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Verfahren und Vorrichtung in der @rockenpartie
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einer Papiermaschine zur Stabilisierung des @aufes der Papierbahn
Die Erfindung betrifft ein Verfahren in der Trockenpartie einer Papiermaschine zur
Stabilisierung des Laufes der Papierbahn, in dem die Papierbahn von einem Trockensieb
oder entsprechenden Tuch getragen von einer zur anderen Reihe der Trockenzylinder
derart transportiert wird, daß sich die Bahn an einer Trockenzylinderreihe zwischen
Trockensieb und Zylinderoberfläche befindet und an der anderen Trockenzylinderreihe
auf der Außenfläche des Trockensiebes läuft, wobei in dem Verfahren Blasvorrichtungen
verwendet werden, mit denen der Lauf der Bahn in den zwischen den Trocken zylinderreihen
verlaufenden gemeinsamen Zügen von Bahn und Trockensieb stabilisiert wird.
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Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Ausführung
des Verfahrens, die aus einer Tragkonstruktion besteht, an der sich Düsenkästen
befinden, durch welche hindurch eine Luftblasung auf den zwischen den Trockenzylindern
verlaufenden, gemeinsamen Zug von Trockensieb und Bahn gerichtet wird.
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Bahnrisse in der Trocken partie schnellaufender Papiermaschinen sind
einer der wesentlichen Faktoren, durch welche die Erhöhung der Maschinengeschwindigkeiten
begrenzt
wird. Der Zweck dieser Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung
zu schaffen, mit der durch Bahn flattern verursachte Bahnrisse und die dadurch hervorgerufenen
Nachteile bedeutend verringert werden können.
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Die Erfindung ist zur Verwendung in sog. Einfilzführung vorgesehen,
bei der sich eine oder mehrere der Walzen oder Zylinder einer Trockenzylindergruppe
innerhalb und die andere/anderen außerhalb der die Einfilzführung bildenden Siebschleife
befinden. Wenn auch in der folgenden Beschreibung für Tücher die Bezeichnung Sieb
verwendet wird, sind hierunter jedoch geeignete Tücher verschiedenster Art, wie
Filze und verschiedene netzartige, z. B. Kunststofftücher zu verstehen.
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Die Einfilzführung ist eine an sich bekannte Technik. Z. B. ist das
Filzlaufschema der Einfilzführung in der US-Patentschrift Nr. 796.601 definiert.
Das Einfilzführungsverfahren wurde, soweit bekannt, jedoch erst ca. 70 Jahre nach
seiner Erfindung kommerziell verwendet. Als Anwendungsgebiet der Einfilzführung
dienten hauptsächlich schnellaufende Maschinen.
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Allen sich bewegenden Oberflächen folgt in an sich bekannter Weise
eine dünne Luftschicht. Zwischen der Luft und der sich bewegenden Oberfläche erfolgt
kein Gleiten, sondern die Luftpartikel, die mit der sich bewegenden Oberfläche in
Berührung sind, laufen mit selber Geschwindigkeit an der Oberfläche mit.
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Der durch Tuch (Filz oder Sieb) und Zylinderoberfläche (eines Zylinders
oder einer Walze) begrenzte Schacht wird als Einlaufspalt bezeichnet, wenn das Tuch
in diesen Schacht einläuft und als Auslaufspalt bezeichnet, wenn das Tuch aus dem
Schacht herausläuft.
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Wenn alle Grenzflächen des Spaltes luftundurctll-issig sind, entsteht
sowoh] am Einl,luf- als auch am Auslaulspalt zwischen den Grenzschichten eine diesen
entgegengcsetzt verlaufende Luftströmung. Uber dem Tuch herrscht damit im Einlaufspalt
infolge der Stauung der Grenzschichtströmungen Uberdruck und im Ausiaufspalt durch
den Sog der Grenzschichtströmungen Unterdruck.
