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Papiermaschine mit Hochdruckstoffauflauf und Verfahren zum Betrieb
derselben Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Papier und betrifft
im besonderen Langsiebpapiermaschinen mit Hochdruckstoffauflauf, in denen der Papierstoff
einer auf dem Langsieb liegenden bahnbildenden Zone als ein unter verhältnismäßig
hohem Druck stehender fließender Strom zugeführt wird.
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Vor der Entwicklung der Papiermaschinen mit Hochdruckstoffauflaufwurde
der Faserfilz, aus dem die Papierbahn zusammengesetzt ist, dadurch gebildet, daß
auf die obere Fläche des Langsiebes eine Papierstoffschicht aufgetragen wurde, die
die erforderlichen Fasern in einer Wassermenge .enthielt, die zu einer richtigen
Verteilung der Fasern in der Papierbahn ausreichte. Hierauf wurde eine hinreichende
Menge des Wassers entfernt, um eine zusammenhängende Bahn oder ein Papierblatt zu
erzeugen, das von dem Ende des Siebes abgegautscht werden konnte. Verschiedene Anordnungen,
bestehend aus Saugkästen, Tischwalzen und Schabern, wurden unter dem Sieb angeordnet,
um das Abfließen durch das Sieb zu verstärken. Da aber kein wesentlicher Druckunterschied
in der bahnbildenden Zone längs des Siebes bestand, wurde die Arbeitsgeschwindigkeit
der Maschine hauptsächlich durch die Leistungsfähigkeit der Entwässerungseinrichtung
bestimmt.
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Im Gegensatz hierzu wird bei den Papiermaschinen mit Hochdruckstoffauflauf
der Stoff auf einen kleinen Querschnitt des Siebes ;als ein räumlich
begrenzter,
finit verhältnismäßig hoher Energie fließender Strom unter wesentlichem hydraulischem
Druck aufgegehen., und ein großer Anteil des in der Stoffmischung befindlichen Wassers
wird an dieser Stelle hierdurch durch das Sieb gepreßt. Diese Anordnung ermöglicht
ein Arbeiten mit sehr hoher Geschwindigkeit, da es möglich wird, einen sehr großen
Anteil des Wassers aus der Papierbahn in einem sehr kurzen Zeitraum zu entfernen.
Da außerdem die papierbildende Zone einen verhältnismäßig kurzen Längenabschnitt
:des Langsiebes einnimmt, kann die Papiermaschine mit sehr hohen Geschwindigkeiten
bei verhältnismäßig kurzen Sieben betrieben werden. Die Anordnung !ermöglicht ferner
eine Verbesserung der Papierbildung, da der Stoff bei sehr geringer Konsistenz verwendet
werden kann und einer wirksameren Überwachung unterliegt.
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Wegen dieser Vorteile wird eine verhältnismäßig große Zahl von Papiermaschinen
mit Hochdruckstoffes uflauf in der Papierindustrie verwendet. Es sind indessen manche
Schwierigkeiten in dem Betrieb dieser Maschinen entstanden, .insbesondere wenn sie
mit äußerst hohen Geschwindigkeiten, d. h. mit Geschwindigkeiten über 450 bis 6oo
m je Minute, betrieben werden. Man h:at insbesondere beobachtet, :daß eine gewisse
Instabilität des, Flusses sich manchmal innerhalb des Einlasses in der Nähe oder
in der bahnbildenden Zone, selbst entwickelt, und diese Instabilität hat unter anderem
das Bestreben, Vibrationen des Siebes in oder in der Nähe der bahnbildenden Zone
hervorzurufen. Diese anderen Bedingungen haben Schwankungen des Gewichts des herzustellenden
Blattes längs seiner Länge zur Folge. In manchen Fällen ist diese Gewichbsänderung
so groß, däß sichtbare Querstreifen erzeugt wenden, die in dem fertigen Blatt sehr
nachteilig wirken. Die durch die oben angegebenen Instabilitätsbedingungen hervorgerufene
Vibration des Siebes hat den weiteren Nachteil, daß sie die Lebensdauer des Siebes
.erheblich herabsetzt und einen Verschleiß an der Lippe des Schützes verursachen
kann. Diese Instabilität tritt besonders bei höheren Geschwindigkeiten in solchem
Ausmaß auf, daß :die Entwicklung :der Papiermaschinen mit Hochdruckstoffauflauf
nicht mit dem ursprünglich angenommenen Ausmaß Schritt gehalten hat.
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Die Hauptaufgabe der Erfindung ist :die Schaffung einer Papiermaschine
mit Hochdruckstoffauflauf, die diese Betriebsschwierigkeiten nicht aufweist und
mit sehr hohen Geschwindigkeiten betrieben -werden kann, ohne daß vorübergehende
oder anhaltende .instabile Zustände des Stoffbreifluss:es in der Mahnbildenden Zone
sich entwickeln.
