EP0545886B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Entwässerung von über Entwässerungselemente geführten siebbandgestützten Faser-Wasser-Suspensionen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Entwässerung von über Entwässerungselemente geführten siebbandgestützten Faser-Wasser-Suspensionen Download PDF

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EP0545886B1
EP0545886B1 EP92890247A EP92890247A EP0545886B1 EP 0545886 B1 EP0545886 B1 EP 0545886B1 EP 92890247 A EP92890247 A EP 92890247A EP 92890247 A EP92890247 A EP 92890247A EP 0545886 B1 EP0545886 B1 EP 0545886B1
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EP
European Patent Office
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drainage element
screen belt
drainage
edge
stationary
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP92890247A
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English (en)
French (fr)
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EP0545886A1 (de
Inventor
Wilhelm Dipl.-Ing. Siller
Roland Dipl.-Ing. Haas
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.)
HAPA-Verwaltungs-Aktiengesellschaft
Original Assignee
HALLEIN PAPIER AG
HAPA-Verwaltungs-Aktiengesellschaft
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Publication date
Application filed by HALLEIN PAPIER AG, HAPA-Verwaltungs-Aktiengesellschaft filed Critical HALLEIN PAPIER AG
Publication of EP0545886A1 publication Critical patent/EP0545886A1/de
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Publication of EP0545886B1 publication Critical patent/EP0545886B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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
    • D21F1/18—Shaking apparatus for wire-cloths and associated parts
    • D21F1/20—Shaking apparatus for wire-cloths and associated parts in Fourdrinier machines
    • 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
    • D21F1/48—Suction apparatus
    • D21F1/483—Drainage foils and bars

Definitions

  • the invention relates to methods for dewatering, in particular pre-dewatering, of sieve belt-supported fiber-water suspensions, in particular for paper production, which are guided by at least one vibrating dewatering element, preferably foil, and devices for carrying out these methods.
  • dewatering elements preferably foils
  • dewatering elements preferably foils
  • FIG. 1 shows the cross section through such a drainage element or such a foil 1 and a partial longitudinal section through the sieve belt 2 guided over it, through the fleece 3 already formed above it, and through the fiber-water suspension 4 still present.
  • FIG. 1 shows the cross section through such a drainage element or such a foil 1 and a partial longitudinal section through the sieve belt 2 guided over it, through the fleece 3 already formed above it, and through the fiber-water suspension 4 still present.
  • a natural vacuum builds up on the diverging sides between the drainage screen and the surface of the drainage element or foil due to the screen speed. In this way and as a result of gravity, water is withdrawn from the suspension and passed through the screen to the underside of the screen.
  • the well-known foil box mentioned above works on the same principle as a single foil. It consists of a close series of narrow individual foils. Due to the small foil spacing, it leads to microturbulence.
  • the also known cascade foil 7 according to FIGS. 3 and 4 has a similar function as a single foil.
  • the drainage performance can be increased by a sequence of active 8 and passive surfaces 9.
  • the active surfaces are inclined, the passive surfaces parallel to the screen belt.
  • the reduced tubulence formation has a disadvantageous effect.
  • FIG. 5 shows part of a known register roller 10 with the part of a screen belt 11 guided over it.
  • the maximum suction takes place in area 12.
  • the end of suction takes place at 13.
  • Such a device is only used in slow-running paper machines.
  • the use of such rollers is limited by the high pressure and vacuum pulses at higher paper machine speeds. It leads to leaching of fine substances.
  • the aim of the invention is above all to improve the sheet formation of papers produced.
  • formation in the paper sheet means the areal fiber distribution.
  • the sieve belt-supported suspension or fiber material web is first passed over the fixed leading or front edge directed against the sieve belt movement of the at least one vibrating dewatering element, preferably foils, and then guided over a surface of this dewatering element that faces the material web and is movable relative to this edge, while this surface of this dewatering element is at least partially set in vibrations, in particular pivoting movements.
  • the vibration of the drainage element or foil thus achieved changes the vacuum and thus influences the pressure pulses at the next edge of the drainage element or foil in accordance with the oscillation frequency, which results in the fiber flakes being released.
  • the fixed leading edge according to the invention is therefore missing.
  • the leading edge flutters when vibrating and, in contrast to the invention, is therefore not fully fed by the sieve belt.
  • Fiber distribution or turbulence are therefore less favorable than according to the invention, which has a very disadvantageous effect on the sheet formation of the papers produced.
  • the advantageous effects can be intensified if the suspension or material web is guided over at least two drainage elements arranged at a distance from one another, each with a fixed leading edge and a surface facing the material web that is movable relative to this edge.
  • a cheap, space-saving solution is obtained if, according to the invention, the sieve belt-supported suspension or fiber material web is passed over immediately adjacent movable surfaces of the at least one drainage element after passing through the fixed edges or their supports.
  • the frequency and / or the amplitude and / or the quantity or strength of the vibrations of the movable surfaces of the dewatering elements are dependent on the intermediate or final quality of the dewatered, in particular pre-dewatered, fiber material web a regulation of the vibration exciters acting on these movable surfaces can be changed.
  • the frequency of the vibrations can advantageously be set between approximately 50 and 1000 Hz, in particular between approximately 50 and 500 Hz.
  • the speed of movement of the filter belt-supported fiber-water suspension or the filter belt can be regulated between 100 and 2000 m / min.
