EP0195807A1 - Headbox system for a paper machine. - Google Patents

Headbox system for a paper machine.

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EP0195807A1
EP0195807A1 EP85904806A EP85904806A EP0195807A1 EP 0195807 A1 EP0195807 A1 EP 0195807A1 EP 85904806 A EP85904806 A EP 85904806A EP 85904806 A EP85904806 A EP 85904806A EP 0195807 A1 EP0195807 A1 EP 0195807A1
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EP
European Patent Office
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width
branches
over
flow
guide device
Prior art date
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Granted
Application number
EP85904806A
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German (de)
French (fr)
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EP0195807B2 (en
EP0195807B1 (en
Inventor
Elmer Weisshuhn
Alfred Bubik
Hans Dahl
Herbert Holik
Rudiger Kurtz
Anton Zembrot
Wolf-Gunter Stotz
Werner Seider
Robert Trondle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sulzer Escher Wyss GmbH
Original Assignee
Sulzer Escher Wyss GmbH
Escher Wyss GmbH
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Filing date
Publication date
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Application filed by Sulzer Escher Wyss GmbH, Escher Wyss GmbH filed Critical Sulzer Escher Wyss GmbH
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Publication of EP0195807B2 publication Critical patent/EP0195807B2/en
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21FPAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02Head boxes of Fourdrinier machines
    • D21F1/022Means for injecting material into flow within the headbox
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21FPAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
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    • D21F1/02Head boxes of Fourdrinier machines
    • D21F1/024Details of the feed chamber
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21FPAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02Head boxes of Fourdrinier machines
    • D21F1/026Details of the turbulence section
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21FPAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02Head boxes of Fourdrinier machines
    • D21F1/028Details of the nozzle section
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21FPAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/06Regulating pulp flow

Definitions

  • Headbox device for a paper machine and method for its operation
  • the invention relates to a headbox device for a paper machine with a distribution box for distributing a stock suspension supplied over the web width of the paper machine, a guide device for the stock suspension having a plurality of holes or channels and a subsequent nozzle space with an outlet gap for distributing the stock suspension with a specific one Weight per unit area over the web width of the paper machine, the mass distribution over the web width of the paper machine optionally being changeable by locally changing the width of the outlet gap and / or by locally changing the consistency, and a method for operating such a device.
  • Such headbox devices are known, for example, from US Pat. No. 4,087,321. They are used to feed a prepared pulp suspension to a paper machine and to distribute it over its entire web width in a certain way. This distribution of the material suspension should take place in such a way that the paper web produced with the paper machine has certain properties over the web width, with usually a uniform weight per unit area (mass per unit area) after drying, a uniform moisture content, and a uniform fiber orientation over the entire web width is sought.
  • DE-A-2 151 906 it is proposed to achieve a uniform speed and quantity of material also in the edge area by providing a gap on the distributor which can be individually adjusted over the width. Differences in pressure and cross flows in the outlet gap are also present here.
  • the invention sets itself the task of eliminating the above-mentioned disadvantages of the prior art and, in particular, of creating a headbox device for a paper machine and a method for operating it, with which, despite the transverse profiles desired for setting, of the basis weight necessary change of the local mass flow reaches a flow state in the nozzle space and at the outlet gap which is free of cross flows.
  • a paper web produced in this way should have a uniform fiber orientation across the web width.
  • the flow of the stock suspension in the nozzle space can be adjusted at the same time so that the horizontal component of the flow direction of the stock suspension is seen across the web width of the paper machine is parallel everywhere in the machine direction at the outlet gap and the flow velocity in the outlet gap, seen across the machine width, corresponds to a given profile.
  • This can be done, for example, either by changing the pressure profile in the distributor, by changing the geometric dimensions of the distributor, the guide device or the nozzle space, or by supplying or removing material suspension or supplying water in the distributor in the Guide device or in the nozzle room, individually or in combination with one another.
  • the method according to the invention for operating such a device is characterized in that when the mass distribution of the stock suspension is changed over the web width of the paper machine by local change in the width of the outlet gap and / or by local change in stock density, the flow at the same time the.
  • the stock suspension in the headbox is adjusted such that it is seen across the web width of the paper machine, the horizontal component of the flow direction of the stock suspension at the outlet gap is parallel everywhere in the machine direction, and the flow speed in the outlet gap, seen across the machine width, corresponds to a predetermined profile , for example, is at least approximately the same.
  • FIG. 1 shows a headbox device in plan view.
  • FIGS. 2-4 show different designs of distribution boxes with an adjustable pressure curve in two vertical sections
  • FIG. 5 shows a headbox device in a vertical section
  • FIG. 6 shows a headbox device with various possible addition or removal points for stock suspension or addition points for water
  • FIGS. 7 and 8 show guide devices with different geometries over the web width
  • Figures 9-11 show different arrangements of feed lines and branches on a headbox.
  • the headbox device shown in FIG. 1 has a distribution box 1, the cross section of which is reduced in the direction of flow F of the stock suspension.
  • the substance suspension is e.g. to understand a mixture of fibers with additives for paper or cardboard manufacture, but also filler suspensions for paper coating.
  • a connecting pipe 2 is connected to feed the stock suspension, and the other, opposite
  • the distributor preferably has an approximately - conical shape or may be formed as a truncated pyramid.
  • a guide device 5 is connected to a longitudinal side 4 of the distributor 1.
  • this can be designed as any guiding device customary in paper machine technology, for example, as shown in detail in the figure, as a step diffuser with gradually expanding parallel channels 6, e.g. according to CH 518 406 (US 3 725 197).
  • At least one of the lips 7 or an aperture attached to it is provided with a plurality of adjusting devices 30 distributed over the width, with which the gap width can be adjusted individually over the width manually or by means of a control device in order to use the gap 8 flowing material suspension flow a desired oven-dry basis weight profile of the paper web thus produced across the width.
  • the gap width is changed locally via adjusting devices 30 at the outlet gap 8
  • the local flow conditions such as pressure and speed in the nozzle space, also change in addition to the local mass flow and the basis weight profile.
  • the result of the pressure differences are transverse flows in the nozzle space, which are present up to the outlet gap 8 and act on the fiber storage on the wire of the paper machine until the entire fiber structure is fixed in the sheet. Because of the different cross currents across the web width of the machine, there is then a different fiber storage in the sheet over the web width.
  • Pressure compensation can be carried out individually or in combination with one another using various measures.
  • One possibility for pressure compensation over the web width of the machine is that as in FIG 1, a plurality of branches, which are designed as branch lines 11, 12, 13 and 14 and are connected to the interior of the distributor 1, are connected to one longitudinal side of the distribution box 1 and distributed over its length. Controllable valves 15, 16, 17, 18, 19 are provided in these branch lines, by means of which the flow rate of the branch lines and the return line can be changed.
  • the branch lines 11, 12, 13 and 14 and the return line 3 are connected, for example, to a common collecting line 20.
  • the stock suspension branched off at the individual connection points of the branch lines and via the return line can be discharged via this.
  • the hydrostatic pressure profile in the distributor 1 changes from the location of the connection of the relevant branch lines.
  • the extent of the pressure change can be adjusted by means of the valves 15, 16, 17, 18 and 19, so that by actuating these valves it is possible to set the required pressure curve over the length of the distributor or the width of the paper machine. Due to the shape of the distributor 1, a certain pressure course in the distributor can initially be roughly predefined, so that only the remaining deviations have to be corrected by the actuation of the valves.
  • the pressure setting at the various setting points can either be done manually, by means of a visual pressure indicator or after observing the paper web produced, or according to the measurement results for certain paper properties, using suitable sensors were determined over the width of the paper web, for example the basis weight or the fiber orientation, or, as indicated in FIG. 1, with the aid of a control device 26 connected to the various measuring devices.
  • pressure measuring devices 21, 22, 23, 24 and 25 are provided, with which the hydrostatic pressure of the suspension in the distributor 1 or its course in the longitudinal direction is determined.
  • such pressure measuring devices can be designed and arranged as desired, and the pressure measurement can also take place in the nozzle area.
  • the measuring devices can be assigned to the individual valves and control them directly, or the measuring devices can, independently of the valves, feed their measured values to the control device 26, which controls and adjusts the individual valves in a suitable manner, for example by means of a process computer until the desired pressure prevails at all measuring points.
  • the pressure profile predetermined by the control device 26 can be selected so that the pressure shows a desired course, for example is kept constant over the entire width, or certain edge corrections can be included, for example a somewhat higher pressure at both edges to compensate for pressure drops on the side walls.
  • the control device 26 can also be controlled by further sensors, not shown, which, for example, determine the thickness, the basis weight, the curl (curl) or the fiber orientation of the paper produced. determine or measure along the width of the paper web and deliver corresponding additional control signals 28 by means of which an additional pressure correction can be carried out or a pressure profile can be specified.
  • Such a simple control is often sufficient, since a one-off adjustment after starting up a paper machine is usually sufficient and readjustment is only necessary if operating parameters, such as the pressure or the composition of the stock suspension, or if the production changes is changed, for example if the machine is changed over to a different type of stock suspension, which results in a change in the pressure distribution. With known headbox devices, this was only possible with difficulties and complications.
  • the cross section of the branch lines 11, 12, 13 and 14 can be different, depending on the necessary correction. Likewise, the mutual distance between these branch lines can be selected differently. However, it is also readily possible to provide lines of the same diameter at the same distance from one another, in a number that ensures the necessary controllability.
  • the branch lines can also serve to supply additional material suspension.
  • a feed line must be provided instead of a return line 20.
  • This can be connected to the supply line 2 which is present in any case, or else to a supply separate from it, the devices for the flow control 15, 16, 17, 18, 19 being designed as suitable, controllable pumps. If necessary, however, only a part of the branches can be used to remove pulp suspension, while the other branches can supply pulp suspension.
  • Control elements can be designed so that the flow direction and the flow rate can be controlled.
  • FIG. 2 shows a variant in two vertical sections, in which the distribution box 1 is connected to a collecting container 20 via connecting lines 11-14.
  • the height of the end of the connecting lines 11, 12, 13, 14, which goes into the collecting container 20, is adjustable, for example by sleeves 66 which can be displaced from the outside or by a telescopic design of the connecting lines which extends over at least part of the connecting lines . This creates a weir that is adjustable in height and thus makes the local pressure in the distributor individually adjustable.
  • FIG. 3 shows a modification in which the connecting lines 11, 12, 13 are designed as slots with adjustable surface elements 60, 61 and 62 behind them, which serve as overflow weirs. By adjusting these surface elements, the effective weir height can be changed locally, so that here too a local pressure correction takes place in the distribution box 1.
  • FIG. 4 Another possibility for influencing the pressure conditions is shown in FIG. 4, in which the material is drawn off not via individual branch lines arranged over the machine width, but via an outlet slot 64 between the distribution box 1 and the collecting container 20, the outlet slot 64 via the entire machine width goes.
  • a vertical overflow weir 63 extending over the entire width is also provided in the collecting container 20, the height of which can be adjusted locally from the outside over the width.
