DE4106763A1 - Stoffauflauf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf für eine Maschine zur Herstellung von Faserstoffbahnen aus einer Stoffsuspension, insbesondere zur Herstellung von Papierbahnen, im einzelnen mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen, be­ kannt aus DE-GM 89 09 939 (Akte P 4644).

Der Auslaufkanal eines solchen Stoffauflaufs ist u. a. durch eine bewegliche Kanalwand begrenzt, die Teil eines kastenförmi­ gen Kanalwandträgers ist, der zur Versteifung der beweglichen Kanalwand dient. Zwischen dem Kanalwandträger und einem zusätz­ lichen Stützträger ist ein Druckpolster angeordnet, das der Durchbiegung der beweglichen Kanalwand unter dem Suspensions­ druck entgegenwirkt. Man versucht auf diese Weise, die lichte Höhe des Austrittsspaltes über die Maschinenbreite möglichst weitgehend konstant zu halten, damit Papier mit möglichst gleichmäßigem Flächengewichts-Querprofil produziert wird.

Zur Einstellung der lichten Weite des Austrittsspaltes dient eine Hubeinrichtung, die einerseits am stationären Stoffauf­ lauf-Gehäuse und andererseits am Kanalwandträger angekoppelt ist. Die Hubeinrichtung umfaßt in aller Regel zwei Spindeln, die an den beiden Enden des Kanalwandträgers angreifen.

Die Länge des Kanalwandträgers, des Druckpolsters und des Stützträgers entspricht im wesentlichen der sogenannten Kanal­ breite, welche die Breite der zu produzierenden Papierbahn bestimmt. Anstelle des Wortes "Kanalbreite" ist auch der Aus­ druck "lichte Kastenweite" gebräuchlich. Man beachte, daß die Kanalbreite beträchtliche Ausmaße annehmen kann (Größenordnung 10 m).

Bei vielen bekannten Stoffaufläufen hat der Kanalwandträger an der Außenseite seiner beiden Stirnflächen je einen starr mit dem Träger verbundenen Gelenkzapfen, der sich quer zur Maschi­ nenlaufrichtung erstreckt und an dem die Spindel der Hubein­ richtung angelenkt ist. Bekanntlich müssen die beiden Spindeln einen großen Teil der Kräfte, die aus dem Suspensionsdruck re­ sultieren, von dem genannten Gelenkzapfen auf das stationäre Stoffauflauf-Gehäuse übertragen. Dabei liegt die Wirkungslinie der in jeder Spindel wirkenden Stützkraft in einem gewissen Ab­ stand vom Ende der Kanalwandbreite. Deshalb wird in den Gelenk­ zapfen ein Biegemoment erzeugt, das in die bewegliche Kanalwand eingeleitet wird.

Der Kanalwandträger ist also den folgenden Belastungen ausge­ setzt:

• 1. Suspensionsdruck; dies ist eine über die Länge der Kanal­ wand (d. h. über die Kanalbreite) gleichmäßig verteilte Last;
• 2. der vom Druckpolster erzeugte Druck, ggf. vermehrt um das Eigengewicht des Kanalwandträgers; dies ist eine ebenfalls gleichförmig verteilte und dem Suspensionsdruck entgegen­ wirkende Last;
• 3. die außerhalb der Kanalbreite an den genannten Gelenkzapfen angreifenden Stützkräfte.

Aus dem eingangs genannten DE-GM ist es schon bekannt, die Stützkräfte der Hubeinrichtung nicht in einem gewissen Abstand vom Ende der Kanalbreite, sondern exakt in den Endpunkten der Kanalbreite angreifen zu lassen. Hierdurch gelingt es, die Stützkräfte frei von Biegemomenten in den Kanalwandträger ein­ zuleiten. Somit erzielt man einen fehlerfreien Ausgleich der auf den Kanalwandträger wirkenden Lasten, so daß der Kanalwand­ träger im Betrieb vollkommen durchbiegungsfrei gehalten werden kann; d. h. die Kanalwand erstreckt sich quer über die Kanal­ breite vollkommen linear. Im Ergebnis erhält man eine über die Kanalbreite vollkommen gleichmäßige lichte Weite des Austritts­ spaltes (selbstverständlich vorausgesetzt, daß die andere Kanalwand ebenfalls exakt gerade verläuft).

