EP1096064A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Entwässerung einer Faserstoffbahn - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Entwässerung einer Faserstoffbahn Download PDF

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EP1096064A2
EP1096064A2 EP00120906A EP00120906A EP1096064A2 EP 1096064 A2 EP1096064 A2 EP 1096064A2 EP 00120906 A EP00120906 A EP 00120906A EP 00120906 A EP00120906 A EP 00120906A EP 1096064 A2 EP1096064 A2 EP 1096064A2
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fibrous web
web
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dewatering
gas
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Karl Josef Böck
Ulrich Begemann
Thomas Dr. Elenz
Peter Mirsberger
Hans Dr. Dahl
Hannes Dr. Vomhoff
David Beck
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Voith Patent GmbH
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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
    • D21F1/48—Suction apparatus

Definitions

  • the invention relates to a method for dewatering a fibrous web, in particular a paper or cardboard web in which the fibrous web is led through a drainage zone in which it at least partly through exposure to pressurized Displacement gas is dewatered. It also relates to a device according to the preamble of claim 9.
  • the extent of this compression depends on the ratio of permeability the membrane and the nonwoven. With targeted compression can determine the dry content and specific volume of the finished fibrous web can be set.
  • the compression of the nonwoven can in the displacement drainage system in practice, however, only with difficulty control, because the membrane permeability in the operation of the production plant difficult to change. This results in the same for the rest Process conditions at a certain gas pressure a certain dry content and a certain specific volume.
  • the aim of the invention is to provide a method and an apparatus at the beginning to create the type with which the process parameters of the displacement drainage process selectively adjustable and accordingly the result of the displacement drainage process with regard to the achieved Dry content and the paper technology properties of the Finished product such as specific volume, porosity, surface roughness and / or the like can be influenced in a targeted manner.
  • this object is achieved according to the invention solved that the fibrous web within the dewatering zone one after the other is acted upon by several gas pressure pulses.
  • the fibrous web within the drainage zone by several at a distance displacement drainage units arranged from each other.
  • the level of the pressure of at least one gas pressure pulse is advantageous adjustable.
  • the pressures of the various gas pressure pulses expediently adjustable separately from one another. Is the fibrous web within the drainage zone by several at a distance displacement drainage units arranged from each other guided, so are advantageously within the various displacement drainage units prevailing pressures accordingly adjustable.
  • the degree of compression can thus at least partially e.g. by the amount of in the respective displacement drainage units prevailing pressure can be determined.
  • Controlled drainage process and properties such as dryness, Density, porosity and / or the like can be influenced.
  • displacement drainage can also take place without such a membrane.
  • the displacement gas is applied from one side Fibrous web together with at least one wire or felt belt led through the drainage zone, that on the other Web side is arranged.
  • the gas pressure pulsates i.e. preferred time changes at a certain frequency.
  • the task becomes corresponding solved in that the fibrous web within the dewatering zone can be acted upon successively by several gas pressure pulses.
  • the drainage directions of the different drainage units can be different and e.g. alternating from top to bottom run.
  • a Tissue On the side of the fibrous web facing away from the gas pressure, a Tissue arranged, which is a barrier layer.
  • This barrier layer allows the dewatered fluid to pass in one direction only from the fibrous web to the felt (antirewetting fabric).
  • the barrier layer can be integrated in the felt.
  • Figure 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment a device 10 for dewatering a fibrous web 12.
  • the fibrous web 12 can in particular be a paper or Trade cardboard web.
  • the dewatering device 10 comprises a dewatering zone E, in which the fibrous web 12 is at least partially dewatered by exposure to pressurized displacement gas 14.
  • the fibrous web 12 is guided within the dewatering zone E through a plurality of displacement dewatering units 16 to 22 arranged at a distance from one another. In the present embodiment, four such displacement drainage units are provided. As a result, the fibrous web 12 within the dewatering zone E is acted upon successively by a plurality of gas pressure pulses 14 1 to 14 4 .
