DE3613509A1 - Vorderwand am stoffauflauf einer papiermaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorderwand am Stoffauf­ lauf einer Papiermaschine in Form eines Kasten­ trägers mit einem Viereckprofil, der quer zur Pa­ pierbahn-Richtung über die ganze Maschinenbreite über einen Düsenraum des Stoffauflaufs angeordnet ist und den Einwirkungen des Drucks und der Tempe­ ratur in dem Düsenraum und des Eigengewichtes aus­ gesetzt ist und mit diesen deformierenden Einwir­ kungen entgegen wirkenden Einrichtungen zum Aus­ gleich der Deformationen versehen ist.

Die Vorderwand am Stoffauflauf einer Papiermaschine ist ein wichtiges Element zur Gestaltung der Lip­ pengeometrie, also des Spaltes zwischen einer Un­ terlippe und einer Oberlippe des Stoffauflaufs. Diese genau zu gestaltende Geometrie ist für die gleichmässige Qualität, für ein gleichmässiges Flä­ chengewichtsprofil der herzustellenden Papierbahn verantwortlich.

Diese Genauigkeit ist besonders wichtig bei den breiten und schnell laufenden Papiermaschinen. Es ist bekannt, dass Abweichungen in der Lippengeo­ metrie bis zu 10- bis 15fach grösseren Abwei­ chungen in dem Flächengewichtsprofil der Papierbahn führen.

An der Oberlippe wird der Spalt von einer Blende begrenzt, die wie die zugehörigen Verstellein­ richtungen der Blende, von der Vorderwand getragen werden.

Die Vorderwand selber, die heute als ein hochkant gestellter Kastenträger gebaut wird, begrenzt von oben den Düsenraum des Stoffauflaufs, der unter Druck des warmen Stoffes der Suspension, die durch den Lippenspalt herausfliesst, steht.

Das Eigengewicht der Vorderwand, der Druck und die Temperatur in dem Düsenraum führen zu Deformationen des die Vorderwand bildenden Kastenträgers im Sinne konkav bzw. konvex zum Düsenraum. Man bemüht sich also, den deformierenden Einwirkungen auf den Kas­ tenträger in umgekehrter Richtung entgegenzuwirken und damit die Verformung zu kompensieren und sie zurück gegen Null zu steuern, um ein möglichst ebe­ nes Querprofil des Lippenspalts zu erreichen und einen möglichst zeitlich wie örtlich gleichmässigen Durchfluss des Stoffes durch den Lippenspalt zu erreichen.

Eine bekannte Konstruktion besteht in Anwendung eines zusätzlichen Abstützträgers, der oberhalb der Vorderwand angeordnet ist und dieser entlang zur Aufnahme der deformierenden Kräfte über eine mit Druck-, bzw. Heizmedium beaufschlagbare, zwischen dem Kastenträger und dem Abstützträger vorgesehene Kammer dient.

Diese Konzeption des Durchbiegungsausgleichs der Vorderwand hat sich sehr gut bewährt, nur ist die gesamte Konstruktion sehr hoch, das Zweifache der Höhe der Vorderwand selber. Dabei ergeben sich noch Schwierigkeiten beim Abdichten der erwähnten Druck­ kammer, die zu Störungen im Betrieb führen können. Die bekannte Konstruktion ist in der Folge entspre­ chend schwer und materialaufwendig.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gegen Deforma­ tionen abgestützte Vorderwand zu schaffen, die eine wesentlich niedrigere und hauptsächlich wesentlich leichtere Konstruktion mit kleinerem Eigengewicht vorweisen kann, die weniger Raum in Anspruch nimmt, wobei die Funktionsqualität der bekannten Konstruk­ tion beibehalten bleibt. Die bei der bekannten Kon­ struktion zu befürchtenden Abdichtungsschwierig­ keiten und die daraus resultierenden Betriebsstö­ rungen sollen ausgeschlossen sein.

Diese Aufgabe ist an einer Vorderwand der anfangs beschriebenen Art erfindungsgemäss dadurch erfüllt, dass an den beiden Enden des Kastenträgers Hebelmo­ ment-Konstruktionen vorgesehen sind, die je einen Angelpunkt oberhalb der oberen Wand des Kastenträ­ gers für Zug-, bzw. Druckstangen aufweisen, welche unter einem Winkel zur Längsachse des Kastenträgers verlaufen und dass mindestens in der Mitte des Kas­ tenträgers eine Vorrichtung vorgesehen ist zum Zie­ hen bzw. Drücken der Stangen, um Biegemomente in den Kastenträger hineinzubringen, die eine Kompen­ sation der Durchbiegung des Kastenträgers wegen mindestens einer der Belastungen bewirken.