Die zuvor beschriebene vorgeschlagene Bauweise läßt sich jedoch nicht immer realisieren. Insbesondere können ältere, vorhandene Stoffaufläufe nicht entsprechend diesem Vorschlag umgebaut werden. Es ist also bei diesen Stoffaufläufen nicht möglich, die Stützkräfte der Hubeinrichtung frei von Biegemomenten in den Kanalwandträger einzuleiten. Wohl kann man mit Hilfe des Druckpolsters dem Suspensionsdruck entgegenwirken. Dabei kann aber bestenfalls in der Mitte der Kanalwandträger-Länge (also in der Mitte der Kanalbreite) die Durchbiegung ungefähr auf dem Wert Null gehalten werden. Zwischen der Mitte und jedem der beiden Endpunkte der Kanalbreite weist die Kanalwand jedoch (in einer Vorderansicht) entweder ein "Tal" oder einen "Berg" auf. Dies ist der sogenannte W- oder M-Fehler der Biegelinie des Kanalwandträgers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Stoffauf­ lauf, dessen Hubeinrichtung im Kanalwandträger Biegemomente er­ zeugt, den genannten W- oder M-Fehler der Biegelinie des Kanal­ wandträgers zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Er­ findung gelöst.

Zu der Erfindung führte die Erkenntnis, daß Größe und Richtung des genannten W- oder M-Fehlers nicht nur von der Höhe der ge­ nannten Biegemomente abhängen, sondern auch von der Wirkung eines Temperierkanals, der sich bei vielen Stoffaufläufen durch das Innere des Längsträgers erstreckt, und zwar entlang der dem Auslaufspalt gegenüberliegenden Längswand des Kanalwandträgers. Dies ist diejenige Wand, an deren Außenseite das Druckpolster anliegt. Mit Hilfe eines derartigen Temperierkanals versucht man, alle Bereiche des Kanalwandträgers auf gleicher Tempera­ tur, nämlich auf der Temperatur der Stoffsuspension zu halten, um einer thermischen Verformung des Kanalwandträgers entgegen­ zuwirken. Eine solche thermische Verformung kann insbesondere dann auftreten, wenn die Kanalwand selbst die erhöhte Tempera­ tur von beispielsweise 60°C der Stoffsuspension annimmt, während die vom Auslaufkanal entfernte Längswand die übliche Raumtemperatur von beispielsweise 25°C beibehält.

Wesentlich für die Erfindung ist nun die weitere Erkenntnis, daß mit dem genannten Temperierkanal ein W- oder M-Fehler von bestimmter Größe erzeugt werden kann, und daß man durch Steue­ rung der Temperatur der Temperierflüssigkeit die Höhe und Richtung dieses Fehlers derart steuern kann, daß dieser den (wie oben erläutert) aus den Zapfen-Biegemomenten resultieren­ den W- oder M-Fehler aufhebt. Angenommen (als Beispiel), die Zapfen-Biegemomente erzeugen einen M-Fehler, dann wird mit dem Temperierkanal absichtlich ein W-Fehler gleicher Größe er­ zeugt. Die Erfindung nutzt in geschickter Weise die Tatsache, daß beide Fehler-Linien zur Horizontalen exakt symmetrisch verlaufen. Somit wird erreicht, daß sich die Kanalwand über die Kanalbreite exakt linear erstreckt.

Einzelheiten zur Realisierung dieses Erfindungsgedankens und weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt einen Teillängsschnitt durch einen Stoffauf­ lauf mit einer beweglichen Kanalwand.

Die Fig. 2 umfaßt einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1 und eine schematische Darstellung der Steuerelemente, die zur Beseitigung der Durchbiegung der beweglichen Kanalwand erforderlich sind.

Die Fig. 3 zeigt die Biegelinie einer mit einem W- oder M-Fehler behafteten Kanalwand.

Die Fig. 4 ist ein Ausschnitt aus Fig. 2 mit einer von Fig. 2 abweichenden Ausführung der Steuerelemente.

