DE4239644C2 - Stoffauflauf einer Papiermaschine mit Welleneinsatz - Google Patents

Description

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

Der Oberbegriff aus Anspruch 1 ist aus der Patentschrift US 4,504,360 bekannt. In dieser Patentschrift wird ein Stoffauflauf für eine Papiermaschine dargestellt, der mit einem Turbulenzeinsatz versehen ist, der ein Papier möglichst gleichmäßiger Qualität erzeugen soll. Der Turbulenzeinsatz besteht im wesentlichen aus Platten unterschiedlicher Dicke, die über die Maschinenbreite hinweg zwischen der Deckplatte und der Bodenplatte des Stoffauflaufes verlaufen. Die Verdünnungen und Verdickungen der Platten und der Oberflächen der Deck- und Bodenplatte sind derart gestaltet, daß sich der Strömungsquerschnitt im jeweils betrachteten Kanal des Stoffauflaufes stetig verringert und über die Maschinenbreite hinweg gleich ist, so daß eine stetige Beschleunigung bzw. Verzögerung der Stoffsuspension bewirkt wird. Hierdurch wird eine Auflösung der in der Stoffsuspension vorhandenen Flocken angestrebt.

Nachteil dieser Ausführung ist, daß eine Einstellung des Stoffauflaufes auf unterschiedliche Stoffzusammensetzung und Maschinengeschwindigkeit nur bedingt möglich ist.

Ein Problem bei der Herstellung von Papier mit möglichst gleichmäßiger Struktur und Dicke und auch Faserorientierung über die gesamte Maschinenbreite liegt in der Konsistenz der Stoffsuspension, aus der Papier hergestellt wird. Die Stoffsuspension zur Papierherstellung enthält lange Fasern, welche dazu neigen, zum einen Flocken zu bilden, wodurch sich Dichteänderungen in der entstehenden Papierbahn ergeben; außerdem neigen die langen Fasern dazu, sich in Strömungsrichtung auszurichten, so daß die hergestellte Papierbahn unterschiedliche Zugfestigkeiten in Längs- und Querrichtung besitzt. Die einwandfreie Dispergierung der Fasern ist durch Anwendung einer turbulenten Strömung zu erreichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Stoffauflauf für eine Papiermaschine zu schaffen, mit welchem die Dispergierung der Papierfasern verbessert wird und die mechanischen Eigenschaften einer hergestellten Papierbahn möglichst geringe Unterschiede bezüglich Quer- oder Längsrichtung aufweisen. Weiterhin soll die Möglichkeit bestehen, sich auf unterschiedliche Papiermaschinengeschwindigkeiten und Stoffsuspensionseigenschaften in einfacher Weise einzustellen.

Erfindungsgemäß kann der oben dargestellte Welleneinsatz in einem Stoffauflauf als Turbulenzeinsatz, als Rohrverteilgitter oder als eine Kombination von Rohrverteilgitter und Turbulenzeinsatz eingesetzt werden. Natürlich ist ein Welleneinsatz wie oben beschrieben auch in einem Stoffauflauf mit und ohne Dämpfungsaufsatz und in einem Stoffauflauf mit nur einem Strömungsgitter einsetzbar.

Diese Aufgabe wird durch kennzeichnende Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin ist im übrigen folgendes dargestellt

Fig. 1 Stoffauflauf mit stufenförmigem Turbulenzeinsatz.

Fig. 2 Stoffauflauf mit welligem Turbulenzeinsatz.

Fig. 3a Innere Struktur eines Stoffauflaufes mit schräg zur Strömungsrichtung angeordneten Wellenplatten.

Fig. 3b-3d Aufsicht mehrerer Wellenstrukturverläufe bezogen auf die Minima- bzw. Maxima-Linien von erfindungsgemäßen Turbulenzeinsätzen.

Fig. 1 zeigt einen schematisch dargestellten Stoffauflauf im Längsschnitt. Es ist eine Bodenplatte 1 dargestellt, über der die Deckenplatte 2 liegt. Bodenplatte und Deckenplatte bilden zusammen eine Düse, die sich stromabwärts verengt. An der Deckenplatte ist im vorderen Bereich, schematisch dargestellt, eine Blende angebracht. Im parallelverlaufenden Teil zwischen Deckenplatte und Bodenplatte variiert die Dicke der Boden- und Deckenplatte stufenförmig in drei Stufen, derart, daß die Materialdicke stromabwärts abnimmt, d. h. der freie Querschnitt zwischen den Platten stromabwärts zunimmt. Die Strömungsrichtung ist durch den Pfeil 4 dargestellt. Zwischen diesem gestuften Teil von Boden- und Deckenplatte befindet sich eine weitere querverlaufende Platte, die ebenfalls in gleicher Weise auf Ober- und Unterseite stufenförmig ausgebildet ist. Die Platte ist derart angebracht, daß sie parallel zur Strömungsrichtung verschiebbar ist. Im Auslaufbereich ist eine Blende 3 maschinenbreit an der Deckplatte 2 angebracht.

Fig. 2 zeigt einen Stoffauflauf wie unter Fig. 1 dargestellt, jedoch ist die Oberflächenstruktur nicht stufenförmig, sondern wellenförmig ausgebildet. Die Bezugszeichen sind entsprechend zur Fig. 1 angebracht. Beispielhaft sind in dieser Figur die Welleneinsätze im Grundzustand mit einer Phasenverschiebung von λ/2 angebracht. Möglich ist hierbei natürlich auch eine Anbringung ohne Phasenverschiebung, d. h. die Maxima und Minima der gegenüberliegenden Wellenplatten verlaufen miteinander in Phase. Hierdurch ist eine Reduktion des Abstandes der Platten gegeneinander möglich, so daß sich ein "Ineinandergreifen" der Platten ergibt. Weiterhin ist es auch möglich, die Plattendicke so vorzusehen, daß sie in Strömungsrichtung konvergieren bzw. divergieren.

