DE4416909A1

DE4416909A1 - Verfahren zur lokalen Zumischung von Fluid in einen Stoffauflauf für eine Papiermaschine sowie Stoffauflauf zu seiner Durchführung

Info

Publication number: DE4416909A1
Application number: DE19944416909
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl Ing Dr Tietz
Original assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Current assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Priority date: 1994-05-13
Filing date: 1994-05-13
Publication date: 1995-11-16
Anticipated expiration: 2014-05-14
Also published as: DE4416909C2

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 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 Flächengewichtsquerprofil geregelt oder das Auftreten von Querströmungen im Stoffauflauf verhindert werden. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, mit hydraulischen Mitteln beide genannten Ziele zu erreichen.

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 rein hydraulische Mittel zur Bildung von Sektionsströmungen vorgeschlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der angegebenen Art zu schaffen, mit 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 lokal auf den gewünschten Bereich begrenzt werden kann, gleichzeitig aber einen Druckausgleich in der Mischkammer quer zur Strömungsrichtung zuläßt.

Diese Aufgabe wird durch die Kennzeichen des Anspruchs 1 in vollem Umfang gelöst. Die sich anschließenden Unteransprüche beschreiben besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie Stoffaufläufe zu seiner Durchführung.

Durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen wird in der zwischen den beiden Führungseinrichtungen gelegenen Mischkammer ein anfänglicher Bereich frei von Trennwänden geschaffen, so daß dort ein Druckausgleich quer über den Stoffauflauf erfolgen kann.

In dem sich anschließenden sektionierten Bereich der Mischkammer wird dann das Fluid an mehreren Stellen, über die Breite betrachtet, zugegeben. Eine derartige Zugabe soll in der Regel einen Einfluß auf die Massenverteilung in der Faserstoffsuspension bewirken oder die Faserorientierung korrigieren. Dazu ist es erforderlich, die Wirkung dieser Zugabe von z. B. Verdünnungswasser an genau definierten Stellen und lokal begrenzt vorzunehmen. Mit Hilfe der Erfindung kann auch diese Forderung mit einfachen Mitteln erfüllt werden.

Der Erfindungsgegenstand wird beschrieben und seine Vorteile weiter erläutert anhand von Zeichnungen, welche darstellen:

Fig. 1 schematische geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufes;

Fig. 2 schematische geschnittene Draufsicht eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufes;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des Stoffauflaufes in Draufsicht;

Fig. 4 und 5 weitere Ausführungsformen der Mischkammer.

Fig. 6 einen erfindungsgemäßen Zweischicht-Stoffauflauf.

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht den Schnitt durch einen Stoffauflauf, anhand dessen sich das erfindungsgemäße Verfahren erläutern läßt. Der Stoffauflauf hat eine Zuführungseinrichtung 1 für die Suspension, eine erste Führungseinrichtung 2, eine sich anschließende Mischkammer 4, eine sich daran anschließende weitere Führungseinrichtung 3, die in einen Düsenraum 8 mündet, der einen Austriftsspalt 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 Trennwand 5′ sowie eine der Zuführungseinrichtungen 6, die sich hier im wesentlichen senkrecht in die Mischkammer erstreckt. Durch die Trennwände 5′ wird die Mischkammer 4 aufgeteilt in einen Ausgleichsbereich 4′ mit Länge "A" und stromab dazu einen Sektionalbereich 4′′ mit Länge "B". Daher sind die Trennwände 5′ so ausgeführt, daß sie nur den, in Strömungsrichtung gesehen, hinteren Teil der Mischkammer 4 sektionieren. Andererseits sollen aber ihre angeströmten Schmalseiten 9 nicht zu Staupunkten führen, an denen sich Fasern o. ä. ansetzen können. Daher ist die Schmalseite 9 hier relativ zur Senkrechten abgeschrägt, und ihre Vorderkante verläuft bis zur stromabseitigen Führungseinrichtung 3 hin. Durch die Schräglage ist theoretisch der Übergang vom Ausgleichsbereich 4′ zum Sektionalbereich 4′′, in der Höhe betrachtet, unterschiedlich. Die Schräglage wird meist gering gehalten.

