DE69935684T2

DE69935684T2 - Durchfluss-Regelventil für die Randströmungen in einem Stoffauflauf einer Papiermaschine

Info

Publication number: DE69935684T2
Application number: DE69935684T
Authority: DE
Inventors: Eugene Bruce So. Beloit Neill
Original assignee: Beloit Technologies Inc
Current assignee: Beloit Technologies Inc
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2019-02-06
Also published as: KR19990072503A; JP3170713B2; KR100538115B1; EP0936303B1; CA2260725C; JPH11279973A; CA2260725A1; DE69935684D1; EP0936303A2; EP0936303A3; ID23563A; BR9900556A

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Auflaufkastenanordnung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Randströmungsrohre und Randströmungsventile, die sich innerhalb eines Rohrpakets eines Auflaufkastens einer Papiermaschine befinden, wobei die Randströmungsrohre und Strömungsventile zur Faserorientierung von Zellstoff oder zur Faserwinkelkontrolle von Zellstoff eingesetzt werden und bezieht sich noch genauer auf das Erweitern des Durchflussbereichs von Zellstofffasern durch Randströmungsventile.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Eine grundsätzliche Anforderung an jeden Auflaufkasten als Teil einer Papiermaschine, die in der Produktion von Papier eingesetzt wird, ist die Bereitstellung quergerichteter Einheitlichkeit im Zellstoff beim Austreten aus dem Auflaufkasten. Es wird eine einheitliche Struktur des Zellstoffs, der den Auflaufkasten verlässt, ohne Faserflocken und ohne Körnigkeit innerhalb des Zellstoffflusses erwünscht. Der Auflaufkasten der Papiermaschine muss ebenfalls in einer beständigen Weise arbeiten, ohne wesentlichen Aufbau von Schmutz, Fasern oder Chemikalien und er muss die Kapazität haben, die Anforderungen der hohen Produktionsraten der modernen Papiermaschine zu erfüllen.
Zwei Bereiche, die den ständig steigenden Qualitätsanforderungen an das Papier, das durch eine Papiermaschine produziert wird, ausgesetzt sind, sind die Gleichförmigkeit der Flächengewichtsprofile in einem enger und enger werdenden Rahmen und die Gleichförmigkeit der Faserorientierungsprofile. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Gleichförmigkeit der Faserorientierung. Allerdings werden, da Flächengewichtsprofile für ein ausgezeichnetes Papierendprodukt wichtig sind, einige Grundlageninformationen mit Bezug auf Flächengewichtsbelange und Anwendungen bereitgestellt.
Quergerichtete Schwankungen des Flächengewichts können in zwei Kategorien unterteilt werden: Breitbahn und Schmalbahn. Die Breitbandschwankungen werden durch thermische und mechanische Reaktion einer Auflaufkastenstruktur und durch Verbiegen einer Ausströmschlitzlippe gesteuert. Ein typischer Ausströmschlitzbereich eines Auflaufkastens einer Papiermaschine, wie dem Fachmann im Allgemeinen bekannt ist, besteht aus einer Schlitzgehäusewand, die mit einer unteren Schlitzgehäusewand oder einem Bodeneinsatz zusammenwirkt, um die Öffnung eines Schlitzes zu bestimmen, wodurch ein Strom von Papierganzstoff aus dem Auflaufkasten fließt, der dann auf einen Siebformer gefördert und über einer Walze entwässert wird, während der Ganzstoffstrom zum nächsten Schritt in einem Papierherstellungsprozess weiterläuft. Eine Reihe von gleichmäßig verteilten Abstimmteilen oder Stellgliedern sind entlang einer nach oben hervorstehenden Gehäusewand der Schlitzgehäusewand zur schrittweisen Abstimmung der Schlitzöffnung angeordnet. Die gleichmäßig verteilten Abstimmteile oder Stellglieder können die Schlitzöffnung durch mechanische Bewegungen einer unteren hervorstehenden Gehäusewand oder Schlitzlippe der nach oben hervorstehenden Gehäusewand in kleinen Verschiebungen bis zu einem Tausendstel von einem Inch abstimmen. Im Allgemeinen ist eine Steuerung der Schmalbahnschwankungen nicht möglich, wenn solche Schwankungen enger sind als der doppelte Abstand der Stellglieder. Wenn die Schwankungen sich nicht zumindest über zwei Stellgiedpositionen erstrecken, stehen keine mechanischen Steuergeräte zur Verfügung, die das Flächengewichtsprofil ausgleichen können. Enge Schwankungen sind ein Problem in der Papierproduktion, da sie die Produktqualität und auch die Verdruckbarkeit, insbesondere in Streich- und Feinglättoperationen in einem Papierherstellungsprozess nachteilig beeinflussen können.
Es ist ein historisches Ziel gewesen, die Schwankungen des Flächengewichtsprofils in einem immer enger werdenden Rahmen zu reduzieren. Über Jahre hinweg haben Papiermaschinenhersteller die Abstände zwischen den Stellgliedern oder Auflagen der Schlitzlippen reduziert, die benutzt werden, um mechanisch die Schlitzlippenöffnung eines Auflaufkastens zu kontrollieren, durch welchen der Papierzellstoff auf dem Wege zum nächsten Abschnitt der Papierproduktion strömt. Die ersten Systeme hatten Abstimmungen mit 300 mm Mittenabstand. Kurze Zeit später wurde 150 mm Mittenabstand Standard. Später reduzierte sich dies auf 100 mm und in letzter Zeit werden 75 mm Mittenabstände für alle kritischen Papiersorten eingesetzt. Bei diesen engen Abständen haben Papierhersteller oder Bediener mit signifikanten Kehrseiten zu kämpfen: von Hand eine große Anzahl von Stellgliedern zu kontrollieren ist langwierig, da eine Auslenkung von einem Stellglied verursacht, dass eine oder mehrere benachbarte Schlitzpositionen ebenfalls geändert werden müssen, was Korrekturen erfordert und der beeinflusste Bereich der Flächengewichtsreaktion reicht über mehrere Stellglieder. Ferner können Schlitzlippen permanent beschädigt werden, wenn sorgfältige Überwachung nicht bereitgestellt wird. Flächengewichtsanpassungen durch Biegen sind aufwendig und von Natur aus schwierig zu kontrollieren.
Durch fortschrittliche Computersteuerungen wird die Aufgabe der Profilbildung machbar, aber die Qualitätsresultate sind nicht immer besser. Sägezahnprofile sind eine häufige Erscheinung. Abbildungs- und Zuschnittsmessungen sind regelmäßige Probleme und darüber hinaus ist das Konzept des Schlitzbiegens zur Flächengewichtskontrolle grundsätzlich fehlerhaft.
Jede Änderung der Position einer Schlitzlippe beeinflusst nicht nur die örtliche Geschwindigkeit des Schlitzdurchflusses, sondern auch die benachbarten Geschwindigkeiten, sowohl in der Höhe als auch in der Richtung. Die Geschwindigkeit in einem Bereich kann reduziert werden, aber nur auf Kosten von Querströmen zu den benachbarten Bereichen. Wie dem Fachmann im Allgemeinen bekannt ist, beeinflussen Querströmungen nachteilig die Faserorientierung. Da gleichförmige Faserorientierung eines der vorrangigen Ziele in der Papierproduktion und Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ein Konzept das nachfolgend umfassender beschrieben wird, ist das Biegen der Schlitzlippe eindeutig nicht akzeptabel. Idealerweise ist das Ziel der Papierhersteller heute, in der Lage zu sein, Flächengewichtsprofile unabhängig und getrennt von der Kontrolle der Faserorientierungsprofile steuern zu können. Der Concept IV-MH^TM-Auflaufkasten, der von der Beloit Corporation vertrieben und hergestellt wird, ist fähig, Flächengewicht und Faserorientierung unabhängig zu steuern. Die US-Patentschrift 5,196,091 beschreibt eine Auflaufkastenanordnung mit Rohrleitungen zur Ganzstoffwässerung, um das Flächengewicht zu steuern.