Zum Erreichen des Ausgleichs einer Durchbiegung aufgrund des Druckes in dem Düsenraum des Stoffauf­ laufs und aufgrund des Eigengewichts der Vorderwand ist die Vorrichtung ein Stellglied, welches eine Druckkraft in Richtung senkrecht zu dem Kas­ tenträger ausüben kann, um die bezüglich der Angel­ punkte angeordneten und mit ihm verbundenen Zug­ stangen auf Zug zu spannen, bzw. durch Zugkraft die Stangen 8 in Richtung zu den Angelpunkten hin zu drücken.

Nach einer Ausführungsform lässt sich eine Defor­ mation aufgrund der Temperatur des Stoffes in dem Düsenraum des Stoffauflaufs dadurch ausgleichen, dass entlang der oberen Wand des Kastenträgers eine mit einem Heizmedium beaufschlagbare Heizkammer vorgesehen ist. Dadurch wird der obere Teile des Kastenträgers dermassen beheizt, dass seine ther­ misch bedingte Längsdehnung derselben Dehnung des unteren Teiles des Kastenträgers entspricht.

Im weiteren wird der Erfindungsgegenstand und die mit ihm erzielbaren Vorteile anhand Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erklärt. Die Beschreibung bezieht sich auf eine Zeichnung, in der zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Stoff­ auflaufs einer Papiermaschine mit einer erfindungsgemässen Vorderwand,

Fig. 2 eine Vorderwand mit Sicht in Richtung des Pfeiles 1 in Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vorderwand, in welcher die Wirkung der einzelnen Vorrichtungen nach einer anderen Ausführung zum Durchbiegungs­ ausgleich der Vorderwand zu sehen sind.

Betrachtet man nun Fig. 1, die einen Stoffauflauf einer Papiermaschine darstellt, hat die Vorderwand 1 die Form eines Kastenträgers 2, der ein Viereck­ profil aufweist und hochkant gestellt ist. Die Vor­ derwand 1 verläuft quer zur Papierbahnrichtung über die ganze Maschinenbreite und deckt mit seiner un­ teren Wand 6 von oben den Düsenraum 3 des Stoffauf­ laufs. So ist diese Wand und damit auch der ganze Kastenträger 2 Belastungen ausgesetzt, die auf den Druck, wie auf die Temperatur des Stoffes in dem Düsenraum 3 und auf das Eigengewicht der Vorderwand 1 zurückzuführen sind.

Um diesen Belastungen, die zum Biegen des Kasten­ trägers 2 führen, entgegen zu wirken und damit die Deformationen auszugleichen, sind an der Vorderwand 1 Einrichtungen vorgesehen, die in umgekehrter Richtung zu den Belastungen wirken.

Dazu sind, wie in Fig. 2 gezeigt, an beiden Enden des Kastenträgers 2 Hebelmoment-Konstruktionen 4 vorgesehen, die jeweils einen oberhalb der oberen Wand 7 des Kastenträgers 2 vorgesehenen Angelpunkt 5 aufweisen. Zu diesen Angelpunkten 5 sind Zug­ stangen bzw. Druckstangen 8 angeschlossen. Es ist mindestens in der Mitte der Vorderwand eine Vor­ richtung 10, ein Stellglied vorgesehen, mit welchem sich die Stangen 8 bezüglich der Angelpunkte 5 zie­ hen, bzw. drücken lassen. Auf diese Weise lassen sich Biegemomente in den Kastenträger 2 hineinbrin­ gen, die eine Kompensation der Durchbiegung erwir­ ken. Durch Ziehen der Zugstangen 8, d.h. durch Schieben des Stellgliedes 10 in Richtung von dem Kastenträger 2 weg, lässt sich durch die einge­ brachten Biegemomente eine Biegung des Kasten­ trägers in Richtung hinein zum Düsenraum 3 erwir­ ken, womit dem Druck im Düsenraum 3 entgegengewirkt wird. Durch das Drücken der Druckstangen 8, d.h. Schieben des Stellgliedes 10 in Richtung zu dem Kastenträger 2 hin, lässt sich eine Biegung des Kastenträgers in Richtung heraus zum Düsenraum 3 des Stoffauflaufs ausgleichen, wobei der Einwirkung des Eigengewichts des Kastenträgers, oder auch der Temperatur des Stoffes im Düsenraum 3 auf den Ka­ stenträger 2 entgegengewirkt wird.

Mit diesen Druckstangen 8 liesse sich z.B. eine Deformation ausgleichen, die durch die Temperatur in dem Düsenraum 3 verursacht ist, wodurch der un­ tere Teil des Kastenträgers 2 aufgewärmt wird und sich in die Länge dehnt, wobei der obere Teil des Kastenträgers 2 kalt und dadurch kürzer bleibt. Dieser Temperaturunterschied kann unter Umständen 40°C ausmachen und genügt schon, bei der Länge des Trägers, eine Durchbiegung des Kastenträgers 2 in Richtung in den Düsenraum 3 hinein zu verursachen. Auch die Durchbiegung infolge des Eigengewichts der Vorderwand lässt sich auf diese Weise kompensieren.

