DE4306939A1

DE4306939A1 - Paper-making stock inlet - has mixing chamber in front of outlet channel with feeds to vary material suspension composition

Info

Publication number: DE4306939A1
Application number: DE19934306939
Authority: DE
Inventors: Christian Schiel
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1993-03-05
Filing date: 1993-03-05
Publication date: 1993-09-23

Abstract

The stock inlet for a papermaking machine has a mixing chamber across the machine width, directly or indirectly in front of the outlet channel. The mixing chamber has a group of feeds, for each material suspension, opening into it in parallel or generally in parallel to the flow direction. These give a number of separate feeds. Both groups of feeds are deployed so that the openings are equidistant within the groups and to the feeds of the other group, in terms of their opening surfaces. The opening surfaces at the mixing chamber have a chess board layout where each longitudinal and lateral line has alternating connections for the groups to be linked with alternating openings. The feeds are arranged in a ring within the opening surfaces, such as a hexagon. USE/ADVANTAGE - The stock inlet structure allows the components of the material suspension to be varied, according to the nature of the paper, and its behaviour during mfg., with an effective suspension mixing action.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf einer Papiermaschine mit einem Zuführsystem der Stoffsuspension welches sowohl eine Veränderung der Stoffzusammensetzung als auch des Stoffdurchsatzes ermöglicht.The invention relates to a headbox Paper machine with a stock suspension feed system which is both a change in the composition of matter as well as the material throughput.

Auf die Offenlegungsschrift DE 40 19 593 A1 wird verwiesen. In der genannten Offenlegungsschrift wird ein Stoffauflauf dargestellt in dem aus einem über die Maschinenbreite reichenden Verteiler gleichmäßig eine erste Stoffsuspension zugeführt wird, während über eine Vielzahl von Einleitungen in den Stoffauflauf eine einzeln dosierbare zweite Stoffsuspension mit unterschiedlicher Konzentration und Volumendurchsatz zugeführt wird. Ein Nachteil des darin dargestellten Stoffauflaufes liegt darin, daß bei schwer vermischbaren Komponenten durch die unzureichende Vermischung verstärkt Flockigkeit in der Papierbahn auftritt.Reference is made to published patent application DE 40 19 593 A1. In the above-mentioned patent application a headbox represented in the one across the machine width distributors evenly a first stock suspension is supplied while having a variety of discharges in the headbox a individually metered second one Stock suspension with different concentration and Volume throughput is supplied. A disadvantage of that Headbox shown is that at difficult miscible components due to the inadequate Mixing increases flakiness in the paper web occurs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Zuführsystem zum Stoffauflauf einer Papiermaschine darzustellen, welches mit Einrichtungen zur Veränderung der Stoffzusammensetzung und des Stoffmengendurchsatzes versehen ist und zu guter Durchmischung beider Komponenten bei niedrigem Druckverlust führt.The invention has for its object a feed system to represent the headbox of a paper machine, which with facilities for changing the composition of matter and the material throughput is provided and for good Mixing of both components with low pressure loss leads.

Zum Zwecke der Veränderung der Eigenschaften einer Papierbahn ist vorgesehen aus mindestens zwei Verteilersystemen gespeiste Stoffströme so zu kombinieren, daß die Eigenschaft der erhaltenen Papierbahn durch Veränderung der Dosierungsverhältnisse der beiden Ströme bzw. durch Veränderung der Durchsatzverhältnisse der beiden Ströme beeinflußbar sind. For the purpose of changing the properties of a Paper web is provided from at least two To combine material flows fed with distribution systems in such a way that the property of the paper web obtained by Change in the dosage ratios of the two streams or by changing the throughput ratio of the two Currents can be influenced.

Die mindestens zwei Teilströme können unterschiedliche Faserstoffe und Hilfsstoffe enthalten oder ganz einfach sich nur in der Langfaserkonzentration unterscheiden. Auf diese letztgenannte Variante wird im folgenden Bezug genommen. Dabei gilt es durch Mischung zweier Teilströme mit unterschiedlichem Langfasergehalt eine gewünschte flächenbezogene Masse in der Papierbahn zu erhalten, die im allgemeinen über die ganze Breite der Maschine gleich sein soll.The at least two sub-streams can be different Contain fibrous and auxiliary substances or quite simply differ only in the long fiber concentration. On this latter variant is referred to below taken. It applies by mixing two partial flows a desired with different long fiber content to get mass per unit area in the paper web, which in generally be the same across the entire width of the machine should.