Der Auflaufkasten in dem Patent 5,196,091 umfasst eine grundsätzlich unterschiedliche Vorgehensweise zur Steuerung der Gleichmäßigkeit des Strömungsprofils. Das Flächengewicht ist eine Funktion von sowohl der Gleichmäßigkeit als auch der Schlitzöffnung. Wenn anstatt der Steuerung des Schlitzlippenprofils die örtliche Gleichmäßigkeit verändert wird, kann das Flächengewichtsprofil ebenso gesteuert werden.
Eine vorliegende Vorgehensweise des Auflaufkastens des Patents 5,196,091 ist, die örtliche Stromgleichmäßigkeit zu steuern im Gegensatz zum Verbiegen einer Schlitzlippe, um das quergerichtete Flächengewicht zu steuern. Durch diese Vorgehensweise wird das örtliche Flächengewicht durch Erhöhen oder Vermindern der örtlichen Stromgleichmäßigkeit angepasst. Die Schlitzöffnung kann einheitlich gehalten werden und das Beseitigen von Querströmen im Auflaufkasten, von aufwendigen Steuerungsalgorithmen und Einschränkungen beim Biegen einer herkömmlichen Schlitzlippe beseitigt ebenfalls nachteilige Einflüsse bei der Faserorientierung.
Der Auflaufkasten des Patents 5,196,091 stellt ein Einspritzsystem bereit, das zum Steuern der Strömfähigkeit benutzt wird, um das quergerichtete Flächengewicht zu steuern. Der Auflaufkasten des Patents 5,196,091 verwendet einen einzigartig konisch geformten Sammler zur Aufnahme des Zellstoffs, gefolgt von einem Rohrpaket, welches aus Verteilerrohren besteht, deren erste und vorrangige Funktion ist, den Strom des Zellstoffs zur quergerichteten Verteilung um 90 Grad in Maschinenrichtung umzulenken und einem Düsenbereich, der aus mehreren Converflo^TM-Flügeln oder flexiblen Blättern besteht, wobei der Düsenbereich mit dem Rohrpaket in Reihe ist, um eine hohe Geschwindigkeit ohne eine Änderung der Flüssigkeitsrichtung aufrechtzuerhalten, was für eine stabile Stromzufuhr und eine saubere Auflaufkastenfunktion erforderlich ist.
In dem Auflaufkasten des Patents 5,196,091 sind einzelne Einspritzrohre zu dem Rohrpaket zugefügt. Normalerweise gibt es ein Einspritzrohr pro vertikale Reihe von Auflaufkastenrohren und jedes einzelne Einspritzrohr befindet sich zwischen benachbarten Reihen von vertikalen Rohren. Jedes dieser Einspritzrohre dosiert Dünnstoff-Siebwasser in den Sammler unmittelbar oberhalb eines benachbarten Auflaufkastenrohrs. Der Dünnstoffstrom schwenkt und geht direkt in das benachbarte Strömungsrohr. Als Resultat der Position der Einspritzrohre und des Verlaufs des Dünnstoffstroms kann auf diesem Wege die Konsistenz über die Maschine in kleinen Abständen bis zu 35 mm gesteuert werden, was im Allgemeinen der halben Distanz zwischen den Mitten der benachbarten Rohrreihen entspricht.
Ein wichtiges Merkmal des Beloit Concept IV-MH^TM-Auflaufkastens ist die Bauweise der Rohrgruppe. Die Concept IV-MH^TM-Rohrgruppe umfasst eine Reihe von Strömungsrohren, jedes mit einem runden Eintritt, eine unmittelbar folgende Aufweitung zu einem größeren Durchmesser und einen allmählichen Übergang zu einem rechtwinkligen Austritt. Dieses neuartige Rohr wird in der US-Patentschrift 5,296,091 beschrieben und in 4 dargestellt. Die Bauform lässt den Zellstoffstrom durch den Übergang beschleunigen. Die so gestalteten Rohre stellen einen Druckabfall bereit, um zu helfen, dass eine gleichmäßige quergerichtete Stromverteilung erreicht wird. Ausreichende Turbulenz wird für die Faserdispergierung erzeugt und das Rohrpaket richtet ein einheitliches Geschwindigkeitsprofil ohne Querströme in einem Düsenbereich ein. Außerdem optimiert Beloit's Concept IV-MH^TM-Auflaufkasten die Ganzstoffkonsistenz durch das Bereitstellen der idealen Rohrlänge. Tests haben gezeigt, dass längere Rohre Flächengewichtsstreifen erzeugen können. Die kürzeren Rohre des Concept IV-MH^TM-Auflaufkastens stellen Profile mit viel gleichmäßigerer Konsistenz bereit.
Ein Auflaufkasten wie der im Patent 5,196,091 beschriebene, kann ebenfalls einen parabolisch geformten, konischen Sammler aufweisen. Diese Form stimmt genau mit der theoretischen Form überein, die für eine einheitliche Druckverteilung über die Breite einer Papiermaschine notwendig ist. Das Ergebnis ist eine einheitlichere quergerichtete Stromverteilung für eine bessere Blattqualität.
Ein anderes Merkmal des Concept IV-MH^TM-Auflaufkastens ist der lineare Stromlauf vom Sammler durch das Rohrpaket und durch die Schlitzöffnung, während hohe Düsengeschwindigkeiten aufrecht gehalten werden. Dies stellt einen stabilen Stromzulauf und eine saubere Funktion des Auflaufkastens bereit.
Der Düsenbereich des Concept IV-MH^TM-Auflaufkastens ist in mehrere Kanäle aufgeteilt, jeder durch ein flexibles Blatt getrennt. Diese Blätter steuern fein abgestufte Turbulenzen und erhalten die Schichtreinheit aufrecht. Der Concept IV-MH^TM liefert eine außergewöhnlich niedrige Turbulenzintensität in der Nähe des Auslaufs des Auflaufkastens. Diese niedrige Intensität zusammen mit der hohen Stabilität ist für einen Betrieb mit hoher Geschwindigkeit wichtig. Ein Düsenbereich, der solche flexiblen Blätter verwendet, wird in der US-Patentschrift 3,607,625 beschrieben, die der Beloit Corporation zugeteilt ist. Solche flexiblen Blätter werden von Beloit Corporation als Converflo^TM-Blätter verkauft und vermarktet. Die hohe Stromstabilität der Rohrgruppe und der Düsenkombination des Concept IV-MH^TM-Auflaufkastens hält einen eigenständigen Stromfluss zu der Schlitzöffnung aufrecht und das Resultat ist eine hochauflösende Profilsteuerung.
