DE3802298A1 - Verfahren und vorrichtung zum verbessern der homogenitaet der faserverteilung beim maschinellen herstellen einer faserstoffbahn - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum verbessern der homogenitaet der faserverteilung beim maschinellen herstellen einer faserstoffbahnInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung
zum Verbessern der Homogenität der Faserverteilung beim
maschinellen Herstellen einer Faserstoffbahn aus Faser
stoffsuspension, insbesondere beim maschinellen Herstellen
einer Papierbahn, die aus der von Lippen gebildeten Lippen
öffnung eines Stoffauflaufs in Form eines Stoffstrahles
austritt, der zum fortschreitenden Entzug der in ihm ent
haltenen Flüssigkeit auf Siebmittel überführt wird, insbe
sondere zum Steuern oder Regeln des Stoffauslaufes sowohl
in Maschinenrichtung als auch quer dazu. Insbesondere auf
dem Gebiet der Herstellung von Papier ist in dieser Art der
Blattbildung seit langem bekannt.
Bei der Herstellung von Papier hat man in der Vergangenheit
vielfältige Anstrengungen unternommen, um die Gleichmäßig
keit der Verteilung der Faserstoffe in der Papierbahn bzw.
der sich auf dem Sieb bildenden Papierbahn zu verbessern.
Gerade im Hinblick auf immer dünnere Druckpapierqualitäten
und immer schnellere und kompliziertere Druckmaschinen ist
es aus bekannten Gründen wichtig, neben dem Effekt der so
genannten Flockigkeit des Papier auch und insbesondere die
immer wieder und aus bisher unerklärlichen Gründen auftre
tende und außerdem unvorhersehbare Streifenbildung zu ver
ringern, nach Möglichkeit vollständig zu vermeiden.
Weiterhin besteht beim maschinellen Herstellen von Papier
ein erhebliches Problem darin, das Flächengewicht der oft
bis zu 10 m und darüber hinaus breiten Papierbahn sowohl in
Richtung der Bewegung der Papierbahn durch die Papierma
schine (Maschinenrichtung) als auch und insbesondere quer
zu dieser Richtung möglichst gleichmäßig und auf vorgegebe
nen Werten zu halten. Zu diesem Zweck ist es üblich, im Be
reich des sogenannten Stoffauflaufkastens der Papiermaschi
ne quer zur Maschinenrichtung eine zonenweise getrennte
durchführbare Steuerung bzw. Regelung des Stoffauslaufes
durchzuführen. Dies geschieht mit Hilfe einer den Durch
flußkanal des Stoffauslaufkastens abschließenden Öffnung,
nämlich einer von sogenannten lippengebildeten Lippenöff
nung, deren eine, einteilig und aus elastisch-nachgiebi
gem Material (insbesondere Federstahl) ausgeführte Lippe
in gewissem Ausmaß zonenweise von Hand oder motorisch quer
zur Ebene des Stoffflusses in der einen oder anderen Rich
tung verstellbar ist.
Durch eine Verstellung eines entsprechenden Bereiches der
betreffenden Lippe wird zweifellos an der betreffenden
Stelle in dem gewünschten Sinne auf den Stofffluß und damit
auf den vom Sieb der Papiermaschine aufgenommenen Stoff
strahl und die spätere Papierbahn eingewirkt. Eine derar
tige Einflußnahme hat aber auch verschiedene weitere un
erwünschte Wirkungen zur Folge, die im Hinblick auf eine
zufriedenstellende Regelung des Flächengewichtes der Pa
pierbahn nachteilig oder störend sind und nicht selten
sogar das angestrebte Regelergebnis geradezu verhindern oder
sogar ins Gegenteil umkehren. - Ohne auf die vorstehend an
gedeuteten und in Fachkreisen seit langem bekannten Schwie
rigkeiten in diesem Zusammenhang hier erschöpfend einzuge
hen, sei nur beispielsweise darauf hingewiesen, daß sich
für den einmal angenommenen Fall der Verstellung nur ei
ner einzigen Zone der betreffenden Lippe des Stoffauflauf
kastens in nicht annähernd genau vorhersehbarem Maß das
- über die Breite der Bahn gemessene - mittlere Flächenge
wicht ändert und das sich an der betreffenden Stelle der
Lippe im Vergleich zu den Nachbarbereichen auch die Durch
fluß- bzw. Stoffaustrittsgeschwindigkeit ändert. Den Nach
teil der Änderung des mittleren Flächengewichts versucht
man in der Praxis dadurch auszugleichen, daß man in den der
erwähnten Zone benachbarten Zonen mehr oder weniger große
Verstellungen der Lippe im einen oder anderen Sinn vor
nimmt, was dann natürlich wieder zusätzliche Probleme
schafft.
