DE3514554C2 - Stoffauflauf-Vorrichtung für eine Papiermaschine und Verfahren zu deren Betrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stoffauflauf-Vorrichtung für eine Papiermaschine mit einem Verteilerkasten zur Verteilung einer zugeführten Stoffsuspension über die Bahnbreite der Papiermaschine, einer eine Vielzahl von Löchern oder Kanälen aufweisenden Führungsvorrichtung für die Stoffsuspension und einem anschließenden Düsenraum mit einem einstellbaren Auslaufspalt zur Verteilung der Stoffsuspension über die Bahnbreite der Papiermaschine, wobei die Massenverteilung über die Bahnbreite der Papiermaschine auf ein vorgegebenes Flächengewicht über die Breite der Papiermaschine einstellbar ist, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung.

Solche Stoffauflauf-Vorrichtungen sind aus der DE 33 21 406 A1 bekannt. Sie dienen dazu, eine vorbereitete Faserstoff-Suspension einer Papiermaschine zuzuführen und über deren gesamte Bahnbreite in bestimmter Weise zu verteilen. Diese Verteilung der Stoffsuspension soll derart erfolgen, daß die mit der Papiermaschine erzeugte Papierbahn bestimmte Eigenschaften über die Bahnbreite hat, wobei meist ein gleichmäßiges Flächengewicht (Trocken-Masse pro Flächeneinheit) über die gesamte Bahnbreite angestrebt wird. Aus CH 608 532 (US 4 089 739) ist es dazu bekannt, die Weite des Auslaufspaltes des Düsenraumes mittels mehrerer, über die Bahnbreite verteilten Einstelleinrichtungen verstellbar auszubilden. Eine spezielle Verteileinrichtung ist beispielsweise aus der CH 608 049 (US 4 087321) bekannt.

Die deutschen Offenlegungsschriften DE-OS 14 61 152 und DE-OS 29 12 152 zeigen jeweils Möglichkeiten, auf andere und einfachere Weise das Flächengewichtsquerprofil durch örtliche Verdünnung der Stoffsuspension einzustellen. Auch wenn möglicherweise durch diese Maßnahmen die Papiermaschine verbilligt werden kann, ist so die Erzeugung hochwertiger Papiersorten, welche ein gleichmäßiges Blatt erfordern, schwer möglich.

Aus der DE-OS 15 61 663 ist eine weitere Stoffauflaufvorrichtung bekannt, bei der auch wiederum durch Zugabe von Wasser die Veränderung des Blattgewichtes zu steuern ist.

Unzulänglichkeiten, die im Aufbau der Papiermaschine liegen, sowie physikalische Vorgänge während des Papierherstellungsprozesses sind der Grund dafür, daß meist nicht alle gewünschten Eigenschaften über die Bahnbreite gleichzeitig wie gewünscht oder gleichmäßig sind. Beispielsweise werden Mängel in der Siebpartie oder das Schrumpfen der Papierbahn während der Trocknung, insbesondere am Bahnrand, durch Änderung des lokalen Stoffmengenstromes ebenso ausgeglichen, wie Unzulänglichkeiten in der Geometrie des Verteilers, der Führungsvorrichtung oder des Düsenraumes. Zur Änderung oder Einstellung eines bestimmten lokalen Stoffmengenstromes wird vielfach die Weite des Austrittsspaltes aus dem Düsenraum lokal verändert. Dadurch wird jedoch auch der Druck im Düsenraum örtlich verändert und der Druckverlauf in der Faserstoff-Suspension über die Maschinenbreite ungleichmäßig. Diese örtlichen Druckunterschiede im Düsenraum führen zu Querströmungen im Düsenraum, die sich bis hin zum Auslaufspalt auswirken, und zwar in der Weise, daß die Richtung der Strömung im Düsenraum, über die Breite gesehen, nicht exakt parallel und mit der Maschinenrichtung übereinstimmend ist. Selbst kleine Abweichungen von der Maschinenrichtung führen wegen der beim Austritt des Suspensionsstrahles vorhandenen Querkomponenten des Geschwindigkeitsvektors zu unerwünschten Ungleichmäßigkeiten der Faserorientierung der erzeugten Papierbahn über die Bahnbreite.

In der DE-OS 33 21 406 A1 wird zwar gezeigt, daß zusätzlich zu den genannten Einstelleinrichtungen für den Düsenspalt auch die Oberwand des Düsenraumes verändert werden kann, in der Weise, daß eine Abstimmung des Strömungsquerschnittes im Düsenraum auf eine gewünschte Form durchführbar ist. Allerdings ist dabei keine lokale Variation an quer zur Strömungsrichtung benachbarten Stellen vorgesehen. Vielmehr sollen gemäß dieser Schrift die Probleme gelöst werden, die sich ergeben, wenn je nach Produktanforderung unterschiedliche Blattgewichte erzeugt werden, was im Stoffauflauf zu zeitlich stark unterschiedlichen Mengenströmen führen kann.

