DK157623B - Anordning til formning af en papirbane - Google Patents

Description

DK 157623 B

- 1 -

Den foreliggende opfindelse angår en anordning til formning af en papirbane i en papirmaskine.

Ved fremstilling af papir i en papirmaskine er det yderst 5 vigtigt for det færdige papirs egenskaber, at formningen af papirbanen i papirmaskinens våde parti sker under kontrollerede betingelser. Sædvanligvis sprøjtes massesuspensionen fra indløbskassen i form af en fri stråle ud på viren, hvor en afvanding finder sted, og en papirbane 10 formes. Arkets formation påvirkes derved af en mængde forskellige forstyrrelser som f.eks. ufuldstændig dispergering af fibrene i massen, ujævn udstrømning af papirmassen fra indløbskassen, hastighedsforskel mellem papirmassestrålen og viren, ujævn afvanding på grund af 15 uhensigtsmæssige eller defekte afvandingselementer. De to førstnævnte forstyrrelser er særligt svære at komme til rette med. Fibrene har af geometrisk-mekaniske årsager en tendens til at filtre sig sammen. Filtningstendensen forstærkes med øgende fiberkoncentration og øgende fiber-20 længde. For at papir med god formation skal kunne fremstilles, kræves en god dispergering af fiberdunene i papirmassen. Dette kan opnås ved en meget lav fiberkoncentration, men det er oftest mindre attraktivt, da det indebærer, at store væskemængder skal håndteres. En nedbrydning 25 af fiberdun kan også ske ved hjælp af fin turbulens i papirmassestrømmen. Maskinfabrikanter tilstræber derfor at opnå strømningsgeometrier i deres indløbskasser, som giver fin turbulens af tilstrækkelig intensitet. Praksis har imidlertid vist, at man havner i et dilemma. Den turbulens, 30 som genereres, har ofte et relativt bredt spektrum, d.v.s. relativ grov turbulens blandes med fin. Den fine turbulens klinger hurtigt ud, og dermed sker også en hurtig genfiltrering. De mere energirige hvirvler lever længere og får ofte lejlighed til at følge med strømmen ud af indløbs-35 kassen. For højt turbulensniveau i strålen ud fra indløbskassen fører til, at strålens geometri (som fra begyndelsen - 2 -

DK 157623 B

bestemmes af læbens geometri) forandres. Massestrålens tykkelse vil lokalt variere på langs og på tværs af maskinen. Eftersom det dannede arks gramvægt afhænger af papirmassens tykkelse over viren, vil således gramvægten 5 variere fra sted til sted i papirbanen.

Det nævnte problem, som altså ofte indebærer en utilstrækkelig deflokkulering af massen, da et tilstrækkeligt turbulensniveau ville give uacceptabel forstyrrelse af ark-10 formningen på viren, er naturligvis mere alvorligt på en planvire- end på en dobbeltviremaskine. På en dobbeltvire-maskine er i almindelighed den frie strålelængde kort og afvandingen hurtig. Variationerne i papirmassens tykkelse når derved ikke at vokse i samme omfang som på en planvire-15 maskine.

Afvandingen på en planviremaskine, til de enkelte fibre er fikseret i en fibermasse, sker ved undertryk ved hjælp af forskellige typer af afvandingselementer: formeringsbord, 20 registervalser, foils eller våde sugekasser. Fælles for disse, foruden den primære opgave at afvande, er, at de introducerer et større eller mindre mål af forstyrrelser i papirlaget. Som et eksempel kan afvandingen ved hjælp af foils beskrives. En foilsliste er placeret med en vis 25 vinkel i forhold til viren, så at den danner et divergerende rum med viren i maskinretningen. Når viren med papirlaget strømmer frem over listen, dannes et undertryk i det divergerende rum, hvilket frembringer afvandingen. En større eller mindre mængde af det fraskilte vand følger med 30 viren på dennes underside frem til den næstfølgende foilsliste. På forkanten af denne liste skrabes vandet af. Afskrabningen af vandet giver anledning til en trykimpuls rettet op mod viren og det ovenpå liggende allerede formede ark. Trykimpulsens størrelse er en funktion af den 35 afskrabede vandmængde, afskrabningsvinklen og virens hastighed. Af tidligere diskuterede årsager foreligger der ofte en for papirets formation uacceptabel floknings- - 3 -

