DE3208002A1

DE3208002A1 - Verfahren bei der papierherstellung

Info

Publication number: DE3208002A1
Application number: DE19823208002
Authority: DE
Inventors: Antti 40720 Jyväskylä Lehtinen
Original assignee: Valmet Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1981-03-16
Filing date: 1982-03-05
Publication date: 1982-09-23
Also published as: SE8201584L; CA1170486A; FI61735B; FI61735C; SE448556B; US4391672A

Description

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..Dipl.'-Lng\^*Tiedtke Dipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams

Bavariaring 4, Postfach 20 240? 8000 München 2

Tel.: 0 89-53 96 53

Telex: 5-24 845 tipat

cable: Germaniapatent München

5. März 1982

DE 1917

case FI 810812

Valmot Oy Helsinki / Finnland

Vcriahrcn bei. der Papierherstellung

U(iulHi:lin rinnk (Mimrhoii) KIo. 51/61 0Λ)

Drosdnor Dank (Munchenl KIo 3939 Posischeck (München) KIo, 670-43-804

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren bei der Papierherstellung zur Behandlung eines dabei verwendeten Tucher,, wie z. B. eines Filzes, oder einer herzustellenden Papieroder Kartonbahn, insbesondere zur Intensivierung der Filzaufbereitung, der Förderung der Entwässerung einer Papior- oder Kartonbahn oder zur Ausführung ähnlicher Zwecke, in welchem Verfahren Ultraschallgeber oder ähnliche audiofrequente Geber oder Geberreihen verwendet werden, die in der Nähe der zu behandelnden Stelle angebracht sind, und bei welchem Verfahren zwischen der zu behandelnden Stelle und den Gebern eine Schaltflüssigkeit verwendet wird, als welche entweder eine speziell an den Einflußbereich gebrachte Schaltflüssigkeit, zweckmäßig Wasser, oder aus dor l'upicn- oder Kartonbahn entzogene:; Wassor dient.

Es ist bekannt, daß bei der Papierherstellung Schwingungen mit hoher Frequenz, z. B. ultraschallfrequente längsgerichtete Schwingungen, eingesetzt werden. In dieser Hinsicht wird als Beispiele auf folgende Patentliteratur hingewiesen: CH-PS 395 723, DE-PS 884 457, 943 029, 1 185 und 1 957 469, FR-Patent 1 423 781 sowie US-Patente 3 688 527, 3 829 328 und 4 191 611.

Zum Stand der Technik wird auf den Artikel den "Paper Trade Journal" vom 15. Januar 1977, S. 23-2(>, hiiu|<··- wiesen.

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Außerdem wird auf die FI-Patentanmeldung der Anmelderin Nr. 802180 hingewiesen, deren Verfahren durch vorliegende Erfindung weiter entwickelt werden sollen.

Von den oben genannten Veröffentlichungen wird die vorliegende Erfindung am nächsten vom technischen Stand der drei genannten US-Patente und des obengenannten Zeitungsartikels berührt. Nach diesem Stand der Technik wird zur Intensivierung der Reinigung des Naßpressenfilzes einer Papiermaschine ein in der Nähe des Filzes angeordneter Reinigungskopf verwendet, in dem sich ein Ultraschallschwingungsverstärker befindet, der als Ausstrahler der längsgerichteter Schwingungen dient. Auf der gegenüberliegenden Seite des Reinigungskopfes befindet sich ein passiver akustischer Reflektor. Vor dem Reinigungskopf sind auf dessen Seite Vorrichtungen angeordnet, mit denen Flüssigkeit auf den Filz gebracht wird, die sowohl als Reinigungsflüssigkeit als auch als Schaltflüssigkeit der Ultraschallschwingungen dienen kann.

