DE4213707A1 - Stoffauflaufeinrichtung für eine Papiermaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stoffauflaufeinrichtung für eine Papiermaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stoffaufläufe für Papiermaschinen werden seit langem und in vielfachen Varianten gebaut. Besonders bewährt haben sich die sogenannten hydraulischen Stoffaufläufe, bei denen die erforderliche Turbulenz im wesentlichen durch hydraulische Maßnahmen erzeugt wird. Dazu können insbesondere Rohrbündel oder Stufendiffusoren verwendet werden, bei denen die in der Zuführeinrichtung vorhandene Druckenergie teilweise in Bewegungsenergie, also Turbulenz, umgewandelt wird. Oft werden die Turbulenzerzeuger aus einzelnen parallel geschalteten Turbulenzerzeugungselementen aufgebaut.

Es hat sich in der Vergangenheit gezeigt, daß sich durch nicht vermeidbare Einflüsse die Papierfasern im am Stoffauflauf austretenden Spalt nicht immer in der für eine gute Papierqualität notwendigen Weise orientieren. Das kann z. B. daher kommen, daß sich zur korrekten Einstellung des Flächengewichtquerprofils mit Hilfe der Düsenwand oder Düsenblende ein ungleichmäßiger Austrittsspalt gebildet hat. Die Folge ist oft eine Strömungsform im Düsenraum, die nicht nur Komponenten in Maschinenlaufrichtung sondern auch quer zur Maschinenlaufrichtung enthält. Konventionelle Versuche, solche Strömungskomponenten durch Einstellmaßnahmen am Düsenspalt auszugleichen, sind deshalb problematisch, weil dadurch das Flächengewichtsquerprofil der gebildeten Papierbahn geändert würde.

In der DE 35 14 554 wurde schon vorgeschlagen, durch eine Reihe von Maßnahmen die Probleme der ungünstigen Faserorientierung zu vermeiden oder zu vermindern. Solche Maßnahmen konnten zwar zum Erfolg führen, haben aber meistens einen hohen Aufwand verursacht, wenn eine hohe Qualität der Papierbahn gefordert war.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoffauflauf zu schaffen, mit dessen Hilfe in besonders wirksamer Weise die Strömung so beeinflußt werden kann, daß sich in dem den Stoffauflauf verlassenden Suspensionsstrahl die gewünschte Strömungsform einstellen läßt, ohne dabei die Flächengewichtsquerprofileinstellung zu stören. Ferner sollte der Aufwand für diese Maßnahmen möglichst gering sein.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst.

Die sich anschließenden Unteransprüche zeigen günstige Ausgestaltungen.

Die Erfindung nutzt insbesondere die Eigenschaft der üblicherweise verwendeten hydraulischen Turbulenzerzeuger aus, die Strömung in eine Vielzahl paralleler Einzelströmungen aufzuteilen. Wird - wie in den Ansprüchen beschrieben - der Bereich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Turbulenzerzeugern durch Trennwände in Kammern unterteilt, lassen sich in diesen Kammern durch Abzug oder Zufuhr von Flüssigkeit oder Gas, insbesondere Luft, die Strömungsverhältnisse gezielt verändern. Wegen der Trennwände ist das differenziert, d. h. für jede Kammer individuell, möglich.

So kann z. B. durch stetigen und geregelten Stoffsuspensionsabzug aus der oben genannten Kammer der Druck so differenziert werden, daß dadurch eine optimale Strömung im Düsenraum, also dem dem letzten Turbulenzerzeuger folgenden Raum, erzeugt wird.

In anderen Fällen kann es angebracht sein, in den Zwischenkammern Gas-, bzw. Luftpolster über der Stoffsuspension zur Druckregelung vorzusehen.

Auch die Zufuhr von Stoffsuspension oder Wasser kann - wenn sie entsprechend geregelt wird - zur Beeinflussung der Strömung im Düsenraum nutzbar gemacht werden.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird es in der Regel genügen, nicht mehr als zwei in Reihe geschaltete Turbulenzerzeuger vorzusehen.

Die Erfindung wird dargestellt anhand von Zeichnungen, welche schematisch zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Stoffauflauf, Seitenansicht im Schnitt;

Fig. 2 wie Fig. 1 - Draufsicht im Schnitt;

Fig. 3 Seitenansicht des Stoffauflaufes in anderer Lage;

Fig. 4-6 weitere Ausgestaltungen des Stoffauflaufes, geschnitten in Seitenansicht.

