EP1428929A1 - Stoffauflauf für eine Papier- oder Kartonmaschine - Google Patents

Stoffauflauf für eine Papier- oder Kartonmaschine Download PDF

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EP1428929A1
EP1428929A1 EP03104506A EP03104506A EP1428929A1 EP 1428929 A1 EP1428929 A1 EP 1428929A1 EP 03104506 A EP03104506 A EP 03104506A EP 03104506 A EP03104506 A EP 03104506A EP 1428929 A1 EP1428929 A1 EP 1428929A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
headbox
path
lamella
iii
range
Prior art date
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Granted
Application number
EP03104506A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1428929B1 (de
Inventor
Alfred Dr. Bubik
Karl Müller
Jürgen Prössl
Joachim Henssler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Paper Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Paper Patent GmbH filed Critical Voith Paper Patent GmbH
Publication of EP1428929A1 publication Critical patent/EP1428929A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1428929B1 publication Critical patent/EP1428929B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
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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

  • the invention relates to a headbox of a paper or board machine for Production of a fibrous web, in particular paper or cardboard web at least one pulp suspension with at least one pulp suspension feed System, possibly with at least one area for generating turbulence and a headbox nozzle following in the flow direction, the two width walls (lower Nozzle wall, upper nozzle wall) and the three in the flow direction on each other has the following distances, the total cross section of the Headbox nozzle preferably continuously and in the course of the first path continuously reduced, with the connects the second route and is immediately adjacent to the second route the third route follows, which is a continuous and continuous one has a reducing overall cross section and which extends to the end of the Headbox nozzle extends.
  • Such a headbox for the production of a paper web is, for example from German published application DE 199 02 623 A1 (PA10835 DE) des Known to the applicant.
  • the paper web made with this headbox draws in particular through an improved transverse rigidity and a reduced Tear length ratio L / Q off.
  • the invention has for its object a headbox of the aforementioned Kind in such a way that the production of flocculation and the associated formation of fiber networks as far as possible, preferably completely.
  • the step change according to the invention between the first and the second path and the subsequent geometry of the second path creates a sufficient degree of turbulence in the area of the headbox nozzle so that the fibers can be oriented in the machine direction, in particular with a high material density within the headbox nozzle now as single flakes or in the turbulently dispersed single fiber state.
  • the second path is a Length in the range from 5 mm to 150 mm, preferably from 10 mm to 120 mm, and / or that the third path has a length in the range from 5 mm to 100 mm, preferably from 10 mm to 80 mm.
  • At least one lamella with a preferably continuously expanding overall cross-section is arranged exclusively in the region of the first path and if the lamella ends directly in the end region of the first path.
  • a slat can be optimally adapted to a specific operating relationship and it can also be exchanged quickly and easily with another slat with different properties.
  • the lamella is at least partially hollow in its inner region, if the downstream side of the lamella is designed as a preferably flat and / or preferably slightly curved surface and / or if the lamella is articulated immediately downstream of the area for turbulence generation, in particular a turbulence generator.
  • a device for preferred web widths Has supply of at least one medium, in particular air or steam. This results in a weakening and damping of those generated so far Turbulence achieved, the reduced turbulence and the simultaneous Acceleration of the fiber suspension in the headbox nozzle has a positive effect affect the longitudinal orientation of the fiber.
  • a tool to influence the tear length ratio L / Q because there is a lot of air for example a high tear length ratio L / Q and little air for example produces a low tear length ratio L / Q.
  • air is finely distributed in the fiber suspension and not to damage and visible air pockets in the fibrous web leads.
  • said device has at least one feed line with a plurality of feed nozzles arranged on the surface of the lamella and directed in the flow direction, or at least one feed line with at least one feed gap arranged in a hollow lamella 10.1 and directed in the flow direction.
  • the device also has a feed rate of 0.15 m 3 / m • min to 2 m 3 / m • min at a feed pressure of 0.15 bar to 1.5 bar.
  • the wavelength of the corresponding turbulence can be decisive be determined that at least in the area of the second route a lamella with a length in the range from 5 mm to 120 mm, preferably from 10 mm to 100 mm, is arranged and that the lamella directly on an im Area of the first path arranged slat preferably rigidly attached is.
