EP0681057B1 - Mehrschichten-Stoffauflauf - Google Patents

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EP0681057B1
EP0681057B1 EP95106390A EP95106390A EP0681057B1 EP 0681057 B1 EP0681057 B1 EP 0681057B1 EP 95106390 A EP95106390 A EP 95106390A EP 95106390 A EP95106390 A EP 95106390A EP 0681057 B1 EP0681057 B1 EP 0681057B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
slat
flow
flowbox
turbulence
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP95106390A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0681057A2 (de
EP0681057A3 (de
Inventor
Helmut Heinzmann
Wolfgang Ruf
Ulrich Begemann
Thomas Dietz
Frank Fey
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.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Paper Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Paper Patent GmbH filed Critical Voith Paper Patent GmbH
Publication of EP0681057A2 publication Critical patent/EP0681057A2/de
Publication of EP0681057A3 publication Critical patent/EP0681057A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0681057B1 publication Critical patent/EP0681057B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines
    • D21F1/028—Details of the nozzle 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
    • D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F9/00—Complete machines for making continuous webs of paper
    • D21F9/003—Complete machines for making continuous webs of paper of the twin-wire type
    • D21F9/006—Complete machines for making continuous webs of paper of the twin-wire type paper or board consisting of two or more layers

Definitions

  • the invention relates to a multi-layer headbox as part of a Machine for producing a multilayer fibrous web, especially paper web.
  • a multi-layer headbox is used for independent loading of the individual nozzle spaces with material suspensions to produce a multi-layer paper web.
  • a lamella is provided between two adjacent nozzle spaces to avoid premature mixing of the different material suspensions until they are brought together outside the nozzle space.
  • Document (1) discloses a lamella in the form of an inherently rigid partition which has a pivot axis at its upstream end, on which an adjusting device engages.
  • Document (1) discloses a lamella in the form of an inherently rigid partition which has a pivot axis at its upstream end, on which an adjusting device engages.
  • This known construction is intended to enable material flows to be fed to the individual nozzle chambers at mutually independent speeds and pressures.
  • the outlet gaps of the individual nozzle chambers should be adjustable independently of one another.
  • the slats have the task of neighboring Separate material flows in a multi-layer headbox so that no mixing of the different currents come, until finally the currents in as undisturbed form as possible be united in a single flow, at the same time if possible no disturbances in this flow, e.g. by fluttering the Lamella (s) may occur.
  • the end of the Slats since this area is also very often the origin of Forms flow disturbances. To avoid these flow disorders different approaches have been taken.
  • Document (3) was in Document (3) proposed to design the slats so that a increased convergence in the exit area of the nozzle arises in order to thereby the increase in flow velocity in this area Achieve reduction in disturbances due to turbulence.
  • Document (5) shows a headbox of a machine for manufacturing a multilayer fibrous web, which is used for very different Volume flow relationships should enable. It is said by a Slidable joining point of the partition walls just bending of the partition walls can be prevented (page 6, paragraphs 2 and 3).
  • Document (6) shows a paper machine headbox with Partitions that have corrugated top and bottom surfaces and to Taper to the end. It should be avoided that this Discard partitions during manufacture or operation or warp (page 5, lines 18-28). However, the free end is supposed to come from one easily deformable material, but this has the disadvantage implies that it tends to vibrate. So it will be exactly one execution contrary to that of the present invention, since the present invention is the execution of the partition walls as flexible plate with one end that does not swing tends (page 4, lines 5-17).
  • Document (7) shows a headbox of a paper machine without large pressure loss should be inexpensive to operate. Furthermore, the Possibility are offered, targeted influence on the basis weight cross section and fiber cross section without being able to take to influence the other parameter. So it won't Problem of the quality of the paper web, especially with regard to the even coverage of multilayered webs treated.
  • the invention has for its object a multi-layer headbox to represent the high quality of the fibrous web to be produced ensures. High demands are placed on the uniform Coverage of the individual layers and the uniform cross profile of the Fiber web provided. It is important that the cross section both in terms of basis weight as well as in terms of fiber orientation can be set specifically.
  • the invention ensures through a design with flexible Slats that are also freely movable on an upstream, transverse to the Direction of flow lying axis are suspended, one automatically pressure equalization between the flow levels. Thereby is achieved that the flow velocities of the individual Align layers well with each other so that unwanted ones Turbulence at the borders can be largely avoided. Exactly same speeds can be achieved in that additional a sectioned suspension flow influence in at least one, preferably middle flow level is introduced. Through the the shear forces between the same speeds Layers almost eliminated and the coverage of the layers optimized. By means of the devices shown in the prior art, one can not achieve such high quality of the fibrous webs.
  • claim 1 becomes the main body (or main part) of the Slat formed as a flexible plate so that it does not tend to flutter and still freely between the can adjust two material flows.