Ein weiteres Merkmal des Einspritzsystems des Beloit Concept IV-MH^TM-Auflaufkastens ist, dass während die Konsistenz geändert wird, sich die Durchflussrate durch die Auflaufkastenrohre nicht ändert. Dies schließt mögliche Querströme aus, die in der Düse erzeugt werden und macht es möglich, Flächengewicht zu profilieren, ohne ein Faserorientierungsproblem zu erzeugen. Wie bereits erwähnt ist die Faserorientierung der andere Bereich, der erhöhte Qualitätsansprüche in der Papierproduktion erfordert. Die Flächengewichtsprobleme sind erkannt und bewältigt durch das Verdünnungssteuersystem von Beloit's Concept IV-MH^TM-Auflaufkasten, wie im Patent 5,196,091 beschrieben. Die Probleme der Faserorientierung sind Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Wie angemerkt ist die Faserorientierungssteuerung ein zweites Problem der Papierproduktion, das in modernen Papiermaschinen Beachtung erfordert. Dies ist eine Eigenschaft, die stark abhängig ist von Bauweise und Arbeitsweise des Auflaufkastens und ist kritisch für viele Papiersorten. Ausrichtungsfehler der Fasern können Verwölbung in Papptafeln, diagonalen Verzug in Kopierpapier und Stapelneigung in Hartpostpapier beeinflussen.
Faserorientierungsprofile sind anfälliger für Bedingungen im Stromfluss des Auflaufkastens als Flächengewichtsprofile. Ausrichtungsfehler der Fasern können sogar bei einem flachen Flächengewichtsprofil vorkommen.
Es gibt viele Faktoren, die die Faserorientierung beeinflussen. Diese umfassen die Verrohrungsart, Druckverteilung im Sammler, Verrohrungsmuster im Auflaufkasten (speziell an den Rändern), Querströmungsbedingungen, Sauberkeit, Schlitzlippenprofil, Ganzstoffverteilung auf dem Sieb und Bahnbildungsabläufe. Die grundlegenden Mechanismen, um die Faserorientierung zu steuern und zu messen liegen vor und sind dem Fachmann leicht verständlich.
Beloit's Concept IV-MH^TM wurde als völlig neuer Ansatz zur Profilsteuerung entwickelt. Anstatt von der Verbiegung der Schlitzlippe abhängig zu sein, wie obenstehend beschrieben, stellt der neue Concept IV-MH^TM örtliche Steuerung der Stromkonsistenz bereit. Dies erlaubt, wie beschrieben, einfachere und genauere Steuerung des Flächengewichts. Außerdem wird die Faserorientierung durch Öffnen oder Schließen von Randströmungsventilen mit hoher Kapazität reguliert, einem Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Die Faserorientierung ist völlig unabhängig von der Flächengewichtssteuerung.
Die Faserorientierung wird durch die Strömung am Rand eines Rohrpakets beeinflusst. Falls ein Strömungsdefizit oder ein Strömungsübermaß am Rand des Rohrpakets auftritt, ist die Faserorientierung uneinheitlich. Andererseits ist, wenn die Strömung über die gesamte Breite des Auflaufkastens nahezu einheitlich ist, das Faserorientierungsprofil nahezu einheitlich, einschließlich an den Rändern. Für verschiedene Papiersorten ist es wünschenswert, die Faserorientierung durch die Steuerung der Durchflussrate durch spezielle Randströmungsrohre in dem Rohrpaket zu steuern. Mit gesteuerten Randströmungsrohren hat der Papierhersteller ein Werkzeug zur direkten, aktiven Steuerung der Faserorientierung.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung des Verzugs der Faserorientierung in einer Stoffbahn wird in der US-Patentschrift 4,687,548 beschrieben. Das Patent 4,687,548 beschreibt eine Anordnung, wobei Umleitungsströme einer Zellstoffschwemme durch gegenüberliegende Durchgänge seitlich von einem Turbulenzgenerator und vor dem Schlitzbereich oder Auslasskanal des Auflaufkastens durchlaufen. Das Ausmaß und/oder die wechselseitige Verbindung der Umleitungsströme werden abgestimmt, um den Verzug der Faserorientierung zu steuern, indem die Umleitungsströme einen Querstrom im Auslaufstrom der Zellstoffschwemme des Auflaufkastens erzeugen, dessen Geschwindigkeit den Verzug der Faserorientierung ausgleicht.
Ein anderes Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Faserorientierung ist vorher schon im Beloit Concept IV-MH^TM-Auflaufkasten benutzt worden. Beloit's Concept IV-MH^TM-Auflaufkasten erreicht Randströmungssteuerung durch die Bereitstellung von Randströmungsventilen, um die Strömung in den Randrohren zu regulieren, die einen Teil des Rohrpakets bilden. Die Beloit Richtelemente oder flexiblen Blätter, die dem Rohrpaket folgen, stehen wie eine Reihe von parallelen Fahnen in den vollen Strömungskanälen und verlaufen von einer Seite des Strömungskanals zur anderen, sodass die gesamte Zellstoffschwemme durch sie hindurchfließt.
Es hat sich allerdings herausgestellt, dass die derzeitigen rechteckigen Einlassöffnungen der Randströmungsrohre eines Rohrpakets des Concept IV-MH^TM-Auflaufkastens den Gesamtstrom zu den Randströmungsventilen einschränkt und dadurch die Durchflussmenge, die aus den Randrohren austritt, einschränkt. Nach vielen Erfahrungen aus der Praxis ist die gegenwärtige Größenordnung von Zellstoffdurchfluss durch ein Randströmungsventil nicht geeignet, um Faserorientierung oder Winkel zu steuern. Die derzeitigen rechteckigen Einlassöffnungen und die damit verbundenen Probleme werden nachfolgend ausführlicher besprochen und beschrieben werden in Verbindung mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
EP-A-0 595 325 offenbart eine Auflaufkastenanordnung, die mehrere Rohre mit Randströmungsrohren einsetzt, welche ein Einlassrohr, das einen gefasten Randöffnungseinlass definiert und ein rundes Auslassrohr mit größerem Durchmesser umfassen.
In der oben genannten US-Patentschrift 5,196,091 wird eine Auflaufkastenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben.
Schlechte Zellstofffaserausrichtung oder Faserorientierung in einem Auflaufkasten beeinflusst die Charakteristiken des produzierten fertigen Papiers. Randströmungsrohre und Randströmungsventile werden eingesetzt, um Faserorientierung zu steuern. Allerdings wird bei derzeitigen Bauarten in einigen Fällen nicht genug Durchfluss durch die Randströmungsrohre und Randströmungsventile bereitgestellt, um die schlechte Faserausrichtung auszugleichen.
Es ist deshalb eine vorrangige Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Auflaufkastenanordnung bereitzustellen, die die oben erwähnten Unzulänglichkeiten der Auflaufkastenanordnungen des Stands der Technik überwindet.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer neuen Bauweise von Randströmungsrohren und Randströmungsventilen, die in modernen Auflaufkästen eingesetzt werden können, um die Strömung an den Rändern eines Rohrpakets im Auflaufkasten zu erhöhen, was eine verbesserte Faserorientierung erlauben wird, wenn mehr Strömung notwendig ist, um schlechte Faserorientierung zu korrigieren.
Um dies zu erreichen ist die Auflaufkastenanordnung der Erfindung durch die Merkmale gekennzeichnet, die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 beansprucht sind.
Die Lösung, den Zellstoffdurchfluss durch Randströmungsventile eines Rohrpakets in einem Auflaufkasten zu erhöhen und dadurch die Durchflussmenge, die aus den Randströmungsrohren austritt zu erhöhen, liegt in der Verwendung einer Fase an jedem Einlass der Randströmungsventile. Die vorliegende Erfindung erhöht den maximalen Durchfluss durch die Randströmungsventile um mindestens 15%, ohne gleichzeitig den minimalen Durchfluss durch die Randströmungsventile zu ändern. Auf diese Weise erweitert die vorliegende Erfindung den Durchflussbereich durch Randströmungsventile in einem Auflaufkasten, um die Faserorientierung in den Situationen, wo mehr Durchfluss notwendig ist, zu verbessern.