  • the two width walls extending across the machine width (lower nozzle wall, upper nozzle wall) in the area of the first route a preferably continuously continuously decreasing wall distance exhibit.
  • the fiber suspension immediately before a flow velocity in the range at the beginning of the second path from 10 m / s to 30 m / s, preferably from 12 m / s to 25 m / s, and immediately on At the end of the third route, a flow velocity in the range of 500 m / min to 2,000 m / min, preferably from 800 m / min to 1,800 m / min.
  • the fibrous suspension has a consistency of ⁇ 1%, preferably ⁇ 1.2%, on.
  • the pulp suspension has such a consistency, for example for the production of plasterboard, corrugating medium (CM) and folding box inserts on.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a headbox 1 of a paper or board machine for producing a fibrous web 2, in particular a paper or board web, from at least one fibrous suspension 3 with at least one system 4 supplying but not explicitly shown, optionally with at least one area for generating turbulence 5 and a headbox nozzle 6 which follows in the flow direction S (arrow) and which comprises two width walls (lower nozzle wall 7, upper nozzle wall 8) extending transversely across the machine width and the three paths I, II which follow one another in the flow direction S (arrow), III, the total cross-section A GI of the headbox nozzle 6 preferably continuously and continuously decreasing in the course of the first route I, the second route II immediately following the first route I and the third route immediately following the second route II Line III connects, which has a continuously and continuously reducing total cross section A G-III and which extends to the end of the headbox nozzle 6.
  • the turbulence is dampened and a higher L / Q is generated again, i.e. a fibrous web with a greater longitudinal orientation.
  • This is particularly advantageous for fourdrinier screens, since it is not possible to achieve such high longitudinal strengths with a leading or lagging jet as, for example, in comparison to roll blade gap formers.
  • roll blade gap formers With roll blade gap formers, the fibers on the forming roller can be combed easily in the longitudinal direction.
  • the total cross section A G of the headbox nozzle 6 is, by definition, the entire free-flowing cross-sectional area through which the suspension flows in a certain section.
  • the material suspension supply system 4 can be a cross-distribution pipe or a round distributor with supply hoses in a known manner and the headbox 1 itself can also be a multi-layer headbox and / or a headbox with sectionally controllable dilution water technology (system "ModuleJet" - DE 40 19 593 A1 (PA04598 DE) des Applicant).
  • the embodiment according to FIG. 1 there are three increments 9.1, 9.2, 9.3.
  • the second path II has a length L II in the range from 5 mm to 150 mm, preferably from 10 mm to 120 mm
  • the third path III has a length L III in the range from 5 mm to 100 mm, preferably from 10 mm to 80 mm, on.
  • the first and the second path I, II are surrounded on the upper and lower sides by the two converging width walls (lower nozzle wall 7, upper nozzle wall 8), whereas the third path III is surrounded on the underside by the lower nozzle wall 7 and on the upper side by a preferably adjustable aperture 8.1 is.
  • At least one slat 10 is arranged with a preferably continuously expanding total cross section A L10 , which ends directly in the end area of the first path II, preferably at the level of the step 9.
  • the slat 10, of which the embodiment according to the Figure 1 has two, is preferably at least partially hollow in its inner region 11 and it can have a surface of any known type, such as grooved and the like.
  • the downstream side 12 of the lamella 10 is designed as a preferably flat and / or preferably slightly curved surface 13 and is articulated directly downstream of the region for generating turbulence 5, in particular a turbulence generator.
  • the lamella 10 in turn has on its downstream side 12 a device 14 for the preferred web-wide supply of at least one medium 15, in particular air or steam, this device 14 according to the embodiment according to FIG. 1 having at least one supply line 16 with a plurality on the surface 13 of the lamella 10 arranged and in the flow direction S (arrow) directed feed nozzles 17. Furthermore, the device 14 has a feed power P of 0.15 m 3 / m • min to 2 m 3 / m • min at a feed pressure p of 0.15 bar to 1.5 bar.
