EP1022378A2 - Headbox - Google Patents
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- EP1022378A2 EP1022378A2 EP99118677A EP99118677A EP1022378A2 EP 1022378 A2 EP1022378 A2 EP 1022378A2 EP 99118677 A EP99118677 A EP 99118677A EP 99118677 A EP99118677 A EP 99118677A EP 1022378 A2 EP1022378 A2 EP 1022378A2
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- European Patent Office
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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
-
- 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
Definitions
- a headbox is according to the preamble of claim 1 known from the applicant's US patent US 5,599,428.
- different variants of Multi-layer headboxes described in the nozzle area are equipped with separating blades of different types.
- the inventors have recognized that the transverse rigidity of the Paper significantly improved, if by an appropriate Shape of the headbox nozzles - especially in the end area the headbox nozzle - ensure that the in the stock of fibers in the end area of the Nozzle reinforced in the perpendicular to the leaf surface z direction and if possible also stretched.
- the known headbox of a paper machine with at least one material suspension supply system, at least one subsequent area for Turbulence generation and a headbox nozzle with a first and a second machine-wide boundary wall develop, the headbox nozzle a first Has path I in which the total cross section - that is, the total free suspension Cross-sectional area of the headbox in the respective Machine section - the headbox nozzle continuously and continuously decreased, immediately following the first route I a second, shorter route II connects.
- the further development of the Headbox is that the second leg II a continuously expanding overall cross-section has, which extends to the end of the headbox nozzle extends.
- the additional has a third route III, which follows the second route II connects and to the end of Headbox nozzle is sufficient.
- the improvement is here in that the second route II is a continuous widening overall cross section and the Total cross section of the third route III is stepless and continuously decreased. It is advantageous here if the length L3 of the third distance is shorter than that Length L2 of the second route and length L2 of the second The distance is shorter than the length L1 of the first Distance.
- Headbox provides that the first route I starts immediately after the turbulence generating area. It is also proposed that at least part of the Headbox nozzle length of the total cross section of the Headbox nozzle through a single suspension channel is formed. That means there are none in this area Separating elements - for separating individual layers - available are. This reduces edge effects, and the on one piece of available amount of Flow cross section corresponds to the total cross section, resulting in better alignment of the fibers in the z direction can be achieved.
- the headbox is a multi-layer headbox is used, it can be advantageous if the total cross section of the headbox nozzle, at least over part of the headbox nozzle length, several Has suspension channels through at least one machine-wide separating element are formed, the at least one separating element between the first and the second boundary wall is arranged.
- all without exception Suspension channels have the same cross-sectional shape, so that the same acceleration and delay ratios for the running suspension given are.
- it is advantageous if without exception all suspension channels are congruent - also mirror image congruent - have shape. Hereby is achieved not only the amount of acceleration and delay in the suspension channels is the same, but also that the vector field in each suspension channel is identical over the entire length.
- Another advantageous embodiment provides that the degree the divergence in the area of the second route II for everyone Suspension channels is the same.
- the divergence of the individual suspension channels can for example with internal separators achieved that the separating elements in the area of the second Route II have a taper.
- the degree of convergence of the surfaces of the tapered ends of all separators is the same to flow conditions as uniform as possible over the To reach cross-section of the headbox.
- Headbox provides that the headbox has a Turbulence generator with a variety of diffusion tubes has, the diffusion tubes in machine width trending rows are arranged and the dividing elements start between the rows of diffusion tubes.
- the top and bottom wall of the Headbox be of equal length.
- Figures 1 to 8 show to illustrate the Invention concept highly schematic longitudinal sections in Machine direction through a headbox nozzle, following a turbulence generating area up to the outlet gap of the Headbox.
- Figure 1 shows the simplest variant of a Nozzle area of a headbox according to the invention an upper wall 1 and an opposite lower wall 2, between which a suspension channel 4 is formed.
- the Headbox nozzle has two paths I and II with fundamentally different flow situations.
- the Route I represents the route in which the entire free cross section for the material suspension flow itself continuously reduced to the end of the route and thus an acceleration of the stock suspension in Flow direction causes.
- Subsequent to the first Route I follows the second route II, in which one Reversal of the acceleration, i.e. a flow deceleration takes place, due to the divergent form of Suspension channel in this area an alignment of the Fibers that are in the stock suspension in the z direction is effected.
- FIG. 2 shows a headbox nozzle with the top wall 1 and the lower wall 2, the course of which is shown in FIG. 1 corresponds, in addition, between the top wall 1 and Two dividing elements 3.1 and 3.2 inserted in the lower wall 2.
- the Separating elements 3.1 and 3.2 also show one in Flow direction converging arrangement, so that three Suspension channels 4.1 to 4.3 arise, on the one hand via the entire route I each converge, on the other hand also in the sum of the available ones Cross sections (total cross section) over the entire distance I show convergence.
- Subsequent to route I follows the separator-free route II, through the here divergent top and bottom wall 1 and 2 formed and thus a delay in the material suspension flow effected on this second route II.
- All areas of the invention Headbox in which there is a delay in the stock suspension is caused are designed such that no additional Turbulence caused by paragraphs occurs only in this way an orientation of the fibers of the stock suspension in the z direction is achieved.