Die Steuerung des Schlitzdurchflusses ist ein Schlüssel zur guten Profilerzeugung in einem Auflaufkasten einer Papiermaschine. Das Ziel ist, den Auflaufkasten anzupassen, um in Maschinenrichtung einen einheitlichen Ausfluss zu erzeugen, der diese Eigenschaft auf dem Sieb, das dem Auflaufkasten nachgeschaltet ist, aufrecht erhält, ohne die Bahn zu zerreisen. Ein flaches Faserorientierungsprofil zeigt an, dass keine Querströmung auftritt.
Der Beloit Concept IV-MH^TM-Auflaufkasten enthält Randströmungsventile. Diese Ventile können den Ganzstoffdurchfluss in einer Säule von Rohren in einem Rohrpaket, die den Behälterseiten oder Seiten des Auflaufkastens am nächsten sind, erhöhen oder vermindern.
Es wurde festgestellt, dass Steuerung der Strömung in den hintersten Rohren eine unmittelbare Auswirkung auf die Faserorientierung haben kann, ohne das Flächengewichtsprofil durcheinander zu bringen. Das Randströmungsventil erlaubt den Papierherstellern die Faserorientierung durch Justieren eines Stößels des Ventils zu steuern, das sich auf dem Auflaufkasten vorne und hinten befindet. Allerdings stellt ein weit geöffneter Durchfluss durch die Randströmungsventile zeitweise nicht genug Strömung bereit, um die Probleme der Ausrichtungsfehler der Fasern zu korrigieren.
Demzufolge ist ein Merkmal dieser Erfindung, den Durchflussbereich von Randströmungsventilen zu erhöhen, um die Faserorientierung von Papier, das durch eine Papiermaschine hergestellt wird, zu verbessern.
Ein anderes Merkmal der Erfindung ist, eine einheitliche Faserorientierung zu verbessern, ohne nachteilig Flächengewichtsprofile zu beeinflussen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, ein flaches Faserorientierungsprofil bereitzustellen und dadurch Querströmung von Fasern zu eliminieren oder beträchtlich zu reduzieren.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann beim Lesen der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, ersichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Seitenansicht eines typischen Auflaufkastens einer Beloit Concept IV-MH^TM Papiermaschine, bei der die Seitenabdeckung entfernt wurde, um das Innere des Auflaufkastens zu zeigen.
2 ist eine Schnittansicht entlang der Ebene II-II von 1 und zeigt eine Rohrtafel eines Rohrpakets.
3 ist eine Schnittansicht entlang der Ebene III-III von 1 und zeigt Richtelemente des in 1 dargestellten Auflaufkastens.
4 ist eine Schnittansicht entlang der Ebene IV-IV von 2 und zeigt einen Teil einer Draufsicht des in 1 dargestellten Auflaufkastens.
5 ist eine teilweise Draufsicht des in 1 dargestellten Auflaufkastens, wobei eine obere Abdeckung entfernt wurde, um das Innere des Auflaufkastens zu zeigen.
6 ist eine vergrößerte Ansicht der Rohre C und M von 4.
6a ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht von einem der Rohre in den 1 bis 6.
7 ist eine Grafik, die die Auswirkung von Randströmung zeigt und wie Randströmung der Faserorientierung zugeordnet ist.
8 ist eine Teilschnittansicht eines Randströmungsrohrs und eines Randstromungsventils gemäß der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine schematische Darstellung der erwünschten Faserorientierung von perfekt ausgerichtetem Papier.
9a ist eine schematische Darstellung der Faserausrichtung, wenn zuviel Durchfluss aus den Randrohren eines Auflaufkastens, wie dem Auflaufkasten von 1, austritt.
9b ist eine schematische Darstellung der Faserausrichtung, wenn nicht genügend Durchfluss aus den Randrohren eines Auflaufkastens, wie dem Auflaufkasten von 1, austritt.
10 ist eine Teilschnittansicht eines Randströmungsrohres, wie das in 8 dargestellte, mit einem Faswerkzeug, welches benutzt wird, um den gefasten Einlass der vorliegenden Erfindung zu erzeugen.
11 ist eine Grafik, die den Durchfluss als eine Funktion der Ventilstellung darstellt, wobei eine Einlassöffnung mit rechtwinkliger Kante für ein Randströmungsrohr benutzt wird.
12 ist eine Grafik, die den Durchfluss als eine Funktion der Ventilstellung darstellt, wobei eine Einlassöffnung mit einer Kantenfase von 0,04 Inch für ein Randströmungsrohr benutzt wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Einlassöffnung mit gefaster Kante an einem linearen Randströmungsrohr gemäß der vorliegenden Erfindung wird in 8 gezeigt. Das Randströmungsrohr mit der Kantenfase an der Einlassöffnung erhöht, wenn nötig, den maximalen Durchfluss von Zellstoff, der durch ein Randströmungsventil fließt und erlaubt dadurch eine verbesserte Faserorientierung des Zellstoffs, der durch den Auflaufkasten fließt.
Beloit's Concept IV-MH^TM-Auflaufkastenstruktur mit Randströmungsventilen wird schematisch dargestellt und beschrieben in den 1 bis 6a.
Mit Bezug auf 1 wird eine schematische Ansicht eines Beloit Concept IV-MH^TM-Auflaufkastens 1 gezeigt. Der Auflaufkasten 1 ist in vier Bereiche aufgeteilt. Von links nach rechts auf der Zeichnung betrachtet besteht der Auflaufkasten 1 aus einem Sammler 2, gefolgt von einem Rohrpaket 3 und Richtelementen 4, die in eine Schlitzöffnung 5 führen, welche einen Strahl von Zellstoff vom Auflaufkasten zum nächsten Schritt im Papierherstellungsprozess lenkt. Eine Zellstoffschwemme läuft durch den Auflaufkasten 1 vom Sammler 2 zur Schlitzöffnung 5 und wird durch Pfeile 6 dargestellt. Der Auflaufkasten 1 lenkt den Strom der Zellstoffschwemme von einem Zellstoffschwemmentank 7, der schematisch links unten in 1 dargestellt ist, durch den Sammler 2 hindurch, dann weiter von links nach rechts, wie durch die Pfeile 6 in 1 dargestellt. Die Zellstoffschwemme fließt durch die Rohre 8 des Rohrpakets 3, dann weiter zwischen den Richtelementen 4 hindurch, bevor sie nach rechts durch die Schlitzöffnung 5 austritt. Die Außenlinie des Durchgangs des Zellstoffschwemmenstroms des Auflaufkastens ist als Rand 9 des Auflaufkastens 1 dargestellt.
Die 2, 3 und 4 sind Schnittansichten, die das Innere des Auflaufkastens 1 entlang unterschiedlicher Schnittebenen darstellt.
2 ist ein Schnitt entlang der Ebene II-II der 1, der durch das Rohrpaket 3 verläuft, um eine Rohrtafel 10 des Rohrpakets 3 zu zeigen. Die Rohrtafel 10 von 2 ist eine flache stabile Tafel aus Metall, in der sich eine Serie von Löchern in Reihen und Spalten befinden. Einigen der Löcher der Rohrtafel 10 von 2 sind Kennbuchstaben C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N und O zugewiesen, um bei der Erklärung der Wirkungsweise des Auflaufkastens 1 der 1 zu unterstützen. In 2 ist die Struktur der Mitte des Auflaufkastens 1 weggelassen, wie durch die Bruchlinien in 2 gezeigt wird; tatsächlich gibt es weit mehr Löcher von links nach rechts und der Auflaufkasten 1 ist tatsächlich weitaus breiter im Verhältnis zu seiner Höhe als gerade in 2 gezeigt wird.