  • the units for generating the supply power and the supply pressure together with storage and processing devices are well known to the person skilled in the art and are therefore not shown in more detail in FIG. 1.
  • the supply nozzles 17 can also be acted upon sectionally, in groups and / or at the edges if the device 14 is designed accordingly.
  • the feed nozzles 17 can also be arranged in several rows and / or at different, preferably adjustable feed angles. Another embodiment of the device 14 is described below in FIG. 4.
  • This lamella 18 is preferably attached rigidly, possibly also articulated, directly to a lamella 10 arranged in the region of the first path section I.
  • a lamella 18 of the second path II is attached to each of the two lamellae 10 of the first path I, whereby the lamella 18 of the second path II can also protrude into the area of the third path III.
  • FIG. 2 also shows a schematic side view of a headbox 1 a paper or board machine for producing a fibrous web 2, in particular Paper or cardboard web. Since its structure is generally that of the headbox 1 similar to FIG. 1, reference is made to the description thereof.
  • Figure 3 shows a third schematic side view of a Headbox 1 of a paper or board machine for producing a fibrous web 2, in particular paper or cardboard web, its basic design with regard to the routes I, II, III similar to the above.
  • the two width walls extending across the machine width (lower nozzle wall 7, upper nozzle wall 8) have a preferably continuously continuously decreasing wall distance A 78 in the initial region or over the predominant length L I of the first distance I, so that in turn the Complete overall cross section A GI of the headbox nozzle 6 is preferably continuously and continuously reduced in the course of the first path I.
  • the upper nozzle wall 8 is made at least in two parts, the two nozzle wall parts 8A, 8B by means of at least one articulated connection 19 are interconnected.
  • the increment 9 between the first and the second path I, II is by an abruptly ending crease 20 in the lower nozzle wall 7 formed.
  • the third route III is again on the underside from the lower nozzle wall 7 and on the top from a preferably adjustable Surround aperture 8.1.
  • the fibrous stock suspension 2 has a flow velocity v 12 in the range from 10 m / s to 30 m / s, preferably from 12 m / s to 25 m / s, and immediately immediately before the start of the second path II at the end of the third path III has a flow velocity v 3 in the range from 500 m / min to 2,000 m / min, preferably from 800 m / min to 1,800 m / min.
  • the fiber suspension 2 used has a consistency ⁇ of ⁇ 1%, preferably ⁇ 1.2%.
  • the device 14 for the preferred web-wide supply of at least one medium 15, in particular air or steam, comprises at least one supply line 16 with at least one supply gap 17.1 arranged in a hollow lamella 10.1 and directed in the flow direction S (arrow).
  • the medium can be supplied from the driver and / or drive side, and the hollow lamella 17.1 can be slit across the machine width or only slotted in sections.
  • the feed gap 17.1 can be divergent, parallel or convergent in the flow direction S (arrow).
  • the headbox of the invention initially mentioned type is created, which the production of flocculation and the associated formation of fiber networks as far as possible, preferably completely, prevents.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf (1) einer Papier- oder Kartonmaschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn (2), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension (3), mit mindestens einem stoffsuspensionszuführenden System (4), gegebenenfalls mit mindestens einem Bereich zur Turbulenzerzeugung (5) und einer in Strömungsrichtung (S) (Pfeil) nachfolgenden Stoffauflaufdüse (6), die zwei sich quer über die Maschinenbreite erstreckende Breitenwände (untere Düsenwand (7), obere Düsenwand (8)) umfasst und die drei in Strömungsrichtung (S) (Pfeil) aufeinander folgende Wegstrecken (I, II, III) aufweist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Wegstrecke (I, II) mindestens ein Stufensprung (9, 9.1, 92., 9.3) im Bereich von 1 mm bis 30 mm, vorzugsweise von 2 mm bis 15 mm, angeordnet ist und dass die zweite Wegstrecke (II) einen sich vorzugsweise kontinuierlich erweiternden, einen sich vorzugsweise kontinuierlich verringernden oder einen konstanten Gesamtquerschnitt (AG-II) aufweist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf einer Papier- oder Kartonmaschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension, mit mindestens einem stoffsuspensionszuführenden System, gegebenenfalls mit mindestens einem Bereich zur Turbulenzerzeugung und einer in Strömungsrichtung nachfolgenden Stoffauflaufdüse, die zwei sich quer über die Maschinenbreite erstreckende Breitenwände (untere Düsenwand, obere Düsenwand) umfasst und die drei in Strömungsrichtung aufeinander folgende Wegstrecken aufweist, wobei sich der Gesamtquerschnitt der Stoffauflaufdüse im Verlauf der ersten Wegstrecke vorzugsweise stufenlos und kontinuierlich verringert, wobei sich unmittelbar an die erste Wegstrecke die zweite Wegstrecke anschließt und wobei sich unmittelbar an die zweite Wegstrecke die dritte Wegstrecke anschließt, die einen sich stufenlos und kontinuierlich verringernden Gesamtquerschnitt aufweist und die sich bis zum Ende der Stoffauflaufdüse erstreckt.
