DE3741603C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf für eine Papierma­ schine od. dgl. gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

An einen Stoffauflauf zur Abgabe von aus Fasern, Füll- und Fein­ stoffen sowie chemischen Wirkstoffen und Wasser bestehender Stoffsuspension auf ein laufendes Sieb zur Erzeugung einer Pa­ pierbahn werden hohe Anforderungen gestellt: Der vom Stoffauf­ lauf abgegebene Stoffstrahl muß eine über die Maschinenbreite konstante Dicke, gleiche Geschwindigkeit, gleiche Strahlrichtung und gleiche Konsistenz (Dichte) haben, um eine Papierbahn mit über die Maschinenbreite gleichen Eigenschaften, insbesondere gleichmäßigem Flächenmassegewichts-Querprofil zu erzielen. Ab­ weichungen im Flächenmassegewichts-Querprofil versucht man z. B. auf folgende Weise zu beseitigen:

Bei einem aus der DE-OS 29 12 152 bekannten Stoffauflauf der eingangs genannten Art wird Verdünnungsflüssigkeit in den ma­ schinenbreiten Stoffkanal in über die Maschinenbreite einstell­ barer Menge zugeführt, um durch gezielte Einflußnahme auf die Dichte der Stoffsuspension Abweichungen im Flächenmassegewicht der fertigen Bahn auszugleichen. Dabei leitet man die Verdün­ nungsflüssigkeit, vorzugsweise sich mit der Stoffsuspension gut mischbares Siebwasser, in einem Bereich in den Stoffstrom ein, der zwischen einem Querverteiler für die Stoffzufuhr und einem Turbulenzerzeuger des Stoffauflaufs liegt. Alternativ ist vorge­ sehen, die Verdünnungsflüssigkelt entweder direkt in den Turbu­ lenzerzeuger oder in den Auslaß des einem Rundsieb zugeordneten Stoffauflaufs einzuführen.

Diese bekannte Ausführungsform hat den schwerwiegenden Nachteil, als durch den Ort und die Weise der Zufuhr von Verdünnungsflüs­ sigkeit in den Stoffstrom in diesem hydraulische Störungen aus­ gelöst werden. Die hydraulische Störung wirkt sich um so stärker in der Breite aus, je länger der Weg der Suspension von der Zu­ mischung der Verdünnungsflüssigkeit bis zur Fixierung der Faser auf dem Sieb ist. Da der bekannte Stoffauflauf keine den Stoff­ strom leitende Zwischenwände aufweist, kann sich die Störung auch ungehindert ausbreiten. Durch eine vom übrigen Bereich des Stoffauflaufs abweichende Zugabe der Verdünnungsflüssigkeit tre­ ten nämlich Querströmungen auf, welche der als Lochwalze ausge­ bildete Turbulenzerzeuger nicht zu beseitigen vermag. Es kommt daher zu einer ungünstigen Faserorientierung auch in Nachbarbe­ reichen der Papierbahn, in der eine Korrektur des Flächenmasse­ gewichts-Querprofils nicht beabsichtigt ist. Außerdem werden aufgrund der Zuleitung der Verdünnungsflüssigkeit quer zur Fließrichtung des Stoffstromes in diesem Grobturbulenzen hervor­ gerufen, die im Stoffauflauf nicht mehr ausgeglichen werden kön­ nen und daher zu Formationsproblemen in der fertigen Papierbahn führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stoffauf­ lauf der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem eine Ein­ flußnahme auf das Flächenmassegewichts-Querprofil im örtlich eng begrenzten Bereich möglich ist, ohne Störungen im übrigen Bahn­ bereich hervorzurufen.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichne­ ten Merkmale gelöst.

Diese Lösung ist insofern vorteilhaft, als die mit der Zuführung der Verdünnungsflüssigkeit zwangsläufig verbundene hydraulische Störung im Stoffstrom durch die Wirkung der auf die Abgabe der Flüssigkeit unmittelbar in Fließrichtung folgenden Drosselstelle ausgeglichen wird, so daß störende Turbulenzen und Querströmun­ gen sicher vermieden werden. Eine in einem bestimmten, eng be­ grenzten Bereich der Papierbahnbreite angestrebte Korrektur des Flächenmassegewichts-Querprofils wirkt sich daher nicht in uner­ wünschter Weise auf die Nachbarbereiche der Bahn aus.