  • the effects according to the invention can be amplified if, after the Screen-supported suspension over at least one dewatering element with a fixed leading edge and a surface that can be moved with respect to this edge, which is then guided over at least one fixedly mounted, ie not vibratable, dewatering element arranged at a distance from that dewatering element.
  • the at least one vibrating dewatering element preferably foil
  • the at least one vibrating dewatering element is formed with a fixed run-up or front edge directed against the movement of the sieve belt and stands with a - seen in the direction of movement of the sieve belt - set back from this, in particular gradually receding, surface in each case - seen in the direction of movement of the sieve belt - opposite to the Run-up or leading edge movable drain part under the action of at least one vibration exciter or generator.
  • the at least one drainage element is expediently connected to an electrical vibration exciter or generator, which advantageously has an electromagnet with a voice coil.
  • an electrical vibration exciter or generator which advantageously has an electromagnet with a voice coil.
  • the dewatering elements preferably foils
  • a mechanical vibration exciter or generator advantageously a camshaft or a hydraulic or pneumatic pressure cylinder.
  • the operation of the device or system according to the invention can be designed or automated particularly advantageously if the purpose of adjusting the turbulence energy is the surface of the sieve of the vibration exciter or generator and, if applicable, the sieve belt drive and, if appropriate, the suspension feeder are connected to a control system or a control circuit for changing the amplitude and frequency of the movement of the discharge part, in or in the a setpoint is entered in the form of a voltage control of the vibration exciter and is connected to an online formation measurement, in particular the final and / or the intermediate quality of the fiber material web.
  • Fiber material web can be controlled by means of voltage regulation of the vibration generator.
  • devices and systems with several drainage elements or foils can be electrically connected to both for the purpose of generating a superposition frequency of the movements of the drainage parts and connected to the control or the control circuit.
  • Another advantageous practical solution according to the invention is characterized in that the fixed leading edge of the at least one drainage element, preferably the foil, is fixedly mounted or mounted on a compact ramp part, which on its discharge side can be moved elastically with a bridge, independently of the carrier of the drainage element, via a bridge or pivotable drain part is connected.
  • the surface of the at least one drainage element facing the sieve belt can run continuously from the run-up edge to the drain part or to its drain edge, which results in particularly good guidance.
  • the at least one drainage element or the foil can be displaced in the direction of the screen belt when the leading or leading edge is fixed or if the horizontally guided run of the screen belt operates the at least one drainage element or the foil is vertically adjustable or the entire at least one dewatering element or the foil can be pivoted for the purpose of adjusting the angle between the screen belt and the surface of the dewatering element or foil facing it when the leading or leading edge is fixed.
  • a wear strip in particular ceramic strip, can be inserted in the leading edge of the foil.
  • the advantageous effects of the device according to the invention are particularly striking if - as seen in the direction of movement of the sieve belt - at least one fixed bearing, i.e. a fixed bearing edge, i.e. at a distance behind the at least one dewatering element with a fixed leading edge and with a surface movable relative to this edge. non-vibratable, drainage element is arranged.
  • an esur is a cylinder covered with a fine metal fabric, which is immersed in the nonwoven fabric from above.
  • the fleece which has already been partially fixed, is resuspended. Its use is with higher basis weights of e.g. planned from 115 g / m. It is not an actual drainage element.
  • Toothed rollers are also known, which are driven and immerse into the screen from below.
  • the speed and number of teeth results in a certain frequency with which pressure pulses can be introduced into the suspension.
  • To regulate drainage as according to the invention mainly because the vacuum can not be designed in a corresponding manner.
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of a device or system according to the invention in a side view
  • FIG. 8 shows a drainage element or a foil according to the invention in a front view
  • FIG. 9 shows a side view, the latter with a screen belt part in the area in question.
  • the dewatering, in particular pre-dewatering section has a driven (see arrow 5) driven belt 2, which is mounted on a machine frame by means of rollers or rollers.
  • a sieve table 16 foils 1, a register roller 10, a cascade foil 7, foil boxes 17, wet vacuum cleaners 18, an erichur 19 and flat vacuum cleaners 20 can be seen.
  • the part 21 of the foil facing the sieve belt 2 has a compact ramp part 22, the ramp edge 23 of which is directed against the movement of the sieve belt (arrow 5!).
  • the part 24 of the foil is connected to the compact part 22 via a thin bridge 25, so that an (elastic) movement of the part 24 relative to the part 22 is possible.
  • a ceramic strip 23 ' can be incorporated in the front edge of the foil.
  • the elastic foil surface is preserved.
  • the part 24 is connected to an electrical vibration generator, which is constructed from an electromagnet and voice coils.
  • the coils are designated 26 and the drive for part 24 with 27; the connection consists of the sleeve 28, the washer 29 and the shaft joint 30.
  • an adjusting screw 30a is provided between the shaft joint 30 and an adjusting plate 31 in this connection.
  • the overall arrangement of the foil with its drive is arranged on a slide-in box 33.
  • the compact part 22 is mounted on the slide-in box 33 by means of the holding strip 34 Countersunk screw 35 and the stable support or rails 36, 37.
  • the adjustment plate 31 is provided between the drain part 24 and the vibration drive.
  • the function of the wire section takes place in the following way:
  • the fiber suspension flows out of the headbox 15 approximately at the wire speed onto the machine.