Gemäß dieser bekannten Technik wird die Resonanz zwischen dem Reinigungskopf und dem akustischen Reflektor derart genutzt, daß der Abstand zwischen dem Reinigungskopf und dem akustischen Reflektor, d. h. die Größe des Abstandes, über den der zu reinigende Filz oder ein anderes Tuch verläuft, auf die Länge der Halbwelle (1/2) der Wellenlänge der akustischen Schwingung oder deren Vielfaches (n · ^) abgestimmt wird. Auf diese Weise wird eine Resonanz erzeugt, in der eine vom passiven akustischen Reflektor reflektierte Welle mit der kommenden Welle gleichphasig ist. Dadurch wird angestrebt, an der zu reinigenden Stelle ein Ultraschallfeld mit ausreichend großer Intensität zu schaffen, wodurch Verunreinigungen, wie z. B. Fasern, vom Filz oder dergleichen abgelöst werden.

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Bereits in diesem Zusammenhang ist hervorzuheben, daß die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf Ultraschallfrequenzen beschränkt ist, sondern in dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Schallfrequenzen des Hörbereiches verwendet werden können, deren Frequenz genügend hoch liegt, d. h. z. B. mehrere kHz beträgt, damit die gewünschten Wirkungen erzielt werden.

In oben genannter FI-Patentanmeldung Nr. 802180 der Anmelderin ist die Verwendung von längsgerichteten Schallschwingungen des Ultraschall- und des Hörbereichs relativ hoher Frequenzen für mehrere verschiedene Aufgaben im Papierherstellungsprozeß beschrieben. In genannter Anmeldung ist dargestellt, daß Schwingungen des Ultraschall- oder des Hörbereichs relativ hoher Frequenzen im Papierherstellungsprozeß in den Entwässerungselementen der Papiermaschine, im Mahlgerät, in der Mischpumpe des Papierhalbstoffes, im Stoffauflauf und/oder an Walzen oder dergleichen der Pressenpartie einer Papiermaschine dadurch genutzt werden, daß ein intensives Schallfeld hoher Frequenz mit Hilfe der zu den oben genannten Vorrichtungen gehörenden Teile auf die Papierbahn oder die Fasern der Halbstoffsuspension gerichtet werden, wobei das aus der Papierbahn austretende Wasser oder das Wasser der Halbstoffsuspension als leitende Schaltflüssigkeit der Schallfrequenz-Schwingungen dient. Einer der Zwecke der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben genannten Verwendungszwecke noch dadurch zu erweitern, daß diese durch die Verwendung der Schwingungen hoher Frequenz bei der Reinigung von Papiermaschinenfilzen oder ähnlicher Tücher ergänzt werden. Bei letztgenannter Aufgabe liegt der besondere Zweck der Erfindung darin, die in den drei oben genannten US-Patentschriften und im genannten Zeitschriftenartikel beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen zu verbessern und die bei diesen in der Praxis aufgetretenen Nachteile zu beseitigen, von denen die schwersten darin bestem-

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den, daß der Einflußbereich der Schallschwingungen bei Verwendung eines passiven Reflektors in Geweberichtung von Filz oder Bahn nicht exakt auf eine gewünschte Stelle ausgerichtet werden konnte. Eine Ausrichtung dieser Art ist jedoch in der Praxis sehr notwendig, wenn z. B. ein besonders starker Schallschwingungseinfluß auf Teile von Tuchoberflächen oder z. B. zur Beherrschung der Füllstoffverteilung der Bahn auf bestimmte Teile in Bahnstärkenrichtung gerichtet werden soll.

Bei der Reinigung von harten, z. B. Metall- oder Kunststoffgegenständen hat sich die Verwendung von Ultraschall als sehr wirksam erwiesen, wogegen bei Ultraschallbehandlung und -reinigung von elastischen und porösen Stoffen nicht immer die gewünschten Resultate erzielt wurden. Dies ist hauptsächlich auf die Festigkeitseigenschaften und Elastizität dieser Stoffe zurückzuführen, woraus folgt, daß in das zu reinigende oder zu behandelnde Material mit Ultraschall keine Schwingungen ausreichend großer Amplitude induziert werden konnten.

