DE4334641C2 - Spülfontäne für die Randbegrenzungseinrichtung einer Papiermaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Langsiebmaschinen im allgemeinen und insbesondere Randbegrenzungseinrichtungen zur Begrenzung des auf dem Sieb der Langsiebmaschine beförderten Papierstoffteichs.

Langsiebmaschinen zeichnen sich durch ein endloses Sieb zur Bildung von Papierbahnen aus, welches über eine offene, flache Tischfläche angetrieben ist. Stark mit Wasser verdünnter Papierfaserstoff gelangt unter Druck über eine horizontale Lang­ düse auf das laufende Sieb, welche für gewöhnlich mit einem sogenannten Stoffauflauf verbunden ist.

Wird der fließende Papierstoff ausgehend vom Auftreffbereich des Papierstoffstrahls vom laufenden Sieb befördert, so läuft das wäßrige Medium bwz. das Wasser durch das Sieb ab und bewirkt eine Anhäufung des Faserbestandteils des Papierstoffs auf der Sieboberfläche als kompakte Fasermatte.

Zwischen dem Bereich, auf dem der Papierstoff auftrifft, und dem längs davon entfernten Bereich auf der Siebbandlaufstrecke, in dem aus der Matte eine kompakte Papierbahn entsteht, wird der Stoff auf der Sieboberfläche als Flüssigkeitsteich mit abneh­ mender Tiefe befördert. Ohne eine seitliche Begrenzung werden die Fasern durch seitlich fließenden, flüssigen Papierstoff quer zu den Siebseiten hin geschoben, wodurch die Randdicke der Papierbahn auf unerwünschte Weise verjüngt wird.

Um eine solch unerwünschte Verjüngung der Randdicke der Papier­ bahn zu verhindern, sind Einrichtungen zur seitlichen Begrenzung des Teichs, sogenannte Randbegrenzungselemente, über und an den Siebrändern ausgehend von dem Bereich, an dem der Strahl auf­ trifft, in Maschinenlaufrichtung angeordnet. Konventionelle Randbegrenzungselemente entsprechen einem Paar von Längsdämmen, die sich jeweils in Sieblaufrichtung entsprechend dem jeweiligen Seitenrand des Siebs erstrecken, wobei das Sieb als solches unter den Randbegrenzungselementen läuft.

In der DE-AS 20 53 953 ist beispielsweise eine Konstruktion eines Längsdammes mit einer Sperrkammer und einem Spalt entlang des Siebes dargestellt, wobei die Sperrkammer mit einer Flüssig­ keit zum Abdichten des Spaltes gegen das Ausfließen der Faser­ suspension beaufschlagt ist.

Eine neuere Randbegrenzungseinrichtung bestand in der Kom­ bination eines Randbegrenzungselements mit einer außerhalb dieser angeordneten, gewölbt ausgebildeten Führungsschiene für den Siebrand, wie in der US-PS 4 968 387, R. L. Beran et al, dargestellt. Die eingerollten Siebränder, die an entsprechenden Führungsschienenprofilen laufen, dämmen den Stoffteich hy­ draulisch ein. Die Randbegrenzungselemente innerhalb der Füh­ rungsschiene sind senkrecht über dem Sieb angeordnet, so daß unter dem unteren Rand des Randbegrenzungselements ein Hy­ draulikkanal gebildet ist. Maschinenweißwasser füllt den Strömungskanal zwischen der Führungsschiene und der Außenfläche des Randbegrenzungselements. Die Innenflächen der Randbegren­ zungselemente grenzen die Randbereiche des Papierfaserstoffs ab. In dem Papierstoffteich gebildete, stehende Wellen können unter dem Randbegrenzungselement in den Weißwasserkanal passieren und ohne Reflexion das gewölbte Profil der Führungsschiene hinauf verlaufen.

Da sämtliche Randbegrenzungseinrichtungen, ob von herkömmlicher Konstruktion oder unter Verwendung von Führungsschienen, in unmittelbarer Nähe des sich bewegenden Papierstoffteichs ange­ ordnet sind, ist die Randbegrenzungseinrichtung einem Nebel von Faserteilchen ausgesetzt, die kontinuierlich aus dem laufenden Papierstoffteich hochspritzen. Diese Faserteilchen besitzen eine hohe Haftfähigkeit gegenüber jeder festen Fläche, wie sie beispielsweise durch die Randbegrenzungseinrichtung vorhanden ist. Es erfolgt eine ständige Anhäufung von Faserschichten, die verbundweise abblättern und in den frischen Papierstoffteich für die Bahnbearbeitung fallen. Derartige, aus alten zusammenge­ ballten Fasern bestehende, in die Papierbahn integrierte Klumpen beeinträchtigen deren Qualität und Lauffähigkeit.