In Fig. 1 erkennt man die wesentlichen Teile des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs. Der für die Papiererzeugung vorgesehene Faserstoff kann als wässerige Suspension durch die Suspensionszuführvorrichtung 1 auf die gesamte Breite des Stoffauflaufs verteilt werden und von dort in einen ersten Turbulenzerzeuger 2 gelangen. Dieser besteht aus einer Vielzahl von Turbulenzerzeugungselementen 4, hier am Beispiel von Stufendiffusoren dargestellt. Es wären aber auch Rohrbündel oder eine dicke Lochplatte denkbar. Dem schließt sich stromab ein Zwischenraum an, dem ein weiterer Turbulenzerzeuger 3 mit Turbulenzerzeugungselementen 5 folgt. Wie später noch erklärt wird, können die verschiedenen Turbulenzerzeuger durchaus unterschiedlich ausgebildet sein. Der nachfolgende Düsenraum 7 ist geeignet, im Betrieb der Vorrichtung die Suspensionsströmung wesentlich zu beschleunigen und durch den z. B. mit Hilfe einer - angedeuteten - Blende 18 einstellbaren Austrittsspalt 8 in den hier nicht gezeigten Blattbildungsbereich der Papiermaschine abzugeben. Der Zwischenraum zwischen zwei Turbulenzerzeugern wird oben und unten durch die Außenwände 9 und 9′ und seitlich durch Außenwände 9′′ (Fig. 2) begrenzt. Durch die Trennwände 10 ist dieser Zwischenraum in mehrere Zwischenkammern 6 aufgeteilt. An der oberen Außenwand 9′ ist die Öffnung 11 sichtbar. Wie bereits erwähnt, ist sie eine von mehreren. Ein Rohranschluß 12 verbindet diese Öffnung mit einer Ringleitung 13 über ein Ventil 14. Das Ventil 14 wird von einem Regler 15 angesteuert, der durch Pfeile angedeutete Signale verarbeitet. Solche Signale können aus Messungen an der gebildeten Papierbahn stammen oder Erfahrungswerte sein.

Fig. 2 zeigt dieselbe Vorrichtung in Draufsicht mit geschnittenen Turbulenzerzeugern 2 und 3 und mehreren durch Trennwände 10 abgeteilten Zwischenkammern 6. Am Ende der Suspensionszuführvorrichtung 1 ist ein Überlauf 16 sichtbar.

Fig. 3 zeigt eine schräg abwärts zum Papiermaschinensieb 17 hin gerichtete Anordnung des Stoffauflaufs, wodurch die Suspensionszuführvorrichtung 1 die relativ höchste Lage hat.

Der Stoffauflauf in Fig. 4 weist im Bereich der Zwischenkammern 6 eine etwa rechtwinkelige Umlenkung der Hauptströmungsrichtung auf. Gerade diese Umlenkung kann durchaus von Vorteil sein, weil dadurch eine Vergleichmäßigung von Druck- und Strömungsverlauf möglich werden. Dieselbe Figur zeigt auch eine weitere Abwandlung, nämlich die Kombination eines stromaufwärts gelegenen hochwirksamen 3stufigen Turbulenzerzeugers und eines weniger wirksamen 2stufigen stromabwärts. Es ist leicht einzusehen, daß dieselbe Kombination auch bei Stoffaufläufen ohne Umlenkung der Hauptströmungsrichtung Vorteile bringen kann.

Fig. 5 zeigt den Ausschnitt einer Variante vom Stoffauflauf gem. Fig. 4. Abweichend davon ist hier in den Zwischenkammern 6 ein Luftpolster L über der Suspension S vorhanden, das an das Rohr 12 angeschlossen ist. Auch ohne Umlenkung der Hauptströmungsrichtung in den Zwischenkammern 6 kann ein solches Luftpolster sinnvoll sein. An diesem Beispiel ist ferner gezeigt, daß der stromaufwärts gelegene Turbulenzerzeuger 2 auch kürzer als der nachfolgende sein kann.

Eine weitere Ausgestaltung zeigt Fig. 6. Das dortige Beispiel hat am stromaufwärts gelegenen Turbulenzerzeuger 2 eine geringere Anzahl von Turbulenzerzeugungselementen als am stromabwärts liegenden 3. Dadurch wird der stromaufwärts liegende Turbulenzerzeuger in der Herstellung billiger, ist aber für den vorgesehenen Zweck immer noch wirksam genug. In vielen Fällen soll an dieser Stelle die Suspension durch relativ grobe Turbulenz entflockt werden. Der stromabwärtige Turbulenzerzeuger 3 hingegen bewirkt eine eher feine, gleichmäßige Turbulenz, was für die unmittelbar darauf in den Düsenraum einfließende Suspension von besonderem Vorteil ist. Das gebildete Blatt erhält dann eine gleichmäßige weiche Formation, wie insbesonders für Schreib- und Druckpapiere gewünscht wird.