  • the hydrostatic pressure in the distributor or in the nozzle can be changed simply by changing the weir height of the outlet slot 64.
  • a displaceable screen 65 can also be provided, by means of which the outlet slot 64 can be individually adjusted over the width.
  • branch lines or connecting slots can also be provided at other points of the headbox device, for example on the diffuser block 5, or in the nozzle chamber 29 immediately after the diffuser block or just before the outlet gap 8 or in between.
  • FIG. 5 shows an analog headbox device in vertical section, in which again a distributor 1, a diffuser 5 with a row of parallel channels 6, and a nozzle chamber 29 with an outlet gap 8 are provided.
  • the stock suspension flows from the nozzle space 29 onto the sieve guided over a breast roller 31 32 a paper machine.
  • the front part 33 of the upper delimitation lip 7 of the nozzle space 29 can be individually adjusted over the width by means of a joint 34 and by means of adjusting device 35 distributed over the width of the outlet gap 8.
  • the outlet gap is delimited at the top by a diaphragm which is mounted on the upper lip, but is freely movable to a certain extent with respect to the upper lip. The gap width can then be changed using the adjustment devices attached to the cover.
  • the amount of suspension emerging from the gap can be controlled locally independently over the width.
  • the supply or discharge of fiber suspension is again carried out via branch lines 11 on the distributor 1 and also or optionally via branch lines 51 on the nozzle chamber 29, valves or pumps 36 or the designs shown in FIGS. 2-4 being provided for quantity regulation.
  • branch lines are provided either selectively or in combination on the distributor 1, on the diffuser block 5 or on the nozzle chamber 29. Changes in the pressure curve can be compensated for as close as possible to the point of origin.
  • the possibility is provided to provide branch lines 37 on the upper side of the distributor 1 or at another location. Instead, the branch lines can also be led directly out of the diffuser block 5.
  • lines 39 are, for example, direct in the first diffuser stage, lines 40 in the second diffuser stage after the paragraph to the first stage, or lines 41 into the third diffuser stage immediately after the paragraph to the second stage.
  • feed lines can also be provided in the nozzle space 29 itself, for example lines 42 in the beginning of the nozzle space, immediately behind the outlet openings 43 from the diffuser channels or lines 44 which are movable in the vicinity of the outlet gap 8 of the nozzle space 29 Part 33 of the upper lip opens out.
  • these lines can, depending on requirements, lead to
  • a further pressure regulation possibility in the distributor 1 can be created by changing the distributor ratio, e.g. through a movably formed rear wall 45 of the distributor.
  • the mobility can be achieved in that the rear wall 45 can be adjusted either manually or by means of a control device over the width of the distribution box, as a result of which the pressure profile in the distributor can be adjusted, or in that the rear wall 45 is designed as a flexible and deformable membrane, which adjusts itself automatically, for example with the aid of a pressure cushion on the back, so that the same pressure prevails over the entire width of the distribution box.
  • adjustment options 52 are necessary, which are to be provided immediately after the guide device, in front of the outlet gap or also in between, wherein the adjusting devices can also be attached at two or more positions in the machine direction.
  • adjustable orifices 46 in front of the inlet openings 38 of the diffuser channels 6 or corresponding adjustable orifices 47 in front of the outlet openings 43 of the diffuser channels.
  • adjustable orifices 46 can consist of displaceable elements, iris diaphragms, inflatable bodies or other elements.
  • Suspension or water can also be supplied via lines 50 directly at the inlet 38 of the channels, or the channels can be narrowed by controllable pressure bodies 27.
  • the increased pressure loss at the edges e.g. due to friction on the side walls 9, it can be compensated that the pressure loss of the guide device changes in the edge zones, e.g. is reduced, which is achieved by changing the passage cross section per unit width.
  • FIG. 7 shows an example of a diffuser block 5 with a plurality of rows of step diffusers arranged one above the other.
  • the cross section of the diffusers in the edge zone 48 on the side wall 9 is larger than in the adjoining central zone 49, so that the pressure loss in the material Suspension in the edge zone is somewhat smaller than in the middle and thus the increased pressure losses in the edge zone can be compensated.
  • the individual rows of step diffusers are offset from one another, which means that a lower nozzle pressure arises in the edge zone 48 due to the diffusers missing relative to the center 49.
  • a larger material flow per unit of width is achieved in the edge zone by making additional bores or by reducing the pressure loss of the individual element of the guide device in the edge area, so that a pressure correction is also possible here.
  • fundamental deficiencies in the design of the distributor or at another location on the paper machine can also be compensated for by changing and adapting the hole diameter or pressure loss across the web width.
  • the branch lines 11 connected to the collecting line 20 can advantageously also be connected at the highest point of the distributor 1, which ensures that any air excretions can be safely removed.
  • the connection for the diffuser 5 can be provided, so that the pressure control takes place in the immediate vicinity of the inlet of the diffuser.
  • the collecting line can also be guided directly along the distributor 1, so that the branches 11 are formed by openings which connect the distributor 1 and the collecting line 20.
  • FIG. 10 shows an example in which the diffuser is designed as a guide device which is known per se and which connects a distributor 1 with the lips 7 and an outlet gap 8 and has two pipe systems connected in series and separated by a space 55 bypassing the suspension 53 and 54.
  • This intermediate space 55 is connected through branch openings 56 with an independently controllable or regulable cross section to an overflow line 57, which at the same time shows a damping effect.
  • FIG. 11 shows an analogous example in which the controllability is achieved by sliders 58 which change the cross section of the branch openings.
  • the openings 59 can optionally also be brought forward to the beginning of the nozzle chamber 29.

Landscapes

  • Paper (AREA)

Abstract

Dans un système de caisse de tête pour une machine à papier, caractérisé par une distribution réglable de la pâte sur la largeur de la bande, le passage de la pâte dans l'écartement des rouleaux de sortie (8) est commandé de manière que la distribution des fibres sur la largeur de la bande ait également un profil voulu en ce qui concerne l'orientation et la quantité des fibres. A cet effet, l'écoulement de la pâte est commandé de façon à ce qu'en cas de changement de la distribution de la pâte sur la largeur de la bande, la composante horizontale de la direction d'écoulement dans l'écartement de sortie reste, à tout moment, et en tout endroit, orientée dans la direction de la machine, ce qui permet d'éviter tout écoulement transversal et d'obtenir un profil prédéterminé dans l'écartement de sortie (8).In a headbox system for a papermaking machine, characterized by an adjustable distribution of the pulp over the width of the web, the passage of the pulp through the spacing of the exit rollers (8) is controlled so that the The distribution of fibers across the width of the web also has a desired profile with respect to the orientation and quantity of fibers. For this purpose, the flow of the dough is controlled so that when there is a change in the distribution of the dough over the width of the strip, the horizontal component of the flow direction in the outlet gap remains, at all times and in all places, oriented in the direction of the machine, which makes it possible to avoid any transverse flow and to obtain a predetermined profile in the outlet gap (8).

Description

Stoffauflauf-Vorrichtung für eine Papiermaschine und Verfahren zu deren BetriebHeadbox device for a paper machine and method for its operation
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung betrifft eine Stoffauflauf-Vorrichtung für eine Papiermaschine mit einem Verteilkasten zur Verteilung einer zugeführten StoffSuspension über die Bahnbreite der Papiermaschine, einer eine Vielzahl von Löchern oder Kanälen aufweisenden Führungsvorrichtung für die Stoffsuspension und einem anschliessenden Düsenraum mit einem Auslaufspalt zur Verteilung der StoffSuspension mit einem bestimmten Flächengewicht über die Bahnbreite der Papiermaschine, wobei die Mas¬ senverteilung über die Bahnbreite der Papiermaschine wahlweise durch örtliche Aenderung der Weite des Aus¬ laufspaltes und/oder durch örtliche Aenderung der Stoffdichte veränderbar ist, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung. Stand der TechnikThe invention relates to a headbox device for a paper machine with a distribution box for distributing a stock suspension supplied over the web width of the paper machine, a guide device for the stock suspension having a plurality of holes or channels and a subsequent nozzle space with an outlet gap for distributing the stock suspension with a specific one Weight per unit area over the web width of the paper machine, the mass distribution over the web width of the paper machine optionally being changeable by locally changing the width of the outlet gap and / or by locally changing the consistency, and a method for operating such a device. State of the art
Solche Stoffauflauf-Vorrichtungen sind beispielsweise aus der US-4 087 321 bekannt. Sie dienen dazu, eine vorbereitete Faserstoff-Suspension einer Papiermaschine zuzuführen und über deren gesamte Bahnbreite in bestimmter Weise zu verteilen. Diese Verteilung der StoffSuspension soll derart erfolgen, dass die mit der Papiermaschine erzeugte Papierbahn bestimmte Eigen- Schäften über die Bahnbreite hat, wobei meist ein gleichmässiges Flächengewicht (Masse pro Flächenein¬ heit) nach der Trocknung, eine gleichmässige Feuchte, sowie eine gleichmässige Faserorientierung über die gesamte Bahnbreite angestrebt wird.Such headbox devices are known, for example, from US Pat. No. 4,087,321. They are used to feed a prepared pulp suspension to a paper machine and to distribute it over its entire web width in a certain way. This distribution of the material suspension should take place in such a way that the paper web produced with the paper machine has certain properties over the web width, with usually a uniform weight per unit area (mass per unit area) after drying, a uniform moisture content, and a uniform fiber orientation over the entire web width is sought.
Aus der ÜS-3 556 935 oder US-4 089 739 ist es dazu bekannt, die Weite des AuslaufSpaltes des Düsenraumes mittels mehrerer, über die Bahnbreite verteilter Ein¬ steileinrichtungen verstellbar auszubilden. Hiermit lässt sich zwar die Stoffsuspensionsmenge über dieFrom US Pat. No. 3,556,935 or US Pat. No. 4,089,739 it is known to design the width of the outlet gap of the nozzle space to be adjustable by means of a plurality of adjusting devices distributed over the web width. With this, the amount of material suspension can be determined via the
Bahnbreite steuern, jedoch nicht die Faserorientierung.Control web width, but not fiber orientation.