3 ist der 1 entlang der Schnittebene III-III entnommen, die durch die Richtelemente P, Q, R und S läuft. Wie gesagt ist die Struktur in der Mitte des Auflaufkastens 1 weggelassen und der tatsächliche Auflaufkasten 1 wäre weitaus breiter im Verhältnis zu seiner Höhe.
4 ist ein Schnitt entlang der Ebene IV-IV von 2.
Zurückkommend zu 2 ist jedes Loch C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, O und andere der Eingang eines separaten Metallrohrs 8. Die Rohre 8 sind längsgerichtet in dem Rohrpaket 3 in den 1 und 4 dargestellt. Dieselben Buchstaben beziehen sich auf dieselben Rohre und/oder Löcher in den 1 bis 6. Die Zellstoffschwemme fließt durch die Rohre 8 in das Rohrpaket 3 und fließt nicht im Bereich zwischen den Rohren 8, welcher die stabile Struktur des Rohrpakets 3 darstellt. Die gesamte Zellstoffschwemme fließt durch diese Rohre 8.
Der vorrangige Zweck des Rohrpakets 3 ist, die Zellstoffschwemme zu veranlassen, um 90 Grad dort zu schwenken, wo sich der Sammler 2 mit den Rohren 8 verbindet und den Zellstoff in dieselbe Richtung (von links nach rechts) laufen zu lassen.
In 2 bestehen die Rohre C, D, E, F und G auf der linken Seite des Rohrpakets 3 aus einem Satz 12 von linken Randströmungsrohren 8, welche nicht in 1 sichtbar sind; die Rohre H, I, J, K und L auf der rechten Seite des Rohrpakets 3 in 1 und 2 bestehen aus einem Satz 13 von rechten Randströmungsrohren 8. Das Rohrpaket 3 ist ausgerüstet, um die Strömung der Zellstoffschwemme in den Randströmungsrohren C bis G und H bis L des Rohrpakets 3 zu steuern. Jeder Satz 12 und 13 von Randströmungsrohren hat ein einzelnes Randströmungsventil 14.
Es wird nun auf 4 Bezug genommen, um die Randströmungsrohre deutlicher zu sehen. Ein linkes Randströmungsrohr C, ein rechtes Randströmungsrohr H, die Rohre M und O, die keine Randströmungsrohre sind, die Randströmungsventile 14 der beiden Sätze 12 und 13 der Randströmungsrohre C bis G und H bis L, der äußere Strömungskanal 9, das Rohrpaket 3 und die Zellstoffschwemme, die von einem Verteilungsbalken (nicht dargestellt) des Sammlers 2 durch die Rohre 8 strömt, werden gezeigt. Nur wenige der Rohre 8 zwischen den Rändern 9 des Rohrpakets 3 werden in 4 stellvertretend für das Rohrpaket 3 gezeigt. 4 zeigt, dass die Ventilelemente 14, die die Strömung durch die Randströmungsrohre C bis G und H bis L steuern, halbzylindrische (oder im Querschnitt halbmondförmige) Stangen sind.
In den 2 und 4 wurde das linke Ventilelement 14 der 2, welches, wie mit Bezug auf 4 gesehen, dasselbe wie das obere Element 14 der 4 ist, gedreht, sodass es teilweise über den linken Satz 12 der Randströmungsrohre C bis G hinausragt und dadurch teilweise die Strömung der Zellstoffschwemme durch den linken Satz 12 der Randströmungsrohre C bis G blockiert und dadurch reduziert. Das Ventilelement 14 auf der rechten Seite von 2 und im unteren Teil von 4 ist, wie mit Bezug auf 4 gesehen, gedreht, sodass sich sein halbmondförmiger Querschnitt vollkommen außerhalb des rechten Satzes 13 der Randströmungsrohre H bis L befindet und deshalb vollen Durchfluss der Zellstoffschwemme durch den rechten Satz 13 der Randströmungsrohre H bis L erlaubt. Jedes der Ventilelemente 14 kann geschlossen oder geöffnet werden, um unabhängig die Strömung durch die Sätze 12 und 13 der Randströmungsrohre C bis G oder beziehungsweise H bis L zu drosseln. Die Ventile 14 können zurückgestellt werden, sodass beide Ventile 14 blockieren oder frei von Durchfluss der Zellstoffschwemme sind. Die Ventile 14 werden von Steuerungskästen 15 außerhalb des Strömungskanals 9 gesteuert, wie in 4 dargestellt wird.
Es werden nun die 1 und 3 betrachtet, die die Richtelemente 4 zeigen. Die Richtelemente 4 sind eine Serie von im Allgemeinen parallelen aber auf einen Punkt zulaufenden einzelnen Richtelementen P, Q, R und S und sind flexible Blätter, die wie Flaggen an einem Flaggenmast montiert sind (jedoch stabiler), sodass sich deren rechte Enden, wie in 1 gezeigt wird, frei verbiegen können und deren linke Enden durch das Rohrpaket 3 abgestützt werden. Die Funktion der Richtelemente wurde im Kapitel Stand der Technik dieser Anmeldung dargelegt und wird weiter erklärt zum Beispiel in der US-Patentschrift 3,607,625 in Spalte 5, Zeilen 52 bis 75.
Der Auflaufkasten 1, der in den 1 bis 6 dargestellt und beschrieben wird, erreicht die Steuerung der Randströmung durch Bereitstellung von Ventilen 14, um die Strömung in den Randströmungsrohren C bis G und H bis L, die einen Teil des Rohrpakets 3 bilden, zu regulieren. Die Richtelemente 4 sind wie eine Serie von parallelen Flaggen, die sich in dem vollen Strömungskanal zwischen den Rändern 9 und hinter dem Rohrpaket 3 befinden und von einer zur anderen Seite des Strömungskanals verlaufen, wo die gesamte Zellstoffschwemme durchfliegt.
Die jeweiligen Randströmungsrohre C bis G und H bis L des Rohrpakets 3 des Auflaufkastens haben eigentlich dieselbe Größe wie die inneren Rohre M bis O und können dieselbe Größe haben, wenn dies gewünscht wird. Die jeweiligen Randströmungsrohre C bis G und H bis L und die Rohre M bis O, die keine Randströmungsrohre sind, haben annähernd oder genau dieselben Durchmesser und Längen und weisen deshalb im Wesentlich denselben Strömungswiderstand auf.
Um weiter die Komponenten des Rohrpakets 3 zu erklären, wird nun zu den 5 und 6 Bezug genommen. 5 ist eine Teildraufsicht ohne die obere Abdeckung des Auflaufkastens und zeigt das Innere des Auflaufkastens 1, der in 1 gezeigt wird. Die Zellstoffschwemme fließt durch den Sammler 2 in die Rohre 8 und in die Randströmungsrohre, die durch Rohr C dargestellt werden. Der Strömungskanal wird durch eine linke Behälterseite 16 und eine rechte Behälterseite (nicht dargestellt) des Auflaufkastens 1 definiert. Ein Teil des Zellstoffs fließt durch das linke Ende des Sammlers 2 und wird durch Rohre (nicht dargestellt) im Umlauf zum rechten Ende des Sammlers 2 geleitet. Das linke Randströmungsrohr wird mit linkem Randströmungsventil 14 dargestellt. Es wird ebenfalls in 5 gezeigt, dass das Strömungsventil 14 teilweise geschlossen ist und dadurch den vollen Durchfluss durch das Rohr C verzögert.