In der US 3,960,654 wird ein Stoffauflauf beschrieben, der mit Hilfe zweier quer zur Strömung liegenden Rotoren, die nach Art einer Verdrängerpumpe arbeiten, die Stoffsuspension einem vor dem eigentlichen Düsenraum liegenden Turbulenzerzeuger zuführt und dabei Querströmungen in der Suspension verhindern soll. Der diesbezügliche Effekt der Maßnahme ist aber nicht steuerbar und dürfte auch gering sein.

Die EP 0 029 905 A1 zeigt einen geometrisch veränderbaren Verteilerkasten für den Stoffauflauf einer Siebbandpresse, mit dem durch Ändern der Strömungsverhältnisse im Verteilerkasten der Austrittsstrahl am Ende des Stoffauflaufes zu regulieren ist. In der US 3,573,160 wird ein ähnliches Prinzip auf den Verteilerkasten einer Papiermaschine angewendet.

Wie aus der AT 363 776 zu entnehmen ist, welche sich allerdings auf den Stoffauflauf einer Siebbandpresse bezieht, ist es bereits versucht worden, Druckunterschiede in der strömenden Stoffsuspension im Verteiler über die Bahnbreite dadurch auszugleichen, daß der Stoffsuspension im Verteilerkasten zusätzlich Stoffsuspension zugeführt oder abgezogen wird, so daß der Druckverlauf im Verteilerkasten über die gesamte Bahnbreite konstant ist. Allein mit dieser Maßnahme können jedoch nicht sämtliche Druckunterschiede im Düsenraum ausgeglichen werden. Beispielsweise treten im Düsenraum an den Rändern infolge von Reibungsverlusten an den Seitenwänden zusätzliche Druckverluste auf, welche bewirken, daß der Druck im Düsenraum und der durchgesetzte Stoffmengenstrom zum Rand hin abfallen. Auch hierdurch treten im Düsenraum Querströmungen auf, die zur Folge haben, daß die Stromfäden nicht mehr exakt parallel in Maschinenrichtung ausgerichtet sind. Auch bei mehreren gegeneinander versetzten Reihen von Bohrungen oder Kanälen in der Führungsvorrichtung, wie z. B. in CH 608 255 (US 4 137 124) offenbart, sind in den Randbereichen Ungleichmäßigkeiten, wie geringere Stoffmengenströme pro Breiteneinheit vorhanden, die ebenfalls zu Druckunterschieden und zu Querströmungen im Düsenraum und am Spalt führen. Durch Zuführung von zusätzlicher Stoffsuspension oder Wasser an den Seiten durch die Seitenwände des Düsenraumes hindurch könnte dies zwar ausgeglichen werden, jedoch bedingt dies einen erheblichen maschinellen und steuerungstechnischen Aufwand.

Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, eine Stoffauflauf-Vorrichtung für eine Papiermaschine und ein Verfahren zu deren Betrieb zu schaffen, mit der bei Einstellbarkeit gewünschter Flächenquerprofile und damit verbundener Änderungen der Strömungsverhältnisse am Austrittsspalt ein Strömungszustand im Düsenraum und am Austrittsspalt erreicht wird, der nahezu frei von horizontalen Querströmungen ist. Eine auf diese Weise erzeugte Papierbahn soll eine gleichmäßige Faserorientierung über die Bahnbreite aufweisen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird diese Aufgabe durch die Kennzeichen der Ansprüche 1, 2 oder 3 gelöst.

Dies kann z. B. wahlweise durch Änderung des Druckprofils im Verteiler, durch Änderung der geometrischen Abmessungen des Verteilers, der Führungsvorrichtung, bzw. des Düsenraumes oder durch Zuführung oder Abführung von Stoffsuspension, bzw. Zuführung von Wasser im Verteiler, in der Führungsvorrichtung oder im Düsenraum, einzeln oder in Kombination miteinander erfolgen.

Durch diese Einstellmöglichkeiten wird erreicht, daß die aus dem Auslaufspalt austretende Stoffmenge das gewünschte Querprofil aufweist, daß jedoch dabei keine Querströmungen auftreten und somit ein Papier mit gewünschter Massenverteilung und gleichmäßiger Faserorientierung über die Bahnbreite erhalten wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei Änderung der Massenverteilung der Stoffsuspension über die Bahnbreite der Papiermaschine durch örtliche Änderung der Weite des Auslaufspaltes und/oder durch örtliche Änderung der Stoffdichte gleichzeitig die Strömung der Stoffsuspension im Stoffauflauf so eingestellt wird, daß, über die Bahnbreite der Papiermaschine gesehen, die horizontale Komponente der Strömungsrichtung der Stoffsuspension am Auslaufspalt überall parallel in Maschinenrichtung liegt und die Strömungsgeschwindigkeit im Auslaufspalt über die Maschinenbreite gesehen gleich ist.