  • the material jet (with about 0.5-1% solids content, in this machine) strikes the screen table 16 evenly across the entire machine width and is transported through the dewatering screen 2 over the screen section.
  • the built-in drainage elements increase the solids content to around 13 - 15% by the end of the wire section; then it is accepted into the press section.
  • the main area of application of the oscillating foil 1 according to the invention is advantageously in the first third of the wire section (depending on the weight per unit area driven).
  • the formation can only be influenced by turbulence up to about 1.5% solids content.
  • the basic idea when using the oscillating foil 1 according to the invention is the simple controllability of the necessary turbulence energy with undisturbed drainage.
  • the foil which is fixedly mounted on its front edge 23, is made to vibrate on the outlet side 24 via the exciter. By swinging the trailing edge of the foil, a fluctuating vacuum is created (changed foil angle).
  • the vacuum fluctuations generated with this oscillation frequency draw a different amount of water to the underside of the sieve. This results in pressure impulses at exactly the same frequency at the following foil edge.
  • the sieve is deflected over the foil due to the vacuum that is formed, thus causing turbulence on the surface of the sieve.
  • a control loop can be set up via an online formation measurement, by means of which all the basis weight ranges traveled can be optimized by means of setpoint specifications. In this way, long foil setting times when changing the basis weight can be saved.
  • the known static drainage elements work optimally only in a small area (basis weight, speed) and can only be adjusted with relatively great effort.
  • the advantage over the previously known dewatering elements is the infinitely adjustable turbulence energy in every area of the wire section with the same dewatering performance, since practically the entire wire section can be equipped with oscillating foils.
  • An oscillation frequency applied to a single foil according to the invention is physically comparable to an embodiment with several static foils, if one wants to maintain the quality of the product immediately.
  • a high frequency on a single foil according to the invention would correspond to many foil edges according to the prior art at short intervals and, according to the invention, a low frequency on a single foil would correspond to a few foils according to the prior art at large distances from one another.
  • the vibration can also be generated mechanically, for example by a camshaft, or hydraulically or pneumatically by pressure cylinders.

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  • Paper (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft Verfahren zur Entwässerung, insbesondere Vorentwässerung, von über jeweils zumindest ein in Schwingungen versetzbares Entwässerungselement, vorzugsweise Foil, geführten siebbandgestützten Faser-Wasser-Suspensionen, insbesondere zur Papiererzeugung, und Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren.
  • Bekannte Verfahren bzw. Vorrichtungen zur Entwässerung von über Entwässerungselemente, vorzugsweise Foils, geführten siebbandgestützten Faser-Wasser-Suspensionen, verwenden als Entwässerungselemente insbesondere mehrere hintereinandergeschaltete Einzelentwässerungselemente bzw. -foils, Foilkästen, Kaskadefoils, Registerwalzen und Egoutteurs.
  • In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ist ein (solcher) Einzelentwässerungselement bzw. -foil veranschaulicht u.zw. in Fig. 1 der Querschnitt durch ein solches Entwässerungselement bzw. einen solchen Foil 1 sowie ein Teillängsschnitt durch das darüber geführte Siebband 2, durch das darüber bereits gebildete Vlies 3 sowie durch die noch vorhandene Faser-Wasser-Suspension 4. In der Regel sind mehrere solcher Entwässerungselemente bzw. Foils 1 - in der Bewegungsrichtung des Siebbandes (Pfeil 5!) gesehen - im Abstand voneinander hintereinandergeschaltet, wie beispielsweise die EP-A-0 241 439 erkennen läßt.
  • An den auseinanderlaufenden Seiten zwischen dem Entwässerungssieb und der Oberfläche des Entwässerungselements bzw. Foils baut sich durch die Siebgeschwindigkeit ein natürliches Vakuum auf. Hiedurch und infolge der Schwerkraft wird der Suspension Wasser entzogen und durch das Sieb an die Siebunterseite geführt.
  • An der Vorderkante des nächsten Entwässerungselements bzw. Foils wird dieses Wasser abgestreift. Durch die Abwärtsbewegung des Siebes über dem Entwässerungselement bzw. Foil, verursacht durch das Vakuum, welches sich im Spalt zwischen Entwässerungselement- bzw. Foilfläche und dem Sieb aufbaut, bzw. durch eine Vertikalbeschleunigung des Siebes nach oben nach dem Abbrechen der Vakuumzone an der Hinterkante werden an der Sieboberfläche Stoffturbulenzen erzeugt. Das entsprechende Druckprofil 6 bzw. die Druck- und Turbulenzentwicklung am Entwässerungselement bzw. Foil ist der Fig. 2 zu entnehmen.
  • Der oben erwähnte bekannte Foilkasten arbeitet nach dem selben Prinzip wie ein Einzelfoil. Er besteht aus einer engen Aneinanderreihung von schmalen Einzelfoils. Er führt durch die geringen Foilabstände zu einer Mikroturbulenz.
  • Der ebenfalls vorbekannte Kaskadefoil 7 nach den Fig. 3 und 4 hat eine ähnliche Funktion wie ein Einzelfoil. Dabei kann durch eine Folge von aktiven 8 und passiven Flächen 9 die Entwässerungsleistung gesteigert werden. Die aktiven Flächen sind geneigt, die passiven Flächen parallel zum Siebband angeordnet. Dabei wirkt sich die verringerte Tubulenzbildung nachteilig aus.
