EP0814195B1

EP0814195B1 - Three layers headbox

Info

Publication number: EP0814195B1
Application number: EP97107984A
Authority: EP
Inventors: Hans Dr. Dahl
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 1996-06-17
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 2002-11-27
Anticipated expiration: 2017-05-16
Also published as: ATE228595T1; DE19624052A1; CA2207971A1; EP0814195A3; US6059929A; JP4049846B2; EP0814195A2; CA2207971C; DE59708797D1; JPH1053990A

Abstract

A three layer headbox for producing a multilayer fiber web. The headbox has top and bottom walls inclined toward each other toward the outlet of the headbox. Top and a bottom separating blades in the headbox, the top blade defining a first chamber toward the top wall, the bottom blade being below defining a second chamber between the blades and also defining a third chamber between the bottom blade and the bottom wall. A respective pulp inlet to each of the three chambers. One of the top and bottom blades being hingedly supported at its upstream end to be adjustable in position for affecting the speed of pulp suspension in respective layers in the chambers affected by the orientation of the blade. The pulp suspension layers passing through a headbox are delivered to a paper machine forming section wire and the three streams from the headbox are combined directly before or upon impingement on the wire. Various velocities of the pulp suspension in each of the layers are obtainable and relatively adjustable with reference to each other.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dreischichtenstoffauflauf und ein Verfahren zur Aufbringung einer dreischichtigen Stoffsuspension auf ein Sieb zur Herstellung einer dreischichtigen Faserbahn, insbesondere eines Papieres.The invention relates to a three-layer headbox and a process for applying a three-layer suspension on a sieve to make a three-layer Fibrous web, especially paper.

Bekannt sind Dreischichtenstoffaufläufe mit feststehenden Lamellen, wie sie beispielsweise in der EP 0 581 051 A1 beschrieben sind. Hier ergibt sich das Problem, daß Differenzstrahlgeschwindigkeiten der einzelnen Schichten entweder nicht oder nur teilweise über angebaute Blenden oder nur über eine Variation der Zufuhrmenge zu den einzelnen Schichten eingestellt werden können. Die Bauweise dieser Stoffaufläufe ist relativ einfach, jedoch ist ihre Variabilität auch relativ gering.Three-layer headboxes with fixed are known Slats, as for example in EP 0 581 051 A1 are described. The problem arises here that differential beam speeds of the individual layers either not or only partially over attached panels or only by varying the amount supplied to the individual Layers can be set. The construction of this Headboxes are relatively simple, however their variability also relatively low.

Dem gegenüber ist beispielsweise aus der DE-OS 37 04 462 ein Mehrschichtenstoffauflauf bekannt, dessen Lamellen zwischen den einzelnen Düsenräumen zur Einstellung unterschiedlicher Geschwindigkeiten und Drücke der Stoffsuspension in den einzelnen Zwischenräumen um ihre Längsachse schwenkbar ausgebildet und von außen manuell einzustellen sind. Vorteilhaft ist hier, daß eine große Variabilität bezüglich der Einstellung der Differenzstrahlgeschwindigkeiten besteht, jedoch ist es nachteilig, daß die Herstellung solch eines Stoffauflaufes aufwendig ist, da an jeder Lamelle ein hochgenauer Mechanismus zur Einstellung der Lamellenposition notwendig ist. In contrast, for example from DE-OS 37 04 462 a multi-layer headbox known, the fins between the individual nozzle spaces for setting different Velocity and pressures of the stock suspension in the individual gaps around their longitudinal axis pivoted and manually adjustable from the outside are. The advantage here is that there is great variability regarding the setting of the differential beam speeds exists, but it is disadvantageous that the manufacture such a headbox is expensive because of each slat has a highly precise adjustment mechanism the slat position is necessary.

Weiterhin offenbart die GB 2 094 364 A einen Mehrschichtenstoffauflauf mit einem nachgeordneten Doppelsiebformer, der ein vor Anlauf an eine Entwässerungswalze in eine Vorentwässerungsstrecke geführtes Sieb (Untersieb) aufweist, an deren Anfang sich zumindest eine Austrittsöffnung des Mehrschichtenstoffauflaufs befindet. Der Mehrschichtenstoffauflauf ist mit Trennelementen ausgestattet, die derart ausgebildet und geführt sind, dass am Anfang der Vorentwässerungsstrecke allein der dem ersten Sieb (Untersieb) benachbarte, erste Stoffstrom auf das erste Sieb (Untersieb) auftrifft und zumindest das letzte Trennelement eine solche Länge aufweist, dass der von ihm getragene, letzte Stoffstrom unmittelbar in den konvergierenden Spalt zwischen den Sieben (Untersieb, Obersieb) gerichtet ist. Die einzelnen Stoffströme treffen also nacheinander auf dem Sieb (Untersieb) auf.GB 2 094 364 A also discloses a multi-layer headbox a subordinate twin wire former, which one before starting on a dewatering roller sieve (bottom sieve) led into a pre-dewatering section has, at the beginning of which there is at least one outlet opening of the Multi-layer headbox is located. The multi-layer headbox is included Separating elements equipped, which are designed and guided such that at the beginning of the pre-dewatering section only the first sieve (bottom sieve) Adjacent, first stream of material hits the first sieve (bottom sieve) and at least the last separating element has a length such that the the last stream of matter carried by him directly in the converging Gap between the sieves (lower sieve, upper sieve) is directed. The single ones Material flows hit the sieve (bottom sieve) one after the other.