DK 157623 B

tilstand i massen ud fra indløbskassen. Trykimpulserne, som fremkaldes ved foilslisternes forkant, introducerer forskydningskræfter i massen oven på viren, hvilket tidligt under arkformningen giver en positiv deflokkulerende 5 effekt. Imidlertid er denne effekt svær at kontrollere, og for store trykimpulser noget senere under arkformningen kan sønderbryde et allerede formet fibernetværk på viren med en negativ effekt på arkets formation.

10 Forskellige fremgangsmåder og konstruktioner til løsning af ovennævnte problemer er blevet foreslået. Det er eksempelvis kendt (WO 80/02575) at anvende et mundstykke på en indløbskasse med en øvre mundstykkelæbe, som strækker sig frem over viren i dennes bevægelsesretning og over et 15 under viren beliggende afvandingsorgan. Hensigten er at afstedkomme et til afvandingshastigheden afpasset konvergerende rum mellem overlæben og viren for derigennem at kunne holde massens strømningshastighed konstant i dette rum. Man får derigennem under størstedelen af afvandings-20 forløbet et af den forlængede overlæbe og viren veldefineret papirmasselag, hvor hydrodynamiske forstyrrelser genereret i indløbskassen ikke får mulighed for at udvikle sig. I forekommende tilfælde er det konvergerende rum mellem den forlængede overlæbe og viren defineret, for så 25 vidt angår dets form, ved, at overlæben er stiv, og viren er understøttet af et afvandingsorgan, som giver viren en vis strækning. Afvandingsorganet kan være en sugevalse eller en plan sugekasse. Udseendet af sugekassen kan variere. Det åbne areal i sugekasselåget kan være et 30 hulmønster eller på tværs af maskinen gående slidser.

Fælles for alle sugekasselåg er, at det åbne areal respektive landarealet er arrangeret således, at viren er understøttet på en måde, som indebærer et minimum af nedbøjning i sugezonerne. Sugekassen kan være opdelt, 35 således at varierende vacuumniveauer kan påføres i de for skellige delsektioner. Afvandingen må stemme overens med formningsrummet, og gennem dette arrangement forsøger

DK 157623B

- 4 - man at styre afvandingshastigheden, således at den tilpasses det konvergerende formningsrum. Imidlertid, som beskrevet ovenfor for foils, indebærer støtte under viren under afvandingsprocessen, at trykimpulser rettes op mod 5 viren, hvilke kan have en nedbrydende virkning på det formede ark. Over landarealerne påvirkes det formede fibernetværk heller ikke af stabiliserende sugekræfter, hvilket yderligere forværrer situationen.

10 For at eliminere disse problemer har man gjort den forlængede overlæbe fleksibel, samtidig med at den underliggende del af viren gøres uunderstøttet i det mindste under formningens slutproces. Afvandingen afstedkommes derved ved hjælp af undertryk i en under viren anbragt åben sugekasse.

15 Dette indebærer dog, at tætninger må anbringes langs sugekassens kanter, hvilket resulterer i forstyrrelser i papirbanens kantzoner. Endvidere begrænses afvandingshastigheden af det til rådighed stående undertryk i sugekassen.

20 Den foreliggende opfindelse har til formål yderligere at forbedre og forenkle formningen af en papirbane. Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at en trykanordning er anbragt over en del af den uunderstøttede del af viren for afvanding af massesuspensionen i fravær af vakuum ved at 25 udøve et overatmosfærisk tryk mod massesuspensionen.

