DE2240596A1

DE2240596A1 - Walzen-formvorrichtung zur herstellung von faserbahnen

Info

Publication number: DE2240596A1
Application number: DE2240596A
Authority: DE
Inventors: Edgar J Justus; Arnold James Roerig
Original assignee: Beloit Corp
Current assignee: Beloit Corp
Priority date: 1971-08-18
Filing date: 1972-08-18
Publication date: 1973-03-01
Also published as: CA964089A; IT963930B; JPS4828702A; GB1394167A; ES405634A1; US3839149A

Description

22AO596

PATENTANWALT ■

DIPL.-ING. CARL O. BOECKER ... . ".".-..

667 ST. INGBERT

ENSHEIMER STRASSE 48

TEL. (06894) 14396

Beloit Corporation - 15. 8. 1972

Beloit., Wisconsin, U.S.A.

Akte: B 47 . .

Walzen-Formvorrichtung zur Herstellung von Paserbahnen

Die Erfindung betrifft eine Formvorrichtung zur Herstellung von Faserbahnen, bestehend aus einer rotierenden porösen Formwalze zum Entwässern des auf die Walzenoberfläche aufgebrachten Faserstoffbreies und einem den Stoff unter Druck aufnehmenden Stoff-Aufgabekasten, der sich entlang der Walze erstreckt und eine von einer unteren Wandung sowie einer oberen, der Walze gegenüberliegenden Wandung gebildete Austrittsöffnung für einen sichelförmigen Aufgabeabschnitt umfasste wobei sich von'der Austrittsöffnung entlang der Walzenoberfläche eine gekrümmte Abdeckung zur Bildung des sichelförmigen. Äufgabeabschnittes erstreckt.

Bei diesen sogenannten "Hydraulischen Formvorrichtungen" wird der Faserstoffbrei unter Druck auf die Oberfläche der Walze aufgebracht, um.den Grad der Entwässerung zu erhöhen j, wobei schon ¥erbesserungen vorgeschlagen worden sind., um einen schnelleren, mehr zufriedenstellenden Formprozess zu erhalten, innerhalb dessen verschiedene Arten des Stoffes mit verschiedenen Pasern und unterschiedlicher Konsistenz zufriedenstellend behandelt werden können.

In einer hydraulischen Formvorrichtung der bezeichneten Art wird der Stoff über einen Druck-Aufgabekasten der aufwärts laufenden Oberflächenseite der porösen Walze zugeführte Die zufrieden™

stellende Herstellung einer Paserbahn-mit gleichförmig verteilten beliebig zufällig orientierten Fasern hängt von-einer Mehrzahl von Paktoren ab, zu denen die Entwässerungs-Profilgröße des Stoffes während seiner Aufbringung auf die rotierende poröse Walze gehört. Wo eine Platte oder eine Abdeckung vorgesehen ist, um den Stoffstrom unter Druck der Walzenoberfläche zuzuleiten, wird der flüssige Stoff durch die Abdeckung eingezwängt, bis die Faserbahn gebildet ist. Während der Zeit, in der der Stoff zwischen der Abdeckung und der Walze gehalten wird, muss der Raum zwischen der Abdeckung und der Walze entsprechend dem Ausmaß der Entwässeung in die Walze hinein in eine verjüngte Formbildungszone sich vermindern. Dies ändert sich mit der Konsistenz und den Arten des Stoffes, der Drücke und der Strömungswerte, sodaß die bisher auf dem Markt befindlichen Konstruktionen hinsichtlich der Schaffung einer befriedigenden Faserbahn unter veränderlichen Bedingungen mit Nachteilen behaftet sind. Diese veränderlichen Bedingungen bestehen aus dan Arten und Konsistenzen des Stoffes, der Formgeschwindigkeit, den Drücken in dem Stoff-Aufgabekasten und anderen Faktoren.

Es ist demgemäß ein Ziel der Erfindung, einen verbesserten hydraulischen Stoff-Aufgabekasten zu schaffen, der gegenüber den auf dem Markt befindlichen Aufgabekästen funktionell verbessert ist, indem er den Veränderungen der Formbedingungen angepasst werden kann und darüberhinaus eine optimale Bildung einer Faserbahn mit sich bringt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in einem verbesserten Stoff-Aufgabekasten, der die Bildung einer besseren Faserbahn ermöglicht und Verstellmöglichkeiten bietet, die eine gleichmassige, beliebig zufällige Orientierung und Dispersion der Fasern ermöglicht.