Durch die im Patentanspruch 2 angegebene Maßnahme wird erreicht, daß durch die strömungstechnisch günstige Einleitung der Verdün­ nungsflüssigkeit in den Stoffstrom dessen Charakteristik (Fließ­ richtung, Turbulenz) möglichst wenig gestört ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch einen Stoffauflauf für eine Papiermaschine,

Fig. 2 einen Abschnitt des Stoffauflaufs als vergrößerte Darstellung der Einzelheit II in Fig. 1 mit vor einem Turbulenzerzeuger in den Stoffkanal einmünden­ den Zulaufleitungen für Verdünnungsflüssigkeit und

Fig. 3 eine Ansicht auf einen Abschnitt des Drosselbohrun­ gen aufweisenden Turbulenzerzeugers mit den Zulaufleitungen für die Verdünnungsflüssigkeit in Richtung des Pfeiles III in Fig. 2 gesehen.

Ein mit 10 bezeichneter Stoffauflauf einer im übrigen nicht dar­ gestellten Papiermaschine ist mit einem Querverteilrohr 11 aus­ gestattet, durch das Stoffsuspension in konstantem Volumenstrom einem maschinenbreiten Stoffkanal 12 des Stoffauflaufs 10 zuge­ führt wird (Fig. 1). Am Anfang des Stoffkanals 12 ist ein Rohr­ verteilgitter 13 zur Erzeugung eines über die Maschinenbreite gleichförmigen, hochturbulenten Stoffstromes angeordnet. Auf das Rohrverteilgitter 13 folgt in Fließrichtung (Pfeil 14 in Fig. 2) der Stoffsuspension ein Ausgleichskanal 15. An diesen schließt sich nach einer Umlenkung des Stoffstromes ein Turbulenzerzeuger 16 an, welcher als Turbulenzgittereinsatz ausgebildet ist. Vor dem Turbulenzerzeuger 16 zweigt vom Ausgleichskanal 15 ein Über­ laufkanal 17 für überschüssige Stoffsuspension nach oben ab. Die aus dem Turbulenzerzeuger mit kurzwelliger Turbulenz hoher In­ tensität austretende Stoffsuspension durchströmt eine maschinen­ breite Düse 18 des Stoffkanals 12, in welcher der Stoffstrom beschleunigt und am Stoffaustrittsspalt 19 des Stoffauflaufs 10 als maschinenbreiter Strahl gleicher Dicke im Bereich einer Brustwalze 20 auf ein laufendes Sieb 21 abgegeben wird. Die auf dem Sieb 21 befindliche Stoffsuspensionsschicht 22 wird in be­ kannter Weise entwässert und das Siebwasser in den Stoffkreis­ lauf der Papiermaschine zurückgeführt.

Der Stoffauflauf 10 ist mit einer Einrichtung 23 zur Abgabe von Verdünnungsflüssigkeit in den Stoffkanal 12 ausgestattet. Diese Einrichtung 23 weist ein mit Siebwasser als Verdünnungsflüssig­ keit gespeistes Querverteilrohr 24 auf, welches neben dem Quer­ verteilrohr 11 für die Stoffsuspension verläuft. Vom Querver­ teilrohr 24 gehen eine Vielzahl von Zulaufleitungen 25 für die Verdünnungsflüssigkeit aus. Diese Zulaufleitungen 25 sind mit gegen­ seitigem geringen Abstand parallel zueinander über die Maschi­ nenbreite angeordnet. Jede Zulaufleitung 25 weist ein Ventil 26 zur Ein­ stellung des Volumenstroms der Verdünnungsflüssigkeit auf. Die Zulaufleitungen 25 münden in den Stoffkanal 12 ein. Sie er­ strecken sich mit annähernd parallel zur Fließrichtung (Pfeil 14) der Stoffsuspension verlaufender Längsachse entlang einer Seitenwand 27 des Ausgleichskanal 15. Die Zulaufleitungen 25 enden unmittelbar vor dem Turbulenzerzeuger 16 des Stoffauflaufs 10. Endseitig sind die Zulaufleitungen 25 unter einem spitzen Winkel abgeschrägt, so daß ihr Auslaß 28 sich mit vollem Quer­ schnitt gegen den am Turbulenzerzeuger 16 endenden Abschnitt des Ausgleichskanals 15 öffnet.

