EP0812951B1 - Verfahren und Stoffauflauf für eine Papiermaschine - Google Patents

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EP0812951B1
EP0812951B1 EP97106692A EP97106692A EP0812951B1 EP 0812951 B1 EP0812951 B1 EP 0812951B1 EP 97106692 A EP97106692 A EP 97106692A EP 97106692 A EP97106692 A EP 97106692A EP 0812951 B1 EP0812951 B1 EP 0812951B1
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EP
European Patent Office
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flow
headbox
papermaking machine
flow element
outlet gap
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EP97106692A
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English (en)
French (fr)
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EP0812951A3 (de
EP0812951A2 (de
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Helmut Heinzmann
Wolfgang Ruf
Helmut Sterz
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Paper Patent GmbH
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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
    • D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines
    • D21F1/026—Details of the turbulence section
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method and a headbox for a paper machine.
  • the invention relates to a headbox with internals for manufacturing or influencing the turbulence in the flow.
  • Document (5) describes a headbox in which the downstream ends are not extend into the area of the outlet gap.
  • Document (6) describes one Headbox in which the areas of the flow elements can be changed, specifically regarding their position in the headbox.
  • US-A-4 133 713 describes a headbox in its headbox nozzle a microturbulence generator is arranged.
  • the microturbulence generator is located between 2.5 cm and 25 cm upstream of the point of the smallest flow cross-sectional area of the headbox and he is with Means for advancing or resetting in the direction of flow of the Substances or with means for rotating essentially one right-angled axis.
  • the invention has for its object to a method and a headbox create that is designed such that during operation in a variable manner
  • the hydraulics of the stock suspension can be influenced, particularly the degree of turbulence.
  • the inventors have recognized that the change in the size of the flow contact Surfaces have a very significant impact on the flow hydraulics, thus not only the shape of the inserts located in the flow chamber.
  • Document (4) shows and describes a multi-layer headbox with a nozzle-like one Outlet channel, which is divided into three individual channels.
  • the individual channels are through Tongues delimited from each other, which can be moved in the direction of flow.
  • the Moving this tongue does not serve to enlarge the wetted Surfaces, but for setting the width of the outlet gap of the individual channel.
  • the headbox shown in Fig. 1 comprises a flow chamber 1. This has an inlet 2.
  • the flow chamber 1 is followed by an outlet nozzle 3.
  • the flow chamber 1 contains a bundle of a plurality of tubes 1.1. This run in the direction of flow. They are used to generate a in a known manner Microturbulence in the stock suspension.
  • the outlet nozzle 3 has outer boundary walls 3.1 and 3.2, which on their downstream end form an outlet gap 3.3.
  • Figures 2 and 3 show in detail the structure of the outlet nozzle 3 Flow elements.
  • Figure 2 again shows the two boundary walls 3.1 and 3.2 with the outlet gap 3.3.
  • On the two figures 2 and 3 recognizes one pockets in which flow elements are stored.
  • the flow elements are round rods in the present case. They can be retracted and extended in the direction of flow, which is illustrated in Fig. 3 by the double arrow.
