DE4005147A1

DE4005147A1 - Paper making stock inlet jet - delivers fibre suspension in a stream which opens out without micro-turbulence

Info

Publication number: DE4005147A1
Application number: DE19904005147
Authority: DE
Inventors: Albrecht Dr Meinecke; Dieter Egelhof
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1990-02-17
Filing date: 1990-02-17
Publication date: 1991-08-29
Also published as: SE9100412L; FI910675A; CA2036446A1; SE9100412D0; FI910675A0

Abstract

The fibre suspension for papermaking, delivered by the stock inlet, emerges through a jet assembly as a stream across the machine width which, as seen from the side and in the flow direction, opens out after leaving the jet by an opening angle of at least 3 deg. The fibre suspension stream strikes a long fourdrinier or is directed into the wedge gap between two fourdriniers or the wedge gap between a fourdrinier and the rotating mantle of a roller. The opening angle of the fibre suspension stream is pref. 30-60 deg. the dimensions of the surface where the stream of fibre suspension strikes and is caught are n X d X a, where d is the stream thickness, a the stream width and n is a value greater than d. The jet has an abrupt narrowing at the outlet zone. A flow body is in the jet, generally parallel to the stream surface, ending at the outlet zone so that, at the outlet, the two partial streams come together again. An air inlet is fitted to one of the jet lips, while the other lip has a hump across the machine width with its peak at about the point of the air inlet. ADVANTAGE - The system gives an even delivery of the fibre suspension, without micro turbulence, to give a consistence paper prod..

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bilden einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier bahn, gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches bzw. gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8.The invention relates to a method and an apparatus for forming a fibrous web, in particular paper bahn, according to the preamble of the main claim or the preamble of claim 8.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art ist beispiels weise aus DE 21 05 613 bekannt geworden. Dort ist eine Siebpartie einer Papiermaschine beschrieben, mit einem düsenartigen Stoffauflauf, einem der Bahnbildung dienenden Formierzylinder, der einen perforierten Mantel aufweist, und zwei den Formierzylinder umschlingenden Sieben, die im unteren Teil des Formierzylinders einen zum Stoffauflauf hin geöffneten Einlaufspalt bilden, im oberen Teil des Formier zylinders von dessen Mantel ablaufen und sich nach der Ablaufstelle voneinander trennen, wobei das eine Sieb die gebildete Bahn mitführt. Dabei ist das bei der Umschlingung äußere Sieb das bahnführende Sieb. Die Ablaufstelle der beiden Siebe vom Zylindermantel befindet sich im oberen auf steigenden Quadranten des Formierzylinders.A method and an apparatus of this type is exemplary become known from DE 21 05 613. There is one Sieving section of a paper machine described with a nozzle-like headbox, one used for web formation Forming cylinder, which has a perforated jacket, and two sieves wrapping around the forming cylinder lower part of the forming cylinder towards the headbox Form an open inlet gap in the upper part of the formation cylinder from its jacket and after the Separate the drainage point from one another formed path carries along. It is with the wrapping outer sieve the web guiding sieve. The drainage point of the Both sieves from the cylinder jacket are on the top rising quadrant of the forming cylinder.

Weitere Beispiele solcher Verfahren bzw. solcher Vor richtungen sind dargestellt in TAPPI PROCEEDINGS, Seiten 553 ff., wo über die Ingenieurtagung der TAPPI-Vereinigung des Jahres 1987 berichtet wird.Further examples of such processes or such pre directions are shown in TAPPI PROCEEDINGS, pages 553 ff., where about the engineering conference of the TAPPI association of the 1987 is reported.

US-PS 30 09 517 sowie US-PS 30 92 538 beschreiben noch mehr im einzelnen Stoffaufläufe für Papiermaschinen. US-PS 28 32 268 geht noch weiter ins einzelne, indem diese Schrift eine Düse eines Stoffauflaufes beschreibt.US-PS 30 09 517 and US-PS 30 92 538 describe even more in particular headboxes for paper machines. U.S. PS 28 32 268 goes further into detail by this scripture describes a headbox nozzle.

Von solchen Verfahren bzw. Vorrichtungen verlangt man vor allem eine gute Blattbildung. Das gebildete Blatt (d. h. die Faserstoffbahn) soll in jeder Beziehung möglichst gleich mäßig sein. Das Flächengewicht soll sowohl über die Maschinenbreite hinweg, als auch in Laufrichtung der Bahn, möglichst konstant bleiben. Die sogenannte zweidimensionale Stabilität soll möglichst hoch sein. Faserbatzen oder Wolken, die in der Durchsicht zu erkennen sind, sollen möglichst nicht auftreten.Such methods and devices are required all good leaf formation. The sheet formed (i.e. the Fibrous web) should be as similar as possible in every respect be moderate. The weight per unit area should be above both Machine width, as well as in the running direction of the web, stay as constant as possible. The so-called two-dimensional Stability should be as high as possible. Fibers or Clouds that can be seen in the view should if possible not occur.