- FIG. 3 shows a variant of the headbox nozzle from the Figure 2 shown, the difference to Figure 2, the two separators 3.1 and 3.2 in the area of the second Project route II.
- the separators 3.1 and 3.2 can be trained very flexibly, so that an adaptation of the lamella shape to the divergence of the second Area II results, and thus due to the total in downstream enlarging cross-section also Cross-sectional profile of the individual substance suspension channels 4.1 to 4.3, which expands downstream.
- the separating elements 3.1 and 3.2 in the divergent area of the second route II is brought about that the targeting effect of the flow retardant Area is reduced, as in each suspension channel Available space conditions are somewhat smaller and full height only in the end area of the second route II is available.
- FIG. 4 shows a continuation of the headbox nozzle of Figure 1. There are none in this embodiment Partitions between the top and bottom walls 1 and 2 available.
- the first and the second route I and II correspond to the version from Figure 1. Following the route II is arranged a third route III, in which a short convergent line is appended, the is used only for beam stabilization, but due to their significantly shorter exposure time - in contrast to second route II - the originally existing aligning effect of the fibers in the z direction from the second Route II not fully compensated.
- Figure 5 shows a headbox nozzle in its shape corresponds to the headbox nozzle of Figure 1, being inside the headbox nozzle has a relatively solid separating element 3 is arranged.
- the separating element 3 points from the beginning of the Route I to a continuous and even taper up to the slat end, which is behind the nozzle outlet gap is arranged on.
- the degree of rejuvenation of this Separating element 3 is chosen such that the convergence between top and bottom wall 1 and 2 in the area of the first Path I turns out larger than the convergence of the Separator element surfaces, so that a total of two Suspension channels 4.1 and 4.2 arise, which cover the entire first path I experience convergence.
- the divergent route II the is generated by the top and bottom walls on this part the headbox are designed to diverge.
- top and Bottom wall 1 and 2 in the area of the second route II run in parallel so that the divergence of the two Suspension channels and thus also the total cross section only due to the taper of the separating lamella 3 in this area is generated.
- FIG. 6 shows a headbox nozzle with an upper and bottom wall 1 and 2 shown in their shape of Headbox nozzle from Figure 1 corresponds.
- the three suspension channels 4.1 to 4.3 form.
- the separators 3.1 and 3.2 have the entire area of the first path I the same thickness on and are arranged converging overall. To this In this way, three suspension channels 4.1 to 4.3 emerge, which the entire length of the first path converge.
- the subsequent area of the second route II have the two separating elements on the opposite one another Surfaces a kink with a subsequent taper on, while the outwardly facing surfaces of the Separating elements have a linear linear course.
- FIG. 7 A similar design of the headbox nozzle is in the Figure 7 shown.
- the difference to Figure 6 is that here the two separators 3.1 and 3.2 in the course of second route II are tapered on both sides.
- the history the top and bottom wall 1 and 2 of the headbox nozzle is in second area II executed in parallel, so that the divergence of the fabric suspension channels 4.1 to 4.3 exclusively through the tapering of the separating elements 3.1 and 3.2 arises.
- Figure 8 shows a headbox in its Execution over the first and second routes I and II Headbox from Figure 7 corresponds, but is additional a subsequent route III available, in the Stabilization of the free jet a short-term strong Contraction of the stock suspension jet by one another tapering sections of the top and bottom wall 1 and 2 is produced.
- Figures 9 and 10 illustrate the effect a flow delay on the orientation of a fiber F, which extends between the two points A and B, affects.
- FIG. 9 shows two snapshots at time t 1 and at time t 2 for a fiber F which changes from a continuous flow into a divergent, braked flow.
- the two boundary points A and B of the fiber F have a uniform speed V a1 and V b1 , the speed vector of which is directed exclusively towards the front.
- the flow has additional speed components in the z direction due to the divergent course, while the speed of the fibers is also greatly reduced in accordance with the continuity equation due to the larger cross section available becomes.
- points A and B are brought closer together in terms of their distance in the direction of flow, while points A and B drift apart in the z direction. This type of movement creates an extension and orientation of the fiber F between the points A and B in the z direction. This leads to an improvement in the transverse stiffness of the paper produced.
- FIG. 10 shows the same situation again on a coordinate cross with the x and z axes, the snapshots at time t 1 and t 2 being shown in each case.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf einer Papiermaschine mit mindestens einem stoffsuspensionszuführenden System, mindestens einem anschließenden Bereich zur Turbulenzerzeugung und einer Stoffauflaufdüse mit einer ersten und einer zweiten maschinenbreiten Begrenzungswand, wobei die Stoffauflaufdüse eine erste Wegstrecke I aufweist, in der sich der Gesamtquerschnitt (=gesamte suspensionsdurchflossene freie Querschnittsfläche) der Stoffauflaufdüse stufenlos und kontinuierlich verringert, wobei sich unmittelbar an die erste Wegstrecke I eine zweite, kürzere Wegstrecke II anschließt.The invention relates to a headbox Paper machine with at least one System suspension supply system, at least one subsequent area for turbulence generation and one Headbox nozzle with a first and a second machine-wide boundary wall, with the headbox nozzle has a first path I, in which the Total cross section (= total free suspension flowed through Cross-sectional area) of the headbox nozzle continuously and continuously decreased, immediately following the first route I a second, shorter route II connects.
