DE4416898A1

DE4416898A1 - Head box for paper machines

Info

Publication number: DE4416898A1
Application number: DE19944416898
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr Bubik; Michael Kochendoerfer; Klaus Lehleiter; Thomas Merath; Peter Mirsberger; Andreas Steidele; Martin Dr Tietz; Harald Hes; Robert Troendle; Peter Dr Drtina
Original assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Current assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Priority date: 1994-05-13
Filing date: 1994-05-13
Publication date: 1995-11-30
Anticipated expiration: 2014-05-14
Also published as: DE4416898C2

Abstract

A head box for a paper machine has an inlet chamber (1) for the stock, a flow section (2) with internal passages and a nozzle chamber (8) which terminates in an outlet slot (5) for the stock. Upstream of the flow section (2) is a chamber (4) across which are arranged devices (6) for introducing a liq. which has different properties to the stock. The devices, which extend into the chamber at right angles to the direction of stock flow, are in the form of several pipes which each have a number of outlets (7) lying above one another along a line perpendicular to the direction of flow of the stock.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Stoffauflauf für eine Papiermaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a headbox for a paper machine according to Preamble of claim 1.

Bekanntlich führen neuere Entwicklungen am Stoffauflauf einiger Papiermaschinen dazu, daß neben der eigentlichen Stoffsuspensionsströmung, die zur Papiererzeugung benötigt wird, eine zusätzliche kontrollierte Zumischung von Fluid, z. B. Wasser oder Suspension mit geringer Stoffdichte, erfolgt. Diese Zumischung erfolgt an mehreren über die Breite des Stoffauflaufes verteilten Stellen. Dabei sind die Menge und/oder Eigenschaften des Fluids einstellbar. Durch diese Maßnahme kann z. B. das Flächengewichtquerprofil geregelt oder das Auftreten von Querströmungen im Stoffauflauf verhindert werden.As is well known, recent developments in the headbox of some paper machines result to the fact that in addition to the actual stock suspension flow, that for paper production an additional controlled admixture of fluid, e.g. B. water or Low consistency suspension. This admixture is carried out on several places distributed over the width of the headbox. The quantity and / or Properties of the fluid adjustable. By this measure, for. B. that Basis weight cross profile regulated or the occurrence of cross flows in the Headbox can be prevented.

Die deutsche Patentschrift 40 19 593 C2 zeigt einen solchen Stoffauflauf. Die Zumischung des Fluids erfolgt dabei durch Einlauföffnungen in der Wand der Mischkammer oder direkt in den Turbulenzerzeuger. Um die Wirkung des zugemischten Fluids lokal zu begrenzen, werden entweder Trennwände in der Mischkammer angebracht oder hydraulische, nicht näher bezeichnete Mittel zur Bildung von Sektionsströmungen vorgeschlagen.The German patent specification 40 19 593 C2 shows such a headbox. The Mixing of the fluid takes place through inlet openings in the wall of the Mixing chamber or directly in the turbulence generator. To the effect of the mixed To limit fluids locally, there are either partitions in the mixing chamber attached or hydraulic unspecified means for the formation of Section currents suggested.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoffauflauf der angegebenen Art zu schaffen, in dem sich die lokale Zumischung von einem Fluid, z. B. Verdünnungswasser, zu der Hauptströmung der Stoffsuspension so durchführen läßt, daß mit einfachen Mitteln die Zumischung möglichst gleich mäßig über die ganze Höhe der Suspensionsschicht erfolgen kann und gleichzeitig leicht beeinflußbar ist. The invention has for its object to a headbox of the type specified create in which the local admixture of a fluid, for. B. dilution water, to the main flow of the stock suspension so that with simple Average the admixture as evenly as possible over the entire amount of Suspension layer can take place and at the same time is easily influenced.

Diese Aufgabe wird durch die Kennzeichen des Anspruchs 1 in vollem Umfang gelöst. Die sich anschließenden Unteransprüche beschreiben besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.This object is fully achieved by the characterizing part of claim 1. The subsequent subclaims describe particularly advantageous ones Embodiments of the invention.

Durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen gelingt es erstmals, das zuzuführende Fluid in gewünschter Weise gleichmäßig über die Höhe des Stoffauflaufes einzugeben. Dadurch wird die Einflußnahme auf das gesamte später auf der Papiermaschine erzeugte Blatt möglich, d. h. gleichmäßig über die Dicke des Blattes. Da die Zuführungseinrichtungen sich in der Mischkammer befinden, kann ihre Außenkontur zur Beeinflussung des in der Mischkammer fließenden Suspensionsstromes genutzt werden.The measures described in the characterizing part of claim 1 succeed for the first time, the fluid to be supplied evenly over the height of the desired Enter the headbox. This will affect the whole later on sheets produced by the paper machine possible, d. H. evenly across the thickness of the sheet. Since the feed devices are located in the mixing chamber, their External contour for influencing the flowing in the mixing chamber Suspension stream can be used.

Durch Ausgestaltung der Zuführungseinrichtungen in Form eines nicht-kreisrunden Rohres, z. B. eines ovalen Profiles, kann durch einfaches Verdrehen der Strömungszustand geändert werden, was zu einer Einflußmöglichkeit auf den Gesamtdurchsatz an dieser Stelle des Stoffauflaufes führt. Dadurch ist z. B. die gleichzeitige Beeinflussung des Flächengewichtes und der Faserorientierung möglich. Durch die in weiteren Ausgestaltungen beschriebene Einflußmöglichkeit auf die zu gegebene Fluidmenge bezüglich der Höhe im Stoffauflauf läßt sich die Qualität des erzeugten Blattes weiter verbessern, da z. B. Ungleichmäßigkeiten, die von anderen Quellen herrühren, ausgeglichen werden können. Ein weiterer nicht zu unterschätzender Vorteil ist die leichte Umrüstbarkeit von bereits vorhandenen Stoffaufläufen, da sie in der Regel eine Kammer vor dem letzten Turbulenzerzeuger aufweisen.By designing the feed devices in the form of a non-circular Rohres, e.g. B. an oval profile, can be achieved by simply twisting the Flow state can be changed, which has an influence on the Total throughput at this point in the headbox leads. This z. B. the simultaneous influence on the basis weight and the fiber orientation possible. Due to the possibility of influencing the described in further refinements given the amount of fluid with respect to the height in the headbox, the quality of the generated sheet further improve since z. B. Unevenness from others Sources originate, can be balanced. Another not too the underestimating advantage is the easy convertibility of existing ones Headboxes as they are usually a chamber before the last turbulence generator exhibit.

Der Erfindungsgegenstand wird beschrieben und seine Vorteile weiter erläutert anhand von Zeichnungen, welche darstellen:The subject matter of the invention is described and its advantages are further explained with reference to of drawings which represent:

Fig. 1 schematische geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufes; Figure 1 is a schematic sectional side view of a headbox according to the invention.

Fig. 2 schematische geschnittene Draufsicht eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufes; Fig. 2 shows a schematic sectional plan view of a headbox according to the invention;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des Stoffauflaufes; Fig. 3 shows another embodiment of the headbox;

Fig. 4-9 diverse Ausführungsformen von Zuführungseinrichtungen. Fig. 4-9 various embodiments of feed devices.

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht den Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Stoffauflauf mit einer Verteileinrichtung 1, einer ersten Führungseinrichtung 3, einer sich anschließenden Mischkammer 4, einer sich daran anschließenden weiteren Führungseinrichtung 2, die in einen Düsenraum 8 mündet, der einen Austrittsspalt 5 für die Stoffsuspension bildet. Im Betrieb des Stoffauflaufes wird zur Papiererzeugung notwendige Suspension diesen in der beschriebenen Reihenfolge durchströmen. Man erkennt in der Mischkammer 4 eine der Zuführungseinrichtungen 6, die sich im wesentlichen senkrecht in die Mischkammer erstreckt. Mit Vorteil kann das Rohr auch eine leichte Neigung, z. B. ca. 10 Grad gegen die Vertikale haben, um dadurch das Auftreten von Staupunkten für die Suspensionsströmung zu vermeiden. Bei dem hier gezeigten Beispiel weist die Zuführungseinrichtung drei Zumischöffnungen 7 auf. Diese hier nur schematisch angedeutete Zuführungseinrichtung 6 wird von oben über eine Leitung 10 und ein Stellventil 11 mit dem zuzumischenden Fluid versorgt, so daß das Fluid durch die drei Zumischöffnungen 7 in die sich in der Mischkammer 4 befindliche Stoffsuspension eingeführt werden kann. Fig. 1 shows a side view of the section through a headbox according to the invention with a distribution device 1 , a first guide device 3 , an adjoining mixing chamber 4 , an adjoining further guide device 2 , which opens into a nozzle space 8 , which has an outlet gap 5 for the stock suspension forms. In the operation of the headbox, the suspension necessary for paper production will flow through it in the order described. One can see in the mixing chamber 4 one of the feed devices 6 , which extends essentially perpendicularly into the mixing chamber. Advantageously, the tube can also have a slight inclination, e.g. B. have about 10 degrees against the vertical, thereby avoiding the occurrence of stagnation points for the suspension flow. In the example shown here, the feed device has three admixing openings 7 . This feed device 6 , indicated only schematically here, is supplied with the fluid to be mixed from above via a line 10 and a control valve 11 , so that the fluid can be introduced through the three admixing openings 7 into the stock suspension located in the mixing chamber 4 .