Der aus der Düse austretende Strahl hat an der Austritts stelle eine gewisse Dicke, senkrecht zur Laufrichtung sowie senkrecht zur Längserstreckung des Austrittsspaltes gemessen. Seither hat man angestrebt, diese Strahldicke beizubehalten. Ein Auffächern des Strahles auf seinem Wege vom Austritt aus der Düse bis zum Auftreffen auf der betreffenden Auftreffläche - also im allgemeinen auf dem Papiermaschinensieb - war unerwünscht. Gerade hierin sah man Nachteile, besonders bezüglich der Flächengewichts stabilität, siehe beispielsweise US-PS 28 32 268, Spalten 4, 5 und 6. Dort werden zur Abhilfe bestimmte Gestaltungen der Auslaufdüse vorgeschlagen, bzw. bestimmte Einbauten in dieser Düse, um ein Auffächern des Strahles nach seinem Austritt aus der Düse zu vermeiden, und um dennoch eine erwünschte Mikroturbulenz in der Stoffsuspension beizube halten.The jet emerging from the nozzle is at the exit put a certain thickness, perpendicular to the running direction as well perpendicular to the longitudinal extent of the outlet gap measured. Since then, the aim has been to achieve this beam thickness maintain. A fanning out of the beam on its way from the outlet from the nozzle until it hits the target area concerned - generally on the Paper machine screen - was undesirable. This is exactly what you saw Disadvantages, especially in terms of basis weight stability, see for example US Pat. No. 2,832,268, columns 4, 5 and 6. There are certain designs of the Outlet nozzle proposed, or certain internals in this nozzle to fan out the jet according to his To avoid leakage from the nozzle, and yet a Add desired microturbulence in the stock suspension hold.

US-PS 30 92 538 befaßt sich ebenfalls mit dem Erzeugen einer gewissen Mikroturbulenz im Stoffauflauf, und mit dem Bei behalten dieser Mikroturbulenz nach dem Austritt des Strahles aus der Düse. Auch hierbei behält der Strahl seine Dicke nach dem Austritt aus der Düse bei.US-PS 30 92 538 is also concerned with the production of a certain microturbulence in the headbox, and with the retain this microturbulence after the exit of the Jet from the nozzle. Here, too, the beam retains its Thickness after exiting the nozzle.

US-PS 30 09 517 beschreibt einen Stoffauflauf, dessen Aus trittsdüse eine Venturi-Einschnürung aufweist. Diese Ein schnürung soll wiederum dem Bilden einer Mikroturbulenz dienen.US-PS 30 09 517 describes a headbox, the end has a venturi constriction. This one Lacing is in turn intended to form microturbulence serve.

Die genannten Anforderungen an die Qualität der Blatt bildung sind bis heute im Gespräch. Die Bemühungen haben nicht immer zur vollen Zufriedenheit des Papiermachers geführt. Insbesondere die Gleichmäßigkeit der Blattbildung war bisher nicht immer befriedigend.The specified requirements for the quality of the sheet education is still under discussion today. The efforts have not always to the full satisfaction of the papermaker guided. In particular, the uniformity of the sheet formation has not always been satisfactory.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattungen derart zu gestalten, daß die Qualität der Blattbildung gegenüber bekannten Verfahren bzw. bekannten Vorrichtungen in jeder Beziehung verbessert wird. The invention is based on the object of a method or a device of the types described above to shape that versus the quality of sheet formation known methods or devices in each Relationship is improved.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 bzw. von Anspruch 8 gelöst.This task is characterized by the characteristics of Claim 1 or solved by claim 8.