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Bei Verwendung von luftundurchlässigen Tüchern oder Sieben verursachen
die durch Grenzschichtströmungen über dem Sieb erzeugten Druckdifferenzen Luftströmungen
durch das Sieb hindurch.
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Die erste und zweite Trocken gruppe einer Papiermaschine ist gewöhnlich
mit einer sog. Eintuchführung versehen, die oft derart ausgeführt ist, daß die Papierbahn
an den Oberzylindern zwischen Tuch und Zylinder und an den Unterzylindern außenseitig
am Tuch liegt.
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Bei der Einfilzführung sind zahlreiche Probleme aufgetreten, die
sich aus den durch Grenzschichtströmungen verursachten Druckdifferenzen an verschiedenen
Stellen des Tuches ergeben. Die Luft ist bestrebt, vom höheren zum kleineren pruck
zu strömen und dadurch den Stützkontakt zwischen Tuch und Papierbahn zu unterbrechen.
Die problematischen Stellen sind Auslauf- und Einlaufspalt. An beiden Stellen ist
die über dem Sieb herrschende Druckdifferenz bestrebt, die Papierbahn vom Sieb abzuheben.
Wenn das Abheben erfolgt ist, beginnt sich die Papierbahn wegen den in der Tasche
auftretenden Luftströmungen unstabil zu verhalten. An den Unterzylindern dehnt sich
die abgehobene Bahn häufig unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft. Als Folge daraus
ergeben sich starke Faltenbildung im Einlaufspalt und schlimmstenfalls Bahnrisse.
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Zur Lösung der im vorstehenden beschriebenen Probleme wurden verschiedene
Abdichtungskonstruktionen entwickelt, die den Eintritt von Grenzschichtströmungen
der bewegenden Oberfläche in den Spalt verhindern sollen.
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Z. B. ist in der Anmeldung DE-OS Nr. 2 712 184 eine Abdichtungskonstruktion
für diesen Zweck beschrieben.
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Das im Bereich der Einfilzführung auftretende Flattern der Papier
bahn beruht auf den genannten Grenzschichtströmungen und Adhäsionskräften. Wie gesagt,
entsteht infolge der Grenzschichtströmungen in den durch Tuch/Bahn und Zylinderoberfläche
begrenzten Schächten oder Spalten Ober-oder Unterdruck, der bestrebt ist, die Bahn
vom Tuch abzuheben. Außerdem ist die Papierbahn aufgrund von Adhäsionskraftwirkung
bestrebt, der dichteren und glatteren Oberfläche, d. h. dem Zylinder, zu folgen,
was seinerseits dazu beiträgt, die Bahn vom Tuch abzuheben.
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Es wurde festgestellt, daß das Flattern der Bahn im Oberspalt am
meisten an den Rändern auftritt, während die Bahn im Unterspalt über die ganze Breite
flattert. Dies hat seine Ursache darin, daß die Luft bestrebt ist, an den Seiten
der Maschine in den Oberspalt zu strömen, wo Unterdruck herrscht. Wenn die Bahn
auch nur gering vom Tuch abgehoben ist, beginnt der Bahnrand infolge querlaufender
Luftströmung zu flattern. Im Unterspalt herrscht dagegen Ueberdruck und die Luft
strömt zu den Seiten der Maschine aus dem Spalt aus und durch das Tuch hindurch,
wobei die Bahn bestrebt ist, sich vom Tuch abzuheben.
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Allgemein kann festgestellt werden, daß das Flattern der Bahn von
ihren Randgebieten ausgeht und sich dieses Randflattern über die ganze Breite der
Bahn ausbreiten kann, und zwar derart, daß sich die Bahn vom Trockensieb völlig
abhebt und reißt oder zumindest Falten in der Bahn verursacht werden.