Ein derartiger Stoffauflauf für die Herstellung einer Papierbahn ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 02 623 A1 (PA10835 DE) des Anmelders bekannt. Die mit diesem Stoffauflauf hergestellte Papierbahn zeichnet sich insbesondere durch eine verbesserte Quersteifigkeit und ein reduziertes Reißlängenverhältnis L/Q aus.
Bei den bekannten Stoffaufläufen für Karton- und Verpackungspapiere bilden sich insbesondere bei hohen Stoffdichten der Faserstoffsuspension, das heißt von ≥ 1 %, in der Stoffauflaufdüse Ausflockungen der Einzelfasern zu Fasernetzwerken dergestalt, dass die Fasern (Einzelfasern) auf dem mindestens einen dem Stoffauflauf nachgeordneten Sieb mit einer vorzugsweisen Siebgeschwindigkeit von ≤ 1.000 m/min nicht mehr in Maschinenlaufrichtung orientiert werden können. Diese erzeugten Ausflockungen und dadurch gebildeten Fasernetzwerke beeinträchtigen die Qualität der hergestellten Karton- und Verpackungspapiere in nachhaltig negativer Weise.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoffauflauf der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Erzeugung von Ausflockungen und die damit einhergehende Bildung von Fasernetzwerken weitestgehend, vorzugsweise vollständig, unterbunden werden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zwischen der ersten und der zweiten Wegstrecke mindestens ein Stufensprung im Bereich von 1 mm bis 30 mm, vorzugsweise von 2 mm bis 15 mm, angeordnet ist und dass die zweite Wegstrecke einen sich vorzugsweise kontinuierlich erweiternden, einen sich vorzugsweise kontinuierlich verringernden oder einen konstanten Gesamtquerschnitt aufweist.
Durch den erfindungsgemäßen Stufensprung zwischen der ersten und der zweiten Wegstrecke und der anschließenden Geometrie der zweiten Wegstrecke wird ein ausreichendes Maß an Turbulenz im Bereich der Stoffauflaufdüse erzeugt, so dass die Fasern insbesondere auch bei hoher Stoffdichte innerhalb der Stoffauflaufdüse in Maschinenlaufrichtung orientiert werden können, sei es nun als Einzelflocken oder im turbulent dispergierten Einzelfaserzustand.
In weiterer Ausgestaltung ist nun vorgesehen, dass die zweite Wegstrecke eine Länge im Bereich von 5 mm bis 150 mm, vorzugsweise von 10 mm bis 120 mm, und/oder dass die dritte Wegstrecke eine Länge im Bereich von 5 mm bis 100 mm, vorzugsweise von 10 mm bis 80 mm, aufweist. Diese geometrischen Bereiche beeinflussen insbesondere die Möglichkeit der Orientierung der Fasern in Maschinenlaufrichtung in positiver Weise.
Im Rahmen einer optimalen und schnellen Anpassung des Stoffauflaufs an neue Betriebsverhältnisse ist es vorteilhaft, wenn ausschließlich im Bereich der ersten Wegstrecke mindestens eine Lamelle mit sich vorzugsweise kontinuierlich erweiterndem Gesamtquerschnitt angeordnet ist und wenn die Lamelle unmittelbar im Endbereich der ersten Wegstrecke endet. Eine derartige Lamelle kann optimal an ein bestimmtes Betriebsverhältnis angepasst sein und sie lässt sich zudem noch schnell und ohne größeren Aufwand gegen eine weitere Lamelle mit anderen Eigenschaften austauschen.