Ein weiterer Faktor, der bei der Bildung einer Faserbahn in einem hydraulischen Aufgabekasten in Betracht zu ziehen ist besteht in der Beschaffenheit des Stoffbreies, in der er an der Formwalze

nicht/
ankommt. Eine/beliebig zufällige Verteilung der Fasern, eine Orientierung de;r Fasern entweder in Quer- oder in Längsrichtung der Vorrichtung, und eine Ausflockung der Fasern tragen zur Her-

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stellung einer Paserbahn von verminderter Qualität bei. Mit den bisher auf dem Markt befindlichen Porrnvorrichtungeh ist es schwierig, eine- gleichmässige Faserverteilung im Stoff bei relativ niedrigen Stromgeschwindigkeiten aufrechtzuerhalten, die in Pormvorriehtungen der beschriebenen Art auftreten, in denen die Bahn auf einer porösen Walze gebildet xdrd. Große Anstrengungen sind gemacht worden, um in Hochgesehwindigkeits-Fourdriniermaschinen eine gleichmässige Verteilung der Fasern zu erhalten, Jedoch war es hier nicht so kritisch, wie wenn in einer Walzen-Formvorrichtung eine gleichmässige Faserdisperion erhalten werden soll. Aber es war bekannt, daß' eine gleichmässige und richtige Dispersion zu einer verbesserten Formung führen muss. Indem ein verbesserter Stoffgrad und eine verbesserte Formung auf einer Walzen-Formvorrichtung erreicht wird, können bessere Faserbahnen und bessere Bretter hergestellt werden, wie auch die Festigkeit solcher Bahnen für jede gegebene Stoffart gesteigert werden kann.

Es ist demgemäß ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte Konstruktion eines Stoff-Aufgabekastens für die Lieferung von gleichmässig gut dispergiertem Stoff zu der Walze einer Formvorrichtung zu schaffen.

Ein Merkmal der Erfindung besteht in der Zuführung des Stoffbreies zu einem sichelförmigen Äufgabeabschnitt einer Walzen-Formvorrichtung mit gleichmässig verteilten Fasern, wobei eine Druck-Formbildungszone geschaffen wird, in der die Abdeckung biegsam und von der Anfangskante zu ihrer Endkante verstellbar ist, sodaß· der sichelförmige Aufgabeabschnitt und der Abstand der Abdeckung an ihrer Endkante unabhängig voneinander verstellt und die Krümmung der Formbildungszone unabhängig eingestellt werden kann, womit die Formbildungszone in Übereinstimmung mit der Ehtwässerungs-Profilgröße für optimale Formbildung der Bahn eingestellt werden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine verbesserte hydraulische Walzen-Formvorrichtung zu schaffen, die verbesserte Konstruktionsmerkmale aufweist und mehr gedrungen baut als bisher vorhandene.

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In der Zeichnung ist ein AusfUhrungsbeispiel einer Formvorrichtung zur Herstellung von Paserbahnen gemäß der Erfindung in Seitenansicht und teilweise im Schnitt dargestellt. Die Vorrichtung besteht zunächst aus einer rotierenden porösen Formwalze 10. Sie hat einen gelochten Mantel, der das über die Fcrmbildungszone 25 auf der aufwärts laufenden Seite der Walzenoberfläche austretende Wasser aufnimmt und ableitet. Der Mantel der Formwalze 10 kann auch als Saugwalze ausgeführt werden mit einem Saugflansch, der sich über die Formbildungszone 25 bis zu der Filzbahn 11 erstreckt.

Die an der aufwärts laufenden Oberflächenseite der Walze 10 gebildete Faserbahn wird an die Filzbahn 11 übergeben, wobei die Filzbahn ein oder mehrere zusätzliche Lagen von Faserbahnen fördern kann, die von anderen Formvorrichtungen entlang der Maschinenrichtung gebildet werden.

Der Stoffbrei wird der Walze 10 durch einen Druck-Aufgabekasten 13 zugeführt. Dieser erhält den Stoff über eine Kopfkammer 14 von einer nicht dargestellten Flügelpumpe. Aus der Kopfkammer gelangt der Stoff durch eine Mehrzahl von zylindrischen Durchgängen 15. In der Kopfkammer 14 herrscht turbulente Strömung mit einer guten Dispersion der Fasern, wobei der Grad der Turbulenz aufgrund der rohrförmigen Durchgänge 15 vermindert wird, womit die beliebig zufällige, ungerichtete Orientierung der Fasern beibehalten wird.

