DE4307143A1 - Strahlgeschwindigkeitsbeeinflussung im Mehrschichtenstoffauflauf - Google Patents
Strahlgeschwindigkeitsbeeinflussung im MehrschichtenstoffauflaufInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Mehrschichtenstoffauflauf
einer Papiermaschine mit einer durch biegeweich aufgehängte
Lamellen unterteilten Auslaufdüse, in der für jede einzelne
Stoffsuspension ein über die Maschinenbreite verlaufender
Düsenraum vorgesehen ist. Weiterhin betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur Einstellung der Relativgeschwindigkeiten
der einzelnen Stoffsuspensionen am Düsenaustritt.
Ein solcher Stoffauflauf ist beispielsweise aus der DE-OS
37 04 462 bekannt. Er dient bei voneinander unabhängiger
Beschickung der einzelnen Düsenräume mit Stoffsuspensionen
zur Herstellung einer mehrschichtigen Papierbahn. Die
Lamellen zwischen den einzelnen Düsenräumen sind zur
Einstellung unterschiedlicher Geschwindigkeiten und Drücke
der Stoffsuspension in den einzelnen Zwischenräumen um ihre
Längsachse schwenkbar ausgebildet und von außen manuell
einzustellen. Nachteilig ist hierbei, daß bei Änderung der
Durchsetzmenge durch den Stoffauflauf in einzelnen
Schichten das Verhältnis der Stoffgeschwindigkeiten der
einzelnen Schichten zueinander geändert wird, bzw. durch
manuelle Einstellung wieder angepaßt werden muß. Ein
weiterer Nachteil ist, daß die notwendige Genauigkeit der
Einstellung gar nicht oder aber nur mit außerordentlichem
Aufwand zu erreichen ist.
Es ist auch bekannt, die Lamellen im Düsenraum über ihre
gesamte Länge flexibel auszubilden, so daß sie sich
automatisch so einstellen, daß in allen Düsenräumen an
jeder Stelle der gleiche Druck herrscht. Eine Einstellung
der Strömung in den einzelnen Düsenräumen und eine
voneinander unabhängige Einstellung der Ausgangsspalte für
die einzelnen Papierlagen ist hiermit jedoch nicht möglich.
Es besteht seit längerem der Wunsch, die
Strahlgeschwindigkeiten der Einzelstrahlen eines
Mehrschichtenstoffauflaufes so zu beeinflussen, daß sich
dabei die Differenzgeschwindigkeiten zwischen den
Einzelstrahlen ändern. In dem angegebenen Stand der Technik
wird dies durch manuelle Verstellung der einzelnen Lamellen
durchgeführt. Es zeigt sich hierbei jedoch, daß es sehr
schwierig ist, die bis zu 10 Meter langen Lamellen auf die
notwendige Genauigkeit von wenigen hundertstel Millimetern
entgegen der Strömungskräfte über die Maschinenbreite
konstant einzustellen. Weiterhin führt eine Veränderung der
Durchsetzverhältnisse zu unterschiedlichen
Geschwindigkeitsverhältnissen zwischen den einzelnen
Schichten, wodurch ein Nachstellen notwendig wird.
Die Gründe für die Notwendigkeit der
Geschwindigkeitsbeeinflussung der einzelnen
Stoffsuspensionsschichten sind:
- - Die Formation ist auch eine Funktion der Geschwindigkeitsunterschiede der einzelnen Stoffstrahlen. Die auf diesem Wege mögliche Variation der Schwerkräfte zwischen Flüssigkeitsschichten erzeugt formationsbeeinflussende Turbulenzen, was eine eventuell gewünschte Beeinflussung der Formation der Papierbahne erlaubt.
- - Durch Variation der Strahlgeschwindigkeit einer Außenschicht werden, abhängig von der Größe des Strahlwinkels und der Strahlsiebgeschwindigkeitsdifferenz, die Ausrichtung und die Längen der Halbachsen der Reißlängenellipsen der Papierbahn beeinflußt. Diese korrelieren wiederum mit der Ausrichtung und statistischen Verteilung der Fasern um die Hauptrichtung in der Außenschicht. Eine Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften der Papierbahn ist somit möglich.