Dies kann z. B. wahlweise durch Änderung des Druckprofiles im Verteilerkasten, durch Änderung der Geometrie des Verteilerkastens, der Führungsvorrichtung, bzw. des Düsenraumes oder durch Zuführung oder Abführung von Stoffsuspension, bzw. Zuführung von Wasser im Verteiler, in der Führungsvorrichtung oder im Düsenraum, einzeln oder in Kombination miteinander erreicht werden.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Weiterbildungen derselben werden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Stoffauflauf-Vorrichtung in der Aufsicht,

Fig. 2-4 zeigen verschiedene Ausführungen von Verteilerkästen mit einstellbarem Druckverlauf in zwei Vertikalschnitten,

Fig. 5 zeigt eine Stoffauflauf-Vorrichtung im Vertikalschnitt,

Fig. 6 zeigt eine Stoffauflauf-Vorrichtung mit verschiedenen möglichen Zugabe- oder Entnahmestellen für Stoffsuspension oder Zugabestellen für Wasser,

Fig. 7 und 8 zeigen Führungsvorrichtungen mit unterschiedlicher Geometrie über die Bahnbreite,

Fig. 9-11 zeigen verschiedene Anordnungen von Zuleitungen und Abzweigungen an einem Stoffauflauf.

Die in Fig. 1 dargestellte Stoffauflauf-Vorrichtung weist einen Verteilerkasten 1 auf, dessen Querschnitt sich in Flußrichtung F der Stoffsuspension verkleinert. Als Stoffsuspension ist dabei z. B. eine Mischung von Fasern mit Zusatzstoffen zur Papier- oder Kartonherstellung zu verstehen, jedoch auch Füllstoffsuspensionen zur Papierbeschichtung. Am Ende des Verteilers mit dem größeren Querschnitt ist ein Anschlußrohr 2 zur Zuführung der Stoffsuspension angeschlossen und an dessen anderes, entgegengesetztes Ende mit dem kleineren Querschnitt eine Rückführleitung 3. Der Verteiler besitzt vorzugsweise eine annähernd konische Form oder kann als Pyramidenstumpf ausgebildet sein.

An eine Längsseite 4 des Verteilers 1 ist eine Führungsvorrichtung 5 angeschlossen. Diese kann im Prinzip als beliebige, in der Papiermaschinentechnik übliche Führungsvorrichtung ausgebildet sein, beispielsweise wie in der Figur ausschnittsweise dargestellt, als Stufendiffusor mit sich stufenweise erweiternden parallelen Kanälen 6, z. B. gemäß CH 518 406 (US 3 725 197).

An den Ausgang dieser Kanälen 6 schließt sich ein Düsenraum 29 mit Austrittsspalt 8 an, wobei dieser von zwei Lippen 7 gebildet wird oder von einer Lippe und einer an der Lippe montierten, aber gegenüber dieser frei beweglichen Blende. Die Stoffsuspension gelangt nun über die Kanälen 6, den Düsenraum 29 und den Austrittsspalt 8 auf die Siebpartie der Papiermaschine.

Wenigstens eine der Lippen 7 oder eine an ihr angebrachte Blende ist mit mehreren, über die Breite verteilten Verstelleinrichtungen 30 versehen, mit denen die Spaltweite individuell über die Breite manuell oder mittels einer Regeleinrichtung eingestellt werden kann, um mit dem aus dem Spalt 8 ausströmenden Stoffsuspensionsmengenstrom ein gewünschtes ofentrockenes Flächengewichtsprofil der damit erzeugten Papierbahn über die Breite einzustellen. Wenn jedoch die Spaltweite über Verstelleinrichtungen 30 am Austrittsspalt 8 lokal verändert wird, ändern sich neben dem lokalen Stoffmengenstrom und dem Flächengewichtsprofil auch die lokalen Strömungsverhältnisse, wie Druck und Geschwindigkeit im Düsenraum. Die Folge der Druckunterschiede sind Querströmungen im Düsenraum die bis hin zum Auslaufspalt 8 vorhanden sind und sich am Sieb der Papiermaschine so lange auf die Faserlagerung auswirken, bis der gesamte Faserverband im Blatt fixiert ist. Wegen der über die Bahnbreite der Maschine unterschiedlichen Querströmungen kommt es dann zu einer unterschiedlichen Faserlagerung im Blatt über die Bahnbreite. Um derartige Querströmungen der Stoffsuspension zu verhindern, sind bestimmte Vorkehrungen erforderlich. Eine dieser Möglichkeiten besteht darin, unter Beibehaltung des eingestellten Spaltweitenprofils den Druck der Stoffsuspension über die Bahnbreite der Papiermaschine, bzw. die Breite des Düsenraumes nachzustellen oder nachzuregeln. Andererseits kann jedoch auch die Spaltweite konstant gehalten werden und statt dessen die Stoffdichte örtlich so geändert werden, daß bei konstantem Druck über die Breite das gewünschte Querprofil, z. B. des Ofentrocken-Flächengewichts in der Papierbahn entsteht. Dazu ist es erforderlich, an geeigneten Stellen individuell über die Breite verteilt, Stoffsuspension oder Wasser zuzugeben oder abzuführen.

