DE4237307C2 - Stoffauflauf einer eine Faserbahn bildenden Maschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf zur Herstellung einer Papierbahn gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein solcher Stoffauflauf soll das Stoffdichte- und Faserorientierungsquerprofil der Papierstoffsuspension spätestens vor dem Auslaufspalt derart einstellen, daß das Flächengewichts- und Faserorientierungsquerprofil der Papierbahn über die gesamte Breite den gewünschten Anforderungen entspricht, das bedeutet in der Regel konstant ist.

Beim Betrieb einer Papiermaschine gibt es zahlreiche Störfaktoren, die den beiden genannten Anforderungen entgegenstehen. Zu diesen Störfaktoren gehören beispielsweise Temperaturschwankungen, Druckschwankungen und Fertigungstoleranzen aber auch Fehler in der Ausführung oder Einstellung der Papiermaschine für den dem Stoffauflauf folgenden Produktionsprozeß.

Es ist folgender Stand der Technik zur Beeinflussung des Querprofils einer Papierbahn bekannt geworden:

DE 35 14 554 A1 schlägt vor, die Stoffdichte örtlich zu verändern, d. h. je nach Bedarf an bestimmten Stellen die Stoffdichte anzupassen. Dabei bleibt jedoch offen, auf welche Art und Weise dies vorgenommen werden soll.

DE 40 19 593 A1, die den Oberbegriff von Anspruch 1 bildet, empfiehlt folgendes Vorgehen: Bei Abweichen des Flächengewichtsprofils der Papierbahn an einer bestimmten Stelle der Bahnbreite soll die Konzentration C_M des betreffenden Sektionsstromes, und damit des aus dem betreffenden Mischer austretenden Stromes entsprechend geändert werden. Um dies zu erreichen, wird das Verhältnis der Mengen der dem Mischer zugeführten Regelströme Q_H/Q_L verändert. Bei Ventilen der üblichen Bauart läßt es sich jedoch nur schwer vermeiden, daß auch der den Mischer verlassende Sektionsstrom Q_M vom Sollwert unkontrolliert und ungewollt abweicht. Es ist außerdem aus DE-OS 35 38 466 bekannt, daß eine Veränderung des Volumenstromes einer Sektion zu einer Beeinflussung des Faserorientierungswinkels im Auslaufbereich des Stoffauflaufes führt. Weicht die Menge eines Sektionsstromes in unkontrollierter Weise von einem Sollwert ab, so ändert sich damit auch die Faserorientierung in unkontrollierter Weise.

Es ist ferner z. B. aus DE 29 42 966 C2 oder DE 35 35 849 A1 bekannt, die Weite des Auslaufspaltes zu verändern, beispielsweise durch Gewindespindeln zum Verschwenken oder Verbiegen der Oberlippe. Hierdurch kann der Durchsatz der Suspension örtlich verändert werden. Gleichzeitig wird jedoch auch die Strömungsrichtung örtlich beeinflußt, und damit auch die Faserorientierung. Durch eine örtliche Spaltverengung wird nämlich den Fasern an den Engstellen eine andere Strömungsrichtung erteilt, als an anderen Stellen des Auslaufspaltes. Dies bedeutet, daß zwar die Stoffdichte durch diese sogenannte Verdrängungsregelung über die Breite des Stoffauflaufes gleichmäßig gemacht werden kann, daß jedoch die an sich gute Faserorientierung wieder zerstört wird.

Durch die in den oben genannten Schriften dargestellten Stoffaufläufe können jeweils Korrekturen am Stoffauflauf vorgenommen, die ein im Stoffauflauf nicht optimal verlaufendes Geschwindigkeitsprofil und dadurch bedingte Fehler ausgleichen können. Wie oben beschrieben, ist jedoch bei Veränderung der Auslaufspaltgeometrie eine Rückwirkung auf das Flächengewichtsquerprofil zu erwarten.