Zur Erzielung der im vorstehenden beschriebenen und im folgenden deutlich werdenden Ziele ist für das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen charakteristisch, 2^r>

daß genannte schallgeber oder Geberreihen an der zu behandelnden Stelle auf beiden einander gegenüberliegenden Seiten einander entgegengesetzt angeordnet sind,

daß in die einzelnen Geber längsgerichtete Schallschwingungen entweder mit gleicher Frequenz oder mit verschiedenen Frequenzen eingespeist werden und daß bei der Speisung der auf verschiedenen Seiten der Behandlungsstelle befindlichen Geber oder Geberreihen mit gleicher Frequenz die Phasenver-Schiebung der in die einzelnen Geber gespeisten Schwingungen

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geändert wird oder bei Verwendung unterschiedlicher Frequenzen die Frequenzdifferenz derart geändert wird, daß an der zu behandelnden Stelle ein Schwingungskombinationsfeld entsteht, dessen einflußreichster Bereich zur Wirkung auf einen

5 oder mehrere gewünschte Bereiche der zu behandelnden Stelle durch Regelung oder Einstellung genannter Phasenverschiebung und/oder Frequenzdifferenz ausgerichtet wird.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich bei erfindungsgemäßer Verwendung von zwei gegeneinander gerichteten Schallgebern, zweckmäßig Ultraschallgebern, zwischen denen die zu behandelnde Stelle, wie z. B. ein aufzubereitender Filz oder eine zu behandelnde Papierbahn verläuft, die Grenzflächenreibung zwischen der Wirkungsfläche der Geber und der Schaltflüssigkeit in entscheidendem Maße verringert, was das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich vorteilhafter macht, als die Verwendung passiver Reflektoren, bei denen sehr große Grenzflächenreibung auftritt, die in einigen Fällen, insbesondere wenn es um eine Papierbahn geht, die Verwendung des in Frage stehenden Resonanzverfahrens völlig unmöglich machen kann.

Wenn erfindungsgemäß Ultraschallschwingungen oder AudioSchwingungen ausreichend hoher Frequenz auf eine zu behandelnde Stelle gerichtet werden, kann der wirksamste Bereich des gemeinsamen Feldes dieser aus verschiedenen Quellen stammenden Schwingungen direkt auf eine bestimmte Stelle des zu behandelnden Gegenstandes ausgerichtet werden. Auf diese Weise werden größere Schwingungsintensitäten als bei früheren Verfahren und Vorrichtungen erzielt. In einigen Fällen wird der Einfluß des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die im Maximalbereich des Einflußfeldes auftretenden Kavitations- und Implosionseffekte verstärkt, die z. B. Verunreinigungspartikeln von der zu reinigenden Stelle abschlagen.

-ιοί Andererseits können die Eigenschaften der Faserstruktur einer Papier- oder Kartonbahn und die Viskositätsund Oberflächenspannungseigenschaften der darin befindlichen Flüssigkeit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Intensivierung der Entwässerung oder zu Beherrschung des gegenseitigen Entwässerungswiderstandes von Faserstruktur und Füllstoffen geändert werden, wenn mit dem erfindungsgemäßen Verfahren z. B. eine gleichmäßige Füllstoffverteilung oder eine Füllstoffverteilung erreicht werden soll, bei der Füllstoffe bestimmter Eigenschaften nahe der Oberfläche der Bahn konzentriert sind·

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf einige in den Figuren der beigefügten Zeichnung dargestellte schematische Ausführungsbeispiele, auf deren Einzelheiten die Erfindung jedoch in keiner Weise beschränkt ist, ausführlich beschrieben.

Fig. 1 zeigt das Blockschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem eine kon

stante Ultraschallfrequenz und Phasenverschiebungstechnik angewendet werden.