Ähnlich wie Spaltweitenverstellungen wirkt sich ein anderes Phänomen aus, das dadurch entsteht, daß an den Rändern der Papiermaschine infolge Reibungsverlusten an den Seitenwänden 9 zusätzlich ein Druckverlust in der Stoffsuspension eintritt. Statt diesen Druckverlust durch Zuführung von Suspension oder Wasser durch die Seitenwände 9 hindurch über zusätzliche Leitungen 10 zu kompensieren, was einen erheblichen maschinellen und steuerungstechnischen Aufwand bedeutet, kann die erforderliche Kompensation auf einfachere und präzisere Weise durch die gleiche Druckregelung oder Stoffdichte-Regelung, bzw. durch die gleiche Änderung der Geometrie erfolgen, wie sie zur Einhaltung eines bestimmten Flächengewichtsprofiles bei gleichmäßiger Faserorientierung erforderlich ist. Auf die gleiche Weise läßt sich weiterhin das beim Trocknen von Papierbahnen an den Rändern auftretende Schrumpfen kompensieren, so daß eine über die gesamte Bahnbreite gleichmäßige Papierbahn entsteht.

Eine Druckkompensation kann mit verschiedenen Maßnahmen einzeln oder in Kombination miteinander erfolgen. Eine Möglichkeit zur Druckkompensation über die Bahnbreite der Maschine besteht darin, daß, wie in Fig. 1 gezeigt, an einer Längsseite des Verteilerkastens 1 über dessen Länge verteilt mehrere, als Abzweigleitungen 11, 12, 13 und 14 ausgebildete Abzweigungen angeschlossen sind, die mit dem Inneren des Verteilers 1 in Verbindung stehen. In diesen Abzweigleitungen sind steuerbare Ventile 15, 16, 17, 18, 19 vorgesehen, mittels derer der Durchfluß der Abzweigleitungen und der Rückführleitung verändert werden kann. Die Abzweigleitungen 11, 12, 13 und 14 sowie die Rückführleitung 3 sind z. B. an eine gemeinsame Sammelleitung 20 angeschlossen. Über diese kann die an den einzelnen Anschlußpunkten der Abzweigleitungen und über die Rückführleitung abgezweigte Stoffsuspension abgeführt werden. Je nach abgeführter Menge der Suspension in den einzelnen Abzweigleitungen ändert sich der hydrostatische Druckverlauf im Verteiler 1 ab dem Ort des Anschlusses der betreffenden Abzweigleitungen. Durch die Ventile 15, 16, 17, 18 und 19 ist das Maß der Druckveränderung einstellbar, so daß es durch Betätigung dieser Ventile möglich ist, den erforderlichen Druckverlauf über die Länge des Verteilers, bzw. die Breite der Papiermaschine einzustellen. Durch die Form des Verteilers 1 kann dabei zunächst ein bestimmter Druckverlauf im Verteiler grob vorgegeben werden, so daß nur noch die verbleibenden Abweichungen durch die Betätigung der Ventile korrigiert werden müssen.

Die Druckeinstellung an den verschiedenen Einstellpunkten kann entweder manuell, mittels visueller Druckanzeiger oder nach Beobachtung der erzeugten Papierbahn, bzw. entsprechend den Meßergebnissen für bestimmte Papiereigenschaften, die mit geeigneten Sensoren quer über die Breite der Papierbahn ermittelt wurden, z. B. das Flächengewicht oder die Faserorientierung, vorgenommen werden oder, wie in Fig. 1 angedeutet, mit Hilfe einer an die verschiedenen Meßeinrichtungen angeschlossenen Regeleinrichtung 26. Dazu sind entlang der Flußrichtung F am Verteiler 1 Druckmeßvorrichtungen 21, 22, 23, 24 und 25 vorgesehen, mit welchen der hydrostatische Druck der Suspension im Verteiler 1, bzw. dessen Verlauf in Längsrichtung bestimmt wird. Solche Druckmeßeinrichtungen können im Prinzip beliebig ausgebildet und angeordnet sein, wobei die Druckmessung auch im Düsenraum erfolgen kann. Im einfachsten Fall können die Meßvorrichtungen den einzelnen Ventilen zugeordnet sein und diese direkt steuern, oder die Meßeinrichtungen können unabhängig von den Ventilen beispielsweise mittels eines Prozeßrechners, der die einzelnen Ventile in geeigneter Weise steuert und nachregelt, so lange, bis an allen Meßpunkten der gewünschte Druck herrscht.

Das durch die Regeleinrichtung 26 vorgegebene Druckprofil kann dabei so gewählt sein, daß der Druck einen gewünschten Verlauf zeigt, z. B. über die gesamte Breite konstant gehalten wird, oder es können gewisse Randkorrekturen eingeschlossen sein, beispielsweise ein etwas höherer Druck an beiden Rändern, um Druckverluste an den Seitenwänden zu kompensieren. Zusätzlich kann die Regeleinrichtung 26 noch durch weitere, nicht dargestellte Sensoren angesteuert werden, die beispielsweise die Dicke, das Flächengewicht, den Curl (Rollneigung) oder die Faserorientierung des erzeugten Papiers entlang der Breite der Papierbahn feststellen oder messen und entsprechende zusätzliche Steuersignale 28 liefern, mittels derer eine zusätzliche Druckkorrektur durchgeführt oder im Druckprofil vorgegeben werden kann. Falls geeignetes Bedienungspersonal vorhanden ist, kann eine derartige Steuerung jedoch auch auf einfachere Weise manuell oder halbautomatisch durch Beobachtung der Meßwerte der einzelnen Meßeinrichtungen und entsprechende Nachregelung erfolgen. Häufig ist eine solche einfachere Steuerung ausreichend, da in der Regel eine einmalige Anpassung nach dem Anlaufen einer Papiermaschine genügt und ein Nachregeln lediglich erforderlich wird, wenn sich Betriebsparameter, z. B. der Druck oder die Zusammensetzung der zugeführten Stoffsuspension ändert, bzw. wenn die Produktion geändert wird, z. B. wenn die Maschine auf eine andere Art von Stoffsuspension umgestellt wird, die eine Änderung der Druckverteilung zur Folge hat. Bei vorbekannten Stoffauflauf-Vorrichtungen war dies nur mit Schwierigkeiten und Komplikationen möglich.