  • the level of the pressure p 1 to p 4 of at least one gas pressure pulse 14 1 to 14 4 can be adjustable. All pressures p 1 to p 4 are expediently adjustable. The pressures p 1 to p 4 of the different gas pressure pulses 14 1 to 14 4 can in particular be adjustable separately from one another. In the present case, the pressures prevailing within the various displacement drainage units 16 to 22 can be adjusted accordingly.
  • the fibrous web acted on from one side with displacement gas 14 12 is together with at least one sieve or felt belt 24 through drainage zone E, that on the other side of the belt is arranged.
  • the fibrous web 12 is also passed through the drainage zone E together with a membrane 26.
  • the fibrous web 12 is thus through this membrane 26 can be acted upon with the displacement gas 14.
  • the fibrous web 12 is from above with the Displacement gas 14 applied.
  • the membrane 26 is here above of the nonwoven 12 is arranged.
  • the drainage directions of the different drainage units can be different and e.g. alternating from top to bottom run.
  • a series connection of several Drainage zones of the type indicated in Figures 1 and 2 are provided his.

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Abstract

Bei einem Verfahren und einer entsprechenden Vorrichtung zur Entwässerung einer Faserstoffbahn (12), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, wird die Faserstoffbahn (12) durch eine Entwässerungszone (E) geführt, in der sie zumindest teilweise durch eine Beaufschlagung mit unter Druck stehendem Verdrängungsgas (14) entwässert wird. Dabei wird die Faserstoffbahn (12) innerhalb der Entwässerungszone (E) nacheinander durch mehrere Gasdruckimpulse (141 - 144) beaufschlagt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, bei dem die Faserstoffbahn durch eine Entwässerungszone geführt wird, in der sie zumindest teilweise durch eine Beaufschlagung mit unter Druck stehendem Verdrängungsgas entwässert wird. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Wasser kann durch die Anwendung eines Gasdifferenzdrucks aus einer Papierbahn entfernt werden. Dieses Verfahren wird Verdrängungsentwässerung genannt. Hierbei wird das sich in den Poren zwischen den Fasern befindende Wasser aus dem Papiervlies herausgeblasen. Im Vergleich zum konventionellen Naßpressen in einem einfach oder doppelt befilzten Walzenspalt hat das fertige Papier ein höheres spezifisches Volumen bei gleichem Trockengehalt wie nach der mechanischen Entwässerung. Mit Hilfe des Verdrängungsentwässerungsprozesses können auch andere wichtige Eigenschaften der fertigen Faserstoffbahn wie Biegesteifigkeit, Porosität und Opazität positiv beeinflußt werden (J.D. Lindsay: "Displacement dewatering to maintain bulk", Paperi ja Puu Vol. 74/No. 3/1992). Es wurde auch bereits eine entsprechende apparative Anordnung für den Verdrängungsentwässerungsprozeß vorgeschlagen (W. Kawka u. E. Szwarcztajn: "Some results of investigations on the equipment for intensive dewatering and drying of porous papers, EUCEPA-79 International Conference, London, paper 31, S. 153).
Wird auf der Seite des Gasdruckes eine Membran über das Papier gebracht, so erfolgt aufgrund des Druckabfalls in der Membran eine Kompression des Papiers. Wasser wird aus den Fasern in die Poren zwischen den Fasern gepreßt. Dieses Wasser wird durch den Gasdifferenzdruck aus den Poren herausgeblasen. Bei der Verwendung einer Membran erhält man erfahrungsgemäß einen höheren Trockengehalt (Kari Räisänen: "High-Vacuum dewatering on a paper machine wire section - a literature review", Paperi ja Puu, Vo. 78, Nr. 3, 1996).