  • Die Fig. 5 zeigt einen Teil einer bekannten Registerwalze 10 mit dem Teil eines darüber geführten Siebbandes 11. Dabei erfolgt die maximale Saugung im Bereich 12. Das Ende der Saugung findet bei 13 statt. Eine solche Einrichtung wird nur bei langsam laufenden Papiermaschinen eingesetzt. Fig. 6 zeigt die auftretenden Druckprofile entlang der Registerwalze 10 zwischen der Walzenoberfläche und dem Sieb 11 bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten (500, 1000, 1500, 2000, 2500 fpm [1 fpm = 0,3048 m/min]). Der Einsatz solcher Walzen ist durch die hohen Druck- und Vakuumimpulse bei höheren Papiermaschinen-Geschwindigkeiten begrenzt. Er führt zu Feinstoffauswaschungen.
  • All diesen vorbekannten Entwässerungsvorrichtungen bzw. Entwässerungselementen haftet der Nachteil an, daß die Faserverteilung unbefriedigend ist; dies gilt auch für die Ausbildung gemäß der EP-A-0 241 439 selbst dann, wenn der Abstand der Foil-Oberfläche zum Siebband hin verstellbar ist.
  • Ziel der Erfindung ist vor allem eine Verbesserung der Blattformation von hergestellten Papieren. Grundsätzlich versteht man unter Formation im Papierblatt die flächenmäßige Faserverteilung. Es geht erfindungsgemäß vornehmlich also darum, die Masse über die Fläche konstant zu verteilen. Durch Unregelmäßigkeiten im Rohstoff ergeben sich Unterschiede in der Netzwerkbildung. Da die Blattformation die Abbildung der Faserverteilung in der Suspension darstellt, muß durch geeignete Entwässerungselemente eine dosierte Turbulenz derart in die Suspension eingebracht werden, daß bis zur Faserimmobilität (= best. Feststoffgehalt) eine optimale Faserverteilung erreicht und erhalten bleibt. Damit soll eine möglichst optimale Papierqualität erreicht werden.
  • Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung ausgehend von dem eingangs angegebenen Verfahren dadurch erreicht, daß zwecks Beeinflussung, insbesondere Vergleichmäßigung, der Faser-Verteilung bzw. der Turbulenzenergie, die siebbandgestützte Suspension bzw. Fasermaterialbahn zuerst über die gegen die Siebbandbewegung gerichtete feststehende Auflauf- bzw. Vorderkante des zumindest einen in Schwingungen versetzbaren Entwässerungselements, vorzugsweise Foils, und hierauf über eine der Materialbahn zugewandte, gegenüber dieser Kante bewegbare Fläche dieses Entwässerungselements geführt wird, während diese Fläche dieses Entwässerungselements wenigstens teilweise in Schwingungen, insbesondere Schwenkbewegungen, versetzt wird. Durch das so erreichte Schwingen des Entwässerungselementes bzw. Foils werden das Vakuum verändert und damit an der nächsten Entwässerungselement- bzw. Foilkante die Druckimpulse entsprechend der Schwingungsfrequenz beeinflußt, was eine Auflösung der Faser-Flocken ergibt.
  • An sich ist durch die SU-PS 874 820 bereits ein Foil bekannt geworden, der als Ganzer um eine Achse schwenkbar ist. Es fehlt also die erfindungsgemäße feststehende Auflaufkante. Bei der vorbekannten Ausbildung flattert bei Schwingungen die Anlaufkante und wird somit im Gegensatz zur Erfindung nicht satt vom Siebband angelaufen. Faserverteilung bzw. Turbulenz sind somit ungünstiger als gemäß der Erfindung, was sich auf die Blattformation der erzeugten Papiere sehr nachteilig auswirkt. Erfindungsgemäß lassen sich die vorteilhaften Effekte verstärken, wenn die Suspension bzw. Materialbahn über zumindest zwei im Abstand voneinander angeordnete Entwässerungselemente mit jeweils einer feststehenden Auflaufkante und einer gegenüber dieser Kante bewegbaren der Materialbahn zugewandten Fläche geführt wird. Eine günstige raumsparende Lösung ergibt sich, wenn erfindungsgemäß die siebbandgestützte Suspension bzw. Fasermaterialbahn nach Passieren der feststehenden Kanten bzw. deren Träger über unmittelbar daran anschließende bewegbare Flächen des zumindest einen Entwässerungselementes geführt wird.
  • Besonders günstige Resultate lassen sich bewerkstelligen, wenn die Frequenz und bzw. oder die Amplitude und bzw. oder die Quantität bzw. Stärke der Schwingungen der bewegbaren Flächen der Entwässerungselemente in Abhängigkeit von der Zwischen- bzw. Endqualität der entwässerten, insbesondere vorentwässerten, Fasermaterialbahn, mittels einer Regelung der auf diese bewegbaren Flächen wirkenden Schwingungserreger verändert werden. Dabei kann vorteilhaft die Frequenz der Schwingungen zwischen etwa 50 und 1000 Hz, insbesondere zwischen etwa 50 und 500 Hz, eingestellt werden. Für die Praxis ist es von Vorteil, wenn die Einstellung eines jeweils gewünschten Winkels zwiscnen dem Siebband und der diesem zugewandten Fläche des Entwässerungselements bzw. Foils bzw. einer Nullage der durch einen elektrischen Schwingungserzeuger erzeugten Schwingungen mittels einer Gleichspannungsüberlagerung erfolgt. Dabei kann, insbesondere gleichzeitig, die Fortbewegungsgeschwindigkeit der siebbandgestützten Faser-Wasser-Suspension bzw. des Siebbandes zwischen 100 und 2000 m/min eingeregelt werden. Die erfindungsgemäßen Effekte lassen sich verstärken, wenn nach Führung der siebbandgestützten Suspension über zumindest ein Entwässerungselement mit feststehender Auflaufkante und einer gegenüber dieser Kante bewegbaren Fläche jene hierauf über zumindest ein im Abstand von jenem Entwässerungselement angeordnetes fest gelagertes, d.h. nicht in Schwingungen versetzbares, Entwässerungselement geleitet wird.