Fig. 2 zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei der zwei diskrete Frequenzen ver

wendet werden.

Nach Fig. 1 und 2 läuft die zu behandelnde Stelle (F) zwischen zwei einander gegenüberliegenden Ultraschallgebern 1OA und 1OB hindurch. Die Ultraschallgeber 1OA und 1OB sind z. B. piezoelektrische oder auf hydraulischer Pulsation basierende Geber, wovon z. B. mehrere Geber in Querrichtung der zu behandelnden Stelle F, z. B. eines Filzes oder einer Bahn, über deren ganze Breite nebeneinander angeordnet sind.

Als zu behandelnde Stelle kann auch ein Sieb oder eine von einem Tuch getragene Papier- oder Kartonbahn dienen.

Nach Fig. 1 und 2 befinden sich an der oberen Fläche

F und der unteren Fläche F_T der zu behandelnden Stelle F ο L

Schichten aus einer Schaltflüssigkeit W, die eine ausreichende akustische Schaltung zwischen der zu behandelnden Stelle F und den Gebern 1OA und 1OB herstellen. Als Schaltflüssigkeit W kann das in der Papierbahn befindliche Wasser in dem Fall dienen, daß die Bahn noch nicht zusammengegautscht ist oder es kann eine spezielle Flüssigkeit, naturgemäß Wasser, als Schaltflüssigkeit dienen, die an die Geber 1OA und 1OB gespritzt wird.

Nach Fig. 1 wird ein Schallfrequenz- oder Ultraschallgenerator 20 verwendet, über den die Frequenz £ über den einen Anschluß 23 direkt in den Geber 1OA und über den anderen Anschluß 24 in an sich bekannte Phasenverschiebungsvorrichtungen 30 gespeist wird, durch welche die Phasenververschiebung AV³erzeugt wird. Das in dieser Weise phasenverschobene Ultraschallsignal wird über den Anschluß 25 in den Ultraschallgeber 1OB gespeist.

Der Abstand H zwischen den Wirkungsflächen der Ultraschallgeber 10A und 10B kann so gewählt werden, daß zwischen den Gebern 10A und 10B eine Resonanz und eine stehende Welle entsteht. Dies erfolgt, wenn H = η · -y > wobei λ = -ψ— , c= Schallgeschwindigkeit in dem betreffenden Medium ist. Durch Regelung der Phasenverschiebung A^mit Hi] fe der Einheit 30 läßt sich auch die Stelle A₁ regeln, an der das Maximum des Aufeinandertreffens der zwei stehenden Wellen auftritt. Das Resonanzmaximum A₁ läßt sich durch Regelung der Phasenverschiebung Δ ψ an jeder beliebigen Stelle zwischen den Gebern 10A und 1OB und dadurch eben an jeder

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gewünschten Stelle zwischen den Flächen F und F₁. des zu

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behandelnden Objektes F anordnen. Andererseits ist die genannte Resonanzforderung H = η · j bei erfindungsgemäßer Verwendung von zwei einander gegenüberliegenden aktiven Ultraschallgebern 1OA und 1OB nicht sehr kritisch, was in der Praxis ein wichtiger Vorteil ist. Die Entstehung des Maximums A₁ zweier Wellen kann durch die Feststellung veranschaulicht werden, daß, wenn bei Phasenverschiebung AY³ die Schallwellen von den Gebern 1OA und 1OB aus gleichzeitig vordringen, diese Wellen in der Mitte des Geberabstandes H aufeinandertreffen. Durch Veränderung der Phasenverschiebung Δ¹/ läßt sich diese Stelle, d. h. das Maximum des Aufeinandertreffens, an jeder beliebigen Stelle, z. B. an der dichtesten und am schwierigsten zu reinigenden Stelle, des zu behandelnden Filzes F anordnen.

