EP0785305B1 - Verfahren zum Betreiben eines Stoffauflaufes einer Papiermaschine - Google Patents

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EP0785305B1 EP96120331A EP96120331A EP0785305B1 EP 0785305 B1 EP0785305 B1 EP 0785305B1 EP 96120331 A EP96120331 A EP 96120331A EP 96120331 A EP96120331 A EP 96120331A EP 0785305 B1 EP0785305 B1 EP 0785305B1
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    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/08—Regulating consistency

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a headbox of a paper machine according to the Preamble of claim 1. Such a method is out FR-A-2 631 353 has become known.
  • the pulp suspension should have a headbox at the latest before Outlet gap so even that both the consistency (Fiber mass per unit volume) constant across the width of the headbox is, as well as the orientation of the fiber. Both are important prerequisites to ensure that the finished paper has both a perfect basis weight and thickness profile across the web width, as well as flat lies and does not tend to roll.
  • the flow direction is also influenced locally, and with it the fiber orientation.
  • the fiber orientation Through a local narrowing of the gap namely the fibers at the narrow points have a different flow direction issued than at other points of the outlet gap. This means, that indeed the consistency by this so-called displacement regulation can be made uniform over the width of the headbox that however, the good fiber orientation is destroyed again. Desirable would be the two parameters, namely material density and Fiber orientation, to be able to influence independently of each other.
  • 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 flows (section flows), the operating parameters (throughput, material density) of which in turn can be set 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 look like this: During the quality control of the paper web it is determined that the basis weight profile deviates from the nominal 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 dC M can be determined from a mass balance. The resulting (corrected) concentration C M is solely dependent on the ratio of the upstream control currents Q H / Q L. The corrected value C M is thus used as the basis of a ratio control by using it as the setpoint (see FIG. 1). The ratio control sets the new control volume flow ratio. 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.
  • Cross flows of the suspension in the headbox nozzle can occur in the headbox e.g. due to edge influences. These then lead to one undesirable influence on the fiber orientation.
  • the cause of this is in known headboxes in different volume flows across the headbox width.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Stoffauflaufes einer Papiermaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ein solches verfahren ist aus FR-A-2 631 353 bekannt geworden.
Ein 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 Patentschrift DE-A-3 514 554 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.
Aus der FR-A-2 631 353 ist es bekannt, zum Zwecke der Regelung des Flächengewichtsprofils des Stoffstroms im Auslaufkanal einer Papiermaschine einem dem Auslauf vorgeschalteten Verteiler mehrere Speiseströme einer Stoffsuspension zuzuführen, wobei jeder Speisestrom in einem Mischkasten gebildet wird, dem einerseits in regelbarer Weise eine verdickte Suspension und andererseits ebenfalls in regelbarer Weise eine Flüssigkeit zugeführt wird, so daß über die Regelung eine Stoffsuspension unterschiedlicher Dichte erzeugt werden kann. Mittels dieses bekannten Verfahrens läßt sich das Flächengewichts-Querprofil durch Beeinflussung der einzelnen, dem Verteiler zugeführten Suspensionsströme beeinflussen und korrigieren, aber es sind keine Maßnahmen offenbart, die von dieser Korrekturmöglichkeit unabhängig auch eine Korrektur des Faserorientierungs-Querprofils der Papierbahn ermöglichen würden.
Die Erfinder haben erkannt, daß die Patentschrift DE-A-3 514 554 grundsätzlich den richtigen Weg zeigt. Sie haben sich darüber hinaus die Aufgabe gestellt, ein verfahren 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) 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 dCM läßt sich aus einer Massenbilanz ermitteln. Die resultierende (korrigierte) Konzentration CM ist einzig und allein abhängig von 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 CH 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 (2)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Stoffauflaufes einer Papiermaschine zum Herstellen einer Papierbahn aus einer Stoffsuspension mit den folgenden Merkmalen:
    a) der Stoffauflauf weist einen Verteiler zum Verteilen der Stoffsuspension über die Arbeitsbreite der Papiermaschine, sowie eine eine Vielzahl von Löchern oder Kanälen aufweisende Führungsvorrichtung und einen maschinenbreiten Auslaufkanal mit Auslaufspalt auf;
    b) der Stoffauflauf ist über seine Breite hinweg in Sektionen unterteilt und jeder Sektion wird ein Teilstrom der Stoffsuspension zugeführt;
    c) jeder Teilstrom wird in einem Mischer aus wenigstens zwei Regelströmen unterschiedlicher Stoffdichte (CH, CL) gebildet, so daß durch Verändern des Durchsatzes (QH, QL) der Regelströme einerseits die Stoffdichte (CM) jedes Teilstromes und andererseits der Durchsatz (QM) jedes Teilstromes individuell einstellbar sind;
    dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Korrektur des
    Flächengewichts-Querprofiles der fertigen Papierbahn die Stoffdichte (CM) eines Teilstromes durch Verändern des Durchsatzes (QH, QL) der Regelströme eingestellt wird, wobei die Durchsätze (QH, QL) der Regeiströme derart aufeinander abgestimmt werden, daß der Durchsatz (QM) des betroffenen Teilstromes unverändert bleibt, und/oder zwecks Korrektur des Faserorientierungs-Querprofiles der fertigen Papierbahn der Durchsatz (QM) eines Teilstromes durch Verändern des Durchsatzes (QH, QL) der Regelströme unter Konstanthaltung der Stoffdichte (CM) des betroffenen Teilstromes eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
    a) man ermittelt zur Korrektur des Flächengewichts-Querprofiles die notwendige Änderung der Stoffdichte des Teilstromes aus einer Massenbilanz, wobei man einen korrigierten neuen Wert für die Stoffdichte (CM) des Teilstromes erhält;
    b) man nutzt den korrigierten Wert als Basis einer Verhältnisregelung, indem er als Sollwert verwendet wird, und
    c) mittels der Verhältnisregelung wird das neue Verhältnis der Durchsätze (QH, QL) der Regelströme entsprechend der Kontinuitätsgleichung eingestellt.
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