Unter weiteren Gründen, wie beispielsweise Handhabung, Empfindlichkeit, Einsatzmöglichkeiten und dergleichen, ist es von Vorteil, wenn die Lamelle in ihrem Innenbereich zumindest teilweise hohl ausgebildet ist, wenn die stromabwärtige Seite der Lamelle als vorzugsweise ebene und/oder vorzugsweise leicht gekrümmte Fläche ausgebildet ist und/oder wenn die Lamelle unmittelbar stromabwärts des Bereichs zur Turbulenzerzeugung, insbesondere eines Turbulenzerzeugers, gelenkig angebracht ist.
Im Hinblick auf die Erreichung einer optimalen Orientierung der Fasern im mittleren und endseitigen Bereich der Stoffauflaufdüse ist vorgesehen, dass die Lamelle an ihrer stromabwärtigen Seite eine Einrichtung zur vorzugsweisen bahnbreiten Zufuhr mindestens eines Mediums, insbesondere Luft oder Dampf, aufweist. Hierdurch wird eine Abschwächung und eine Dämpfung der bislang erzeugten Turbulenz erreicht, wobei die reduzierte Turbulenz und die gleichzeitige Beschleunigung der Faserstoffsuspension in der Stoffauflaufdüse sich positiv auf die Längsorientierung der Faser auswirken. Zudem entsteht durch die genannte Zufuhr ein Hilfsmittel, das Reißlängenverhältnis L/Q zu beeinflussen, da viel Luft beispielsweise ein hohes Reißlängenverhältnis L/Q und wenig Luft beispielsweise ein niedriges Reißlängenverhältnis L/Q erzeugt. Überdies hat sich in durchgeführten Versuchen gezeigt, dass Luft in der Faserstoffsuspension fein verteilt wird und nicht zu schädigenden und sichtbaren Lufteinschlüssen in der Faserstoffbahn führt.
Die genannte Einrichtung weist in bevorzugter Ausführung mindestens eine Zufuhrleitung mit einer Mehrzahl an der Fläche der Lamelle angeordneten und in Strömungsrichtung gerichteten Zufuhrdüsen oder mindestens eine Zuführleitung mit mindestens einen in einer Hohllamelle 10.1 angeordneten und in Strömungsrichtung gerichteten Zufuhrspalt auf. Die Einrichtung weist weiterhin eine Zufuhrleistung von 0,15 m3/m•min bis 2 m3/m•min bei einem Zufuhrdruck von 0,15 bar bis 1,5 bar auf.
Weiterhin kann die Wellenlänge der entsprechenden Turbulenz dadurch entscheidend bestimmt werden, dass im Bereich der zweiten Wegstrecke mindestens eine Lamelle mit einer Länge im Bereich von 5 mm bis 120 mm, vorzugsweise von 10 mm bis 100 mm, angeordnet ist und dass die Lamelle unmittelbar an einer im Bereich der ersten Wegstrecke angeordneten Lamelle vorzugsweise starr angebracht ist.
Bei mehr oder weniger konstanten Betriebsverhältnissen kann auch vorgesehen sein, dass die beiden sich quer über die Maschinenbreite erstreckenden Breitenwände (untere Düsenwand, obere Düsenwand) im Bereich der ersten Wegstrecke einen sich vorzugsweise stufenlos kontinuierlich verringernden Wandabstand aufweisen.
Ferner ist im Rahmen einer bestmöglichen Dispergierung der Fasern aufgrund wirkender Scherkräfte vorgesehen, dass die Faserstoffsuspension unmittelbar vor dem Beginn der zweiten Wegstrecke eine Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von 10 m/s bis 30 m/s, vorzugsweise von 12 m/s bis 25 m/s, und unmittelbar am Ende der dritten Wegstrecke eine Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von 500 m/min bis 2.000 m/min, vorzugsweise von 800 m/min bis 1.800 m/min, aufweist.