Afvandingen udføres helt uden undertryk. Derved elimineres de forstyrrelser, som opstår på grund af tætnende lister fremfor alt langs en sugekasses kanter. Overtrykket kan af-30 stedkommes af en fleksibel overlæbe, som er belastet med et langs formningszonen i massens strømningsretning konstant eller varierende overtryk. Hensigtsmæssigt kan trykket holdes lavest i begyndelsen af formningszonen, hvor afvandingsmodstanden er lavest. Trykket øges derefter 35 successivt langs formningszonen, når papirarket bygges op, og afvandingsmodstanden stiger.

- 5 -

DK 157623 B

Overtrykket kan også afstedkommes af en fjedrende overlæbe, som trykkes mod en uunderstøttet del af viren. Trykket kan derved varieres, ved at overlæben har forskellig stivhed langs formningszonen i massens strømningsretning. Trykket 5 er proportionalt med virespændingen og omvendt proportionalt med overlæbens krumningsradius. For at afstedkomme den ønskede successive trykforøgelse langs formningszonen udføres overlæben derfor med en langs formningszonen aftagende stivhed. Krumningsradien hos 10 overlæben bliver da mindre, så at trykket stiger langs formningszonen.

De hydrodynamiske forstyrrelser kan i en papirmaskine dæmpes effektivt over hele papirbanens bredde, hvilket raed-15 fører, at banens gramvægt kan holdes jævnere. Papirmassekoncentrationen i indløbskassen kan være høj, uden at formningsforløbet forstyrres, hvilket er særlig fordelagtigt ved fremstilling af papir med høj vægt. Ved at afvandingstrykket kan indstilles efter ønske, kan 20 afvandingskapaciteten og dermed maskinhastigheden øges.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor 25 fig. 1-3 viser papirmaskiner med en fleksibel overlæbe, og fig. 4 en papirmaskine med en fjedrende overlæbe.

Hver udførelsesform omfatter et mundstykke 1 på en indløbs-30 kasse (ikke vist). Papirmasse 2 sprøjtes gennem mundstykket 1 ud på en vire 3, som passerer over en vendevalse 4,14.

Fra mundstykkets 1 overdel strækker sig en overlæbe 5,18, som er fastgjort til mundstykket. Mundstykket 1 er rettet således, at vinklen mellem papirmassestrålen og viren 35 bliver lille. Mellem overlæben 5,18 og viren 3 dannes et formningsrum 8 for papirbanen.

DK 157623B

- 6 -

Ifølge fig. 1 er den fleksible overlæbe 5 fastgjort til mundstykket 1 ved hjælp af en fæsteanordning 6. Mundstykkeåbningen kan indstilles ved hjælp af en indstillings-anordning 7. Den del af viren, som er beliggende under den 5 fleksible overlæbe 5, er uunderstøttet i hele sin bredde, og denne uunderstøttede del strækker sig et stykke forbi overlæben 5 frem til en støttevalse 9. Derved opstår der ingen- forstyrrelser, når papirbanen forlader formningsrummet 8.

10

Den fleksible overlæbe 5 er udsat for et overtryk af en trykanordhing 10. Mellem trykanordningen 10 og overlæben 5 er et organ 11 placeret for at fordele trykket på overlæben. Dette organ 11 kan være af elastisk materiale, ek-15 sempelvis skumplast eller luftpuder. Ved regulering af trykket kan afvandingen reguleres.

I fig. 2 vises en udførelsesform, som svarer til den i fig.

1 viste, men hvor viren er understøttet af lister 12 eller 20 lignende i begyndelsen af formningsrummet 8. Derved kan man frembringe en øget mikroturbulens i begyndelsen af formningen af papirbanen. Forskydningskræfter introduceres i strømmen, hvilket har en deflokkulerende effekt på massen. Derved kan arkets formation i visse tilfælde 25 forbedres yderligere. Samtidig opnås en oplukkende effekt på det allerede formede fibernetværk, hvilket kan lette den fortsatte afvanding.