Die Ursachen für ein von der Maschinenrichtung abweichendes ungleichmäßiges Geschwindigkeitsprofil sind neben den bereits dargestellten Störfaktoren eine über die Maschinenbreite unterschiedliche Beeinflussung der Strömung im Stoffauflauf durch Wandreibungen.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, den Wandreibungseinfluß auf das Geschwindigkeitsprofil im Stoffauflauf, möglichst weitgehend zu beseitigen und einen Stoffauflauf darzustellen, in dem das Geschwindigkeitsquerprofil insbesondere im randnahen Bereich möglichst konstant ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfinder haben erkannt, daß ein Teil der Qualitätseinbußen bei der Herstellung von Papier von einem nicht rechteckigen Geschwindigkeitsprofil der Stoffsuspension im Stoffauflauf bedingt ist. In besonders auffallender Weise tritt diese Problematik in den Randbereichen des Stoffauflaufs bzw. nachfolgend in den Randbereichen der Papierbahn auf. Die Erfinder haben weiterhin erkannt, daß eine Lösung dieses Problems dadurch gegeben ist, daß die Wandeffekte des Stoffauflaufes bedingt durch den vorhandenen Reibungswiderstand und wiederum dadurch einer relativ dicken Grenzschicht zwischen Wand und Stoffsuspension reduziert werden. Erfindungsgemäß geschieht dies durch die Anwendung eines an sich aus anderen Bereichen der Technik bekannten Prinzipes, z. B. dem Bootsbau, und zwar, indem die von Stoffsuspension umspülte Oberfläche mit Mikrostrukturen versehen wird, die derart gestaltet sind, daß die Dicke der Grenzschicht wesentlich reduziert wird, wodurch sich eine erhebliche Reduktion des Widerstandes und ein wesentlich verbessertes Geschwindigkeitsprofil in Richtung rechteckiger Form ergibt.

In diesem Zusammenhang wird auf die Schriften DE 35 34 293 C2, DE 35 28 135 C2, DE 35 34 268 C2 und DE 35 22 943 C2 verwiesen, aus denen Mikrostrukturen bekannt sind.

Wesentliche Strukturmerkmale für die Oberfläche liegen darin, daß die Oberfläche mit einer Vielzahl von prismenförmigen nebeneinanderliegenden, in Strömungsrichtung verlaufenden Kanälen versehen wird, deren Tiefe zwischen 1 mm und 5/100 mm beträgt.

Die Vorrichtung läßt sich auf alle Stoffauflauf-Typen (z. B. Einlagenstoffaufläufe, Mehrlagen- bzw. Mehrschichten­ stoffaufläufe, Stoffaufläufe für Spaltformer, Stoffaufläufe für Langsiebe) anwenden.

Claims (6)

1. Stoffauflauf einer eine Faserbahn bildenden Maschine, insbesondere einer Papiermaschine, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1.1 mindestens ein Teil der von Stoffsuspension benetzten Oberfläche der Wandungen des Stoffauflaufes mit Mikrostrukturen versehen ist, die folgende Merkmale aufweisen:
  • 1.1.1 es ist eine Vielzahl von dicht nebeneinander liegenden Kanälen oder Riefen in der Oberfläche vorgesehen;
  • 1.1.2 die Längsausdehnung der Riefen verläuft im wesentlichen in Strömungsrichtung;
  • 1.1.3 die Tiefe der Riefen beträgt zwischen 1,0 und 0,05 mm;
  • 1.1.4 der Querschnitt der Riefen ist derart gestaltet, daß der Stoffsuspension eine möglichst große offene Fläche zugewandt wird, vorzugsweise eine Prismenform.

2. Stoffauflauf gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• 2.1 es sind mehrere, in Strömungsrichtung hintereinander geschaltete Kammern vorgesehen;
• 2.2 es ist mindestens eine Zuleitung vorgesehen, die die stromabwärts erste Kammer mit Stoffsuspension beaufschlagt;
• 2.3 es sind Mischer in der/den Stoffzuleitung/en vorgesehen, die die stromaufwärts erste Kammer mit Stoffsuspension speist/speisen, wobei die Mischer mit folgenden Merkmalen versehen sind:
  • 2.3.1 jeder Mischer besitzt mindestens zwei Zugänge und einen Ausgang
  • 2.3.2 mindestens einer der Zu- bzw. Ausgänge der Mischer besitzt Mittel zur Durchflußregelung;
  • 2.3.3 die zugeführten Teilströme eines Mischers besitzen unterschiedliche Eigenschaften;
• 2.4 die stromabwärts letzte Kammer ist in Form einer stromabwärts konvergierenden Auslaufdüse gestaltet.

3. Stoffauflauf gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer der Kammern in Strömungsrichtung verlaufende Unterteilungen vorgesehen sind.

4. Mehrlagen- bzw. Mehrschichten-Stoffauflauf dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Teilstoffaufläufe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 ausgestattet ist.

5. Mehrlagen- bzw. Mehrschichten-Stoffauflauf gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Teilstoffaufläufe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Ansprruches 2 ausgestattet ist.

6. Mehrlagen- bzw. Mehrschichten-Stoffauflauf gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Teilstoffaufläufe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 3 ausgestattet ist.