Fig. 3a zeigt beispielhaft die innere Struktur eines Stoffauflaufes, wobei hier gewellte Platten 1, 2 und 3 übereinander angeordnet sind. Die Platten sind so verlegt, daß bezüglich des Verlaufes der Minima bzw. Maxima der Wellenstruktur der einzelnen Platte ein Winkel +/- ϕ zwischen der Strömungsrichtung und dem Verlauf der Minima bzw. Maxima der einzelnen Platte besteht, wobei wiederum die Platte 3 parallel zur Platte 1 verläuft. Zur Vermeidung von Faserwischbildungen ist zwischen den einzelnen Platten ein Abstand vorgesehen, der ein direktes Aufeinanderliegen verhindert.

Fig. 3b zeigt in der Aufsicht eine weitere Ausführungsform einer einzelnen Wellenplatte, die sich dadurch auszeigt, daß im Verlauf der Maxima bzw. Minima der Wellenstruktur eine Richtungsumkehr um den Winkel α stattfindet, wodurch in der Draufsicht die in der Fig. 3b gezeigte Pfeilstruktur entsteht. Der Winkel zwischen Strömungsrichtung und dem Verlauf der Minima bzw. Maxima beträgt +/-ϕ. Das Zusammenwirken mehrerer Platten ist hierbei so vorzustellen, daß die in der Draufsicht gezeigte Platte mit einer gegenüberliegenden Platte zusammenwirkt, deren Pfeilstruktur gleichartig, jedoch in entgegengesetzter Richtung, also nach unten gerichtet, gestaltet ist.

Gleichwertig mit den oben dargestellten Ausführungsformen ist natürlich auch eine Struktur in der innerhalb einer Platte mehrere Umkehrpunkte U vorhanden sind und dadurch eine Zickzackstruktur wie unter Fig. 3c in der Draufsicht entsteht bzw. auch ein der Zickzackstruktur sehr ähnlicher wellenförmiger Verlauf der Minima bzw. Maxima wie in Fig. 3d vorgesehen ist. Vorteilhaft bei einer derartigen Gestaltung ist auch, daß Strukturen dieser Art eine zusätzliche Stabilisierung der Hauptströmungsrichtung der Flüssigkeit erzeugen.

Claims (7)

1. Stoffauflauf einer eine Faserbahn bildenden Maschine, insbesondere einer Papiermaschine, mit folgenden Merkmalen:

• 1.1 es sind mehrere, in Strömungsrichtung hintereinander geschaltete, Kammern vorgesehen;
• 1.2 es ist mindestens eine Zuleitung vorgesehen, die die stromabwärts erste Kammer mit Stoffsuspension beaufschlagt;
• 1.3 die stromabwärts letzte Kammer ist auf der Ober- und Unterseite mit Wänden versehen, die in Strömungsrichtung konvergieren;
• 1.4 es sind in einem Bereich zwischen der ersten und der letzten Kammer mindestens zwei Wandungen vorgesehen, deren korrespondierende Oberflächen Konturen aufweisen, die zu einer Verwirbelung oder abwechselnd Beschleunigung und Verzögerung der zwischen diesen Wandungen hindurchfließenden Stoffsuspension führen;
  gekennzeichnet dadurch, daß
• 1.6 mindestens eine der unter 1.4 angegebenen Wandungen in Maschinenrichtung verschiebbar ausgeführt ist, so daß die Kontur des Längsschnittes des Durchflußspaltes der Suspension zwischen den Wandungen sich verändert und zu unterschiedlichen Beschleunigungs- und Verzögerungsprofilen bzw. Verwirbelungen führt.

2. Stoffauflauf einer, eine Faserbahn bildenden Maschine, insbesondere einer Papiermaschine, mit folgenden Merkmalen:

• 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 die stromabwärts letzte Kammer ist auf der Ober- und Unterseite mit Wänden versehen, die in Strömungsrichtung konvergieren;
  gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:
• 2.4 es sind in einem Bereich zwischen der ersten und der letzten Kammer mindestens zwei Wandungen vorgesehen, deren Konturen derart gestaltet sind, daß die Linien der Minima bzw. Maxima der Oberfläche mit den Linien der Minima bzw. Maxima der gegenüberliegenden Oberfläche einen von 0° bzw. 180° abweichenden Winkel bilden, so daß die zwischen den Wandungspaaren hindurchfließende Stoffsuspension Richtungsänderungen quer zur Hauptströmungsrichtung der Stoffsuspension durchführt.

3. Stoffauflauf gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• 3.1 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:
• 3.2 jeder Mischer besitzt mindestens zwei Zugänge und einen Ausgang
• 3.3 die Zu- bzw. Ausgänge der Mischer besitzen Mittel zur Durchflußregelung;
• 3.4 die zugeführten Teilströme eines Mischers besitzen unterschiedliche Eigenschaften.

4. Stoffauflauf gemäß Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wandung auswechselbar vorgesehen ist.

5. Stoffauflauf gemäß Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Wandungen inselförmige Erhebungen und Vertiefungen aufweisen.

6. Stoffauflauf nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der unter Ziffer 2.3 beschriebenen Wandungen verschiebbar ausgeführt ist.

7. Verwendung eines der in den Ansprüchen 1-6 genannten Stoffaufläufe in einem Mehrlagen-Stoffauflauf.