Ein Stoffauflauf gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist
aus der US-Patentschrift der Anmelderin US 5,599,428 bekannt.
In dieser Patenschrift werden verschiedene Varianten von
Mehrschicht-Stoffaufläufen beschrieben, die im Düsenbereich
mit Trennlamellen unterschiedlicher Bauart ausgestattet sind.A headbox is according to the preamble of
Papiere, die durch diese Stoffaufläufe hergestellt werden, weisen das Problem einer zu geringen Quersteifigkeit SCTquer auf, was zum Beispiel bei der Verwendung in modernen Kopiersystemen oder Druckern mit automatischer Papierzuführung zu Betriebsstörungen führen kann. Außerdem wäre es vorteilhaft, wenn das Reißlängenverhältnis L/Q (L=längs in Maschinenrichtung, Q=quer zur Maschinenrichtung) nach der Blattbildung - möglichst in einen Wertebereich von 0,6 bis 1,0 - reduziert werden könnte. Papers made by these headboxes have the problem of insufficient transverse stiffness SCT across , which can lead to malfunctions when used in modern copying systems or printers with automatic paper feed, for example. It would also be advantageous if the tear length ratio L / Q (L = longitudinal in the machine direction, Q = transverse to the machine direction) could be reduced after the sheet formation - if possible into a range of values from 0.6 to 1.0.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Stoffauflauf zu beschreiben, der die Quersteifigkeit des hergestellten Papieres verbessert, wobei möglichst auch das Reißlängenverhältnis L/Q reduziert werden soll.It is therefore the object of the invention to provide a headbox describe the transverse stiffness of the manufactured Improved paper, where possible that too Tear length ratio L / Q should be reduced.
Die Erfinder haben erkannt, daß sich die Quersteifigkeit des Papieres wesentlich verbessert, wenn durch eine entsprechende Formgebung der Stoffauflaufdüsen - insbesondere im Endbereich der Stoffauflaufdüse - dafür Sorge getragen wird, daß die in der Stoffsuspension sich befindenden Fasern im Endbereich der Düse verstärkt in die senkrecht zur Blattoberfläche gelegene z-Richtung gedreht und möglichst auch gestreckt werden.The inventors have recognized that the transverse rigidity of the Paper significantly improved, if by an appropriate Shape of the headbox nozzles - especially in the end area the headbox nozzle - ensure that the in the stock of fibers in the end area of the Nozzle reinforced in the perpendicular to the leaf surface z direction and if possible also stretched.
Zur Verwirklichung dieses Grundgedankens schlagen die Erfinder vor, den bekannten Stoffauflauf einer Papiermaschine mit mindestens einem stoffsuspensionszuführenden System, mindestens einem anschließenden Bereich zur Turbulenzerzeugung und einer Stoffauflaufdüse mit einer ersten und einer zweiten maschinenbreiten Begrenzungswand weiterzubilden, wobei die Stoffauflaufdüse eine erste Wegstrecke I aufweist, in der sich der Gesamtquerschnitt - das heißt die gesamte suspensionsdurchflossene freie Querschnittsfläche des Stoffauflaufes im jeweiligen Maschinenabschnitt - der Stoffauflaufdüse stufenlos und kontinuierlich verringert, wobei sich unmittelbar an die erste Wegstrecke I eine zweite, kürzere Wegstrecke II anschließt. Die erfindungsgemäße Weiterbildung des Stoffauflaufes besteht darin, daß die zweite Wegstrecke II einen sich kontinuierlich erweiternden Gesamtquerschnitt aufweist, der sich bis zum Ende der Stoffauflaufdüse erstreckt. Durch diese Erweiterung wird eine Strömungsverzögerung im Endbereich der Stoffauflaufdüse bewirkt, wobei jedoch keine wesentliche Turbulenz entsteht. Durch das hier entstehende Geschwindigkeitsprofil werden Fasern, die sich innerhalb der Stoffsuspension befinden, in die z-Richtung der Suspensionslage gestreckt und es entsteht eine Verbesserung der Quersteifigkeit des fertigen Papieres. Ein zusätzlicher positiver Nebeneffekt dieser Beeinflussung der Stoffsuspension liegt darin, daß sich auch das Reißlängenverhältnis L/Q reduziert und Werte zwischen 0,6 bis 1,0 annehmen kann.To realize this basic idea, they propose Inventor before, the known headbox of a paper machine with at least one material suspension supply system, at least one subsequent area for Turbulence generation and a headbox nozzle with a first and a second machine-wide boundary wall develop, the headbox nozzle a first Has path I in which the total cross section - that is, the total free suspension Cross-sectional area of the headbox in the respective Machine section - the headbox nozzle continuously and continuously decreased, immediately following the first route I a second, shorter route II connects. The further development of the Headbox is that the second leg II a continuously expanding overall cross-section has, which extends to the end of the headbox nozzle extends. With this extension a Flow delay in the end area of the headbox nozzle causes, but no significant turbulence arises. Due to the speed profile created here Fibers that are within the stock suspension in stretched the z-direction of the suspension layer and it is created an improvement in the transverse stiffness of the finished paper. An additional positive side effect of this influence the stock suspension is that also Tear length ratio L / Q reduced and values between 0.6 to Can assume 1.0.
