DK158008B - Apparat til dannelse af en papirbane - Google Patents

Description

- 1 -

DK 158008 B

Den foreliggende opfindelse angår et apparat til dannelse af en papirbane af den i krav l's indledning angivne art.

Fra dansk patentans4967/80 kendes en fremgangs-5 måde, hvor selve banedannelsen finder sted mellem en bøjelig overlæbe og en uunderstøttet del af viren over en åben sugekasse. Den bøjelige overlæbe er en forlængelse af den stationære overlæbe på en indløbskasse.

Dette indebærer, at papirstofstrømmen fra indløbskassen 10 rettes nedad mod arkdannelseszonen af den bøjelige overlæbe, og at papirstoflagets form er klart defineret under hele arkdannelsen. Fraværet af forstyrrelser i papirstoffets overfladelag er en forudsætning for, at gram-vægtvariationer i det fremstillede papir holdes på et 15 lavt niveau. En yderligere forbedring af papirets ensartethed opnås, når arkdannelsen finder sted under indflydelse af viskose forskydningskræfter mellem den stationære overlæbe og den bevægelige vire. Som følge af trykforskellen mellem atmosfæren og sugekassen bevæges 20 viren i en kurvet bane. Den bøjelige overlæbe tilpasser sig virens form og bliver derfor også kurveformet. Til frembringelse af undertrykket i sugekassen er det nødvendigt, at denne er tæt ved siderne. Denne tæthed opnås ved hjælp af indstillelige tætningsstrimler. Derte 25 medfører, at viren, uanset disse strimlers udformning, vil blive hvælvet tredimensionalt langs sugekassens sider. Den bøjelige overlæbe, der skal have en vis bøjningsmodstand, kan ikke helt tilpasse sig virens tredimensionale form. Herved kan der opstå kantforstyrrelser 30 i det dannede papirark. Disse problemer kan negligeres, når der er tale om små gramvægte og papirstof, som er let at afvande, da der så kun er tale om behov for små trykforskelle over viren og dermed kun små nedbøjninger af denne. Ved større gramvægte og ved papirstof, som er 35 vanskeligere at afvande, behøves imidlertid større trykforskelle og en længere afvandingsstrækning. Dette medfører en væsentlig nedbøjning af viren og derfor også forøgede kantforstyrrelser i det dannede ark.

- 2 -

DK 158008 B

En yderligere ulempe ved den kendte fremgangsmåde er den store mængde energi, der kræves til frembringelse af undertrykket i sugekassen.

En måde at undgå de nævnte ulemper under bibehol-5 delse af fordelene er at skabe det nødvendige afvandings tryk ved hjælp af et overtryk over den bøjelige læbe over en uunderstøttet del af-viren. I dette tilfælde belastes overlæben og viren i deres fulde bredde, således at der kun bliver tale om en todimensional bøjning.

10 Overtrykket kan frembringes ved hjælp af en luftpude el ler en stiv trykplade, som er udformet med en konveks overflade vendt mod papirstoffet. Den konvekse trykplade kan anvendes sammen med en bøjelig overlæbe eller erstatte en sådan. Et sådant arrangement er kendt fra 15 US-PS 4.416.730.

I det nævnte patentskrift omtales en trykplade, eller glidesko, som har en konveks overflade vendt mod stoffet. Trykpladen er stift forbundet til indløbskas- · sen og kan betragtes som en forlængelse af dennes over-20 (eller under-) læbe. Ved udførelsesformer ifølge patent skriftet transporteres papirstofstrømmen efter indstrømningsåbningen langs en konveks overflade, hvor den modstående flade, i hvert fald over en vis strækning, udgøres af en fri væskeoverflade. Ulempen ved denne metode 25 vil blive omtalt nærmere sammen med den foreliggende op findelse i forbindelse med tegningen.

Den foreliggende opfindelse indebærer en løsning af ovenstående problem derved, at apparatet udformes som anvist i krav 1.

