DE4237307C2 - Headbox of a machine forming a fibrous web - Google Patents

Headbox of a machine forming a fibrous web

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Description

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf zur Herstellung einer Papierbahn gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a headbox for manufacture a paper web according to the preamble of claim 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.Such a headbox is said to be the density and Cross fiber orientation profile of the pulp suspension adjust at the latest before the outlet gap so that the Basis weight and fiber orientation cross profile of Paper web over the entire width the desired Usually meets requirements is constant.

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.There are numerous when operating a paper machine Disruptive factors that meet the two requirements mentioned oppose. These disruptive factors include for example temperature fluctuations, pressure fluctuations and manufacturing tolerances but also errors in execution or setting the paper machine for the Headbox following production process.

Es ist folgender Stand der Technik zur Beeinflussung des Querprofils einer Papierbahn bekannt geworden:It is the following state of the art for influencing the Cross profile of a paper web has become known:

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 35 14 554 A1 proposes to locally increase the consistency change, d. H. depending on the need in certain places Adjust fabric density. However, this remains open which way to do this.

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 CM 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 QH/QL verändert. Bei Ventilen der üblichen Bauart läßt es sich jedoch nur schwer vermeiden, daß auch der den Mischer verlassende Sektionsstrom QM 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.DE 40 19 593 A1, which forms the preamble of claim 1, recommends the following procedure: If the basis weight profile of the paper web deviates at a specific point in the web width, the concentration C M of the section stream in question, and thus the stream emerging from the mixer in question, should be changed accordingly will. To achieve this, the ratio of the quantities of the control currents Q H / Q L fed to the mixer is changed. With valves of the usual design, however, it is difficult to avoid that the section flow Q M leaving the mixer also deviates from the setpoint in an uncontrolled and unwanted manner. It is also known from DE-OS 35 38 466 that a change in the volume flow of a section leads to an influence on the fiber orientation angle in the outlet area of the headbox. If the amount of a section stream deviates in an uncontrolled manner from a target value, the fiber orientation also changes in an uncontrolled manner.

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.It is also e.g. B. from DE 29 42 966 C2 or DE 35 35 849 A1 known to change the width of the outlet gap, for example by means of threaded spindles for pivoting or Bend the upper lip. This allows the throughput of Suspension can be changed locally. At the same time however also influenced the direction of flow locally, and hence the fiber orientation. By a local The narrowing of the gap becomes the fibers at the narrow points given a different flow direction than at other Set the outlet gap. This means that although Material density through this so-called displacement regulation the width of the headbox are made even can, however, the good fiber orientation again gets destroyed.

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. Through those shown in the above-mentioned writings Headboxes can make corrections to the headbox made that is not optimal in the headbox running speed profile and consequent Can compensate for errors. However, as described above a change in the outlet gap geometry expected on the basis weight cross section.  

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.The causes of something different from the machine direction irregular speed profile are next to the already presented confounding factors over the Machine influencing the flow differently in the headbox due to wall friction.

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.The object of this invention is to influence the wall friction on the speed profile in the headbox, if possible largely eliminate and a headbox to represent in which the speed cross profile is as constant as possible, especially in the area near the edge.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This task is characterized by the characteristics of the Claim 1 solved.

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. The inventors have recognized that part of the Loss of quality in the production of paper from one non-rectangular speed profile of the Stock suspension in the headbox is conditional. Especially this problem occurs conspicuously in the Edge areas of the headbox or subsequently in the Edge areas of the paper web. The inventors have further recognized that a solution to this problem is given that the wall effects of the headbox through the existing frictional resistance and again thereby a relatively thick boundary layer between the wall and Stock suspension can be reduced. Happens according to the invention this by applying one in itself out of another Fields of technology known principles, for. B. the Boat building, by washing the fabric suspension around it Surface is provided with microstructures that such are designed so that the thickness of the boundary layer is essential is reduced, which results in a significant reduction in Resistance and a much improved Speed profile in the direction of a rectangular shape results.  

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.In this context, reference is made to the documents DE 35 34 293 C2, DE 35 28 135 C2, DE 35 34 268 C2 and DE 35 22 943 C2 referenced, from which microstructures are known.

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.There are essential structural features for the surface in that the surface with a variety of prismatic juxtaposed, in Flow direction extending channels is provided, the Depth is between 1 mm and 5/100 mm.

Die Vorrichtung läßt sich auf alle Stoffauflauf-Typen (z. B. Einlagenstoffaufläufe, Mehrlagen- bzw. Mehrschichten­ stoffaufläufe, Stoffaufläufe für Spaltformer, Stoffaufläufe für Langsiebe) anwenden.The device can be applied to all headbox types (e.g. Inlay headboxes, multi-layer or multi-layers headboxes, headboxes for gap formers, headboxes for fourdriners).

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.
1. Headbox of a machine forming a fibrous web, in particular a paper machine, characterized in that
  • 1.1 at least part of the surface of the walls of the headbox wetted by stock suspension is provided with microstructures which have the following features:
    • 1.1.1 a large number of channels or grooves lying close together are provided in the surface;
    • 1.1.2 the longitudinal extent of the grooves runs essentially in the direction of flow;
    • 1.1.3 the depth of the grooves is between 1.0 and 0.05 mm;
    • 1.1.4 the cross section of the grooves is designed in such a way that the material suspension is turned towards the largest possible open area, preferably a prism shape.
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.
2. Headbox according to claim 1, characterized by the following features:
  • 2.1 there are several chambers connected in series in the direction of flow;
  • 2.2 at least one feed line is provided which acts on the downstream first chamber with material suspension;
  • 2.3 Mixers are provided in the substance feed line (s), which feed / feed the upstream first chamber with substance suspension, the mixer being provided with the following features:
    • 2.3.1 each mixer has at least two entrances and one exit
    • 2.3.2 at least one of the mixers' inlets and outlets has flow control means;
    • 2.3.3 the feed streams of a mixer have different properties;
  • 2.4 the downstream last chamber is designed in the form of a downstream converging outlet nozzle.
3. Stoffauflauf gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer der Kammern in Strömungsrichtung verlaufende Unterteilungen vorgesehen sind.3. Headbox according to claim 2, characterized in that in at least one of the chambers in Flow divisions are provided. 4. Mehrlagen- bzw. Mehrschichten-Stoffauflauf dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Teilstoffaufläufe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 ausgestattet ist.4. Multi-layer or multi-layer headbox characterized in that at least one of the Partial headboxes with the characteristic features of claim 1 is equipped. 5. Mehrlagen- bzw. Mehrschichten-Stoffauflauf gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Teilstoffaufläufe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Ansprruches 2 ausgestattet ist.5. Multi-layer or multi-layer headbox according to Claim 4, characterized in that at least one of the partial headboxes with the characteristic Features of claim 2 is equipped. 6. Mehrlagen- bzw. Mehrschichten-Stoffauflauf gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Teilstoffaufläufe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 3 ausgestattet ist.6. Multi-layer or multi-layer headbox according to Claim 5, characterized in that at least  one of the partial headboxes with the characteristic Features of claim 3 is equipped.
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