EP0462472A1 - Stoffauflauf für Papiermaschinen - Google Patents

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EP0462472A1
EP0462472A1 EP91109409A EP91109409A EP0462472A1 EP 0462472 A1 EP0462472 A1 EP 0462472A1 EP 91109409 A EP91109409 A EP 91109409A EP 91109409 A EP91109409 A EP 91109409A EP 0462472 A1 EP0462472 A1 EP 0462472A1
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mixer
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Helmut Heinzmann
Udo Heuser
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JM Voith GmbH
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JM Voith GmbH
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines
    • D21F1/028—Details of the nozzle section
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21F1/026—Details of the turbulence section
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/08—Regulating consistency

Definitions

  • the invention relates to a headbox for paper machines according to the preamble of claim 1.
  • a headbox has become known from DE 35 14 554.
  • Such a headbox should equalize the paper stock suspension at the latest before the outlet gap in such a way that both the stock density (fiber mass per unit volume) is constant over the width of the headbox and the orientation of the fiber. Both are important prerequisites for the finished paper to have a perfect basis weight and thickness profile across the web width, as well as lying flat and not tending to curl.
  • the basic idea of the invention is therefore to section the headbox, which is known per se, and to supply the individual sections with partial streams (section streams) whose operating parameters (throughput, material density, fiber quality) are in turn adjustable on their own.
  • the section flows Q M each feed a section.
  • the section streams are best conducted separately outside the headbox and only combined with one another in the headbox.
  • Each section stream as such is created by merging two control streams. Depending on the mixing ratio of these control flows, the nature of the section flow can be adjusted very precisely.
  • a practical case can be as follows: During the quality control of the paper web, it is determined that the basis weight profile deviates from the target value in an impermissible manner at a certain point in the web width. Accordingly, the stock density of the suspension in the headbox at this point in the headbox must be corrected accordingly. According to the invention, this can be done by changing the concentration C M of the section stream in question. The necessary change d C M can be determined from a mass balance. The resulting (corrected) concentration C M depends solely on the ratio of the upstream control currents Q H / Q L. The corrected value C M is thus used as the basis for ratio control by using it as the setpoint (see FIG. 1). The ratio control represents the new control volume flow ratio a. This also changes Q L.
  • control volume flow Q H is corrected according to the continuity equation. This regulation can also be carried out according to the scheme in Fig. 1a. To do this, the setpoint changes in the control volume flows for the new concentration C M must be calculated and specified to the controller.
  • the inflow space is then designed in such a way that the two flows mix with one another.
  • the mixer is located inside the headbox.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf für Papiermaschinen mit einem Verteiler zum Verteilen einer zugeführten Stoffsuspension über die Arbeitsbreite der Papiermaschine, einer eine Vielzahl von Löchern oder Kanälen aufweisenden Führungsvorrichtung für die Stoffsuspension und einem maschinenbreiten Auslaufkanal mit Auslaufspalt zum Verteilen der Stoffsuspension, ferner mit Mitteln zum Einstellen der Stoffdichte der Stoffsuspension über die Arbeitsbreite hinweg. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: (a) Der Stoffauflauf ist über seine Breite hinweg durch Trennwände in Sektionen unterteilt; (b) die einzelne Sektion weist wenigstens eine Zuleitung zum Zuführen eines Teilstromes (Sektionsstromes) auf; (c) der einzelnen Zuleitung ist ein Mischer vorgeschaltet; (d) der Mischer weist wenigstens zwei Anschlüsse zum Heranführen von Suspensionsströmen (Regelströmen) mit vorgegebenen Betriebsparametern (Durchsatz, Stoffdichte, Faserqualität) auf. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf für Papiermaschinen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ein solcher Stoffauflauf ist aus DE 35 14 554 bekannt geworden.