Der dargestellte Stoffauflauf dient in bekannter Weise zum Zu­ führen eines maschinenbreiten Stoffsuspensionsstrahles auf das (in der Zeichnung weggelassene) endlose Siebband einer Papier­ herstellungsmaschine. Zum Bilden des Stoffsuspensionsstrahles hat der Stoffauflauf einen düsenartigen Auslaufkanal 4, der be­ grenzt ist durch eine untere feststehende Kanalwand 22 und durch eine obere Kanalwand 25, 26. Der stromaufwärtige Teil 25 der oberen Kanalwand ist im dargestellten Beispiel ebenfalls feststehend; der stromabwärtige Teil 26 ist dagegen beweglich, um hierdurch die lichte Weite des Austrittspaltes 23 variieren zu können. Diese Beweglichkeit wird vorzugsweise dadurch reali­ siert, daß der stromabwärtige Teil 26 mittels eines Scharnieres 27 am stromaufwärtigen Teil 25 befestigt ist. Die "Länge" des Austrittsspaltes 23, das ist die sogenannte Kanalbreite, ist in Fig. 2 mit KB bezeichnet.

Um die bewegliche Kanalwand 26 zu versteifen, ist auf ihrer Oberseite ein z. B. kastenförmiger Kanalwandträger 16 aufgesetzt und starr (z. B. durch Schweißen) mit ihr verbunden. Oberhalb des Kanalwandträgers 16 ist ein z. B. ebenfalls kastenförmiger Stützträger 31 angeordnet. Beide Träger 16 und 31 erstrecken sich über die gesamte Maschinenbreite; sie sind nur an ihren beiden Enden (d. h. auf Führerseite und auf Triebseite der Papiermaschine) mit Hilfe von biegeweichen Verbindungselementen 30 miteinander verbunden (diese sind nur schematisch durch ge­ punktete Linien dargestellt). Bei einer denkbaren alternativen Bauweise ist der Stützträger 31 im Inneren des Kanalwandträgers 16 angeordnet. Ein Verschwenken der Kanalwand 26 (mit Kanal­ wandträger 16 und Stützträger 31) um die Achse des Scharnieres 27 erfolgt mittels einer Hubeinrichtung 13. Diese ist ebenfalls nur schematisch angedeutet und greift an zwei starr mit den Stirnwänden des Kanalwandträgers 16 verbundenen Zapfen 33 an, und zwar im Abstand d vom Endpunkt der Kanalbreite KB.

Zwischen dem Kanalwandträger 16 und dem Stützträger 31 ist ein Druckpolster 32 angeordnet, beispielweise in Form eines mit einer Druckflüssigkeit beaufschlagbaren Schlauches, der sich gemäß Fig. 2 über die gesamte Kanalbreite KB erstreckt. Der in dem Druckpolster 32 herrschende Druck ist veränderbar; er kann unter Berücksichtigung des im Auslaufkanal 4 herrschenden Flüs­ sigkeitsdruckes und unter Berücksichtigung des Eigengewichtes der beweglichen Kanalwand 26 und des Kanalwandträgers 16 so be­ messen werden, daß in der Mitte der beweglichen Kanalwand 26 die Durchbiegung gleich Null ist. Hierbei wird der Stützträger 31 ein wenig nach oben durchgebogen. Zweckmäßig ist hierbei eine Regelung des Polsterdruckes in Abhängigkeit von einer kon­ tinuierlichen Messung der Durchbiegung des Kanalwandträgers 16, wie weiter unten erläutert.

Um Einfluß zu nehmen auf die thermischen Verformungen der be­ weglichen Kanalwand 26 (verursacht durch die mehr oder weniger oberhalb der Raumtemperatur liegende Suspensionstemperatur) sind innerhalb des Kanalwandträgers 16 Temperierkanäle 38 und 39 vorgesehen. Ein unterer Temperierkanal 38 ist unmittel­ bar auf der Oberseite der beweglichen Kanalwand 26 vorgesehen. Ein oberer Temperierkanal 39 erstreckt sich entlang der Unter­ seite der oberen Längswand des Kanalwandträgers 16.