Wie Fig. 2 an einem ähnlichen Beispiel in der Draufsicht zeigt, sind über die Breite der Mischkammer 4 mehrere Zuführungseinrichtungen 6 vorhanden. Ihre Anzahl richtet sich nach den Erfordernissen einer mehr oder weniger fein unterteilten Einflußnahme auf die Eigenschaft der Stoffsuspension. Man erkennt in der Fig. 2 andererseits eine im Vergleich zu Fig. 1 variierte Form der Führungseinrichtungen 2 und 3. In diesem Beispiel handelt es sich in einem Fall um eine mit Stufendiffusoren versehene Führungseinrichtung und im anderen um eine einfache Lochplatte. Die Variationsmöglichkeiten in dieser Beziehung sind sehr vielfältig und richten sich nach den Bedingungen für die Papiererzeugung. Anwendung der Erfindung ist nicht auf die hier gezeigten Formen der Führungseinrichtungen beschränkt. Auch wenn es sich gezeigt hat, daß hoch wirksame turbulenzerzeugende Führungseinrichtungen das bevorzugte Gebiet der Erfindung sind, ist die Anwendung der Erfindung nicht auf die hier gezeigten Formen der Führungseinrichtungen beschränkt.As FIG. 2 shows in a similar example in a top view, there are several feed devices 6 across the width of the mixing chamber 4 . Their number depends on the requirements of a more or less finely divided influence on the property of the stock suspension. On the other hand, FIG. 2 shows a different shape of the guide devices 2 and 3 compared to FIG. 1. In this example, it is a guide device provided with step diffusers in one case and a simple perforated plate in the other. The possible variations in this regard are very diverse and depend on the conditions for paper production. Application of the invention is not limited to the forms of guide devices shown here. Although it has been found that highly effective turbulence-generating guiding devices are the preferred field of the invention, the application of the invention is not restricted to the forms of the guiding devices shown here.

Die in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Verteileinrichtungen 1 sind Querstromverteiler. Es sind allerdings auch andere nicht gezeigte Möglichkeiten der Stoffverteilung denkbar, z. B. eine Mehrzahl von Zuführleitungen, die den Stoffauflauf mit einem Dämpfungsbehälter verbinden.The distribution devices 1 shown in FIGS. 1 to 3 are cross-flow distributors. However, there are also other possible ways of distributing the substance, not shown, for. B. a plurality of feed lines that connect the headbox with a damping container.

Eine weitere in Fig. 2 gezeigte Möglichkeit zur lokalen Beeinflussung der Strömungsverhältnisse ist die Verschiebung der Zuführungsreinrichtung in bzw. gegen Strömungsrichtung.Another possibility shown in FIG. 2 for locally influencing the flow conditions is to shift the feed device in or against the flow direction.

Der erfindungsgemäße Stoffauflauf kann auch ein Mehrschicht-Stoffauflauf sein.The headbox according to the invention can also be a multi-layer headbox.

Fig. 3, wiederum in Draufsicht, zeigt Zuführeinrichtungen, die im wesentlichen aus Rohren 6′ bestehen, deren Querschnitt nicht kreisförmig sondern oval ist. Solche Einrichtungen können verdrehbar sein, so daß eine weitere Einflußnahme auf die dort herrschende Strömung möglich ist, etwa um unerwünschte Querströmungen zu korrigieren. Bezüglich der dargestellten Führungseinrichtungen gilt das zu Fig. 1 und 2 Gesagte. Fig. 3, again in plan view, shows feeders which consist essentially of tubes 6 ', the cross section of which is not circular but oval. Such devices can be rotated, so that a further influence on the prevailing flow is possible, for example to correct unwanted cross flows. The statements made with regard to FIGS. 1 and 2 apply to the illustrated guide devices.