Der Querschnitt der Abzweigleitungen 11, 12, 13 und 14 kann unterschiedlich sein, entsprechend der notwendigen Korrektur. Ebenso kann der gegenseitige Abstand dieser Abzweigleitungen unterschiedlich gewählt sein. Jedoch ist es auch ohne weiteres möglich, Leitungen gleichen Durchmessers im gleichen Abstand voneinander vorzusehen, und zwar in einer Anzahl, die die notwendige Steuerbarkeit gewährleistet.

Statt über die Abzweigleitungen einen Teil der Stoffsuspension abzuführen, können die Abzweigleitungen auch zur Zuführung von zusätzlicher Stoffsuspension dienen. In diesem Fall ist statt einer Rückführleitung 20 eine Zuführleitung vorzusehen. Diese kann an die ohnehin vorhandene Zuführleitung 2 angeschlossen sein oder auch an eine davon getrennte Zufuhr, wobei die Vorrichtungen zur Durchflußsteuerung 15, 16, 17, 18, 19 als geeignete, steuerbare Pumpen ausgebildet sind. Nötigenfalls kann aber auch nur ein Teil der Abzweigung der Abführung von Stoffsuspensionen dienen, während die anderen Abzweigungen Stoffsuspension zuführen können. Die Steuerorgane können dabei soll ausgebildet sein, daß die Durchflußrichtung und die Durchflußmenge steuerbar sind.

Fig. 2 zeigt eine Variante in zwei Vertikalschnitten, bei der der Verteilerkasten 1 über Verbindungsleitungen 11-14 mit einem Sammelbehälter 20 verbunden ist. Das Ende der Verbindungsleitungen 11, 12, 13, 14, das in den Sammelbehälter 20 geht, ist in der Höhe verstellbar ausgebildet, beispielsweise durch von außen verschiebbare Hülsen 66 oder durch wenigstens über einen Teil der Verbindungsleitungen gehende teleskopartige Ausführung der Verbindungsleitungen. Damit wird ein in der Höhe verstellbares Wehr geschaffen und somit der lokale Druck im Verteiler individuell einstellbar gemacht.

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung, bei der die Verbindungsleitungen 11, 12, 13 als Schlitze ausgebildet sind mit dahinterliegenden, verstellbaren Flächenelementen 60, 61 und 62, die als Überlaufwehre dienen. Durch Verstellung dieser Flächenelemente kann die wirksame Wehrhöhe lokal verändert werden, so daß auch hier eine lokale Druckkorrektur im Verteilerkasten 1 erfolgt.

Eine andere Möglichkeit, die Druckverhältnisse zu beeinflussen, ist in Fig. 4 dargestellt, bei der ein Stoffabzug nicht über einzelne, über die Maschinenbreite angeordnete Abzweigleitungen erfolgt sondern über einen Auslaufschlitz 64 über die gesamte Maschinenbreite geht. Im Sammelbehälter 20 ist weiterhin ein über die gesamte Breite gehendes vertikales Überlaufwehr 63 vorgesehen, dessen Höhe von außen lokal über die Breite einstellbar ist. Dadurch läßt sich eine Änderung des hydrostatischen Drucks im Verteiler oder in der Düse einfach durch eine Veränderung der Wehrhöhe des Auflaufschlitzes 64 erreichen. Statt eines senkrechten Wehres kann auch eine verschiebbare Blende 65 vorgesehen sein, mittels der der Auslaufschlitz 64 über die Breite individuell einstellbar ist.

Statt die Abzweigleitungen oder Verbindungsschlitze an der Seite des Verteilerkastens 1 anzubringen, können diese jedoch auch an anderen Punkten der Stoffauflauf-Vorrichtung vorgesehen sein, beispielsweise am Diffusorblock 5 oder im Düsenraum 29 unmittelbar nach dem Diffusorblock oder kurz vor dem Auslaufspalt 8 oder auch dazwischen.