Wie im Einzelfall die Wirkung der hintereinander geschalteten Turbulenzerzeuger aufeinander abzustimmen ist, hängt sehr stark von den Eigenschaften des Papierfaserstoffes und von der zu erzeugenden Papierart und -qualität ab.

Claims (14)

1. Stoffauflauf für eine Papiermaschine mit einer Suspensionszuführvorrichtung (1), der sich stromabwärts mindestens zwei durch eine Vielzahl von Turbulenzerzeugungselementen (4, 5) gebildete Turbulenzerzeuger (2, 3) anschließen, wobei zwischen zwei aufeinanderfolgenden Turbulenzerzeugern ein durch Außenwände (9, 9′, 9′′) begrenzter Bereich gebildet wird und wobei dem in Stromrichtung letzten Turbulenzerzeuger (3) ein Düsenraum (7) folgt, an dessen Ende sich ein im wesentlichen über die gesamte Papiermaschinenbreite erstreckender Austrittsspalt (8) befindet, aus dem im Betrieb der Suspensionsstrahl austreten kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Turbulenzerzeugern (2, 3) durch im wesentlichen in Stromlaufrichtung ausgerichtete Trennwände (10) derart unterteilt ist, daß dort zusammen mit Abschnitten der genannten Außenwände (9, 9′, 9′′) Zwischenkammern (6) gebildet werden, die eine Verbindung von Turbulenzerzeugungselementen (4 und 5) herstellen und daß sich in der Außenwand (9, 9′, 9′′) des Bereichs zwischen zwei aufeinanderfolgenden Turbulenzerzeugern Öffnungen (11) befinden, welche so gestaltet und angeschlossen sind, daß sich durch sie Flüssigkeit oder Gas entweder zu- oder abführen läßt.

2. Stoffauflauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Zwischenkammer (6) eine Öffnung (11) vorhanden ist.

3. Stoffauflauf nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die durch Trennwände (10) abgeteilten Zwischenkammern (6) jeweils mehrere Turbulenzerzeugungselemente (4 und 5) von verschiedenen aufeinanderfolgenden Turbulenzerzeugern (2 bzw. 3) verbinden.

4. Stoffauflauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Öffnungen (11) über je ein Regelventil (14) an einer Flüssigkeit oder Luft zu- oder abführenden Sammelleitung (13) angeschlossen ist.

5. Stoffauflauf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelventile (14) von einem Regler (15) angesteuert werden, mit dessen Hilfe die Strömung des Suspensionsstrahls am Austrittsspalt (8) so beeinflußt werden kann, daß sich eine angestrebte Orientierung der im Suspensionsstrahl befindlichen Fasern einstellen läßt.

6. Stoffauflauf nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Öffnung (11) zugegebene oder abgezogene Flüssigkeit oder Luft gezielt den Druck in der jeweiligen Zwischenkammer (6) beeinflussen kann.

7. Stoffauflauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Turbulenzerzeugungselemente (4, 5) Stufendiffusoren mit stromab sich sprunghaft erweiternden Strömungsquerschnitten sind.

8. Stoffauflauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Turbulenzerzeuger (2, 3) aus einer Vielzahl von im wesentlichen parallelen Rohren besteht.

9. Stoffauflauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Turbulenzerzeuger (2, 3) aus einer Lochplatte besteht.

10. Stoffauflauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zwischenkammern (6) die Hauptströmungsrichtung der Suspension umgelenkt wird.

11. Stoffauflauf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung etwa 90° beträgt.

12. Stoffauflauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Turbulenzerzeuger (2, 3) so ausgebildet sind, daß der stromaufwärtig gelegene kürzere Turbulenzerzeugungselemente (4) aufweist als der stromabwärtige (5).

13. Stoffauflauf nach Anspruch 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Turbulenzerzeugungselemente (4, 5) in dem stromaufwärtigen eine andere ist als in dem stromabwärtigen.

14. Stoffauflauf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der stromaufwärtige Turbulenzerzeuger (2) eine kleinere Anzahl und der stromabwärtige (3) eine größere Anzahl von Turbulenzerzeugungselementen (4 bzw. 5) aufweist.