  • Gemäß der Ausgestaltung der Erfindung ist bei Vorrichtungen bzw. Anlagen zur Durchführung eines der erfindungsgemäßen Verfahren mit zumindest einem in Schwingungen versetzbares Entwässerungselement, vorzugsweise Foil, und einem über das zumindest eine Entwässerungselement geführte Siebband, insbesondere zur Papiererzeugung, das zumindest eine, in Schwingungen versetzbare Entwässerungselement, vorzugsweise Foil, mit einer gegen die Siebbandbewegung gerichteten feststehenden Auflauf- bzw. Vorderkante ausgebildet und steht mit einer - in Bewegungsrichtung des Siebbandes gesehen - von diesem zurückversetzten, insbesondere allmählich zurückweichenden, Oberfläche im jeweils - in Bewegungsrichtung des Siebbandes gesehen - hinteren, gegenüber der Auflauf- bzw. Vorderkante beweglichen Ablaufteil unter der Wirkung mindestens eines Schwingungserregers bzw. -erzeugers. Zur praktischen Ausführung ist zweckmäßig das zumindest eine Entwässerungselement, vorzugsweise Foil, mit einem elektrischen Schwingungserreger bzw. -erzeuger verbunden, der vorteilhaft einen Elektromagneten mit einer Schwingspule aufweist. Es sind auch Ausbildungen im Rahmen der Erfindung denkbar, bei denen die Entwässerungselemente, vorzugsweise Foils, mit einem mechanischen Schwingungserreger bzw. -erzeuger, vorteilhaft einer Nockenwelle oder mit einem hydraulischen bzw. pneumatischen Druckzylinder, in Verbindung stehen.
  • Durcn die Ansteuerung mehrerer Antriebselemente eines Schwingfoils über seine Gesamtlänge besteht kaum die Gefahr der Eigenschwingung im Träger.
  • Der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. Anlage kann besonders günstig gestaltet bzw. automatisiert werden, wenn zwecks Einstellung der Turbulenzenergie an der Oberfläche des Siebes der Schwingungserreger bzw. -erzeuger und gegebenenfalls der Siebband-Antrieb sowie gegebenenfalls die Suspensions-Zuführung mit einer Regelung bzw. einem Regelkreis zur Veränderung der Amplitude und der Frequenz der Bewegung des Ablaufteils in Verbindung stehen, in die bzw. in den eine Sollwertsvorgabe in Form einer Spannungsregelung des Schwingungserregers eingegeben ist und die mit einer Online-Formationsmessung, insbesondere der End- und bzw. oder der Zwischenqualität der Fasermaterialbahn, verbunden ist.
  • Für den praktischen Betrieb ist es besonders vorteilhaft, wenn gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Frequenz und bzw. oder die Amplitude und bzw. oder die Quantität bzw. Stärke der Schwingungen des Schwingungserzeugers bzw. -erregers in Abhängigkeit von der gemessenen Zwischen- bzw. Endqualität der entwässerten, insbesondere vorentwässerten. Fasermaterialbahn mittels Spannungsregelung des Schwingungserzeugers steuerbar sind. Zu beiden können erfindungsgemäß bei Vorrichtungen bzw. Anlagen mit mehreren Entwässerungselemente bzw. Foils diese zwecks Erzeugung einer Überlagerungsfrequenz der Bewegungen der Ablaufteile elektrisch verbunden sowie an die Regelung bzw. den Regelkreis angeschlossen werden.
  • Eine weitere vorteilhafte praktische erfindungsgemäße Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende Auflaufkante des zumindest einen Entwässerungselements, vorzugsweise des Foils, an einem kompakten Auflaufteil fest montiert bzw. gelagert ist, der an seiner Ablaufseite über eine Brücke elastisch mit einem unabhängig vom Träger des Entwässerungselements beweglichen bzw. schwenkbaren Ablaufteil in Verbindung steht.
  • Dabei kann erfindungsgemäß die dem Siebband zugewandte Oberfläche des zumindest einen Entwässerungselements von der Auflaufkante bis zum Ablaufteil bzw. zu dessen Ablaufkante stetig verlaufen was eine besonders gute Führung ergibt.
  • Zwecks Veränderung der Papierqualität bzw. der Betriebsbedingungen kann es erfindungsgemäß günstig sein, wenn das zumindest eine Entwässerungselement bzw. der Foil bei feststehender Auflauf- bzw. Vorderkante in Richtung des Siebbandes verschiebbar ist oder im Betrieb des waagrecht geführten Trums des Siebbandes das zumindest eine Entwässerungselement bzw. der Foil vertikal verstellbar ist oder das gesamte zumindest eine Entwässerungselement bzw. der Foil zwecks Verstellung des Winkels zwischen dem Siebband und der diesem zugewandten Fläche des Entwässerungselements bzw. Foils bei feststehender Auflauf- bzw. Vorderkante verschwenkbar ist. In der Foilvorderkante kann eine Verschleißleiste, insbesondere Keramikleiste, eingesetzt sein.