  • claim 3 is the Lamella at its upstream end freely around a (across axis pivoting to the machine. Also in this case it can move freely between the two Adjust material flows. As a result, they may be the same pressure differences occurring between the two neighboring material flows, so that the Speeds of the two material flows as possible largely align with each other. This results in advantageous way that vortex formation, which their cause in a speed difference between the two Material flows, is avoided.
  • an aperture adjustment device also requires that the nozzle the headbox, especially when used in conjunction with twin wire formers, not close enough to the wire can be introduced, whereby an undesirably long, To accept unmanaged material jet is what is quality-reducing especially for multi-layer papers noticeable.
  • Nozzle end of the headbox is very simple, this also requires little effort in terms of production technology and also very much due to the elimination of the adjustment devices close to the sieve or between the sieves can be, which in turn has the advantage of being strong shortened, free stream of fabric is obtained. Farther there is also the possibility of the end area of the nozzle to optimize for the flow without on Adjustment options of the cover must be observed.
  • the proposed flexible slat can be firmly attached to a component at its upstream end the headbox. However, preference is given provided that the flexible slat can move freely an upstream, transverse to the flow direction hanging axis. Through this suspension ensures that due to the emerging Equalization the flow velocities of the even better align individual layers, whereby - after the neighboring layers meet - at least the unwanted turbulence at the borders is largely avoided.
  • the lamella is preferably made of a plastic manufactured.
  • the lamella is possible to assemble the lamella from a plastic base body and from a metallic lamella end, it being provided that the difference in the coefficients of thermal expansion is ⁇ 10 -7 1 / K. It is advantageous here that there are no tensions and bends in the lamella, in particular the end region of the lamella, at different temperatures, which would cause an uneven layer thickness transverse profile.
  • Figure 1 shows an inventive Three-layer headbox with feeders 1.1, 1.2 and 1.3 to the individual flow levels I, II and III.
  • This Feeders can either be through cross distributors or through a variety of individually adjustable material flows be fed.
  • a special economic one Design is when the middle layer II with Using a variety of mixing devices (similar to Figure 2) is supplied in a concentration-controlled manner, as a result of which Can easily adjust basis weight.
  • the material flows then arrive in an anteroom 2.1, 2.2 and 2.3, from which they generate turbulence Section 3 pass through microturbulence here creates the wall friction effect of a plurality of channels.
  • the individual arrive Material suspension flows, through slats 5.1 and 5.2 separated from each other in the nozzle 4 of the headbox.
  • the Slats are each on machine-wide axes 6.1 and 6.2 are articulated without torque and thus free themselves according to the flow conditions as described above on.
  • the lamellae either consist entirely of plastic or two materials, namely plastic for the base body and metal for the downstream lamella end 5a.
  • the plate is flexible, but does not tend to flutter in the flow.
  • the plastic preferably has an elastic modulus ⁇ 80,000 N / mm 2 ; the thickness of the plate is approximately on the order of 3 to 12 mm.
  • the end of the lamella has a thickness S of at most 0.3, preferably at most 0.1 to 0.2 mm. It can also be seen in the very schematic drawing here that the headbox nozzle, due to the lack of an aperture adjustment, comes very close between the dotted screen guide rollers 7.1, 7.2, as a result of which an extraordinarily short free material jet can be achieved.
  • FIG. 2 shows a two-layer headbox, together with a schematically represented pipe system for feeding various fiber suspensions.
  • the Nozzle 4 is limited by two in a known manner machine-wide power supply walls 4a and 4b. These are via a known turbulence generator 3 with a middle stationary partition 9 connected. At the outlet end of the partition 9 is again by means of a hinge 6 a slat 5 pivotally attached. Deviating from this, the lamella 5 can also be rigid on the Partition 9 be attached.
  • a first main stream, consisting of a first type of paper stock passes over a cross distribution line 11 and branched off from one of them Row of sectional feed lines 13 to one of the two turbulence generators 3.
  • Deviating from Figure 2 can in each of the sectional feed lines 13 Volume flow controllers are provided.
  • a second Main stream consisting of another Type of paper stock passes through a cross distribution line 12 and across a branched series of sectional ones Feed lines 14, 14 'to the other turbulence generator 3. So that, if necessary, the Basis weight cross-section of the paper web to be produced can be corrected is a third Cross distribution line 15 is provided for supplying a so-called secondary material flow. This consists e.g. out Dilution water or from the second type of paper, but with a different, preferably lower consistency.
  • Of the cross distribution line 15 are several sectional Feed lines 16 branched off with a control valve 17 each.
  • Each of the lines 16 thus carries a controllable one sectional side stream to a mixing point 18 where it is mixed with one of the sectional main material flows.