Die vorgenannnten Probleme werden darüber hinaus noch da
durch vergrößert, daß sich die Auswirkungen einer Änderung
des Durchflußquerschnittes an irgendeiner Stelle des Stoff
auflaufes auf dem Sieb der Papiermaschine noch in gewissem
Maß strahlen- bzw. wellenförmig ausbreiten und sich mit den
Auswirkungen von Einflußnahmen an anderen Stellen der Lip
penöffnung interferenzartig überlagern. Da eine Verstellung
des Durchflußquerschnittes der Lippe an irgendeiner Stelle
des Stoffauflaufes zwangsläufig eine Änderung der Aus
trittsgeschwindigkeit der Faserstoffsuspension zur Folge
hat, ergeben sich aus dem damit dann abweichenden Verhält
nis von Geschwindigkeit des Faserstoffsuspensionsstrahles
und Geschwindigkeit des Siebes weitere, an sich bekannte
Probleme.
Ein weiteres Problem bei der Regelung des Flächengewichtes
einer Papierbahn mit den bekannten Konstruktionen eines
Stoffauflaufes, bei denen der Stofffluß allseits von festen
Körperteilen, nämlich von den beiden Lippen der Lippenöff
nung des Stoffauflaufs begrenzt ist, besteht in dem Wir
kungsverhalten der bekannten verstellbaren Lippen. Wird
nämlich an einer beliebigen Stelle (Zone) die Lippe im
einen oder anderen Sinn quer zum Stofffluß verstellt, so
werden die Nachbarbereiche dieser Zone infolge der Eintei
ligkeit, d. h. des mechanischen Zusammenhangs der einzelnen
Lippenbereiche oder Zonen mehr oder weniger mit ausgelenkt,
abhängig von den Gegebenheiten im Gegensinn, gelegentlich
aber auch im gleichen Sinn.
Zur Frage der Gleichmäßigkeit des Flächengewichtes, insbe
sondere bei der Herstellung von Papier, wirkt sich in er
heblichem Maß auf die Gestaltung der Herstellungskosten des
Papiers aus. Dies insbesondere deswegen, weil ein vom Ab
nehmer bzw. Verbraucher des Papiers gefordertes Flächenge
wicht nur eingehalten und ein entsprechendes Papier nur
beanstandungsfrei geliefert werden kann, wenn die bei der
Papierherstellung auftretenden Ungleichmäßigkeiten des Flä
chengewichts durch entsprechende Rohstoffzugabe (Faserstoff
und ggfs. Zusatzstoffe) soweit berücksichtigt werden, daß
das geforderte Flächengewicht nicht unterschritten wird. In
einer möglichst hohen Gleichmäßigkeit des Flächengewichtes
einer solchen Bahn steckt demnach ein erhebliches Potential
zur Verringerung der Herstellungskosten. Deswegen, aber
auch wegen der besseren Laufeigenschaften und dem entspre
chend geringeren Anfälligkeit für Bahnrisse und Maschinen
stillstände der Papiermaschine eines bezüglich des Flächen
gewichtes möglichst gleichmäßigen Papiers und im Hinblick
auf die Tatsache, daß in letzter Zeit mehr und mehr auf
dünnere Druckpapierqualitäten und schnellere und kompli
ziertere Druckmaschinen übergegangen wird, ist eine erheb
liche Verbesserung der Gleichmäßigkeit solcher Bahnen drin
gend erforderlich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das
Verfahren der eingangs genannten Gattung so zu verbessern,
daß aus Stoffsuspension, insbesondere Faserstoffsuspension,
maschinell hergestellte Bahnen, insbesondere Papierbahnen,
sowohl in Maschinenrichtung als auch und insbesondere quer
zur Maschinenrichtung mit einer wesentlich besseren Gleich
mäßigkeit herstellbar sind.
Entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches
1 wird die genannte Aufgabe bei einem Verfahren der ein
gangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
an einer im Bereich des Durchflußkanales und vorzugsweise
nahe der Lippenöffnung liegenden Stelle durch steuerbare
und flächige Zufuhr eines unter Druck stehenden gasförmi
gen, dampfförmigen und/oder flüssigen Mediums quer zur Ebe
ne des Stoffflusses auf diesen eingewirkt wird. Diese Ein
wirkung, die entweder über die gesamte Breite des Stoffauf
laufkastens oder aber für einzelne Zonen getrennt und je
denfalls flächig - also gleichmäßig über die gesamte Breite
der Papierbahn bzw. gleichmäßig über die gesamte Breite
einer Zone - erfolgt, kann so durchgeführt werden, daß sich
auf der Einwirkungsseite des Stoffflusses in der Nähe der
Lippenöffnung ein weiterer, von dem zugeführten Medium ge
bildeter, über die Breite des Stoffauflaufkastens gesehen
zusammenhängender Strahl mit ggfs. variierendem Querschnitt
ergibt, der den Stoffstrahl noch eine gewisse Strecke - al
so bis zur Lippenöffnung des Stoffauslaufs - begleitet.
