DE3538466C2 - Verfahren zur Steuerung der Strömung eines Stoffauflaufes und Vorrichtung zum Aufbringen von Stoff auf ein Bildungssieb einer Papiermaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Strömung eines Stoffauflaufes einer Papiermaschine zur Beherrschung der Verschiebung der Faserorientierung in der Papierbahn. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Aufbringen von Stoff auf ein Bildungssieb einer Papiermaschine.

In an sich bekannter Weise muß die Lippenströmung der Stoffsuspension des Stoffauflaufes in Maschinenquerrichtung bezüglich der Geschwindigkeit gleichmäßig sein. Ebenso ist bekannt, daß in genannter Strömung quer gerichtete Geschwindigkeiten von nachteiliger Größe auftreten können. Insbesondere in den Randbereichen der Bahn hat sich dies z. B. als Verstärkung der Randwelle nachteilig ausgewirkt. Die bekannten Forderungen wurden gestellt, um ein Papier zu erzielen, das bezüglich seines Flächengewichtes, seiner Blattbildung und seiner Festigkeitseigenschaften über die ganze Bahnbreite homogen ist und damit die Bahnränder möglichst wenig beschnitten zu werden brauchen.

Zur Erfüllung dieser Forderungen ist bisher bekannt, u. a. eine Lösung zu verwenden, bei der ein kleiner Teil der Stoffströmung vor deren Zuführung auf das Sieb durch beide Seitenwände des Lippenkanals des Stoffauflaufs abgeführt wird (z. B. FI-Patent Nr. 43812, Beloit Corporation). Eine umgekehrte Lösung, wobei eine zusätzliche Strömung Wasser durch die Seitenwand zugeführt wird, ist ebenfalls bekannt (FI-Patent Nr. 30095, Valmet Oy), wenn auch letztgenannte Lösung wenigstens nicht von der Anmelderin in der Praxis ausgeführt worden ist.

Aus der Druckschrift DE-GM 70 34 695 sind gattungsgemäße Verfahren und Vorrichtungen zum Aufbringen von Stoff auf ein Bildungssieb einer Papiermaschine bekannt, wonach ein Turbulenzgenerator mit einer Vielzahl von sich in Strömungsrichtung des Stoffstroms parallel zueinander erstreckenden Kanälen versehen ist. In der obersten und/oder untersten Zeile dieser Kanäle sind Drosselorgane vorgesehen, mit deren Hilfe die Strömungsmenge an bestimmten Stellen über die Maschinenbreite beeinflußt werden kann. Dadurch kann eine an einer beliebigen Stelle über die Maschinenbreite auftretende Geschwindigkeitsabweichung des strömenden Stoffes durch Verstellen eines dieser Stelle zugeordneten Drosselorgans ausgeglichen werden.

Einige der in den letzten Jahren entwickelten Druckverfahren, wie z. B. das Papierbogen-Thermokopieren (Xerox TM) und das Thermokopieren von Endlosformularpapier (Laser-Print (TM), z. B. IBM-38 (TM) haben an die Gleichmäßigkeit der Struktur des mit diesen Verfahren zu bedruckenden Feinpapiers höhere Anforderungen als bisher und teilweise auch neue Ansprüche gestellt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung der Strömung eines Stoffauflaufs sowie eine Vorrichtung zum Aufbringen von Stoff auf ein Bildungssieb einer Papiermaschine zu schaffen, mit denen die Herstellung eines Peinpapiers mit gleichmäßiger Struktur möglich ist.

Bei der Lösung dieser Aufgabe wurde berücksichtigt, daß während eines auf einem Papierträger stattfindenden Druckprozesses eine sehr schnelle und starke Erhitzung des Bodens erfolgt. Gemäß der Erfindung ist deswegen eine besonders bedeutende Forderung daran zu stellen, daß die Hauptachsen der Richtungsverteilung (Orientierung) des Papierfasernetzes mit den Richtungen der Papierhauptachse übereinstimmen und daß die Orientierung in Bezug auf diese Achsen symmetrisch ist.

Eine genügend genaue Erfüllung der im vorstehenden gestellten Forderung über die gesamte Bahnbreite war in der Praxis weder bei den im vorstehenden genannten noch bei anderen bekannten Stoffauflaufkonstruktionslösungen möglich. Immer waren in der Bahn Bereiche zu finden, die nicht für den Kundeneinsatz zulässig sind. Reklamation erfolgt insbesondere wegen diagonalen Einrollens des Blattes oder "Umfallen" des Formularstapels.