  • you will Line system 12-17 with the mixing points 18 preferably assign to the middle layer.
  • more Feed lines for individually controllable sectional Auxiliary streams could enter the sectional feed lines 13 open for the first main material flow.

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrschichten-Stoffauflauf als Teil einer Maschine zur Erzeugung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn, insbesondere Papierbahn.
Auf die Schriften
  • (1) DE-OS 37 04 462,
  • (2) DE 31 01 407 A1,
  • (3) DE 43 23 050 A1,
  • (4) DE 29 16 351 C2,
  • (5) DE-A-28 24 608,
  • (6) DE-A-35 02 885,
  • (7) DE-A-43 23 263
    • wird verwiesen.
    Ein mehrschichtiger Stoffauflauf dient bei voneinander unabhängiger Beschickung der einzelnen Düsenräume mit Stoffsuspensionen zur Herstellung einer mehrschichtigen Papierbahn. Zwischen zwei benachbarten Düsenräumen ist eine Lamelle vorgesehen zur Vermeidung einer vorzeitigen Vermischung der unterschiedlichen Stoffsuspensionen bis zu deren Zusammenführung außerhalb des Düsenraumes. Dokument (1) offenbart eine Lamelle in Form einer in sich steifen Trennwand, die an ihrem stromaufwärtigen Ende eine Schwenkachse aufweist, an der eine Verstelleinrichtung angreift.
    Dokument (1) offenbart eine Lamelle in Form einer in sich steifen Trennwand, die an ihrem stromaufwärtigen Ende eine Schwenkachse aufweist, an der eine Verstelleinrichtung angreift. Diese bekannte Konstruktion soll es ermöglichen, daß den einzelnen Düsenkammern Stoffströme mit voneinander unabhängigen Geschwindigkeiten und Drücken zugeführt werden. Außerdem sollen die Austrittsspalte der einzelnen Düsenkammern voneinander unabhängig einstellbar sein.
    Abweichend hiervon ist in Figur 7 von Dokument (2) ein Mehrschichten-Stoffauflauf gezeigt, dessen Lamellen flexibel sind, so daß sich die Drücke und Strömungsgeschwindigkeiten in benachbarten Düsenkammern aneinander angleichen. Die Lamellen dieses bekannten Stoffauflaufs sind folienartig, also relativ dünn (abgesehen von einigen auf den Folien befestigten Erhebungen). Ein Problem ist jedoch, daß derartig dünne Lamellen zum Flattern neigen und somit zur Erzeugung unerwünschter Wirbel oder Turbulenzen. Dies gilt insbesondere bei den in der Regel geforderten erhöhten Arbeitsgeschwindigkeiten und somit relativ hohen Strömungsgeschwindigkeiten im Stoffauflauf.
    Die Lamellen haben, wie schon erwähnt, die Aufgabe, benachbarte Stoffströmungen in einem Mehrschichten-Stoffauflauf zu trennen, so daß keine Vermischungen der unterschiedlichen Strömungen zustande kommen, bis schließlich die Strömungen in möglichst ungestörter Form zu einer einzigen Strömung vereinigt werden, wobei gleichzeitig möglichst keine Störungen in diesem Strömungsverlauf, z.B. durch Flattern der Lamelle(n), auftreten dürfen. Besonders zu beachten ist auch das Ende der Lamellen, da dieser Bereich ebenfalls sehr häufig den Ursprung von Strömungsstörungen bildet. Zur Vermeidung dieser Strö mungsstörungen wurden verschiedene Ansätze unternommen. Unter anderem wurde in Dokument (3) vorgeschlagen, die Lamellen so zu gestalten, daß eine erhöhte Konvergenz im Austrittsbereich der Düse entsteht, um damit durch die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit in diesem Bereich eine Verminderung der Störungen aufgrund von Turbulenzen zu erreichen. Allgemein besteht das Problem, daß das Ende der Lamelle spitz zulaufend (d.h. möglichst scharf) sein sollte, jedoch kann aus Gründen der Fertigungstechnik, Kosten und Betriebssicherheit dies nicht beliebig erreicht werden. Dies hat zur Folge, daß letztendlich ab einer bestimmten Enddicke Turbulenzen bzw. periodische Ablösungen von Trubulenzen entstehen können, und in der Folge sich Schwingungen auf das Lamellenende bzw. auf die geamte Lamelle übertragen. Hierdurch entstehen wiederum Störungen der Bahn-Formation und der Abdeckung der einzelnen Schichten.
    In Dokument (4) wird vorgeschlagen, dieses Problem dadruch zu lösen, daß am Lamellenende Kapillaren enden, die Luft in die Stoffströmug einleiten und auf diese Weise zu einer Reduktion der Turbulenzen führen. Diese Konstruktion ist äußerst aufwendig, da die Lamellen mit entsprechend vielen und kleinen Kapillaren durchbohrt werden müssen, was einen extremen Konstruktionsaufwand bzw. Fertigungsaufwand bedingt.