Der Regelvorgang geht so vor sich, daß bei gleichbleibender Summe der Mengenströme örtlich der Mengenstrom der einen Komponente um einen Betrag erhöht und der Mengenstrom der anderen Komponente um den gleichen Betrag verringert wird.The control process takes place in such a way that with constant Sum of the volume flows locally the volume flow of the one Component increased by an amount and the volume flow of the other component is reduced by the same amount.

Wichtig ist, daß sich einerseits alle beteiligten Komponenten gründlich durchmischen und andererseits bei dieser Mischung keine grobe Turbulenz auftritt, die negative Auswirkungen auf die Stabilität des aus der Düse des Stoffauflaufes austretenden Stoffstrahles hat. Genauso wichtig ist es, daß in der Mischkammer keine größeren Querströmungen auftreten, die über einen Teil der Breite zu einem gegenüber der Maschinenachse geneigten Stoffstrahl führen würden, durch den dann wiederum Schwankungen im Querprofil entstehen. Darum muß über die ganze Breite die Summe der Stoffströmungen genügend konstant gehalten werden.It is important that everyone involved on the one hand Mix components thoroughly and on the other hand, add this mixture does not experience any rough turbulence negative impact on the stability of the out of the nozzle the headbox emerging from the headbox. Just like that it is important that there are no larger ones in the mixing chamber Cross currents occur over part of the width a jet of material inclined to the machine axis would lead to fluctuations in Cross profile arise. That is why the Sum of the material flows kept sufficiently constant will.

1) The main idea of the invention provides for this Purpose of a very special feeding of the partial streams make an intense mix of Partial flows in one of the material outlet nozzles upstream mixing chamber allowed without closing to generate gross turbulence or vortex that the jet of material emerging from the nozzle in its Uniformity.
This is achieved through evenly distributed, parallel to the outflow direction in one Feed tube ends ending in the mixing chamber floor. These pipes can also before they flow into the mixing chamber be gradually expanded. For example, it is a rectangular or diamond-shaped distribution pattern possible. The latter offers the possibility with less However, there are curvatures in the feed pipes the risk of fluctuations in the properties of the web in the distance the division of the feed pipes in itself.
2) According to the second concept of the invention, the Confluence in the mixing chamber the open area of the Inflow channels 0.15 to 0.5 of the total Floor cross section and the distance from the center Inflow channel to the middle of the inflow channel 25 to 50 mm.
With this relatively strong sudden expansion the goal of a intensive mixture without rough rest in the jet realize.
3) After another thought is the number of Inflow channel lines a straight line, because only with it optimal material density distribution across the width is achievable.
4) There is also provision for the material flows with something Introduce swirl into the mixing chamber. This will larger counterflow areas in the mixing chamber avoided. The swirl can e.g. B. preferably by creates spatial elbows in the supply lines but also with control facilities.
5) It is further provided after the last curve of the Feed pipes up to their expansion before or in the Mixing chamber a straight line to the machine center level parallel calming section of at least 6 times that Install the inside diameter of the feed pipes.
6) According to a further idea, the supply pipes are offset upstream from the machine direction by t / 4 laterally to the inflow openings into the mixing chamber (according to s or t Fig. 1).
7) Alternatively, only the tubes of one component are laterally offset by t / 2 (from x to y FIG. 1).
8) In addition, an arrangement ( FIG. 8) is also provided, in which two rows of channels AA or BB lie next to one another, one always going straight and one being offset by an entire division (from x to y). This results in stronger kinks which, when configured as space bends, result in more swirl in every second row of lines of the same component. This improves the mixture of the components.
9) It is envisaged not to regulate the profile Channel row to perform channel row, but in Row groups of 2 rows or 3 rows.
Branch blocks are provided for this purpose, the one behind the control valves is the flow of everyone Component after the control valve on 2 or 3 rows branch.
10) Depending on the number of channel lines on the mixing chamber Branch blocks with a (volume-controlled) inlet and 2, 4 or 6 processes are provided (3 and 5 processes give no symmetry across the width).
11) It is also provided that the control valve and branch block are combined in one unit ( Fig. 19-21).
12) In addition, measures have been taken to differentiate Flow resistance due to different pipe lengths from the junction blocks to the mixing chamber counteract.
These measures are:

a) the shorter tubes get smaller diameters

b) Aperture or contraction sleeve in shorter tubes

c) Push shorter pipes oval in places

d) Flow onto branches in the branch block asymmetrically (less deflection at the inlet of the longer pipes).