Entsprechend dem Grundgedanken der Erfindung ist auch eine Verbesserung eines Stoffauflaufes möglich, der zusätzlich über eine dritte Wegstrecke III verfügt, die sich an die zweite Wegstrecke II anschließt und bis zum Ende der Stoffauflaufdüse reicht. Die Verbesserung besteht hierbei darin, daß die zweite Wegstrecke II einen sich kontinuierlich erweiternden Gesamtquerschnitt aufweist und der Gesamtquerschnitt der dritten Wegstrecke III sich stufenlos und kontinuierlich verringert. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Länge L3 der dritten Wegstrecke kürzer ist, als die Länge L2 der zweiten Wegstrecke und die Länge L2 der zweiten Wegstrecke wiederum kürzer ist, als die Länge L1 der ersten Wegstrecke. Durch die Wahl des entsprechenden Verhältnisses der Weglängen zueinander kann der quersteifigkeitsfördernde Effekt verstärkt oder vermindert werden, wobei die Weglänge der Wegstrecke III kürzer bleiben sollte, als die Weglänge der Wegstrecke II. Durch dieses Längenverhältnis wird verhindert, daß die in der zweiten Wegstrecke erreichte Ausrichtung der Fasern nicht in der dritten Wegstrecke wieder überkompensiert wird. Günstige Verhältniswerte sind in den Unteransprüchen angegeben.According to the basic idea of the invention is also a Improvement of a headbox possible, the additional has a third route III, which follows the second route II connects and to the end of Headbox nozzle is sufficient. The improvement is here in that the second route II is a continuous widening overall cross section and the Total cross section of the third route III is stepless and continuously decreased. It is advantageous here if the length L3 of the third distance is shorter than that Length L2 of the second route and length L2 of the second The distance is shorter than the length L1 of the first Distance. By choosing the appropriate ratio the path lengths to each other can promote transverse rigidity Effect can be increased or decreased, taking the path length route III should remain shorter than the route length the route II. By this aspect ratio prevents that reached in the second way Alignment of the fibers does not occur again in the third route is overcompensated. Favorable ratio values are in the Subclaims specified.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stoffauflaufes sieht vor, daß die erste Wegstrecke I unmittelbar nach dem turbulenzerzeugenden Bereich beginnt. Ebenso wird vorgeschlagen, daß zumindest über einen Teil der Stoffauflaufdüsenlänge der Gesamtquerschnitt der Stoffauflaufdüse durch einen einzigen Suspensionskanal gebildet wird. Das bedeutet, daß in diesem Bereich keine Trennelemente - zur Trennung einzelner Schichten - vorhanden sind. Hierdurch werden Randeffekte verringert, und die an einem Stück zur Verfügung stehende Höhe des Strömungsquerschnittes entspricht dem Gesamtquerschnitt, wodurch eine bessere Ausrichtung der Fasern in z-Richtung erreicht werden kann.An advantageous embodiment of the invention Headbox provides that the first route I starts immediately after the turbulence generating area. It is also proposed that at least part of the Headbox nozzle length of the total cross section of the Headbox nozzle through a single suspension channel is formed. That means there are none in this area Separating elements - for separating individual layers - available are. This reduces edge effects, and the on one piece of available amount of Flow cross section corresponds to the total cross section, resulting in better alignment of the fibers in the z direction can be achieved.
Insbesondere, wenn der Stoffauflauf als Mehrschichten-Stoffauflauf eingesetzt wird, kann es vorteilhaft sein, wenn der Gesamtquerschnitt der Stoffauflaufdüse, zumindest über einen Teil der Stoffauflaufdüsenlänge, mehrere Suspensionskanäle aufweist, die durch mindestens ein maschinenbreites Trennelement gebildet werden, wobei das mindestens ein Trennelement zwischen der ersten und der zweiten Begrenzungswand angeordnet ist. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn ausnahmslos alle Suspensionskanäle den gleichen Querschnittsverlauf aufweisen, damit in jedem Suspensionskanal die gleichen Beschleunigungs- und Verzögerungsverhältnisse für die durchlaufende Suspension gegeben sind. Zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn ausnahmslos alle Suspensionskanäle eine deckungsgleiche - auch spiegelbildlich deckungsgleiche - Form aufweisen. Hierdurch wird erreicht, daß nicht nur der Betrag der Beschleunigung und Verzögerung in den Suspensionskanälen gleich verläuft, sondern auch daß das Vektorfeld in jedem Suspensionskanal über die gesamte Länge identisch ist.Especially when the headbox is a multi-layer headbox is used, it can be advantageous if the total cross section of the headbox nozzle, at least over part of the headbox nozzle length, several Has suspension channels through at least one machine-wide separating element are formed, the at least one separating element between the first and the second boundary wall is arranged. Here it is particularly advantageous if all without exception Suspension channels have the same cross-sectional shape, so that the same acceleration and delay ratios for the running suspension given are. In addition, it is advantageous if without exception all suspension channels are congruent - also mirror image congruent - have shape. Hereby is achieved not only the amount of acceleration and delay in the suspension channels is the same, but also that the vector field in each suspension channel is identical over the entire length.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung sieht vor, daß der Grad der Divergenz im Bereich der zweiten Wegstrecke II für alle Suspensionskanäle gleich ist.Another advantageous embodiment provides that the degree the divergence in the area of the second route II for everyone Suspension channels is the same.