Obzwar diese Entgegenwirkung der thermisch verur­ sachten Durchbiegungskräfte bei kleineren Längen des Kastenträgers ohne weiteres möglich ist, bleibt diese Methode bei grossen Längen, die z.B. über 8- 9 m gehen können, schwer durchführbar wegen des möglichen Knickens der Druckstangen 8 unter der notwendigen Druckbelastung. Aus diesem Grunde emp­ fiehlt es sich, den oberen Teil, die Wand 7 des Kastenträgers zu beheizen und zwar auf die Tempe­ ratur, die auch der untere Teil an der Wand 6 hat, die in direktem Kontakt mit dem warmen Stoff im Düsenraum 3 ist; also soll beispielsweise der obere Teil ungefähr auf 60°C aufgeheizt werden, die auch unten im Düsenraum 3 zu messen sind. Zu diesem Be­ heizen können entlang der oberen Wand 7 des Kas­ tenträgers 2 verschiedene Heizungselemente ange­ ordnet werden. Die einfachste Ausführung ist eine Heizkammer 11, die in der Fig. 2 angedeutet ist und die dann mit einem aufgeheizten Medium beauf­ schlagbar ist. Damit lässt sich eine Längsdehnung des oberen Teiles des Kastenträgers erzielen, die der Längsdehnung des unteren Teiles des Kasten­ trägers 2 entspricht. Diese Art von dem Durchbie­ gungsausgleich, der durch die thermischen Einwir­ kungen aus dem Düsenraum her notwendig wird, ist sehr einfach zu regeln, denn es muss in der Heiz­ vorrichtung, d.h. in der Heizkammer 11 einfach die gleiche Temperatur gehalten werden, die im Düsen­ raum 3 des Stoffauflaufes vorliegt. Diese Weise des Durchbiegungsausgleichs wirkt auch der Deformation infolge des Eigengewichts der Vorderwand mindestens teilweise entgegen. Es ist möglich, diesen Aus­ gleich auch durch den oben erwähnten Druck über die Druckstangen 8 zu ergänzen, bzw. zu bewirken, oder dazu die beiden Systeme zu kombinieren.

Die Biegung, die in Richtung heraus zum Düsenraum 3, also nach oben, festzustellen ist, beruht auf dem hydraulischen Druck, der im Düsenraum 3 herrscht, wobei die daraus resultierende Kraft auf die untere Wand 6 des Kastenträgers 2 wirkt. Diese Biegung lässt sich eben mit den erwähnten Zug­ stangen 8 ausgleichen, mit welchen die Angelpunkte 5 an den Hebelmoment-Konstruktionen 4 sozusagen zueinander gezogen werden, was mit den Pfeilen an den Zugstangen 8 in Fig. 2 angedeutet ist. Damit wird ein Biegemoment hergestellt, das in der Zeich­ nung in der Fig. 2 mit den runden Pfeilen beider­ seits am Träger angedeutet ist, und welches den Träger nach unten durchbiegt, d.h. in Richtung in den Düsenraum 3 hinein.

Die Zugstangen 8 verlaufen unter einem Winkel zur Längsachse des Kastenträgers 2 zwischen den beiden Angelpunkten 5. Sie können durch das Stellglied 10, das hydraulisch oder elektrisch angetrieben werden kann, durch eine Druckkraft in Richtung von der Wand 7 weg nach oben gespannt werden, so dass die zwei Angelpunkte 5 mit Anwendung einer relativ kleinen Kraft, die von dem Stellmotor 10 ausgeübt wird, mit grosser Momentkraft zueinander gezogen werden. Damit wird der Belastung, die wegen dem Druck im Düsenraum 3 auf den Kastenträger 2 wirkt, entgegengewirkt. Damit wird die Durchbiegung ver­ hindert bzw. gegen Null korrigierbar.

Bei dem Ausführungsbeispiel, wie dargestellt in Fig. 2, kann man durch Zugkraft in der Vorrichtung 10, d.h. durch Schieben des Stellgliedes in Rich­ tung nach unten zum Kastenträger hin, die Druck­ stangen 8 in Richtung zu den Angelpunkten 5 drücken. Die Kräfte würden dann in umgekehrter Richtung wirken, als es in der Fig. 2 mit den Pfeilen angedeutet ist.