- - Eine Papierbahn schrumpft bei Trocknung bevorzugt in der Richtung quer zur Faserlage, d. h. sie verformt sich bei Feuchteänderungen entsprechend dieser Eigenschaft. Sind die Faserlage und die Verteilung in den Außenschichten einer Papierbahn unterschiedlich, so begünstigt dies den sogenannten "Curl" eines Blattes, d. h. die Tendenz eines Papierblattes, sich bei Feuchteänderungen zu rollen. Die Rollneigung kann durch Geschwindigkeitsänderungen daher ebenfalls beeinflußt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Beeinflussung der Strahlgeschwindigkeiten der einzelnen
Schichten eines Mehrschichtenstoffauflaufes darzustellen,
der in weiten Grenzen unabhängig von der Durchsetzmenge an
Stoffsuspension durch den Stoffauflauf ist. Weiterhin ist
es Aufgabe der Erfindung, einen Mehrschichtenstoffauflauf
darzustellen, der das vorgenannte Verfahren benutzt.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale des
Verfahrensanspruches 1 und durch die kennzeichnenden
Merkmale des Vorrichtungsanspruches 2 gelöst.
Die Erfinder haben erkannt, daß die
Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen den aus der
Stoffauflaufdüse austretenden Einzelstrahlen beim Einsatz
von in sich starren jedoch momentfrei aufgehängten Lamellen
unabhängig von den Volumenströmen in den einzelnen
Schichten des Stoffauflaufs konstant sind. Eine zusätzliche
Korrektur der Lamellenstellung bei Veränderung der
Volumenströme ist somit nicht notwendig. Der Drehpunkt der
Lamelle muß nicht notwendigerweise wie in den Fig. 1-4
gezeigt am Düseneintritt liegen sondern kann auch in der
Düse liegen.
Des weiteren haben die Erfinder erkannt, daß durch
geeignete Maßnahmen gewünschte Geschwindigkeitsdifferenzen
in einem weiten Bereich fest vorgegeben werden können.
Maßnahmen dieser Art lassen sich in zwei Kategorien
aufteilen:
I. Veränderungen der Widerstandsbeiwerte der Einzeldüsen
z. B. dadurch, daß:
- - die Länge des aus der Düse herausragenden Lamellenteils verändert wird;
- - die Viskosität der Teilvolumenströme geändert wird; oder
- - die Auslaufgeometrien der Außenschichten durch Einsatz einer Blende gezielt variiert wird.
II. Veränderung des Druckverlaufes entlang der starren
Lamelle in der Düse z. B. dadurch, daß:
- - Lamellen auf beiden Seiten unterschiedlich profiliert sind;
- - die Düseninnenwandung profiliert ist.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Darin ist im übrigen folgendes dargestellt:
Fig. 1 Einzeldüsen mit gleicher Geometrie.
Fig. 2 Einzeldüsen mit unterschiedlichen Geometrien.
Fig. 3 Einzeldüsen mit unterschiedlichen
Widerstandsbeiwerten bei gleicher Geometrie.
Fig. 4 Einzeldüsen mit unterschiedlichen
Widerstandsbeiwerten und unterschiedlichen
Geometrien.
Fig. 1 zeigt eine Drei-Schichten-Stoffauflaufdüse im
Querschnitt mit der Oberlippe 1.1 und der Unterlippe 1.2.
Zwischen Ober- und Unterlippe sind symmetrisch die drei
Suspension zuführenden Turbulenzeinsätze 5.1, 5.2 und 5.3
angeordnet. Zwischen den Turbulenzeinsätzen sind an deren
Auslaufteil mit momentfreier Lagerung 4.1 und 4.2 die
starren, sich zum Auslauf hin gleichmäßig verjüngenden
Lamellen 2.1 und 2.2 befestigt, deren vordere Enden mit den
gleich langen Ober- und Unterlippen abschließen und die
zusammen mit Ober- und Unterlippe die Einzeldüsen 3.1, 3.2
und 3.3 bilden. Der Stoffauflauf, insbesondere die
Einzeldüsenformen sind in diesem Fall absolut symmetrisch
ausgebildet.