    Dokument (5) zeigt einen Stoffauflauf einer Maschine zum Herstellen einer mehrschichtigen Faserbahn, der die Anwendung bei sehr unterschiedlichen Volumenströmungsrelationen ermöglichen soll. Dabei soll durch eine verschiebbare Fügungsstelle der Zwischenwände gerade das Durchbiegen der Zwischenwände verhindert werden (Seite 6, Absätze 2 und 3).
    Dokument (6) zeigt einen Papiermaschinen-Stoffauflauf mit Zwischenwänden, die gewellte Ober- und Unterflächen aufweisen und zum Ende hin spitz zulaufen. Dabei soll vermieden werden, daß sich diese Zwischenwände bei der Herstellung oder beim Betrieb verwerfen oder verziehen (Seite 5, Zeilen 18-28). Das freie Ende jedoch soll aus einem leicht verformbaren Werkstoff hergestellt sein, was jedoch den Nachteil beinhaltet, daß dieses zum Schwingen neigt. Es wird also genau eine gegenteilige Ausführung als die der vorliegenden Erfindung beschrieben, da die vorliegende Erfindung die Ausführung der Zwischenwände als biegeweiche Platte mit einem Ende vorsieht, das nicht zum Schwingen neigt (Seite 4, Zeilen 5-17).
    Dokument (7) zeigt einen Stoffauflauf einer Papiermaschine, der ohne großen Druckverlust kostengünstig betreibbar sein soll. Weiterhin soll die Möglichkeit geboten werden, gezielt Einfluß auf das Flächengewichts-Querprofil und Faserorlentlerungs-Querprofil nehmen zu können, ohne jeweils den anderen Parameter mit zu beeinflussen. Es wird also nicht das Problem der Qualität der Papierbahn insbesondere hinsichtlich der gleichmäßigen Deckung von mehrschichtigen Bahnen behandelt.
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mehrschichten-Stoffauflauf darzustellen, der eine hohe Qualität der zu erzeugenden Faserstoffbahn sicherstellt. Hohe Anforderungen werden dabei an die gleichmäßige Deckung der einzelnen Schichten und an das gleichmäßige Querprofil der Faserstoffbahn gestellt. Dabei ist wichtig, daß das Querprofil sowohl bezüglich des Flächengewichts als auch bezüglich der Faserorientierung gezielt eingestellt werden kann.
    Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 oder durch die Merkmale des Anspruches 3 gelöst.
    Die Erfinder haben erkannt, daß bei der Erzeugung einer mehrschichtigen Papierbahn die folgenden Probleme entstehen, deren Lösung zusammenwirkend dargestellt ist:
    Die Erfindung gewährleistet durch eine Ausführung mit biegeweichen Lamellen, die zusätzlich frei beweglich an einer stromaufwärtigen, quer zur Strömungsrichtung liegenden Achse aufgehängt sind, einen sich selbsttätig einstellenden Druckausgleich zwischen den Strömungsebenen. Dadurch wird erreicht, daß sich die Strömungsgeschwindigkeiten der einzelnen Schichten gut aneinander angleichen, so daß unerwünschte Verwirbelungen an den Grenzen weitgehend vermieden werden. Exakt gleiche Geschwindigkeiten können dadurch erreicht werden, daß zusätzlich eine sektionierte Suspensionsstrom-Beeinflussung in mindestens einer, vorzugsweise mittleren Strömungsebene eingebracht ist. Durch die gleichen Geschwindigkeiten werden die Scherkräfte zwischen den Schichten nahezu eliminiert und die Abdeckung der Schichten optimiert. Durch die im Stande der Technik dargestellten Vorrichtungen läßt sich eine solch hohe Qualität der Faserstoffbahnen nicht erreichen.
    Träger- oder Füllschicht geringer Qualität (z.B. Altpapier) aufweist. Aus diesem Grunde ist man derzeit bestrebt das Ende einer Lamelle möglichst dünn zu gestalten, um eine Wirbelbildung zu vermeiden. Dies führt einerseits zu sehr hohen Herstellungskosten; andererseits muß befürchtet werden, daß derart dünne Lamellenenden nicht genügend steif sind und somit zu Schwingungen angeregt werden. Dadurch entstehen im Papier streifige Muster, die ganz besonders stark zu Tage treten, wenn die Deckschicht eine andere Färbung als die Trägerschicht hat.