6 ist eine vergrößerte Ansicht der Rohre C und M von 4. Wie deutlich sichtbar ist, zeigt 6a die einmalige Rohrbauweise des Beloit Concept IV-MH-Auflaufkastens. Das in 6a dargestellte Rohr zeigt einen runden Einlass 17, eine unmittelbare Erweiterung zu einem größeren Durchmesser 18 und einen allmählichen Übergang in einen rechteckigen Auslass 19. Die Rohrbauweise wird ausführlicher in der US-Patentschrift 5,196,091 beschrieben. Wie bemerkt lässt diese einmalige Anordnung den Strom beschleunigt durch den Übergang fließen. Die Rohre 8 des Rohrpakets 3 bauen ein einheitliches Geschwindigkeitsprofil ohne Querströmungen des Zellstoffs in einem Düsenbereich 4 auf. Wie in 6 dargestellt, wird das linke Randströmungsrohr C des Satzes 12 der linken Randströmungsrohre C bis G mit einem Randströmungsventil 14 gezeigt. Wie in 6 dargestellt wird, ist das Strömungsventil 14 teilweise geschlossen und reduziert dadurch den vollen Durchfluss durch das Randströmungsventil 14. Wenn das Strömungsventil 14 ganz geöffnet ist, wird voller Durchfluss des Zellstoffs durch das Randströmungsventil bereitgestellt. Ein Einlass 22 der Randströmungsrohre des Stands der Technik wird am deutlichsten in 6a gezeigt. Wie ersichtlich ist, hat der Einlass 22 einen Rand von rechteckiger Bauweise. Wie im Kapitel des Stands der Technik dieser Anmeldung dargelegt wird, beschränkt die rechteckige Einlassöffnung den Stromfluss, der durch die Randrohre läuft und kann als Resultat dessen nicht immer die Probleme der fehlerhaften Faserausrichtung korrigieren.
Um zu helfen, die Auswirkung der Randströmung auf die Faserorientierung zu erläutern, wird die 7 bereitgestellt. Die 7 ist eine Grafik eines Faserorientierungsprofils für zwei ähnliche Auflaufkästen, wie sie in den 1 bis 6 erläutert werden. Die Linie 20 zeigt den Faserwinkel, in Bezug auf eine zur Maschine quergestellte Anordnung eines Auflaufkastens, in einem Auflaufkasten mit einem Randströmungsdefizit. Die Linie 21 zeigt den Faserwinkel eines Auflaufkastens mit einer einheitlicheren Strömung an den Rändern. Der Unterschied in diesen Profilen stellt dar, dass die Strömungsrate an den Rändern die Faserorientierung beeinflussen kann. Durch das Steuern der Strömungsrate durch spezielle Randströmungsrohre hat der Papierhersteller eine aktive Kontrolle über die Faserorientierung.
8 ist eine Querschnittsansicht eines Randströmungsrohres 30 und eines Randströmungsventils 14 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 8 dargestellt wird, liegt der Unterschied des Randströmungsrohrs 30, das in 8 gezeigt wird, im Vergleich zu den Randströmungsrohren, die in den 1 bis 6 erläutert werden, im Einlass des Randströmungsrohrs. Der gefaste Einlass 31 des Randströmungsrohrs 30 resultiert in einem erhöhten Durchfluss durch das Randströmungsventil 14 im Vergleich zu der rechteckigen Einlassöffnung der vorliegenden Randströmungsrohre, die in den 1 bis 6 beschriebenen werden.
Ein Concept IV-MH^TM-Auflaufkasten, wie in den 1 bis 6 dargestellt und beschrieben, wurde kürzlich gebaut und an einer Papiermaschine für eine Papiermühle an der Westküste der Vereinigten Staaten installiert. Verschiedene Messtechniken, die dem Fachmann bekannt sind, wurden eingesetzt, um die Faserorientierung des Papiers, das auf der Papiermaschine produziert wurde, zu messen. Es wurde bestimmt, dass nicht genug Strömung aus den Randströmungsrohren des Auflaufkastens kam, da die Faserorientierung aus dem Winkel war. Die 9 zeigt eine schematische Darstellung der erwünschten Faserorientierung des hergestellten Papiers. 9a ist eine schematische Darstellung der Faserausrichtung, wenn zuviel Strömung durch die Randrohre eines Rohrpakets in einem Auflaufkasten bereitgestellt wird. 9b ist eine schematische Darstellung dessen, was passiert, wenn nicht genug Strömung durch die Randrohre einer Rohrpakets in einem Auflaufkasten bereitgestellt wird. Wie allgemein bekannt ist, folgt Flüssigkeit dem Weg des geringsten Widerstandes. Zuviel Flüssigkeit an den Rändern zwingt den Flüssigkeitsstrom in Richtung der Mitte der Maschine, wie in 9a dargestellt wird. Dieses Phänomen wird als Zuströmbedingung bezeichnet. Nicht genug Flüssigkeit an den Rändern wird dem Flüssigkeitsstrom erlauben, in Richtung der Ränder der Maschine zu fließen, wie in 9b dargestellt wird. Dieses Phänomen wird als Abströmbedingung bezeichnet. Um zu helfen sichtbar zu machen, wie der Zellstoff den Auflaufkasten verlassen sollte, kann an einen frei fliesenden Fluss gedacht werden. Ohne jeden äußeren Einfluss ist die Oberflächenströmung des Flusses ganz gleichmäßig und ununterbrochen. Wenn Wind über das Wasser streicht oder ein Boot auf dem Fluss fährt, werden Wellen auf der Oberfläche des Wassers erzeugt und beeinflussen dadurch die gleichmäßig gerade Strömung auf der Flussoberfläche. Die Wellen erzeugen eine Querströmungsbedingung auf der Flussoberfläche, was zum Ergebnis hat, dass die Flussoberfläche in einer ungleichmäßigen, nicht linearen Weise fließt. Ein ähnliches Strömungsmuster ist in einem Fluss von Zellstoff, der einen Auflaufkasten verlässt, zu sehen, wenn zuviel oder zu wenig Strömung an den Rändern des Auflaufkastens auftritt.
Für den bestimmten Concept IV-MH^TM-Auflaufkasten, der in der oben erwähnten Papiermühle installiert und getestet wurde, war die Faserorientierung repräsentativ, die in 9b dargestellt wird, da nämlich eine Abflussbedingung beobachtet wurde. Nachdem die Randströmungsventile ganz geöffnet wurden, wurde nicht genug Strömung bereitgestellt, um die erwünschte Faserorientierung, wie sie in 9 dargestellt wird, zu erzielen. Es wurde deshalb mehr Durchfluss durch die Randströmungsventile in dem Rohrpaket dieses bestimmten Concept IV-MH^TM-Auflaufkastens benötigt.
Die Probleme, die in Bezug auf den oben erwähnten Concept IV-MH^TM-Auflaufkasten auftraten, führten zu der Erfindung der gegenständlichen Anmeldung. Früher, bei anderen Auflaufkästen des Stands der Technik, die vor der Erfindung des Concept IV-MH^TM entwickelt und gebaut wurden, wurden ständig Versuche unternommen, um den Durchfluss durch Rohre eines Rohrpakets zu erhöhen. Ein Konzept, das benutzt wurde, um Durchfluss zu erhöhen, führte zu der Bereitstellung von gefasten Einlässen an Standardrohren. Obwohl das Fasen von Rohren den Durchfluss erhöhte, ist das Fasen allerdings nicht umkehrbar. Mit anderen Worten, es gab keine Steuerung der Strömung durch die Rohre dieser Auflaufkästen des Stands der Technik. Die Randströmungsventile des Concept IV-MH^TM-Auflaufkasten sind fähig, die Strömung durch die Randströmungsrohre zu steuern. Allerdings stellen die rechteckigen Einlassöffnungen der Randströmungsventile nicht immer genug Strömung an den Rändern bereit, um fehlerhafte Faserausrichtung zu korrigieren. Gemäß der vorliegenden Erfindung erhöht die Kombination von Randströmungsventilen und zusätzlichen gefasten Einlässen an den Randströmungsrohren in einem Rohrpaket den Durchflussbereich durch das Rohr und erlaubt gleichzeitig die Fähigkeit, die Durchflussmenge durch das Rohr zu steuern.