Die Einwirkung auf den Stoffstrahl im Bereich der Lippen
öffnung des Stoffauslaufs entsprechend dem vorgeschlagenen,
erfindungsgemäßen Verfahren hat zunächst die vorteilhafte
Wirkung, daß die eingangs erwähnte Streifenbildung weitest
gehend verhindert werden kann. Dies läßt sich derzeit nur
mit dem an sich bekannten Effekt ("teapot-Effekt") erklä
ren, nachdem eine Flüssigkeit entgegen der Wirkung der Gra
vitation an einer mehr oder weniger der Erde zugekehrten
Fläche eines festen Körpers haften bleibt. Dies kann dann
bei Stoffauflaufvorrichtungen bekannter Art dazu führen,
daß sich - insbesondere an der oberen Lippe der Lippenöff
nung eines Stoffauflaufs - in unregelmäßigen Abständen und
jedenfalls unvorhersehbar die Faserstoffsuspension be
reichsweise und sporadisch zusammenzieht, was dann im wei
teren Verlauf der Bahnbildung die bekannte Streifenbildung
mit entsprechend quer zur Maschinenrichtung variierendem
Flächengewicht der späteren Papierbahn zur Folge hat.
Mit der Erfindung wird also zunächst erreicht, daß es zu
den erwähnten Zusammenziehungen oder Zusammenballungen von
Faserstoffsuspension an der Lippe, insbesondere Oberlippe,
des Stoffauflaufs nicht mehr kommt, so daß aus diesem Ef
fekt resultierende Streifenbildung - und in gewissem Aus
maß auch die damit ggfs. verbundene Flockigkeit der Papier
bahn - verhindert werden kann.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be
steht darin, daß in dem jeweils gewünschten Ausmaß auf eine
oder mehrere Zonen der gesamten Breite des Stoffauslaufes
auf die Durchflußleistung an der betreffenden Stelle einge
wirkt werden kann, ohne daß dies wie im Fall der bekannten,
einteiligen mechanischen Lippenkonstruktionen zwangsläufig
Einfluß auf die benachbarten Zonen (also Steuerbereiche)
hätte. Aus diesem Grund ist es dann auch wesentlich ein
facher, das durch irgendeine Einflußnahme insgesamt verän
derte mittlere, quer zur Bahn gemessene Flächengewicht
durch entsprechende Steuerung benachbarter Bereiche wieder
auf den gewünschten Mittelwert einzustellen. Besonders
leicht kann dies bei den heutigen technischen Möglichkeiten
selbstverständlich unter Anwendung eines Rechners gesche
hen, der z.B. die mit einem der bekannten traversierenden
Meßwertgeber durchgeführte sogenannte Querprofilmessung
auswertet.
Entsprechend den Vorschlägen nach den Ansprüchen 2-5 kann
das Medium, mit dem quer zur Ebene des Stoffflusses auf
diesen eingewirkt wird, Luft, Wasser, Wasserdampf oder ein
sonstiger Flüssigkeitsnebel oder auch eine Kombination aus
Luft und Wasser sein. Vorzugsweise wird allerdings Luft
(Druckluft) verwendet; erste Versuche mit diesem Medium ha
ben bereits erfreuliche Ergebnisse gebracht.
Weiterhin kann es entsprechend dem Vorschlag nach Anspruch
6 zweckmäßig sein, wenn das Medium bzw. die Medien eine von
der Temperatur des Stoffstrahles unterschiedliche Tempera
tur aufweist bzw. aufweisen. Eine gewisse Temperaturdiffe
renz zwischen dem Medium bzw. den Medien und dem Stoff
strahl (Mischung aus im wesentlichen Wasser und Faserstoff)
kann den angestrebten Erfolg verbessern helfen.
Außerdem ist es nach Anspruch 7 möglich, daß der von dem
Medium bzw. den Medien gebildete weitere Strahl oder einer
der weiteren Strahlen aus Teilstrahlen vorbestimmter Breite
zusammengesetzt ist, deren Zustandsgrößen wie Druck oder
Geschwindigkeit geregelt werden. Auf diese Weise ist eine
differenzierte und feinfühlige Regelung des Flächengewich
tes der späteren Papierbahn möglich.
Weiterhin kann entsprechend dem Vorschlag nach Anspruch 8
lediglich von einer Seite aus mit dem Medium auf den Stoff
fluß eingewirkt werden. Es ist aber ebenso möglich und kann
eine weitere Verbesserung des erzielten Ergebnisses bewir
ken, wenn gemäß Anspruch 9 von beiden Seiten des Stoffflus
ses aus mit dem Medium auf den Stofffluß eingewirkt wird.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren derart
durchgeführt, daß das Medium in Form feinverteilter, diffu
ser Strahlung dem Stofffluß zugeführt wird und auf diesen
einwirkt, wie es im Anspruch 10 angegeben ist.
Allerdings kann nach Maßgabe von Anspruch 11 das Medium
auch in Form gerichteter, laminarer Strahlung dem Stofffluß
zugeführt werden und auf diesen einwirken.