Die im vorstehenden angeführten Probleme wurden von der Anmelderin eingehend untersucht. Dabei konnte erwiesen werden, daß die von der Faserorientierung zu verlangende Symmetrie voraussetzt, daß im Lippenstrahl eine Quergeschwindigkeit von ca. 2-3 cm/s an keiner Stelle der fertigen Bahn überschritten wird. Da die Quergeschwindigkeit bereits im Lippenkanal mit der Dämpfung des ungleichmäßigen Hauptströmungsprofils entsteht, muß die Hauptaufmerksamkeit auf die Gleichmäßigkeit des Geschwindigkeitsprofils in Richtung der Strömung nach dem Turbulenzerzeuger gerichtet werden. Selbst wenn das Verteilersystem des Stoffauflaufs absolut richtig bemessen werden könnte und man dieses wie auch die Turbulenzgeneratoren so genau herstellen könnte, daß sich die gestellte Forderung erfüllen ließe, würde die auf diese Weise hergestellte Vorrichtung wegen ihres hohen Preises kommerziell unrentabel werden.

Die Aufgabe der Erfindung wird ausgehend von den Ergebnissen der oben genannten Untersuchungen durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Für eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im wesentlichen charakteristisch, daß Stoffsuspensionsströmungen verwendet werden, die in Strömungsrichtung des Stoffauflaufs in an dem dessen Lippenteil vorgelagerten Turbulenzgenerator befindliche Randzellen geleitet werden, und daß die Größe der genannten Strömungen und/oder deren gegenseitiges Verhältnis zur Beherrschung der Verschiebung der Faserorientierung geregelt wird, indem mit Hilfe genannter Strömungen eine in der Lippenströmung des Stoffauflaufs quer verlaufende, die Verschiebung der Faserorientierung kompensierende Strömungsgeschwindigkeit erzeugt wird.

Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind an in beiden Vertikalseitenwänden des Stoffauflaufs befindlichen Öffnungen, Rillen, Vertiefungen oder dergleichen Regelungsstücke angebracht, deren Innenseite die Außenseite genannter Randzellen begrenzt, wobei die Regelungsstücke zur Regelung der genannten Randströmungen der Randzellen zwecks Beherrschung der Verschiebung der Faserorientierung in ihrer Lage über Antriebsvorrichtungen und/oder Antriebsmotoren verstellbar ausgeführt sind.

Erfindungsgemäß können in den Randzellen entweder außenseitige, zum Beispiel aus dem Verteiler des Stoffauflaufs entnommene Umführungsströmungen verwendet werden und/oder die Umführungsströmungen der Randzellen können aus den Randteilen des Stoffsuspensionsströmungskanals entnommen werden und diese Randströmungen können regelbar ausgeführt werden, indem der Strömungswiderstand der Randzellen, d. h. die Drosselung verändert wird. Um bei der letztgenannten Art und Weise eine ausreichende Regelungsreserve zu erhalten, sind die Strömungswiderstände der Randzellen wesentlich kleiner bemessen als der Strömungswiderstand des zwischen den Randzellen befindlichen Turbulenzgenerators oder dergleichen je Flächeneinheit des Strömungskanals.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann ein Regelungssystem für die Strömung beider Randbereiche des Stoffauflaufs verwendet werden, bei dem sich innerhalb eines einige Zentimeter breiten Bereiches die aus dem Turbulenzgenerator in den Lippenkanal austretende Strömung in genügend weiten Grenzen regeln läßt.

Die Funktionsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens beruht auf der Nutzung der Theorie der verengenden Lippenkanalströmung, und sie wurde experimentell bestätigt. Etwas vereinfachend lassen sich Funktion und Wirkungsart der Erfindung wie folgt beschreiben. Wenn die Strömung des einen Randbereiches des Lippenkanals soweit erhöht wird, daß sie die durchschnittliche Strömung überschreitet, entsteht im Lippenkanal und danach eine sich auf dem Sieb fortsetzende zum entgegengesetzten Rand hin ausgerichtete Querströmung, deren Maximalwert an der Grenze des oben genannten Regelungsbereichs liegt, wobei sie davon bei Annäherung des anderen Randes der Lippenöffnung gleichmäßig auf Null abfällt. Wenn nun auch am anderen Rand des Siebes eine gleich große Steigerung der Stoffzufuhr erfolgt, entsteht eine entgegengesetzte, zur obengenannten symmetrische Querströmung. Die Querströmungen sind zu addieren, was zu dem Ergebnis führt, daß das Strömungsmaximum an beiden Rändern zur Mitte hin gerichtet ist und die Quergeschwindigkeit in der Maschinenmitte Null ist, wobei sich die gleich großen aber in verschiedener Richtung verlaufenden Geschwindigkeiten gegeneinander aufheben. Dementsprechend werden durch Messung des Papiers die Maximalwerte der in verschiedenen Richtungen verlaufenden Verschiebung der Orientierung an den Rändern und die Symmetrie der Orientierung in der Mitte der Bahn festgestellt. Die Kennkurve für die Verschiebung der Orientierung ist also eine schräge Gerade, die in der Bahnmitte die Nullebene schneidet. Wenn die Kennkurve der Orientierungsverschiebung aus diesem oder jenem Grund vor der erfindungsgemäßen Regelungskorrektur eine gleich große aber entgegengesetzte Neigung hatte, hat die erfindungsgemäße Regelung die Verschiebung beseitigt. Bisher hätte die Korrektur einer in gleicher Richtung verlaufenden Neigung vorausgesetzt, daß beide Randströmungen anstelle der Erhöhung durch dieselbe Menge verringert worden wären.