    Es wurde nun gefunden, daß der richtige Weg darin liegt, einen vernünftigen Kompromiß einzugehen. Gemäß Anspruch 1 wird einerseits der Grundkörper (oder Hauptteil) der Lamelle als biegeweiche Platte ausgebildet, so daß sie nicht zum Flattern neigt und sich dennoch frei zwischen den zwei Stoffströmen einstellen kann. Gemäß Anspruch 3 ist die Lamelle an ihrem stromaufwärtigen Ende frei um eine (quer zur Maschine verlaufende) Achse schwenkbar gelagert. Auch in diesem Fall kann sie sich frei zwischen den zwei Stoffströmen einstellen. Dadurch gleichen sich eventuell auftretende Druckunterschiede zwischen den zwei benachbarten Stoffströmen aus, so daß sich auch die Geschwindigkeiten der beiden Stoffströme möglichst weitgehend aneinander angleichen. Daraus resultiert in vorteilhafter Weise, daß Wirbelbildung, die ihre Ursache in einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den zwei Stoffströmen hat, vermieden wird. Andererseits wird bei beiden Lösungen die Enddicke S der Lamelle so gewählt, daß man auch diejenige Wirbelbildung, welche durch die endliche Enddicke S verursacht wird, möglichst weitgehend vermeidet, ohne daß man die Nachteile eines zu Schwingungen neigenden Lamellenendes in Kauf nehmen muß.
    Die vorteilhafte Wirkung der zuletzt genannten Maßnahme beruht vermutlich darauf, daß entweder eine periodische Wirbelablösung überhaupt nicht mehr stattfindet oder daß die sich einstellende Wirbelfrequenz f (die eine Funktion der Enddicke S und der Strömungsgeschwindigkeit V ist), für die im Stoffauflauf typischen Strömungsgeschwindigkeiten, sich in einem Bereich außerhalb der Anregungsfrequenz des Lamellenendes befindet. Jedenfalls gelingt es dank der Erfindung, einen mehrschichtigen Stoffstrahl zu erzeugen, der vollkommen oder nahe zu vollkommen frei von Störungen ist.
    Bisher wird bei bekannten Stoffaufläufen an einer der Düsenlippen eine örtlich verformbare Leiste oder Blende angebracht, um Ungleichmäßigkeiten bezüglich des Flächengewichtes beziehungsweise der Faserorientierung auszugleichen. Diese Technik erweist sich als besonders nachteilig, wenn auf eine möglichst dünne Deckschicht Wert gelegt wird, die trotzdem eine sehr gleichmäßige Deckung der darunterligenden Lage bewirken soll. Wird nämlich eine Verstellung an der Blende des Stoffauflaufes vorgenommen, so kommt es zu einer Strahldeformation, wobei vornehmlich die Dicke der Außenschicht beeinflußt wird, die jedoch eigentlich gleich stark bleiben soll.
    Ein zusätzliches Problem entsteht mit einer Blende am Düsenende des Stoffauflaufes dadurch, daß sich durch eine Blenden-Verstellung die Geometrie des Düsenendes ändert, wodurch es zu einer ortsabhängigen, ungleichmäßigen Auffächerung des Stoffstrahles kommt, was wiederum zu unterschiedlichen Vermischungsgraden der Schichten und auch zu einer ungewünschten Beeinflussung der Faserorientierung führt.
    Neben den oben genannten Nachteilen der Blende am Düsenende bedingt eine Blendenverstelleinrichtung auch, daß die Düse des Stoffauflaufes, insbesondere beim Einsatz in Verbindung mit Doppelsiebformern, nicht genügend nahe an das Sieb herangeführt werden kann, wodurch ein unerwünscht langer, ungeführter Stoffstrahl in Kauf zu nehmen ist, was sich besonders bei mehrschichtigen Papieren qualitätsmindernd bemerkbar macht.
    Aus diesen Gründen wird vorgeschlagen, auf eine verformbare Blende bzw. eine Blendeneinstellung vollkommen zu verzichten und statt dessen Korrekturen des Flächengewichts-Querprofiles durch eine örtliche Änderung der Konzentration der Stoffsuspension (d.h. durch sektionale Beeinflussung der Suspensionszuführung) zu erreichen.
    Durch diese Maßnahme erhält man den Vorteil, daß das Düsenende des Stoffauflaufes sehr einfach gestaltet ist, dadurch auch fertigungstechnisch geringen Aufwand erfordert und durch den Wegfall der Verstelleinrichtungen auch sehr nahe an das Sieb oder zwischen die Siebe herangeführt werden kann, wodurch wiederum der Vorteil eines stark verkürzten, freien Stoffstrahles gewonnen ist. Weiterhin besteht damit auch die Möglichkeit, den Endbereich der Düse bezüglich der Strömung zu optimieren, ohne auf Verstellmöglichkeiten der Blende achten zu müssen.
    Im Zusammenhang mit den oben geschilderten Maßnahmen führt dies zu einem wesentlich vereinfachten Aufbau des Stoffauflaufes mit dem damit verbundenen Kostenvorteil bezüglich Herstellung und Wartung bei gleichzeitiger Steigerung der Papierqualität.