Im Anschluss an die rohrförmigen Durchgänge I5 geht der Stoff in einen sich verjüngenden Kammerabschnitt l^a, der von einer unteren Wandung 18 und einer oberen Wandung 20 begrenzt ist, die der Walze 10 gegenüberliegt. Der Kammerabschnitt IJa ist mit biegsamen Leitblechen l6 versehen, die den Grad der Turbulenz der Strömung weiter verringern, über eine Austrittsöffnung l^b ergießt sich der Stoff in die Formbildungszone 25. Am unteren Teil der Austrittsöffnung befindet sich eine Flügelplatte 19* die fest mit dem auslaufseitigen Ende der starren unteren Wandung 18 verbunden ist. Am Schwanzende der Flügelplatte I9 gelangt der Stoff auf die Oberfläche der Walze 10.

Die obere Kammerwandung 20 ist vorzugsweise schwenkbar montiert, um die Größe der Austrittsöffnung 1^b ändern.zu können. Kine

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bevorzugte Form eines Gelenkes besteht aus einer relativ steifen Kunststoff-Verbindung 21, die an dem stromaufwärts gerichteten Ende 20b der oberen Wandung 20 befestigt ist und dem stromabwärts gerichteten Ende 20c erlaubt, Schwenkbewegungen relativ zu der Flügelplatte 19 auszuführen. Die gelanktartige Kunststoff-Verbindung 21 besteht vorzugsweise aus bewehrtem Kunststoff, z.B. glasfaserverstärktem Kunststoff. Wie in der Zeichnung dargestellt ist, ist die Kunststoff-Verbindung 21 mit dem Aufgabekasten 13 und der Wandung 20 verschraubt und bildet eine glatte innere Oberfläche, an der keine Fasern eingefangen und zurückgehalten werden, und die einen ungehinderten Stromfluss für den Stoff sicherstellt.

Es wurde erkannt, daß der Grad der Turbulenz innerhalb des Stoffbreies weiterhin reduziert werden' kann, um eine gute Verteilung und eine richtige Orientierung der Fasern zu erhalten und aufrechtzuerhalten, indem innerhalb des sich verjüngenden Kammerabschnittes 13>a biegsame Leitbleche 16 vorgesehen werden» Die biegsamen Leitbleche 16 sind vorzugsweise in der Querebene der Vorrichtung aufeinanderfolgend angeordnet» Als Alternative können die biegsamen Leitbleche 16 auch aus zahlreichen voneinander getrennten Fäden bestehen. Grundsätzlich wurde erkannte daß gewöhnliche Abtrennungen oder Unterteilungen in den Leitblechen 16, die mit einer Kommunikation zwischen den zwischen den Leitblechen befindlichen Kanälen führen, zu der Ausbildung von Strömlingswulsten oder dergleichen Unregelmässigkeiten im Strom führte die sich bis in die Formbildungszone 25 fortsetzen _s sodaß sich in der Faserbahn ebensolche Wülste einstellen» Mit andern Wörtern Mit den Leitblechen 16 oder einer Vielzahl von Leitfäden behalten Stoffströme ihre niedrige Turbulenz bei, sodaß die Fasern sieh weder in einer Querrichtung noch in einer Längsrichtung der Maschine orientieren, wenn sie durch die verjüngte Kammer 12a." fließen. Wesentlich ist dabei _s daß die Leitelemente lö an ihren stromaufwärts gerichtet®! Eouen 17 verankert sind und mit ihren Schwanzenden unter den Kräften des durchfließenden Stoffstromes frei einstellbar sind. Ks wurde ebenfalls erkannt, daß die Zahl der biegsamen Leitbleche 16 begrenzt sein sollte. Die Verjüngung der länglichen Kammer 13& soll nicht weniger als 3° betragen₀

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Die Formbildungszone 25 wird zwischen der Oberfläche der VJaIze 10 und einer dachförmigen Abdeckung 22 gebildet. Diese Abdeckung besteht aus biegsamem Werkstoff wie beispielsweise glasfaserverstärktem Kunststoff oder anderem bewehrtem Kunststoff, der eine ausreichende Steifigkeit hat, um seine Gestalt unter den von dem Stoff in der Formbildungszone 25 ausgeübten Druck beizubehalten, wobei aber die Gestalt der Abdeckung 22 veränderlich sein soll unter Kräften, die auf die stromaufwärts gerichtete Kante 22a und die stromabwärts gerichtete Kante 22b der Abdeckung 22 zur Einwirkung gebracht werden. Die Herstellung der Abdeckung 22 aus glasfaserverstärktem Kunststoff Ist weniger kostspielig und erleichtert auch die Formgebung, wie sie gerade gewünscht wird.