Ein schiefes Verschiebungsprofil der Orientierung kann mit Hilfe der Erfindung somit immer korrigiert werden, entweder durch Erhöhung oder Verringerung der Strömung in den Randbereichen des Lippenkanals.

Wird eine Randströmung erhöht und die entgegengesetzte Randströmung um dieselbe Menge verringert, verursachen beide Maßnahmen eine in gleicher Richtung erfolgende Querströmung am Sieb, und wenn deren Wirkungen addiert werden, ergibt sich eine konstante Quergeschwindigkeitskomponente über die Bahn. Wenn weiter aus irgendeinem Grund in der Bahn vor der Regelung eine konstante, aber entgegengesetzt gerichtete Geschwindigkeit auftrat, hat die erfindungsgemäße Korrekturregelung die konstante Verschiebung der Orientierung aus dem Papier eliminiert. Zur Korrektur einer in entgegengesetzter Richtung gleichmäßig verschobenen Faserorientierung müßten die Richtungen der Strömungsänderungen innerhalb der Regelungsbereiche gewechselt werden.

Ein gleichmäßiges Verschiebungsprofil der Orientierung kann mit der Erfindung somit durch Änderung der Randströmungen des Stoffauflaufs in verschiedene Richtungen immer korrigiert werden.

Durch geeignete Kombination der im vorstehenden angeführten zwei Regelungsfunktionen kann die Kennkurve der Verschiebung der Orientierung sowohl um den Mittelpunkt gedreht als auch in Auf- und Abwärtsrichtung versetzt werden und damit ist die Möglichkeit gegeben, den Verschiebungsfehler fast vollständig zu korrigieren, wenn er am Rand des Stoffauflaufs oder durch eine in dessen Nähe vorhandene fehlerhafte Strömung entstanden ist, wie dies in der Praxis oft vorkommt. Wenn sich die Fehlerquelle nicht am Rand befindet, wird eine vollständige Korrektur durch die erfindungsgemäße Korrekturregelung nicht erreicht. Wenn die Fehlerquelle z. B. aus einer gleichmäßig schrägen Hauptströmungsgeschwindigkeit besteht, ist die Kurve der Verschiebung der Orientierung eine sich nach oben oder nach unten öffnende Parabel, deren Ordinaten an den Rändern Null sind. Ein in der Mitte der Bahn auftretender Maximalwert kann durch die obengenannte Regelung auf die Hälfte des ursprünglichen Wertes gesenkt werden, wobei an den Rändern eine gleich große, aber mit entgegengesetztem Vorzeichen versehene Verschiebung entsteht. Der Maximalfehler konnte auf die Hälfte des ursprünglichen Wertes reduziert werden.

Die erforderliche Breite des in der Erfindung genutzten Regelungsbereichs ist davon abhängig, wie große Profilfehler zu korrigieren sind. Eine zu schmale Regelungszone bedeutet, daß die erforderliche Änderung der Strömungsgeschwindigkeit so groß wird, daß im Lippenkanal eine nachteilig große Geschwindigkeitsstufe entsteht.

Die Wirkung einer Störung dieser Art kann sich weiter in den Bereich der fertigen Bahn erstrecken und zum Beispiel im Flächengewichtsprofil deutlich werden. Andererseits besteht kein Grund, den Regelungsbereich in den Bereich des fertig geschnittenen Endproduktes auszudehnen, weil es im Regelungsbereich schwierig ist, alle vom Papier geforderten Eigenschaften gleichzeitig zu beherrschen. In der Praxis beträgt der Regelungsbereich ca. 20-100 mm an beiden Rändern.