Unmittelbar angrenzend an den Ausgleichskanal 15, also zuström­ seitig, ist der Turbulenzerzeuger 16 mit einer Drosselstelle 29 versehen. Diese ist jeweils als eng bemessene Bohrung 30 gerin­ ger Länge ausgebildet, welche in eine relativ lange Bohrung 31 größeren Durchmessers des Turbulenzerzeugers 16 in Richtung auf die Düse 18 fortgesetzt ist. (Anstelle des dargestellten Aus­ führungsbeispiels kann der Turbulenzerzeuger 16 auch mit Rohren ausgestattet sein, welche in gleicher Wirkungsweise wie die Boh­ rungen 30 und 31 mit abgestuftem Querschnitt ausgebildet sind.) Die Bohrungen 30 im Turbulenzerzeuger 16 sind zuströmseitig in gleichmäßiger Teilung über die Maschinenbreite angeordnet Fig. 3), jedoch kann das Teilungsmuster auch abweichend von der Darstellung gestaltet sein. Mit dem gleichen Teilungsabstand sind die Zulaufleitungen 25 den Bohrungen 30 fluchtend zugeord­ net.

Für die Erfindung ist das Vorhandensein der Bauteile Rohrver­ teilgitter 13 und Ausgleichskanal 15 nicht wesentlich, d. h. das Querverteilrohr 11 kann auch unmittelbar an den Turbulenzerzeu­ ger 16 angrenzen.

Die durch die Einrichtung 23 abgegebene Verdünnungsflüssigkeit wird dem Stoffauflauf 10 im Verhältnis von 1 : 5 bis 1 : 10 zum Vo­ lumenstrom der Stoffsuspension zugeführt. Unter der Annahme eines nicht korrekturbedürftigen, fehlerfreien Flächenmassege­ wichts-Querprofils erfolgt die Zufuhr von Verdünnungsflüssigkeit aus den einzelnen Zulaufleitungen 25 in über die Maschinenbreite gleichem Volumenstrom. Dabei ist durch entsprechende Auslegung des hydraulischen Systems des Stoffauflaufs 10 sowie der Ein­ richtung 23 sichergestellt, daß sich die beiden Volumenströme (Stoffsuspension und Verdünnungsflüssigkeit) mit annähernd glei­ cher Geschwindigkeit vereinigen. Die zur Stoffsuspension gleiche Temperatur und ähnliche chemische Eigenschaften des als Verdün­ nungsflüssigkeit verwendeten Siebwassers fördern die Mischung der beiden Volumenströme.

Auf in der Praxis der Papiererzeugung auftretende Abweichungen im Flächenmassegewichts-Querprofil der Papierbahn, die auf zahl­ reiche Ursachen zurückgehen können, kann mit der Einrichtung 23 zur Abgabe von Verdünnungsflüssigkeit in wirkungsvoller Weise ausgleichend Einfluß genommen werden. In Abhängigkeit von der auf die Maschinenbreite bezogenen Lage der Querprofilabweichung wird die dem fehlerhaften Bereich zugeordnete Zufuhr von Verdün­ nungsflüssigkeit verändert. Dies kann dadurch geschehen, daß eine das Flächenmassegewichts-Querprofil erfassende Meßeinrich­ tung entsprechende Signale an das Prozeßleitsystem der Papierma­ schine gibt, welches das oder die entsprechenden Ventile 26 in den Zulaufleitungen 25 ansteuert und die Abgabe der Verdünnungs­ flüssigkeit verändert. Durch stufenlos regelbare Ventile 26 kann die Korrektur sehr feinfühlig vorgenommen werden. Bei fehlerhaft verringertem Flächenmassegewicht wird die Abgabe von Verdün­ nungsflüssigkeit verringert, so daß die Dichte der Stoffsuspen­ sion in entsprechendem Maße ansteigt und die Abweichung im Flächenmassegewicht ausgeglichen wird. Bei einem Anstieg des Flächenmassegewichts über den vorgegebenen Wert wird dagegen die Zumischung der Verdünnungsflüssigkeit in die Stoffsuspension erhöht und damit deren Dichte verringert, was eine Erniedrigung des Flächenmassegewichts zur Folge hat. Diese Regelvorgänge kön­ nen je nach der Breite der Abweichung im Flächenmassegewichts- Querprofil eine Vielzahl von durch die Zulaufleitungen 25 ausge­ stoßenen Teilvolumenströmen von Verdünnungsflüssigkeit betref­ fen. Örtlich (bezogen auf die Maschinenbreite) sehr eng begrenz­ te zeitlich stabile Abweichungen des Flächenmassegewichts-Quer­ profils können dagegen bis zur Ansteuerung lediglich eines Ven­ tiles 26 in der entsprechenden Zulaufleitung 25 beseitigt wer­ den. Die durch die Einspeisung von Verdünnungsflüssigkeit mehr oder weniger verdrängte Stoffsuspension wird über den Überlauf­ kanal 17 ausgeglichen, so daß der Turbulenzerzeuger 16 von einem konstanten Volumenstrom durchflossen ist.