Ifølge fig. 3 og 4 er den del af viren 3, som er beliggende 30 under overlæben 5,18 uunderstøttet i hele sin bredde. Denne uunderstøttede del strækker sig et stykke forbi overlæben 5,18 frem til en støttevalse 9.

Ifølge fig. 3 er overlæben 5 fleksibel og udsat for et i 35 massens 2 strømningsretning varierende tryk ved hjælp af et antal luftpuder 16, som arbejder mod et fast modhold 17. Trykket i hver luftpude 16 er variabelt og indstilles - 7 -

DK 157623 B

hensigtsmæssigt således, at trykket mod overlæben 5 stiger i massens 2 strømningsretning.

Ifølge fig. 4 er overlæben 18 fjedrende med i massens 2 5 strømningsretning aftagende stivhed. Overlæben 18 presses mod viren 3, hensigtsmæssigt ved drejning af hele mundstykket 1, og antager derved en buet form. Som følge af den aftagende stivhed, aftager krumningsradien kontinuerligt i massens 2 strømningsretning, samtidig med at 10 trykket vokser. For at opnå den aftagende stivhed hos overlæben 18 kan man udforme overlæben med aftagende tykkelse, eksempelvis med på hinanden liggende plader af forskellig længde, som det fremgår af fig. 4. Eventuelt kan en fleksibel overlæbe anbringes under den fjedrende over-15 læbe 18.

Den ifølge den foreliggende opfindelse kontrollerede formning af papirbanen i rummet 8 indebærer, at papirmassekoncentrationen i indløbskassen kan være op til 1/2-1% ved 20 fremstilling af papir med lille gramvægt og 3-5% ved fremstilling af papir med høj gramvægt samt masseark. Endvidere kan slitagen på viren minimeres, når viren er frit oplagt mellem to valser i formningszonen.

25 De viste overlæber har glat underside. For at afstedkomme en øget mikroturbulens i massen i begyndelsen af formningsrummet kan læberne på undersiden forsynes med mindre overfladeujævnheder. Disse overfladeujævnheder introducerer forskydningskræfter i strømmen, hvilket har en deflokkule-30 rende effekt på massen, og dermed kan arkets formation i visse tilfælde forbedres yderligere.

35

Claims (5)

1. Anordning til formning af en papirbane i en papirmaskine omfattende en endeløs vire (3) med en uunder-støttet del, et mundstykke (1), hvorfra en papirmassesuspension strømmer ud på viren (3), og en fra 5 mundstykkets overdel udskydende overlæbe (5,18), hvorved et formningsrum (8) af grænses mellem overlæben (5-,18) og den uunderstøttede del af viren (3), hvilken overlæbe (5,18) er fjedrende og udformet med en i massesuspensionens strømningsretning varierende krumnings-10 radius, k endetegnet ved, at en trykanordning (10,16,17) er anbragt over en del af den uunderstøttede del af viren (3) for at trykke overlæben (5,18) mod den uunderstøttede viredel for afvanding af massesuspensionen i fravær af vakuum ved at udøve et overatmosfærisk tryk 15 mod massesuspensionen.

2. Anordning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den fjedrende overlæbe omfatter en bøjelig læbe (5) og et elastisk organ (11), som er indrettet til at fordele 20 trykket fra trykanordningen (10) over den bøjelige læbe (5).

3 Anordning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den fjedrende overlæbe omfatter en bøjelig læbe (5) og et 25 antal ved siden af hinanden anbragte luftpuder (16), hvis tryk kan varieres individuelt, hvilke luftpuder (16) er indrettet til at udøve et overatmosfærisk tryk mod massesuspensionen via den bøjelige læbe (5).

4. Anordning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den fjedrende overlæbe (18) har successivt aftagende stivhed i massesuspensionens strømningsretning.

5. Anordning ifølge krav 4, kendetegnet ved, at 35 den fjedrende overlæbe (18) omfatter på hinanden liggende plader af forskellig længde.