Unzulänglichkeiten, die im Aufbau der Papiermaschine liegen, sowie physikalische Vorgänge während des Papierherstellungsprozesses sind der Grund dafür, dass meist nicht alle gewünschten Eigenschaften über die Bahnbreite gleichzeitig wie gewünscht oder gleichmässig sind. Beispielsweise werden Mängel in der Siebpartie oder das Schrumpfen der Papierbahn während der Trock- nung, insbesondere am Bahnrand, durch Aenderung des lokalen Stoffmengenstromes ebenso ausgeglichen, wie Unzulänglichkeiten in der Geometrie des Verteilers, der Führungsvorrichtung oder des Düsenraumes. Zur Aenderung oder Einstellung eines bestimmten lokalen Stoffmengen¬ stromes wird vielfach die Weite des Austrittsspaltes aus dem Düsenraum lokal verändert. Dadurch wird jedoch auch der Druck im Düsenraum örtlich verändert und der Druckverlauf in der Faserstoff-Suspension über die Maschinenbreite ungleichmässig. Diese örtlichen Druck¬ unterschiede im Düsenraum führen zu QuerStrömungen im Düsenraum, die sich bis hin zum Auslaufspalt auswirken, und zwar in der Weise, dass die Richtung der Strömung im Düsenraum, über die Breite gesehen, nicht exakt parallel und mit der Maschinenriσhtung übereinstimmend ist. Selbst kleine Abweichungen von der Maschinenrich¬ tung führen wegen der beim Austritt des Suspensions- Strahles vorhandenen Querkomponenten des Geschwindig¬ keitsvektors zu unerwünschten üngleichmässigkeiten der Faserorientierung der erzeugten Papierbahn über die Bahnbreite.Inadequacies in the construction of the paper machine, as well as physical processes during the paper manufacturing process, are the reason why not all of the desired properties across the web width are usually the same as desired or even. For example, defects in the wire section or the shrinkage of the paper web during drying, in particular at the web edge, are compensated for by changes in the local mass flow, as are deficiencies in the geometry of the distributor Guide device or the nozzle space. In order to change or set a certain local mass flow, the width of the outlet gap from the nozzle space is often changed locally. However, this also locally changes the pressure in the nozzle area and the pressure curve in the fiber suspension over the machine width is uneven. These local pressure differences in the nozzle area lead to transverse flows in the nozzle area, which have an effect right up to the outlet gap, in such a way that the direction of the flow in the nozzle area, seen across the width, is not exactly parallel and corresponds to the machine direction. Even small deviations from the machine direction lead to undesirable nonuniformity in the fiber orientation of the paper web produced across the web width because of the transverse components of the speed vector which exist when the suspension beam emerges.
Aus AT-363 776 ist es bereits bekannt, Druckunter¬ schiede in der strömenden Stoffsuspension im Verteiler dadurch über die Bahnbreite auszugleichen, dass der StoffSuspension an geeigneten Stellen, beispielsweise im Verteilerkasten zusätzlich Stoffsuspension zugeführt oder abgezogen wird, so dass der Druckverlauf im Ver¬ teilkasten über die gesamte Bahnbreite konstant ist. Allein mit dieser Massnahme können jedoch nicht sämt¬ liche Druckunterschiede im Düsenraum ausgeglichen wer¬ den.From AT-363 776 it is already known to compensate for pressure differences in the flowing stock suspension in the distributor over the web width in that the stock suspension is additionally fed or withdrawn stock suspension at suitable points, for example in the distribution box, so that the pressure curve in the distribution box is constant over the entire web width. However, this measure alone cannot compensate for all pressure differences in the nozzle area.
Aus der US-3 573 160 ist es bekannt, das Geschwindig¬ keitsprofil der Stoffsuspension über die Bahnbreite zu messen und den Querschnitt des Verteilers, z.B. mittels einer verstellbaren Wand, entsprechend einzustellen, um eine gleichmässige Geschwindigkeit der Suspension im Auslaufspalt zu erreichen. Auch hierdurch können Druck- unterchiede und Querströmungen nur unvollkommen verhin¬ dert werden.From US-3,573,160 it is known to increase the speed profile of the stock suspension over the web width Measure and adjust the cross-section of the distributor accordingly, eg using an adjustable wall, in order to achieve a uniform speed of the suspension in the outlet gap. This also means that pressure differences and cross flows can only be prevented incompletely.
Wie in der GB-1 216 114 beschrieben, ist auch schon versucht worden, einen gleichmässigen Stofffluss durch mehrere, einzeln einstellbare Ueberlaufröhre am Ver¬ teilkasten zu erreichen, womit die genannten Nachteile ebenfalls nicht vermieden werden können.As described in GB-1 216 114, attempts have also already been made to achieve a uniform flow of material through a plurality of individually adjustable overflow tubes on the distribution box, whereby the disadvantages mentioned cannot be avoided either.
Beispielsweise treten im Düsenraum an den Rändern infolge von Reibungsverlusten an den SeitenwändenFor example, in the nozzle area at the edges due to friction losses on the side walls
- zusätzliche Druckverluste auf, welche bewirken, dass der Druck im Düsenraum und der durchgesetzte Stoffmen¬ genstrom zum Rand hin abfallen. Auch hierdurch treten im Düsenraum Querströmungen auf, die zur Folge haben, dass die Stromfäden nicht mehr exakt parallel in Maschinenrichtung ausgerichtet sind.- Additional pressure losses, which have the effect that the pressure in the nozzle chamber and the flow of material through it drop towards the edge. This also causes cross currents in the nozzle area, with the result that the flow threads are no longer aligned exactly parallel in the machine direction.
In DE-A-2 151 906 wird vorgeschlagen, eine gleichmäs¬ sige Geschwindigkeit und Stoffmenge auch im Randbereich dadurch zu erreichen, dass ein über die Breite indivi¬ duell einstellbarer Spalt am Verteiler vorgesehen ist. Druckunterschiede und Querströmungen im Auslaufspalt sind jedoch auch hier vorhanden.In DE-A-2 151 906 it is proposed to achieve a uniform speed and quantity of material also in the edge area by providing a gap on the distributor which can be individually adjusted over the width. Differences in pressure and cross flows in the outlet gap are also present here.
Auch bei mehreren gegeneinander versetzten Reihen von Bohrungen oder Kanälen in der Führungsvorrichtung, wie - z.B. in US-4 137 124 offenbart, sind in den Randberei- chen Ungleichmässigkeiten, wie geringere Stoffmengen¬ ströme pro Breiteneinheit vorhanden, die ebenfalls zu Druckunterschieden und zu Querströmungen im Düsenraum und am Spalt führen. Durch Zuführung von zusätzlicher Stoffsuspension oder Wasser an den Seiten durch die Seitenwände des Düsenraumes hindurch könnte dies zwar ausgeglichen werden, jedoch bedingt dies einen erheb¬ lichen maschinellen und steuerungstechnischen Aufwand.Even in the case of a plurality of rows of bores or channels which are offset with respect to one another in the guide device, as disclosed, for example, in US Pat. No. 4,137,124, nonuniformities, such as lower material flows per unit of width, which likewise lead to pressure differences and to cross flows in the nozzle space and at the gap. This could be compensated for by supplying additional material suspension or water on the sides through the side walls of the nozzle space, but this entails considerable mechanical and control expenditure.
Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, die vorstehend genannten Nachteile des Standes der Technik zu besei¬ tigen und insbesondere eine Stoffauflauf-Vorrichtung für eine Papiermaschine und ein Verfahren zu deren Be¬ trieb zu schaffen, mit der man trotz der zur Einstel- lung gewünschter Querprofile des Flächengewichts not¬ wendigen Aenderung des lokalen Stoffmengenstromes einen Strömungszustand im Düsenraum und am Auslaufspalt er¬ reicht, der frei von Querströmungen ist. Eine auf diese Weise erzeugte Papierbahn soll eine gleichmässige Faserorientierung über die Bahnbreite aufweisen.The invention sets itself the task of eliminating the above-mentioned disadvantages of the prior art and, in particular, of creating a headbox device for a paper machine and a method for operating it, with which, despite the transverse profiles desired for setting, of the basis weight necessary change of the local mass flow reaches a flow state in the nozzle space and at the outlet gap which is free of cross flows. A paper web produced in this way should have a uniform fiber orientation across the web width.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung wird diese Auf- gäbe dadurch gelöst, dass auch bei einer Aenderung der Massenverteilung gleichzeitig die Strömung der Stoff¬ suspension im Düsenraum so einstellbar ist, dass über die Bahnbreite der Papiermaschine gesehen die horizon¬ tale Komponente der Strömungsrichtung der Stoffsuspen- sion am Auslaufspalt überall parallel in Maschinen¬ richtung liegt und die Strömungsgeschwindigkeit im Aus¬ laufspalt, über die Maschinenbreite gesehen, einem vor¬ gegebenen Profil entspricht. Dies kann z.B. wahlweise durch Aenderung des Druckpro¬ fils im Verteiler, durch Aenderung der geometrischen Abmessungen des Verteilers, der Führungsvorriσhtung, bzw. des Düsenraumes, oder durch Zuführung, oder Abfüh- rung von StoffSuspension, bzw. Zuführung von Wasser im Verteiler, in der Führungsvorrichtung oder im Düsen¬ raum, einzeln oder in Kombination miteinander erfolgen.These tasks are solved with the device according to the invention in that, even when the mass distribution is changed, the flow of the stock suspension in the nozzle space can be adjusted at the same time so that the horizontal component of the flow direction of the stock suspension is seen across the web width of the paper machine is parallel everywhere in the machine direction at the outlet gap and the flow velocity in the outlet gap, seen across the machine width, corresponds to a given profile. This can be done, for example, either by changing the pressure profile in the distributor, by changing the geometric dimensions of the distributor, the guide device or the nozzle space, or by supplying or removing material suspension or supplying water in the distributor in the Guide device or in the nozzle room, individually or in combination with one another.
Durch diese Einstellmöglichkeiten wird erreicht, dass die Strömung im Auslaufspalt so beeinflusst wird, dass bei einer Einstellung der Massenverteilung auf ein gewünschtes Querprofil trotzdem keine Querströmungen auftreten, und somit ein Papier mit gewünschter Massen¬ verteilung und mit gewünschter, z.B. gleichmässiger Faserverteilung bezüglich Menge und Orientierung über die Bahnbreite erhalten wird.These setting options ensure that the flow in the outlet gap is influenced in such a way that when the mass distribution is set to a desired cross profile, there are still no cross flows, and thus a paper with the desired mass distribution and with the desired, e.g. uniform fiber distribution with regard to quantity and orientation over the web width is obtained.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Betrieb einer sol¬ chen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Aenderung der Massenverteilung der StoffSuspension über die Bahnbreite der Papiermaschine durch örtliche Aende¬ rung der Weite des AuslaufSpaltes und/oder durch ört¬ liche Aenderung der Stoffdichte gleichzeitig die Strö¬ mung der. Stoffsuspension im Stoffauflauf so eingestellt wird, dass über die Bahnbreite der Papiermaschine gese¬ hen, die horizontale Komponente der Strömungsrichtung der Stoffsuspension am Auslaufspalt überall parallel in Maschinenrichtung liegt und die Strömungsgeschwin¬ digkeit im Auslaufspalt, über die Maschinenbreite gese- hen, einem vorgegebenen Profil entspricht, z.B. wenig¬ stens angenähert gleich ist. Dies kann z.B. wahlweise durch Aenderung des Druckpro¬ files im Verteilkasten, durch Aenderung der Geometrie des Verteilkastens, der Führungsvorrichtung, bzw. des Düsenraumes oder durch Zuführung oder Abführung von StoffSuspension bzw. Zuführung von Wasser im Verteiler, in der Führungsvorrichtung oder im Düsenraum, einzeln oder in Kombination miteinander erreicht werden.The method according to the invention for operating such a device is characterized in that when the mass distribution of the stock suspension is changed over the web width of the paper machine by local change in the width of the outlet gap and / or by local change in stock density, the flow at the same time the. The stock suspension in the headbox is adjusted such that it is seen across the web width of the paper machine, the horizontal component of the flow direction of the stock suspension at the outlet gap is parallel everywhere in the machine direction, and the flow speed in the outlet gap, seen across the machine width, corresponds to a predetermined profile , for example, is at least approximately the same. This can be done, for example, either by changing the print profile in the distribution box, by changing the geometry of the distribution box, the guide device or the nozzle space or by supplying or removing material suspension or supplying water in the distributor, in the guide device or in the nozzle space, individually or in combination with each other.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung, sowie vorteilhafte Weiterbildungen der¬ selben, werden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention, as well as advantageous developments of the same, are explained in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in the figures.