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In der FI-Patentanme1.dung Nr. 803891 der Anmelderin ist ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Verringerung der durch Grenzschichtströmungen verursachten
Mängel beschrieben.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß die in obengenannter Anmeldung beschriebene
Vorrichtung das im Oberspalt auftrctende Flattern insbesondere in dem Fall nicht
verhindern kann, wenn eine alte Papiermaschine durch Modernisierung in eine Maschine
mit Einfilzführung umgebaut wird. In alten Maschinen sind die freien Züge zwischen
den Zylindern sehr lang und gegen Flattern besonders anfällig.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zu schaffen, die insbesondere das im Oberspalt auftretende
Flattern der Ränder der Bahn in einer mit Einsiebführung versehenen Papiermaschine
verhindert.
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Zur Erreichung der im vorstehenden beschriebenen und weiter unten
deutlich werdenden Ziele ist für das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen
charakteristisch, daß hauptsächlich in den Bereichen der beiden Ränder der Bahn
auf der Seite des Trockensiebes und in entgegengesetzter Richtung zum Lauf von Trockensieb
und Bahn Luftstrahlen ausgeblase werden und daß genannte Luftstrahlen im Bereich
des zwischen Trockenzylinder und der vom Trockensieb getragenen Bahn gebildeten
keilförmigen Raumes wenigstens bis zur Grundlinie des genannten keilförmigen Raumes
gegen das Trockensieb gerichtet werden.
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Für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ihrerseits im wesentlichen
charakteristisch, daß sie aus an der Stützkonstruktion angebrachten, in Nähe der
beiden Randbereiche der Bahn befindlichen Düsenkästen besteht, die an der Tragflächenseite
an der Seite des Trockensiebes mehrere Düsenspalte haben, deren Düsenöffnungen auf
das Trockensieb in
entgegengesetzter Richtung zu dessen Lauf gerichtet
sind oder die Krümmung des an die Diisenspalte grenzenden Stückes der Tragfläche
derart ausgebildet ist, daß die Strahlrichtung dem Lauf des Trockensiebes entgegengesetzt
ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann deren Tragbalken oder
ein anderes entsprechendes Tragelement durch Drehung um eine mit den Rotationsachsen
der Trocken zylinder parallele Achse in die optimale Lage gebracht werden, so daß
das. Flattern der Randbereiche und die dadurch verursachten Nachteile minimiert
werden können.
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Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Figuren der
beigefügten Zeichnung, auf deren Einzelheiten die Erfindung nicht begrenzt ist,
ausführlich beschrieben.
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Fig. 1 zeigt von einer mit Einsiebführung versehenen Papiermaschine
einen Teil der Trockengruppe, wo in den Preßspalten Uber- und Unterdrücke entstehen,
die die Hahn vom Sieb abheben.
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Fig. 2A und 2B veranschaulichen das Ablösen der Bahn vom Sieb aufgrund
des im Oberspalt entstehenden Unterdruckes und der Wirkung von Adhäsionskräften.
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Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
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Fig. 4 zeigt den Schnitt IV-IV aus Fig. 3 in größerem Maßstab.
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In der Einsiebführung nach Fig. 1 liegt die Papierbahn W an den Oberzylindern
10 der Trockenpartie unter dem Sieb 12 und an den Unterzylindern 11 auf dem Sieb
12. Aufgrund der Grenzschichtströmungen entsteht im Oberspalt K-
Unterdruck
und im Untcrspalt K+ I)ber^(3ruek. Die Nachteile des im Unterspalt K+ entsteElenden
Uberdruckes lassen si oh leicht durch ein Verfahren und eine Vorrichturii: el imi
nieren, die ir der obengenannten FI-Anmeldung 8038«1 beschrieben sind. I)ii gegen
läßt sich das im Oberspalt K- auftretende Flattern -veranschaulicht in Fig. 2A und
2B - des Randes W1 der Papierbahn W mit dem in obengenannter Anmeldung beschriebenen
Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung insbesondere bei alten Maschinen nicht
beherrschen, die modernisiert und mit Einsiebführung ausgerüstet wurden.