  • Ein solcher Stoffauflauf soll die Papierstoffsuspension spätestens vor dem Auslaufspalt derart vergleichmäßigen, daß sowohl die Stoffdichte (Fasermasse pro Volumeneinheit) über die Breite des Stoffauflaufes konstant ist, als auch die Orientierung der Faser. Beides sind wichtige Voraussetzungen dafür, daß das fertige Papier sowohl ein einwandfreies Flächengewichts- und Dickenprofil über die Bahnbreite hat, als auch flach liegt und nicht zum Rollen neigt.
  • Im Betrieb einer Papiermaschine gibt es zahlreiche Störfaktoren, die den beiden genannten Anforderungen entgegenstehen. Zu diesen Störfaktoren gehören beispielsweise Temperaturschwankungen, Druckschwankungen und Fertigungstoleranzen.
  • Die eingangs genannte DE-Patentschrift befaßt sich mit denselben Problemen, wie hier beschrieben. Dort wurde bereits erkannt, daß es darauf ankommt, sowohl die Stoffdichte über die Breite des Stoffauflaufes hinweg konstant zu halten, als auch die Faserorientierung zu beherrschen, so daß möglichst keine Querströmungen im Auslaufkanal auftreten. Dabei wird vor allem vorgeschlagen, die Stoffdichte örtlich zu verändern, d.h. je nach Bedarf an bestimmten Stellen die Stoffdichte zu verändern. Dabei bleibt jedoch offen, auf welche Art und Weise dies vorgenommen werden soll.
  • Es ist ferner bekannt, die Weite des Auslaufspaltes zu verändern, beispielsweise durch Gewindespindeln zum Verschwenken oder Verbiegen der Oberlippe - siehe z. B. DE-PS 29 42 966 oder DE-OS 35 35 849. Hierdurch kann der Durchsatz der Suspension örtlich verändert werden. Gleichzeitig wird jedoch auch die Strömungsrichtung örtlich beeinflußt, und damit auch die Faserorientierung. Durch eine örtliche Spaltverengung wird nämlich den Fasern an den Engstellen eine andere Strömungsrichtung erteilt, als an anderen Stellen des Auslaufspaltes. Dies bedeutet, daß zwar die Stoffdichte durch diese sogenannte Verdrängungsregelung über die Breite des Stoffauflaufes gleichmäßig gemacht werden kann, daß jedoch die an sich gute Faserorientierung wieder zerstört wird. Wünschenswert wäre somit, die beiden Parameter, nämlich Stoffdichte und Faserorientierung, unabhängig voneinander beeinflussen zu können.
  • Die Erfinder haben erkannt, daß die eingangs beschriebene DE-Patentschrift grundsätzlich den richtigen Weg zeigt. Sie haben sich darüber hinaus die Aufgabe gestellt, einen Stoffauflauf dieser Gattung anzugeben, der es ermöglicht, die beiden Parameter Stoffdichte und Faserorientierung auf praktikable und zuverlässige Weise unabhängig voneinander zu beeinflussen.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst.
  • Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, den Stoffauflauf zu sektionieren, was an sich bekannt ist, und den einzelnen Sektionen Teilströme (Sektionsströme) zuzuführen, deren Betriebsparameter (Durchsatz, Stoffdichte, Faserqualität) wiederum für sich alleine einstellbar sind. Die Sektionsströme QM speisen jeweils eine Sektion. Die Sektionsströme werden am besten außerhalb des Stoffauflaufes getrennt geführt und erst im Stoffauflauf miteinander vereinigt. Jeder Sektionsstrom als solcher entsteht seinerseits durch Zusammenführen zweier Regelströme. Je nach Mischungsverhältnis dieser Regelströme läßt sich die Beschaffenheit des Sektionsstromes aufs Genaueste einstellen.