Wesentlich für die Erfindung ist die Steuerung der Temperatur der Temperierflüssigkeit, die durch den oberen Temperierkanal 39 strömt. Dargestellt ist für die Temperierflüssigkeit eine Pumpe 5, die über eine Zuführleitung 6 mit dem oberen Tempe­ rierkanal 39 verbunden ist. Eine in der Zuführleitung 6 ange­ ordnete Temperiereinrichtung 7 (die nur symbolisch dargestellt ist) kann eine Heizeinrichtung und/oder eine Kühleinrichtung umfassen; sie ist über eine Steuerleitung 8 mit dem Ausgang eines Reglers 9 verbunden.

Zum Messen der Biegelinie der beweglichen Kanalwand 26 kann z. B. in bekannter Weise zwischen den Seitenwänden des Kanal­ wandträgers 16 ein Seil 10 gespannt sein (siehe US-PS 39 94 773, Akte P 3302). Dieses Seil 10 bildet in guter Annäherung eine durchbiegungsfreie und horizontale Referenz- Linie. In der Kanalwand-Mitte ist eine erste Meßeinrichtung 11 angeordnet, die den Abstand h der Kanalwand 26 vom Seil 10 mißt und die den Meßwert über eine Istwert-Leitung 12 einem Regler 14 zuführt, worin der Istwert mit einem Sollwert (zugeführt über Leitung 14a) verglichen wird. Eine Pumpe 15 fördert ein Druckmittel über eine Leitung 17 mit einem Drucksteuerventil 18 in das Druckpolster 32. Eine Steuerleitung 19 verbindet das Drucksteuerventil 18 mit dem Ausgang des Reglers 14. Die An­ ordnung ist derart getroffen, daß der Regler 14 den im Druck­ polster 32 herrschenden Druck derart steuert, daß die Durchbie­ gung der Kanalwand 26 in der Kanalwand-Mitte gleich Null ist. Hierbei erstreckt sich die Kanalwand 26 noch nicht exakt gera­ de, sondern entlang einer z. B. M-förmigen Biegelinie (Linie M in Fig. 3). Diese hat zwei Punkte 24, 24′, in denen die maximale Abweichung x von der Null-Linie auftritt. Diese Punkte (nachfolgend "Meßpunkte" genannt) liegen im Abstand a = 0,15 KB von den Endpunkten der Kanalbreite KB.

In dem Meßpunkt 24 ist eine zweite Meßeinrichtung 20 vorgese­ hen, die an dieser Stelle ebenfalls den Abstand (h + x) der Kanalwand 26 vom Seil 10 mißt. Der Meßwert wird über eine Lei­ tung 21 als Istwert dem schon genannten Regler 9 zugeführt, worin der Istwert mit einem Sollwert (zugeführt über Leitung 9a) verglichen wird. Der Regler 9 löst - bei einer Abweichung des Istwerts vom Sollwert - über die Steuerleitung 8 eine Ände­ rung der Temperatur der Temperierflüssigkeit aus, die durch den Temperierkanal 39 strömt. Eine Abweichung des Istwerts vom Sollwert kann ausgelöst werden z. B. durch eine Änderung der Raumtemperatur in der Umgebung des Stoffauflaufs oder durch eine Änderung der Suspensionstemperatur.

Die Anordnung ist derart getroffen, daß auch im Meßpunkt 24, also im Abstand a vom Endpunkt der Kanalbreite KB, die Durch­ biegung der Kanalwand 26 auf dem Wert Null gehalten wird. Hier­ bei ist folgendes zu beachten: Wenn im Meßpunkt 24 die Kanal­ wand 26 gemäß Linie W der Fig. 3 nach unten durchgebogen ist (W-Fehler), dann muß die Temperatur der Temperierflüssigkeit erhöht werden. Wenn die Kanalwand 26 an dieser Stelle dagegen gemäß Linie M der Fig. 3 nach oben verformt ist (M-Fehler), dann muß die Temperatur der Temperierflüssigkeit abgesenkt werden. Letzteres kann z. B. dadurch erfolgen, daß die Heiz­ leistung einer Heizeinrichtung reduziert wird oder daß anstelle einer Heizeinrichtung eine Kühleinrichtung aktiviert wird.