Ein weiterer Mehrschichtenstoffauflauf ist auch aus der DE 43 07 143 A1 bekannt. Dieser Mehrschichtenstoffauflauf weist wiederum in seiner Düse angebrachte Lamellen auf, die jedoch in je einem Gelenk momentfrei beweglich sind und gegebenenfalls eine entsprechende Kontur (konkave oder konvexe Form) aufweisen. Hierdurch können die Strahlgeschwindigkeiten in den einzelnen Schichten beeinflusst, aber nicht individuell mit einem bestimmten Geschwindigkeitsgradienten eingestellt werden. Another multilayer headbox is also known from DE 43 07 143 A1 known. This multi-layer headbox in turn has in its nozzle attached slats, which, however, can move freely in each joint and, if necessary, a corresponding contour (concave or convex Shape). This allows the jet speeds in the influenced individual layers, but not individually with a specific one Speed gradients can be set.

Wesentliche Gründe für die Notwendigkeit der Geschwindigkeitsbeeinflussung der einzelnen Stoffsuspensionsschichten sind:

Die Formation ist auch eine Funktion der Geschwindigkeitsunterschiede der einzelnen Stoffstrahlen. Die auf diesem Wege mögliche Variation der Scherkräfte zwischen Flüssigkeitsschichten erzeugt formationsbeeinflussende Turbulenzen, was eine eventuell gewünschte Beeinflussung der Formation der Papierbahne erlaubt.
Durch Variation der Strahlgeschwindigkeit einer Außenschicht werden, abhängig von der Größe des Strahlwinkels und der Strahl/Sieb-Geschwindigkeitsdifferenz, die Ausrichtung und die Längen der Halbachsen der Reißlängenellipsen der Papierbahn beeinflußt. Diese korrelieren wiederum mit der Ausrichtung und statistischen Verteilung der Fasern um die Hauptrichtung in der Außenschicht. Eine Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften der Papierbahn ist somit möglich.
Eine Papierbahn schrumpft bei Trocknung bevorzugt in der Richtung quer zur Faserlage, d.h. sie verformt sich bei Feuchteänderungen entsprechend dieser Eigenschaft. Sind die Faserlage und die Verteilung in den Außenschichten einer Papierbahn unterschiedlich, so begünstigt dies den sogenannten "Curl" eines Blattes, d.h. die Tendenz eines Papierblattes, sich bei Feuchteänderungen zu rollen. Die Rollneigung kann durch Geschwindigkeitsänderungen daher ebenfalls beeinflußt werden.

The main reasons for the need to influence the speed of the individual material suspension layers are:

The formation is also a function of the speed differences of the individual material jets. The possible variation of the shear forces between layers of liquid creates turbulence that affects the formation, which allows the formation of the paper web to be influenced, if desired.
By varying the jet speed of an outer layer, depending on the size of the jet angle and the jet / wire speed difference, the orientation and the length of the semiaxes of the tear length ellipses of the paper web are influenced. These in turn correlate with the orientation and statistical distribution of the fibers around the main direction in the outer layer. It is thus possible to influence the mechanical properties of the paper web.
When dried, a paper web preferably shrinks in the direction transverse to the fiber layer, ie it deforms in the event of changes in moisture in accordance with this property. If the fiber layer and the distribution in the outer layers of a paper web are different, this favors the so-called "curl" of a sheet, ie the tendency of a paper sheet to roll when there are changes in moisture. The tendency to curl can therefore also be influenced by changes in speed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dreischichtenstoffauflauf aufzuzeigen, der einerseits die Vorzüge einer großen Variabilität der Einstellung von Differenzgeschwindigkeiten der Schichten bietet, andererseits jedoch auch möglichst kostengünstig herzustellen ist.
Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung einer dreischichtigen Faserbahn für den Bereich des Stoffauflaufes darzustellen, das zu besonders guten Ergebnissen bezüglich der Schichtreinheit, der Abdeckung der Mittelschicht und der Formation führt.The invention is based on the object of demonstrating a three-layer headbox which, on the one hand, offers the advantages of great variability in the setting of differential speeds of the layers, but on the other hand is also inexpensive to manufacture.
It is also an object of the invention to provide a method for producing a three-layer fiber web for the area of the headbox, which leads to particularly good results with regard to the layer purity, the covering of the middle layer and the formation.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale des ersten Vorrichtungsanspruches und des ersten Verfahrensanspruches gelöst.These tasks are characterized by the characteristics of the first Device claim and the first procedural claim solved.