Es ist offensichtlich, daß die bisher bekannten Lösungen die gestellten Forderungen aus zwei Gründen nicht erfüllen; die Randströmung wurde bei diesen nicht durch die an der Austrittskante des Turbulenzgenerators befindlichen Öffnungen in den Lippenkanal geführt, was wichtig ist, damit die Querströmungsbildung verhindert werden kann, und zweitens erstreckt sich der Wirkungsbereich der bekannten Lösungen nur auf die unmittelbare Nähe der Seitenwand und verringert infolge seiner Aufgabe nur die Randreibung und hat demzufolge ein bedeutend schmaleres Wirkungsfeld als die Lösung der vorliegenden Erfindung.

In der Erfindung lassen sich die richtigen Werte für die Strömungen der Randzellen z. B. durch Einstellung der Regelungsventile der Umführungsströmungsrohre experimentell sehr schnell herausfinden. In einigen Fällen kann die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auszuführende Kompensation der Faserorientierungsverschiebung automatisch ausgeführt werden, z. B. indem sie an die übrige Regelungsautomatik der Papiermaschine angeschlossen wird.

Im vorstehenden ist der physikalische Hintergrund der Erfindung und dessen Wirkungsweise beschrieben. Im folgenden wird die Erfindung anhand von einigen Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine teilweise Querschnittsansicht einer Vorrichtung zum Aufbringen von Stoff auf ein Bildungssieb einer Papiermaschine.

Fig. 2 zeigt den Turbulenzgenerator der Vorrichtung aus der in Fig. 1 mit A bezeichneten Richtung gesehen.

Fig. 3 verdeutlicht das erfindungsgemäße Verfahren anhand einer schematischen Draufsicht des Stoffauflaufs der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Maschinenrichtung gelegten Vertikalschnitt vom Bereich des Stoffauflauflippenteils der Papiermaschine.

Fig. 5 zeigt den horizontalen Schnitt II-II von Fig. 4

Fig. 6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Querschnittsansicht im Bereich des Turbulenzgenerators.

Fig. 7 zeigt einen Horizontalschnitt im Bereich des Turbulenzgenerators der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung.

Anfangs wird die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum Aufbringen von Stoff auf ein Bildungssieb einer Papiermaschine beschrieben, soweit dies zum Verstehen der vorliegenden Erfindung und deren Hintergrundes erforderlich ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung speist einen Stoffstrahl J auf das über die Brustwalze 10 laufende Bildungssieb 11. Der Lippenteil 15 der Vorrichtung wird von der Oberwand des Unterlippenbalkens 12 und der Unterwand des Oberlippenbalkens 13 begrenzt. Der Oberlippenbalken wird von an sich bekannten Stellungsregelungsvorrichtungen 14 geregelt. Dem Lippenteil 15 ist in Speiserichtung F der Stoffsuspension ein Turbulenzgenerator 16, 17 vorgelagert, der eine in Fig. 2 genauer erkennbare Zellenkonstruktion aufweist, an deren Austrittsseite sich Strömungsrohre von rechteckigem Querschnitt befinden, die in vertikaler Richtung zueinander stufenförmig angeordnet sind. Die Strömungsrohre beginnen an den Löchern einer Gitterrostplatte 17 mit runder Querschnittsfläche und gehen zur Austrittsseite des Turbulenzgenerators (Fig. 2) hin in ihren rechteckigen Querschnitt über. Als Randzellen ausgebildete Kanäle 26a und 26b, in die zusätzliche Stoffspeisungen für Teil-Stoffströmungen F_a und F_b geleitet werden, sind im Querschnitt vieleckig, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Zum Turbulenzgenerator 16, 17 gehört in Speiserichtung der Stoffsuspension als erstes die als Lochplatte ausgebildete Gitterrostplatte 17, der eine Ausgleichskammer 18 vorangeht, über der sich ein die Druckpulsation der Stoffsuspension ausgleichender Luftbehälter 18a befindet.

Die Stoffströmung wird aus dem Verteiler 20 durch die Verteilerrohre 19 in die genannte Ausgleichskammer 18 gespeist. In Fig. 3 ist die in den Verteiler 20 kommende Stoffsuspensionsströmung mit Pfeil F_in und die Umführungsströmung mit Pfeil F_out bezeichnet. Von der genannten Strömung F_in - F_out wird eine Haupt-Stoffströmung F₁ durch Verteilerrohre 19 abgezweigt.