  • the outlet nozzle 3 is designed in a completely different way.
  • the stock suspension is through a variety of channels 5.1, 5.2, 5.3 to Outlet gap 3.3.
  • the channels are drilled through massive blocks 6.1, 6.2, 6.3.
  • the boundary walls 3.1, 3.2 are located in the downstream end area the outlet nozzle 3 and are stationary.
  • flow elements are again provided here, and the flow elements 3.71 and 3.81. These flow elements are plate-shaped. They extend across the entire working width. You are in turn Bags 3.7 and 3.8 stored. You can also - just like the round bars according to Figures 2 and 3 - are moved in the direction of flow, so that the size the area of these flow elements 3.71, 3.81 in contact with the flow can.
  • a particularly interesting embodiment can result from the fact that the Flow elements - and rods or plates - seen in the direction of displacement - areas of different roughness. For example, a downstream one Part have a particularly low roughness while the roughness is upstream seen increases. This has the effect of extending the individual flow elements progressively increased.
  • the turbulence-generating element 3.41 is over the Outstanding gaps 3.31 and 3.32.
  • the flow element 3.41 with its tip not retracted behind columns 3.31 and 3.32 remain the widths of the exit columns 3.31 and 3.41 are constant. The same applies accordingly, if the flow elements only move inside the nozzle. In this way the degree of turbulence in the suspension can be adjusted without the outflow of the To change the suspension.
  • FIG. 6 shows a variant according to the invention of FIG. 5. Instead of just one flow element there are two flow elements here (but there are also others conceivable).
  • Within the nozzle 3 is the course of the fluidic reasons Flow elements 3.41 and 3.51 arranged converging in the flow direction. So that when adjusting the flow elements 3.41 and 3.51 not the width of the Exit gaps 3.31, 3.32 and 3.33 change, it is necessary that the flow elements 3.41 and 3.51 elastic and with each other in the course of the outlet openings are parallel.
  • This parallel alignment is created by deliberately influencing the pressure of the partial flows in the nozzle 3 and the dimensioning of the bending stress in the Flow elements 3.41 and 3.51.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Stoffauflauf für eine Papiermaschine. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Stoffauflauf mit Einbauten zum Herstellen bzw. Beeinflussen der Turbulenz in der Strömung.
Relevante Dokumente sind:
  • (1) US 3 769 155
  • (2) US 3 514 372
  • (3) DE 43 21 697
  • (4) DE 32 27 218 A1
  • (5) US 3 843 470
  • (6) DE 44 02 625 A1
    • Aus diesen Dokumenten ist es bekannt, daß Elemente innerhalb der Strömungskammer des Stoffauflaufes einen Einfluß auf die Strömungshydraulik haben. Solche Elemente können beispielsweise Trennlamellen sein bei Mehrlagen-Stoffaufläufen. Der genannte Einfluß auf die Strömungshydraulik geht hauptsächlich auf die Fluidreibung zurück. Durch die genannten Elemente wird insbesondere der Turbulenzgrad in der Strömung beeinflußt. Dieser hat für die Blattbildung eine große Bedeutung.
    Dokument (5) beschreibt einen Stoffauflauf, bei dem die stromabwärtigen Enden nicht bis in den Bereich des Auslaufspaltes reichen. Dokument (6) beschreibt einen Stoffauflauf, bei dem die Flächen der Strömungselemente veränderbar sind, und zwar bezüglich ihrer Lage im Stoffauflauf.