Das Ausmaß dieser Kompression hängt von dem Verhältnis der Permeabilität der Membran und des Faservlieses ab. Mit einer gezielten Kompression können Trockengehalt und spezifisches Volumen der fertigen Faserstoffbahn eingestellt werden. Die Kompression des Faservlieses läßt sich in der Verdrängungsentwässerungsanlage in der Praxis aber nur schwer steuern, da sich die Membranpermeabilität im Betrieb der Produktionsanlage nur schwer ändern läßt. Somit ergibt sich bei im übrigen gleichen Prozeßbedingungen bei einem bestimmten Gasdruck ein bestimmter Trokkengehalt und ein bestimmtes spezifisches Volumen.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen die Prozeßparameter des Verdrängungsentwässerungsprozesses gezielt einstellbar und entsprechend das Ergebnis des Verdrängungsentwässerungsprozesses bezüglich des erreichten Trockengehaltes und die papiertechnischen Eigenschaften des Fertigproduktes wie insbesondere spezifisches Volumen, Porosität, Oberflächenrauhheit und/oder dergleichen gezielt beeinflußbar sind.
Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Faserstoffbahn innerhalb der Entwässerungszone nacheinander durch mehrere Gasdruckimpulse beaufschlagt wird.
Aufgrund dieser Ausbildung wird erreicht, daß das viskoelastische Eigenschaften besitzende Faservlies nur in begrenztem Maße komprimiert wird. Berücksichtigt man, daß eine Kompression des Faservlieses mit einer Reduzierung des Fließwiderstands einhergeht, so kann durch eine Beaufschlagung mit Druckimpulsen entsprechend kurzer Dauer verhindert werden, daß das Faservlies zu stark komprimiert wird und damit nicht mehr die erforderliche Gasmenge durch das Faservlies gedrückt werden kann.
Bei einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform wird die Faserstoffbahn innerhalb der Entwässerungszone durch mehrere im Abstand voneinander angeordnete Verdrängungsentwässerungseinheiten geführt.
Vorteilhafterweise ist die Höhe des Druckes wenigstens eines Gasdruckimpulses einstellbar. Dabei sind die Drücke der verschiedenen Gasdrukkimpulse zweckmäßigerweise getrennt voneinander einstellbar. Ist die Faserstoffbahn innerhalb der Entwässerungszone durch mehrere im Abstand voneinander angeordnete Verdrängungsentwässerungseinheiten geführt, so sind vorteilhafterweise die innerhalb der verschiedenen Verdrängungsentwässerungseinheiten vorherrschenden Drücke entsprechend einstellbar.
Das Ausmaß der Kompression kann somit zumindest teilweise z.B. durch die Höhe des in den jeweiligen Verdrängungsentwässerungseinheiten herrschenden Druckes bestimmt werden.
Somit können durch eine individuelle Steuerung der Gasdruckimpulse der Entwässerungsprozeß gesteuert und Eigenschaften wie Trockengehalt, Dichte, Porosität und/oder dergleichen beeinflußt werden.
Bei einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform wird die Faserstoffbahn zusammen mit einer Membran durch die Entwässerungszone geführt und die Faserstoffbahn durch die Membran hindurch mit dem Verdrängungsgas beaufschlagt. Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Verdrängungsentwässerung jedoch auch ohne eine solche Membran erfolgen.
Vorzugsweise wird die von einer Seite her mit Verdrängungsgas beaufschlagte Faserstoffbahn zusammen mit wenigstens einem Sieb- oder Filzband durch die Entwässerungszone geführt, das auf der anderen Bahnseite angeordnet ist.
Grundsätzlich ist es auch möglich, die Faserstoffbahn innerhalb der Entwässerungszone durch wenigstens eine Verdrängungsentwässerungseinheit zu führen, deren Gasdruck pulsiert, d.h. sich zeitlich vorzugsweise mit einer bestimmten Frequenz ändert.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Aufgabe entsprechend dadurch gelöst, daß die Faserstoffbahn innerhalb der Entwässerungszone nacheinander durch mehrere Gasdruckimpulse beaufschlagbar ist.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben.