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Inder üblichen Papiermaschine mit Hochdruckstoffiauflauf wird das
Langsieb in der Nähe der Stoffzuführung .:durch eine Brustwalze und an dem anderen
Ende :durch die übliche Gautschwalze getragen. Die Brustwalze kann mit glatter oder
siebartiger Oberfläche ausgestattet sein. Der Stoff wird zu :der bahnbildenden Zone
des Siebes in der Regel unmittelbar vor der Mitte der BrustZCmlze durch einen Kanal
zugeführt, dessen Auslaßöffnung im wesentlichen die gleichen Abmessungen wie die
bahnbildende Zone auf dem Sieb hat. Während des Arbeitsganges sind die Begrenzungswände
der Ausflußöffnung ganz dicht an dem Sieb, und der Stoff wird der Auslaßöffnung
unter wesentlichem Druck zugeführt. Infolge dieser Anordnung kann man dem auf :das
Sieb fließenden Stoffstrom eine hohe Energie verleihen und eine Entwässerung des
flüssigen Stoffes unter wesentlich vollständiger Bildung der Papierbahn innerhalb
der bahnbildenden Zone durchführen, die, wie bereits erwähnt, mit der Auslaßöffnung
der Stoffzuführung zusammenfällt.
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Um den fließenden Stoffstrom durch das Sieb hindurchzuleiten, wurden
die älteren Papiermaschinen mit Hochdruckstoffauflauf mit einer Siebplatte aus biegsamem
Material ausgerüstet, die auf dem Sieb und der Brustwalze aufruhte, um eine Abdichtung
an dem Boden des Stoffzuführungskanals herzustellen. Die Maschinen enthielten ferner
Enddichtungen, die das Sieb an den Seitenflächen der bahnbildenden Zone berührten.
In neueren Anlangen wurde eine starre Siebplatte mit einer Lippe, die sich dicht
bis auf das sich 7>e;-wegende Sieb erstreckt, an Stelle der biegsamen Siebplatte
verwendet, wobei diese Anordnung den Verschleiß der Siebplatte und andere bei der
Verwendnmig von biegsamen Siebplatten auftretende Schwierigkeiten vermeidet. Ein
Schütz, das eine lotrecht oder im Winkel angeordnete Wand bildet und xnkt einer
Kante fast in Berührung mit der auf dem -Sieb gebildeten Papierbahn ist, wurde allgemein,
verwendet, um die andere Fläche der Stoffauslaßöffnung und die bahnbildende Zone
zu begrenzen.
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Papiermaschinen mit Hochdruckstoffauflauf der vorliegenden Erfindung
sind im allgemeinen diesen älteren Anordnungen ähnlich, d. h. diese Maschinen enthalten
eine Brustwalze .als -Siebträger und eine Einrichtung, um :den Stoffstrom unter
verhältnismäßig hoher Energie zu der bahnbildenden Zone von: begrenztem Querschnitt
zu liefern, :der für eine Maschine mit voller Brustwalze üblicherweise auf dem Sieb
unmittelbar vor der Mittellinie der Brustwalze sich befindet. Die Stoffzuführung
besteht aus einem Kanal oder einem mit Seitenwänden versehenen Kopfkasten, d. h.
offenen Stoffaufl:auf-.kasten, einem Boden und einem Schütz, das sich quer und in
dichter Nachbarschaft zu dem Sieb an der stromabwärts liegenden Kante der bahnbildenden
Zone erstrecken kann. Die Stoffzuführung enthält ferner Endabdichtungen an den Seitenflächen
der bahnbildenden Zone, die den Stoff auf die Breite des Siebes .einschränken.
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Bei den älteren Anordnungen ist die Stoffzuführung unten durch eine
Siebplatte begrenzt, die das Sieb berührt oder sich mindestens bis dicht zu dem
Sieb erstreckt, um hierdurch :den zu ?der hahnbildenden Zone auf dem Sieb fließenden
Stoffstrom zu begrenzen. und um hierdurch zu verhindern oder mindestens soweit als
möglich :einzuschränken, daß Stoff rückwärts längs des sich bewegenden Siebes und
der BrusriAalze fließt. Im Gegensatz hierzu werden erfindungsgemäß b;ewußt Anstalten
getrotten,
um einen stetigen und stabilen Strom des Stoffes rückwärts
längs des Siebes und der Brustwalze vor der bahnbildenden Zone herbeizuführen. Mit
anderen Worten, der an die kahnbildende Zone gelieferte Stoffstrom wird in zwei
Teile geteilt; einer derselben (der größere Teil) fließt in der bahnbildenden Zone
auf das Sieb, während der andere unter stabilen Fließbedingungen rückwärts längs
des vorwärts sich bewegenden Siebes fließt, bevor das Sieb sich in die bahnbildende
Zone bewegt. Um stabile Fließbedingungen in dem rückwärts fließenden Teil dies Stromes
zu erzielen, soll die Stoffmenge in diesem Strom einen wesentlichen Teil des gesamten
durch die Stoffzuführung gelieferten Stromes bilden, und es ist wichtig zu beachten,
daß hierin eine fast vollständige Abweichung gegenüber den älteren Lehren dieser
Technik zu erblicken ist. Ein gewisser Rückfluß war bei den älteren, mit Siebplatten
ausgestatteten Maschinen wohl vorhanden, aber man bemühte sich stets, die Größe
dieses Flusses zu verkleinern. Zweckmäßig wird dieser stabile rückwärts fließende
Strom des Stoffes dadurch erreicht, daß die Siebplatte am unteren Ende des Stoffzufüh:rungskanals
in einem wesentlichen Abstand von der bahnbildenden Zone hinzerschnitten ist und
einen hinreichenden Abstand von dem Sieb und der Brustwalze hat, um stabile Fließbedingungen
in dem rückwärts fließenden Strom unter allen möglichen Arbeitsbedingungen der Maschine
mit Sicherheit aufrechtzuerhalten.