Figur 1 zeigt eine Stoffauflauf-Vorrichtung in der Auf¬ sicht, .FIG. 1 shows a headbox device in plan view.
Figuren 2 - 4 zeigen verschiedene Ausführungen von Ver¬ teilkästen mit einstellbarem Druckverlauf in zwei Ver- tikalschnitten,FIGS. 2-4 show different designs of distribution boxes with an adjustable pressure curve in two vertical sections,
Figur 5 zeigt eine Stoffauflauf-Vorrichtung im Verti¬ kalschnitt,FIG. 5 shows a headbox device in a vertical section,
Figur 6 zeigt eine Stoffauflauf-Vorrichtung mit ver¬ schiedenen möglichen Zugabe- oder Entnahmestellen für StoffSuspension oder Zugabestellen für Wasser,FIG. 6 shows a headbox device with various possible addition or removal points for stock suspension or addition points for water,
Figuren 7 und 8 zeigen FührungsVorrichtungen mit unter- schiedlicher Geometrie über die Bahnbreite, Figuren 9 - 11 zeigen verschiedene Anordnungen von Zu leitungen und Abzweigungen an einem Stoffauflauf.FIGS. 7 and 8 show guide devices with different geometries over the web width, Figures 9-11 show different arrangements of feed lines and branches on a headbox.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen der ErfindungDescription of exemplary embodiments of the invention
Die in Figur 1 dargestellte Stoffauflauf-Vorrichtung weist einen Verteilkasten 1 auf, dessen Querschnitt sich in Flussrichtung F der Stoffsuspension verklei¬ nert. Als StoffSuspension ist dabei z.B. eine Mischung von Fasern mit Zusatzstoffen zur Papier- oder Karton¬ herstellung zu verstehen, jedoch auch FüllstoffSus¬ pensionen zur Papierbeschichtung. Am Ende des Ver¬ teilers mit dem grösseren Querschnitt ist ein An¬ schlussrohr 2 zur Zuführung der Stoffsuspension ange- schlössen, und an dessen anderes, entgegengesetztesThe headbox device shown in FIG. 1 has a distribution box 1, the cross section of which is reduced in the direction of flow F of the stock suspension. The substance suspension is e.g. to understand a mixture of fibers with additives for paper or cardboard manufacture, but also filler suspensions for paper coating. At the end of the distributor with the larger cross section, a connecting pipe 2 is connected to feed the stock suspension, and the other, opposite
Ende mit'dem kleineren Querschnitt eine Rückführleitung 3. Der Verteiler besitzt vorzugsweise eine annähernd - konische Form oder kann als Pyramidenstumpf ausgebildet sein.End with 'the smaller cross section a return line 3. The distributor preferably has an approximately - conical shape or may be formed as a truncated pyramid.
An eine Längsseite 4 des Verteilers 1 ist eine Füh¬ rungsvorrichtung 5 angeschlossen. Diese kann im Prinzip als beliebige, in der Papiermaschinentechnik übliche Führungsvorrichtung ausgebildet sein, beispielsweise wie in der Figur ausschnittsweise dargestellt, als Stu- fendiffusor mit sich stufenweise erweiternden paral¬ lelen Kanälen 6, z.B. gemäss CH 518 406 (US 3 725 197).A guide device 5 is connected to a longitudinal side 4 of the distributor 1. In principle, this can be designed as any guiding device customary in paper machine technology, for example, as shown in detail in the figure, as a step diffuser with gradually expanding parallel channels 6, e.g. according to CH 518 406 (US 3 725 197).
An den Ausgang dieser Kanäle 6 schliesst sich ein Düsenraum 29 mit Austrittsspalt 8 an, wobei dieser von zwei Lippen 7 gebildet wird oder von einer Lippe und einer an der Lippe montierten, aber gegenüber dieser frei beweglichen Blende. Die StoffSuspension gelangt nun über die Kanäle 6, den Düsenraum 29 und den Aus¬ trittsspalt 8 auf die Siebpartie der Papiermaschine.At the exit of these channels 6 there is a nozzle chamber 29 with an outlet gap 8, this being formed by two lips 7 or by a lip and one mounted on the lip, but opposite it freely movable aperture. The stock suspension now reaches the wire section of the paper machine via the channels 6, the nozzle chamber 29 and the outlet gap 8.
Wenigstens eine der Lippen 7 oder eine an ihr ange¬ brachte Blende ist mit mehreren, über die Breite ver¬ teilten Versteileinrichtungen 30 versehen, mit denen die Spaltweite individuell über die Breite manuell oder mittels einer Regeleinrichtung eingestellt werden kann, um mit dem aus dem Spalt 8 ausströmenden Stoffsuspen- sionsmengenstrom ein gewünschtes ofentrockenes Flächen¬ gewichtsprofil der damit erzeugten Papierbahn über die Breite einzustellen. Wenn jedoch die Spaltweite über Versteileinrichtungen 30 am Austrittsspalt 8 lokal ver- ändert wird, ändern sich neben dem lokalen Stoffmengen¬ strom und dem Flächengewichtsprofil auch die lokalen Strömungsverhältnisse, wie Druck und Geschwindigkeit im Düsenraum. Die Folge der Druckunterschiede sind Quer¬ strömungen im Düsenraum, die bis hin zum Auslaufspalt 8 vorhanden sind und sich am Sieb der Papiermaschine so lange auf die Faserlagerung auswirken, bis der gesamte Faserverband im Blatt fixiert ist. Wegen der über die Bahnbreite der Maschine unterschiedlichen Querströ¬ mungen kommt es dann zu einer unterschiedlichen Faser- lagerung im Blatt über die Bahnbreite. Um derartigeAt least one of the lips 7 or an aperture attached to it is provided with a plurality of adjusting devices 30 distributed over the width, with which the gap width can be adjusted individually over the width manually or by means of a control device in order to use the gap 8 flowing material suspension flow a desired oven-dry basis weight profile of the paper web thus produced across the width. If, however, the gap width is changed locally via adjusting devices 30 at the outlet gap 8, the local flow conditions, such as pressure and speed in the nozzle space, also change in addition to the local mass flow and the basis weight profile. The result of the pressure differences are transverse flows in the nozzle space, which are present up to the outlet gap 8 and act on the fiber storage on the wire of the paper machine until the entire fiber structure is fixed in the sheet. Because of the different cross currents across the web width of the machine, there is then a different fiber storage in the sheet over the web width. To such
QuerStrömungen der StoffSuspension zu verhindern, sind bestimmte Vorkehrungen erforderlich. Eine dieser Mög¬ lichkeiten besteht darin, unter Beibehaltung des ein¬ gestellten Spaltweitenprofils den Druck der Stoffsus- pension über die Bahnbreite der Papiermaschine bzw. die Breite des Düsenraumes nachzustellen oder nachzuregeln. Andererseits kann jedoch auch die Spaltweite konstant gehalten werden und statt dessen die Stoffdichte ört¬ lich so geändert werden, dass bei konstantem Druck über die Breite das gewünschte Querprofil, z.B. des Ofen- trocken-Flächengewichtes in der Papierbahn entsteht. Dazu ist es erforderlich, an geeigneten Stellen indivi¬ duell über die Breite verteilt, StoffSuspension oder Wasser zuzugeben oder abzuführen.To prevent cross-flows of the material suspension, certain precautions are necessary. One of these possibilities is to readjust or readjust the pressure of the stock suspension over the web width of the paper machine or the width of the nozzle space while maintaining the set gap width profile. On the other hand, the gap width can also be constant are held and instead the material density is changed locally so that the desired cross profile, for example the oven-dry basis weight, arises in the paper web at constant pressure across the width. For this purpose, it is necessary to add or remove material suspension or water at suitable points, individually distributed over the width.
Aehnlich wie Spaltweitenverstellungen wirkt sich ein anderes Phänomen aus, das dadurch entsteht, dass an den Rändern der Papiermaschine infolge Reibungsverlusten an den Seitenwänden 9 zusätzlich ein Druckverlust in der StoffSuspension eintritt. Statt diesen Druckverlust durch Zuführung von Suspension oder Wasser durch die Seitenwände 9 hindurch über zusätzliche Leitungen 10 zu kompensieren, was einen erheblichen maschinellen und steuerungstechnischen Aufwand bedeutet, kann die erfor¬ derliche Kompensation auf einfachere und präzisere Wei¬ se durch die gleiche Druckregelung oder Stoff- dichte-Regelung bzw. durch die gleiche Aenderung der Geometrie erfolgen, wie sie zur Einhaltung eines be¬ stimmten Flächengewichtsprofiles bei gleichmässiger Faserorientierung erforderlich ist. Auf die gleiche Weise lässt sich weiterhin das beim Trocknen von Papierbahnen an den Rändern auftretende Schrumpfen kom¬ pensieren, so dass eine über die gesamte Bahnbreite gleichmässige Papierbahn entsteht.Similar to gap width adjustments, another phenomenon has an effect that arises from the fact that at the edges of the paper machine, as a result of frictional losses on the side walls 9, there is also a pressure loss in the stock suspension. Instead of compensating for this pressure loss by supplying suspension or water through the side walls 9 via additional lines 10, which means considerable mechanical and control expenditure, the necessary compensation can be carried out in a simpler and more precise manner by the same pressure regulation or material. density control or by the same change in the geometry as is necessary to maintain a certain basis weight profile with uniform fiber orientation. In the same way, the shrinkage occurring at the edges during the drying of paper webs can also be compensated for, so that a paper web is produced which is uniform over the entire web width.