Der gesamte Durchfluss durch das Randströmungsventil der vorliegenden Erfindung wird durch das Randströmungsventil 14 gesteuert. Durch das Bereitstellen eines gefasten Einlasses 31 an dem Randströmungsrohren wird der Durchfluss durch das Randströmungsventil bei ganz geöffnetem Strömungsventil um zumindest 15% erhöht. Der Hinweis auf die 11 und 12 zeigt dieses Ergebnis. Die Einlassöffnungen der Randströmungsrohre des oben beschriebenen problematischen Concept IV-MH^TM-Auflaufkastens wurden gefast, um den Durchfluss durch die Randströmungsventile zu erhöhen. Mit dem erhöhten Durchfluss durch die Rohre wurde die Faserorientierung am Abfluss, wie in 9b dargestellt, korrigiert und führte zu einer Faserorientierung wie in 9 dargestellt.
Die 11 und 12, die kurz vorhergehend erwähnt wurden, zeigen eine Cv-Kurve eines ungefasten Randströmungsrohrs und Randströmungsventils beziehungsweise eine Cv-Kurve für ein gefastes Randströmungsrohr und Randströmungsventil. Cv ist die Durchflusszahl, zum Beispiel gilt Cv = 1, wenn eine Gallone pro Minute mit einem Druckabfall von 1 psi durchläuft. Wie ersichtlich ist, ist bei voller Öffnung der Durchfluss durch das Randströmungsrohr und das Randströmungsventil mit einer gefasten Einlassöffnung um 15 bis 18 Prozent höher als der Durchfluss durch ein Randströmungsrohr und Randströmungsventil mit einem rechteckigen Standardeinlass.
Der Einlass an jedem Rohr in einer Rohrpaketanordnung leistet einen hohen Beitrag zum Gesamtdruckverlust oder zur Durchflussbeschränkung des Durchflusses durch das Rohrpaket. Das Zufügen einer Fase am Einlass der Randströmungsrohre des Rohrpakets erhöht die maximale Durchflussfähigkeit durch Randströmungsventile außerordentlich. Wenn das Randströmungsventil auf unter 50 Grad eingestellt wird, ist das Strömungsventil der steuernde Faktor beim Einstellen der Strömung und deshalb beeinflusst die Fase, obwohl sie die Strömung erhöht, den minimalen Durchflussbereich nicht. Wie weiter oben erklärt wurde ist es manchmal notwendig die Strömung an den Rändern zu reduzieren, um eine Zuströmbedingung, wie in 9a gezeigt wird, zu korrigieren. Allerdings ist das Randströmungsventil oberhalb 50 Grad nicht mehr der steuernde Faktor bei der Einstellung der Strömung. Vielmehr ist die Durchflussmenge, die durch das Rohr fließt oder durch das Randströmungsventil fließt der steuernde Faktor. Ein gefaster Einlass erfasst mehr Zellstoff, wenn dieser von einem Sammler zu einem Rohrpaket fließt, was als Ergebnis die Durchflussmenge von Zellstoff durch ein Randrohr erhöht.
Wie bemerkt wird ein großer Einfluss auf den Faserwinkel durch Strömungsdefizit oder Strömungszulauf an den Rändern eines Auflaufkastens ausgeübt. Ein Beispiel für ein Strömungsdefizit wäre, wenn an einem Rand eine niedrige Strömungsbedingung auftritt und die Strömung von dem Auflaufkasten in Richtung des Bereichs niedriger Strömung (dem Bereich des geringsten Widerstandes) fließen würde, um diese auszugleichen (wie in 9b gezeigt wird). Dies würde eine Querströmung erzeugen, die bewirken könnte, dass sich die Fasern in scharfen Winkeln in Richtung der Mitte der Strömung in Maschinenrichtung ausrichten, was durch die Benutzung des Randströmungsventils korrigiert werden kann, indem einfach das Ventil geöffnet wird, um den Durchfluss am Rand zu erhöhen. Das Randströmungsventil kann ebenso zurückgedrosselt werden, um die Strömung am Rand zu vermindern, wenn Tests eine Strömungszunahme am Rand zeigen, die zu einer Konfiguration führen, wie die, die in 9a gezeigt wird. Obwohl es viele Komponenten und Faktoren in einer Papiermaschine gibt, die den Faserwinkel beeinflussen können, ist das Randströmungsventil ein wirkungsvolles Werkzeug, um den Faserwinkel anzupassen, der nötig ist, um perfekt ausgerichtetes Papier herzustellen. Einen angemessenen Durchflussbereich durch ein Randströmungsventil zu haben erlaubt dem Papierhersteller Zuströmbedingungen und/oder Abströmbedingungen, die in den 9a beziehungsweise 9b gezeigt werden, zu korrigieren.
Die rechteckigen Einlassöffnungen der Randrohre des Stands der Technik stellen keinen Durchflussbereich bereit, der weit genug ist, um Faserorientierung zu korrigieren, wenn mehr Strömung an den Rändern nötig ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung erhöht die Fase den Durchfluss, indem sie die Einlassöffnung größer erscheinen lässt als sie ist. Die Rohreinlassöffnung ist verantwortlich für einen Grossteil des Widerstands durch das Ventil und die Fase vermindert diesen Widerstand und erhöht den maximal verfügbaren Durchfluss durch das Randstromventil, während das Innere des Ventils nach wie vor in der Lage ist, die minimale Durchflussrate zu steuern.
10 zeigt einen Teil des Randströmungsrohrs von 8 mit einem Faswerkzeug, welches verwendet wird, um die Fase in dem Randströmungsrohr zu erzeugen. Der gefaste Einlass der vorliegenden Erfindung wird wie nachfolgend beschrieben hergestellt.
Eine Fase von 0,04 Inch ist die optimale Fase, da typische Randströmungsrohre eine Rohrwand 32 mit einer Dicke von nur 0,065 Inch haben. Zudem sind typische Randströmungsrohre an eine Rohrpaketplatte oder Tafel eines Rohrpakets lasergeschweißt. Die optimale Faser würde die Laserschweißnaht nicht beeinflussen. Die Fase von 0,04 Inch lässt einen guten Sicherheitsspielraum für Baufestigkeit in der Rohrpaketlatte und der Laserschweißnaht.
Das Faswerkzeug 40 hat einen Schaft 41 von 0,25 Inch Durchmesser, sodass es mit einer Pneumatikwerkzeugmaschine mit Winkelkopf (nicht dargestellt) benutzt werden kann. Unter Berücksichtigung des Materials, das für Randrohre benutzt wird, liegt die ideale Schnittgeschwindigkeit bei 400 bis 600 Upm. Die Schnitttiefe wird durch einen Anschlagbund 42 kontrolliert. Der Boden des Anschlagbunds 42 weist eine Teflonscheibe 45 auf, die angebracht ist, um die Oberfläche des Rohrpakets zu schützen. Eine Schneide 44 zieht die Späne auf die Oberfläche und muss gereinigt werden nachdem jedes Rohr fertig gestellt ist.