Gemäß der ersten Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung werden von den beiden Enden des Verteilers 20 aus Umführungsrohre 22a und 22b an den Verteilerrohren 19 und der Ausgleichskammer 18 vorbei in als Randzellen 26a und 26b ausgebildete Kanäle des Turbulenzgenerators geführt. Die Umführungsrohre 22a, 22b, 24a, 24b gehen von in den Unterwänden des Verteilers 20 befindlichen Stutzen 21a, 21b aus, die in Richtung der Breite des Stoffauflaufs in dem Bereich seiner Seitenwände 27a, 27b liegen. Die Umführungsrohre 22a, 24a, 22b, 24b haben als Regelungsvorrichtungen dienende Regelungsventile 23a, 23b. Der Strömungswiderstand der Umführungsrohre 22a, 24a und 22b, 24b ist derart bemessen, daß die Teil-Stoffströmungen F_a und F_b vorteilhaft durch die normale Druckdifferenz des Stoffauflaufs ohne Pumpen erzeugt werden, die jedoch in Spezialfällen eingesetzt werden können, um ausreichend große Teil- Stoffströmungen F_a und F_b zu erzeugen. Die Umführungsrohre 24a, 24b öffnen sich zweckmäßig durch die in den ebenen Seitenwänden 28 der Randzellen 26a und 26b angebrachten Öffnungen derart, daß die Teil-Stoffströmungen gleichmäßig in die Randzellen 26a und 26b eintreten, deren Querschnitte aus Fig. 2 ersichtlich sind. Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Eintrittsseiten der Randzellen 26a und 26b, d. h. die an der Gitterrostplatte 17 befindlichen Seiten völlig geschlossen, so daß die Teil-Stoffströmungen F_a und F_b ausschließlich durch die Umführungsrohre 22a, 24a und 22b, 24b zustandegebracht werden können.

In einigen Spezialfällen kann die Erfindung jedoch auch derart ausgeführt werden, daß die Teil-Stoffströmungen F_a und F_b mit den "normalen" Strömungen der Randzellen 26a und 26b verbunden werden, die durch die Löcher der Lochplatten 17 aus der Ausgleichskammer 18 kommen. Der Strömungswiderstand der letztgenannten Löcher wird dabei bezüglich der Strömungswiderstände der Umführungsströmungswege genügend groß bemessen, so daß ein genügend großer Regelungsbereich für die Teil-Stoffströmungen F_a und F_b erzielt wird.

Die Randzellen 26a und 26b, in die die Umführungsspeisung nach Fig. 1 bis 3 geführt wird, erstrecken sich über die gesamte Höhe des Turbulenzgenerators 16, 17, d. h. zwischen dessen Oberwand 30 und Unterwand 31. In bestimmten Anwendungsfällen kann die Umführungsspeisung niedriger ausgeführt sein. Die Randzelle 26a wird außer von den im vorstehenden genannten Wänden 30 und 31 auch von einer ebenen Vertikalwand 28 und einer gegenüberliegenden stufenförmigen Wand 29 begrenzt, die von der phasenverschobenen Stufung der übereinanderliegenden Strömungszellen des Turbulenzgenerators 16, 17 bestimmt wird, die in an sich bekannter Weise zur Verhinderung von Vertikalwelligkeit der Stoffsuspensionsströmung ausgeführt ist.

Nach Fig. 1 bis 3 werden Mediumströmungen aus dem Verteiler 20, dem Stoffspeiserohr oder dem Umführungsrohr durch Stutzen 21a und 21b oder dergleichen in die Umführungsrohre 22a und 22b geleitet, in denen sich Regelventile 23a entspr. 23b befinden. Die Regelventile 23a und 23b können manuell bedienbar sein derart, daß die Menge und das gegenseitige Verhältnis der Teil- Stoffströmungen F_a und F_b geregelt und z. B. experimentell die Stellungen der Ventile 23a und 23b gesucht werden können, mit deren Hilfe die bestmögliche Kompensation der Faserorientierungsverschiebung erzielt werden kann. Die durch die Regelventile 23a und 23b oder andere ähnliche Vorrichtungen ausgeführte Regelung der Teil-Stoffströmungen kann in bestimmtem Umfang mit einer Automatik verbunden werden, die in Fig. 1 durch die Blöcke 32 und 33 angedeutet ist. Block 32 stellt Vorrichtungen dar, mit denen die Faserorientierung der herzustellenden Bahn und deren Verschiebung sogar in On-line- Messung gemessen wird. Block 33 stellt seinerseits eine Regelungseinheit und einen Antriebsmotor dar, mit denen die Regelventile 23a und 23b oder dergleichen geregelt werden.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis 7 zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Der Turbulenzgenerator 17 wird in der aus Fig. 4 bis 7 ersichtlichen Weise aus mehreren neben- und übereinander befindlichen rohrförmigen Strömungszellen 123 gebildet. Der Turbulenzgenerator 17 ist nach Fig. 4 zwischen den Wänden 119 der Ausgleichskammer 120 in einer im Verbindungsbereich der Unterwände 112 und 119 der Stoffauflaufvorrichtung befindlichen Rille 121 angeordnet. Der Turbulenzgenerator 17 kann zum Beispiel aus einem massiven Stück gefertigt sein, in das zur Erzeugung der Turbulenz mehrere neben- und übereinander befindliche Bohrungen eingearbeitet sind. Die Stoffströmung in der Speiserichtung wird aus dem Verteiler des Stoffauflaufs durch Verteilerrohre (nicht dargestellt) in die Ausgleichskammer 120 eingeführt, aus der sie als Teilströmungen F₁ durch die Strömungszellen 123 des Turbulenzgenerators 17 in den Lippenteil 15 strömt. Die Größe der Lippenöffnung s läßt sich verändern, indem die Spaltleiste 115 verstellt und/oder der Oberlippenbalken 116 um sein Gelenk 117 gedreht wird, das sich am oberen Körper 118 befindet.