Für den Fall der Zufuhr zweier Medien zum Stofffluß ist es
nach Anspruch 12 zweckmäßg, daß dem Stofffluß zunächst ein
flüssiges Medium, insbesondere Wasser, zugeführt wird und
daß im Anschluß daran ein gasförmiges oder dampfförmiges
Medium, z.B. Luft, zugeführt wird.
In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung des erfindungsge
mäßen Verfahrens wird das Medium bzw. werden die Medien
dem Stofffluß zonenweise steuerbar zugeführt, entsprechend
dem Vorschlag nach Anspruch 13.
Eine besonders vorteilhafte weitere Ausgestaltung des er
findungsgemäßen Verfahrens besteht gemäß Anspruch 14 darin,
daß im Bereich eines in Richtung auf die Lippenöffnung zu
sich erweiternden Raumes auf den Stofffluß eingewirkt wird.
Diese Maßnahme, die entgegen der vorherrschenden Meinung
der Fachwelt - wonach sich der Durchflußquerschnitt im Be
reich der Lippenöffnung des Stoffauflaufs verjüngen soll -
vorgeschlagen wird, hat bereits bei ersten Versuchen posi
tive Wirkungen im Hinblick auf die gewünschte, zu erzielen
de Gleichmäßigkeit bei der Bahnbildung, selbstverständlich
im Zusammenwirken mit dem Verfahren nach Anspruch 1, ge
zeigt.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Durch
führen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Vorrichtung
ist nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, daß nahe der
Lippenöffnung des Stoffauflaufes (Stoffauflaufkasten) bzw.
nahe dem Ende des Durchflußkanales des Stoffauflaufkastens
ein sich über die Breite des Durchflußkanales erstrecken
der, luft- und/oder flüssigkeitsdurchlässiger Bereich in
der einen und/oder anderen Wandung (Lippe) des Durchflußka
nals vorgesehen ist, an welchen Bereich sich Mittel zur
steuerbaren Zufuhr eines gas- oder dampfförmigen und/oder
flüssigen Mediums anschließen.
Weitere zweckmäßige oder vorteilhafte Ergänzungen der Vor
richtung nach Anspruch 15 sind in den Ansprüchen 16-26
angegeben.
Anhand der Fig. 1 bis 12 der Zeichnung werden das er
findungsgemäße Verfahren und verschiedene mögliche Vor
richtungen zum Durchführen dieses Verfahrens im folgenden
näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen an sich bekannten Stoffauflauf einer
Papiermaschine in schematischer Darstellung,
Fig. 2 ein Detail des Stoffauflaufs nach Fig. 1,
ergänzt um erfindungsgemäß vorgesehene
Vorrichtungsteile,
Fig. 3 eine andere mögliche Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Stoffauflaufs,
Fig. 4 eine weitere mögliche Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Stoffauflaufs,
Fig. 5 eine gegenüber den Lösungen nach den Fig.
2 bis 4 ergänzte und erweiterte Ausführungs
form eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufs,
Fig. 6 den Bereich des Stoffauflaufs einer Papier
maschine schematisch und in perspektivischer
Darstellung,
Fig. 7 ein Detail aus der Darstellung in Fig. 6 im
Schnitt und in größerem Maßstab,
Fig. 8 eine Variante zu der Vorrichtung nach Fig. 7,
Fig. 9 den Bereich der Lippenöffnung einer nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Vor
richtung in größerem Maßstab im Schnitt,
Fig. 10 eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Seiten
ansicht im Schnitt,
Fig. 11 eine Variante zu der Vorrichtung nach Fig.
10, und
Fig. 12 eine weitere mögliche Ausgestaltung einer
Vorrichtung entssprechend Fig. 10 oder Fig. 11.
Der Stoffauflauf nach Fig. 1 ist allgemein mit 1 bezeich
net und besteht im wesentlichen aus einem Stoffauflauf
kasten 2 mit einer von Oberlippe 3 und Unterlippe 4 gebil
deten Lippenöffnung 5. Über eine Zuführung 6 wird dem
Stoffauflaufkasten 2 Faserstoffsuspension 7 zugeführt. Die
im Stoffauflaufkasten 2 ggfs. noch intensiv vermischte und
bewegte Faserstoffsuspension 7 verläßt den Stoffauflauf
kasten 2 durch die Lippenöffnung 5 unter Bildung eines
Stoffstrahles 8, der nach Zurücklegen eines relativ kur
zen Weges bei einer Geschwindigkeit von z.B. 700 m/min
von einem Sieb 9 in bekannter Weise übernommen wird, auf
dem dann unter beginnender Bildung einer Bahn 10 die Fa
serstoffsuspension nach und nach entwässert wird.