30 Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere i forbindelse med tegningen, hvor fig. 1 viser skematisk en første udførelsesform for et apparat ifølge opfindelsen, fig. 2 grafiske repræsentationer for trykforhold i ap-35 paratet ifølge fig. 1, fig. 3-5 andre udførelsesformer for apparatet ifølge opfindelsen, og fig. 6 en kombination af to udførelsesformer for apparatet ifølge opfindelsen.

- 3 -

DK 158008 B

I fig. 1 er vist en trykplade 1, som i det væsentlige består af to afsnit, af hvilke det første afsnit la mod papirstoffet frembyder en konkav overflade med en krumningsradius og en udstrækning L^, medens det 5 andet afsnit lb mod papirstoffet frembyder en konveks overflade med en krumningsradius og en udstrækning l>2- Trykpladen 1 samvirker med en rulle 2 på en sådan måde, at den korteste afstand mellem trykpladen og rullen er placeret ved trykpladens overgang mellem de to 10 afsnit la og lb. Rullen 2 understøtter en vire 3. Fra udgangsåbningen 4 på en ikke nærmere vist indløbskasse sprøjtes en strøm af papirstof 5 i det væsentlige tan-gentialt ind mod trykpladens konkave overflade la. Strømmen af papirstof følger den konkave overflade ned til 15 trykpladens overgang, hvor stoffet indesluttes mellem trykpladen og viren. Langs trykpladens konvekse overflade findes den egentlige arkdannende zone, hvor afvanding finder sted.

Til yderligere illustration af forholdene under ark-20 dannelsen viser fig. 2 trykforholdene under trykpladen i en forsøgsopstilling. I denne arbejdede apparatet med en hastighed på 400 m/min. Hastigheden V for strømmen af papirstof ud af indløbskassen var 480 m/min., og indløbskassens udgangsåbning havde en højde på 10 m. Tyk-25 kelsen H af papirstofstrømmen var følgelig også 10 mm.

Under transporten langs den konkave overflade på trykpladen udsættes papirstofstrømmen for centrifugalkræfter. Det statiske tryk, som frembringes af centrifugalkraften på trykpladens overflade, kan beregnes af føl-30 gende udtryk:

O. V_2 . H

p = - (1) R1 hvor P = statisk tryk (Pa) 35 f = vands vægtfylde (kg/m3) V_ = stofstrømmens hastighed (m/s) H = strømmens tykkelse (m) R! = krumningsradius for den konkave overflade (m).

- 4 -

DK 158008 B

Fordelen, ved at papirstofstrømmen fra indløbskassen transporteres langs en konkav overflade ned til arkdannelses zonen,· er indlysende. Takket være trykopbygningen langs trykpladen hindres indsugning af luft 5 mellem pladen og stofstrømmen. Det er herved gjort muligt at adskille trykpladen fra indløbskassen, hvilket kan være fremstillingsteknisk fordelagtigt.

Da endvidere det statiske tryk vokser langs trykpladen, vil luft, som kunne være indeholdt i stoffet, 10 blive ført ud til strømmens frie overflade. En tredje fordel er det, at centrifugalkraften har en dæmpende virkning på forstyrrelser ved strømmens frie overflade, således at en strøm med ensartet tykkelse afleveres til den arkdannende zone.

15 Når en papirstofstrøm på tilsvarende måde antages at blive transporteret langs en konveks overflade, er det indlysende, at ovennævnte klare fordele ændres til indlysende ulemper. "

Ved transport langs en konveks overflade stiger 20 trykket langs trykpladens overflade, men trykket har modsat fortegn. Der er altså tale om undertryk i stedet for overtryk. Når der er vakuum langs overfladen af trykpladen, er der risiko for, at luft suges ind mellem pladen og papirstofstrømmen. En forudsætning for, at 25 dette forhindres, er, at trykpladen er forbundet lufttæt med indløbskassen.

Under praktiske forhold er det så godt som umuligt at hindre indblanding af luft i papirstoffet. Ved en konveks overflade, dvs. hvor trykket i papirstoflaget 30 aftager indad mod trykpladen, vandrer luften ind mod trykpladen, hvor der hurtigt dannes et luftlag, som medfører, at papirstofstrømmen adskilles fra trykpladen.