Bei Verwirklichung dieser Ausführungsform der Erfindung sind zu beiden Seiten des Turbulenzgenerators 17 an beiden vertikalen Seitenwänden 125 des Stoffauflaufströmungskanals als Randzellen ausgebildete Randkanäle 126 angeordnet, durch welche als Randströmungen verlaufende Teil-Stoffströmungen F₀ von der Ausgleichskammer 120 am Turbulenzgenerator 17 vorbei in den Lippenteil 15 strömen können. Beide Teil-Stoffströmungen F₀ sind derart ausgeführt, daß sie zur Beherrschung der Faserorientierungsverschiebung nach den im vorstehenden beschriebenen Prinzipien regelbar sind.

In Fig. 4 bis 7 sind die Randkanäle 126 zur Regelung der Teil- Stoffströmungen F₀ mit Strömungsquerschnittsregelvorrichtungen (Drosselvorrichtungen) 130; 140 ausgerüstet. Diese Drosselvorrichtungen 130 werden gemäß Fig. 4 und 5 aus mit Vertikalgelenken 132 an der Öffnung 128 der Seitenwände 125 angebrachten, als Regelungsstücke dienenden Ventilstücken 131 gebildet, die im Horizontalschnitt sektorförmig sind und eine ebene Innenfläche 133a und eine Außenfläche 130b von der Form eines Kreiszylinderstückes haben, die gegen die Dichtung 127 der Öffnung 128 von Seitenwand 125 gleitet. Die Ventilstücke 131 sind derart angebracht, daß sie sich um ihr Vertikalgelenk 132 mit einer Stellschraube 135 schwenken lassen, die über einen Gelenkzapfen 136 mit dem Ventilstück 131 verbunden ist. Die Stellschraube 135 hat eine Kurbel 137, mit der die manuelle Regelung ausgeführt wird. Die Stellschraube befindet sich in einem Gewindestück 138, das über einen Stützarm 134 mit der Seitenwand 125 verbunden ist.

Nach Fig. 6 und 7 werden die Drosselvorrichtungen 140 aus einem als Regelungsstück dienende Gleit- bzw. Schubstück 141 gebildet, das sich in einer rechteckigen Öffnung 128 befindet und von Dichtungen 127a, 127b und 129a, 129b umgeben ist. Die Schubstücke 141, die an beiden entgegengesetzten Seitenwänden 125 angeordnet sind, werden mit dem im vorstehenden beschriebenen Schraubenmechanismus 135 bis 138 zur Einstellung des Strömungsquerschnitts beider Randkanäle 126 linear verschoben. Nach Fig. 4 bis 7 erstrecken sich die Randkanäle 126 zweckmäßig über die gesamte Höhe des Strömungskanals 120.

In Fig. 5 ist das Ventilstück 131 in Innenlage 131' dargestellt, in welcher der Strömungsquerschnitt der Randkanäle 126 wesentlich verringert ist, um die Teil-Stoffströmungen F₀ zu drosseln. Dementsprechend ist für das Schubstück 141 in Fig. 7 eine Innenlage 141' dargestellt, in der die Teil- Stoffströmungen F₀ gedrosselt werden.