Fig. 2 zeigt eine mit 11 bezeichnete Lippenöffnung eines
nicht weiter dargestellten Stoffauflaufkastens 12. Im Be
reich der Lippenöffnung 11 ist ein Kanal 13 vorgesehen,
über den in erfindungsgemäßer Weise Luft derart dem mit 14
bezeichneten Lippenstrahl zugeführt bzw. an diesen heran
geführt wird, daß sich ein weiterer Strahl 15 bildet, der
den Lippenstrahl bis zur Lippenöffnung 11 und noch ein
gewisses Maß darüber hinaus (dann als Stoffstrahl 16 be
zeichnet) begleitet. Der weitere Strahl 15 trennt den Lip
penstrahl 14 von der mit 17 bezeichneten Oberlippe des
Stoffauslaufs bzw. der Lippenöffnung 11, so daß sich der
eingangs erwähnte "teapot"-Effekt nicht auswirken kann und
eine wesentlich bessere Verteilung der Fasern auf dem Sieb
bzw. in der späteren Papierbahn erzielt wird.
Fig. 3 zeigt eine konstruktive Variante zur Ausführungs
form nach Fig. 2. Im Fall der Ausführungsform nach Fig. 3
ist der mit 18 bezeichneten Oberlippe eines im übrigen
nicht näher bezeichneten Stoffauflaufs ein über die Breite
des Stoffauflaufs bzw. der Oberlippe 18 erstreckender Ka
nal 19 "aufgesattelt", dem ebenfalls Druckluft - über eine
Leitung 20 - zugeführt wird, die den Kanal 19 im Bereich
der mit 21 bezeichneten Düsenöffnung verläßt.
Die weitere mögliche Ausführungsform nach Fig. 4 erklärt
sich nach der vorangegangenen Erläuterung der Ausführungs
formen nach den Fig. 1 bis 3 von selbst. Unterschied
lich zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist
jedoch, daß sich die obenliegende Begrenzung 22 des Kanals
noch um ein gewisses Maß über die hier mit 23 bezeichnete
Lippenöffnung hinaus erstreckt.
Fig. 5 zeigt einer mit 24 bezeichneten Lippenöffnung auf
gesattelte Kanäle 25 und 26, von denen der Kanal 25 der Zu
fuhr eines dünnen Wasserfilms zum Stoffstrahl 27 dient,
während der Kanal 26 der Zufuhr von Luft bzw. Druckluft zum
Stoffstrahl 27 dient.
Der bzw. die weiteren Strahlen, die angewendet werden, um
den eingangs erläuterten Effekt in seiner Auswirkung auf
die Homogenität der Faserverteilung möglichst auszuschal
ten, können zur weiteren Verbesserung des Erfolges parziell
- also quer zur Maschinenrichtung -, nämlich zonenweise,
geregelt werden. Hierzu bedarf es lediglich einer entspre
chenden Unterteilung der erwähnten Kanäle für die Zufuhr
der Luft bzw. des Dampfes oder Wassers und einzeln regelba
rer Zufuhr dieser Medien zu den betreffenden Teilkanälen.
Fig. 6 zeigt von einem im übrigen nicht weiter dargestell
ten, an sich bekannten Stoffauflaufkasten 30 den von Lippen
31 und 32 sowie Seitenwandungen 33 und 34 begrenzten Aus
laufquerschnitt, nämlich die sogenannte Lippenöffnung 35.
Aus der Lippenöffnung 35 tritt in bekannter Weise im Fall
der Herstellung von Papier ein Faserstoffsuspensionsstrahl
36 aus, der auf ein in Pfeilrichtung 37 umlaufendes Sieb 38
gegeben wird zum Zwecke der Entwässerung der Faserstoffsus
pension.
An der Lippe 31 ist in der Nähe der Lippenöffnung 35 und
quer über die gesamte Breite der Lippe 31 ausgedehnt ein
Steuerkasten 39 angeordnet. Der Steuerkasten 39 besteht aus
voneinander getrennten, jedoch dicht benachbart hinterein
anderliegend angeordneten Teilkästen 40 bis 50.
Fig. 7 zeigt den Teilkasten 45 des Steuerkastens 39, der
in seinem Aufbau den übrigen Teilkästen 40 bis 44 und 46
bis 50 entspricht. Der Teilkasten 45 besteht aus einer Ab
deckhaube 51, die über Befestigungswinkel 52 und 53 gas-
bzw. flüssigkeitsdicht mit der beispielsweise aus Stahl be
stehenden Lippe 31 verbunden ist. Auf der der Abdeckkappe
51 gegenüberliegenden Seite des von der Abdeckkappe 51 um
faßten Raumes 54 ist eine Platte 55 aus einem mikroporösem,
gas- und/oder flüssigkeitsdurchlässigen Material in die
Lippe 31 eingesetzt.