Fig. 4 zeigt schematisch und perspektivisch eine Zuführungseinrichtung 6 mit einem Rohr 6′ und drei Zumischöffnungen 7. Das Rohr 6′ in dieser Figur hat einen kreisrunden Querschnitt, eine Drehbewegung gemäß gekrümmtem Pfeil, würde den durch die Außenkontur erzeugten Strömungsquerschnitt in der Mischkammer nur wenig oder gar nicht verändern, dafür aber die Zuströmrichtung des zugemischten Fluids. Auch dadurch ist ein lokaler Einfluß auf die Strömungseigenschaften möglich. Fig. 4 shows schematically and in perspective a feed device 6 with a tube 6 'and three mixing openings 7th The tube 6 'in this figure has a circular cross-section, a rotary movement according to the curved arrow, would change the flow cross-section generated by the outer contour in the mixing chamber only slightly or not at all, but instead the direction of flow of the admixed fluid. This also enables a local influence on the flow properties.

In Fig. 5 sind die einzelnen Zumischöffnungen durch einen senkrechten Spalt 7′ ersetzt, was eine noch gleichmäßigere Zumischung erlaubt. Ferner ist hier die Kontur des Rohres 6′ oval, so daß eine Drehung die durch die Außenkontur erzeugten Strömungsquerschnitte in der Mischkammer verändert. Das kann von Vorteil sein und ist nicht an die hier gezeigte Ausführung mit dem Spalt gebunden.In Fig. 5 the individual mixing openings are replaced by a vertical gap 7 ', which allows an even smoother admixture. Furthermore, here the contour of the tube 6 'oval, so that a rotation changes the flow cross sections generated by the outer contour in the mixing chamber. This can be an advantage and is not tied to the design with the gap shown here.

Um die durch eine Zuführungseinrichtung 6 übertragene Fluidmenge zu regeln, kann die Größe der Zumischöffnung 7 - wie in Fig. 6 gezeigt - durch zwei konzentrische, ineinander steckende Rohre 6′ und 6′′, die gegeneinander beweglich sind und jeweils Öffnungen enthalten, geändert werden. Es ergeben sich nämlich dadurch größere oder kleinere Überdeckungen der Öffnungen. Bei (nicht gezeichneten) Langlöcher im innenliegenden Rohr 6′ kann auch der Ort der Zuströmung über die Höhe des Stoffauflaufes verstellt werden.In order to regulate the amount of fluid transmitted through a feed device 6 , the size of the admixing opening 7 - as shown in Fig. 6 - can be changed by two concentric, interlocking tubes 6 'and 6 '', which are mutually movable and each contain openings . This results in larger or smaller overlaps of the openings. With (not shown) elongated holes in the inner tube 6 ', the location of the inflow can be adjusted via the height of the headbox.

Die Ausführung gemäß Fig. 7 erlaubt, bei ein und derselben Zuführungseinrichtung 6 für die verschiedenen Zumischöffnungen unterschiedliche Strömungsmengen einzustellen. Das zentrale Rohr 6′ ist von mehreren konzentrischen Rohren 6′′ umgeben, die sich verschieben lassen, wodurch jeweils die frei gegebene Öffnung 7 veränderbar ist. Bei schräg oder stufenförmig gewählter Kante kann anstelle der Verschiebebewegung auch eine Drehbewegung zur Veränderung der Abdeckung genutzt werden, was normalerweise konstruktiv einfacher zu bewerkstelligen ist.The embodiment according to FIG. 7 allows different flow rates to be set for the different admixing openings in one and the same feed device 6 . The central tube 6 'is surrounded by several concentric tubes 6 '', which can be moved, whereby each of the openings 7 can be changed. With an inclined or step-shaped edge, a rotary movement can also be used to change the cover instead of the sliding movement, which is normally easier to accomplish in terms of construction.