Die Erfinder haben erkannt, daß entgegen der allgemeinen Meinung und entgegen der täglichen Praxis gerade ein Auffächern des Suspensionsstrahles unmittelbar nach seinem Austritt aus der Stoffauflaufdüse von großem Vorteil ist. Der Strahl soll somit gemäß der Lehre des Patentes in seinem Auftreffbereich eine viel größere Fläche erfassen, als dies seither der Fall war. Die Gleichmäßigkeit der gebildeten Faserstoffbahn wird hierdurch wesentlich gesteigert. Nach träglich angestellte Untersuchungen haben dabei zu folgender Erkenntnis geführt: bei der konventionellen Strahlbildung, bei der der Strahl seine Dicke nach dem Austreten aus der Stoffauflaufdüse beibehält, ist der Flächendruck, den der Strahl auf die Auftreffläche ausübt, verhältnismäßig groß. Diese Kräfte haben zu Verformungen der Auftreffläche, also im allgemeinen des Papiermaschinensiebes oder - bei Doppel siebpapapiermaschinen - der beiden Siebe geführt. Diese Verformungen sind insbesondere dann nachteilig, wenn der Strahldruck über die Maschinenbreite hinweg nicht konstant, sondern unregelmäßig ist. Dies läßt sich in der Praxis aber gar nicht vermeiden. Messungen haben gezeigt, daß er sowohl über die Breite, als auch über die Zeit gewissen Schwankungen unterliegt.The inventors have recognized that contrary to the general Opinion and contrary to daily practice Fanning out the suspension jet immediately after it Leaving the headbox nozzle is of great advantage. The beam should therefore be in accordance with the teaching of the patent Impact area capture a much larger area than this ever since. The evenness of the educated This significantly increases the fibrous web. After Inconvenient investigations have the following Knowledge led: in conventional beam formation, where the beam becomes thick after exiting the Headbox nozzle is the surface pressure that the Jet on the target area, relatively large. These forces lead to deformation of the impact surface, so generally the paper machine screen or - in double screen paper machines - guided by the two screens. These Deformations are particularly disadvantageous if the Jet pressure not constant across the machine width, but is irregular. In practice, however, this can be done not avoid at all. Measurements have shown that both certain about the width as well as over time Fluctuations.

Hieraus folgt wiederum, daß in der Auftreffläche, also vor allem dem Sieb, Ausbeulungen oder "Schlaglöcher" entstehen. Diese führen zu den Ungleichförmigkeiten der gebildeten Faserstoffbahn.From this it follows that in the impact area, that is, before especially the sieve, bulges or "potholes" arise. These lead to the non-uniformity of the educated Fibrous web.

Bei Anwendung eines Sprühstrahles gemäß der Erfindung ist der Strahldruck pro Flächeneinheit natürlich entsprechend geringer. Die Schlaglöcher treten entweder in verringertem Maße oder überhaupt nicht mehr auf.When using a spray jet according to the invention the jet pressure per unit area is of course corresponding less. The potholes either occur in reduced Dimensions or not at all.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:The invention is explained in more detail with reference to the drawing. The following is shown in detail:

Fig. 1 zeigt einen Stoffauflauf einer Papiermaschine mit zugehörender Siebpartie. Fig. 1 shows a headbox of a paper machine with associated wire section.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen Konfigurationen von Siebpartien im Ausschnitt. Figs. 2 to 4 show configurations of wire sections in the cutout.

Die Fig. 6 bis 9 zeigen Austrittsdüsen von Stoffauf läufen in senkrecht zur Strahlebene und in Strömungs richtung gelegten Schnitten. FIGS. 6 to 9 show the outlet nozzle of Stoffauf runs in perpendicular to the beam plane and in direction of flow down sections.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zeigt einen Stoffauflauf 1, der eine Auslaufdüse 2 aufweist. Zwei Siebe 3, 4 bilden miteinander einen keilförmigen Einlaufspalt 5, in den ein Stoffstrahl, der aus der Düse 2 herausgeschossen wird, eintritt. Der Stoffstrahl bildet zwischen den beiden Sieben 3 und 4 sofort nach dem Keilspalt 5 eine Faserstoffbahn 6. Diese läuft zwischen den beiden Sieben 3 und 4 eingehüllt um einen Formierzylinder 7 herum, bleibt sodann an Sieb 3 haften und wird schließlich von diesem abgenommen.The device shown in FIG. 1 shows a headbox 1 which has an outlet nozzle 2 . Two screens 3 , 4 together form a wedge-shaped inlet gap 5 , into which a stream of material that is shot out of the nozzle 2 enters. The material jet forms a fibrous web 6 between the two screens 3 and 4 immediately after the wedge gap 5 . This runs between the two screens 3 and 4 wrapped around a forming cylinder 7 , then adheres to screen 3 and is finally removed from it.

