wirtschaftlich im Unterhall und erzeugt trotzdem Papier hoher Qualität.

Fig. 3 zeigt die Siebpartie 40 einer Papiermaschine zur Erzeugung einer äußerst kompakten Faserbafin durch Einstellung eines vergrößerten Umschltngungswinkels im Bereich der Umlenkung der Faserbahn-Siebbahn-Einheit um die massive Umlenkwalze 14«. Die Umschlingung beträgt weniger als 180°, aber mehr als 90°, und erzeugt zusätzlichen Druck auf die Papierbahn, wodurch die einzelnen Fasern zu größerer Dichte und festerem Zusammenhalt, d. h. zur Bildung einer höchst dichten Faserbahn miteinander verbunden werden. Wie bereits ausgeführt, wird entlang der beiden Seiten der bahnbildenden Siebbänder Fl, Fl im Bereich Al eine Schwerkraft-Entwässerung ermöglicht, wobei im Bereich des Richtungswechsels bei der Walze 14a eine zusätzliche Entwässerung erfolgt, siehe die Pfeile Al. Der wesentliche Teil der Entwässerung erfolgt jedoch in der Zone Al.

Durch die Erfindung wird eine einheitliche und verbesserte senkrechte Papiermaschine geschaffen.

tlie eine Umlenkung /um schlagartigen Ablenken zweier Siebbänder enthält, /.wischen denen die Fascrhiihn eingebettei ist. Die Arbeitsgeschwindigkeit isl eine derartige, daß im Bereich der Siebfülirungen Wasser von dun freien Siebbandfliichen ausgetrieben wird, während die lasern miteinander verwohen und einhri-'iich /usammengefügt werden, so daß sich eine selbsttragende Faserbahn ergibt. Die dargestellten Vorrichtungen sind relativ einfach in der Bauart und wirtschaftlich im Unterhalt und benötigen ein Minimum an Siebfülirungen sowie an Bodeiifläche. wobei auch eine entsprechende Entwässerung er/ielt wird, um ein Zerreißen der Faserbahn oder Papierbahn zu verhindern.

Hiei/ti 2 I)IiItI /oieliiiimuon

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Papiermaschine zur Herstellung einer Papierbahn in einer senkrechten Bahnbildungszone zwischen zwei konvergierenden Siebbändern mit zwei horizontal gelagerten, einen Spalt bildenden Brustwalzen, mit einem oberhalb der Brustwalzen angeordneten Stoffauflauf sowie einer unterhalb der Bahnbildungszone angeordneten Umlenkung für die beiden Siebbänder nebst der dazwischen angeordneten Papierbahn, dadurch gekennzeichnet, daß

a) im Bereich zwischen den Brustwalzen (12, 13) und der Umlenkung (14, 16) die Siebbänder (Fl, Fl) berührungsfrei verlaufen,

b) die Umlenkung mindestens 90° beträgt,

c) die Siebbänder im Anschluß an die Umlenkung parallel zueinander geführt werden.

2. Papiermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung als stationäre und wasserdichte Einheit (16) ausgebildet ist und eine glatte, konvex gekrümmte Oberfläche (Fig. 2) aufweist.

3. Papiermaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Einheit mit einem Überzug aus einem "keramischen Material versehen ist.

4. Papiermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung eine dreh- jo bare Walze (14, 14a) ist (Fig. 1 und 3).

5. Papiermaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die War:_e (14) offen oder massiv ist.

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