Im Stand der Technik, wie beispielsweise in der US-PS 3 607 624, W. R. Moody, wurde zwar teilweise der Wert davon erkannt, die Randbegrenzungseinrichtung mit einem kontinuierlich fließenden Wasserschutzfilm zu versehen; diese Erkenntnis lehrte jedoch kein bauliches Merkmal zur angemessenen Lösung dieser Aufgabe. Zahlreiche Bereiche des Aufbaus nach der US-PS 3 607 624 (Moody) sind nicht von Wasser gespült und stellen Flächen dar, an denen sich Fasern anhäufen können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung einer solchen Randbegrenzungseinrichtung, bei der nahezu alle Außenflächen kontinuierlich und gleichmäßig durch einen Flüssig­ keitsfilm gespült sind.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patent­ anspruchs 1.

Durch die Erfindung ergibt sich eine Randbegrenzung, welche an der Oberseite glatte, ebene Flüssigkeitsverteilungsflächen, im weiteren Vorverteilerflächen genannt, besitzt. Die Vorverteiler­ fläche steht über in ihr vorgesehenen Durchflußöffnungen mit einem Zufuhrleitungsrohr für die Flüssigkeit in Verbindung. Derartige Durchflußöffnungen sind z. B. in regelmäßigem Abstand fluchtend zwischen dem Überlaufrand der Fläche und einer Strö­ mungsbarriere vorgesehen, wodurch der Flüssigkeitsfluß von der einen Flüssigkeitsteich bildenden Vorverteilerfläche einseitig von der Strömungsbarriere in Richtung über den Überlaufrand erfolgt. Die Ausrichtung der zylindrischen Achsen der Öffnung kann zwischen einer vertikalen Ausrichtung bis hin zu einer Ausrichtung von einem Winkel von ca. 15° bis 45°, der von der Vertikalen zum Überlaufrand geneigt ist, abwechseln.

Die Randbegrenzungseinrichtung unterhalb des Überlaufrands ist im wesentlichen glatt und durchgehend stromlinienförmig ohne steile oder horizontale Flächen ausgebildet.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Randbe­ grenzungselement ausgebildet als eine Anordnung bestehend aus einem Körper aus Polymethylmethacrylat (Plexiglas) mit einer dünnen Randbegrenzungsleiste aus Polycarbonat (Lexan). In den Seiten des Plexiglaskörpers sind Auskehlungen zur verschiebbaren Aufnahme von im Schnitt quadratischen Befestigungsschienen mit C-Profil ausgebildet. Das flache C-Profil der Befestigungs­ schiene ist passend zur Unterseite eines Flüssigkeitsrohrs mit quadratischem Profil ausgebildet. Die quadratische Oberfläche des Flüssigkeitsrohrs ist mit einer nach oben ragenden, längs in der Mitte der Rohroberfläche angeordneten Leiste ausgebildet. Diese mittige Leiste stellt die zu der entsprechenden Fontänen­ einrichtung zur Verteilung des Spülfilms zugehörige Strömungs­ barriere für die Flüssigkeit dar.

Bei Anwendung für ein als Führungsschiene dienendes Randbegren­ zungselement für eine Siebkante ist eine Seitenwandung einer Flüssigkeitsrohrleitung mit quadratischem Profil mit einer Befe­ stigungsplatte versehen, die sich über beide Ränder der Seiten­ wandung hinaus erstreckt. Hierbei dient ein Vorsprung als Flüs­ sigkeitsströmungsbarriere für die Fontäneneinrichtung zur Ver­ teilung des Spülfilms und der andere Vorsprung als Ausrichtungs- und Befestigungsvorrichtung zur Befestigung des Leitungsrohrs an dem oberen Rand einer Führungsschiene.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 einen Stoffauflauf einer Papiermaschine in Kombination mit der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einer Papiermaschine;

Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Detail in Kombination mit einer gekrümmt angeordneten Führungsschiene für den Siebrand;

Fig. 4 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsbeispiels einer Fontäneneinrichtung zur Ver­ teilung eines Spülfilms für ein Randbegrenzungselement; und

Fig. 5 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer Fontäneneinrichtung zur Verteilung eines Spülfilms für ein als Führungsschiene ausgebildetes Randbegrenzungselement für einen Siebrand.