Nach Fig 2 wird ein Ultraschallgenerator 21 verwendet, der zwei verschiedene Frequenzen f.. und f₂ erzeugt, die beide über einen eigenen Anschluß 22A und 22B in eigene Ultraschallgeber 1OA und 10B gespeist werden.

Die Differenz der genannten diskreten Frequenzen f. und f₂ ist Af = f.. - f „. Durch geeignete Wahl von Af wird erreicht, daß das gemeinsame Maximum A₂ zweier Wellen mit einer Frequenz Af in Richtung der Stärke H über das zu behandelnde Cbjekt streicht.

Erfindungsgemäß werden am zweckmäßigsten Schwingungen mit Ultraschallfrequenz verwendet. Wie bekannt, ist eine Ultraschallfrequenz höher als die obere Grenze der Hörschwelle, die bei ca. 15-20 kHz liegt. In einigen Fällen können auch im Hörbereich liegende Schallfrequenz-Schwingungen verwendet werden, wie z. B. Schwingungen mit Frequenzen in der Größe von ein kHz.

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Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders vorteilhaft bei der Aufbereitung des Filzes einer Papiermaschinenpresse verwendet werden. Ein günstiger Verwendungszweck der Erfindung besteht darin, daß erfindungsgemäß Schwingungen z. B. auf eine auf einem Sieb befindliche Papierbahn von oben und von der Unterseite des Siebes in einer Phase gerichtet werden, bei der die Bahn noch nicht zusammengegautscht ist und sich darin freies Wasser befindet, das als Schaltflüssigkeit der Siebwalzen dient. Damit kann z. B.

die Füllstoffverteilung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schwingungsbehandlung durch direkte Anordnung des Resonanzmaximums A₁, Α« an eine bestimmte Stelle in Richtung der Stärke der zu behandelnden Bahn beeinflußt werden. Außerdem kann damit auch die Abhebung der Bahn vom Sieb oder die Ent-Wässerung der Bahn gefördert werden.

Die Verwendung von Gebern, die auf hydraulischer Pulsation beruhen, ist in der Ausführung der Erfindung deshalb günstig, weil sich deren Frequenz stufenlos regeln läßt, was bei piezoelektrischen Gebern nicht möglich ist. Mit dieser genannten stufenlosen Regelung können die Geberpaare 1OA und 1OB unabhängig von der Stärke H der zu behandelnden Stelle auf Resonanz abgestimmt werden.

In einigen Fällen können die erfindungsgemäß verwendeten Geber oder Geberreihen zu zweit oder mehreren in Laufrichtung einer Bahn oder eines Tuches oder eines ähnlichen zu behandelnden Objektes hintereinander angeordnet werden. Der gemeinsame Abstand dieser hintereinanderliegenden Geber oder Geberreihen kann den im vorstehenden beschriebenen Resonanzbedingungen entsprechend bemessen werden. Außerdem kann bei diesen hintereinanderliegenden Gebern oder Geberreihen die vorher beschriebene Phasen-Differenz- oder Frequenzdifferenztechnik zu dem Zweck verwendet werden, den maximalen Bereich eines aus mehreren verschiedenen Quellen

1 gerichteten Schwingungsfeldes auf eine geeignete und bei Bedarf zu regelnde Stelle an einem Objekt zu konzentrieren.

Claims

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~ rTELLMANN "" V3RAMS Dipl.-Chem. G. Biihling