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Wenn stabile Fließbedingungen in dem rückwärts fließenden Strom des
Stoffes vorhanden sind, so wird man beobachten, daß entsprechende stabile Fließbedingungn
auch innerhalb der Stoffzuführung mindestens über eine beträchtliche Strecke stromaufwärts
von der bahnbildenden Zone vorhanden sind. Daher kann eine bequeme Anzeige dafür,
daß die gewünschten stetigen Fließbedingungen in dem rückwärts fließenden Strom
vorliegen, dadurch erhalten werden, daß man an eine Druckentnabmestelle in der Stoffzufuhrleitung
ein Druckmel'agerät anschließt, welches zyklische Druckschwankungen mit einer Frequenz
von bis zu 15 Druckwellen je Sekunde aufzuzeichnen vermag. Wenn die Schutzplatte
um den richtigen Betrag hinterschnitten ist, wird inan beobachten können, daß die
Druckänderungen in der Zufuhrleitung auf einen sehr geringen Wert herabgesetzt werden,
und voralusgesetzt, daß dies über den gesamten Arbeitsbereich der Maschine zutrifft,
kann dann angenommen werden, daß ,ein stabiler Fluß nicht nur in dem rückwärts fließenden
Strom, sondern auch in der Hauptstoffspeisung erreicht worden ist.
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Vom theoretischen Standpunkt aus betrachtet, zeigt die Herstellung
eines stabilen rückwärts fließenden Stoffstromes längs des aufsteigenden Siebes
und ,der Brustwalze (mit einem entsprechenden stabilen Strom innerhalb des Stofflieferungskanals
und der bahnbildenden Zone) an, da.ß ein Stagnationspunkt, der mindestens von wesentlich
stabilem Charakter ist, oder eine Linie von Stagnationspunkten vor der Lippe der
Siebplatte in dem fließenden Stoffstrom am Auslieferun.gs.e-nde des Stoffkanals
geschaffen worden ist, d. h. in dem Abschnitt des Auslasses des Stoffabflußk:anals,
der stromaufwärts von der bahnbildenden Zone liegt. Daher wird eine Vorrichtung,
die eine Linie von allgemein stabilen Stagnationspunkten in den zunehmenden lotrechten
Querschnittsfläcben quer zu dem fließenden Stoffstrom in dieser Zone erzeugt. die
gewünschte Stabilisierung des Stromes herstellen, und infolgedessen die Aufgaben
der Erfindung erfüllen. Die bequemste Art zur Erzielung dieses Zustandes besteht
in der Verwendung einer Siebplatte mit einer rückwärts ausgeschnittenen Lippe, jedoch
ist die Erfindung nicht auf diese besondere Anordnung beschränkt.
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Daserfin@dungsgemäl@e Verfahren besteht also darin, d@aß ein Teil
des Stoffstromes :entlang des Siebes unter stabilen Flußbedingungen zurückgeführt
wird, wenn das Sieb sich in die bahnbildende Zone bewegt. Dabei wird der größere
Teil des Stoffstromes über das Sieb in der bahnbildenden Zone und der kleinere Teil
des Stoffstromes rückwärts entlang des Siebes geführt.
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Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Papiermaschine ist
dabei so ausgebildet, daß zwischen' der Brustwalze und der Unterlippe ein Diurchb
ngskanal vorgesehen ist, der so bemessen wird, daß ein Teil des Stoffstromes unter
stabilen Flußbedingungen rückwärts entlang des Siebes fließt, wenn das Sieb sich
in die bahnbildende Zone bewegt.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung in ihrer Anwendung auf D.ruckbildungs-
oder Einlaßmaschinen verschiedener Typen sind in den Zeichnungen veranschaulicht.
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Fig. i ist eine schematische Ansicht, teilweise eine Seitenansicht
und teilweise ein senkrechter Schnitt durch die Naßpartie .einer Langsiebpapiermaschine
mit Pumpenstoffauflauf, unter Verwendung einiger Merkmale der Erfindung und der
zugehörigen Ausrüstung; Fig.2 ist in größerem Maßstab eine senkrechte Schnittansicht
der Stoffzuführung und der in Fig. i dargestellten bahnbildenden Zone der Maschine;
Fig.3 ist in größerem Maßstab ein der Fig.2 ähnlicher Schnitt eines zweiten Hochdruckstoffauflaufes
gemäß der Erfindung.