    Sämtliche bisher bekannten Stoffaufläufe, die innerhalb der Strömungskammer Elemente zum Beeinflussen der Turbulenz aufweisen, haben einen gravierenden Nachteil: Eine Beeinflussung der Strömungsverhältnisse, insbesondere der Turbulenz, während des Betriebes ist hierbei nicht möglich. Jeder Stoffauflauf hat eine ganz bestimmte, unveränderliche Charakteristik. Dies ist deshalb nachteilig, weil während des Betriebes zahlreiche Betriebsparameter einer ständigen Veränderung unterliegen. Hierbei sind z.B. die Stoffzusammensetzung, die Temperatur oder die Strömungsgeschwindigkeit zu nennen.
    US-A-4 133 713 beschreibt einen Stoffauflauf, in dessen Stoffauflaufdüse ein Mikroturbulenz-Erzeuger angeordnet ist. Der Mikroturbulenz-Erzeuger befindet sich zwischen 2,5 cm und 25 cm stromaufwärts der Stelle der kleinsten Durchströmquerschnittsfläche des Stoffauflaufs und er ist mit Mitteln zum Vorstellen oder Zurückstellen in Strömungsrichtung des Stoffbreies oder mit Mitteln zum Drehen um eine im wesentlichen rechtwinklige Achse ausgerüstet.
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Stoffauflauf zu schaffen, der derart gestaltet ist, daß während des Betriebes auf veränderliche Weise Einfluß genommen werden kann auf die Hydraulik der Stoffsuspension, besonders auf den Turbulenzgrad.
    Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 und Anspruch 10 gelöst.
    Die Erfinder haben erkannt, daß bereits die Veränderung der Größe der strömungsberührten Flächen eine ganz erhebliche Auswirkung auf die Strömungshydraulik haben, somit nicht allein die Gestalt von in der Strömungskammer befindlichen Einsätzen.
    Dokument (4) zeigt und beschreibt einen Mehrlagenstoffauflauf mit einem düsenartigen Auslaufkanal, der in drei Einzelkanäle unterteilt ist. Die Einzelkanäle sind dabei durch Zungen gegeneinander abgegrenzt, die in Strömungsrichtung verschiebbar sind. Das Verschieben dieser Zunge dient jedoch nicht zum Vergrößern der strömungsberührten Flächen, sondern zum Einstellen der Weite des Austrittsspaltes des einzelnen Kanales.
    Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert.
    Fig. 1
    zeigt in einer Seitenansicht einen Stoffauflauf für eine Papiermaschine.
    Fig. 2
    zeigt die Auslaufdüse eines Stoffauflaufes, ebenfalls in Seitenansicht mit Strömungselementen.
    Fig. 3
    zeigt den Gegenstand von Fig. 2 in Draufsicht.
    Fig. 4
    zeigt eine weitere Ausführungsform eines Stoffauflaufes, analog der Darstellung gemäß Fig. 2.
    Fig. 5
    zeigt einen mehrlagigen Stoffauflauf in der Seitenansicht.
    Fig. 6
    zeigt einen dreilagigen Stoffauflauf in der Seitenansicht.
    Der in Fig. 1 dargestellte Stoffauflauf umfaßt eine Strömungskammer 1. Diese weist einen Zulauf 2 auf. Der Strömungskammer 1 ist eine Auslaufdüse 3 nachgeschaltet.
    Die Strömungskammer 1 enthält ein Bündel aus einer Vielzahl von Röhrchen 1.1. Diese verlaufen in Strömungsrichtung. Sie dienen in bekannter Weise dem Erzeugen einer Mikroturbulenz in der Stoffsuspension.
    Die Auslaufdüse 3 weist äußere Begrenzungswände 3.1 und 3.2 auf, die an ihrem stromabwärtigen Ende miteinander einen Auslaufspalt 3.3 bilden.
    Die Figuren 2 und 3 zeigen im einzelnen den Aufbau der Auslaufdüse 3 mit Strömungselementen. Figur 2 zeigt wiederum die beiden Begrenzungswände 3.1 und 3.2 mit dem Auslaufspalt 3.3. Auf den beiden Figuren 2 und 3 erkennt man Taschen, in denen Strömungselemente gelagert sind. Wie man aus Figur 2 erkennt, sind drei Zeilen von Taschen mit zugehörenden Strömungselementen übereinander angeordnet. Dabei handelt es sich um eine obere Zeile von Taschen 3.4 mit zugehörenden Strömungselementen 3.41, eine mittlere Zeile von Taschen 3.5 mit zugehörenden Strömungselementen 3.51 sowie eine untere Zeile von Taschen 3.6 mit zugehörenden Strömungselementen 3.61. Die Strömungselemente sind im vorliegenden Falle Rundstäbe. Sie sind in Strömungsrichtung ein- und ausfahrbar, was in Fig. 3 durch den Doppelpfeil veranschaulicht ist.