Eine Druckkompensation kann mit verschiedenen Mass- nahmen einzeln oder in Kombination miteinander erfol¬ gen. Eine Möglichkeit zur Druckkompensation über die Bahnbreite der Maschine besteht darin, dass wie in Figur 1 gezeigt, an einer Längsseite des Verteilkastens 1 über dessen Länge verteilt mehrere, als Abzweiglei¬ tungen 11, 12, 13 und 14 ausgebildete Abzweigungen an¬ geschlossen sind, die mit dem Inneren des Verteilers 1 in Verbindung stehen. In diesen Abzweigleitungen sind steuerbare Ventile 15, 16, 17, 18, 19 vorgesehen, mit¬ tels derer der Durchfluss der Abzweigleitungen und der Rückführleitung verändert werden kann. Die Abzweig¬ leitungen 11, 12, 13 und 14 sowie -die Rückführleitung 3 sind z.B. an eine gemeinsame Sammelleitung 20 ange¬ schlossen. Ueber diese kann die an den einzelnen An- schlusspunkten der Abzweigleitungen und über die Rück¬ führleitung abgezweigte Stoffsuspension abgeführt wer¬ den. Je nach abgeführter Menge der Suspension in den einzelnen Abzweigleitungen ändert sich der hydrosta¬ tische Druckverlauf im Verteiler 1 ab dem Ort des An¬ schlusses der betreffenden Abzweigleitungen. Durch die Ventile 15, 16, 17, 18 und 19 ist das Mass der Druck¬ veränderung einstellbar, so dass es durch Betätigung dieser Ventile möglich ist, den erforderlichen Druck¬ verlauf über die Länge des Verteilers bzw. die Breite der Papiermaschine einzustellen. Durch die Form des Verteilers 1 kann dabei zunächst ein bestimmter Druck¬ verlauf im Verteiler grob vorgegeben werden, so dass nur noch die verbleibenden Abweichungen durch die Betä¬ tigung der Ventile korrigiert werden müssen.Pressure compensation can be carried out individually or in combination with one another using various measures. One possibility for pressure compensation over the web width of the machine is that as in FIG 1, a plurality of branches, which are designed as branch lines 11, 12, 13 and 14 and are connected to the interior of the distributor 1, are connected to one longitudinal side of the distribution box 1 and distributed over its length. Controllable valves 15, 16, 17, 18, 19 are provided in these branch lines, by means of which the flow rate of the branch lines and the return line can be changed. The branch lines 11, 12, 13 and 14 and the return line 3 are connected, for example, to a common collecting line 20. The stock suspension branched off at the individual connection points of the branch lines and via the return line can be discharged via this. Depending on the amount of suspension removed in the individual branch lines, the hydrostatic pressure profile in the distributor 1 changes from the location of the connection of the relevant branch lines. The extent of the pressure change can be adjusted by means of the valves 15, 16, 17, 18 and 19, so that by actuating these valves it is possible to set the required pressure curve over the length of the distributor or the width of the paper machine. Due to the shape of the distributor 1, a certain pressure course in the distributor can initially be roughly predefined, so that only the remaining deviations have to be corrected by the actuation of the valves.
Die Druckeinstellung an den verschiedenen Einstell¬ punkten kann entweder manuell, mittels visueller Druck- anzeiger oder nach Beobachtung der erzeugten Papierbahn bzw. entsprechend den Messergebnissen für bestimmte Papiereigenschaften, die mit geeigneten Sensoren quer über die Breite der Papierbahn ermittelt wurden, z.B. das Flächengewicht, oder die Faserorientierung, vorge¬ nommen werden oder, wie in Figur 1 angedeutet, mit Hil¬ fe einer, an die verschiedenen Messeinrichtungen ange- schlossenen Regeleinrichtung 26. Dazu sind entlang der Flussrichtung F am Verteiler 1 DruckmessVorrichtungen 21, 22, 23, 24 und 25 vorgesehen, mit welchen der hydrostatische Druck der Suspension im Verteiler 1 bzw. dessen Verlauf in Längsrichtung bestimmt wird. Solche Druckmesseinrichtungen können im Prinzip beliebig aus¬ gebildet und angeordnet sein, wobei die Druckmessung auch im Düsenraum erfolgen kann. Im einfachsten Fall können die Messvorrichtungen den einzelnen Ventilen zugeordnet sein und diese direkt steuern, oder die Messeinrichtungen können unabhängig von den Ventilen • ihre Messwerte der Regeleinrichtung 26 zuführen, die beispielsweise mittels eines Prozessrechners die ein¬ zelnen Ventile in geeigneter Weise steuert und nachre¬ gelt, so lange bis an allen Messpunkten der gewünschte Druck herrscht.The pressure setting at the various setting points can either be done manually, by means of a visual pressure indicator or after observing the paper web produced, or according to the measurement results for certain paper properties, using suitable sensors were determined over the width of the paper web, for example the basis weight or the fiber orientation, or, as indicated in FIG. 1, with the aid of a control device 26 connected to the various measuring devices. Along the direction of flow F on the distributor 1 pressure measuring devices 21, 22, 23, 24 and 25 are provided, with which the hydrostatic pressure of the suspension in the distributor 1 or its course in the longitudinal direction is determined. In principle, such pressure measuring devices can be designed and arranged as desired, and the pressure measurement can also take place in the nozzle area. In the simplest case, the measuring devices can be assigned to the individual valves and control them directly, or the measuring devices can, independently of the valves, feed their measured values to the control device 26, which controls and adjusts the individual valves in a suitable manner, for example by means of a process computer until the desired pressure prevails at all measuring points.
Das durch die Regeleinrichtung 26 vorgegebene Druck¬ profil kann dabei so gewählt sein, dass der Druck einen gewünschten Verlauf zeigt, z.B. über die gesamte Breite konstant gehalten wird, oder es können gewisse Randkor¬ rekturen eingeschlossen sein, beispielsweise ein etwas höherer Druck an beiden Rändern, um Druckverluste an den Seitenwänden zu kompensieren. Zusätzlich kann die Regeleinrichtung 26 noch durch weitere, nicht darge- stellte Sensoren angesteuert werden, die beispielsweise die Dicke, das Flächengewicht, den Curl (Rollneigung) oder die Faserorientierung des erzeugten Papieres ent- lang der Breite der Papierbahn feststellen oder messen und entsprechende zusätzliche Steuersignale 28 liefern, mittels derer eine zusätzliche Druckkorrektur durch¬ geführt oder ein Druckprofil vorgegeben werden kann. Falls geeignetes Bedienungspersonal vorhanden ist, kann eine derartige Steuerung jedoch auch auf einfachere Weise manuell oder halbautomatisch durch Beobachtung der Messwerte der einzelnen Messeinrichtungen und ent¬ sprechende Nachregelung erfolgen. Häufig ist eine sol- ehe einfachere Steuerung ausreichend, da in der Regel eine einmalige Anpassung nach dem Anlaufen einer Papiermaschine genügt und ein Nachregeln lediglich erforderlich wird, wenn sich Betriebsparameter, z.B. der Druck oder die Zusammensetzung der zugeführten StoffSuspension ändert, bzw. wenn die Produktion geän¬ dert wird, z.B. wenn die Maschine auf eine andere Art von StoffSuspension umgestellt wird, die eine Aenderung der Druckverteilung zur Folge hat. Bei vorbekannten Stoffauflauf-Vorrichtungen war dies nur mit Schwierig- keiten und Komplikationen möglich.The pressure profile predetermined by the control device 26 can be selected so that the pressure shows a desired course, for example is kept constant over the entire width, or certain edge corrections can be included, for example a somewhat higher pressure at both edges to compensate for pressure drops on the side walls. In addition, the control device 26 can also be controlled by further sensors, not shown, which, for example, determine the thickness, the basis weight, the curl (curl) or the fiber orientation of the paper produced. determine or measure along the width of the paper web and deliver corresponding additional control signals 28 by means of which an additional pressure correction can be carried out or a pressure profile can be specified. If suitable operating personnel are available, however, such a control can also be carried out in a simpler manner manually or semi-automatically by observing the measured values of the individual measuring devices and corresponding readjustment. Such a simple control is often sufficient, since a one-off adjustment after starting up a paper machine is usually sufficient and readjustment is only necessary if operating parameters, such as the pressure or the composition of the stock suspension, or if the production changes is changed, for example if the machine is changed over to a different type of stock suspension, which results in a change in the pressure distribution. With known headbox devices, this was only possible with difficulties and complications.
Der Querschnitt der Abzweigleitungen 11, 12, 13 und 14 kann unterschiedlich sein, entsprechend der notwendigen Korrektur. Ebenso kann der gegenseitige Abstand dieser Abzweigleitungen unterschiedlich gewählt sein. Jedoch ist es auch ohne weiteres möglich, Leitungen gleichen Durchmessers im gleichen Abstand voneinander vorzu¬ sehen, und zwar in einer Anzahl, die die notwendige Steuerbarkeit gewährleistet.The cross section of the branch lines 11, 12, 13 and 14 can be different, depending on the necessary correction. Likewise, the mutual distance between these branch lines can be selected differently. However, it is also readily possible to provide lines of the same diameter at the same distance from one another, in a number that ensures the necessary controllability.
Statt über die Abzweigleitungen einen Teil der Stoff¬ suspension abzuführen, können die Abzweigleitungen auch zur Zuführung von zusätzlicher StoffSuspension dienen. In diesem Fall ist statt einer Rückführleitung 20 eine Zuführleitung vorzusehen. Diese kann an die ohnehin vorhandene Zuführleitung 2 angeschlossen sein, oder auch an eine davon getrennte Zufuhr, wobei die Vorrich¬ tungen zur Durchfluss-Steuerung 15, 16, 17, 18, 19 als geeignete, steuerbare Pumpen ausgebildet sind. Nötigen¬ falls kann aber auch nur ein Teil der Abzweigungen der Abführung von StoffSuspension dienen, während die ande- ren Abzweigungen StoffSuspension zuführen können. DieInstead of discharging part of the stock suspension via the branch lines, the branch lines can also serve to supply additional material suspension. In this case, a feed line must be provided instead of a return line 20. This can be connected to the supply line 2 which is present in any case, or else to a supply separate from it, the devices for the flow control 15, 16, 17, 18, 19 being designed as suitable, controllable pumps. If necessary, however, only a part of the branches can be used to remove pulp suspension, while the other branches can supply pulp suspension. The
Steuerorgane können dabei so ausgebildet sein, dass die Durchflussrichtung und die Durchflussmenge steuerbar sind.Control elements can be designed so that the flow direction and the flow rate can be controlled.
Figur 2 zeigt eine Variante in zwei Vertikalschnitten, bei der der Verteilerkasten 1 über Verbindungsleitungen 11 - 14 mit einem Sammelbehälter 20 verbunden ist. Das Ende der Verbindungsleitungen 11, 12, 13, 14, das in den Sammelbehälter 20 geht, ist in der Höhe verstellbar ausgebildet, beispielsweise durch von aussen verschieb¬ bare Hülsen 66 oder durch wenigstens über einen Teil der Verbindungsleitungen gehende teleskopartige Aus¬ führung der Verbindungsleitungen. Damit wird ein in der Höhe verstellbares Wehr geschaffen und somit der lokale Druck im Verteiler individuell einstellbar gemacht.FIG. 2 shows a variant in two vertical sections, in which the distribution box 1 is connected to a collecting container 20 via connecting lines 11-14. The height of the end of the connecting lines 11, 12, 13, 14, which goes into the collecting container 20, is adjustable, for example by sleeves 66 which can be displaced from the outside or by a telescopic design of the connecting lines which extends over at least part of the connecting lines . This creates a weir that is adjustable in height and thus makes the local pressure in the distributor individually adjustable.