Der Erfinder hat erkannt, daß sich eine wesentliche Verbesserung der Qualität, insbesondere auch bezüglich der Schichtreinheit, der Abdeckung der Mittelschicht und der Formation, eines dreischichtigen Papieres erreichen läßt, wenn beim Einschießen der dreischichtigen Stoffsuspension in den Siebzwickel die von der Formierwalze abgelegenen Strahlschichten eine höhere Geschwindigkeit aufweisen als die der Formierwalze nahegelegenen Strahlschichten. Zur Verwirklichung dieser Forderung ist es ausreichend, wenn bei den in einem Dreischichtenstoffauflauf vorhandenen zwei Trennlamellen eine feststehend ist und die andere mit einem Gelenk versehen ist. Somit entsteht ein Dreischichtenstoffauflauf, der einerseits den technologischen Vorteil eine variablen Strahlgeschwindigkeit aufweist, andererseits aber kostengünstiger herzustellen ist als der bekannte Stoffauflauf, bei dem alle Lamellen beweglich ausgebildet sind.The inventor recognized that there was an essential one Improvement of quality, especially regarding the Layer purity, the coverage of the middle class and the Formation, a three-layer paper, if when shooting in the three-layer suspension in the gusset that is removed from the forming roller Beam layers have a higher speed than the blasting layers close to the forming roller. to Realizing this requirement is sufficient if with the two present in a three-layer headbox Partition slats one is fixed and the other with one Joint is provided. This creates a Three-layer headbox that on the one hand technological advantage a variable Jet speed, but on the other hand is cheaper to produce than the known Headbox with all slats designed to be movable are.

Es ergeben sich hieraus zwei unterschiedliche Ausführungsformen, die zu jeweils unterschiedlichen Ergebnissen der Geschwindigkeitsverteilung führen.This results in two different ones Embodiments that each differ Results of the speed distribution lead.

Einerseits ein Stoffauflauf, in dem die starre Trennlamelle der Formierwalze benachbart ist. Hier weisen die Mittelschicht und die Außenschicht eine gleichhohe und gegenüber der Innnenschicht erhöhte Strahlgeschwindigkeit auf. On the one hand a headbox in which the rigid separating lamella is adjacent to the forming roller. Here the Middle layer and the outer layer an equally high and compared to the inner layer increased jet speed on.

Andererseits kann die schwenkbar gelagerte Trennlamelle benachbart zur Formierwalze angeordnet sein. In diesem Fall wird ausschließlich die Außenschicht mit einer gegenüber der Innenschicht und der Mittelschicht erhöhten Strahlgeschwindigkeit betrieben. Wird die Lage der Trennlamelle zwangsgesteuert, so kann hierdurch auch eine Abstufung aller drei Geschwindigkeiten der Stoffsuspension erreicht werden.On the other hand, the pivoting separating plate be arranged adjacent to the forming roller. In this case only the outer layer is facing one the inner layer and the middle layer increased Jet speed operated. If the position of the separating lamella is positively controlled, then this also means a gradation of all three speeds the stock suspension can be reached.

Die Erfindung ist anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben:

Fig. 1:: Erfindungsgemäßer Stoffauflauf mit einer starren und einer schwenkbaren Trennlamelle;
Fig. 2:: Erfindungsgemäßer Stoffauflauf mit schwenkbarer, der Formierwalze benachbarter Trennlamelle;
Fig. 3:: Erfindungsgemäßer Stoffauflauf mit starrer, der Formierwalze benachbarter Trennlamelle.

The invention is described in more detail with reference to the following figures:

Fig. 1:: Headbox according to the invention with a rigid and a pivotable separating lamella;
Fig. 2:: Headbox according to the invention with pivotable separating lamella adjacent to the forming roller;
Fig. 3:: Headbox according to the invention with a rigid separating lamella adjacent to the forming roller.