Fig. 1 zeigt die wesentlichen Elemente einer Langsiebmaschine mit einem Stoffauflauf 10 zur Abgabe von mit Wasser verdünntem Papierfaserstoff aus einer Stauöffnung 11 auf ein horizontal gefördertes Tischsegment eines endlosen Bandsiebs 12. Das Sieb ist von einer unter dem Stoffauflauf 10 angeordneten Walze 13 angetrieben. Als Wangen oder Seitenteile bezeichnete Wandungen 14 begrenzen den flüssigen Papierstoff jenseits der Abgabeebene und können auch den Grenzbereich 15 umfassen, an dem der Papier­ stoff auftrifft.

Der Papierstoffflüssigkeitsstrahl trifft unter ständiger Bewegung auf das Sieb 12 auf, das sich mit ungefähr der gleichen horizontalen Geschwindigkeit wie der Auslaufstrahl bewegt. Die Entwässerung des wäßrigen Papiermediums setzt zwar sofort ein, der anfängliche Entwässerungsvorgang dauert jedoch mehrere Sekunden, während der der Papierstoff als stark fluidisierter Teich 16 vorhanden bleibt. Der Teich entfernt sich von der Stauöffnung 11 und nimmt dabei durch die Entfernung des Wassers soweit an Tiefe ab, bis so viel freies Wasser entfernt ist, daß eine kompakte Matte 18 gebildet wird. Dieser Punkt der Faserver­ dichtung gilt bei der Papiermaschine als "Trockengrenz"-Bereich 17. Durch weiteres Trocknen der auf diese Weise gebildeten Matte mittels Druck und Wärme wird eine zusammenhängende, durchgehende Papierbahn gebildet.

Während dieses Übergangs wird der Teich 16 durch eine Randbe­ grenzungseinrichtung 20 seitlich begrenzt. Eine derartige Rand­ begrenzungseinrichtung gemäß vorliegender Erfindung ist in den Fig. 2 bis 5 mit einem Randbegrenzungselement 21 und einem weiteren als Füh­ rungsschienenanordnung ausgebildeten Randbegrenzungselement 40 für die Siebkante dargestellt.

Das Randbegrenzungselement 21 ist in Fig. 2 dargestellt und umfaßt eine dünne (ca. 3 mm breite) Leiste 22 aus Polycarbonat (Lexan), die an einem Körper 23 aus Polymethylmethacrylat (Plexi­ glas) befestigt ist.

Dieser Aufbau ist von einer nicht näher dargestellten, lagever­ stellbaren Befestigungsvorrichtung gehalten, wie sie beispielsweise in der US-PS 3 607 624 für W. R. Moody et al. offenbart ist. Der Befestigungskörper 23 ist mit einem stufen­ förmigen Absatz 24 versehen, in dem die Leiste 22 in ihrer gesamten Dicke aufgenommen ist, wodurch eine durchgehende ver­ tikale Innenfläche 25 gebildet ist. Der Befestigungskörper 23 ist mit einem Paar von Längsauskehlungen 26 zur Aufnahme eines entsprechenden Paares von Eingriffskanten 27 ausgebildet, die an einem im Querschnitt quadratischen Halteelement 28 mit C-Profil angeordnet sind.

Der Bereich 29 des Halteelements mit C-Profil ist an einer Spülfontäne 30 befestigt, die ein Leitungsrohr 31 mit quadrati­ schem Profil und einer im wesentlichen eben ausgebildeten als Vorverteilerfläche wirkenden Oberfläche 32 umfaßt. In der Mitte der Vorverteilerfläche 32 ist in Längs­ richtung eine nach oben ragende Leiste bzw. Strömungsbarriere 33 angeordnet, die beispielsweise mittels Schweißen an der Vorverteiler­ fläche 32 befestigt ist. Beidseitig der Strömungsbarriere 33 sind zwischen den entsprechenden vertikalen Leistenseiten und den entsprechenden Rändern 34 der Vorverteilerfläche 32 eine Reihe von Durchflußöffnungen 36 und 37 ausgebildet, die das Innere des Leitungsrohrs 31 mit den Außenelementen der Vorverteilerfläche 32 ver­ binden.

Die Ausrichtung der Achsen der Öffnungen wechselt zwischen einer vertikalen Ausrichtung bzw. einer Ausrichtung von 0° für die Öffnungen 36 und einer Ausrichtung bis hin zu einem Winkelmaß zwischen 10° und 45° für die Öffnungen 37 ab. Der in den Fig. 2 und 4 dargestellte Winkel von 30° dient lediglich als Beispiel. Die Neigung des Achsenwinkels für die Öffnungen 37 ist bei beiden Reihen von Öffnungen von der mittigen Strömungsbarriere 33 abgewandt und dem Überlaufrand 34 zugewandt.