Die Divergenz der einzelnen Suspensionskanäle kann beispielsweise bei innenliegenden Trennelementen dadurch erreicht werden, daß die Trennelemente im Bereich der zweiten Wegstrecke II eine Zuspitzung aufweisen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Grad der Konvergenz der Oberflächen der sich zuspitzenden Enden aller Trennelemente gleich ist, um möglichst einheitliche Strömungsverhältnisse über den Querschnitt des Stoffauflaufes zu erreichen.The divergence of the individual suspension channels can for example with internal separators achieved that the separating elements in the area of the second Route II have a taper. Here it is advantageous if the degree of convergence of the surfaces of the tapered ends of all separators is the same to flow conditions as uniform as possible over the To reach cross-section of the headbox.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Verlauf der Oberwand und/oder der Unterwand zumindest im zweiten Bereich II bezüglich der suspensionsberührten Fläche spiegelbildlich zum Verlauf der Oberfläche des benachbarten Trennelementes ausgebildet ist. Hierdurch wird erreicht, daß auch die außenliegenden Suspensionskanäle möglichst identisch zu den Innenliegenden gestaltet sind.It is also advantageous if the course of the top wall and / or the lower wall at least in the second area II with respect to the area in contact with the suspension as a mirror image of Course of the surface of the adjacent separating element is trained. This ensures that the external suspension channels as identical as possible to the Interior are designed.
Eine andere vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Stoffauflaufes sieht vor, daß der Stoffauflauf einen Turbulenzerzeuger mit einer Vielzahl von Diffusionsrohren aufweist, wobei die Diffusionsrohre in maschinenbreit verlaufenden Reihen angeordnet sind und die Trennelemente zwischen den Reihen der Diffusionsrohre beginnen.Another advantageous embodiment of the invention Headbox provides that the headbox has a Turbulence generator with a variety of diffusion tubes has, the diffusion tubes in machine width trending rows are arranged and the dividing elements start between the rows of diffusion tubes.
Insbesondere bei einem Stoffauflauf, der für einen GAP-Former vorgesehen ist, sollten die Ober- und Unterwand des Stoffauflaufes gleich lang ausgebildet sein.Especially with a headbox for a GAP former is provided, the top and bottom wall of the Headbox be of equal length.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.It is understood that the above and Features of the invention not yet to be explained below only in the specified combination, but also in other combinations or used alone, without leaving the scope of the invention.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.Further features and advantages of the invention result from the subclaims and the description below preferred embodiments with reference to the Drawings.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellen dar:
- Figur 1:
- Stoffauflaufdüse ohne Trennelemente
- Figur 2:
- Stoffauflaufdüse mit Trennelementen, ausschließlich im konvergierenden Bereich
- Figur 3:
- Stoffauflaufdüse mit Trennelementen, die in den divergierenden Bereich ragen
- Figur 4:
- Stoffauflaufdüse ohne Trennelemente mit kurzem divergierenden und anschließend konvergierenden Bereich
- Figur 5:
- Stoffauflaufdüse mit einem Trennelement
- Figur 6:
- Stoffauflaufdüse mit Trennelementen mit verstärkter Endkonvergenz
- Figur 7:
- Stoffauflaufdüse mit Trennelementen mit verstärkter Endkonvergenz und parallel verlaufender Ober- und Unterwand im Bereich verstärkter Endkonvergenz
- Figur 8:
- Stoffauflaufdüse mit Trennelementen mit verstärkter Endkonvergenz und parallel verlaufender Ober- und Unterwand im Bereich verstärkter Endkonvergenz und anschließend stark konvergierender Ober- und Unterwand
- Figur 9:
- Faser im Endbereich einer Stoffauflaufdüse mit zwei Momentaufnahmen
- Figur 10:
- Darstellung der Faser im Endbereich einer Stoffauflaufdüse mit zwei Momentaufnahmen aus Figur 10 im z/x-Koordinatennetz
- Figure 1:
- Headbox nozzle without separators
- Figure 2:
- Headbox nozzle with separators, only in the converging area
- Figure 3:
- Headbox nozzle with separators that protrude into the diverging area
- Figure 4:
- Headbox nozzle without separators with a short diverging and then converging area
- Figure 5:
- Headbox nozzle with a separating element
- Figure 6:
- Headbox nozzle with separators with increased final convergence
- Figure 7:
- Headbox nozzle with separating elements with increased final convergence and parallel top and bottom wall in the area of increased final convergence
- Figure 8:
- Headbox nozzle with separating elements with reinforced end convergence and parallel top and bottom wall in the area of reinforced end convergence and then strongly converging top and bottom wall
- Figure 9:
- Fiber in the end area of a headbox nozzle with two snapshots
- Figure 10:
- Representation of the fiber in the end region of a headbox nozzle with two snapshots from FIG. 10 in the z / x coordinate network
Die Figuren 1 bis 8 zeigen zur Verdeutlichung des Erfindungsgedankens stark schematisierte Längsschnitte in Maschinenrichtung durch eine Stoffauflaufdüse, im Anschluß an einen turbulenzerzeugenden Bereich bis zum Auslaufspalt des Stoffauflaufes.Figures 1 to 8 show to illustrate the Invention concept highly schematic longitudinal sections in Machine direction through a headbox nozzle, following a turbulence generating area up to the outlet gap of the Headbox.