Dipl.-Ing. R. Kinne 3 2 O 8 Ü O 2 Dipl.-Ing. R Grupe

Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams

Bavariaring4, Postfach 20 8000 München 2

Telex: b 24 81b tipnt

cable: Gerniuniapatent Münchi·

5. März 1982

DE 1917

case FI 810812

Patentansprüche

Verfahren bei der Papierherstellung zur Behandlung eiries dabei verwendeten Tuches, wie z. D. eines Filzes, oder einer herzustellenden Papier- oder Kartonbahn, insbesondere zur Intensivierung der Filzaufboro i tun<i , cU?r Κογ<1<·- l ung der I5nl· Wässerung einer Papier- txlor KurtonUilm (ulvr v.uv Au:; CüliruiKj ."ilinl.iclmr /wückt·, in wi'Lchem Vor f rihri'ii UH ι .ι schallgeber oder ähnliche audioErequente Geber ( H)A, 10H) oder Geberreihen verwendet werden, die in der Nähe der zu behandelnden Stelle (F) angebracht sind, und bei welchem Verfahren zwischen der zu behandelnden Stelle und den Gebern (10A, 10B) eine Schaltflüssigkeit verwendet wird, als welche entweder eine speziell an den Einflußbereich gebrachte Schaltflüssigkeit, zweckmäßig Wasser, oder aus der Papieroder Kartonbahn entzogenes Wasser dient, dadurch gekennzeichnet,

daß qonann1:t: flcbor (10Λ, 10B) oder Goborre i hen an dci v.w In·- handelnden Stelle (F) auf beiden einander cjoqcMiubcr 1 i ctjcmli'n Seiten einander entgegengesetzt angeordnet sind,

daß in die einzelnen Geber (10A, 10B) längsgerichtete Schallschwingungen entweder mit gleicher Frequenz (f j oder mit verschiedenen Frequenzen (f., f„) eingespeist werden und daß bei der Speisung der auf verschiedenen Seiten dor Behandlungsstelle (F) befindlichen Geber (10Λ, 10B) oder Geberreihen mit gleicher Frequenz (f ) die Phasenverschie-

Deutsche Bank (Muncher.i Klo '>1/U1070 Dresdner Bnnk iMimr.hpn) Klti 39Π9Β44 Postsüiuck (Murictaij KIo. tiflt 43 8U4

■ '·· 32UU002

bung (Αψ) der in die einzelnen Geber gespeisten Schwingungen geändert wird oder bei Verwendung unterschiedlicher Frequenzen (f.. , f~) die Frequenzdifferenz (Af = f..-f„) derart geändert wird, daß an der zu behandelnden Stelle (F) ein Schwingungskombinationsfeld entsteht, dessen einflußreichster Bereich (A-; A₂) durch Regelung oder Einstellung genannter Phasenverschiebung (AV³) und/oder Frequenzdifferenz (Af) zur Wirkung auf einen oder mehrere gewünschte Bereiche der zu behandelnden Stelle ausgerichtet wird.

2. Vorfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d.tß der qoqiMiiJoiLigo Abstand (II) der Wirkungsflächen genannter einander entgegengesetzter Geber (10A; 10B) oder ähnlicher Geberreihen im wesentlichen folgende Resonanzbedingung

λ c

erfüllt: II = η · -j- , in der η = Gesamtzahl, λ = -ψ- , c = Schallgeschwindigkeit an der zu behandelnden Stelle (F), f = Schwingungsfrcquenz ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verfahren zwei einander entgegengesetzte Serien Ultraschallgeber (10A, 10B) verwendet werden, die sich über die ganze Breite eines zu behandelnden Berei-(Mios (F) wie z. B. eines Papiormaschinenfilzes oder eines ähnlichen Tuches oder einer quer zur Laufrichtung einer Papier- oder Kartonbahn zu behandelnden Stelle (F) erstreckt.

4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zur Intensivierung der Aufbereitung eines Papiermaschinenfilzes verwendet wird.

5. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zur Beherrschung der Füllstoffverteilung einer Papier- oder Kartonbahn verwendet wird.

6. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zur Verstärkung der Entwässerung einer Papier- oder Kartonbahn verwendet wird.

7. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch I l>i:; i, dadurch gekennzeichnet, daß da« Vorfahren dazu vcrwciulrl wird, das Ablösen einer Papier- oder Kartonbahn von einem diese tragenden Tuch, wie z. B. von einem Sieb oder Filz, zu fördern und zu verstärken.