Eine repräsentative Bemessung der Durchflußöffnungen 36 und 37 kann in einem Verhältnis von ca. 25% bestehen, wobei der Durchmesser der Öffnung 20% des Abstands zwischen den Öffnungen beträgt. Beispielsweise würde dann ein periodischer Abstand von ca. 6 mm zwischen den Durchflußöffnungen 36 und 37 mit einem Öffnungs­ durchmesser von ca. 1,5 mm korrespondieren.

Das als Führungsschienenanordnung ausgebildete Randbegrenzungselement 40 für die Siebkante umfaßt ein Schienenelement 41 mit einer konkav gewölbten Innenfläche 42 zur Halterung der Seitenkanten des laufenden Siebes 12. "Innen" bezieht sich hierbei auf die Seite des Schienenelements, die dem Sieb 12 und dem Papierstoffteich 16 am nächsten liegt.

Auf der Oberseite der Schiene 40 befinden sich eine Anzahl von Spülfontänenbereichen 43 mit einer jeweiligen Länge von ca. 450 mm bis ca. 610 mm, wie in Fig. 3 dargestellt. Jeder Fontänen­ bereich umfaßt eine Flüssigkeitsrohrleitung 44 mit quadratischem Profil und eine Seitenplatte 45. Die Flüssigkeitsrohrleitung 44 besitzt eine ebene als Vorverteilerfläche dienende Oberfläche 46, die zwischen der nach oben ragenden Innenfläche der Seitenplatte 45 und dem Überlaufrand 49 der Vorverteilerfläche 46 angeordnete Durchflußöffnungen 47 und 48 aufweist. Ähnlich den in der Fontäneneinrichtung für die Randbegrenzungs­ einrichtung vorgesehenen Öffnungen 36 und 37 wechselt die Aus­ richtung der Achse der Öffnungen 47 und 48 ab, wobei die Achse der Öffnungen 47 im wesentlichen in einem Winkel von 0° zur Vertikalen ausgerichtet ist und die Achse der Öffnungen 48 um einen Winkel von 15° bis 45° von der Vertikalen zum Überlaufrand 49 der Vorverteilerfläche 46 geneigt ist.

Der sich nach unten erstreckende Bereich der Seitenplatte 45 bildet eine Befestigungs- und Ausrichtungsvorrichtung, mit der der Fontänenbereich 43 an dem Schienenelement 41 befestigt wer­ den kann.

Um eine Feineinstellung des Laufprofils des Siebs 12 zu er­ zielen, ist die Führungsschiene 41 für die Siebkante häufig in einer krummlinigen und gewundenen Konfiguration an dem Papier­ maschinentisch zur Bildung der Papierbahn befestigt, wie in Fig. 3 dargestellt. Wäre die Führungsschiene durchgehend entlang der Länge der Schiene 41 angeordnet, so wäre durch die Starrheit der Rohrleitung 44 der Spülfontäne und der Seitenplatte 45 eine derartige wünschenswerte krummlinige Anordnung des Schienenele­ ments 41 bei Befestigung an dieser unmöglich. Indem jedoch die Schienenanordnung nur mit kurzen Bereichen der Spülfontäne 43 versehen ist, ist eine derartige krummlinige Anordnung jederzeit möglich. Aus diesem Grund ist jeder Fontänenbereich 43 lediglich durch eine Kopfschraube 51 über eine größer bemessene Bohrung 52 in der Platte 45 befestigt. Hierdurch sind geringfügige Unter­ schiede im Befestigungswinkel zwischen dem jeweiligen Fontänen­ bereich 43 und einem entsprechenden Bereich des Schienenelements 41 möglich. Es können auch aufwendigere, verstellbare Verankerungsvorrichtungen für diese Einheit verwendet werden. Eine einzelne Kopfschraube 51 ist jedoch ausreichend, unkompli­ ziert und kostengünstig.

Zur Spülwasserzufuhr an die jeweilige unabhängige Fontänen­ rohrleitung 31 und 44 sind Schläuche 53 und 54 vorgesehen, die die Rohrleitungen mit quadratischem Profil mit einer Zufuhr­ leitung 55 verbinden.