Fig. 2 zeigt wieder eine Drei-Schichten-Stoffauflaufdüse
im Querschnitt mit der Oberlippe 1.1 und der Unterlippe
1.2. Zwischen Ober- und Unterlippe sind symmetrisch die drei
Suspension zuführenden Turbulenzeinsätze 5.1, 5.2 und 5.3
angeordnet. Zwischen den Turbulenzeinsätzen sind an deren
Auslaufteil mit momentfreier Lagerung 4.1 und 4.2 die
starren Lamellen 2.1 und 2.2 befestigt, deren vordere
Enden mit den gleich langen Ober- und Unterlippen
abschließen und die zusammen mit Ober- und Unterlippe die
Einzeldüsen 3.1, 3.2 und 3.3 bilden. In diesem Beispiel ist
die oben liegende Lamelle 2.1 konkav geformt, so daß eine
Düsenverengung in der oberen Düse 3.1 auftritt, was eine
Geschwindigkeitserhöhung der entsprechenden Schicht
bewirkt.
Fig. 3 zeigt wieder eine Drei-Schichten-Stoffauflaufdüse
wie in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen. Der
Unterschied zur Fig. 1 liegt in der einstellbaren Blende
6.1 an der Oberlippe des Stoffauflaufes.
Fig. 4 zeigt eine Drei-Schichten-Stoffauflaufdüse wie in
Fig. 3 mit den gleichen Bezugszeichen. Zum Unterschied zur
Fig. 3 sind hier die beiden Lamellen über den durch die
Ober- und Unterlippe gebildeten Auslaufspalt hinausgeführt,
wodurch auf Grund der Druckverhältnisse eine Ausweitung der
mittleren Düse 3.3 erzeugt wird und die
Strahlgeschwindigkeit hier verlangsamt ist.
Claims (2)
1. Verfahren zur Einstellung der relativen
Strömungsgeschwindigkeit der Strömungen eines
Mehrschichtenstoffauflaufes mit folgenden Merkmalen:
- 1.1. es findet ein Mehrschichtenstoffauflauf Anwendung, in dem die einzelnen Stoffschichten durch im wesentlichen in sich starre Lamellen getrennt werden, die an einem Gelenk quer zur Strömungsrichtung in Richtung der Maschinenbreite verlaufend angelenkt sind;
- 1.2. die Lamellen sind im Gelenk momentfrei beweglich;
- 1.3. die Schlitzweite zwischen den Lamellen, bzw. zwischen Lamellen und Ober- bzw. Unterlippe wird durch die Oberflächenformgebung der Lamellen oder der Düsenwandung und die damit verbundenen Änderungen der statischen Druckverhältnisse bestimmt, wodurch auch die Strömungsgeschwindigkeit der Einzelströmung bestimmt ist.
2. Mehrschichtenstoffauflauf zur Durchführung des
Verfahrens nach Anspruch 1 mit folgenden Merkmalen:
- 2.1. Es ist eine Auslaufdüse für die Stoffströme mit
- 2.1.1. einer Oberlippe,
- 2.1.2. einer Unterlippe und
- 2.1.3. zwei Seitenteilen vorgesehen;
- 2.2. es sind N Stoffströme, mit N < = 2, vorgesehen;
- 2.3. in der Auslaufdüse sind N -1 über die Maschinenbreite verlaufende Lamellen vorgesehen;
- 2.4. die Lamellen sind an ihren stromaufwärts gerichteten Längsseiten momentfrei gelagert vorgesehen;
- 2.5. die Lamellen sind in sich starr ausgebildet;
- 2.6. die Lamellen sind als Begrenzung zwischen den einzelnen Stoffströmen vorgesehen;
- 2.7. gegebenenfalls ist an der Oberlippe eine
verstellbare Blende vorgesehen,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - 2.8. mindestens eine der Lamellen ist auf mindestens einer Seite in ihrem in Strömungsrichtung gesehenen Profil derart gestaltet vorgesehen, daß es im Falle einer gewünschten Spaltverengung/relativen Geschwindigkeitserhöhung eine im wesentlichen konkave Form (Verdickung) oder im Falle einer gewünschten Spaltvergrößerung/relativen Geschwindigkeitsreduktion eine im wesentlichen konvexe Form (Dickenreduktion) aufweist.
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