  • Die vorteilhaften Wirkungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden besonders eklatant, wenn - in Bewegungsrichtung des Siebbandes gesehen - im Abstand hinter dem zumindest einem Entwässerungselement mit feststehender Auflaufkante und mit einer gegenüber dieser Kante bewegbaren Fläche zumindest ein fest gelagertes, d.h. nicht in Schwingungen versetzbares, Entwässerungselement angeordnet ist.
  • Zum vorbekannten Stand der Technik sind im vorliegenden Zusammenhang noch Egoutteure zu erwähnen: Ein Egoutteur ist ein mit einem feinen Metallgewebe bespannter Zylinder, der von oben in das Faservlies eintaucht. Es kommt zu einem Wiederaufschwemmen des schon teilweise fixierten Vlieses. Dessen Einsatz ist bei höneren Flächengewichten von z.B. ab 115 g/m vorgesehen. Es handelt sich um kein eigentliches Entwässerungselement.
  • Ferner sind gezahnte Walzen bekannt, welche angetrieben sind und von unten in das Sieb eintauchen. Durch die Drehzahl und Zähnezahl ergibt sich eine bestimmte Frequenz, mit der Druckimpulse in die Suspension eingebracht werden können. Es Handelt sich dabei nicht um ein Entwässerungselement; eine solche Walze stellt aber eine Möglichkeit dar, um Energie in die Suspension bzw. das Vlies einzutragen. Vor allem gelingt es damit nicht, die notwendige Turbulenzenergie bei ungestörter Entwässerung wie gemäß der Erfindung zu regeln, vor allem deshalb, weil das Vakuum nicht in entsprechender Weise gestaltet werden kann.
  • An Hand der Fig. 7 bis 9 wird die Erfindung im folgenden beispielsweise erläutert.
  • Dabei zeigt Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung bzw. Anlage nach der Erfindung in Seitenansicht, die Fig. 8 ein erfindungsgemäßes Entwässerungselement bzw. einen erfindungsgemäßen Foil in Stirnansicht, Fig. 9 in Seitenansicht, letztere mit einem Siebbandteil im fraglichen Bereich.
  • Gemäß Fig. 7 weist die Entwässerungs-, insbesondere Vorentwässerungspartie ein mittels Walzen bzw. Rollen auf einem Maschinengestell gelagertes, angetriebenes (siehe Pfeil 5) Siebband 2 auf. Nebst dem Stoffauflauf 15 sind ein Siebtisch 16, Foils 1, eine Registerwalze 10, ein Kaskadenfoil 7, Foilkästen 17, Naßsauger 18, ein Egoutteur 19 und Flachsauger 20 ersichtlich.
  • Die Fig. 8 und 9 zeigen nun beispielsweise einen der erfindungsgemäß ausgestalteten Foils 1. Der dem Siebband 2 zugewandte Teil 21 des Foils weist einen kompakten Auflaufteil 22 auf, dessen Auflaufkante 23 gegen die Siebbandbewegung (Pfeil 5!) gerichtet ist. Der Teil 24 des Foils ist mit dem kompakten Teil 22 über eine dünn gestaltete Brücke 25 verbunden, so daß eine (elastische) Bewegung des Teils 24 gegenüber dem Teil 22 möglich ist. Für eine hohe Abriebfestigkeit kann in der Foilvorderkante eine Keramikleiste 23' eingearbeitet werden. Die elastische Foilfläche bleibt damit erhalten. Der Teil 24 steht mit einem elektrischen Schwingungserzeuger in Verbindung, der aus einem Elektromagneten und Schwingspulen aufgebaut ist. Die Spulen sind mit 26 bezeichnet und der Antrieb für den Teil 24 mit 27; die Verbindung besteht aus der Hülse 28, der Scheibe 29 und dem Wellengelenk 30. Zwecks Einstellung der Nullage ist eine Einstellschraube 30a zwischen dem Wellengelenk 30 und einer Einstellplatte 31 in dieser Verbindung vorgesehen. Die Gesamtanordnung des Foils mit dessen Antrieb ist auf einem Einschubkasten 33 angeordnet. Die Lagerung des Kompaktteils 22 auf dem Einschubkasten 33 erfolgt vermittels der Halteleiste 34, der Senkschraube 35 und der stabilen Träger bzw. Schienen 36,37. Zwischen Ablaufteil 24 und Schwingungsantrieb ist die Einstellplatte 31 vorgesehen.
  • Die Funktion der Siebpartie erfolgt in folgender Weise: Aus dem Stoffauflauf 15 strömt die Fasersuspension annähernd mit Siebgeschwindigkeit auf die Maschine. Der Stoffstrahl (mit etwa 0,5 - 1 % Feststoffgehalt, bei dieser Maschine) trifft gleichmäßig über die gesamte Maschinenbreite am Siebtisch 16 auf und wird durch das Entwässerungssieb 2 über die Siebpartie transportiert. Durch die eingebauten Entwässerungselemente steigt der Feststoffgehalt bis zum Ende der Siebpartie auf etwa 13 - 15 % an; danach erfolgt die Abnahme in die Pressenpartie. Der Haupteinsatzbereich des erfindungsgemäßen Schwingfoils 1 liegt vorteilhaft etwa im ersten Drittel der Siebpartie (abhängig vom gefahrenen Flächengewicht). Die Formation ist über Turbulenz nur bis etwa 1,5 % Feststoffgehalt beeinflußbar.