Bei den Konfigurationen von Blattbildungsvorrichtungen gemäß der Fig. 2 bis 5 ist jeweils ein Keilspalt 5 aus zwei Sieben 3 und 4 gebildet. Bei den Vorrichtungen gemäß der Fig. 2 bis 4 ist jeweils ein Formierzylinder 7 vorge sehen, der von einem der beiden Siebe, nämlich dem Sieb 4, unmittelbar nach dem Keilspalt 5 umschlungen ist, in einem gewissen Abstand sodann auch von dem anderen der beiden Siebe, nämlich dem Sieb 3.In the configurations of sheet forming devices according to FIGS . 2 to 5, a wedge gap 5 is formed from two screens 3 and 4 . In the devices according to FIGS . 2 to 4, a forming cylinder 7 is seen in each case, which is wrapped by one of the two screens, namely the screen 4 , immediately after the wedge gap 5 , then at a certain distance from the other of the two screens , namely the sieve 3 .

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 4 ist statt eines um laufenden Formierzylinders eine feststehende Entwässerungs fläche vorgesehen, die aus einem feststehenden Siebtisch 17 gebildet ist. Die beiden Siebe 3 und 4 umschlingen im Einlaufbereich des Keilspaltes 5 je eine Walze 8, 9.In the device according to FIG. 4, a fixed drainage surface is provided instead of a running forming cylinder, which is formed from a fixed sieve table 17 . The two screens 3 and 4 each wrap around a roller 8 , 9 in the inlet area of the wedge gap 5 .

Bei den vier Vorrichtungen ist der Strahl, so wie er aus der Düse 2 austritt, schematisch dargestellt. Dabei sind die äußeren Begrenzungslinien des Strahles gestrichelt ange geben, während die Strahlachse strichpunktiert wiedergegeben ist.In the four devices, the jet as it emerges from the nozzle 2 is shown schematically. The outer boundary lines of the beam are indicated by dashed lines, while the beam axis is shown in dash-dot lines.

Wie man sieht, ist die Düse 2 bei der Vorrichtung gemäß Fig. 2 derart orientiert, daß die Strahlachse ziemlich genau durch den Endpunkt des Keilspaltes 5 verläuft.As can be seen, the nozzle 2 in the device according to FIG. 2 is oriented in such a way that the jet axis runs through the end point of the wedge gap 5 almost exactly.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 3 ist die Düse 2 derart geneigt, daß die Strahlachse vorwiegend auf dem Sieb 3 aufprallt, und somit das Sieb 4 nur tangiert.In the device according to FIG. 3, the nozzle 2 is inclined in such a way that the jet axis predominantly impinges on the sieve 3 and thus only touches the sieve 4 .

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 4 prallt der Strahl aus schließlich auf dem Sieb 3 auf, und zwar noch in einem gewissen Abstand vom Endpunkt des Keilspaltes 5.In the device according to FIG. 4, the beam finally impacts on the screen 3, at a certain distance from the end point of the wedge gap 5 .

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 5 ist die Düse 2 derart orientiert, daß der Strahl symmetrisch auf den beiden Sieben 3 und 4 aufprallt. In the apparatus of Fig. 5, the nozzle 2 is oriented such that the beam impinges symmetrically on the two wires 3 and 4.

Wie man sieht, ist in allen vier Fällen die vom Strahl bei seinem Auftreffen erfaßte Fläche wesentlich größer, als die Fläche des Strahles an der Stelle seines Austritts aus der Düse 2.As can be seen, in all four cases the area covered by the jet when it strikes is substantially larger than the area of the jet at the point at which it emerges from the nozzle 2 .

Der Keilspalt 5 kann verschieden große Winkel annehmen. Im Falle der Vorrichtung gemäß Fig. 2 beträgt dieser Winkel etwa 60°, wenn man das Sieb 4 über die Berührungsstelle mit dem Formierzylinder 7 hinaus so weit verlängert, daß es die Ebene des Siebes 3 schneidet. Im Falle der Vorrichtung gemäß Fig. 5 beträgt der Keilwinkel nur etwa 15°. Im Falle der Vorrichtungen 3 und 4 liegt der Keilwinkel zwischen diesen genannten Werten. Alle diese Winkel können vorteilhaft sein, je nach Anwendungsfall und nach Art des zu erzeugenden Papieres.The wedge gap 5 can assume different angles. In the case of the device according to FIG. 2, this angle is approximately 60 ° if the screen 4 is extended beyond the point of contact with the forming cylinder 7 to such an extent that it intersects the plane of the screen 3 . In the case of the device according to FIG. 5, the wedge angle is only about 15 °. In the case of devices 3 and 4 , the wedge angle lies between these values. All of these angles can be advantageous, depending on the application and the type of paper to be produced.