Bei dem gezeigten Beispiel weist die Zuführungseinrichtung 6 nur eine Zumischöffnung 7 auf; in anderer Ausführung können es auch mehrere sein. Die nur schematisch angedeutete Zuführungseinrichtung 6 wird von oben über eine Leitung 10 und hier ein Stellventil 11 mit dem zuzumischenden Fluid versorgt, so daß das Fluid durch die Zumischöffnung 7 in die sich in der Mischkammer 4 befindliche Stoffsuspension eingeführt werden kann.

Wie Fig. 2 an einem ähnlichen Beispiel in der Draufsicht zeigt, sind über die Breite der Mischkammer 4 mehrere Trennwände 5′ und 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 ferner 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. Die 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.

Fig. 3 stellt einen Stoffauflauf dar, bei dem der Sektionalbereich gröber unterteilt ist, also, auf die Breite bezogen, weniger Trennwände hat. Jede Zuführungseinrichtung 6 weist in einer Höhe zwei Zumischeinrichtungen 7 auf.

Die in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Zuführungseinrichtungen 1 für die Suspension 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.

Gemäß Fig. 4 kann das Fluid auch über eine Zuführungeinrichtung 6 zugegeben werden, die in der stromaufwärts zur Mischkammer 4 liegenden Führungseinrichtung 2 untergebracht ist. Dadurch können die Zumischöffnungen 7 sich am Ende von sich in Strömungsrichtung erstreckenden Rohren befinden, was die Probleme von dort auftretenden Staupunkten grundsätzlich vermeidet.

Wenn, wie in Fig. 5, die Fluidzuführung durch ein in die Mischkammer 4 eingesetztes Rohr 6′ erfolgt, kann dieses auch leicht schräg gegen die Vertikale gestellt werden, so daß dort das Auftreten von Staupunkten verhindert wird. Die hier gezeigte Zuführungseinrichtung 6 weist drei übereinander liegende Zumischöffnungen 7 auf, was auch bei den anderen Ausführungsformen von Vorteil sein kann.

In Fig. 6 erkennt man die Anwendung der Erfindung auf einem Zweistrom-Stoffauflauf. Bei einem solchen werden zwei, insbesondere auch verschiedene, Suspensionsströme von getrennten Zuführungseinrichtungen 1 bis zu getrennten Düsenräumen 8 geführt, bis sie dann in einem gemeinsamen Strahl aus dem Stoffauflauf austreten. Selbstverständlich läßt sich die Erfindung auch auf derartige Stoffaufläufe mit Vorteil anwenden.

Claims

1. Verfahren zur lokalen Zumischung von einem Fluid (2) in die in einem Stoffauflauf einer Papiermaschine strömende Stoffsuspension (1), wobei sich das Fluid in seinen Eigenschaften von der Stoffsuspension unterscheidet, wobei die Stoffsuspension über die Breite verteilt und in eine Vielzahl von Teilströmen (1′) aufgeteilt, stromabwärts in einer Mischzone (4) teilweise vermischt und dann stromabwärts der Mischzone (4) erneut in Teilströme (3) aufgeteilt wird, wobei das Fluid, in Fluidteilströme aufgeteilt, in der Mischzone (4) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Mischzone (4) einen Ausgleichsbereich (4′) aufweist mit einer in Strömungsrichtung gemessenen Länge (A), in dem eine Ausgleichsströmung quer über die Breite des Stoffauflaufes möglich ist,
b) die Mischzone (4) einen sich daran unmittelbar anschließenden Sektionalbereich (4′′) aufweist mit einer in Strömungsrichtung gemessenen Länge (B), in dem Mittel vorhanden sind, um die Strömung quer über die Breite des Stoffauflaufes in Sektionen (5) einzuteilen und wobei
c) die Fluidteilströme so zugegeben werden, sie sie zum überwiegenden Teil in die sich jeweils direkt in Strömungsrichtung anschließende Sektion fließen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis die Länge (A) des Ausgleichsbereiches (4′) größer ist als die halbe Länge (B) des Sektionalbereiches (4′′).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Fluidteilströme jeweils zu mindestens 90% ihrer Menge in die sich jeweils direkt in Strömungsrichtung anschließende Sektion (5) fließen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführung der Fluidteilströme am Übergang vom Ausgleichsbereich (4′) in den Sektionalbereich (4′′) erfolgt.