Die Abdeckung 22 ist mit ihrer stromaufwärts gerichteten Kante 22a an dem stromabwärts gerichteten Ende der Dachwandung 20 befestigt. Die gesamte Abdeckung 20,22 wird von einem durchgehenden Träger 26 getragen, der mechanisch oder hydraulisch positioniert werden kann, wie es durch den Pfeil 27 angedeutet ist. Die Lage des Trägers 26 bestimmt die Gesamtlage der Abdeckung 22 relativ zur Oberfläche der Walze 10 und ebenso die Gesamtlage des stromabwärts gerichteten Endes 20c der oberen Wandung 20. Jede Verstellung des Trägers 26 ändert die Größe der Austrittsöffnung 13b und damit den Zuflus^f des Stoffes ohne Änderung der Krümmung der Abdeckung 22 im Bereich des sichelförmigen Aufgabeabschnitt&s.

Um die Lage der stromaufwärts gerichteten Kante 22a der Abdeckung 22 und deren stromabwärts gerichteten Kante 22b zu verändern, sind zusätzliche Stellmittel vorgesehen. Diese bestehen aus kraftausübenden Gliedern, nämlich einer SteBrorrichtung 23 und einer Stellvorrichtung 2k, die die Verbindung zwischen dem Träger 26 und den beiden Kanten 22a und 22b herstellen.

Die Betätigung der stromaufwärts gelegenen Stellvorrichtung verändert die Austrittsöffnung 13b und die in die Formbildungszone 25 eingeleitete Stoffmenge. Eine Betätigung der stromabwärts gelegenen Stellvorrichtung 2k verändert den Abstand zwischen der Kante 22b der Abdeckung 22 und der Walzenoberfläche.

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Die beiderseitigen Kanten 22a und 22b der Abdeckung 22 sind derart gehaltert, daß die Abdeckung 22 gebogen wird, wenn die Kanten verstellt werden. Mit anderen Worten: wenn die stromabwärts gerichtete Kante 22b auf die Walze 10 zu oder von ihr weg bewegt wird, ist die stromaufwärts gelegene Kante 22a auslegerartig gehaltert_f d.h. fest eingespannt, sodaß über die Länge der Abdeckung 22 eine Verbiegung eintritt. In ähnlicher Weise ist die stromabwärts gerichtete Kante 22b steif gehaltert, sodaß die Abdeckung 22 verbogen wird, wenn die andere Kante 22a zur Walze hin oder feon ihr weg bewegt wird..

Die Abdeckung 22 ist auch so entworfen, daß sich ihre Dicke über ihre Länge ändert, sodaß über den Verstellbereich der Kanten 22a und 22b die Abdeckung so gebogen wird, daß eine optimale Gestalt und Verjüngung der Formbildungszone 25 aufrechterhalten wird. Wie in der Zeichnung dargestellt, erfordert eine derartige Gestaltung der Abdeckung 22 eine Verjüngung ihres Querschnittes in Stromrichtung. Die Stärke der Abdeckung 22 ist so zu entwerfen, daß ihre Krümmung sich ändert, wenn die eine oder die andere Kante der Abdeckung bewegt wird, xun eine Formbildungszone optimaler Gestalt aufrechtzuerhalten. Dies bedeutet, daß die Entwässerungs-Profilgröße über die Formbildungszone sich ändern wird und über ihre Länge optimal bleibt, wenn die an die Formbildungszone angeschlossene Austrittsöffnung iyo oder die Stellung der Kante 22b am Sehwanzende der Abdeckung 22- verändert wird.

Die Walzen-Formvorrichtung gemäß der Erfindung umfasst demnach drei Stellvorrichtungen, nämlich

1) die Beweglichkeit des Trägers 26 in Pfeilrichtung 27 zur Verlagerung der Abdeckung 22 und der daran anschließenden Wandung 20 des Aufgabekastens 13 als Ganzes,

2) die Stollvorrichtung 23 zum Verändern der Austrittsöffnung bei gleichzeitiger Anpassung des Querschnittes der sichelförmigen Formbildungszone 25 an die Größe des Stoffstromes,

3) die Stellvorrichtung 2k zur Einstellung der Krümmung der bei 22a .feat eingespannten Abdeckung 22.

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Claims

PATENTANWALT
DIPL.-ING. CARL O. BOECKER

667 ST. INGBERT

ENSHElMER STRASSE 48

TEL. (068 94) 14396

Beloit Corporation I5. 8. 1972

Beloit, Wisconsin, U.S.A.