Wie aus Fig. 4 bis 7 ersichtlich ist, sind die Strömungswiderstände der Randkanäle 126 in ungedrosselter Lage wesentlich kleiner bemessen als der an dieser Stelle vorhandene Strömungswiderstand des Turbulenzgenerators 17 je Flächeneinheit des Stoffsuspensionsströmungskanals. Mit dieser Anordnung wird sichergestellt, daß die in ungedrosseltem Zustand durch die Randkanäle 126 laufenden Teil-Stoffströmungen F₀ größere Geschwindigkeit haben als die durch die Strömungszellen 123 des Turbulenzgenerators 17 laufenden Teilströmungen F₁ der Haupt-Stoffströmung. Durch Regelung der Strömungsgeschwindigkeit der Teil-Stoffströmungen F₀ mit Hilfe der Drosselvorrichtungen 130, 140 nach Fig. 4 bis 7 wird die Verschiebung der Faserorientierung beherrscht.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit vielen verschiedenen, von Fig. 4 bis 7 abweichenden Drosselvorrichtungen für den Strömungsquerschnitt der Randkanäle 126 oder entsprechenden Drosselvorrichtungen für die Teil-Stoffströmungen F₀ ausgeführt werden. Die erfindungsgemäßen Regelvorrichtungen für die Teil- Stoffströmungen F₀ können auch an eine Automatik angeschlossen werden, zu der Vorrichtungen gehören, mit denen die Faserorientierung der herzustellenden Bahn sogar in Online- Messung gemessen wird. Zur Regelvorrichtungen dieser Art können an sich bekannte Regelungseinheiten und Antriebsmotoren gehören, mit denen die Stellung der Drosselvorrichtungen 130, 140 der Umführungsströmungen zur Beherrschung der Faserorientierungsverschiebung der Bahn verändert wird.

Claims (22)

1. Verfahren zur Steuerung der Strömung eines Stoffauflaufes einer Papiermaschine mit einem Strömungskanal, einem darin angeordneten Turbulenzgenerator und einem sich daran anschließenden Lippenteil durch Steuerung der Strömung von Teil-Stoffströmungen im Bereich des Turbulenzgenerators, die zusammen mit einer Haupt-Stoffströmung die Stoffauflaufströmung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Teil-Stoffströmungen (F_a, F_b; F₀) im wesentlichen seitlich der Haupt-Stoffströmung (F₁) erzeugt werden und die Größe der Teil-Stoffströmungen (F_a, F_b; F₀) und/oder deren Geschwindigkeit im Verhältnis zur Größe und/oder Geschwindigkeit der Haupt-Stoffströmung (F₁) zur Beherrschung der Verschiebung der Faserorientierung geregelt wird, indem mit Hilfe der Teil-Stoffströmungen (F_a, F_b; F₀) im Lippenteil (15) eine in der Breitenrichtung der Stoffauflaufströmung quer zur Haupt-Stoffströmung (F₁) verlaufende, die Verschiebung der Faserorientierung kompensierende Strömungsgeschwindigkeit erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teil-Stoffströmungen (F₀) durch steuerbare Änderung des Strömungsquerschnitts von Kanälen in den Endbereichen des sich in Breitenrichtung erstreckenden Turbulenzgenerators (16, 17) erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Teil-Stoffströmungen (F_a, F_b; F₀) durch Änderung der Geschwindigkeit der Teil-Stoffströmungen erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teil-Stoffströmungen (F_a, F_b) von außerhalb des Strömungskanals durch die beiden einander entgegengesetzten Seitenwände (27a, 27b) des Strömungskanals hindurch in seitlich des Turbulenzgenerators ausgebildeten Kanäle (26a, 26b) geleitet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teil-Stoffströmungen (F_a, F_b) aus einem Verteiler (20) der Papiermaschine entnommen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich einer jeden der Teil-Stoffströmungen (F_a, F_b) beginnend von der jeweiligen Seitenwand (27a, 27b) zum Mittelteil der Haupt-Stoffströmung (F₁) hin über eine Breite (L) von 20 bis 100 mm ausgedehnt ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teil-Stoffströmungen (F_a, F_b; F₀) so eingeregelt werden, daß die sich im Lippenteil (15) einstellende Quergeschwindigkeit an keiner Stelle der Stoffauflaufströmung 3 cm/s überschreitet.