5. Stoffauflauf für eine Papiermaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit

a) einer Zuführungseinrichtung (1) für die Stoffsuspension,
b) einer sich stromabwärts anschließenden mit einer Vielzahl von Kanälen versehene Führungseinrichtung (2)
c) einer stromabwärts dazu liegenden, sich über die Breite des Stoffauflaufes erstreckenden Mischkammer (4) mit mehreren quer über den Stoffauflauf verteilten, sich im wesentlichen in Strömungsrichtung erstreckenden Trennwänden sowie quer über den Stoffauflauf verteilten Zuführungseinrichtungen (6) für ein zuzumischendes Fluid mit Zumischöffnungen (7),
d) stromabwärts einer weiteren, eine Vielzahl von Kanälen aufweisenden Führungseinrichtung (3) und
e) einem sich dieser anschließenden, einen Austrittsspalt (5) für die Stoffsuspension bildenden Düsenraum (8),

dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuführungseinrichtungen (6) für das zuzumischende Fluid sich in die Mischkammer (4) hinein erstrecken, und daß der durch die Trennwände (5′) gebildete Sektionalbereich (4′′) in der Mischkammer (4) im Bereich der Zumischöffnungen (7) beginnt, von wo er sich im wesentlichen in Strömungsrichtung bis zur zweiten Führungseinrichtung (3) hin erstreckt.

6. Stoffauflauf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zumischöffnungen (7) innerhalb und, in Stromrichtung gesehen, anfangs des durch die Trennwände (5′) gebildeten Sektionalbereichs (4′′) befinden.

7. Stoffauflauf nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Trennwände (5′) der der Zuführungseinrichtungen (6) minus 1 entspricht.

8. Stoffauflauf nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der überwiegende Teil der vorderen, von der Suspension angeströmten Schmalseite (9) der Trennwände (5′) gegenüber der Vertikalen einen Winkel von über 10 Grad aufweist.

9. Stoffauflauf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der überwiegende Teil der vorderen, von der Suspension angeströmten Schmalseite (9) der Trennwände (5′) gegenüber der Vertikalen einen Winkel von über ca. 10 Grad bis ca. 45 Grad aufweist.

10. Stoffauflauf nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Suspension angeströmte Schmalseite (9) bis an die stromabwärts liegende Führungseinrichtung (3) heran reicht und dabei die Fortsetzung des infolge der Schräglage des der stromabwärtigen Führungseinrichtung (3) näherliegenden Abschnitts der Schmalseite (9) ist.

11. Stoffauflauf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungseinrichtung (6) für das Fluid als Rohr (6′) mit einer Zumischöffnung (7) ausgebildet ist, das in die Mischkammer (4) eingesetzt ist.

12. Stoffauflauf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungseinrichtung (6) für das Fluid als Rohr (6′) mit mehreren übereinanderliegenden Zumischöffnungen (7) ausgebildet ist, das von oben oder unten in die Mischkammer (4) eingesetzt ist.

13. Stoffauflauf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungseinrichtung (6) für das Fluid als Rohr (6′) mit mehreren nebeneinanderliegenden Zumischöffnungen (7) ausgebildet ist, das in die Mischkammer (4) eingesetzt ist.

14. Stoffauflauf nach Anspruch 5, 11, 12, oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zumischöffnungen (7) der Zuführungseinrichtungen (6) von der stromabseitigen Führungseinrichtung (3) einen etwa 1- bis 3fach so großen Abstand wie von der stromaufseitigen Führungseinrichtung (3) aufweisen.

15. Stoffauflauf nach Anspruch 11, 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungseinrichtung (6) für das Fluid als Rohr (6′) ausgebildet ist, das in die Mischkammer (4) eingesetzt ist unter einem Winkel zur Vertikalen, der im Mittel dem Winkel der von Suspension angeströmten Schmalseite (6) der Trennwände (8) in der Höhe der Zumischöffnungen (7) mit einer Toleranz -10 Grad bis +10 Grad entspricht.

16. Stoffauflauf nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (5′) in Strömungsrichtung so verlaufen, daß sie nicht länger sind als zwei Drittel der Länge der Mischkammer (4) in Strömungsrichtung.

17. Stoffauflauf nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide Führungseinrichtungen (2, 3) Kanäle in Form von Stufendiffusoren enthalten.