Die Figur 1 zeigt die einfachste Variante eines
Düsenbereiches eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufes mit
einer Oberwand 1 und einer gegenüberliegenden Unterwand 2,
zwischen denen sich ein Suspensionskanal 4 bildet. Die
Stoffauflaufdüse hat zwei Wegstrecken I und II mit
grundlegend unterschiedlichen Strömungssituationen. Die
Wegstrecke I stellt die Wegstrecke dar, in der der gesamte
freie Querschnitt für die Stoffsuspensionsströmung sich
kontinuierlich bis zum Ende der Wegstrecke verringert und
damit eine Beschleunigung der Stoffsuspension in
Strömungsrichtung hervorruft. Anschließend an die erste
Wegstrecke I folgt die zweite Wegstrecke II, in der eine
Umkehrung der Beschleunigung, also eine Strömungsverzögerung
stattfindet, wobei aufgrund der divergenten Form des
Suspensionskanals in diesem Bereich eine Ausrichtung der
Fasern, die sich in der Stoffsuspension befinden, in z-Richtung
bewirkt wird.Figure 1 shows the simplest variant of a
Nozzle area of a headbox according to the invention
an
In der Figur 2 ist eine Stoffauflaufdüse mit der Oberwand 1
und der Unterwand 2 dargestellt, deren Verlauf der Figur 1
entspricht, zusätzlich sind zwischen der Oberwand 1 und der
Unterwand 2 zwei Trennelemente 3.1 und 3.2 eingefügt. Die
Trennelemente 3.1 und 3.2 zeigen ebenfalls eine in
Strömungsrichtung konvergierende Anordnung, so daß drei
Suspensionskanäle 4.1 bis 4.3 entstehen, die einerseits über
die gesamte Wegstrecke I jeder für sich konvergent verlaufen,
andererseits auch in der Summe der zu Verfügung stehenden
Querschnitte (Gesamtquerschnitt) über die gesamte Wegstrecke
I eine Konvergenz aufweisen. Anschließend an die Wegstrecke I
folgt die trennelementfreie Wegstrecke II, die durch die hier
divergent verlaufende Ober- und Unterwand 1 und 2 gebildet
wird und somit eine Verzögerung der Stoffsuspensionsströmung
auf dieser zweiten Wegstrecke II bewirkt. Es wird darauf
hingewiesen, daß alle Bereiche des erfindungsgemäßen
Stoffauflaufes, in dem eine Verzögerung der Stoffsuspension
bewirkt wird, derart gestaltet sind, daß keine zusätzlichen
Turbulenzen durch Absätze entstehen, da nur auf diese Weise
eine Ausrichtung der Fasern der Stoffsuspension in z-Richtung
erreicht wird. FIG. 2 shows a headbox nozzle with the
In der Figur 3 ist eine Variante der Stoffauflaufdüse aus der Figur 2 dargestellt, wobei zum Unterschied zur Figur 2 die beiden Trennelemente 3.1 und 3.2 in den Bereich der zweiten Wegstrecke II hineinragen. Die Trennelemente 3.1 und 3.2 können hierbei sehr flexibel ausgebildet werden, so daß sich eine Anpassung der Lamellenform an die Divergenz des zweiten Bereiches II ergibt, und damit aufgrund des insgesamt sich in stromabwärtiger Richtung vergrößernden Querschnittes auch ein Querschnittsverlauf der einzelnen Stoffsuspensionskanäle 4.1 bis 4.3 einstellt, der sich stromabwärts erweitert. Durch die Weiterführung der Trennelemente 3.1 und 3.2 in den divergenten Bereich der zweiten Wegstrecke II wird bewirkt, daß die ausrichtende Wirkung des strömungsverzögernden Bereiches reduziert wird, da die in jedem Suspensionskanal zu Verfügung stehenden Platzverhältnisse etwas geringer sind und nur im Endbereich der zweiten Wegstrecke II die volle Höhe zur Verfügung steht.FIG. 3 shows a variant of the headbox nozzle from the Figure 2 shown, the difference to Figure 2, the two separators 3.1 and 3.2 in the area of the second Project route II. The separators 3.1 and 3.2 can be trained very flexibly, so that an adaptation of the lamella shape to the divergence of the second Area II results, and thus due to the total in downstream enlarging cross-section also Cross-sectional profile of the individual substance suspension channels 4.1 to 4.3, which expands downstream. Through the Continuation of the separating elements 3.1 and 3.2 in the divergent area of the second route II is brought about that the targeting effect of the flow retardant Area is reduced, as in each suspension channel Available space conditions are somewhat smaller and full height only in the end area of the second route II is available.