8. Vorrichtung zum Aufbringen von Stoff auf ein Bildungssieb einer Papiermaschine mit einem Strömungskanal, einem darin angeordneten Turbulenzgenerator zum Erzeugen einer auf das Bildungssieb zu verteilenden Stoffauflaufströmung, die aus Teil-Stoffströmungen und einer Haupt-Stoffströmung besteht, wobei der Turbulenzgenerator eine Vielzahl von Kanälen aufweist, die in Richtung des Strömungskanals verlaufen und in seiner Breitenrichtung nebeneinander angeordnet sind, und mit einem sich an den Turbulenzgenerator anschließenden Lippenteil (15), dadurch gekennzeichnet, daß steuerbare Kanäle in den Endbereichen des sich in Breitenrichtung erstreckenden Turbulenzgenerators (16, 17) ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbulenzgenerator eine Lochplatte (17) aufweist, an deren entgegengesetzten Enden die steuerbaren Kanäle (126) ausgebildet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Kanäle (126) sich über die gesamte Höhe des Turbulenzgenerators (16, 17) erstrecken.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Kanäle (126) Drosselvorrichtungen (130; 140) aufweisen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswiderstände der steuerbaren Kanäle (126) im ungedrosselten Zustand wesentlich kleiner sind als der an dieser Stelle vorhandene Strömungswiderstand des Turbulenzgenerators (16, 17) je Flächeneinheit der Stoffauflaufströmung.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede Drosselvorrichtung (130; 140) aus einem an einer Öffnung (128), einer Rille oder einer Vertiefung einer Seitenwand (125) des Strömungskanals angebrachten Regelungsstück (131; 141) besteht, dessen Innenseite (133a; 143a) die Außenseite der steuerbaren Kanäle (126) begrenzt, wobei das Regelungsstück (131; 141) über Verstelleinrichtungen (134, 135, 136, 137, 138) in seiner Lage verstellbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelungsstück ein an der Seitenwand (125) mittels Vertikalgelenken (132) schwenkbar gelagertes Ventilstück (131) ist, das mit den Verstelleinrichtungen (134, 135, 136, 137, 138) verbunden ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilstück (131) im wesentlichen sektorförmig ist und mit seiner schmaleren Kante an der Kante der Öffnung (128) der Seitenwand (125) angebracht ist, wobei das Ventilstück (131) des weiteren eine kreiszylinderförmige Außenfläche (130b) hat, die entlang der mit einer Dichtung (127) versehenen Seitenwand der Öffnung (128) gleitet, und die Innenseite (133a) des Ventilstücks bei geöffneter Stellung der Regelvorrichtung (130) und ungedrosselter Teil-Stoffströmung (F₀) in der Ebene der Innenfläche der Seitenwand (125) liegt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelungsstück ein an der Seitenwand (125) angebrachtes bewegliches Schubstück (141) ist, das zur Drosselung der steuerbaren Kanäle (126) mittels der Verstelleinrichtungen (134, 135, 137, 138) linear verschiebbar ist.

17. Vorrichtung zum Aufbringen von Stoff auf ein Bildungssieb einer Papiermaschine mit einem Strömungskanal, einem darin angeordneten Turbulenzgenerator zum Erzeugen einer auf das Bildungssieb zu verteilenden Stoffauflaufströmung, die aus Teil-Stoffströmungen und einer Haupt-Stoffströmung besteht, wobei der Turbulenzgenerator eine Vielzahl von Kanälen aufweist, die in Richtung des Strömungskanals verlaufen und in seiner Breitenrichtung nebeneinander angeordnet sind, und einem sich an den Turbulenzgenerator anschließenden Lippenteil, dadurch gekennzeichnet, daß mit Regelungsvorrichtungen (23a, 23b) versehene Umführungsrohre (22a, 22b) für aus der Hauptstoffströmung (F₁) entnommene Teil-Stoffströmungen (F_a, F_b) vorgesehen sind, die in die Seitenwände (27a, 27b) des Strömungskanals im Bereich des Turbulenzgenerators (16, 17) einmünden.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Umführungsrohre (22a, 22b) an Kanälen (26a, 26b) angeschlossen sind, die in den Endbereichen des sich in Breitenrichtung erstreckenden Turbulenzgenerators (16, 17) ausgebildet sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (26a, 26b) durch sich entlang der Seitenwände (27a, 27b) erstreckende Randzellen (26a, 26b) des Turbulenzgenerators (16) gebildet sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Randzellen (26a, 26b) über die Umführungsrohre (22a, 24a; 22b, 24b) mit einem dem Turbulenzgenerator (16) vorgelagerten Verteiler (20) für Stoffsuspension verbunden sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtungen in den Umführungsrohren (22a, 24a; 22b, 24b) angebrachte Regelventile (23a, 23b) sind.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Randzellen (26a, 26b) sich im wesentlichen über die ganze Höhe des Strömungskanals (120) erstrecken.