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Fig. ¢ ist in größerem Maßstabeine Schnittansicht einer Endabdichtung
für die bahnbildende Zone, die zur Verwendung an :dem in den Fig.2 und 3 .dargestellten
Stoffzuführungen sich eignet, nach der Linie 4-4 der Fig. 2; Fig. 5 ist ein Schnitt
durch eine Papiermaschine, in der die Stoffzuführung einen offenen Stoffauflaufkasten
enthält, und Fig. 6 ist in größerem Maßstab eine Teilansicht durch die bahnbildende
Zone der in Fig.5 dargestellten Maschine.
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Fig. i veranschaulicht in einer schematischen Ansicht die allgemeine
Anordnung einer Papiermaschine mit Hochdruckstoffaufl.auf der erfindungsgemäßen
Art. Das Langsieb i i wird auf einer geeigneten Brustwalze 13 und einer Gautschwalze
15
getragen und kann über eine Anzahl im Abstand angeordneter Tischwalzen-
17 und Saugkästen i 9 laufen. Das Sieb i i wird durch weitere Führungs-oder Spannwalzen,
wie beispielsweise die Walze 21, ,gespannt. Ein Trog 23, der das Weißwasser,
d. h. die Flüssigkeit, die von dem auf das Sieb aufgegebenen n Stoff abgelaufen
ist; sammeln bann, ist innerhalb der oberen und unteren Bahrnen des -Siebes i i
(Fis. i) angeordnet und kann in einen Mischbehälter 25 abfließen, der auf etwa Dreiviertelfüllung
gehalten wird. Frischwasser kann zur Regelun,g dem Mischbehälter 25 durch das Rohr
27 zugegeben werden, während zusätzlicher Stoff, -wie er für die richtige Konsistenz
des an die bahnliegende Zone zu liefernden Stoffes notwendig ist, durch ;ein geeignetes
Stoffeinlaßrohr 29 zugeführt wird.
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Der Boden des Mischbehälters 25 ist, wie dargestellt, geneigt, und
eine Hauptstromleitung 31 ist mit dem Behälter an dessen unterem Ende verbunden.
Zur Entleerung des Mischbehälters enthält die Hauptstromleitung 31 eine mit einem
Ventil versehene Abzweigung 33, die ferner mit dem Zuflußende einer Stoff-oder Flügelpumpe
35 verbunden ist, die die Hauptfördervorrichtung des Stoffes an die bahnbildende
Zone ist: Der Auslaß der Pumpe 3 5 ist @an den Stoffauflauf durch eine Rohrleitung
37 angeschlossen. In diese Rohrleitung ist ein Stromausbreiter 39 eingeschlossen,
.der dazu dient,. den gleichförmig bemessenen, durch die Pump'e35 gelieferten Strom
in einen verhältnismäßig flachen Strom von rechtwinkligem Querschnitt umzuwandeln,
dessen Breite im wesentlichen gleich der Breite des Stoff- oder Ausflußkanals 41
des Einlasses ist, die ebenfalls gleich der Breite der bahnbildenden Zone der -
Maschine ist. Geeignete Spritz- oder Sprühvorrichtungen 40 sind vorgesehen, um die
Walzen und .das Sieb entsprechend dein üblichen Betrieb von Papiermaschinen fortlaufend
zu reinigen.
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Der Einlaß selbst besteht aus einem Paar feststehender Seitennahmen
43 (Fis. 2), das sein Paar im Abstand angeordneter senkrechter Wände 44 trägt, die
in geeigneter Weise aus Plattenteilen angefertigt sind und an ihnen unteren Enden
Flansche tragen, damit sie mit den Seitenrahmen 43 verbunden werden können. An und
zwischen, den Seitenwänden sind flüssigkeitsidicht gekrümmte obere und untere Platten
45 und 46 befestigt; die mit den Seitenwänden 44 den Einlaßkanal 41 in Form eines
Schwanenhalses begrenzen. Der Einlaßkana14i hat rechteckigen Querschnitt, und das
Zuflußende desselben hat die gleichen Abmessungen wie das Auslaßende ,des Stromausbmeiters
39. zier Einlaßkanal 41 hat zweckmäßig einen gleichförmigen Querschnitt. Um ein
Beschmutzen seiner Innenflächen zu vermeiden, werden die frei liegenden Flächen:
aus rostfreiem Stahl oder :gleichwertigem Werkstoff hergestellt.
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Zwischen und in Verbindung mit den Seitengestellen 43 erstreckt sich
ein Querbalken 47, der außer zur Verstärkung des Stoffauflaufes als einstellbaxer
Träger für eine Siebplatte 49 dient, deren obere Fläche einen Teil der unteren Begrenzungsflä@che
des Einlaßkanals 4r bildet. Die Siebplatte 49 hat !einen sanften Übergang in die
anderen Begrenxungsteile für -den unteren Abschnitt des Einlaßkanals und kann zusammen
mit dem Tragbalken 47 gegen die Brustwalze 13 und von ihr weg verstellt werden.
Der Lippenabschnitt der Siebplatte 49 ist abgeschrägt, und die untere Fläche des
Lippenabschnitts 51 ist in ,geeigneter Weise gekrümmt, um mit der angrenzenden Fläche
des Siebes i i auf der Walze B einen Durchgangskanal 53 von zunehmendem Querschnitt
in entgegengesetzter Richtung zu der Bewegung des Siebes i i zu bilden.