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Nach Fig. 3 und II besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung 20 aus
einem zwischen den Trockenzylindern 10 und 11 verlaufenden Transportsieb 12 und
einem dicht am Lauf der Bahn, an der Seite von Trockensieb 12 angeordeten rohrförmigen
Balken 22, der parallel zu den Rotationsachsen der Zylinder 10 und 11 verläuft.
Balken 22 ist an seinen Enden auf Trägern (nicht dargestellt) derart abgestützt,
daß er sieh zu dem weiter unten deutlich werdenden Zweck um die Achse A-A drehen
läßt. Beide Enden des Balkens 22 sind mit Rohren 21a und 21b verbunden, durch welche
Blasluft in die Vorrichtung 20 geleitet wird. Die Zuführung der Blasluft ist mit
Pfeilen Fin bezeichnet. Im Bereich beider Enden des Balkens 22 innerhalb der Stirnseiten
10' von Zylinder 10 befinden sich am Balken'-22 befestigte Diisengehäuse 23a und
23b. Diese Düsengehäuse 23a und 23b grenzen an die geschlossene Außenseite 24 und
an die geschlossenen Stirnseiten sowie an die Innenseite 25, in der sich mehrere
parallele Düsenspalte 26 befinden. Die Innenfläche bildet mit den Düsenspalten 26
die Tragfläche 25 der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Düsenkästen 23a und 23b
sind in den Randbereichen W' der Bahn W angeordnet.
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Gemäß dem Verfahren der Erfindung werden aus den Düsenspalten 26
Luftstrahlen F1 in entgegengesetzter Richtung
zum Lauf von Bahn
W und Transpontsiet 12 geblasen. Die l,jektionswirkung der aus den Düsen 26 ausströmenden
l.uítstr.hlen F1 kompensiert an dieser Stelle den auf der anderen Seite von Bahn
W im Schacht K- herrschenden Unterdruck und dessen nachteilige Auswirkungen. Genannte
Ejektionswirkung ist mit Pfeilen F2 bezeichnet. Dadurch haften Bahn W und ihre Händer
W' zuverlässig am Transportsieb 12 und die in Fig. 2A dargestellte Falte Wp kommt
nicht zum Entstehen.
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Das in Fig. 3 und 4 dargestellte Blasverfahren ist imstande, das
Flattern des Randes W' der Bahn W auch dann zu beseitigen, wenn die Verhältnisse
das Flattern begünstigen, wie beispielsweise bei alten Maschinen, bei denen die
freien Züge zwischen den Trockenzylindern 10 und 11 lang sind.
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Für die Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens ist wesentlich,
daß sich die Blasung bis zur Berührungslinie B von Bahn W und Oberzylinder 10 erstreckt.
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Die beste Richtung für die aus den Diisenspalten 26 ausströmenden
Luftstrahlen F1 ist von der MascElinengeschwindigkeit und von vielen anderen örtlichen
Faktoren abhängig.
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Deshalb ist der Winkel a zwischen der Tragfläctie 25 der Blaselemente
und des an dieser Stelle befindlichen Siebes 12 derart ausgeführt, daß er auch während
des Betriebes gegen dert und damit die beste Ausrichtung der Strahlen F1 für jede
Fahrgeschwindigkeit und -bedingung gefunden werden kann.
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Ein wichtiger Vorteil der Erfindung liegt darin, daß das erfindungsgemäße
Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung keine zu starke Trocknung der Ränder
von Bahn W verursacht, denn die aus den Düsen 26 ausströmenden Blasluftstrahlen
F1 berühren die Papierbahn W an keiner Stelle direkt.
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Das erfincungs gemäße Verfahren ist bei Bedarf auch zur Erleichterung
(ier Bahnendführung geeignet, da der Randstreifen dank dem Verfahren fest am Sieb
12 haften bleibt.