I modsætning til det nævnte vedrørende den konkave overflade påvirker centrifugalkraften en papirstofstrøm 35 langs en konveks overflade på en sådan måde, at forstyrrelser i den frie væskeoverflade forøges.

- 5 -

DK 158008 B

Som følge heraf vil den fra ovennævnte patentskrift kendte udformning af trykpladen medføre, at papirstof-strømmen, når den ankommer til arkdannelseszonen, sandsynligvis er brudt op-, Dette vil medføre papir, som modsvarer papirstofstrømmens kvalitet.

5 Nær overgangen mellem den konkave og den konvekse

overflade indesluttes papirstofstrømmen mellem trykpladen og viren. Langs trykpladens konvekse overflade vil viren trykke mod trykpladen og det mellemliggende papirstof. Størrelsen af dette tryk P afhænger af trækspændingen T

10 i viren og dennes krumningsradius, som i det væsentlige er lig med trykpladens krumningsradius I^· Sammenhængen mellem disse størrelser er; P = I (2) R2 15 hvor P = statisk tryk (Pa) T = viretræk (N/m) 1*2 = krumningsradius (m)

Som det fremgår af fig. 2, stemmer målte trykværdier langs hele trykpladen pænt overens med de beregnede.

20

Trykket, der måles under den konvekse del af trykpladen, svarer i det væsentlige til afvandingstrykket. Trykpladens afvandingskapacitet kan i en første tilnærmelse sættes proportional med afvandingsimpulsen I efter: 25 r- I = j Pt . dt (3) o hvor I = afvandingsimpuls (Pa s)

Pt = trykimpulsen til tiden t (Pa) 30 *X. = varigheden af trykimpulsen (s)

Udtrykket (3) kan omskrives til L2 1 = u~ \ ' P ’ dl (4) w o 35 hvor uw = virehastigheden (m/s).

- 6 -

DK 158008 B

Afvandingskapaciteten er således proportional med overfladen under trykkurven ifølge fig. 2.

Forsøg bl.a. med papirfremstilling i dobbeltvire-maskiner har vist, at ensartethed i papiret afhænger af 5 trykimpulsens forekomst. Denne impuls kan, som det fremgår af det foranstående, påvirkes ved hjælp af krumningsradius for trykpladens konvekse del. I ovennævnte eksempel havde trykpladens konvekse del ensartet krumningsradius. Inden for opfindelsens rammer er der intet 10 til hinder for, at krumningsradius varierer over afvandingsstrækningen. To udførelsesformer herfor omtales i det følgende.

Fig. 3 viser en trykplade, som adskiller sig fra den i fig. 1 viste ved, at der mellem den konkave og den .

15 konvekse del findes en retlinet del 1c med længden L^.

Denne trykplade giver anledning til en trykimpuls, hvor « trykket langsomt stiger til værdien p _ T .

R2

Den i fig. 4 viste trykplade har mellem en konkav 20 del la og en konveks del lb endnu en tredje, konveks del ld. Denne tredje dels ld krumningsradius er mindre end den efterfølgende konvekse dels lb krumningsradius R2* Ved denne udformning frembringes en trykimpuls, hvis størrelse hastigt vokser til værdien p _ T , 25 *3 T · hvorefter trykket falder til værdien P = =—.

R2

Fig. 5 viser en udførelsesform, der adskiller sig fra den i fig. 4 viste ved, at trykpladens første, kon-3q kave del la er fysisk adskilt fra pladens konvekse dele.