Nach einem weiteren Gedanken ist vorgesehen das zweifache bzw. das drei-, vier-, oder sechsfache Verzweigstück in der Weise mit dem Mengenregelventil in einer Einheit zu kombinieren, daß am Einlauf in die Verteilerkammer oder kurz davor ein Blendenschieber angebracht ist, der bei Verstellung der Blendenöffnung eine jeweils symmetrische Ausströmung bezüglich der 2, 3, 4 oder 6 Ausströmkanäle erzeugt, so daß die Einströmbedingungen zu allen Abströmkanälen und damit deren Durchflußmengen gleich sind. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß das Mengenregelventil einerseits eine genügend lange geradlinige Vorlaufstrecke besitzt z. B. mit einer Länge von mehr als 5 Durchmessern und andererseits Blendenplatten besitzt die in der gleichen Ebene senkrecht zur Stromrichtung konzentrisch zueinander liegen und mit ihren jeweiligen gegenüberliegenden Regelkanten bei jeder Stellung gleichen Abstand von der Achse des Verzweigstückes haben.After another thought it is planned that twice or three, four or six times Branch in the way with the flow control valve to combine in one unit that at the inlet into the Distribution chamber or just before it an orifice plate is attached when the aperture is adjusted a symmetrical outflow with respect to FIG. 2, 3, 4 or 6 outflow channels generated so that the Inflow conditions for all outflow channels and thus whose flow rates are the same. That goal will achieved in that the flow control valve on the one hand has a sufficiently long straight lead section e.g. B. with a length of more than 5 diameters and on the other hand has diaphragm plates in the same plane perpendicular to the current direction are concentric with each other and with their respective opposite standard edges at each Position equal distance from the axis of the To have a branch.

Die Erfindung ist anhand der Fig. 1-27 näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to FIGS. 1-27.

In Fig. 1 ist in Ansicht gegen die Strömungsrichtung auf den Boden 2 der Mischkammer a eine zweizeilige Anordnung von Zuführkanälen A und B für die beiden zu vermischenden Stoffkomponenten A und B gezeigt. Die Kanäle sind fluchtend übereinander angeordnet, es kann dadurch keine systematische Stoffzusammensetzungsschwankung über die Breite geschehen wie bei der versetzten nicht zu empfehlenden Anordnung nach Fig. 2.In Fig. 1, a two-row arrangement of feed channels A and B for the two material components A and B to be mixed is shown in a view against the direction of flow onto the bottom 2 of the mixing chamber a. The channels are aligned one above the other, so that there can be no systematic fluctuation in the composition of matter across the width as in the offset, not recommended, arrangement according to FIG. 2.

Fig. 3 zeigt eine 3-zeilige Anordnung, Fig. 4 eine 4- zeilige, Fig. 5 eine 6-zeilige und Fig. 6 eine achtzeilige Anordnung von Einströmquerschnitten A und B im Boden 2 der Mischkammer. In den Fig. 1-6 und den folgenden 7-8 und 11-18 ist nur ein schmaler Ausschnitt über die Breite des Stoffauflaufes dargestellt. Fig. 3 shows a 3-line arrangement, Fig. 4 is a 4- Zeilige, Fig. 5 is a 6-line and FIG. 6 is an eight-line arrangement of Einströmquerschnitten A and B in the base 2 of the mixing chamber. In FIGS. 1-6 and the following 7-8 and 11-18, only a small segment is shown across the width of the headbox.

In Fig. 7 werden alternative Möglichkeiten der Versetzung der Zuströmkanäle gezeigt, die die Entstehung räumlicher Krümmer und die Bündelung der Zulaufreihen A und B ermöglichen, links in Fig. 7 gehen die Kanäle B gerade durch in den Ebenen x und die Kanäle A sind in die Ebene y ausgekröpft. Rechts in der Fig. 7 sind beide Kanäle A und B um den halben Betrag in die Ebenen s und t hineingekröpft.In Fig. 7 alternative ways of displacing the inflow channels are shown, which allow the formation of spatial elbows and the bundling of the inlet rows A and B, on the left in Fig. 7, the channels B go straight through in the planes x and the channels A are in Level y cranked out. On the right in FIG. 7, both channels A and B are offset by half the amount in the planes s and t.

In Fig. 8 gehen die Kanäle A gerade (Ebene x) durch und die Kanäle B sind in die Ebene y einseitig ausgekröpft. In Fig. 8, the channels A go straight (level x) and the channels B are cranked on one side in the level y.

Fig. 9 zeigt die Einströmung in einen Stoffauflauf durch einen Mischkammerboden 2 in eine Mischkammer 1. Fig. 9 shows the inflow into a headbox through a mixing chamber floor 2 in a mixing chamber 1.