Bei den dargestellten Düsenformen gemäß der Fig. 6 bis 9 erkennt man je eine Oberlippe 10 und eine Unterlippe 11 der Düse. Die Düse gemäß der Fig. 6 weist in ihrem mittleren Bereich einen Strömungskörper 12 auf, der sich über die gesamte Maschinenbreite hindurch erstreckt, und der kurz vor dem auslaufseitigen Ende der Düse 2 endet, so daß sich die beiden Teilströme, die diesen Strömungskörper 12 umströmen, vor dem Auslauf wieder vereinigen können. Wie man sieht, ist das auslaufseitige Ende dieser Düse 2 durch zwei Leisten 13, 14 gebildet, die einen Schlitz bilden, der sich in Auslauf richtung kontinuierlich erweitert.In the illustrated nozzle shapes shown in FIGS. 6 to 9 per one recognizes an upper lip 10 and a lower lip 11 of the nozzle. The nozzle according to FIG. 6 has in its central region a flow body 12 which extends over the entire machine width therethrough and terminates short of the outlet end of the nozzle 2, so that the two part streams which flow around this flow body 12 , can reunite before the outlet. As can be seen, the outlet-side end of this nozzle 2 is formed by two strips 13 , 14 which form a slot which continuously expands in the outlet direction.

Auch die Düse 2 gemäß Fig. 7 weist einen Strömungskörper 12 auf. Auch dieser Strömungskörper 12 wird von zwei Teil strömen umströmt. An der Vereinigungsstelle der beiden Teil ströme zu einem einzigen Strom befinden sich zwei Quer leisten 15, 16, die eine Einschnürung des Stoffstrahles bewirken.The nozzle 2 according to FIG. 7 also has a flow body 12 . This flow body 12 is also flowed around by two parts. At the union of the two streams to a single stream there are two cross bars 15 , 16 , which cause a constriction of the material jet.

Die Düse 2 gemäß Fig. 8 weist eine Oberlippe auf, die einen oder mehrere Lufteinlässe 20 hat. Die Unterlippe 11 dieser Düse hat einen Höcker, der sich etwa an der Stelle der Lufteinlässe 20 befindet.The nozzle 2 according to FIG. 8 has an upper lip which has one or more air inlets 20 . The lower lip 11 of this nozzle has a hump that is located approximately at the location of the air inlets 20 .

Schließlich weist die Düse 2 gemäß Fig. 9 eine Unterlippe auf, die gegenüber der Oberlippe in Strömungsrichtung vor geschoben ist. Die Oberlippe weist eine Stauleiste 21 auf, die eine schlagartige Verengung des Strömungsweges bewirkt. Auch die Unterlippe 11 weist eine Stauleiste 22 auf, die nach oben ragt.Finally, the nozzle 2 according to FIG. 9 has a lower lip which is pushed in front of the upper lip in the direction of flow. The upper lip has a baffle bar 21 , which causes an abrupt narrowing of the flow path. The lower lip 11 also has a baffle bar 22 which projects upwards.

Claims

1. A method for forming a fibrous web in a sheet forming device, wherein a fibrous suspension is fed to a headbox, exits there through an outlet-side nozzle as a machine-wide jet and strikes at least one moving surface in order to be deposited there to form a fiber fleece, characterized in that the jet - seen in side view and in the direction of flow - expands immediately after emerging from the nozzle and forms an opening angle of at least 3 °.

2. The method according to claim 1, characterized in that the jet hits a fourdrinier sieve.

3. The method according to claim 1, characterized in that the beam is directed against a wedge gap below Use of two screen surfaces is formed.

4. The method according to claim 1 or 3, characterized in that that the wedge gap using at least one sieve surface and at least one outer surface of a roller is formed.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the opening angle of the beam is between 30 and 60 °.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized characterized by the beam when it strikes detected area is equal to the product of n × d × a, where d is the beam thickness, a is the beam width, and where n is greater than d.

7. The device according to claim 6, characterized in that n is at least two times d.

8. Device for performing the method according to one of claims 1 to 7, with a sheet-forming device having a headbox which comprises a machine-wide outlet nozzle with an upper lip and a lower lip, characterized in that the nozzle ( 2 ) is designed and arranged in this way that the jet widens immediately after it emerges from the nozzle ( 2 ) and forms an opening angle of at least 3 °.

9. The device according to claim 8, characterized in that the nozzle ( 2 ) has a sudden narrowing in its outlet area.

10. Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that a flow body ( 12 ) is provided in the nozzle, which is arranged substantially parallel to the jet surface, and which ends in the outlet area, so that the two partial flows formed by it can unite shortly before the outlet end of the nozzle.

11. Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that one of the two nozzle lips ( 10 , 11 ) are assigned air inlets ( 20 ).

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the other lip ( 11 ) has a machine-wide hump, the peak of which is located approximately at the location of the air inlets ( 20 ).