    Die gemäß Anspruch 1 vorgeschlagene biegeweiche Lamelle kann an ihrem stromaufwärtigen Ende fest an einem Bauteil des Stoffauflaufs befestigt sein. Bevorzugt wird jedoch vorgesehen, auch die biegeweiche Lamelle frei beweglich an einer stromaufwärtigen, quer zur Strömungsrichtung liegenden Achse aufzuhängen. Durch diese Aufhängung wird gewährleistet, daß sich aufgrund des sich einstellenden Druckausgleiches die Strömungsgeschwindigkeiten der einzelnen Schichten noch besser einander angleichen, wodurch - nach dem Zusammentreffen benachbarter Schichten - die unerwünschte Verwirbelung an den Grenzen zumindest weitgehend vermieden wird.
    Dadurch werden die Scherkräfte zwischen den Schichten minimiert und die Abdeckung der Schichten im fertigen Papier wird optimiert. Besonders vorteilhaft ist hier das Zusammenwirken mit der sektionierten Suspensionsstrom-Beeinflussung, da hier bei allen Einstellungen der einzelnen Suspensionsströme ohne weiteres Zutun immer gleiche Geschwindigkeiten der einzelnen Schichten eingestellt bleiben.
    Vorzugsweise wird die Lamelle aus einem Kunststoff gefertigt.
    Ferner ist es möglich, die Lamelle zusammenzusetzen aus einem Kunststoff-Grundkörper und aus einem metallischen Lamellenende, wobei man vorsieht, daß der Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten < 10-7 1/K ist. Vorteilhaft ist hierbei, daß keine Verspannungen und Verbiegungen in der Lamelle, insbesondere dem Endbereich der Lamelle, bei unterschiedlichen Temperaturen entstehen, die ein ungleichmäßiges Schichtdicken-Querprofil verursachen würden.
    Zusammenfassend ist festzustellen: Es wird ein neues Konzept für einen Mehrschichten-Stoffauflauf vorgeschlagen, das durch Ausnutzung der oben angeführten Kenntnisse und deren gemeinsamen Anwendung zu einem Stoffauflauf führt, der die Forderungen der modernen Papiertechnologie erfüllt und gleichzeitig kostengünstig herzustellen ist. Dies ist dadurch möglich, daß durch das Zusammenwirken der einzelnen Komponenten des Stoffauflaufes bewußt auf übertriebene Forderungen bezüglich einzelner Elemente verzichtet werden kann und andererseits aber - durch eine gezielte Auswahl der richtigen Anforderungen an die Komponenten - das Ziel, nämlich die Herstellung eines hochwertigen Mehrschichtpapieres, erreicht wird.
    Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher beschrieben. Darin ist folgendes dargestellt:
    Fig. 1:
    Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Dreischichten-Stoffauflauf.
    Fig. 2:
    Schrägansicht auf einen Zweischichten-Stoffauflauf mit schematisch dargestellten
    Stoff-Zuführleitungen.
    Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Dreischicht-Stoffauflauf mit Zuführungen 1.1, 1.2 und 1.3 zu den einzelnen Strömungsebenen I, II und III. Diese Zuführungen können wahlweise durch Querverteiler oder durch eine Vielzahl von einzeln regulierbaren Stoffströmen gespeist werden. Eine besondere wirtschaftliche Ausgestaltung liegt vor, wenn die mittlere Schicht II mit Hilfe einer Vielzahl von Mischeinrichtungen (ähnlich Figur 2) konzentrationsgesteuert versorgt wird, wodurch sich das Flächengewicht auf einfache Weise einstellen läßt.
    Die Stoffströme gelangen danach in je einen Vorraum 2.1, 2.2 und 2.3, von dem aus sie in den Turbulenz erzeugenden Abschnitt 3 gelangen, der hier eine Mikroturbulenz durch die Wandreibungswirkung einer Vielzahl von Kanälen erzeugt.
    In Anschluß an den Abschnitt 3 gelangen die einzelnen Stoffsuspensionsströme, durch Lamellen 5.1 und 5.2 voneinander getrennt in die Düse 4 des Stoffauflaufes. Die Lamellen sind jeweils an maschinenbreit verlaufenden Achsen 6.1 und 6.2 momentfrei angelenkt und stellen sich so frei entsprechend der Strömungsverhältnisse wie oben beschrieben ein.