Die Figur 4 zeigt eine Weiterführung der Stoffauflaufdüse aus
der Figur 1. Es sind in dieser Ausführungsform keine
Trennelemente zwischen der Ober- und Unterwand 1 und 2
vorhanden. Die erste und die zweite Wegstrecke I und II
entsprechen der Ausführung aus der Figur 1. Im Anschluß an
die Wegstrecke II ist eine dritte Wegstrecke III angeordnet,
in der eine kurze konvergente Strecke angehängt wird, die
lediglich zur Strahlstabilisierung dient, jedoch aufgrund
ihrer wesentlich kürzeren Einwirkungszeit - im Gegensatz zur
zweiten Wegstrecke II - die ursprünglich bestehende
ausrichtende Wirkung der Fasern in z-Richtung aus der zweiten
Wegstrecke II nicht vollständig kompensiert.FIG. 4 shows a continuation of the headbox nozzle
of Figure 1. There are none in this embodiment
Partitions between the top and
Während in den Figuren 2 und 3 Trennelemente dargestellt
wurden, deren Dicke und damit auch Stabilität gering ist,
zeigt die Figur 5 eine Stoffauflaufdüse, die in ihrer Form
der Stoffauflaufdüse aus Figur 1 entspricht, wobei im Inneren
der Stoffauflaufdüse ein relativ massives Trennelement 3
angeordnet ist. Das Trennelement 3 weist vom Beginn der
Wegstrecke I an eine durchgehende und gleichmäßige Verjüngung
bis zum Lamellenende, welches hinter dem Düsenauslaufspalt
angeordnet ist, auf. Der Grad der Verjüngung dieses
Trennelementes 3 ist derart gewählt, daß die Konvergenz
zwischen Ober- und Unterwand 1 und 2 im Bereich der ersten
Wegstrecke I größer ausfällt, als die Konvergenz der
Trennelementoberflächen, so daß insgesamt zwei
Suspensionskanäle 4.1 und 4.2 entstehen, die über die gesamte
erste Wegstrecke I eine Konvergenz erfahren. Anschließend an
die Wegstrecke I folgt die divergente Wegstrecke II, die
dadurch erzeugt wird, daß Ober- und Unterwand auf diesem Teil
der Stoffauflaufdüse divergierend ausgeführt sind.While shown in Figures 2 and 3 separators
whose thickness and therefore stability is small,
Figure 5 shows a headbox nozzle in its shape
corresponds to the headbox nozzle of Figure 1, being inside
the headbox nozzle has a relatively
Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, die Ober- und
Unterwand 1 und 2 im Bereich der zweiten Wegstrecke II
parallel verlaufen zu lassen, so daß die Divergenz der beiden
Suspensionskanäle und damit auch des Gesamtquerschnittes
lediglich aufgrund der Verjüngung der Trennlamelle 3 in
diesem Bereich erzeugt wird.However, there is also the possibility of the top and
In der Figur 6 ist nochmals eine Stoffauflaufdüse mit Ober-
und Unterwand 1 und 2 dargestellt, die in ihrer Form der
Stoffauflaufdüse aus Figur 1 entspricht. Zusätzlich sind zwei
massive Trennelemente 3.1 und 3.2 zwischen der Ober- und
Unterwand 1 und 2 angeordnet, die drei Suspensionskanäle 4.1
bis 4.3 bilden. Die Trennelemente 3.1 und 3.2 weisen über den
gesamten Bereich der ersten Wegstrecke I die gleiche Dicke
auf und sind insgesamt konvergierend angeordnet. Auf diese
Weise entstehen drei Suspensionskanäle 4.1 bis 4.3, die über
die gesamte Länge der ersten Wegstrecke konvergieren. Im
anschließenden Bereich der zweiten Wegstrecke II weisen die
beiden Trennelemente auf den einander gegenüberliegenden
Oberflächen einen Knick mit einer anschließenden Zuspitzung
auf, während die nach außen gewandten Oberflächen der
Trennelemente einen geradlinigen linearen Verlauf aufweisen. FIG. 6 shows a headbox nozzle with an upper
and
Eine ähnliche Ausführung der Stoffauflaufdüse ist in der
Figur 7 gezeigt. Der Unterschied zu Figur 6 besteht darin,
daß hier die beiden Trennelemente 3.1 und 3.2 im Verlauf der
zweiten Wegstrecke II beidseits zugespitzt sind. Der Verlauf
der Ober- und Unterwand 1 und 2 der Stoffauflaufdüse ist im
zweiten Bereich II parallel ausgeführt, so daß die Divergenz
der Stoffsuspensionskanäle 4.1 bis 4.3 ausschließlich durch
die Zuspitzung der Trennelemente 3.1 und 3.2 entsteht.A similar design of the headbox nozzle is in the
Figure 7 shown. The difference to Figure 6 is that
that here the two separators 3.1 and 3.2 in the course of
second route II are tapered on both sides. The history
the top and
Die Figur 8 zeigt einen Stoffauflauf, der in seiner
Ausführung über die erste und zweite Wegstrecke I und II dem
Stoffauflauf aus Figur 7 entspricht, jedoch ist zusätzlich
eine anschließende Wegstrecke III vorhanden, in der zur
Stabilisierung des Freistrahls eine kurzfristige starke
Kontraktion des Stoffsuspensionsstrahls durch aufeinander
zulaufende Teilstrecken der Ober- und Unterwand 1 und 2
erzeugt wird.Figure 8 shows a headbox in its
Execution over the first and second routes I and II
Headbox from Figure 7 corresponds, but is additional
a subsequent route III available, in the
Stabilization of the free jet a short-term strong
Contraction of the stock suspension jet by one another
tapering sections of the top and
In den Figuren 9 und 10 wird verdeutlicht, welche Wirkung eine Strömungsverzögerung auf die Ausrichtung einer Faser F, die sich zwischen den beiden Punkten A und B erstreckt, auswirkt.Figures 9 and 10 illustrate the effect a flow delay on the orientation of a fiber F, which extends between the two points A and B, affects.