Der durch Abweichungen im Flächenmassegewichts-Querprofil verän­ derte Ausstoß von Verdünnungsflüssigkeit aus einer oder mehreren Zulaufleitungen 25 hat Geschwindigkeitsunterschiede an der Mischstelle von Verdünnungsflüssigkeit und Stoffsuspension im Ausgleichskanal 15 zur Folge. Die hierdurch hervorgerufenen Stö­ rungen im Ausgleichskanal 15 sind an der Ausbreitung über die Maschinenbreite dadurch gehindert, daß unmittelbar auf den Aus­ laß 28 der Zulaufleitungen 25 die Drosselstelle 29 des Turbu­ lenzerzeugers 16 folgt. Diese Drosselstelle 29 hat eine aus­ gleichende Wirkung auf Störungen in aus Stoffsuspension und Ver­ dünnungsflüssigkeit bestehenden Volumenstrom, so daß im Turbu­ lenzerzeuger 16 über die Maschinenbreite gleicher Druck vor­ liegt. Diese über die Maschinenbreite konstanten Druckverhält­ nisse sind unabhängig von der örtlichen Dichte der Stoffsuspen­ sion gegeben. Ein Ausgleich dieser Stoffdichteunterschiede in der Düse 18 ist bis zum Austritt des Stoffsuspensionsstrahles aus dem Stoffaustrittsspalt 19 ausgeschlossen.

Claims (4)

1. Stoffauflauf (10) für eine Papiermaschine oder dgl. mit einem maschinenbreiten Stoffkanal (12), einem in diesem angeordneten, maschinenbreiten Turbulenzerzeu­ ger (16), einer in Fließrichtung der Stoffsuspension folgend angeordneten, maschinenbreiten Düse (18), durch welche die Stoffsuspension auf ein maschinen­ breites laufendes Sieb (21) abgegeben wird, sowie mit einer Anzahl von Zulaufleitungen, die dem Zuführen von Verdünnungsflüssigkeit über die Maschinenbreite dienen und jeweils ein Ventil zur individuellen Einstellung der durchfließenden Menge aufweisen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ort der Abgabe von Verdünnungs­ flüssigkeit unmittelbar vor dem Turbulenzerzeuger (16) liegt, der in an sich bekannter Weise als Turbulenz­ gittereinsatz mit einer zuströmseitigen Drosselstelle (29) ausgebildet ist.

2. Stoffauflauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufleitungen (25) auslaßseitig im Stoffkanal (12) mit we­ nigstens annähernd parallel zur Fließrichtung der Stoffsus­ pension verlaufender Längsachse enden.

3. Stoffauflauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (29) als jedem Durchgang (Bohrung 31) des Turbulenzerzeugers (16) zugeordnete Bohrung (30) im Turbu­ lenzgittereinsatz ausgebildet ist.

4. Stoffauflauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bohrungen (30) der Drosselstelle (29) und die Zulaufleitungen (25) für Verdünnungsflüssigkeit in über die Maschinenbreite gleichmäßiger Teilung fluchtend angeord­ net sind.