Fig. 5 zeigt eine analoge Stoffauflauf-Vorrichtung im Vertikalschnitt, bei der wiederum ein Verteiler 1, ein Diffusor 5 mit einer Reihe von parallelen Kanälen 6 und ein Düsenraum 29 mit einem Austrittsspalt 8 vorgesehen sind. Die Stoffsuspension fließt aus dem Düsenraum 29 auf das über eine Brustwalze 31 geführte Sieb 32 einer Papiermaschine. Der Vorderteil 33 der oberen Begrenzungslippe 7 des Düsenraumes 29 ist mittels eines Gelenkes 34 und durch über die Breite des Austrittsspaltes 8 verteilte Verstelleinrichtung 35 über die Breite individuell einstellbar. Vielfach wird der Austrittsspalt oben von einer Blende begrenzt, die auf der oberen Lippe montiert, aber gegenüber der oberen Lippe in gewissem Maße frei beweglich ist. Durch die an der Blende befestigten Verstelleinrichtungen läßt sich dann die Spaltweite ändern. Dadurch kann die aus dem Spalt austretende Suspensionsmenge örtlich unabhängig über die Breite geregelt werden. Die Zuführung oder Abführung von Faserstoff-Suspension erfolgt wiederum über Abzweigleitungen 11 am Verteiler 1 und außerdem oder wahlweise über Abzweigleitungen 51 am Düsenraum 29, wobei zur Mengenregulierung Ventile oder Pumpen 36 oder die in den Fig. 2-4 gezeigten Ausführungen vorgesehen sind.

Weitere Möglichkeiten bestehen darin, wie in Fig. 6 gezeigt, daß die Abzweigleitungen wahlweise oder in Kombination am Verteiler 1, am Diffusorblock 5 oder am Düsenraum 29 vorgesehen sind. Dadurch können Änderungen des Druckverlaufs möglichst nahe am Entstehungsort kompensiert werden. Im dargestellten Beispiel ist die Möglichkeit vorgesehen, an der Oberseite des Verteilers 1 oder an einer anderen Stelle Abzweigleitungen 37 vorzusehen. Statt dessen können die Abzweigleitungen auch direkt aus dem Diffusorblock 5 hinausgeführt werden. Im dargestellten Beispiel sind beispielsweise Leitungen 39 in die erste Diffusorstufe, Leitungen 40 in die zweite Diffusorstufe unmittelbar nach dem Absatz zur zweiten Stufe geführt. Es können jedoch auch Zuleitungen in den Düsenraum 29 selbst vorgesehen sein, beispielsweise Leitungen 42 in den Anfang des Düsenraumes, unmittelbar hinter den Austrittsöffnungen 43 aus den Diffusorkanälen oder Leitungen 44, die in der Nähe des Ausgangsspaltes 8 des Düsenraumes 29 im beweglichen Teil 33 der oberen Lippe mündet. Über diese Leitungen kann, wie bereits erwähnt, je nach Erfordernissen zum Zwecke der Druckregelung oder der Stoffdichte-Änderung Wasser oder Siebwasser mit geringerer Stoffdichte, bzw. Stoffsuspension zugegeben oder abgeführt werden.

Eine weitere Druckregelungsmöglichkeit im Verteiler 1 kann dadurch geschaffen werden, daß der Verteilerquerschnitt geändert wird, z. B. durch eine beweglich ausgebildete Rückwand 45 des Verteilers. Die Beweglichkeit kann dadurch erreicht werden, daß die Rückwand 45 entweder manuell oder mittels einer Regeleinrichtung über die Breite des Verteilerkastens verstellbar ist, wodurch sich das Druckprofil im Verteiler einstellen läßt, oder daß die Rückwand 45 als flexible und verformbare Membran ausgebildet ist, welche sich automatisch, beispielsweise mit Hilfe eines Druckpolsters an der Rückseite so einstellt, daß über die ganze Breite des Verteilerkastens der gleiche Druck herrscht.

In Kombination mit anderen Verstell- und Regelmöglichkeiten oder auch allein kann zur Erzielung gleicher Strömungsgeschwindigkeiten und gleicher Drucke über die Breite des Düsenraumes eine Veränderung der Düsengeometrie notwendig sein. Hierzu sind Verstellmöglichkeiten 52 notwendig, die unmittelbar nach der Führungsvorrichtung, vor dem Auslaufspalt oder auch dazwischen vorzusehen sind, wobei die Verstelleinrichtungen gleichzeitig auch an zwei und mehr Positionen, in Maschinenrichtung gesehen, angebracht sein können.

Weitere Regelmöglichkeiten bestehen darin, daß verstellbare Blenden 46 vor den Eintrittsöffnungen 38 der Diffusorkanäle 6 oder entsprechende verstellbare Blenden 47 vor den Austrittsöffnungen 43 der Diffusorkanäle vorgesehen werden. Diese können aus verschiebbaren Elementen, Irisblenden, aufblasbaren Körpern oder aus anderen Elementen bestehen. Auch kann über Leitungen 50 direkt am Eingang 38 der Kanäle Suspension oder Wasser zugeführt werden, oder die Kanäle können durch steuerbare Druckkörper 27 verengt werden.

Der erhöhte Druckverlust an den Rändern, z. B. infolge Reibung an den Seitenwänden 9 läßt sich dadurch kompensieren, daß in den Randzonen der Druckverlust der Führungseinrichtung verändert, z. B. verringert wird, was durch eine Veränderung des Durchtrittsquerschnitts pro Breiteneinheit erreicht wird.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel eines Diffusorblocks 5 mit mehreren übereinander liegenden Reihen von gleichmäßig übereinander angeordneten Stufendiffusoren. Dabei ist zur Verringerung des Druckverlustes der Diffusoren der Querschnitt der Diffusoren in der Randzone 48 an der Seitenwand 9 größer als in der anschließenden mittleren Zone 49, so daß der Druckverlust in der Stoffsuspension in der Randzone etwas kleiner ist als in der Mitte und somit die erhöhten Druckverluste in der Randzone kompensiert werden.