    Mit dem Ein- und Ausfahren der Strömungselemente 3.41, 3.51, 3.61 wird die Größe von deren strömungsberührten Flächen verändert. Damit wird Einfluß genommen auf die Strömungshydraulik. Im vorliegenden Falle sind insgesamt zwölf Rundstäbe mit den zugehörenden Taschen vorgesehen. Man kann nunmehr alle oder einen Teil der Rundstäbe einer einzigen Zeile von Rundstäben unterschiedlich weit ausfahren. Man kann aber auch sämtliche Rundstäbe aller Zeilen von Rundstäben unterschiedlich weit ausfahren. Je nach dem Maß des Ausfahrens der einzelnen Rundstäbe wird die Strömung beeinflußt.
    Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 ist die Auslaufdüse 3 ganz andersartig gestaltet. Die Stoffsuspension wird hierbei durch eine Vielzahl von Kanälen 5.1, 5.2, 5.3 zum Auslaufspalt 3.3 hingeführt. Die Kanäle sind durch massive Blöcke 6.1, 6.2, 6.3 hindurchgebohrt. Die Begrenzungswände 3.1, 3.2 befinden sich im stromabwärtigen Endbereich der Auslaufdüse 3 und sind feststehend.
    Auch hier sind wiederum Strömungselemente vorgesehen, und zwar die Strömungselemente 3.71 und 3.81. Diese Strömungselemente sind plattenförmig. Sie erstrecken sich jeweils über die gesamte Arbeitsbreite. Sie sind wiederum in Taschen 3.7 bzw. 3.8 gelagert. Sie können ebenfalls - genau wie die Rundstäbe gemäß den Figuren 2 und 3 - in Strömungsrichtung verfahren werden, so daß die Größe der strömungsberührten Fläche dieser Strömungselemente 3.71, 3.81 verändert werden kann.
    Wie man sieht, lassen sich diese plattenförmigen Strömungslemente 3.71 und 3.81 im vorliegenden Falle bis über den Auslaufspalt 3.3 hinaus bewegen.
    Die Ausführungsbeispiele nach den Figuren 2 bis 4 stellen keine Erfindungsgemaßen Ausführungsformen der.
    Eine besonders interessante Ausführungsform kann sich daraus ergeben, daß die Strömungselemente - und Stäbe oder Platten - in Verschieberichtung gesehen - Bereiche unterschiedlicher Rauhigkeit haben. So kann beispielsweise ein stromabwärtiger Teil eine besonders niedrige Rauhigkeit haben, während die Rauhigkeit stromaufwärts gesehen zunimmt. Damit wird die Wirkung des Ausfahrens der einzelnen Strömungselemente progressiv gesteigert.
    Bei der Erfindungsgemäßen Ausführungsform in Fig. 5 ist das turbulenzerzeugende Element 3.41 über die Auslaufspalte 3.31 und 3.32 hinausragend. Das Strömungselement 3.41 erzeugt durch die Grenzschichtreibung mit der nicht dargestellten - schon aus der Düse 3 ausgetretenen - Fasersuspension eine zusätzliche Turbulenz. Solange das Strömungselement 3.41 mit seiner Spitze nicht hinter die Spalte 3.31 und 3.32 zurückgezogen wird, bleiben die Weiten der Austrittsspalte 3.31 und 3.41 konstant. Entsprechend gilt auch, wenn die Strömungselemente sich nur innerhalb der Düse bewegen. Auf diese Weise läßt sich der Turbulenzgrad in der Suspension einstellen, ohne die Ausflußmenge der Suspension dabei zu verändern.
    In der Fig. 6 ist eine Erfindungsgemäße Variante zu der Fig. 5 zu sehen. Statt nur eines Strömungselementes sind hier zwei Strömungselemente vorhanden (es sind aber auch noch weitere denkbar). Innerhalb der Düse 3 ist aus strömungstechnischen Gründen der Verlauf der Strömungselemente 3.41 und 3.51 in Strömungsrichtung konvergierend angeordnet. Damit beim Verstellen der Strömungselemente 3.41 und 3.51 sich nicht die Weiten der Austrittsspalte 3.31, 3.32 und 3.33 verändern, ist es erforderlich, daß die Strömungselemente 3.41 und 3.51 elastisch und im Verlauf der Austrittsöffnungen zueinander parallel sind.
    Diese parallele Ausrichtung entsteht durch eine gezielte Beeinflussung des Druckes der Teilströmungen in der Düse 3 und der Dimensionierung der Biegespannung in den Strömungselementen 3.41 und 3.51.
    Die Strömungselemente in den Figuren 5 und 6 sind flächig als Platten ausgebildet.