An der Fig. 2 kann man sich auch eine Verdoppelung der Stellglieder 10 bildlich vorstellen. Zwei Stellglieder würden in einem Abstand voneinander parallel zur Längsachse des Kastenträgers ange­ ordnet. Die Zug- bzw. Druckstangen 8 würden umso kürzer und biegefester. Der Längsabschnitt zwischen den Stellgliedern würde mit einer Stange über­ brückt, die mit den beiden Stangen 8 und mit den Stellgliedern verbunden wäre.

In Fig. 3 ist eine andere vorstellbare Anordnung der Stellglieder und der Zug- bzw. Druckstangen, hier bezeichnet mit 9, an dem Kastenträger 2 ge­ zeigt. Die Stellglieder sind an den Stangen 9 mit Vierecken angedeutet, die Stellmotoren zum Ziehen oder Drücken der Stangen 9 darstellen sollen. Das System könnte sowohl mit einem Stellglied 10, wie auch mit Heizkammern an der Wand 7 des Kastenträ­ gers 2, wie vorher beschrieben, kombiniert sein.

Der Kastenträger der erfindungsgemässen Vorderwand könnte auch über die Breite des Düsenraumes 3 des Stoffauflaufs an beiden Seiten über die Breite der papierbahn überkragen.

Zum besseren Verstehen der Figuren der Zeichnung sei noch gesagt, dass die in Fig. 1 angedeutete Blende, die an der Vorderwand 1 geführt ist, mit 12 bezeichnet ist. Die Einstellspindeln, die zum Ein­ stellen der Blende 12 bewegbar und durch den Ka­ stenträger 2 geführt sind, sind mit 13 bezeichnet.

Claims (8)

1. Vorderwand (1) am Stoffauflauf einer Papiermaschine in Form eines Kastenträgers (2) mit einem Viereckprofil, der quer zur Papier­ bahnrichtung über die ganze Maschinenbreite über einem Düsenraum (3) des Stoffauflaufs an­ geordnet ist und Einwirkungen des Drucks und der Temperatur des Stoffes in dem Düsenraum (3) und des Eigengewichtes ausgesetzt ist und mit diesen deformierenden Einwirkungen entgegen­ wirkenden Einrichtungen zum Ausgleich der De­ formationen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Enden des Kastenträgers (2) Hebelmoment-Konstruk­ tionen (4) vorgesehen sind, die je einen Angel­ punkt (5) oberhalb der oberen Wand (7) des Kas­ tenträgers (2) für Zug-, bzw. Druckstangen auf­ weisen, welche unter einem Winkel zur Längs­ achse des Kastenträgers (2) verlaufen, und dass mindestens in der Mitte des Kastenträgers (2) eine Vorrichtung (10) vorgesehen ist zum Zie­ hen, bzw. Drücken der Stangen (8), um Biege­ momente in den Kastenträger (2) hineinzu­ bringen, die eine Kompensation der Durchbiegung wegen mindestens einer der Belastungen bewir­ ken.

2. Vorderwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) ein Stellglied ist, welches eine Druck­ kraft in Richtung senkrecht zum Kastenträger (2) ausüben kann, um die bezüglich der Angel­ punkte (5) und mit dem Stellglied verbundenen Zugstangen (8) zum Zug zu spannen.

3. Vorderwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) ein Stellglied ist, welches eine Zugkraft in Richtung senkrecht zum Kastenträger (2) aus­ üben kann, um die bezüglich der Angelpunkte (5) angeordneten und mit dem Stellglied verbundenen Druckstangen (8) in Richtung zu den Angelpunk­ ten (5) hin zu drücken.

4. Vorderwand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (10) hydraulisch oder elektrisch beaufschlagbar ist.

5. Vorderwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der oberen Wand (7) des Kastenträgers (2) Heizungselemente (11) angeordnet sind, um den Kastenträger (2) entlang dieser Wand (7) im oberen Teil des Kas­ tenträgers (2) zu beheizen.

6. Vorderwand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der oberen Wand (7) des Kastenträgers (2) eine mit einem Heizmedium beaufschlagbare Heizkammer (11) vor­ gesehen ist.

7. Vorderwand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Wand (7) und damit der obere Teil des Kastenträgers (2) mindestens auf die Temperatur des Stoffes in dem Düsenraum (3) des Stoffauflaufs beheizt wird, und dass diese Temperatur konstant gehal­ ten wird.

8. Vorderwand nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung des Beaufschlagens der Vorrichtung (10) mit dem Druckmedium zum Ziehen oder Drücken der Stangen (8 bzw. 9), gegebenenfalls die Steuerung des Beaufschlagens der Heizkammer (11) entlang der oberen Wand (7) des Kasten­ trägers (2) mit einem Heizmedium gemäss einer Durchbiegungsmessung des Kastenträgers (2) er­ folgt.