Bei dem in Fig. 8 dargestellten Diffusorblock 5 sind die einzelnen Reihen von Stufendiffusoren gegeneinander versetzt, was bedeutet, daß in der Randzone 48 ein geringerer Düsendruck durch die gegenüber der Mitte 49 fehlenden Diffusoren entsteht. Ein größerer Stoffmengenstrom pro Breiteneinheit wird in der Randzone durch das Anbringen zusätzlicher Bohrungen erreicht oder durch eine Reduzierung des Druckverlustes des einzelnen Elementes der Führungsvorrichtung im Randbereich, so daß auch hier eine Druckkorrektur möglich ist. Auf diese Weise sind auch grundsätzliche Mängel der Verteilerauslegung oder an einem anderen Ort der Papiermaschine dadurch ausgleichbar, daß der Lochdurchmesser oder Druckverlust über die Bahnbreite geändert und angepaßt wird.

Abwandlungen und zweckmäßige Weiterbildungen sind möglich und liegen im Rahmen des Erfindungsgedankens. So können, wie in Fig. 9 gezeigt, die mit der Sammelleitung 20 verbundenen Abzweigleitungen 11 mit Vorteil auch am höchsten Punkt des Verteilers 1 angeschlossen sein, womit gewährleistet ist, daß etwaige Luftausscheidungen sicher abgeführt werden können. Unmittelbar daneben kann der Anschluß für den Diffusor 5 vorgesehen sein, so daß die Druckregelung in unmittelbarer Nachbarschaft des Eingangs des Diffusors erfolgt.

Die Sammelleitung kann auch direkt am Verteiler 1 entlang geführt sein, so daß die Abzweigungen 11 durch Öffnungen gebildet werden, die den Verteiler 1 und die Sammelleitung 20 verbinden.

Fig. 10 zeigt ein Beispiel, bei dem der Diffusor als eine an sich bekannte, einen Verteiler 1 mit den Lippen 7 und einen Ausgangsspalt 8 aufweisenden Düsenraum verbindende Führungsvorrichtung ausgebildet ist, die zwei hintereinander geschaltete, durch einen die Suspension umleitenden Zwischenraum 55 getrennte Rohrsysteme 53 und 54 aufweist. Dieser Zwischenraum 55 ist durch Abzweigöffnungen 56 mit unabhängig steuerbarem oder regelbarem Querschnitt an eine Überlaufleitung 57 angeschlossen, die gleichzeitig eine Dämpfungswirkung zeigt.

Fig. 11 zeigt ein analoges Beispiel, bei dem die Steuerbarkeit durch Schieber 58 erreicht wird, die den Querschnitt der Abzweigöffnungen verändern. Wahlweise können dabei die Öffnungen 59 auch bis zum Anfang des Düsenraumes 29 vorverlegt sein.

Claims (19)

1. Stoffauflaufvorrichtung für eine Papiermaschine mit einem Verteilerkasten (1) zur Verteilung einer zugeführten Stoffsuspension über die Bahnbreite der Papiermaschine, einer eine Vielzahl von Löchern oder Kanälen (6) aufweisenden Führungsvorrichtung (5) für die Stoffsuspension und einem anschließenden Düsenraum (29) mit einem einstellbaren Auslaufspalt (8) zur Verteilung der Stoffsuspension über die Bahnbreite der Papiermaschine, wobei die Massenverteilung über die Bahnbreite der Papiermaschine auf ein vorgegebenes Flächengewicht über die Breite der Papiermaschine einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Strömung der Stoffsuspension in der Stoffauflaufvorrichtung zwischen dem Verteilerkasten (1) und dem Auslaufspalt (8) über die Breite des Stoffauflaufs verteilte Abzweigungen (37, 39, 40, 41, 42, 44, 50, 56, 58, 59) zum einstellbaren örtlichen Abführen oder Zuführen von Stoffsuspensionen oder Wasser und Vorrichtungen (27, 45, 46, 47, 48, 51, 52, 56, 58, 59) zum örtlichen Ändern oder Gestalten des Durchflußprofils und des Druckprofils in den bezüglichen Räumen der Stoffauflaufvorrichtung vorgesehen sind.