Die Abdeckkappe 51 weist einen Anschluß 56 für die Zufuhr
eines Gases bzw. Luft zum Raum 54 auf; der Anschluß 56 ist
über eine Leitung 57 mit einer nicht näher dargestellten
Quelle für ein gas- oder dampfförmiges Medium oder auch für
ein flüssiges Medium verbunden.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach den Fig. 6 und 7
ist folgendermaßen:
Die mit 58 bezeichnete Faserstoffsuspension durchfließt mit
vorgegebener Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles 59 den
von den Lippen 31 und 32 gebildeten Durchflußkanal 60. Am
freien Ende des Durchflußkanals 60, nämlich an der Lippen
öffnung 35, verläßt die Faserstoffsuspension 58 den Durch
flußkanal 60 bzw. die Lippen 31 und 32 als Faserstoffsus
pensionsstrahl 36. Während die Faserstoffsuspension 58 den
Durchflußkanal 60 in Pfeilrichtung 59 mit vorgegebener Ge
schwindigkeit durchfließt, wird über die Leitung 57 mit
vorgegebenem Druck Luft in den Raum 54 gegeben, die aus dem
Raum 54 sodann durch die mikroporös ausgeführte Platte 55
als mehr oder weniger diffuse Luftstrahlung dem Durchfluß
kanal 60 zugeführt wird. Entsprechend dem Druck und dem
Fördervolumen der Luft auf der dem Raum 54 abgekehrten Sei
te der Platte 55 wird sich zwischen der betreffenden Seite
61 der Platte 55 und der gegenüberliegenden Fläche bzw.
Seite 62 der Faserstoffsuspension 58 ein mehr oder weniger
großer Abstand einstellen, was gleichbedeutend mit der Ein
stellung eines entsprechenden - verbleibenden restlichen -
Durchflußquerschnittes für den Durchfluß der Faserstoffsus
pension ist. Durch entsprechende Steuerung oder Regelung
des Druckes der dem Raum 54 zugeführten bzw. der durch die
Platte 55 gedrückten Luft kann demnach der Durchflußquer
schnitt an der betreffenden Stelle des Stoffauflaufes einer
Papiermaschine gesteuert oder geregelt werden.
Wie in Fig. 7 gestrichelt angedeutet, ist es selbstver
ständlich auch möglich, statt an der Lippe 31 an der Lippe
32 oder zusätzlich an dieser eine Einrichtung der beschrie
benen Art vorzusehen.
Ferner ist es möglich, die in Fig. 7 dargestellte, der
Lippe 31 zugeordnete Einrichtung derart zu variieren, daß
der Raum 54 in nicht näher bezeichnete Teilräume unterteilt
ist, die durch eine Trennwand 63 - gestrichelt gezeichnet -
voneinander getrennt sind, wobei diesen Teilräumen über
ebenfalls gestrichelt dargestellte Anschlüsse 64 und 65 zum
einen der Faserstoffsuspension 58 zunächst in vorbestimmtem
Maß Wasser zugeführt wird und zum anderen daran anschlie
ßend in vorbestimmtem Maß Luft.
Fig. 8 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrich
tung, die sich von der Vorrichtung nach den Fig. 6 und 7
im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß anstelle der
Platte 55 aus mikroporösem Material nunmehr ein kleine und
schräg nebeneinanderliegende Kanäle aufweisender Körper 66
vorgesehen ist, der bewirkt, daß das zuzuführende Medium,
beispielsweise Luft, als entsprechend gerichtete, laminare
Strahlung dem Fluß der Faserstoffsuspension 67 zugeführt
wird. Selbstverständlich kann auch im Falle einer derarti
gen Lösung die getrennte und gesonderte Zufuhr eines Gases
oder dampfförmigen Mediums sowie einer Flüssigkeit verwirk
licht werden wie im Fall der Vorrichtung nach den Fig. 6
und 7.
Das in Fig. 9 in größerem Maßstab dargestellte Ende des
Durchflußkanals 60 mit der Lippenöffnung 35 zeigt schema
tisch, wie sich in einem gegebenen Fall der gesamte, mit 68
bezeichnete Öffnungsquerschnitt der Lippe 35 für den Durch
laß der Faserstoffsuspension 58 bzw. 67 und der dieser - in
diesem Fall nur einseitig zugeführten oder "angelagerten" -
zugegebenen weiteren Medien aufteilen kann.
Anhand der Fig. 10 bis 12 werden weitere, bevorzugte
Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie
die in diesem Zusammenhang vorgeschlagenen Verfahrens
schritte erläutert.
Fig. 10 zeigt einen Stoffauflauf 70 mit Lippen 71 und 72.
Ein plattenförmiger Körper 73 aus mikroporösem Material
- wie z.B. der plattenförmige Körper 55 im Fall der Dar
stellung nach Fig. 7 - bildet zusammen mit einer Abdeck
kappe 74 einen Steuerkasten 75. Der Steuerkasten 75 ist
über eine Leitung 76 an eine nicht weiter dargestellte
Druckmittelquelle, insbesondere Druckluftquelle angeschlos
sen.
Die obere, mit 71 bezeichnete Lippe des Stoffauflaufs 70
verjüngt sich in ihrem Querschnitt in Richtung des Stoff
flusses, also in Richtung des Pfeiles 77. Diese Verjüngung
bewirkt im Bereich der Lippenöffnung einen freien Raum oder
eine Erweiterung 78. Die Erweiterung 78 im Bereich der Lip
penöffnung des Stoffauflaufs 70 bewirkt zusammen mit dem
Einfluß der über den plattenförmigen Körper 73 dem Stoff
fluß zugegebenen Luft eine Verringerung des eingangs er
wähnten, sogenannten "teapot"-Effektes und damit eine Ver
gleichmäßigung oder bessere Homogenität der Faserverteilung
der auf diese Weise hergestellten Faserstoffbahnen.