Die Entwässerungsrichtungen der verschiedenen Entwässerungseinheiten können unterschiedlich sein und z.B. alternierend von oben nach unten verlaufen.
Auf der dem Gasdruck abgewandten Seite der Faserstoffbahn kann ein Gewebe angeordnet sein, das eine Sperrschicht darstellt. Diese Sperrschicht läßt das entwässerte Fluid nur in einer Richtung durch, und zwar von der Faserstoffbahn zum Filz (antirewetting Gewebe). Die Sperrschicht kann im Filz integriert sein.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
Figur 1
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Entwässerung einer Faserstoffbahn, bei der die Faserstoffbahn durch eine Membran hindurch mit dem Verdrängungsgas beaufschlagt wird, und
Figur 2
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur Entwässerung einer Faserstoffbahn ohne Membran.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine beispielhafte Ausführungsform einer Vorrichtung 10, zur Entwässerung einer Faserstoffbahn 12. Bei der Faserstoffbahn 12 kann es sich insbesondere um eine Papier- oder Kartonbahn handeln.
Die Entwässerungsvorrichtung 10 umfaßt eine Entwässerungszone E, in der die Faserstoffbahn 12 zumindest teilweise durch eine Beaufschlagung mit unter Druck stehendem Verdrängungsgas 14 entwässert wird. Dabei wird die Faserstoffbahn 12 innerhalb der Entwässerungszone E durch mehrere im Abstand voneinander angeordnete Verdrängungsentwässerungseinheiten 16 bis 22 geführt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind vier solche Verdrängungsentwässerungseinheiten vorgesehen. Demzufolge wird die Faserstoffbahn 12 innerhalb der Entwässerungszone E nacheinander durch mehrere Gasdruckimpulse 141 bis 144 beaufschlagt.
Dabei kann die Höhe des Druckes p1 bis p4 wenigstens eines Gasdruckimpulses 141 bis 144 einstellbar sein. Zweckmäßigerweise sind sämtliche Drücke p1 bis p4 einstellbar. Die Drücke p1 bis p4 der verschiedenen Gasdruckimpulse 141 bis 144 können insbesondere getrennt voneinander einstellbar sein. Im vorliegenden Fall sind dazu die innerhalb der verschiedenen Verdrängungsentwässerungseinheiten 16 bis 22 vorherrschenden Drücke entsprechend einstellbar.
Die von einer Seite her mit Verdrängungsgas 14 beaufschlagte Faserstoffbahn 12 ist zusammen mit wenigstens einem Sieb- oder Filzband 24 durch die Entwässerungszone E geführt, das auf der anderen Bandseite angeordnet ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Faserstoffbahn 12 überdies zusammen mit einer Membran 26 durch die Entwässerungszone E geführt. Die Faserstoffbahn 12 ist somit durch diese Membran 26 hindurch mit dem Verdrängungsgas 14 beaufschlagbar.
Im vorliegenden Fall wird die Faserstoffbahn 12 von oben her mit dem Verdrängungsgas 14 beaufschlagt. Die Membran 26 ist hier also oberhalb des Faservlieses 12 angeordnet.