Figur 3 zeigt eine Abwandlung, bei der die Verbindungs¬ leitungen 11, 12, 13 als Schlitze ausgebildet sind mit dahinterliegenden, verstellbaren Flächenelementen 60, 61 und 62, die als Ueberlaufwehre dienen. Durch Ver¬ stellung dieser Flächenelemente kann die wirksame Wehr¬ höhe lokal verändert werden, so dass auch hier eine lokale Druckkorrektur im Verteilerkasten 1 erfolgt. Eine andere Möglichkeit, die Druckverhältnisse zu beeinflussen, ist in Figur 4 dargestellt, bei der ein Stoffabzug nicht über einzelne, über die Maschinen¬ breite angeordnete Abzweigleitungen erfolgt, sondern über einen Auslaufschlitz 64 zwischen Verteilerkasten 1 und Sammelbehälter 20, wobei der Auslaufschlitz 64 über die gesamte Maschinenbreite geht. Im Sammelbehälter 20 ist weiterhin ein über die gesamte Breite gehendes ver¬ tikales Ueberlaufwehr 63 vorgesehen, dessen Höhe von aussen lokal über die Breite einstellbar ist. Dadurch lässt sich eine Aenderung des hydrostatischen Drucks im Verteiler oder in der Düse einfach durch eine Verände¬ rung der Wehrhöhe des AuslaufSchlitzes 64 erreichen. Statt eines senkrechten Wehres kann auch eine ver- schiebbare Blende 65 vorgesehen sein, mittels der der Auslaufschlitz.64 über die Breite individuell einstell¬ bar ist.FIG. 3 shows a modification in which the connecting lines 11, 12, 13 are designed as slots with adjustable surface elements 60, 61 and 62 behind them, which serve as overflow weirs. By adjusting these surface elements, the effective weir height can be changed locally, so that here too a local pressure correction takes place in the distribution box 1. Another possibility for influencing the pressure conditions is shown in FIG. 4, in which the material is drawn off not via individual branch lines arranged over the machine width, but via an outlet slot 64 between the distribution box 1 and the collecting container 20, the outlet slot 64 via the entire machine width goes. A vertical overflow weir 63 extending over the entire width is also provided in the collecting container 20, the height of which can be adjusted locally from the outside over the width. As a result, the hydrostatic pressure in the distributor or in the nozzle can be changed simply by changing the weir height of the outlet slot 64. Instead of a vertical weir, a displaceable screen 65 can also be provided, by means of which the outlet slot 64 can be individually adjusted over the width.
Statt die Abzweigleitungen oder Verbindungsschlitze an der Seite des Verteilkastens 1 anzubringen, können die¬ se jedoch auch an anderen Punkten der Stoffauf¬ lauf-Vorrichtung vorgesehen sein, beispielsweise am Diffusorblock 5, oder im Düsenraum 29 unmittelbar nach dem Diffusorblock oder kurz vor dem Auslaufspalt 8 oder auch dazwischen.Instead of attaching the branch lines or connecting slots to the side of the distribution box 1, these can also be provided at other points of the headbox device, for example on the diffuser block 5, or in the nozzle chamber 29 immediately after the diffuser block or just before the outlet gap 8 or in between.
Figur 5 zeigt eine analoge Stoffauflauf-Vorrichtung im Vertikalschnitt, bei der wiederum ein Verteiler 1, ein Diffusor 5 mit einer Reihe von parallelen Kanälen 6, und ein Düsenraum 29 mit einem Austrittsspalt 8 vorge¬ sehen sind. Die Stoffsuspension fliesst aus dem Düsen¬ raum 29 auf das über eine Brustwalze 31 geführte Sieb 32 einer Papiermaschine. Der Vorderteil 33 der oberen Begrenzungslippe 7 des Düsenraumes 29 ist mittels eines Gelenkes 34 und durch über die Breite des Austritts¬ spaltes 8 verteilte VerStelleinrichtung 35 über die Breite individuell einstellbar. Vielfach wird der Aus¬ trittsspalt oben von einer Blende begrenzt, die auf der oberen Lippe montiert, aber gegenüber der oberen Lippe in gewissem Masse frei beweglich ist. Durch die an der Blende befestigten Versteileinrichtungen lässt sich dann die Spaltweite ändern. Dadurch kann die aus dem Spalt austretende Suspensionsmenge örtlich unabhängig über die Breite geregelt werden. Die Zuführung oder Abführung von Faserstoff-Suspension erfolgt wiederum über Abzweigleitungen 11 am Verteiler 1 und ausserdem oder wahlweise über Abzweigleitungen 51 am Düsenraum 29, wobei zur Mengenregulierung Ventile oder Pumpen 36 oder die in den Figuren 2 - 4 gezeigten Ausführungen vorgesehen sind.FIG. 5 shows an analog headbox device in vertical section, in which again a distributor 1, a diffuser 5 with a row of parallel channels 6, and a nozzle chamber 29 with an outlet gap 8 are provided. The stock suspension flows from the nozzle space 29 onto the sieve guided over a breast roller 31 32 a paper machine. The front part 33 of the upper delimitation lip 7 of the nozzle space 29 can be individually adjusted over the width by means of a joint 34 and by means of adjusting device 35 distributed over the width of the outlet gap 8. In many cases, the outlet gap is delimited at the top by a diaphragm which is mounted on the upper lip, but is freely movable to a certain extent with respect to the upper lip. The gap width can then be changed using the adjustment devices attached to the cover. As a result, the amount of suspension emerging from the gap can be controlled locally independently over the width. The supply or discharge of fiber suspension is again carried out via branch lines 11 on the distributor 1 and also or optionally via branch lines 51 on the nozzle chamber 29, valves or pumps 36 or the designs shown in FIGS. 2-4 being provided for quantity regulation.
Weitere Möglichkeiten bestehen darin, wie in Figur 6 gezeigt, dass die Abzweigleitungen wahlweise oder in Kombination am Verteiler 1, am Diffusorblock 5 oder am Düsenraum 29 vorgesehen sind. Dadurch können Aende- rungen des Druckverlaufs möglichst nahe am Entste- hungsort kompensiert werden. Im dargestellten Beispiel ist die Möglichkeit vorgesehen, an der Oberseite des Verteilers 1 oder an einer anderen Stelle Abzweiglei¬ tungen 37 vorzusehen. Statt dessen können die Abzweig¬ leitungen auch direkt aus dem Diffusorblock 5 hinaus- geführt werden. Im dargestellten Beispiel sind bei¬ spielsweise Leitungen 39 in die erste Diffusorstufe, Leitungen 40 in die zweite Diffusorstufe unmittelbar nach dem Absatz zur ersten Stufe, oder Leitungen 41 in die dritte Diffusorstufe unmittelbar nach dem Absatz zur zweiten Stufe geführt. Es können jedoch auch Zulei¬ tungen in den Düsenraum 29 selbst vorgesehen sein, bei- spielsweise Leitungen 42 in den Anfang des Düsenraumes, unmittelbar hinter den Austrittsöffnungen 43 aus den Diffusorkanälen oder Leitungen 44, die in der Nähe des Ausgangsspaltes 8 des Düsenraumes 29 im beweglichen Teil 33 der oberen Lippe mündet. Ueber diese Leitungen kann, wie bereits erwähnt, je nach Erfordernissen zumAs shown in FIG. 6, further possibilities are that the branch lines are provided either selectively or in combination on the distributor 1, on the diffuser block 5 or on the nozzle chamber 29. Changes in the pressure curve can be compensated for as close as possible to the point of origin. In the example shown, the possibility is provided to provide branch lines 37 on the upper side of the distributor 1 or at another location. Instead, the branch lines can also be led directly out of the diffuser block 5. In the example shown, lines 39 are, for example, direct in the first diffuser stage, lines 40 in the second diffuser stage after the paragraph to the first stage, or lines 41 into the third diffuser stage immediately after the paragraph to the second stage. However, feed lines can also be provided in the nozzle space 29 itself, for example lines 42 in the beginning of the nozzle space, immediately behind the outlet openings 43 from the diffuser channels or lines 44 which are movable in the vicinity of the outlet gap 8 of the nozzle space 29 Part 33 of the upper lip opens out. As already mentioned, these lines can, depending on requirements, lead to
Zwecke der Druckregelung oder der Stoffdichte-Aenderung Wasser oder Siebwasser mit geringerer Stoffdichte bzw. StoffSuspension zugegeben oder abgeführt werden.For the purpose of pressure regulation or the change in consistency of water or white water with a lower consistency or suspension of material are added or removed.
Eine weitere Druckregelungsmδglichkeit im Verteiler 1 kann dadurch geschaffen werden, dass der Verteilerguer- sσhnitt geändert wird, z.B. durch eine beweglich ausge¬ bildete Rückwand 45 des Verteilers. Die Beweglichkeit kann dadurch erreicht werden, dass die Rückwand 45 ent- weder manuell oder mittels einer Regeleinrichtung über die Breite des Verteilkastens verstellbar ist, wodurch sich das Druckprofil im Verteiler einstellen lässt, oder dass die Rückwand 45 als flexible und verformbare Membran ausgebildet ist, welche sich automatisch, bei- spielsweise mit Hilfe eines Druckpolsters an der Rück¬ seite so einstellt, dass über die ganze Breite des Ver¬ teilkastens der gleiche Druck herrscht.A further pressure regulation possibility in the distributor 1 can be created by changing the distributor ratio, e.g. through a movably formed rear wall 45 of the distributor. The mobility can be achieved in that the rear wall 45 can be adjusted either manually or by means of a control device over the width of the distribution box, as a result of which the pressure profile in the distributor can be adjusted, or in that the rear wall 45 is designed as a flexible and deformable membrane, which adjusts itself automatically, for example with the aid of a pressure cushion on the back, so that the same pressure prevails over the entire width of the distribution box.
In Kombination mit anderen Verstell- und Regelmöglich- keiten oder auch allein kann zur Erzielung gleicherIn combination with other adjustment and control options or alone, you can achieve the same
Strömungsgeschwindigkeiten und gleicher Drücke über die Breite des Düsenraumes eine Veränderung der Düsengeo- metrie notwendig sein. Hiezu sind Verstellmöglichkeiten 52 notwendig, die unmittelbar nach der Führungsvorrich¬ tung, vor dem Auslaufspalt oder auch dazwischen vorzu¬ sehen sind, wobei die Versteileinrichtungen gleichzei- tig auch an zwei und mehr Positionen in Maschinenrich¬ tung gesehen angebracht sein können.Flow velocities and the same pressures across the width of the nozzle area change the nozzle geo- be necessary. For this purpose, adjustment options 52 are necessary, which are to be provided immediately after the guide device, in front of the outlet gap or also in between, wherein the adjusting devices can also be attached at two or more positions in the machine direction.