    Die Lamellen bestehen entweder ganz aus Kunststoff oder aus zwei Werkstoffen, nämlich Kunststoff für den Grundkörper und Metall für das stromabwärtige Lamellenende 5a. In einer möglichen Ausführungsform handelt es sich um eine biegeweiche, jedoch in der Strömung nicht zum Flattern neigende Platte. Der Kunststoff hat vorzugsweise einen E-Modul < 80.000 N/mm2; die Dicke der Platte liegt etwa in der Größenordnung zwischen 3 und 12 mm. Das Ende der Lamelle besitzt erfindungsgemäß eine Dicke S von höchstens 0,3, vorzugsweise höchstens 0,1 bis 0,2 mm. Auch in der hier sehr schematischen Zeichnung ist zu erkennen, daß die Stoffauflaufdüse durch den Verzicht auf eine Blendenverstellung sehr nahe zwischen die punktiert gezeichneten Siebleit-Walzen 7.1, 7.2 gelangt, wodurch sich ein außerordentlich kurzer freier Stoffstrahl erreichen läßt.
    Die Figur 2 zeigt einen Zweischichten-Stoffauflauf, zusammen mit einem schematisch dargestellten Leitungssystem zum Zuführen von verschiedenen Faserstoff-Suspensionen. Die Düse 4 ist in bekannter Weise begrenzt durch zwei maschinenbreite Stromführungswände 4a und 4b. Diese sind über je einen bekannten Turbulenzgenerator 3 mit einer mittleren stationären Trennwand 9 verbunden. Am auslaufseitigen Ende der Trennwand 9 ist wiederum mittels eines Gelenkes 6 eine Lamelle 5 schwenkbar befestigt. Abweichend hiervon kann die Lamelle 5 auch starr an der Trennwand 9 befestigt sein. Ein erster Hauptstoffstrom, bestehend aus einer ersten Papierstoffsorte, gelangt über eine Quer-Verteilleitung 11 und über eine davon abgezweigte Reihe von sektionalen Zuführleitungen 13 zu einem der beiden Turbulenzgeneratoren 3. Abweichend von Figur 2 kann in jeder der sektionalen Zuführleitungen 13 ein Volumenstromregler vorgesehen werden. Ein zweiter Hauptstoffstrom, bestehend aus einer anderen Papierstoffsorte, gelangt über eine Quer-Verteilleitung 12 und über eine davon abgezweigte Reihe von sektionalen Zuführleitungen 14, 14' zu dem anderen Turbulenzgenerator 3. Damit, falls erforderlich, das Flächengewichts-Querprofil der herzustellenden Papierbahn korrigiert werden kann, ist eine dritte Quer-Verteilleitung 15 vorgesehen zum Zuführen eines sogenannten Neben-Stoffstromes. Dieser besteht z.B. aus Verdünnungswasser oder aus der zweiten Papierstoffsorte, jedoch mit anderer, vorzugsweise geringerer Stoffdichte. Von der Quer-Verteilleitung 15 sind mehrere sektionale Zuführleitungen 16 mit je einem Steuerventil 17 abgezweigt. Jede der Leitungen 16 führt somit einen steuerbaren sektionalen Neben-Stoffstrom zu einer Mischstelle 18, wo er mit einem der sektionalen Hauptstoffströme vermischt wird. Im Falle eines Dreischicht-Stoffauflaufes wird man das Leitungssystem 12 - 17 mit den Mischstellen 18 vorzugsweise der mittleren Schicht zuordnen. Abweichend von Figur 2 könnte zusätzlich noch folgendes vorgesehen werden: Weitere Zuführleitungen für einzeln steuerbare sektionale Neben-Stoffströme könnten in die sektionalen Zuführleitungen 13 für den ersten Hauptstoffstrom einmünden.

    Claims (11)

    1. Mehrschichten-Stoffauflauf als Teil einer Maschine zur Erzeugung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn, insbesondere Papierbahn, mit den folgenden Merkmalen:
      1.1 es sind mindestens zwei Faserstoffsuspension führende Strömungsebenen (I, II, III) vorgesehen mit je mindestens einer Zuführeinrichtung (1.1, 1.2, 1.3) für die Faserstoffsuspensionen;
      1.2 es ist je Strömungsebene ein Abschnitt (3) mit Mitteln vorgesehen, um in der Suspensions-Strömung eine Mikroturbulenz zu erzeugen ("Turbulenzerzeuger");
      1.3 die Turbulenzerzeuger (3) münden in eine Düse (4), die einen maschinenbreiten Austrittspalt (8) aufweist;
      1.4 in der Düse (4) befindet sich mindestens eine Lamelle (5; 5.1, 5.2), die zwei benachbarte Suspensionsströme bis in den Bereich des Austrittspaltes (8) voneinander getrennt hält;
      gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:
      1.5 die Lamelle (5; 5.1, 5.2) ist vom Bereich des Turbulenzgenerators (3) bis in den Bereich des Austrittsspaltes (8) als eine biegeweiche Platte ausgebildet;
      1.6 das stromabwärtige Ende der Lamelle (5; 5.1, 5.2) besitzt eine Dicke S von höchstens 0,3 mm;
      1.7 der Bereich des Austrittsspaltes (8) ist frei von Blenden-Einstellvorrichtungen;
      1.8 mindestens eine Strömungsebene (I, II, III), vorzugsweise eine mittlere Strömungsebene II, weist eine sektionierte Stoffdichteregelung auf.