Die in der Figur 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der gemäß Figur 1 lediglich dadurch, daß die Membran weggelassen ist. Einander entsprechende Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Entwässerungsrichtungen der verschiedenen Entwässerungseinheiten können unterschiedlich sein und z.B. alternierend von oben nach unten verlaufen. So kann beispielsweise eine Hintereinanderschaltung mehrerer Entwässerungszonen der in den Figuren 1 und 2 angegebenen Art vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste
10
Entwässerungsvorrichtung
12
Faserstoffbahn, Faservlies
14
Verdrängungsgas
141 - 144
Gasdruckimpulse
16 - 22
Verdrängungsentwässerungseinheiten
24
Sieb- oder Filzband
26
Membran
E
Entwässerungszone
p1 - p4
Drücke

Claims (16)

  1. Verfahren zur Entwässerung einer Faserstoffbahn (12), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, bei dem die Faserstoffbahn (12) durch eine Entwässerungszone (E) geführt wird, in der sie zumindest teilweise durch eine Beaufschlagung mit unter Druck stehendem Verdrängungsgas (14) entwässert wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Faserstoffbahn (12) innerhalb der Entwässerungszone (E) nacheinander durch mehrere Gasdruckimpulse (141 - 144) beaufschlagt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Faserstoffbahn (12) innerhalb der Entwässerungszone (E) durch mehrere im Abstand voneinander angeordnete Verdrängungsentwässerungseinheiten (16 - 22) geführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Höhe des Druckes wenigstens eines Gasdruckimpulses (141 - 144) einstellbar ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Drücke der verschiedenen Gasdruckimpulse (141 - 144) getrennt voneinander einstellbar sind.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die innerhalb der verschiedenen Verdrängungsentwässerungseinheiten (141 - 144) vorherrschenden Drücke entsprechend einstellbar sind.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Faserstoffbahn (12) zusammen mit einer Membran (26) durch die Entwässerungszone (E) geführt wird und die Faserstoffbahn (12) durch die Membran (26) hindurch mit dem Verdrängungsgas (14) beaufschlagt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die von einer Seite her mit Verdrängungsgas (14) beaufschlagte Faserstoffbahn (12) zusammen mit wenigstens einem Sieb- oder Filzband (24) durch die Entwässerungszone (E) geführt wird, das auf der anderen Bahnseite angeordnet ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Faserstoffbahn (12) innerhalb der Entwässerungszone (E) durch wenigstens eine Verdrängungsentwässerungseinheit (16, 18, 20, 22) geführt wird, deren Gasdruck (141, 142, 143, 144) pulsiert, d.h. sich zeitlich vorzugsweise mit einer bestimmten Frequenz ändert.
  9. Vorrichtung (10) zur Entwässerung einer Faserstoffbahn (12), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, mit einer Entwässerungszone (E), in der die Faserstoffbahn (12) zumindest teilweise durch eine Beaufschlagung mit unter Druck stehendem Verdrängungsgas (14) entwässert wird, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Faserstoffbahn (12) innerhalb der Entwässerungszone (E) nacheinander durch mehrere Gasdruckimpulse (141 - 144) beaufschlagbar ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Faserstoffbahn (12) innerhalb der Entwässerungszone (E) durch mehrere im Abstand voneinander angeordnete Verdrängungsentwässerungseinheiten (16 - 22) geführt ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Höhe des Druckes (p1 - p4) wenigstens eines Gasdruckimpulses (141 - 144) einstellbar ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Drücke (p1 - p4) der verschiedenen Gasdruckimpulse (141 - 144) getrennt voneinander einstellbar sind.
  13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die innerhalb der verschiedenen Verdrängungsentwässerungseinheiten (16 - 22) vorherrschenden Drücke (141 - 144) entsprechend einstellbar sind.
  14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Faserstoffbahn (12) zusammen mit einer Membran (26) durch die Entwässerungszone (E) geführt ist, wobei die Faserstoffbahn (12) durch die Membran hindurch mit dem Verdrängungsgas (14) beaufschlagbar ist.
  15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die von einer Seite her mit Verdrängungsgas (14) beaufschlagte Faserstoffbahn (12) zusammen mit wenigstens einem Sieb- oder Filzband (24) durch die Entwässerungszone (E) geführt ist, das auf der anderen Bahnseite angeordnet ist.
  16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Faserstoffbahn (12) innerhalb der Entwässerungszone (E) durch wenigstens eine Verdrängungsentwässerungseinheit (16, 18, 20, 22) geführt ist, deren Gasdruck (141, 142, 143, 144) pulsiert, d.h. sich zeitlich vorzugsweise mit einer bestimmten Frequenz ändert.
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