Weitere Regelmöglichkeiten bestehen darin, dass ver¬ stellbare Blenden 46 vor den Eintrittsöffnungen 38 der Diff sorkanäle 6 oder entsprechende verstellbare Blen¬ den 47 vor den Austrittsöffnungen 43 der Diffusorkanäle vorgesehen werden. Diese können aus verschiebbaren Ele¬ menten, Irisblenden, aufblasbaren Körpern oder aus an¬ deren Elementen bestehen. Auch kann über Leitungen 50 direkt am Eingang 38 der Kanäle Suspension oder Wasser zugeführt werden, oder die Kanäle können durch steuer¬ bare Druckkörper 27 verengt werden.Further control options consist in providing adjustable orifices 46 in front of the inlet openings 38 of the diffuser channels 6 or corresponding adjustable orifices 47 in front of the outlet openings 43 of the diffuser channels. These can consist of displaceable elements, iris diaphragms, inflatable bodies or other elements. Suspension or water can also be supplied via lines 50 directly at the inlet 38 of the channels, or the channels can be narrowed by controllable pressure bodies 27.
Der erhöhte Druckverlust an den Rändern, z.B. infolge Reibung an den Seitenwänden 9 lässt sich dadurch kom¬ pensieren, dass in den Randzonen der Druckverlust der Führungseinrichtung verändert, z.B. verringert wird, was durch eine Veränderung des Durchtrittsquerschnitts pro Breiteneinheit erreicht wird.The increased pressure loss at the edges, e.g. due to friction on the side walls 9, it can be compensated that the pressure loss of the guide device changes in the edge zones, e.g. is reduced, which is achieved by changing the passage cross section per unit width.
Figur 7 zeigt ein Beispiel eines Diffusorblocks 5 mit mehreren übereinander liegenden Reihen von gleichmässig übereinander angeordneten Stufendiffusoren. Dabei ist zur Verringerung des Druckverlustes der Diffusoren der Querschnitt der Diffusoren in der Randzone 48 an der Seitenwand 9 grösser als in der anschliessenden mitt¬ leren Zone 49, so dass der Druckverlust in der Stoff- Suspension in der Randzone etwas kleiner ist als in der Mitte und somit die erhöhten Druckverluste in der Rand¬ zone kompensiert werden.FIG. 7 shows an example of a diffuser block 5 with a plurality of rows of step diffusers arranged one above the other. To reduce the pressure loss of the diffusers, the cross section of the diffusers in the edge zone 48 on the side wall 9 is larger than in the adjoining central zone 49, so that the pressure loss in the material Suspension in the edge zone is somewhat smaller than in the middle and thus the increased pressure losses in the edge zone can be compensated.
Bei dem in Figur 8 dargestellten Diffusorblock 5 sind die einzelnen Reihen von Stufendiffusoren gegeneinander versetzt, was bedeutet, dass in der Randzone 48 ein geringerer Düsendruck durch die gegenüber der Mitte 49 fehlenden Diffusoren entsteht. Ein grösserer Stoff- mengenstrom pro Breiteneinheit wird in der Randzone durch das Anbringen zusätzlicher Bohrungen erreicht, oder durch eine Reduzierung des Druckverlustes des ein¬ zelnen Elementes der Führungsvorrichtung im Randbe¬ reich, so dass auch hier eine Druckkorrektur möglich ist. Auf diese Weise sind auch grundsätzliche Mängel der Verteilerauslegung oder an einem anderen Ort der Papiermaschine dadurch ausgleichbar, dass der Loch¬ durchmesser oder Druckverlust über die Bahnbreite geän¬ dert und angepasst wird.In the case of the diffuser block 5 shown in FIG. 8, the individual rows of step diffusers are offset from one another, which means that a lower nozzle pressure arises in the edge zone 48 due to the diffusers missing relative to the center 49. A larger material flow per unit of width is achieved in the edge zone by making additional bores or by reducing the pressure loss of the individual element of the guide device in the edge area, so that a pressure correction is also possible here. In this way, fundamental deficiencies in the design of the distributor or at another location on the paper machine can also be compensated for by changing and adapting the hole diameter or pressure loss across the web width.
Abwandlungen und zweckmässige Weiterbildungen sind mög¬ lich und liegen im Rahmen des Erfindungsgedankens. So können, wie in Figur 9 gezeigt, die mit der Sammel¬ leitung 20 verbundenen Abzweigleitungen 11 mit Vorteil auch am höchsten Punkt des Verteilers 1 angeschlossen sein, womit gewährleistet ist, dass etwaige Luftaus¬ scheidungen sicher abgeführt werden können. Unmittelbar daneben kann der Anschluss für den Diffusor 5 vorge¬ sehen sein, so dass die Druckregelung in unmittelbarer Nachbarschaft des Einganges des Diffusors erfolgt. Die Sammelleitung kann auch direkt am Verteiler 1 ent¬ lang geführt sein, so dass die Abzweigungen 11 durch Oeffnungen gebildet werden, die den Verteiler 1 und die Sammelleitung 20 verbinden.Modifications and appropriate further developments are possible and are within the scope of the inventive concept. Thus, as shown in FIG. 9, the branch lines 11 connected to the collecting line 20 can advantageously also be connected at the highest point of the distributor 1, which ensures that any air excretions can be safely removed. Immediately next to it, the connection for the diffuser 5 can be provided, so that the pressure control takes place in the immediate vicinity of the inlet of the diffuser. The collecting line can also be guided directly along the distributor 1, so that the branches 11 are formed by openings which connect the distributor 1 and the collecting line 20.
Figur 10 zeigt ein Beispiel, bei dem der Diffusor als eine an sich bekannte, einen Verteiler 1 mit den Lippen 7 und einen Ausgangsspalt 8 aufweisenden Düsenraum ver¬ bindende Führungsvorrichtung ausgebildet ist, die zwei hintereinander geschaltete, durch einen die Suspension umleitenden Zwischenraum 55 getrennte RohrSysteme 53 und 54 aufweist. Dieser Zwischenraum 55 ist durch Ab¬ zweigöffnungen 56 mit unabhängig steuerbarem oder regelbarem Querschnitt an eine Ueberlaufleitung 57 angeschlossen, die gleichzeitig eine Dämpfungswirkung zeigt.FIG. 10 shows an example in which the diffuser is designed as a guide device which is known per se and which connects a distributor 1 with the lips 7 and an outlet gap 8 and has two pipe systems connected in series and separated by a space 55 bypassing the suspension 53 and 54. This intermediate space 55 is connected through branch openings 56 with an independently controllable or regulable cross section to an overflow line 57, which at the same time shows a damping effect.
Figur 11 zeigt ein analoges Beispiel, bei dem die Steu¬ erbarkeit durch Schieber 58 erreicht wird, die den Querschnitt der Abzweigöffnungen verändern. Wahlweise können dabei die Oeffnungen 59 auch bis zum Anfang des Düsenraumes 29 vorverlegt sein. FIG. 11 shows an analogous example in which the controllability is achieved by sliders 58 which change the cross section of the branch openings. The openings 59 can optionally also be brought forward to the beginning of the nozzle chamber 29.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Stoffauflauf-Vorrichtung für eine Papiermaschine mit einem Verteilkasten (1) zur Verteilung einer zugeführten StoffSuspension über die Bahnbreite der Papiermaschine, einer eine Vielzahl von Löchern oder Kanälen (6) aufweisenden Führungs¬ vorrichtung (5) für die StoffSuspension, und einem anschliessenden Düsenraum (29) mit einem Auslaύfspalt (8) zur Verteilung der StoffSus¬ pension mit einem bestimmten Flächengewicht über die Bahnbreite der Papiermaschine, wobei die Massenverteilung über die Bahnbreite der Papier¬ maschine wahlweise durch örtliche Aenderung der Weite (h) des AuslaufSpaltes (8) und/oder durch örtliche Aenderung der Stoffdichte veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auch bei einer Aenderung der Massenverteilung gleichzeitig die Strömung der Stoffsuspension im Stoffauflauf so einstellbar ist, dass über die Bahnbreite der Papiermaschine gesehen, die horizontale Kompo¬ nente der Strömungsrichtung der Stoffsuspension am Auslaufspalt (8) überall parallel in Maschi¬ nenrichtung liegt und die Strömungsgeschwin¬ digkeit im Auslaufspalt (8) , über die Maschinen- breite gesehen, einem vorgegebenen Profil ent¬ spricht.1. Headbox device for a paper machine with a distribution box (1) for distributing a supplied material suspension over the web width of the paper machine, a guide device (5) having a plurality of holes or channels (6) for the material suspension, and a subsequent nozzle space (29) with an outlet gap (8) for distributing the material suspension with a specific weight per unit area over the web width of the paper machine, the mass distribution over the web width of the paper machine optionally by locally changing the width (h) of the outlet gap (8) and / or can be changed by changing the material density locally, characterized in that, even if the mass distribution changes, the flow of the material suspension in the headbox can be adjusted such that, seen across the web width of the paper machine, the horizontal component of the flow direction of the material suspension at the outlet gap (8) everywhere l is parallel in the machine direction and the flow velocity in the outlet gap (8), via the machine seen broad, corresponds to a predetermined profile.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Ein¬ trittes in den Düsenraum (29) und im Bereich des Auslaufspaltes (8) gleiche Geschwindigkeiten und Drücke über die Maschinenbreite vorliegen.2. Device according to claim 1, characterized in that in the area of the entry into the nozzle chamber (29) and in the area of the outlet gap (8) there are the same speeds and pressures across the machine width.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einzelnen Stellen im Düsenraum (29) in Maschinenrichtung gesehen, oder über die gesamte Länge des Düsenraumes (29) , gleiche Geschwindigkeiten und Drücke über die Maschinenbreite vorliegen.3. Device according to claim 1, characterized in that at individual points in the nozzle chamber (29) seen in the machine direction, or over the entire length of the nozzle chamber (29), the same speeds and pressures are present across the machine width.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömung der Stoffsuspension wahlweise durch Aenderung des Druckprofils im Verteiler (1) , durch Aenderung der geometrischen Abmessungen des Verteilers (1) , der Führungsvorrichtung (5) , bzw. des Düsenraumes (29) , oder durch Zuführung oder Abführung von StoffSuspension, bzw. Zuführung von Wasser im Verteiler (1) , in der Führungsvorrichtung (5) , oder im Düsenraum (29) , einzeln oder in Kombi¬ nation miteinander einstellbar ist.4. Device according to one of claims 1-3, characterized in that the flow of the stock suspension either by changing the pressure profile in the distributor (1), by changing the geometric dimensions of the distributor (1), the guide device (5) or Nozzle chamber (29), or by supplying or removing material suspension, or supplying water in the distributor (1), in the guide device (5), or in the nozzle chamber (29), individually or in combination with one another.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass über die Breite des Stoffauflaufs verteilte, steuerbare Abzweigungen (11 - 14, 37, 39 - 42, 44, 56, 58, 59) zur Steuerung des Druckes in der Stoffsuspension und/oder der Stoffsuspensions-Menge vorgesehen sind.5. The device according to claim 4, characterized gekenn¬ characterized in that distributed over the width of the headbox, controllable branches (11 - 14, 37, 39 - 42, 44, 56, 58, 59) for controlling the Pressure in the stock suspension and / or the stock suspension amount are provided.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Abzweigungen (11 - 14, 37) an den Verteilkasten (1) angeschlossen sind.6. The device according to claim 5, characterized gekenn¬ characterized in that the branches (11 - 14, 37) are connected to the distribution box (1).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Abzweigungen (11) am höchsten Punkt des Verteilkastens (1) angeschlossen sind.7. The device according to claim 6, characterized gekenn¬ characterized in that the branches (11) at the highest point of the distribution box (1) are connected.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Abzweigungen (11) in unmittel¬ barer Nähe der Eintrittsöffnungen der Führungs¬ vorrichtung (5) an den .Verteilerkasten (1) ange¬ schlossen sind.8. The device according to claim 6, characterized in that the branches (11) in the immediate vicinity of the inlet openings of the guide device (5) are connected to the distribution box (1).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigungen (119. Device according to one of claims 6-8, characterized in that the branches (11
- 14) mit ihrem dem Verteilerkasten (1) abge¬ wandten Ende in einen Sammelbehälter (20) hinein¬ ragen, wobei die Länge ihres in den Sammelbe¬ hälter (20) hineinragenden Teiles veränderbar ist.- 14) protrude with its end facing away from the distribution box (1) into a collecting container (20), the length of its part projecting into the collecting container (20) being variable.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigungen (1110. Device according to one of claims 6-8, characterized in that the branches (11
- 14, 64) als wenigstens eine Oeffnung ausge¬ bildet sind und dass im Sammelbehälter (20) an den Oeffnungen ein in der Höhe lokal verstell¬ bares Ueberlaufwehr (60, 61, 62) vorgesehen ist. - 14, 64) are formed as at least one opening and that an overflow weir (60, 61, 62) which is adjustable in height is provided at the openings in the collecting container (20).