Patentansprüche

Formvorrichtung zur Herstellung von Faserbahnen, bestehend aus einer rotierenden porösen Walze zum Entwässern des auf die Walze aufgebrachten Faserstoffbreies und einem den Stoff unter Druck aufnehmenden Stoff-Aufgabekasten, der sich entlang der Walze erstreckt und eine von einer unteren Wandung sowie einer oberen, der Walze gegenüberliegenden Wandung gebildete Austrittsöffnung für einen sichelförmigen Aufgäbeabschnitt umfasst, wobei sich von der AuStrittsöffnung entlang der Walzenoberfläche eine gekrümmte Abdeckung zur Bildung des sichelförmigen Aufgabeabschnittes erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsbogen der Abdeckung (22) verstellbar ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung aus einer einstückigen Deckplatte (22) aus biegsamem Werkstoff besteht.

Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatte (22) aus bewehrtem Kunststoff besteht.

Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Stoff-Aufgabekastens (l3) eine Mehrzahl von sich parallel zu der Walzenachse erstreckenden biegsamen Leitelementen (l6) angeordnet ist, die an ihren stromaufwärts gerichteten Enden (17) verankert und mit ihren stromabwärts gerichteten Enden unter den Kräften des durchfließenden Stoffstromes frei einstellbar sind.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4 mit einer sich von der Austrittsöffnung des Stoff-Aufgabekastens entlang der Walzenoberfläche erstreckenden gekrümmten Abdeckung·.,

" gekennzeichnet durch eine erste, mit dem stromaufwärts gerichteten Ende der Abdeckung (22) verbundene Stellvorrichtung (25) und eine zweite, mit dem stromabwärts gerichteten Ende der Abdeckung verbundene Stellvorrichtung (24) zur Einstellung des Abstandes der Abdeckung von der Walzenoberfläche.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Abdeckung (22) biegsam ist und Stellmittel zur Einstellung des Krümmungsbogens der Abdeckung vorgesehen sind.

7· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem stromabwärts gerichteten Ende der Abdeckung (22) angreifende Stellmittel (24) zur Verstellung von deren Krümmungsbogen vorgesehen sind.

8. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Wandung (20) des Stoff-Aufgabekastens (13) an ihrem stromaufwärts gerichteten Ende schwenkbar gehaltert ind die gekrümmte Abdeckung (22) in Richtung ihrer Krümmung ". unsteif an die obere Wandung angeschlossen ist.

9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Wandung (20) des Stoff-Aufgabekastens (13) über eine biegsame Kunststoff-Verbindung (21) an den Aufgabekasten · angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Stellvorrichtung (27) zum Bewegen der gekrümmten Abdeckung (22 relativ zur Walzenoberfläche, eine zweite Stellvorrichtung (23 zum Bewegen der stromaufwärts gerichteten Kante (22a) der Abdeckung relativ zur Walzenoberfläche und durch eine dritte Stellvorrichtung (24) zum Bewegen der stromabwärts gerichteten Kante (22b) der Abdeckung relativ zur Walzenoberfläche.

11. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Mehr zahl von länglichen Durchgängen (I5) ini Stoff-Aufgabekasten (13)t die sich parallel zum durch den Aufgabekasten gehenden Stbffstrom erstrecken und stromaufwärts der biegsamen Leiteiemente (l6) angeordnet sind.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsamen Leitelemente (16) in einer Querebene der Vorrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind.

I?. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (22) biegsam ist und sowohl an ihren stromaufwärts als auch stromabwärts gerichteten Kanten (22a,22b) unabhängig auslegerartig gehaltert sind, wobei Stellmittel (23,24) zur Änderung der Lage der Kanten relativ zur Walzenoberfläche vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (22) an ihrer stromaufwärts gerichteten Kante (22a) auslegerartig gehaltert ist und Stellmittel (24) zum Verstellen der Lage der stromabwärts gerichteten Kante (22b) relativ zur Walzenoberfläche vorgesehen sind, wobei die Abdeckung in Stromrichtung verjüngt ausgeführt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (22) zumindest an einer ihrer Kanten (22a) auslegerartig gehaltert ist, und daß das Profil der Abdeckung über deren Länge sich in Stromrichtung ändert, sodaß die Form-^ bildungszone (25) zwischen Abdeckung und Walze (10) unter Änderungen der Lage der der auslegerartig gehalterten Kante gegenüberliegenden Kante (22b) eine optimale Gestalt beibehält.

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