Die beiden über die Leitungen 9a und 14a den Reglern 9 und 14 zugeführten Sollwerte sind in der Regel zwei unter sich gleiche und konstante Werte, die dem Abstand h zwischen der Kanalwand 26 und dem Seil 10 entsprechen. Dies gilt, wenn die lichte Weite des Austrittspaltes 23 über die Kanalbreite KB konstant sein soll. Es kann jedoch vorkommen, daß man hiervon bewußt ab­ weichen will; dies ist möglich durch Verändern des einen und/oder des anderen Sollwertes.

Zusätzlich zu dem schon erwähnten Meßpunkt 24 kann am anderen Ende der Kanalwand, ebenfalls im Abstand a=0,15·KB vom Endpunkt der Kanalbreite KB, ein weiterer Meßpunkt 24′ vorgesehen werden mit einer dritten Meßeinrichtung 20′. In diesem Fall bildet man aus den zwei Meßwerten, die in den Meßpunkten 24 und 24′ gewon­ nen werden, einen Mittelwert und führt diesen Mittelwert als Istwert dem Regler 9 zu.

Anstelle des Seiles 10 kann auch die untere, stationäre Kanal­ wand 22 für das Messen der Durchbiegung der oberen Kanalwand 26 als Referenz-Linie dienen. In diesem Falle werden in der Mitte der Kanalbreite KB und in den genannten Meßpunkten 24 und/oder 24′ berührungslos wirkende Abstands-Meßeinrichtungen in den Kanalwänden 22 und 26 angeordnet. Derartige berührungslos wir­ kende Abstands-Meßeinrichtungen sind bekannt aus EP-A 01 27 036.

In der Fig. 4 sind alle gegenüber Fig. 2 unveränderten Elemente mit den gleichen Bezugszahlen versehen wie in Fig. 2. Abwei­ chend von Fig. 2 ist an der zum Temperierkanal 39 führenden Zu­ führleitung 6 (oder am Temperierkanal 39 selbst) eine Tempera­ tur-Meßeinrichtung 40 angeordnet, die über eine Istwert-Leitung 41 den gemessenen Wert dem Regler 9 zuführt. Außerdem ist ein addierender Sollwertbildner 42 über eine Sollwert-Leitung 9b mit dem Regler 9 verbunden. Dem Sollwertbildner 42 werden zwei Werte zugeführt: Einerseits über die Leitung 21 den im Meßpunkt 24 gemessenen Abstand (h + x) der Kanalwand 26 vom Seil 20 und andererseits über die Leitung 44 die mittels einer Temperatur- Meßeinrichtung 43 ermittelte Temperatur der Stoffsuspension (im Auslaufkanal 4, 23). Der Sollwertbildner 42 addiert die beiden Werte und führt die Summe als Sollwert dem Regler 9 zu. Hier­ durch wird erreicht, daß der Regler 9 - auf eine Änderung der Suspensions-Temperatur - rasch eine entsprechende Änderung der im Temperierkanal 39 herrschenden Temperatur auslöst, bevor ein nennenswerter W- oder M-Fehler in der Form der Kanalwand 26 entsteht. Die nicht dargestellte Steuerung des Druckes im Druckpolster 32 findet genauso statt wie in Fig. 2.

Claims (7)

1. Stoffauflauf für eine Maschine zur Herstellung von Faser­ stoffbahnen aus einer Stoffsuspension, insbesondere zur Her­ stellung von Papierbahnen, mit den folgenden Merkmalen:

• a) ein Auslaufkanal (4), der eine bestimmte Kanalbreite (KB) hat, ist durch zwei in Strömungsrichtung zueinan­ der konvergierende Kanalwände (22, 26) begrenzt, die im stromabwärtigen Bereich einen Austrittspalt (23) bilden;
• b) die eine Kanalwand (26) ist beweglich, vorzugsweise an ihrem stromaufwärtigen Ende schwenkbar gelagert (Schwenkachse 27), um die lichte Weite des Austritts­ spalts (23) variieren zu können mittels einer Hubein­ richtung (13), deren Stützkraft (S) dem auf die Kanal­ wand wirkenden Suspensionsdruck entgegenwirkt;
• c) die bewegliche Kanalwand (26) ist Teil eines kastenför­ migen Kanalwandträgers (16), wobei zwischen dem Kanal­ wandträger (16) und einem Stützträger (31) ein sich über die Maschinenbreite erstreckendes Druckpolster (32) angeordnet ist, das dem auf die Kanalwand (26) wirkenden Suspensionsdruck entgegenwirkt;
• d) die Hubeinrichtung (13) ist - an jedem Kanalwandträger- Ende - in einem Abstand (d) vom Ende der Kanalbreite (KB) an eine Verlängerung (33) des Kanalwandträgers (16) angekoppelt;
• e) im Inneren des Kanalwandträgers (16) ist ein Temperier­ kanal (39) angeordnet, der sich entlang der vom Aus­ laufkanal (4) entfernten Längswand erstreckt und von einer Temperierflüssigkeit durchströmt ist;

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• f) ein Regler (9) ist mit einer Meßeinrichtung (20) ver­ bunden, die in einem Meßpunkt (24) den tatsächlichen Abstand (h + x) der Kanalwand (26) von einer im wesent­ lichen durchbiegungsfreien Referenz-Linie (10) mißt, die sich horizontal und in einem gewünschten Abstand (h) von der (durchbiegungsfreien) Kanalwand (26) quer über die Kanalbreite (KB) erstreckt, wobei der Abstand (a) des Meßpunktes (24) vom Ende der Kanalbreite (KB) wenigstens angenähert das 0,15-fache der Kanalbreite (KB) beträgt;
• g) die Temperatur der Temperierflüssigkeit ist mittels einer durch den Regler (9) steuerbaren Temperierein­ richtung (7) derart veränderbar, daß der Abstand der Kanalwand (26) von der Referenz-Linie (10) in dem ge­ nannten Meßpunkt (24) auf dem gewünschten Wert (h) ge­ halten wird.

2. Stoffauflauf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung des Reglers (9), daß er, wenn die lichte Weite des Austrittsspalts (23) im Meßpunkt (24) kleiner als der gewünschte Wert ist, eine Erhöhung, in um­ gekehrten Falle eine Absenkung der Temperatur der Tempe­ rierflüssigkeit auslöst.

3. Stoffauflauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiereinrichtung (7) eine durch den Regler (9) steuerbare Heizeinrichtung aufweist.

4. Stoffauflauf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiereinrichtung (7) zusätzlich eine Kühleinrich­ tung aufweist, deren Leistung ebenfalls durch den Regler (9) steuerbar ist.

5. Stoffauflauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeich­ net durch die folgenden Merkmale:

• a) der einen Istwert mit einem Sollwert vergleichende Reg­ ler (9) beeinflußt bei einer Abweichung des Istwerts vom Sollwert die Temperiereinrichtung (7);
• b) der Sollwert (Leitung 9a) ist gleich dem gewünschten Abstand (h) der durchbiegungsfreien Kanalwand (26) von der genannten Referenz-Linie (10);
• c) der Istwert (Leitung 21) ist der in dem Meßpunkt (24) gemessene tatsächliche Abstand (h + x) der Kanalwand (26) von der Referenz-Linie (10).

6. Stoffauflauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeich­ net durch die folgenden Merkmale:

• a) der einen Istwert mit einem Sollwert vergleichende Reg­ ler (9) beeinflußt bei einer Abweichung des Istwerts vom Sollwert die Temperiereinrichtung (7);
• b) der Sollwert (Leitung 9b) wird gebildet durch einen ad­ dierenden Sollwert-Bildner (42) aus dem Wert (h + x) des im Meßpunkt (24) gemessenen tatsächlichen Abstandes der Kanalwand (26) von der Referenz-Linie (10) und aus einem Wert der suspensions-Temperatur im Auslaufkanal (4, 23);
• c) der Istwert (Leitung 41) repräsentiert die Temperatur der durch den Temperierkanal (39) strömenden Temperier­ flüssigkeit (gemessen mittels einer Temperatur-Meß­ einrichtung 40).