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigungen aus einem zwischen dem Verteilerkasten (1) und einem Sammelbehälter (20) in Längsrichtung verlaufenden Schlitz (64) bestehen, dessen Weite örtlich ein¬ stellbar ist.11. The device according to any one of claims 6-8, characterized in that the branches consist of a slot (64) extending in the longitudinal direction between the distribution box (1) and a collecting container (20), the width of which can be adjusted locally.
12. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Abzweigungen (39 - 41, 56, 58) an die Führungsvorrichtung (5, 55) angeschlossen sind.12. The apparatus according to claim 5, characterized gekenn¬ characterized in that the branches (39 - 41, 56, 58) are connected to the guide device (5, 55).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Abzweigungen (39) an die erste Stufe eines als Stufendiffusor ausgebildeten Kanals der Führu gsvorrichtung (5) angeschlossen sind.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the branches (39) are connected to the first stage of a channel of the guide device (5) designed as a stage diffuser.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Abzweigungen (40, 41) an die zweite oder eine folgende Stufe eines als Stufen- diffusor ausgebildeten Kanales der Führungsvor¬ richtung (5) unmittelbar nach einer Stufe ange¬ schlossen sind.14. The apparatus according to claim 12, characterized in that the branches (40, 41) are connected to the second or a subsequent stage of a channel of the guide device (5) designed as a stage diffuser immediately after one stage.
15. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Abzweigungen (59) an den Düsenraum (29) angeschlossen sind.15. The apparatus according to claim 5, characterized gekenn¬ characterized in that the branches (59) to the nozzle chamber (29) are connected.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigungen Steuereinrichtungen (15 - 18, 36) zur Durch- fluss-, bzw. QuerschnittsSteuerung der Zuführung bzw. Abführung von Stoffsuspension und/oder Was¬ ser aufweisen.16. The device according to one of claims 4 - 15, characterized in that the branches control devices (15 - 18, 36) for the have flow or cross-sectional control of the feed or discharge of stock suspension and / or water.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass über die Breite des Stoffauflaufs verteilte MessVorrichtungen (21 - 25) zur Messung des hydrostatischen Druckes der Stoffsuspension vorgesehen sind.17. The apparatus as claimed in claim 16, characterized in that measuring devices (21-25) distributed over the width of the headbox are provided for measuring the hydrostatic pressure of the stock suspension.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass eine Regelvorrichtung (26) vorge¬ sehen ist, die von den Messvorrichtungen (21 - 25) gesteuert wird und den Durchfluss und wahl¬ weise die Durchflussrichtung regelt.18. The apparatus according to claim 17, characterized gekenn¬ characterized in that a control device (26) is provided, which is controlled by the measuring devices (21 - 25) and regulates the flow and optionally the flow direction.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Regeleinrichtung (26) einge¬ richtet ist, den Druck über die Breite des Stoff- auflaufs auf ein vorgegebenes Druckprofil zu regeln.19. The device according to claim 18, characterized in that the control device (26) is set up to regulate the pressure across the width of the headbox to a predetermined pressure profile.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass über die Breite der erzeugten Papierbahn Messeinrichtungen für Eigenschaften der Papierbahn, insbesondere das Fläσhengewicht oder die Faserorientierung vorgesehen sind, wel¬ che mit der Regeleinrichtung (26) verbunden sind und dieser ein bestimmtes Druckprofil über die Breite des Stoffauflaufs vorgeben. 20. The apparatus according to claim 19, characterized in that measuring devices for properties of the paper web, in particular the surface weight or the fiber orientation, are provided over the width of the paper web produced, which devices are connected to the control device (26) and this has a specific pressure profile specify the width of the headbox.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 20, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (27) zur Ver¬ änderung des Querschnittes der Kanäle (6) vorge¬ sehen sind.21. Device according to one of claims 1-20, characterized in that means (27) for changing the cross-section of the channels (6) are provided.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 20, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (50) zur Zu¬ führung von Wasser an die Eingänge (38) der Kanä¬ le (6) vorgesehen sind.22. Device according to one of claims 1-20, characterized in that means (50) for supplying water to the entrances (38) of the channels (6) are provided.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 22, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Eingangs¬ öffnungen (38) der Führungsvorricht'ung (5) oder nach deren Austrittsöffnungen (43) verstellbare Elemente (46, 47) zur Durchflussregelung durch die Führungsvorrichtung (5) vorgesehen sind.23. Device according to one of claims 1 - 22, characterized in that in front of the inlet openings (38) of the guide device (5) or after its outlet openings (43) adjustable elements (46, 47) for flow control by the guide device ( 5) are provided.
24. .Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Kanäle (6) der Führungsvorrichtung (5) über die Bahnbreite unterschiedlich ist.24. .Device according to one of claims 1 - 23, characterized in that the cross section of the channels (6) of the guide device (5) is different over the web width.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (6) der Führungsvorrichtung (5) in den Randzonen (48) des Stoffauflaufs einen kleineren Druckverlust auf¬ weisen als in der mittleren Zone (49) .25. Device according to one of claims 1-23, characterized in that the channels (6) of the guide device (5) in the edge zones (48) of the headbox have a smaller pressure loss than in the central zone (49).
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Führungsvorrichtung (5) in der Randzone die gleiche Anzahl von Kanälen (6) pro Breiteneinheit aufweist, wobei die Querschnitte der Kanäle (6) in der Randzone (48) grösser sind als in der mittleren Zone (49) .26. The device according to claim 25, characterized gekenn¬ characterized in that the guide device (5) in the edge zone has the same number of channels (6) per unit width, the cross sections of the channels (6) in the edge zone (48) are larger than in the middle zone (49).
27. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass in der Randzone (48) zusätzliche Bohrungen (50) in der Führungsvorrichtung (5) vorgesehen sind.27. The device according to claim 25, characterized in that additional bores (50) are provided in the guide device (5) in the edge zone (48).
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der Verteilerkästen (1) und/oder des Düsenraumes (29) über die Breite des Stoffauflaufs örtlich indivi¬ duell mittels einer Versteileinrichtung (45) ver¬ änderbar ist.28. Device according to one of claims 1-27, characterized in that the geometry of the distribution boxes (1) and / or the nozzle chamber (29) over the width of the headbox locally individually by means of an adjusting device (45) can be changed.
29. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 28, dadurch gekennzeichnet, dass bei Aenderung der Massenverteilung der StoffSuspension' über die Bahnbreite der Papier¬ maschine durch örtliche Aenderung der Weite des Auslaufspaltes und/oder durch örtliche Aenderung der Stoffdichte gleichzeitig die Strömung der Stoffsuspension im Stoffauflauf so eingestellt wird, dass über die Bahnbreite der Papiermaschine gesehen, die horizontale Komponente der Strö¬ mungsrichtung der StoffSuspension am Auslaufspalt überall parallel in Maschinenrichtung liegt und die Strömungsgeschwindigkeit im Auslaufspalt, über die Maschinenbreite gesehen, gleich ist.29. A method for operating the device according to any one of claims 1 - 28, characterized in that when changing the mass distribution of the stock suspension 'over the web width of the Papier¬ machine by local variation of the width of the outlet gap and / or simultaneously by local variation of the fabric density, the Flow of the stock suspension in the headbox is adjusted so that seen across the web width of the paper machine, the horizontal component of the flow direction of the stock suspension at the outlet gap is parallel everywhere in the machine direction and the flow velocity in the outlet gap, seen across the machine width, is the same.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Strömung wahlweise durch Aenderung des Druckpro¬ files im Verteilkasten, durch Aenderung der Geo¬ metrie des Verteilkastens, der Führungsvorrich¬ tung, bzw. des Düsenraumes oder durch Zuführung oder Abführung von Stoffsuspension bzw. Zuführung von Wasser im Verteilkasten, in der Führungsvor¬ richtung oder im Düsenraum, einzeln oder in Kom¬ bination miteinander erfolgt.30. The method according to claim 29, characterized in that the setting of Flow optionally by changing the pressure profile in the distribution box, by changing the geometry of the distribution box, the guide device, or the nozzle space or by supplying or removing material suspension or supplying water in the distribution box, in the guide device or in the nozzle chamber, individually or in combination with one another.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Aenderung des Druckprofiles im Verteilkasten mit einer Regeleinrichtung (26) vorgenommen wird, die von Druckmesseinrichtungen31. The method according to claim 30, characterized gekenn¬ characterized in that the change in the pressure profile in the distribution box is carried out with a control device (26) by pressure measuring devices
(21 - 25) angesteuert wird.(21 - 25) is controlled.
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Regeleinrichtung (26) von Sen¬ soren für Eigenschaften der erzeugten Papierbahn Steuersignale (28) zugeführt werden, welche der Regeleinrichtung (26) ein bestimmtes Druckprofil vorgeben. 32. The method according to claim 31, characterized in that the control device (26) from sensors for properties of the paper web produced are supplied with control signals (28) which specify a specific pressure profile for the control device (26).
EP85904806A 1984-09-19 1985-09-16 Headbox system for a paper machine Expired - Lifetime EP0195807B2 (en)

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