Der er ingen markant forskel for så vidt angår påvirkningen af papirstofstrømmen, idet en fleksibel plade 6 er fastgjort til den første del la og strækker sig fra denne langs og under de konkave overflader ld og lb i 35 deres fulde længde. Den fleksible plade 6 er således fastgjort til den konkave del la og de konvekse sektioners geometri, sådan at der er en blød overgang for papirstofstrømmen mellem den konkave del og den fleksible

DK 158008B

- 7 - plade, som indtager de efterfølgende deles form. Dette arrangement har den fordel, at afvandingszonens længde kan varieres, eksempelvis ved hjælp af en forskydelig styrerulle 7, som påvirker virens retning, når den for-5 lader kontakten med trykpladen. Ved at ændre denne retning kan man ændre længden af samvirkeområdet mellem viren og trykpladen og derved ændre afvandingskapaciteten. Kombinationen af den fleksible plade og trykpladens konvekse del gør det muligt at anvende en begrænset 10 del af den konvekse flade uden risiko for at ødelægge det ark, som dannes i et divergerende gab mellem pladen og viren.

De i det foregående omtalte udførelsesformer ifølge opfindelsen kan, hensigtsmæssigt sammen med separate 15 indløbskasser, kobles i serie i et vireforløb til dannelse af flerlagspapir. Fig. 6 viser et eksempel på et sådant arrangement.

I stedet for i det andet trin (fig. 6) at danne et yderligere fiberlag kan arrangementet anvendes til på 20 et tidligere dannet lag at påføre eksempelvis fyldstof, eksempelvis ler, eller et kemikalie som skal afvandes.

Claims (9)

1. Apparat til dannelse af en papirbane af en papirstof opslæmning og omfattende en indløbskasse med en udgangsåbning (4), hvorfra opslæmningen anbringes på en vire (3), der kan bevæges forbi åbningen, hvorved en trykplade (1) 5 er anbragt efter udgangsåbningen over papirstofopslæmningen, kendetegnet ved, at trykpladen (1) omfatter en konkav del (la) nærmest udgangsåbningen (4) og vendt mod opslæmningen samt en efterfølgende konveks del (lb) vendt mod opslæmningen, at den konkave del (la) er anordnet således, 10 at massen under påvirkning af centrifugalkraften følger denne del i hovedsagen uden kontakt med viren (3), samt at den konvekse del (lb) sammen med en uunderstøttet del af viren (3) udgør en arkdannelseszone, hvor afvanding finder sted, ved at trykpladen (1) og viren (3) trykkes mod hinanden.

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at udgangsåbningen (4) er således orienteret, at opslæmningen sprøjtes tangentialt mod den konkave del (la) af trykpladen (1) .

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, kendete g- 20 net ved, at den konvekse del (lb) af trykpladen (1) har en krumningsradius, der varierer langs arkdannelseszonen.

4. Apparat ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at trykpladen (1) mellem den konkave og den konvekse del har en plan del (lc), som er placeret over den uunder-^ støttede del af viren (3), således at den plane del (lc) udgør en første del af arkdannelseszonen.

5. Apparat ifølge krav 1-4, kendetegnet ved, at en bøjelig læbe (6) er anbragt på trykpladen (1) mellem denne og opslæmningen, hvilken bøjelige læbe (6) s 30 strækker sig langs trykpladen (1) i det mindste langs ark dannelseszonen, hvor læben er løs i forhold til trykpladen, til den ende af trykpladen (1), som ligger længst fra udgangsåbningen (4) . - 9 - DK 158008 B

6. Apparat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at længden af arkdannelseszonen er variabel, og at den bøjelige læbe (6) strækker sig langs den dannede fiberbane efter arkdannelseszonen.

7. Apparat ifølge krav 1-6, kendetegnet ved, at trykpladen (1) er anbragt adskilt fra udgangsåbningen (4), og at trykpladen og udgangsåbningen er indstillelige uafhængigt af hinanden.

8. Apparat ifølge krav 1-7, kendetegnet 10 ved, at trykpladens konkave del (la) har en krumningsradius mellem 150 og 600 mm og en længde mellem 100 og 500 mm.

9. Apparat ifølge krav 1-8, kendetegnet ved, at trykpladen (1) er arrangeret på en sådan måde, at der i det væsentlige ikke finder afvanding af opslæmningen 15 sted langs den konkave del (la).