Der Stoff der Komponente A gelangt aus dem Querverteiler 3 über Abzweige 4 in Mengenregler 5, die als Drosselorgane ausgebildet sein können oder als Regelkreis und von diesem über Leitungen 6 in Verzweigungsblöcke 7. In jedem Verzweigungsblock 7 wird die Strömung z. B. auf 4 Zuströmrohre 8 verteilt. Von den 4 Rohren sind nur 2 sichtbar, weil die anderen beiden genau dahinterliegen. Genau nach demselben Schema erfolgt die Zuführung der Stoffkomponente B zur Mischkammer 1, jedoch sind die Rohre 9 um eine halbe Teilung in Maschinenquerrichtung versetzt. Die Kröpfungen mit denen die Rohre 8 und 9 in gleiche Vertikalebenen gebracht werden befinden sich in den Bereichen 10 und 11.The substance of component A passes from the cross distributor 3 via branches 4 into flow regulators 5 , which can be designed as throttling elements or as a control circuit and from there via lines 6 into branching blocks 7 . In each branch block 7 , the flow z. B. distributed to 4 inflow pipes 8 . Only 2 of the 4 pipes are visible because the other two are exactly behind. The substance component B is fed to the mixing chamber 1 exactly according to the same scheme, but the tubes 9 are offset by half a division in the cross-machine direction. The offsets with which the pipes 8 and 9 are brought into the same vertical planes are located in the areas 10 and 11 .

Fig. 10 zeigt eine Alternative zur Anordnung der Fig. 9 mit senkrecht nach oben gerichteter Einströmung in die Mischkammer 1. FIG. 10 shows an alternative to the arrangement of FIG. 9 with inflow into the mixing chamber 1 directed vertically upwards.

Wenn man auf die Proportionierventile verzichtet und die Mengenregelung in die Verzweigstücke 7 einbaut, können diese Regler über ein Gestänge 12 und einen Aktuator 13 eingestellt werden.If one dispenses with the proportioning valves and incorporates the quantity control into the branch pieces 7 , these regulators can be set via a linkage 12 and an actuator 13 .

Fig. 11 zeigt mögliche Anordnung von Verzweigstücken 7 für eine zweizeilige Zuströmung zu einer Mischkammer. Fig. 11 shows possible arrangement of Verzweigstücken 7 for a two-line approach flow to a mixing chamber.

Fig. 12 ist ein Schnitt durch diese Verteilerkammern mit 2 Auslässen. Fig. 12 is a section through these distribution chambers with 2 outlets.

Fig. 13 zeigt die Beschickung einer vierzeiligen Mischkammer über Verzweigstücke mit 4 Auslässen. Fig. 13 shows the loading of a four-line mixing chamber via branch pieces with 4 outlets.

Fig. 14 ist ein Schnitt durch diese Verzweigstücke. Fig. 14 is a section through these branch pieces.

Fig. 15/16 zeigt 6-fach-Verzweigstücke die zwei Reihen eines 6-zeiligen Mischkammerbodens beschicken. Fig. 15/16 shows 6-way branch pieces that feed two rows of a 6-line mixing chamber floor.

Es ist in Fig. 16 unschwer zu erkennen, daß anstelle der in Fig. 15 dargestellten Bündelung von je 3 Kanälen in 2 Reihen (1-3 in die linke und 4-6 in die rechte Reihe) auch je zwei Kanäle in 3 Reihen gebündelt werden können (1+2/3+4/5+6) z. B. für eine vierzeilige Mischkammer nach Fig. 4. Dabei würde die kleinste regelbare Breite statt 2 Reihen drei betragen. Die Anordnung nach Fig. 17 und 18 ist eine andere, jedoch nicht immer brauchbare Variante, weil die dreizeilige Mischkammer nur bei hoher Mischintensität ein gleichmäßiges Produktprofil über die Breite erzeugt.It is easy to see in FIG. 16 that instead of the bundling of 3 channels in 2 rows (1-3 in the left and 4-6 in the right row) shown in FIG. 15, two channels are also bundled in 3 rows can be (1 + 2/3 + 4/5 + 6) z. B. for a four-line mixing chamber according to Fig. 4. The smallest adjustable width would be three instead of two rows. The arrangement according to FIGS. 17 and 18 is a different, but not always usable variant, because the three-line mixing chamber produces a uniform product profile across the width only when the mixing intensity is high.

Fig. 19 und 20 zeigen ein in den Verzweigungsblock, ähnlich Fig. 14, eingebauten Mengenregulierschieber, der die Querschnittsfläche aller vier Ablaufquerschnitte bei einer Drehbewegung im Uhrzeigersinn verringert. FIGS. 19 and 20 show a block in the branch, similar to Fig. 14, built-Mengenregulierschieber, which reduces the cross-sectional area of all four flow cross-sections during a rotational movement in a clockwise direction.