Zur weiteren Verbesserung der Homogenität der Faservertei
lung tragen Lösungen bei, wie sie in den Fig. 11 und 12
dargestellt sind.
Im Fall der Vorrichtungen nach den Fig. 11 und 12 ist
der aus mikroporösem Material bestehende, mit 79 bzw. 80
bezeichnete plattenförmige Körper in Richtung des Stoff
flusses verjüngt ausgeführt, so daß sich im Bereich der
Lippenöffnung des mit 81 bzw. 82 bezeichneten Stoffauflaufs
jeweils ein freier Raum oder eine Erweiterung 83 bzw. 84
ergibt.
Bei den Lösungen nach den Fig. 11 und 12 wirkt die von
einem Steuerkasten 85 bzw. 86 über den plattenförmigen Kör
per 79 bzw. 80 ausgehende Luft nicht nur über eine Fläche
auf den Stofffluß ein, die parallel zum Stofffluß bzw. pa
rallel zu der dem plattenförmigen Körper benachbarten Seite
des Stoffflusses verläuft, sondern wirkt zusätzlich über
einen zur Ebene des Stoffflusses geneigten Bereich auf den
Stofffluß ein, nämlich im Bereich der in Richtung des
Stoffflusses liegenden Verjüngungen der plattenförmigen
Körper 79 bzw. 80 mit den daraus resultierenden Erweiterun
gen 83 bzw. 84.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 ist weiterhin die
Möglichkeit vorgesehen, das verwendete Medium, insbesondere
Luft, mit in Richtung des Stoffflusses unterschiedlichem
Druck dem plattenförmigen Körper 80 zuzuführen. Hierzu
weist der Steuerkasten 86 eine Trennwand 87 auf, die vor
teilhaft in Richtung der Pfeile 88 und 89 bewegbar ist.
Über Anschlüsse 90 und 91 kann den auf diese Weise gebil
deten, in Stoffflußrichtung hintereinanderliegenden Berei
chen 92 und 93 des Steuerkastens 86 Luft mit unterschiedli
chem Druck zugeführt werden. Dementsprechend wird sich die
Abgabe der Luft im Bereich der dem Stofffluß benachbarten
Fläche des plattenförmigen Körpers 80 einstellen. Die er
wähnte Verjüngung des plattenförmigen Körpers 80 in Stoff
flußrichtung entsprechend Pfeil 89 hat nach Maßgabe der
Verjüngung und des damit reduzierten Durchflußwiderstandes
des plattenförmigen Körpers 80 eine in Richtung des Stoff
flusses zunehmende Abgabe von Luft zur Folge bei konstantem
Druck im betreffenden Raum oder Bereich 93 des Steuerka
stens 86.
Die vorstehend erwähnten Besonderheiten bei dem Ausfüh
rungsbeispiel nach Fig. 12 können bei entsprechender Wahl
der Drücke des Mediums - der Luft - und im Hinblick auf
die Gegebenheiten an der Produktionsmaschine, insbesondere
Papierherstellungsmaschine, weitere vorteilhafte Auswirkun
gen auf die Verminderung des erwähnten "teapot"-Effektes
und darüber hinaus auch im Hinblick auf eine sowohl in Ma
schinenrichtung als auch und insbesondere quer zur Maschi
nenrichtung verbesserte Regelung oder Steuerung der Faser
verteilung haben.
Claims (26)
1. Verfahren zum Verbessern der Homogenität der Faserver
teilung beim maschinellen Herstellen einer Faserstoff
bahn aus Faserstoffsuspensionen, die aus der von Lippen
gebildeten Lippenöffnung eines Stoffauflaufs in Form
eines Stoffstrahles austritt, der zum fortschreitenden
Entzug der in ihm enthaltenen Flüssigkeit auf Siebmit
tel überführt wird, insbesondere zum Steuern oder Re
geln des Stoffauslaufes sowohl in Maschinenrichtung als
auch quer dazu, dadurch gekennzeichnet, daß an einer im
Bereich des Durchflußkanales und vorzugsweise nahe der
Lippenöffnung liegenden Stelle durch steuerbare und
flächige Zufuhr eines unter Druck stehenden gasförmigen,
dampfförmigen und/oder flüssigen Mediums quer zur Ebene
des Stoffflusses auf diesen eingewirkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das zugeführte Medium Luft ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das zugeführte Medium Wasser ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das zugeführte Medium Wasserdampf oder ein sonstiger
Flüssigkeitsnebel ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das zugeführte Medium eine Kombination aus Luft und
Wasser ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Medium bzw. die Medien eine von der Temperatur des
Stoffstrahles unterschiedliche Temperatur aufweist bzw.