  • Ein praktischer Fall kann wie folgt aussehen: Es wird bei der Qualitätskontrolle der Papierbahn festgestellt, daß das Flächengewichtsprofil an einer bestimmten Stelle der Bahnbreite vom Sollwert in unzulässiger Weise abweicht. Demgemäß muß die Stoffdichte der Suspension im Stoffauflauf an dieser Stelle des Stoffauflaufes entsprechend korrigiert werden. Gemäß der Erfindung läßt sich dies durch Verändern der Konzentration CM des betreffenden Sektionsstromes durchführen. Die notwendige Änderung d CM läßt sich aus einer Massenbilanz ermitteln. Die resultierende (korrigierte) Konzentration CM ist einzig und allein abhängig vom Verhältnis der vorausgeschalteten Regelströme QH/QL. Der korrigierte Wert CM wird somit als Basis einer Verhältnisregelung ausgenutzt, indem er als Sollwert verwendet wird (siehe Figur 1). Die Verhältnisregelung stellt das neue Regelvolumen-Strömungsverhältnis ein. Dabei ändert sich auch QL. Da aber der Volumenstrom des Mischungsteilstromes konstant bleiben muß, wird der Regelvolumenstrom QH entsprechend der Kontinuitätsgleichung korrigiert. Diese Regelung kann auch nach dem Schema in Fig. 1a durchgeführt werden. Hierzu müssen die Sollwertänderungen der Regelvolumenströme für die neue Konzentration CM berechnet und dem Regler vorgegeben werden.
    • Volumenstromregelung
  • Im Stoffauflauf können Querströmungen der Suspension in der Stoffauflaufdüse z.B. durch Randeinflüsse auftreten. Diese führen dann zu einer unerwünschten Beeinflussung der Faserorientierung. Die Ursache hierfür liegt bei bekannten Stoffaufläufen in unterschiedlichen Volumenströmen über die Stoffauflaufbreite.
  • Bei dieser Regelaufgabe bleibt die Konzentration CM konstant. Der errechnete, notwendige Volumenstrom QH wird als Sollwert dem Regler vorgegeben (Fig. 1a). Nach dem Schema von Fig. 1b müssen zwei errechnete Volumenströme QH und QL den Reglern als neue Sollwerte vorgegeben werden.
    • Anwendungsmöglichkeiten
  • Das Verfahren läßt sich auf alle Stoffauflauf-Typen (Einlagen-, Mehrlagen-, Stoffaufläufe für Spaltformer, Langsieb mit und ohne Schwingungsdämpfer, ein oder zwei Rohrbündel usw.) anwenden.
    • Fig. 2 - 5
    Die Summe der Mischungsteilströme entsprechen dem Gesamtzulaufstrom zum Stoffauflauf. Dadurch wird das konventionelle Verteilrohr ersetzt. Der Mischer liegt außerhalb des Stoffauflaufs.
    Fig. 6 - 11:
    Der Mischungsteilstrom einer Sektion ist nur eine Teilmenge des Gesamtstromes der Sektion. Der Reststrom wird konventionell zugeführt.
    Fig. 6:
    Mischungsteilströme werden im ersten Rohrbündel zugeführt. Diese können auch durch Trennwände nach Fig. 3a auf einem Teil des Strömungsweges voneinander getrennt werden.
    Fig. 7-8:
    Zuführung des Mischungsteilstromes in den Kanal zwischen den Rohrbündeln (z. B. Lochplatten).
    Fig. 9-10:
    Direkte Zuführung des Mischungsteilstromes in eine oder mehrere Rohrzeilen des Turbulenzeinsatzes einer Sektion.
    Fig. 11:
    Zuführung in den Düsenraum.
  • Man kann der Stoffauflauf-Sektion anstelle des Mischungs-Teilstromes auch zwei Regelströme zuführen. Der Einströmraum ist dann so gestaltet, daß sich die beiden Ströme miteinander durchmischen. Der Mischer befindet sich hierbei innerhalb des Stoffauflaufes.

Claims (1)

  1. Stoffauflauf für Papiermaschinen mit einem Verteiler zum Verteilen einer zugeführten Stoffsuspension über die Arbeitsbreite der Papiermaschine, einer eine Vielzahl von Löchern oder Kanälen aufweisenden Führungsvorrichtung für die Stoffsuspension und einem maschinenbreiten Auslaufkanal mit Auslaufspalt zum Verteilen der Stoffsuspension, ferner mit Mitteln zum Einstellen der Stoffdichte der Stoffsuspension über die Arbeitsbreite hinweg, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
    (a) Der Stoffauflauf ist über seine Breite hinweg durch Trennwände in Sektionen unterteilt;
    (b) die einzelne Sektion weist wenigstens eine Zuleitung zum Zuführen eines Teilstromes (Sektionsstromes) auf;
    (c) der einzelnen Zuleitung ist ein Mischer vorgeschaltet;
    (d) der Mischer weist wenigstens zwei Anschlüsse zum Heranführen von Suspensionsströmen (Regelströmen) mit vorgegebenen Betriebsparametern (Durchsatz, Stoffdichte, Faserqualität) auf.
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