Figur 1 zeigt einen schematisch dargestellten Stoffauflauf im Schnitt, der beispielhaft über drei Verteilrohre 1 mit unterschiedlichen Stoffsuspensionsströmen versorgt wird. Die Stoffsuspension tritt durch die Turbulenzeinsätze 2 jeweils in die Düse ein, die aus den Außenwänden 3 und den innenliegenden Trennlamellen 4, 5 gebildet wird. Die eine der Trennlamellen 4 ist erfindungsgemäß starr ausgebildet, während die andere Trennlamelle 5 über ein Gelenk 6 schwenkbar ausgeführt ist. Es entstehen auf diese weise drei getrennte Stoffströme (Außenschicht 7, Mittelschicht 8 und Innenschicht 9), die durch die variabl einstellbare, schwenkbare Trennlamelle 5 in ihrer Relativgeschwindigkeit zueinander einstellbar sind.Figure 1 shows a schematically illustrated headbox on average, using three distribution pipes 1 as an example different material suspension flows is supplied. The stock suspension passes through the turbulence inserts 2 each in the nozzle, which consists of the outer walls 3 and inner partition plates 4, 5 is formed. The one the separating lamella 4 is rigid according to the invention, while the other separating lamella 5 has a joint 6 is designed to be pivotable. It is created in this way three separate material flows (outer layer 7, middle layer 8 and inner layer 9), which can be adjusted by the pivotable separating lamella 5 in their relative speed are adjustable to each other.

Figur 2 zeigt den erfindungsgemäßen Stoffauflauf in sehr vereinfachter Form in Zusammenhang mit einer zugehörigen Formierwalze 10, über die ein Sieb 11 läuft. In dieser Ausführung ist gemäß Anspruch 3 die schwenkbare Trennlamelle 5 der Formierwalze zugeordnet, so daß erfindungsgemäß ausschließlich die Außenschicht 7 mit einer gegenüber den beiden Suspensionsströmen 8 und 9 erhöhten Strahlgeschwindigkeit betrieben wird.Figure 2 shows the headbox according to the invention in very much simplified form in connection with an associated Forming roller 10, over which a screen 11 runs. In this Execution is the pivotable according to claim 3 Separating lamella 5 assigned to the forming roller, so that according to the invention only the outer layer 7 with a compared to the two suspension streams 8 and 9 increased Jet speed is operated.

Dem gegenüber zeigt die Figur 3 die umgekehrte Situation, in der gemäß Anspruch 2 die starre Trennlamelle 4 der Formierwalze benachbart ist. Mit dieser Ausführung können erfindungsgemäß die Mittelschicht 8 und die Außenschicht 7 eine gleichhohe und gegenüber der Innenschicht 9 erhöhte Strahlgeschwindigkeit aufweisen.3 shows the opposite situation, in which, according to claim 2, the rigid separating lamella 4 Forming roller is adjacent. With this version you can According to the invention, the middle layer 8 and the outer layer 7 an equal height and increased compared to the inner layer 9 Have jet speed.

Claims

Three-layer flowbox for producing a multilayer fibrous web, having a flowbox nozzle and having two dividing lamellae (4, 5), on one side of the three-layer flowbox, as viewed in the running direction, a wire (11) running over a forming roll (10) being provided, characterized

1.1 in that one of the two dividing lamellae (4) is designed to be rigid and the other dividing lamella (5) is provided with a hinge (6), and

1.2 in that the two dividing lamellae (4, 5) end in the area of the flowbox nozzle.
Three-layer flowbox according to Claim 1, characterized in that the rigidly designed dividing lamella (4) is arranged adjacent to the forming roll (10).
Three-layer flowbox according to Claim 1, characterized in that the pivotably designed dividing lamella (5) is arranged adjacent to the forming roll (10).
Three-layer flowbox according to Claim 2, characterized in that the pivotable lamella (5) is set in such a way that the jet speed of the middle layer and of the outer layer (8, 7) is higher than that of the inner layer (9).
Three-layer flowbox according to Claim 4, characterized in that the jet speed of the outer layer (7) is higher than that of the middle layer (8).
Three-layer flowbox according to Claim 3, characterized in that the pivotable dividing lamella (5) is set in such a way that the jet speed of the outer layer (7) is higher than that of the middle and inner layer (8, 9).
Method of applying a three-layer fibrous stock suspension to a wire,
characterized

7.1 in that three different fibrous stock suspension streams are produced over the machine width with the aid of a three-layer flowbox;

7.2 in that the three fibrous stock suspension streams are led together immediately before or as they impinge on the wire (11);

7.3 in that the wire (11) is led over a forming roll (10) at the point of impingement of the three fibrous stock suspension streams; and

7.4 in that the speeds of the fibrous stock suspension streams are set in such a way that the speed of the fibrous stock suspension stream of the outer layer (7) is greater than that of the inner layer (9).
Method according to Claim 7, characterized in that the speed of the middle layer (8) is greater than the speed of the inner layer (9) and equal to the speed of the outer layer (7).
Method according to Claim 7, characterized in that the speed of the middle layer (8) is greater than the speed of the inner layer (9) and lower than the speed of the outer layer (7).
Method according to Claim 7, characterized in that the speed of the middle layer (8) is equal to the speed of the inner layer (9).