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Die Sei enwände 44 des Stoffauflaufes sind mit dem Ausflußende des
Einlaßkanals 41 durch einen steifen hohlen Balken 55 verbunden. Der Balken. 55 dient
ferner Tals Träger für eine Tragstütze 57, die ihrerseits ein Schütz oder eine Düsenplatte
59 trägt, die mit der Stütze durch :ein geeignetes Gelenk 61 gelenkig verbunden
ist. Die vordere Kante der Schutzplatte 59 ist mit einer Anzahl von im Abstand voneinander
angeordneten Hub- und Regelstangen 63 verbunden, die im Gleichschritt durch ;eine
motorisch angetriebene, im Umriß dargestellte Einrichtung 65 betätigt werden. Die
Anordnung ist so .getroffen, daß die Schutzplatte 59 und die damit verbundenen Hubstangen
63 als eine Einheit gegen und von denn Sieb weg durch gleichzeitige Betätigung der
motorischen Antriebsvorrichtung 65 verstellt werden. können, und außerdem kann die
vordere Kante des Schützes örtlich über die Breite der Maschine durch einstellbare,
in den Hubstangen vorgesehene Schraubmittel eingestellt werden. Eine mit Löchern,
versehene Verteilerwalze 67, die durch einen motorischen Antrieb 69 mit geregelter
Geschwindigkeit in Drehung versetzt werden kann, ist innerhalb des Einlasses 41
an der bahnbildenden Zone angeordnet.
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Während des normalen Betriebes derartiger Maschinen. werden die Druck-
und Geschwindigkeitsverhältnisse in dem zu dem Einlaßkana141 zugeführten Stoffstrom
so geregelt, @daß der aus der bahnbildenden Zone Untier der Lippe des Schützes ausfließende
Stoff eine Austrittsgeschwindigkeit hat, die ungefähr gleich der Geschwindigkeit
des papierbildenden Siebres i i ist. Damit ferner die Bildung der Papierbahn im
wesentlichen vollständig innerhalb der Begrenzungswände des Einlasses erfolgt, wird
die Maschine mit :der vorderen Kante der Schutzplatte 59 nahezu in Berührung reit
der auf dem Sieb i i gebildeten Bahn betätigt, und. gerade diese Art der Arbeitsweise
kennzeichnet dem Hochdruckstoffauflauf. Das Volumen des Stoffes, der durch das Drahtsieb
in der b@ahnbildenden Zone des Einlasses entwässert wird, ist fast vollständig durch
die Fläche des deal Stoff an dieser Stelle dargebotenen Siebes bestimmt, unter der
Annahme, daß alle übrigen Faktoren, wie Druck und Stoffkonsistenz, im wesentlichen
konstant gehalten werden.
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Um Aden an die bahnbildende Zone gelieferten fließenden Stoffstrom
an den Seiten zu begrenzen, sind geeignete Enddichtungen an jeder Seite des Stoffzuführkanals
41 vorgesehen. Zweckmäßig enthält
jede dieser Dichtungen eine Platte
7i, die an dem Schütz befestigt ist rund eine Verlängerung der Seitenwände 4.3 des
Einlasses bildet. Ein elastischer Schuh 73, der auf der Platte 7 i abgestützt ist,
kann auf den äußeren Kanten des Siebes i i an der bahnbildenden Zone gleiten.
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Eine geeignete Endabdichtung der allgemeinen Art ist in- Fig. 4. veranschaulicht.
Der Schuh 7 3 besteht aus einem Gummischeibenlager 75 und einem Schwammgummirückenteil77
und ist, wie dargestellt, in Berührung mit den äußeren Kanten des Siebes i i während
des normalen Betriebes der Maschine. Der Schwammgummirückenabs.chnitt 77 des Dichtungsschuhs
73 wird in Arbeitsstellung durch ein Winkelglied 79 gehalten, das seinerseits mit
der Dichtungsplatte 71 oder einer gleichwertigen Anordnung durch Schrauben
8 i verbunden ist Fig. ¢). Die Verwendung einer elastischen Enddichtung dieser Art
ist besonders wichtig bei Hochdruckstoffaufläufen, nicht nur wegen der hierdurch
erzielten Abdichtung, sondern weil die verhältnismäßig hohen Drücke, die das Sieb
in der bahnbildenden Zone niederdrücken, sonst eine erhebliche Formänderung an den
kanten des Siebes verursachen würden, die das Sieb ernstlich beschädigen können.
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Das Niederdrücken des Siebes in der bahnbildenden Zone macht es ferner
erwünscht, daß die Maschine eine Vorrichtung enthält, um das Schütz rasch zu heben,
falls der Druck von dem Einlaß aufgehoben wird. Die Einzelheiten :einer befriedigenden
Einrichtung für diese Zwecke, nämlich:einer an Hochdruckstoffaufläufen verwendeten
üblichen Ausrüstung, werden nicht beschrieben.