2. Stoffauflaufvorrichtung für eine Papiermaschine mit einem Verteilerkasten (1) zur Verteilung einer zugeführten Stoffsuspension über die Bahnbreite der Papiermaschine, einer eine Vielzahl von Löchern oder Kanälen (6) aufweisenden Führungsvorrichtung (5) für die Stoffsuspension und einem anschließenden Düsenraum (29) mit einem einstellbaren Auslaufspalt (8) zur Verteilung der Stoffsuspension über die Bahnbreite der Papiermaschine, wobei die Massenverteilung über die Bahnbreite der Papiermaschine auf ein vorgegebenes Flächengewicht über die Breite der Papiermaschine einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Strömung der Stoffsuspension in der Stoffauflaufvorrichtung zwischen dem Verteilerkasten (1) und dem Auslaufspalt (8) über die Breite des Stoffauflaufs verteilte Abzweigungen (37, 39, 40, 41, 42, 44, 50, 56, 58, 59) zum einstellbaren örtlichen Abführen oder Zuführen von Stoffsuspensionen oder Wasser zum örtlichen Ändern oder Gestalten des Durchflußprofils und des Druckprofils in den bezüglichen Räumen der Stoffauflaufvorrichtung vorgesehen sind.

3. Stoffauflaufvorrichtung für eine Papiermaschine mit einem Verteilerkasten (1) zur Verteilung einer zugeführten Stoffsuspension über die Bahnbreite der Papiermaschine, einer eine Vielzahl von Löchern oder Kanälen (6) aufweisenden Führungsvorrichtung (5) für die Stoffsuspension und einem anschließenden Düsenraum (29) mit einem einstellbaren Auslaufspalt (8) zur Verteilung der Stoffsuspension über die Bahnbreite der Papiermaschine, wobei die Massenverteilung über die Bahnbreite der Papiermaschine auf ein vorgegebenes Flächengewicht über die Breite der Papiermaschine einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Strömung der Stoffsuspension in der Stoffauflaufvorrichtung zwischen dem Verteilerkasten (1) und dem Auslaufspalt (8) über die Breite des Stoffauflaufs Vorrichtungen (27, 45, 46, 47, 48, 48, 51, 52, 56, 58, 59) zum örtlichen Ändern oder Gestalten des Durchflußprofils und des Druckprofils in den bezüglichen Räumen der Stoffauflaufvorrichtung vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Verteilerkasten angeordnete Abzweigungen (11-14) mit ihrem dem Verteilerkasten (1) abgewandten Ende in einen Sammelbehälter (20) hineinragen, wobei die Länge ihres in den Sammelbehälter (20) hineinragenden Teiles veränderbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigungen (11-14, 64) am Verteilerkasten (1) mit wenigstens einer Öffnung ausgebildet sind und daß im Sammelbehälter (20) an den Öffnungen ein in der Höhe lokal verstellbares Überlaufwehr (60, 61, 62) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigungen am Verteilerkasten (1) aus einem zwischen dem Verteilerkasten (1) und einem Sammelbehälter (20) in Längsrichtung verlaufenden Schlitz (64) bestehen, dessen Weite örtlich einstellbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Führungsvorrichtung (5, 55) Abzweigungen (39-41, 56, 58) angeschlossen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die erste Stufe eines als Stufendiffusor ausgebildeten Kanals der Führungsvorrichtung (5) Abzweigungen (39) angeschlossen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die zweite oder eine folgende Stufe eines als Stufendiffusor ausgebildeten Kanales der Führungsvorrichtung (5) unmittelbar nach einer Stufe Abzweigungen (40, 41) angeschlossen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Düsenraum (29) Abzweigungen (59) angeschlossen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung des Druckprofils der Kanäle (6) der Führungsvorrichtung (5) Mittel (27) vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuführung von Wasser zu den Eingängen (38) der Kanäle (6) Mittel (50) vorgesehen sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Eingangsöffnungen (38) der Führungsvorrichtung (5) oder nach deren Austrittsöffnungen (43) verstellbare Elemente (46, 47) zur Durchflußregelung durch die Führungsvorrichtung (5) vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Kanäle der Führungsvorrichtung (5) über die Bahnbreite unterschiedlich ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle der Führungsvorrichtung (5) in den Randzonen (48) des Stoffauflaufs einen kleineren Druckverlust aufweisen als in der mittleren Zone (49).

16. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrie der Verteilerkästen (1, 55) und des Düsenraumes (29) über die Breite des Stoffauflaufs örtlich individuell mittels einer Verstelleinrichtung (45 bzw. 52) veränderbar ist zum Ändern oder Gestalten des Durchflußprofils und des Druckprofils in den Räumen (1, 29).

17. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrie der Verteilerkästen (1, 55) über die Breite des Stoffauflaufs örtlich individuell mittels einer Verstelleinrichtung (45 bzw. 52) veränderbar ist zum Ändern oder Gestalten des Durchflußprofils und des Druckprofils in den Räumen (1, 29).

18. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrie des Düsenraumes (29) über die Breite des Stoffauflaufs örtlich individuell mittels einer Verstelleinrichtung (45 bzw. 52) veränderbar ist zum Ändern oder Gestalten des Durchflußprofils und des Druckprofils in den Räumen (1, 29).

19. Betriebsweise der Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung der Stoffsuspension wahlweise durch Änderung des Druckprofils und des Durchflußprofils des Verteilers (1), der Führungsvorrichtung (5), bzw. des Düsenraumes (29), oder durch Zuführung oder Abführung von Stoffsuspension, bzw. Zuführung von Wasser im Verteiler (1), in der Führungsvorrichtung (5), oder im Düsenraum (29), einzeln oder in Kombination miteinander einzustellen ist.