    Claims (10)

    1. Stoffauflauf für eine ein Papiermaschinensieb aufweisende Papiermaschine mit einer ein Bündel aus einer Vielzahl von Röhrchen (1.1) enthaltende Strömungskammer (1), die wenigstens annähernd gleich der Arbeitsbreite des Papiermaschinensiebes ist und der eine Auslaufdüse (3) mit einem Auslaufspalt (3.3) nachgeschaltet ist, in welcher mindestens ein Strömungselement (3.41, 3.51) angeordnet ist,
      wobei das mindestens eine Strömungselement (3.41, 3.51) aus einer Platte besteht, die sich wenigstens über einen Teil der Arbeitsbreite des Papiermaschinensiebes hinweg erstreckt und über den Auslaufspalt (3.3) hinausragt, und
      wobei das mindestens eine Strömungselement (3.41, 3.51) in einer Tasche (3.4, 3.5) gelagert ist und aus dieser ganz oder teilweise ausfahrbar ist, und die von der Stoffsuspension berührten Flächen des mindestens einen Strömungselements (3.41, 3.51) während des Betriebes bei Konstanthaltung der Ausflußmenge der Stoffsuspension aus dem Auslaufspalt (3.3) im Sinne einer Vergrößerung oder Verkleinerung veränderbar sind.
    2. Stoffauflauf nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß der ausgefahrene Teil des Strömungselements (3.41, 3.51) sich in Strömungsrichtung erstreckt.
    3. Stoffauflauf nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungselement (3.41, 3.51) um 10 bis 300 mm, vorzugsweise um 50 bis 200 mm, aus der Tasche ausfahrbar ist.
    4. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Tasche (3.4, 3.5) auf dem Verschiebeweg des Strömungselements (3.41, 3.51) eine Umlenkung aufweist.
    5. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, daß die strömungsberührten Flächen des Strömungselements (3.41, 3.51) - in Strömungsrichtung gesehen - Zonen unterschiedlicher Rauhigkeit aufweisen.
    6. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Strömungselemente (3.41, 3.51) innerhalb der Auslaufdüse (3) angeordnet sind.
    7. Stoffauflauf nach Anspruch 6,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungselemente (3.41, 3.51) in Strömungsrichtung innerhalb der Auslaufdüse (3) konvergierend angeordnet sind.
    8. Stoffauflauf nach Anspruch 6 oder 7,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungselemente (3.41, 3.51) elastisch und im Verlauf des Austrittsspalt (3.3) zueinander parallel sind.
    9. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Weite des Auslaufspaltes (3.3) während des Betriebes unveränderbar ist.
    10. Verfahren zur Beeinflussung der Strömung in einer Stoffsuspension, die in einem Stoffauflauf einer ein Papiermaschinensieb aufweisenden Papiermaschine mit einer ein Bündel aus einer Vielzahl von Röhrchen (1.1) enthaltenden Strömungskammer (1), die wenigstens annähernd gleich die Arbeitsbreite des Papiermaschinensiebes ist und der eine Auslaufdüse (3) mit einem Auslaufspalt (3.3) nachgeschaltet ist, in welcher mindestens ein aus einer Platte bestehendes, über den Auslaufspalt (3.3) hinausragendes Strömungselement (3.41, 3.51) angeordnet ist, geführt wird,
      wobei der Turbulenzgrad in der Stoffsuspension mittels Vergrößerung oder Verkleinerung der von der Stoffsuspension berührten Flächen des Strömungselements (3.41, 3.51) während des Betriebes bei Konstanthaltung der Ausflußmenge der Stoffsuspension aus dem Auslaufspalt (3.3) eingestellt wird.
    EP97106692A 1996-05-25 1997-04-23 Verfahren und Stoffauflauf für eine Papiermaschine Expired - Lifetime EP0812951B1 (de)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE19621258A DE19621258C1 (de) 1996-05-25 1996-05-25 Stoffauflauf für eine Papiermaschine
    DE19621258 1996-05-25

    Publications (3)

    Publication Number Publication Date
    EP0812951A2 EP0812951A2 (de) 1997-12-17
    EP0812951A3 EP0812951A3 (de) 1998-04-01
    EP0812951B1 true EP0812951B1 (de) 2003-11-05

    Family

    ID=7795408

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP97106692A Expired - Lifetime EP0812951B1 (de) 1996-05-25 1997-04-23 Verfahren und Stoffauflauf für eine Papiermaschine

    Country Status (3)

    Country Link
    EP (1) EP0812951B1 (de)
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    DE (2) DE19621258C1 (de)

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