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In der dargestellten Anordnung ist zu beachten, daß die stromabwärts
liegende Kante oder die Lippe 5 i der Siebplatte .19 in einem genügenden Abstand
stromaufwärts von der Mittellinie der festen Brustwalze 73 unterschnitten und die
untere Fläche der Lippe p i so bemessen ist, daß der zwischen der unteren Fläche
der Lippe 5 i und dem Sieb i i gebildete Durchgangskanal 53 von wesentlichem Querschnitt
im Vergleich mit dem Gesamtquerschnitt der bahnbildenden Zone isst. Wie bereits
hervorgehoben, sollte der Durchgangskanal 53 so bemessen sein, daß :ein Teil des
durch den Einlaßkanal.li gelieferten fließenden Stoffstromes durch diesen Weg in
entgegengesetzter Richtung zu der Bewegungsrichtung des Siebes und unter stabilen
Flußbedingungen zu ,allen Zeiten während des Betriebes der Maschine fließen wird.
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Diese relative Bemessung d :er konstruktiven Teile der Maschine und
die daraus sich ergebende Herstellung eines stabilen, rückwärts fließenden Stoffstromes
an der Stelle, wo das Sieh sich in die bahnbildende Zone bewegt, beseitigt wirksam
die früher im Betrieb solcher Maschinen beobachtete Instabilität. Die Anordnung
verbessert nicht nur die Qualität des auf den Maschinen hergestellten Papiers, sondern
ermöglicht ein Arbeiten mit weit höheren Geschwindigkeiten, als bisher sogar in
Papiermaschinen mit Hochdruckauflauf erreichbar waren. Wie bereits erwähnt, zeigt
das Vorhandensein eines stabilen, rückwärts fließenden Stoffstromes an der Stelle,
wo das Sieb sich in die bahnbildende Zone bewegt, an, daß ein stabiler Stagnationpunkt
in jedem der zunehmenden Querschnitte des fließenden Stoffstromes über die Breite
der Maschine vorhanden isst, in der Zone zwischen der Lippe der Siebplatte und der
stromabliegenden Kante des Stoffausflußkanals, d. h. der Lippe des Schützes. Ferner
wird, wenn einmal der stabile Flußzustand verwirklicht ist, dieser Stagnationspunkt
oder die Linie von Stagnationspunkten für einen gegebenen Satz von Arbeitsbedingungen
im wesentlichen an einer feststehenden Stelle verbleiben,. mit dem Erfolg, diaß,
@yeun einmal die richtige Lage der Lippe 5i der Siebplatte 49 bestimmt worden ist,
eine weitere Nachstellung in der Regel nicht erforderlich ist.
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Die Menge des Stoffes, die in Rückwärtsrichtung durch den Durchgangskanal
53 abfließt, kann einen verhältnismäßig wesentlichen Anteil des gesamten zur Maschine
gelieferten Stoffes sein und beträgt bellspiels@veise bis zu 40 oder 50% des gesamten
Flusses, wie in dem Betrieb mancher Maschine beobachtet wurde. Indessen ist der
Charakter des Flusses mehr als die Menge der kritische Faktor, um ein zuverlässiges
Arbeiten der Maschine sicherzustellen.
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Wenn der rückwärts fließende Strom des Stoffes durch Unterschneiden
der Lippe der Siebplatte hergestellt wird, wird durch einen Versuch und eine Fehleinstellung
die richtige Lippenstellung in der Regel am bequemsten gefunden, jedoch kann :die
Lage der Lippe auch durch Berechnung bestimmt werden. Die Versuchs- und Fehleinstellung
wird besonders dadurch erleichtert, daß das Vorhandensein der stabilen Flußbedingungen
in dem rückwärts fließenden Strom durch .entsprechende stabile Flußbe dingungen
in dem Einlaßkanal begleitet ist. Daher kann, wie bereits empfohlen, eine Druckentnahrnestelle
in dem Einlaßkanal (beispielsweise in 8o in Fig. a) angeordnet werden, und die Lage
der unterschnittenen Lippe kann mit Rücksicht auf die Druckzustände innerhalb des
Einlaßkanals festgelegt werden, wie sie durch Verwendung :einer solchen Druckentnahmestelle
ermittelt werden. Da die: richtige Einstellung der Lippe durch das Fehlen wesentlicher
Druckänderungen innerhalb des Einlaßkanals angezeigt wird, kann diese richtige Einstellung
der Lippe ohne weiteres durch ein allmähliches stufenweises rückwärtiges Unterschneiden
oder eine Bewegung der Siebplatte :erreicht werden. Es ist auch möglich, die richtige
Lage der unterschnittenen Lippe durch einen Modellversuch zu bestimmen.