  • Zusammenfassend ist zu unterstreichen: Grundgedanke beim Einsatz des erfindungsgemäßen Schwingfoils 1 ist die einfache Regelbarkeit der notwendigen Turbulenzenergie bei ungestörter Entwässerung. Der Foil, der an seiner Vorderkante 23 fest montiert ist, wird an der Ablaufseite 24 über den Erreger in Schwingungen versetzt. Durch das Schwingen der Foilhinterkante wird ein schwankendes Vakuum ausgebildet (veränderter Foilwinkel). Die mit dieser Schwingungsfrequenz erzeugten Vakuumschwankungen ziehen eine unterschiedliche Wassermenge an die Siebunterseite. Daraus resultieren an der folgenden Foilkante Druckimpulse mit eben dieser Frequenz. Gleichzeitig wird auch das Sieb - infolge des gebildeten Vakuums - über dem Foil abgelenkt und führt damit zu Turbulenzen an der Sieboberfläche. Durch eine relativ geringe Energie, die senkrecht zur Hauptbewegungsrichtung des Siebbandes bzw. der Materialbahn eingebracht wird, kann Strömungsenergie der Stoffsuspension in Turbulenz umgewandelt werden. Aus Vorversuchen mit einem Lautsprecher ergab sich zur Flockenauflösung ein optimaler Frequenzbereich von etwa 50 - 500 Hz. Im vorliegenden Fall kann - wegen der einfachen Steuerung durch einen Elektromagneten und eine Schwingspule angeregt - durch Veränderung der Spannung die Amplitude und damit die Bewegung der Ablaufkante (Teil 24) beeinflußt werden. Steuerbar ist auch die Frequenz des Einzelfoils 1 sowie durch eine Zusammenschaltung mehrerer Schwingfoils eine Überlagerungsfrequenz. Im Ausbaustadium kann über eine Online-Formationsmessung ein Regelkreis aufgebaut werden, durch welchen alle gefahrenen Flächengewichtsbereiche mittels Sollwertvorgaben optimiert werden können. Hiedurch können lange Foileinstellzeiten bei Flächengewichtswechsel eingespart werden. Die bekannten statischen Entwässerungselemente arbeiten nur in einem kleinen Bereich optimal (Flächengewicht, Geschwindigkeit) und können nur unter relativ großem Aufwand nachgestellt werden. Der Vorteil gegenüber den vorbekannten Entwässerungselementen liegt in der stufenlos einstellbaren Turbulenzenergie in jedem Bereich der Siebpartie bei gleicher Entwässerungsleistung, da praktisch die gesamte Siebpartie durch Schwingfoils bestückt werden kann. Eine an einem einzigen Foil nach der Erfindung angelegte Schwingungsfrequenz ist physikalisch mit einer Ausführung mit mehreren statischen Foils vergleichbar, wenn man die Qualität des Produkts gleich erhalten will. Eine hohe Frequenz an einem einzigen Foil nach der Erfindung würde dabei vielen Foilkanten gemäß dem Stand der Technik in kurzen Abständen und erfindungsgemäß eine niedere Frequenz an einem einzigen Foil wenigen Foils gemäß dem Stand der Technik in großen Abständen voneinander entsprechen. Dies ergibt die Möglichkeit, eine Siebpartie mit Hilfe einer veränderbaren Frequenz gemäß der Erfindung scheinbar in ihrer Geometrie so zu variieren, daß bei etwa gleichbleibendem Entwässerungseffekt die Qualität des Produkts verbessert wird. Die Schwingungserzeugung kann auch mechanisch z.B. durch eine Nockenwelle oder hydraulisch bzw. pneumatisch durch Druckzylinder erfolgen.