Bei Betrieb steigt Wasser von der Innenseite der Rohrleitungen 31 und 44 mit quadratischem Profil auf und überflutet die Vorverteiler­ flächen 32 und 46. Die durch die vertikalen Wandungen 33 und 45 gebildete Strömungsbarriere wirkt mit der Ausrichtung der Achsen der Öffnungen zusammen und verteilt einen fließenden Wasserfilm von im wesentlichen gleichmäßiger Stärke über den Überlaufrand 34 und 49. Unterhalb der Überlaufränder liegen die Randbe­ grenzungs- bzw. Schieneneinrichtungen glatt im Teich 16 der Langsiebmaschine zur Aufrechterhaltung der Filmverteilung. Bei vereinzelten Unregelmäßigkeiten der Oberfläche der Rohrleitungen wird die Strömung von den Öffnungen 37 und 48 mit einer im Winkel liegenden Achse über die Überlaufränder gepreßt, wodurch eine Kanalisierung vermieden wird. Soweit die Filmverteilung aufrechterhalten wird ist keine trockene Fläche verfügbar, an der sich hochspritzende Fasern anhäufen können.

Die erfindungsgemäßen Merkmale können auch weitere Ausführungs­ formen aufweisen. So kann die Leiste 22 des Randbegrenzungsele­ mentes in einer im Befestigungskörper 23 ausgebildeten mittige Nut eingesetzt sein, wobei beide Seiten konisch und glatt in die Seitenebenen der Leiste des Randbegrenzungselements verlaufen.

Claims (7)

1. Randbegrenzungseinrichtung für eine Papiermaschine, insbeson­ dere Langsiebmaschine, zur Begrenzung der Seitenränder eines Papierstoffentwässerungsteichs, der auf einem Sieb zur Bil­ dung einer Papierbahn getragen ist,
mit mindestens einer Spülfontäne (30; 43) mit einer Anzahl von Durchflußöffnungen (36, 37; 47, 48) für das Überziehen der Oberflächen der Randbegrenzungseinrichtung (20) mit einem fließenden wäßrigen Flüssigkeitsfilm,
dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußöffnungen (36, 37; 47, 48) in eine Vorverteiler­ fläche (32; 46) münden, welche zwischen einer Strömungsbar­ riere (33; 45) und einem Überlaufrand (34; 49) angeordnet ist, wodurch der Flüssigkeitsfluß von der einen Flüssig­ keitsteich bildenden Vorverteilerfläche (32; 46) einseitig von der Strömungsbarriere (33; 45) in Richtung über den Über­ laufrand (34; 49) herunterläuft.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstrom aus einer Flüssigkeitszufuhrrohrleitung (31; 44) unter der Vorverteilerfläche (32; 46) durch eine Längsreihe von fluchtenden, gleichmäßig beabstandeten, in der Vorverteilerfläche vorgesehenen Durchflußöffnungen (36, 37; 47, 48) hervortritt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung der Achsen der Durchflußöffnungen (36, 37; 47, 48) zwischen einer im wesentlichen vertikalen Ausrichtung und einer Ausrichtung von 15° bis 45° von der Vertikalen zum Über­ laufrand (34; 48) hin abwechselt.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsbarriere (33) im wesentli­ chen in Längsrichtung in der Mitte der Vorverteilerfläche (32) angeordnet ist und daß beidseitig der Strömungsbarriere (33) eine Reihe von fluchtenden Durchflußöffnungen (36, 37) vorgesehen ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorverteilerfläche (32; 46) über einem Randbegrenzungselement (21; 40) angeordnet ist, um die Flächen des Randbegrenzungselements (21; 40) mit dem fließen­ den wäßrigen Flüssigkeitsfilm zu spülen, wobei das Randbe­ grenzungselement (40) ein Schienenelement (41) mit einer konkav gewölbten Innenfläche (42) umfaßt und das Randbegren­ zungselement (21) eine dünne Leiste (22) aufweist.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch ein Leitungsrohr (31; 44) für die wäßrige Flüssigkeit mit wenigstens drei im wesentlichen planaren, den Flüssigkeitskanal begrenzenden Wandungen, wobei zwei Wandun­ gen im wesentlichen senkrecht und parallel zu einer dritten Wandung ausgerichtet sind, wobei das Leitungsrohr (31; 44) am oberen Rand der Randbegrenzungseinrichtung (20) befestigt ist, wobei die dritte Rohrleitungswandung eine am oberen Ende vorgesehene, ebene Vorverteilerfläche (32; 46) ist und die beiden senkrechten Wandungen Seitenwandungen sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rohrleitung (31; 44) einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist, wobei die obere Wandung der Rohrleitung (31; 44) als ebene Vorverteilerfläche (32; 46) ausgebildet ist.