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_Bei der Lagebestimmung der Siebpl.attenlippe zu dem Zweck, stabile
Flußbedingungen in dem rückwärts fließenden Strom zu erhalten, kann es manchmal
vorteilhaft sein, die relative senkrechte Stellung der Siebplatte und Brustwalze
zu regeln. Dies wird in fast jeder bekannten Papiermaschine mit Hochdruckstoffauflauf
leicht erreicht, da im wesentlichen alle derartigen Maschinen Vorrichtungen
| enthalten, um die Brus:tvalze zu heben - oder zu |
| senken und so ihre Lage zu regeln. |
| Wenn die Erfindung an Maschinen mit voller |
| Bmstwalze Verwendung findet, wird :die Siebplatten- |
| lippe bis zu einem Punkt unterschnitten, an dem |
| die Kante der Lippe stromaufwärts von der Mittel- |
| Linie der Walze liegt. Bei Maschinen mit Brust- |
| walzen netzförmiger oder ähnlicher Oberfläche wird |
| die Stellung der Siebplattenlip.pedurch die Lage der |
| bahnbildenden Zone und die allgemeine konstruk- |
| tive Anordnung der Teile bestimmt werden. |
| Ohne Rücksicht auf die Art 'der verwendeten |
| Brustwalze soll dafür Sorge getragen. werden, daß |
| die Ablagerung von Fasern auf das Sieb vor denn |
| Durchgang- des Siebes in die bahnbildende Zone |
| verhindert wird. Mit anderen Worten, die Papier- |
| bahn; soll vollständig innerhalb der bahnbildenden |
| Zone gebildet werden, rund es soll keine Faser auf |
| das Sieb aus dem ;gemäß der Erfindung im Betrieb |
| hergestellten, rückwärts fließenden Stoffstrom ab- |
| gelagert werden, Wenn -die Maschine eine Brust- |
| walze. mü:t vollem Körper enthält, ergibt sich prak- |
| tscU keine Schwierigkeit, die Ablagerung, von |
| Fasen vor der bahnbildenden Zone zu verhindern,, |
| infolge des normalen Durchtritts des Wassers durch. |
| das Sieb sowie zwischen dein Sieb und der Walzen- |
| oblerflärche. Wenn jedoch eine Brustwalze mit- netz= |
| föxtmeex Oberfläche benutzt :wird, ist @es im allge- |
| me%nenerwünscht, Einrichtungen, wie einen Wasser- |
| kasten oder eine Spritzvorrichtung, innerhalb der |
| Wälze vorzusehen., um- einen nach, außen :durch das |
| Sieb hindurchtretenden Strom von Wasser vor der |
| babhbil:den#den Zone herzustellen, #dessen Volumen |
| so ;groß ist, idaß die Ablagerung von Fasern vor |
| der bahnbildenden Zone ,vexhindert wird. |
| Die Vorteile der Erfindung sind nicht auf den |
| in Fig. i und 2 dargestellten Hochdruckstoffauflauf |
| beschränkt. Die Erfindung wird jedoch einen be- |
| sonderen Vorteil in Papiermaschinen mit Hoch- |
| druckstoffa,uflauf - bieten, in denen die :gesamte |
| Energie, die in dein an :die druckbildende Zone ge- |
| lieferten.$ießerndem Stoffstrom zur Verfügung steht, |
| einer hydraulischen Druckhöhe von über etwa |
| i3oonam Wassersäule gleichwertig ist. Für wesent- |
| lich* unter diesen Werten liegende. Drucke sind die |
| Inistabilitätsbedingungen, die ,durch die Erfindung |
| gebessert wend, üblicherweise nicht von ernstlich |
| störender Wirkung. Als Beispiel von anderen Hoch- |
| druckstoffiaußaufvorrichtungen, bei. denen, die Er- |
| fxndumg verwendet werden kann, isst ein zweiter |
| Stoffauflauf ixt Fig.3 im Schnittdargestellt. |
| In: dieser- Maschine hat der EinlaBkaniaZ 83 eine |
| wesentlich geringere Tiefe als bei :der Maschine der |
| Fig. 2, und die obere Begrenzungswaaid 85 verläuft |
| in unmittelbarer Nähe zu der .oberen Fläche der |
| Verteilerwalze 87. Ferner wird ',ein in senkrechter |
| Richtung -einstellbares Stück 89 .an dem Auslaß- |
| ende verwendet. Ähnlich wie in der Anoränumg der |
| Fig. 2 werden die. Seitenwände des Einlaßkanals |
| 83 durch geeignete Seitenplatten 9i begrenzt, die |
| auf dien oberen Kanten der Seitenrahmen -93 ge- |
| tragen werden. Die untere Begrenzungswand :des |
| Klsgf-..@nthlt eine- gebog@erte_Platte95, @in@e: |
Bodenplatte 97 und eine Siebplatte 99, :die auf einer' än den Seitenrahmen
93 befestigten Tragplatte ioi befestigt ist.
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Das senkrecht bewegliche Schütz 89 ist einstellbar auf geeigneten
Quergliedern befestigt, die aus einem ,dem Balken 55 ähnlichen Balken io3 und einer
der Stütze 57 ähnlichen Stütze io5 bestehen, die sich zwischen. den Seitenplatten
91 erstreckt. Endabdichtungen 107 von .dergleichen Art wie die in Fig,q. dargestellten
können angeordnet werden, die Kanten des nach der bahnbildenden Zone fließenden
Stoffstromes abzuschließen. Teile der Brugtwalze und des Siebes sind .in iog und
i i i dargestellt.