Nach Fig. 8 können - ähnlich wie in Fig. 6 gezeigt - die Öffnungen durch Variation des Überdeckungsgrades verändert werden, wenn die koaxial ineinander steckenden Rohre 6′, 6′′ gegeneinander verdreht werden. Dabei kann durch die senkrecht längliche Form der Öffnungen der erforderliche Verdrehwinkel gering gehalten werden, um eine unerwünschte Änderung der Austrittsrichtung zu minimieren.According to Fig. 8 - similar to that shown in Fig. 6 - the openings can be changed by varying the degree of coverage when the coaxial tubes 6 ', 6 ''are rotated against each other. The vertically elongated shape of the openings allows the required angle of rotation to be kept low in order to minimize an undesirable change in the exit direction.

Die in Fig. 9 dargestellte Variante der Zuführungseinrichtung 6 beinhaltet ebenfalls mehrere koaxiale, zueinander bewegbare Rohre. Die Öffnungen sind jedoch nur im innersten Rohr 6′, so daß eine Verstellung der Ausflußgröße ohne Veränderung von Lage oder Winkel der Zumischöffnungen 7 erfolgen kann.The variant of the feed device 6 shown in FIG. 9 also contains a plurality of coaxial tubes which can be moved relative to one another. However, the openings are only in the innermost tube 6 ', so that an adjustment of the outflow size can take place without changing the position or angle of the admixing openings 7 .

Auch wenn es nicht konkret gezeichnet ist, kann die Zuführungseinrichtung in speziellen Fällen am Rand oder sogar in der oberen oder unteren Begrenzungswand der Mischkammer liegen, wenn dabei die Zuströmgeschwindigkeit des Fluids hoch genug ist, um die gewünschte senkrechte Verteilung in der Mischkammer zu gewährleisten.Even if it is not specifically drawn, the feed device can in special Cases on the edge or even in the upper or lower boundary wall of the Mixing chamber if the inflow speed of the fluid is high enough, to ensure the desired vertical distribution in the mixing chamber.

Claims

1. headbox for a paper machine with a feed device (1) for the stock suspension, having a a plurality of channels comprising guide means (2), an upstream to a guide means (2) the mixing chamber (4) having a plurality of transversely spaced across the headbox feed devices ( 6 ) for a fluid to be mixed which differs in its properties from the stock suspension and with a nozzle space ( 8 ) which adjoins the guide device ( 2 ) and forms an outlet gap ( 5 ) for the stock suspension, characterized in that the feed devices ( 6 ) for the Fluid to be mixed extends essentially vertically in the mixing chamber ( 4 ) and has a plurality of admixing openings ( 7 ) lying one above the other.

2. Headbox according to claim 1, characterized in that the feed device ( 6 ) for the fluid as a in the mixing chamber ( 4 ) inserted tube ( 6 ') is formed with superimposed mixing openings ( 7 ).

3. Headbox according to claim 2, characterized in that the tube ( 6 ') has a deviating from the circle, in particular oval cross section.

4. Headbox according to claim 2 or 3, characterized in that the tube ( 6 ') is rotatable about its axis.

5. Headbox according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the tube ( 6 ') in the direction of the downstream guide means ( 2 ) is displaceable.

6. Headbox according to one of the preceding claims, characterized in that means are provided to change the size of the admixing openings ( 7 ).

7. Headbox according to claim 6, characterized in that the feed device ( 6 ) consists of at least two relatively movable coaxial tubes ( 6 ', 6 ''), which are provided with openings ( 7 ', 7 ''), their overlap can be changed relative to each other by twisting or moving both pipes.

8. Headbox according to claim 7, characterized in that the number of relatively movable, concentrically arranged tubes ( 6 ', 6 '') corresponds to the number of mixing openings ( 7 ) of a feed device ( 6 ) and that radially inner tubes Contain openings that allow the passage of the fluid to the openings in more outer tubes.

9. Headbox according to one of the preceding claims, characterized in that it has a further guide device ( 3 ) provided with a plurality of channels in front of the mixing chamber ( 4 ).

10. Headbox according to one of the preceding claims, characterized, that one or both guide devices channels in the form of step diffusers contain.

11. Headbox according to one of the preceding claims, characterized, that the mixing chamber by itself essentially in the direction of flow extending partitions is divided.

12. Headbox according to claim 11, characterized in that the number of partitions corresponds to that of the feed devices ( 6 ) minus 1.