aufweisen.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustand
größen, insbesondere Druck und Geschwindigkeit bzw. der
Medien geregelt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
lediglich von einer Seite aus mit dem Medium auf den
Stofffluß eingewirkt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
von beiden Seiten des Stoffflusses aus mit dem Medium
auf den Stofffluß eingewirkt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Medium in Form feinverteilter, diffuser Strahlung
dem Stofffluß zugeführt wird und auf diesen einwirkt.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Medium in Form gerichteter, laminarer Strahlung dem
Stofffluß zugeführt wird und auf diesen einwirkt.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stoffluß
zunächst ein flüssiges Medium, insbesondere Wasser,
zugeführt wird und im Anschluß daran ein gasförmiges
oder dampfförmiges Medium, z. B. Luft, zugeführt wird.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Me
dien dem Stofffluß zonenweise steuerbar zugeführt wer
den.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
im Bereich eines in Richtung auf die Lippenöffnung zu
sich erweiternden Raumes auf den Stofffluß eingewirkt
wird.
15. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach An
spruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2-14,
dadurch gekennzeichnet, daß nahe der Lippenöffnung
(35) des Stoffauflaufes (Stoffauflaufkasten 30)
bzw. nahe dem Ende des Durchflußkanales des Stoffauf
laufkastens (30) ein sich über die Breite des Durch
flußkanales erstreckender, luft- und/oder flüssigkeits
durchlässiger Bereich (Platte 55) in der einen und/
oder anderen Wandung (Lippe 31 oder 32) des Durch
flußkanals vorgesehen ist, an welchen Bereich sich
Mittel (Steuerkasten 39) zur steuerbaren Zufuhr
eines gas- oder dampfförmigen und/oder flüssigen Me
diums anschließen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß der luft- und/oder flüssigkeitsdurchlässige Bereich
aus einem oder mehreren plattenförmigen Körpern (Platte
55) aus mikroporösem Material besteht.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß der oder die plattenförmigen Körper (Platte 55)
in die eine und/oder andere Lippe (31, 32) des Durch
flußkanals des Stoffauflaufkastens (30) eingesetzt
sind.
18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
15-17, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die luft-
und/oder flüssigkeitsdurchlässigen Bereiche auf der dem
Durchflußkanal des Stoffauflaufkastens (30) gegen
überliegenden Seite von einem Steuerkasten (39) für
die Zufuhr von Luft, Dampf und/oder Wasser oder ähnli
chem gegenüber der umgebenden Atmosphäre abgeschlossen
sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuerkasten (39) in quer zur Maschinenrich
tung hintereinanderliegende Teilkästen (40 bis 50)
aufgeteilt ist, die je mit einem oder mehreren für die
Zufuhr von Luft, Dampf, Wasser oder ähnlichem versehen
sind.
20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
15-19, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkasten
(39) bzw. die Teilkästen (40 bis 50) in Ma
schinenrichtung unterteilt sind zur Bildung von Berei
chen für die Zufuhr unterschiedlicher Medien, bei
spielsweise Luft und Wasser, zum bzw. in den Durch
flußkanal des Stoffauflaufkastens (30).
21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
15-20, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die luft-
und/oder flüssigkeitsdurchlässigen Bereiche von dicht
benachbart in Maschinenrichtung hintereinanderliegen
den und zur Maschinenrichtung bzw. Ebene des Stoff
durchflusses vorzugsweise schrägliegenden schmalen Ka
nälen gebildet sind zum Zweck der Bildung laminarer
Strahlung des betreffenden zuzuführenden Gases, Dampfes
oder der betreffenden Flüssigkeit.
22. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß der luft- und/oder flüssigkeitsdurchlässige Bereich
von einer bzw. beiden Lippen (31 oder 31 und 32)
gebildet ist, die insgesamt aus mikroporösem Werkstoff,
z.B. gesintertem Kunststoff oder gesinterter Keramik,
hergestellt sind.
23. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Querschnitt des dem Stofffluß zur Verfü
gung stehenden Raumes in Richtung auf die Lippenöffnung
zu erweitert (Erweiterung).
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,
daß sich der Querschnitt etwa konisch erweitert.
25. Vorrichtung nach Anspruch 16 und 23, dadurch gekenn
zeichnet, daß sich der Querschnitt der aus mikroporö
sem Material bestehenden plattenförmigen Körper bzw.
der Lippe oder der Lippen in Richtung auf die Lippen
öffnung zu verjüngt (plattenförmige Körper 79, 80).
26. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
23-25, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmi
gen Körper (80) zusammen mit einer Abdeckung (85)
einen Steuerkasten (86) bilden, der in wenigstens
zwei in Stoffflußrichtung hintereinanderliegende Be
reiche (92 und 93) aufgeteilt ist, die je für sich
mit dem Medium, insbesondere Luft, mit unterschiedli
chem Druck ansteuerbar sind (Anschlüsse 90 und
91).
Priority Applications (4)
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