Claims (20)

  1. Verfahren zur Entwässerung von über jeweils zumindest ein in Schwingungen versetzbares Entwässerungselement (1) geführten siebbandgestützten (2) Faser-Wasser-Suspensionen (3), insbesondere zur Papiererzeugung, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Beeinflussung der Faser-Verteilung bzw. der Turbulenzenergie die siebbandgestützte Suspension zuerst über die gegen die Siebbandbewegung (5) gerichtete feststehende Auflaufkante (23) des zumindest einen in Schwingungen versetzbaren Entwässerungselements (1) und hierauf über eine der Materialbahn zugewandte, gegenüber dieser Kante (23) bewegbare Fläche dieses Entwässerungselements (1) geführt wird, während diese Fläche dieses Entwässerungselements (1) wenigstens teilweise in Schwingungen, insbesondere Schwenkbewegungen, versetzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension über zumindest zwei im Abstand voneinander angeordnete Entwässerungselemente (1) mit jeweils einer feststehenden Auflaufkante (23) und einer gegenüber dieser Kante bewegbaren der Materialbahn zugewandten Fläche geführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die siebbandgestützte Suspension nach Passieren der feststehenden Kante (23) bzw. deren Träger über unmittelbar daran anschließende bewegbare Fläche des zumindest einen Entwässerungselements (1) geführt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit mehreren Entwässerungselementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz und bzw. oder die Amplitude und bzw. oder die Quantität bzw. Stärke der Schwingungen der bewegbaren Flächen der Entwässerungselemente (1) in Abhängigkeit von der Zwischen- bzw. Endqualität der entwässerten Fasermaterialbahn mittels einer Regelung der auf diese bewegbaren Flächen wirkenden Schwingungserreger (26,27) verändert werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Schwingungen zwischen 50 und 1000 Hz, insbesondere zwischen 50 und 500 Hz, eingestellt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung eines jeweils gewünschten Winkels zwischen dem Siebband (2) und der diesem zugewandten Fläche des Entwässerungselements (1) bzw. einer Nullage der durch einen elektrischen Schwingungserzeuger erzeugten Schwingungen mittels einer Gleichspannungsüberlagerung erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortbewegungsgeschwindigkeit der siebbandgestützten Faser-Wasser-Suspension bzw. des Siebbandes zwischen 100 und 2000 m/min eingeregelt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach Führung der siebbandgestützten Suspension über zumindest ein Entwässerungselement (1) mit feststehender Auflaufkante (23) und einer gegenüber dieser Kante bewegbaren Fläche jene hierauf über zumindest ein im Abstand von jenem Entwässerungselement angeordnetes fest gelagertes, d.h. nicht in Schwingungen versetzbares, Entwässerungselement (17,7,10) geleitet wird.
  9. Vorrichtung zur Durchführung eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit zumindest einem in Schwingungen versetzbares Entwässerungselement (1) und einem über das zumindest eine Entwäserungselement geführten Siebband, insbesondere zur Papiererzeugung, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine in Schwingungen versetzbare Entwässerungselement (1) mit einer gegen die Siebbandbewegung (5) gerichteten feststehenden Auflaufkante (23) ausgebildet ist und mit einer - in Bewegungsrichtung des Siebbandes (2) gesehen - von diesem zurückversetzten, insbesondere allmählich zurückweichenden, Oberfläche im jeweils - in Bewegungsrichtung des Siebbandes (2) gesehen - hinteren, gegenüber der Auflaufkante (23) beweglichen Ablaufteil (24) unter der Wirkung mindestens eines Schwingungserzeugers (26,27) steht.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Entwässerungselement (1) mit einem elektrischen Schwingungserzeuger (26,27) verbunden ist, der insbesondere einen Elektromagneten mit einer Schwingspule (26) aufweist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Entwässerungselement (1) mit einem mechanischen Schwingungserzeuger, insbesondere einer Nockenwelle oder mit einem hydraulischen bzw. pneumatischen Druckzylinder, in Verbindung steht.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Einstellung der Turbulenzenergie an der Oberfläche des Siebes (2) der Schwingungserzeuger (26,27) und gegebenenfalls der Siebband-Antrieb sowie gegebenenfalls die Suspensions-Zuführung (15) mit einer Regelung zur Veränderung der Amplitude und der Frequenz der Bewegung des Ablaufteils (24) in Verbindung stehen, in die eine Sollwertsvorgabe in Form einer Spannungsregelung des Schwingungserzeugers eingegeben ist und die mit einer Online-Formationsmessung, insbesondere der End- und bzw. oder der Zwischenqualität der Fasermaterialbahn, verbunden ist.
  13. Vorrichtung nach der Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz und bzw. oder die Amplitude und bzw. oder die Quantität bzw. Stärke der Schwingungen des Schwingungserzeugers (26,27) in Abhängigkeit von der gemessenen Zwischen- bzw. Endqualität der entwässerten Fasermaterialbahn mittels Spannungsregelung des Schwingungserzeugers steuerbar sind.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, mit mehreren Entwässerungselementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerungselemente (1) zwecks Erzeugung einer Überlagerungsfrequenz der Bewegungen der Ablaufteile (24) elektrisch verbunden sowie an die Regelung angeschlossen sind.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende Auflaufkante (23) des zumindest einen Entwässerungselements (1) an einem kompakten Auflaufteil (22) fest montiert ist, der an seiner Ablaufseite über eine Brücke (25) elastisch mit einem unabhängig vom Träger (36,37) des Entwässerungselements (1) beweglichen bzw. schwenkbaren Ablaufteil (24) in Verbindung steht.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Siebband (2) zugewandte Oberfläche des zumindest einen Entwässerungselements (1) von der Auflaufkante (23) bis zum Ablaufteil (24) bzw. zu dessen Ablaufkante stetig verläuft.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Entwässerungselement (1) bei feststehender Auflaufkante (23) in Richtung des Siebbandes (2) verschiebbar ist.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des waagrecht geführten Trums des Siebbandes (2) das zumindest eine Entwasserungselement (1) vertikal verstellbar ist.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte zumindest eine Entwässerungselement (1) zwecks Verstellung des Winkels zwischen dem Siebband (2) und der diesem zugewandten Fläche des Entwässerungselements (1) bei feststehender Auflaufkante (23) verschwenkbar ist.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß - in Bewegungsrichtung des Siebbandes (2) gesehen - im Abstand hinter dem zumindest einem Entwässerungselement (1) mit feststehender Auflaufkante (23) und mit einer gegenüber dieser Kante bewegbaren Fläche zumindest ein fest gelagertes, d.h. nicht in Schwingungen versetzbares, Entwässerungselement (17,7,10) angeordnet ist.
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