Das Fasenschneidwerkzeug 40 ist selbstzentrierend und beschädigt die innere Oberfläche des Randströmungsrohres nicht. Die Schneide 44 kann eine aufstehende Kante hinterlassen, die mit einem Quarzstein mit 120-er Körnung und Schmirgelpapier entfernt werden kann. Jeder Grat oder scharfe Kante, die die Schneide 44 hinterlässt, kann mit einer feinen Ein-Inch-Scotchbrite-Walze entfernt werden. Rattermarken, die das Faswerkzeug 40 hinterlässt können mit einem Schleifstein mit einem Durchmesser von einem Inch unter einem Winkel von 82 Grad geschliffen werden.
Die gefasten Einlässe der Randströmungsrohre sind im Allgemeinen nicht breiter geschnitten als 0,04 Inch. Unterschiedliche Schnitttiefen können abhängig von der Fasenbreite eingestellt werden. Die Vorgehensweise ist, eine Abstimmscheibe 45 über die Schneide 44 zu legen und die Schneide 44 in das Rohr, das gefast werden soll, einzufahren, sodass Punktberührung hergestellt ist. Der Anschlagbund 42 wird eng gegen die Abstimmscheibe 45 gedrückt und zwei Einstellschrauben (nicht dargestellt) am Anschlagbund 42 werden angezogen. Es sollte eine Stichprobe gemacht werden bevor jedes Rohr gefast wird, um sicher zu stellen, dass sich der Anschlagbund 42 nicht verschoben hat. Die Dicke der Abstimmscheibe wird sich ändern in Abhängigkeit der Größe der erforderlichen Fase. Eine 5/8 Unterlagsscheibe aus rostfreiem Stahl, die auf die korrekte Dicke abgearbeitet wird, ist eine hervorragende Abstimmscheibe.
Um den größtmöglichen Durchfluss durch die Randströmungsventile bereitzustellen, sollte eine Fase an allen Randströmungsrohren innerhalb eines Satzes von Randströmungsrohren, die sich an den Rändern eines Rohrpakets eines Auflaufkastens befinden, bereitgestellt werden.
Obwohl hier eine Anordnung zur Erweiterung des Durchflussbereichs von Randströmungsventilen in einem Rohrpaket, das sich in einem Auflaufkasten befindet, dargestellt und ausführlich beschrieben wurde, können verschiedene Änderungen gemacht werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Auflaufkastenanordnung (1) zur Erweiterung eines Durchflussbereichs einer Zellstoffschwemme, die durch Randströmungsrohre (12, 30) eines Rohrpakets (3) innerhalb des Auflaufkastens fließt, wobei die Auflaufkastenanordnung (1) umfasst: einen Sammler (2) zur Aufnahme eines Stroms einer Zellstoffschwemme, ein Rohrpaket (3), das dem Sammler (2) nachfolgt, wobei das Rohrpaket (3) mehrere Rohre (8) enthält, durch die die Zellstoffschwemme fließt, wobei jedes Rohr (8) von den mehreren Rohren (8) ein Einlassteil (17) und ein nachgeschaltetes Teil (18, 19) aufweist, wobei das Einlassteil (17) einen im Wesentlichen runden Bereich (17) definiert, der in einer senkrechten Richtung zur Richtung des Zellstoffflusses eingenommen wird, wobei das nachgeschaltete Teil (18, 19), das ein verlängertes Ende (18) mit einer größeren runden Querschnittsausbildung und einem allmählichen Übergang in einen Auslass (19) aufweist, der eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsanordnung definiert, um einen Druckabfall des Stroms durch das Rohr (8) bereitzustellen, während der Zellstoffstrom durch den allmählichen Übergang beschleunigen kann, wobei die mehreren Rohre (8) ein Randströmungsrohr (12, 13) einschließen, das sich im äußersten Randbereich des Rohrpakets (3) befindet, einen Düsenbereich, der dem Rohrpaket (3) nachfolgt, wobei der Düsenbereich flexible Blätter (4) enthält, an welchen der Strom der Zellstoffschwemme entlang fließt, und eine Schlitzöffnung (5), die dem Düsenbereich nachfolgt und die einen Strahl der Zellstoffschwemme von dem Auflaufkasten (1) zu einem weiteren Prozess der Papierherstellung weiterleitet, gekennzeichnet durch das weitere Umfassen von: einem Randströmungsventil (14), das mit dem Randströmungsrohr (12, 30) verbunden ist, wobei das Randströmungsventil (14) eine halbzylindrische Stange ist, die die Menge der Zellstoffschwemme steuert, die durch das Randströmungsrohr (12, 30) fließt, und einer gefasten Einlassöffnung (31), die Teil des Randströmungsrohres (12, 30) ist, wobei die Kombination aus der gefasten Einlassöffnung (31), dem Randströmungsrohr (12, 30) und dem halbzylindrischen, stangenförmigen Randströmungsventil (14) den Durchflussbereich von Zellstoff erweitert, der durch das Randströmungsrohr (12, 30) fließt, um die Faserorientierung in einem Papierprodukt zu verbessern, das in einem Papierherstellungsprozess produziert wird.
Auflaufkastenanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das weitere Umfassen von: einem zweiten Randströmungsrohr (13, 30), das einen Teil der mehreren Rohre (8) des Rohrpakets (3) ausmacht, wobei sich das zweite Randströmungsrohr (13, 30) in einem am weitesten entfernten Randbereich des Rohrpakets (3) gegenüber dem ersten Randströmungsrohr (12, 30) befindet, einem zweiten Randströmungsventil (14), das mit dem zweiten Randströmungsrohr (13, 30) verbunden ist, wobei das zweite Randströmungsventil (14) eine zweite halbzylindrische Stange ist, die die Menge der Zellstoffschwemme steuert, die durch das zweite Randströmungsrohr (13, 30) fließt, und einer zweiten gefasten Einlassöffnung (31), die Teil des zweiten Randströmungsrohres (13, 30) ist, wobei die Kombination aus der zweiten gefasten Einlassöffnung (31), dem zweiten Randströmungsrohr (13, 30) und dem zweiten halbzylindrischen, stangenförmigen Randströmungsventil (14) den Durchflussbereich des Zellstoffs erweitert, der durch das zweite Randströmungsrohr (13, 30) fließt, um die Faserorientierung in einem Papierprodukt zu verbessern, das in einem Papierherstellungsprozess produziert wird.
Auflaufkastenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Randströmungsrohr (12, 30) und das zweite Randströmungsrohr (13, 30) beide individuell Teil eines Satzes (12, 13) von Randströmungsrohren (30) sind und dass eines der halbzylindrischen, stangenförmigen Randströmungsventile (14) die Menge der Zellstoffschwemme steuert, die durch einen Satz (12) von Randströmungsrohren (30) fließt, und das andere halbzylindrische, stangenförmige Randströmungsventil (14) die Menge der Zellstoffschwemme steuert, die durch den anderen Satz (13) von Randströmungsrohren (30) fließt, und dass jedes zusätzliche Randströmungsrohr (30) eine gefaste Einlassöffnung (31) besitzt, wobei die Kombination aus den gefasten Einlassöffnungen (31), den Sätzen (12, 13) von Randströmungsrohren (30) und den halbzylindrischen, stangenförmigen Randströmungsventilen (14) den Durchflussbereich von Zellstoff erweitert, der durch die Sätze (12, 13) von Randströmungsrohren (30) fließt, um die Faserorientierung in einem Papierprodukt zu verbessern, das in einem Papierherstellungsprozess produziert wird.