    2. Stoffauflauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lamelle (5; 5.1, 5.2) an ihrem stromaufwärtigen Ende frei beweglich um eine Achse (6; 6.1, 6.2) gelagert ist, die sich quer zur Strömungsrichtung über die Maschinenbreite erstreckt.
    3. Mehrschichten-Stoffauflauf als Teil einer Maschine zur Erzeugung einer mehrschichtigen Faserstoffbahn, insbesondere Papierbahn, mit den folgenden Merkmalen:
      3.1 es sindmindestens zwei Faserstoffsuspension führende Strömungsebenen (I, II, III) vorgesehen mit je mindestens einer Zuführeinrichtung (1.1, 1.2, 1.3) für die Faserstoffsuspensionen;
      3.2 es ist je Strömungsebene ein Abschnitt (3) mit Mitteln vorgesehen, um in der Suspensions-Strömung eine Mikroturbulenz zu erzeugen ("Turbulenzerzeuger");
      3.3 die Turbulenzerzeuger (3) münden in eine Düse (4), die einen maschinenbreiten Austrittsspalt (8) aufweist;
      3.4 in der Düse (4) befindet sich mindestens eine Lamelle (5; 5.1, 5.2), die zwei benachbarte Suspensionsströme bis in den Bereich des Austrittsspaltes (8) voneinander getrennt hält;
      gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale:
      3.5 die Lamelle (5; 5.1, 5.2) ist an ihrem stromaufwärtigen Ende frei beweglich um eine Achse (6; 6.1, 6.2) gelagert, die sich quer zur Strömungsrichtung über die Maschinenbreite erstreckt;
      3.6 das stromabwärtige Ende der Lamelle (5; 5.1, 5.2) besitzt eine Dicke S von höchstens 0,3 mm;
      3.7 der Bereich des Austrittsspaltes (8) ist frei von Blenden-Einstellvorrichtungen;
      3.8 mindestens eine Strömungsebene (I, II, III), vorzugsweise eine mittlere Strömungsebene II, weist eine sektionierte Stoffdichteregelung auf.
    4. Stoffauflauf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lamelle (5; 5.1, 5.2) vom Bereich des Turbulenzgenerators (3) bis in den Bereich des Austrittsspaltes (8) als eine biegeweiche Platte ausgebildet ist.
    5. Stoffauflauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das stromabwärtige Ende der Lamelle (5; 5.1, 5.2) eine Dicke S von höchstens 0,1 bis 0,2 mm aufweist.
    6. Stoffauflauf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbulenzgenerator (3) mindestens einer Strömungsebene (I, II, III) aus einer Vielzahl von in Strömungsrichtung verlaufenden und über die gesamte Maschinenbreite verteilten Kanälen oder Rohren besteht.
    7. Stoffauflauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sektionierte Stoffdichteregelung durch folgende Merkmale erreicht wird:
      7.1 es sind über die Maschinenbreite verteilt eine Vielzahl von Stoffsuspensionszufuhrleitungen (14, 14') für mindestens eine Strömungsebene (II) vorgesehen;
      7.2 es sind Mischer (18) in den Stoffsuspensionszufuhrleitungen vorgesehen, wobei die Mischer die folgenden Merkmale aufweisen:
      7.3 jeder Mischer (18) besitzt mindestens zwei Zugänge (14, 16) und einen Ausgang (14');
      7.4 mindestens jeweils einer der Zugänge (16) der Mischer (18) besitzt Mittel (17) zur Durchflußregelung;
      7.5 die zugeführten Teilströme (Leitungen 12, 15) jedes Mischers (18) besitzen unterschiedliche Eigenschaften.
    8. Stoffauflauf gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer stoffdichteregelungsfreien Strömungsebene (I) über die Maschinenbreite verteilt eine Vielzahl von Stoffsuspensionszufuhrleitungen (13) vorgesehen sind.
    9. Stoffauflauf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lamelle (5; 5.1, 5.2) aus einem Kunststoff gebildet ist.
    10. Stoffauflauf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lamelle (5; 5.1, 5.2) aus einem Grundkörper aus Kunststoff und aus einem stromabwärtigen metallischen Ende (5a) besteht, wobei der Unterschied der Wärmeausdehnungskoeffizienten < 10-7 1/K beträgt.
    11. Stoffauflauf gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der E-Modul des Kunststoffs kleiner als 80.000 N/mm2 ist.
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