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Wie in den oben beschriebenen Hochdruckstoff -auläufen ist die Lippe
i i3 der Siebplatte 99 abgeschrägt Bund nach hinten von der üblichen Lage aus weggeschnitten
und bildet so einen Durchgangskanal i 15 von wesentlichen Abmessungen zwischen der
unteren Fläche der Lippe. i 13 und der anliegenden Fläche des Siebes i i i. Die
Abmessungen der Teile sind so zueinander abgestimmt, daß der durch den Einlaßkanal
83 hindurchgehende fließende Stoffstrom sich an der Lippe i i 3 der Siebplatte-99,
teilt und ein wesentlicher Teil dieses Stromes durch, den Durchgangskanal i 15 als
stabil fließender Strom in entgegengesetzter Richtung zur Bewegungsrichtung des
Siebes unter den wechselnden Arbentsbedingungen der Maschine fließt. Es werden die
,gleichen Vorteile seiner @erheblich erhöhten- Stabilität und einer Besserung -der
Arbeitsweise,der Maschine unter vollständiger Vermeidung von Querstreifen in dem
fertigen Papierblatt, besonders bei höheren Geschwindigkeiten, erreicht.
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Es können verschiedene Auflaufkästen in der Art von Hochdruckkästen
betätigt werden. Eine solche Maschine ist beispielsweise in Fig. 5 schematischveranschaulicht.
Der Stoff wird aus einem Vorratsbehälter, der eine Anzahl von Sieben. enthalten
kann, über einen geeigneten Trog 117 in einen abwärts fließenden Kanal i i 9 an
dem Zu-Rußende eines Auflaufkastens geliefert. Das Aushaßende des Kanals 119 ist
mit einem Stroma:usbreitungskanal 121 verbunden, der zwis'ch'en der Endwand 123
rund der Platte 125 liegt. Nach dem übergang über die Platte i25 fließt der Stoff
in die Staukanmxer i27 der Maschine. Innerhalb der Staukammer 127 sind zwei senkrecht
verstellbare Ablenkplatten 12-9 und 131 angeordnet, die eine wesentliche Regelung
der Höhe .des Stoffes mit oder ohne Drosselung nach Wunsch gestatten. Eine oder
mehrere Verteilerunalzen 133 können in der S@taukamnrer :angeordnet werden.
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Das Sieb 135 ist ,auf einer Brustwalze 137 an dem Auslaßende des Auflaufkastens
unterstützt, und der Stoff wird durch eine Düse oder Auslaß 139 meine bahnbildende
Zone auf das Sieb als ein fließender Strom mit hoher Energie geliefert. Die obere
Fläche des Auslasses 139 wird durch ein einstellbares Schütz 141 begrenzt. Die untere
Fläche wird durch eine Siebplatte 143 und geeignete, @m einzelnen nicht dargestellte
Abdichtungsmittel i45 begrenzt, die an den beiden Enden des Auslasses
vorgesehen.
sind. Ähnlich «-ic in der oben beschriebenen Anordnung wird :ein Durchgangskanal
147 zwischen der unteren Fläche der Siebplatte 143 und dem Sieb 135 gebildet. Die
Abmessungen der Teile sind so zueinander abgestimmt, daß ein wesentlicher Teil des
durch den Auslaß 139 der Maschine gelieferten Stoffes in einem stabilen fließenden
Strom durch den Durchgangskanal 147 in entgegengesetzter Richtung zu der Bewegungsrichtung
des Siebes unter den wechselnden Arbeitsbedingungen der Maschine fließt.
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Vorstehend sind einige Anordnungen und Arbeitsverfahren offenbart
worden, durch die die Arbeitsweise der Papiermaschinen mit Hochdruckstoffauflauf
und anderem Auflauf wesentlich verbessert werden kann.
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Im besonderen wurde offenbart, .daß ein stabiler fließender Stoffstrom,
der :einen wesentlichen Teil des der Maschine zugeführten Stoffes bilden kann, veranlaßt
wird, rückwärts längs des vorwärts sich bewegenden papierbildenden Siebes @unmittelbar
vor der bahnbildenden Zone zu fließen, und daf'i, wenn ein solcher stabiler fließender
Strom vorhanden ist, sich eine wichtige Verbesserung in der Arbeitsweise der Maschine,
besonders bei hohen Geschwindigkeiten, ergibt.
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Wie oben :ausgeführt wurde, ergibt das Vorhandensein des rückwärts
fließenden stabilen Stoffstromes eine Linie von Stagnationspunkten, die sich über
die Maschine innerhalb der Begrenzungen der Stoffabflußöffnung erstrecken, mit dem
Erfolg, daß die früher während des Betriebs der Papiermaschinen mit Hochdruckauflauf,
besonders bei hohen Geschwindigkeiten, auftretenden Insta-bilitäten wirksam beseitigt
werden. Daher ist es, gemäß der Erfindung möglich, nicht nur gewisse, bei diesen
Maschinen früher beobachtete Betriebsschwerigkeiten zu vermeiden, sondern außerdem
die Maschinen mit weit höheren Geschwindigkeiten arbeiten zu lassen, ,als dies bisher
für möglich gehalten; wurde.
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Unter dem 'Ausdruck stabil ist zu verstehen, daß keine wesentliche
Änderung in der mittleren Geschwindigkeit und keine wesentliche Änderung in dem
mittleren Druck: 'hinsichtlich der Zeit in einem gegebenen Punkt des fließenden
Stromes vorhanden ist.