Fig. 21 ist ein Längsschnitt durch eine andere Ausführung eines in den Verzweigungsblock mit 2 bis 6 Abgängen eingebauten Mengenregelventils, das bei axialer Verschiebung des Ventiltellers den Auslaufquerschnitt des Zulaufkanals verändert. Fig. 21 is a longitudinal section through another embodiment of a built in the manifold block 2 to 6 disposal amount control valve which varies the outflow section of the inlet channel upon axial displacement of the valve disk.

Die korrespondierenden Mengenregulierventile der Komponenten A und B sind über eine Regeleinheit (elektronisch, mechanisch oder durch direkte Verbindungsgestänge, z. B. auch mit Kulissen so gesteuert, daß bei einer Änderung der Anteile A/B die Gesamtmenge A+B stets konstant bleibt.The corresponding flow control valves of Components A and B are via a control unit (electronically, mechanically or by direct Linkage, e.g. B. with scenes like this controlled that when the shares A / B change Total amount A + B always remains constant.

Wenn es sich um Faserstoffe handelt, dürfen die Ventile nicht zu weit geschlossen werden wegen der Gefahr der Eindickung und Verstopfung. Alle Verzweigblöcke können mit einem Putzdeckel 14, wie in Fig. 21 gezeigt ausgerüstet sein.If the material is fibrous, the valves must not be closed too far because of the risk of thickening and clogging. All branching blocks can be equipped with a cleaning cover 14 , as shown in FIG. 21.

Fig. 22 zeigt eine Blende mit anschließendem Verzweigstück im Schnitt. Die Entfernungen der beiden gegenüberliegenden Blendenkanten von der Achse des Verzweigstückes sind mit a gleich groß, ebenso die Entfernung der gegenüberliegenden Abströmrohre (b). Fig. 22 shows an aperture with a subsequent branch piece in section. The distances of the two opposite diaphragm edges from the axis of the branch piece are the same with a, as is the distance of the opposite outflow pipes (b).

Die Blenden B₁ und B₂ werden über einen nicht gezeigten Antrieb immer um synchrone Beträge verschoben wenn die Öffnung verstellt wird. In den folgenden Figuren sind mögliche Formen von Blenden und Verteilkammern im Schnitt B-B gezeigt. Die Blendenplatten erscheinen strichpunktiert jeweils weit offen und fast geschlossen.The diaphragms B ₁ and B ₂ are always shifted by synchronous amounts via a drive (not shown) when the opening is adjusted. In the following figures, possible shapes of orifices and distribution chambers are shown in section BB. The diaphragm plates appear wide open and almost closed with dash-dotted lines.

Fig. 23 bis Fig. 27 zeigt den Schnitt B durch Fig. 22 in verschiedenen Ausführungsformen. Fig. 23 to Fig. 27 shows the section B through FIG. 22 in various embodiments.

Claims

1. Headbox for paper machines with a nozzle-like outlet channel, which generates a machine-wide stream, also with at least two distribution systems, both of which are upstream of the outlet channel, and which are fed with partial streams of stock suspensions, possibly with different operating parameters (type of stock, stock density, volume flow), characterized by the following characteristics:

1.1 the outlet channel is - directly or indirectly - a machine-wide mixing chamber;
1.2 the mixing chamber has a group of feed lines for each stock suspension, which lead into the mixing chamber parallel or approximately parallel to the outflow direction, in order to supply the latter with a corresponding number of individual flows.

2. Headbox according to claim 1, characterized in that the leads of both groups are arranged in this way are that each supply line belonging to a group - seen in the mouth area - both from one neighboring supply line of the same group, as well as from an adjacent supply line of the other group is far away.

3. Headbox according to claim 1, characterized in that the leads in the mouth of the Mixing chamber are arranged like a checkerboard, and that each longitudinal line and each transverse line alternately a connection of one and a connection of another group.

4. Headbox according to claim 1 to 3, characterized characterized in that the feed lines in the Mouth surface are arranged in a ring, z. B. in Hexagon.

5. Headbox according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that each group of leads a Distribution chamber is connected to which the individual Groups, preferably individual sub-groups are connected, and that each distribution chamber one Has inlet for the stock suspension in question.

6. Headbox according to claim 5, characterized in that each distribution chamber is assigned an aperture, the - seen in the direction of flow - a distance from Connection of the lines of the individual groups or Has subgroups.

7. Headbox according to claim 1 to 6, characterized characterized in that provided in the headbox Control valves are individually controlled, to have a site-specific influence on the Exercise paper properties.

8. Headbox according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that at least in part of the Feed tubes throttling devices are provided the flow of stock suspension individually or control together.