Die Figur 9 zeigt zwei Momentaufnahmen zur Zeit t1 und zur Zeit t2 für eine Faser F, die von einer kontinuierlichen Strömung in eine divergente, gebremste Strömung übergeht. Zum Zeitpunkt t1 verfügen die beiden Randpunkte A und B der Faser F über eine gleichmäßige Geschwindigkeit Va1 und Vb1, deren Geschwindigkeitsvektor ausschließlich nach vorne gerichtet ist. Im Zeitpunkt t2, in dem sich diese Faser im divergenten Teil der Strömung befindet, weist die Strömung aufgrund des divergenten Verlaufes zusätzlich Geschwindigkeitskomponenten in z-Richtung auf, während zusätzlich die Geschwindigkeit der Fasern entsprechend der Kontinuitätsgleichung aufgrund des größeren zur Verfügung stehenden Querschnittes stark reduziert wird. Im Endeffekt wird hierbei eine Annäherung der Punkte A und B bezüglich ihres Abstandes in Strömungsrichtung bewirkt, während die Punkte A und B in z-Richtung auseinander triften. Durch diese Art der Bewegung wird eine Streckung und Ausrichtung der Faser F zwischen den Punkten A und B in z-Richtung erzeugt. Dies führt zu einer Verbesserung der Quersteifigkeit des hergestellten Papiers.FIG. 9 shows two snapshots at time t 1 and at time t 2 for a fiber F which changes from a continuous flow into a divergent, braked flow. At time t 1 , the two boundary points A and B of the fiber F have a uniform speed V a1 and V b1 , the speed vector of which is directed exclusively towards the front. At time t 2 , in which this fiber is located in the divergent part of the flow, the flow has additional speed components in the z direction due to the divergent course, while the speed of the fibers is also greatly reduced in accordance with the continuity equation due to the larger cross section available becomes. In the end, points A and B are brought closer together in terms of their distance in the direction of flow, while points A and B drift apart in the z direction. This type of movement creates an extension and orientation of the fiber F between the points A and B in the z direction. This leads to an improvement in the transverse stiffness of the paper produced.
In der Figur 10 ist nochmals die gleiche Situation auf einem Koordinatenkreuz mit x- und z-Achse aufgetragen, wobei jeweils die Momentaufnahmen zur Zeit t1 und t2 dargestellt sind.FIG. 10 shows the same situation again on a coordinate cross with the x and z axes, the snapshots at time t 1 and t 2 being shown in each case.
Es ist noch anzumerken, daß bei den dargestellten Ausführungsformen zusätzlich noch am stromabwärtigen Ende der Ober- beziehungsweise Unterwand des Stoffauflaufes zusätzlich die ansich bekannten Blenden zur Einstellung des Austrittsquerschnittes und damit Beeinflussung des Flächengewichtsquerprofils vorgesehen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Allerdings sollte darauf geachtet werden, daß die hervorgerufene Störung durch diese Blenden nur geringe Auswirkungen auf die Gleichmäßigkeit der Strömung ausübt. It should also be noted that in the illustrated Embodiments additionally at the downstream end of the Additional top and bottom wall of the headbox the known aperture for setting the Outlet cross-section and thus influencing the Basis weight cross section can be provided without the Leave the scope of the invention. However, care should be taken be ensured that the interference caused by this Apertures have little impact on the uniformity of the Current.
- 11
- OberwandTop wall
- 22nd
- UnterwandBottom wall
- 33rd
- TrennelementSeparating element
- 3.1 - 3.23.1 - 3.2
- TrennelementSeparating element
- 44th
- StoffsuspensionskanalFabric suspension channel
- 4.1 - 4.34.1 - 4.3
- StoffsuspensionskanäleFabric suspension channels
- A, BA, B
- Endpunkte einer FaserEndpoints of a fiber
- VV
- GeschwindigkeitsvektorSpeed vector
- tt
- Zeittime
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