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Das Verfahren kann außerdem speziell zur Endführung einesetzt werden,
wobei die benötigte Blasluft über Reduzierventile aus dem Druckluftnetz entnommen
werden kann. Wenn die Bahn W in voller Breite aufgeführt ist, wird die Blasung ausgeschaltet.
Der Einsatz von Druckluft als Blasluft vereinfacht die Vorrichtungen.
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Wie gesagt, kann der im vorstehenden genannte Winkel cx auch während
des Betriebes reguliert werden, womit sich bezüglich Minimierung von Flattern und
Bahnrissen das Optimum von Winkel a suchen läßt. Im allgemeinen ist der günstigste
Winkel a im Bereich 50..150 zu finden.
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Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist an der Vorderkante der Tragfläche
25 ein bestimmtes kleines, vom Drehwinkel unabhängiges Spiel A zu dem an dieser
Stelle befindlichen Transportsieb 12 vorhanden. Die Größe des Spieles a liegt zwischen
10-25 mm. Die breite L der Düsenspalte liegt zweckmäßig im Bereich 300-600 mm. Ein
Düsenkasten hat z. B. 2...10 Düsenspalte 26, zweckmäßig ca. 3...6 Stück.
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Wie aus Fig. 4 ersichtlich, erstreckt sich die Tragfläche 25 der
Blasvorrichtung im wesentlichen über die hälfte der Länge des gemeinsamen Laufes
von Trockensieb 12 und Bahn W. In der Praxis liegt die Länge der Tragfläche 25 der
Düsenkästen 23a, 23b im allgemeinen zwischen 30...60 % des genannten freien Zuges
von Trockensieb 12 und Bahn W.
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Die Düsenspalte 26 sind derart ausgerichtet, daß die Blasrichtung
der Strahlen F1 in entgegengesetzter Richtung zum Lauf des Trockensiebes verläuft.
Die Ausrichtung der Strahlen kann auch mit Foil-Düsen erfolgen, wobei der an die
Düsenspalte angrenzende bogenförmige Teil dear Tragfläche eine
Drechung
des Strahles entgegen den Lauf des Trockensiebes ve r ur:3 act t Geometrie und Eigenschaften
von Foil-Düsen sind in der FI-Anmeldung Nr. 781375 d. r Anmelderin beschrieben.
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In dieser Anmeldung ist eine Diise beschri eb?r0 , mit der ein trocknender
oder tragender UnterdruckKasstrom auf eine Bahn oder dergleichen gerichtet wird.
Die betreffende Düse besteht aus einem Düsengehäuse, an dessen einer Seite sich
ein Düsenspalt befindet, der einerseits von einer Strömungsvorderplatte und andererseits
von einer Wand begrenzt wird, die sich als bogenförmige Leitfläche und weiter als
ein eine Tragfläche bildender Teil fortsetzt. Genannter Düsenspalt liegt in Gasströmungsrichtung
vor der Ebene der Zulaufkante der bogenförmigen Leitfläche. Das Verhältnis von Breite
des Düsenspaltes und Biegeradius der genannten Leitfläche ist bei den auftretenden
Gasströmungsgeschwindigkeiten so gewählt, daß sich die Gasströmung von der bogenförmigen
Leitfläche im wesentlichen vor deren Auslaufkante ablöst.
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Vorrichtungen gemäß vorliegender Erfindung werden an den genannten
keilförmigen Räumen K- an der Oberzylinderreihe der Trockenpartie an allen Oberzylindern
10 wenigstens im Anfangsteil der Trockenpartie angebracht, wo die Bahn schwächer
ist. Bei Bedarf können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen 20 in allen keilförmigen
Unterdruekräumen K-angeordnet werden, in denen sich die Bahn auf der Seite des genannten
keilförmigen Raumes K- befindet.
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Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen lassen sich gut zusammen mit
den in der FI-Anmeldung Nr. 803891 der Anmelderi n beschriebenen Vorrichtungen verwenden.
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