Zum Zwecke einer sehr guten Orientierung der Fasern in Maschinenlaufrichtung weist die Faserstoffsuspension eine Stoffdichte von ≥ 1 %, vorzugsweise von ≥ 1,2 %, auf. Eine derartige Stoffdichte weist beispielsweise die Faserstoffsuspension zur Herstellung von Gipskarton, Corrugating Medium (CM) und Faltschachtelkartoneinlagen auf.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigen
Figuren 1 bis 3:
verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs in schematisierten Seitenansichten; und
Figur 4:
eine schematische Ausführungsform der Einrichtung.
Die Figur 1 zeigt eine schematisierte Seitenansicht eines Stoffauflaufs 1 einer Papier- oder Kartonmaschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn 2, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension 3, mit mindestens einem stoffsuspensionszuführenden, jedoch nicht explizit dargestellten System 4, gegebenenfalls mit mindestens einem Bereich zur Turbulenzerzeugung 5 und einer in Strömungsrichtung S (Pfeil) nachfolgenden Stoffauflaufdüse 6, die zwei sich quer über die Maschinenbreite erstreckende Breitenwände (untere Düsenwand 7, obere Düsenwand 8) umfasst und die drei in Strömungsrichtung S (Pfeil) aufeinander folgende Wegstrecken I, II, III aufweist, wobei sich der Gesamtquerschnitt AG-I der Stoffauflaufdüse 6 im Verlauf der ersten Wegstrecke I vorzugsweise stufenlos und kontinuierlich verringert, wobei sich unmittelbar an die erste Wegstrecke I die zweite Wegstrecke II anschließt und wobei sich unmittelbar an die zweite Wegstrecke II die dritte Wegstrecke III anschließt, die einen sich stufenlos und kontinuierlich verringernden Gesamtquerschnitt AG-III aufweist und die sich bis zum Ende der Stoffauflaufdüse 6 erstreckt. Für die dritte Wegstrecke III gilt in bevorzugter Weise weiterhin folgende Formel: η=δu δx ≥púu
Bei einer Stoffauflaufdüse mit einer großen Düsenhöhe und Vorturbulenz werden durch die Beschleunigung infolge der Geometrieänderung die Faserflocken auseinandergezogen und sogleich auch Einzelfasern in Maschinenlaufrichtung orientiert. Zur Verhinderung dieser ungewollten Orientierung wird unmittelbar vor der Stoffauflaufdüse eine Turbulenz mit einem Stufensprung erzeugt. Die Wirkung dieser erzeugten Turbulenz übertrifft die Wirkung der Beschleunigung, dass heißt die Fasern werden sich bei starker Vorturbulenz der Stoffauflaufdüse nicht in Maschinenlaufrichtung orientieren, sondern eine relativ gleichmäßige Faserstoffbahn mit etwa gleichen Festigkeiten in Längs- und Querrichtung ergeben.
Durch Zugabe von gasförmigen Stoffen unmittelbar vor der Stoffauflaufdüse wird die Turbulenz gedämpft und wieder ein höheres L/Q erzeugt, also eine Faserstoffbahn mit größerer Längsorientierung erzeugt. Dies ist insbesondere bei Langsieben von Vorteil, da man hierbei nicht so hohe Längsfestigkeiten durch einen vor- oder nacheilenden Strahl erzielen kann wie zum Beispiel im Vergleich zu Roll-Blade-Gapformern. Bei Roll-Blade-Gapformern können die Fasern auf der Formierwalze leicht in die Längsrichtung gekämmt werden.
Der Gesamtquerschnitt AG der Stoffauflaufdüse 6 ist per Definition die gesamte suspensionsdurchflossene freie Querschnittsfläche in einem bestimmten Abschnitt. Das stoffsuspensionszuführende System 4 kann in bekannter Weise ein Querverteilrohr oder ein Rundverteiler mit Zufuhrschläuchen sein und der Stoffauflauf 1 selbst kann auch als Mehrschichtenstoffauflauf und/oder als Stoffauflauf mit sektioniert regelbarer Verdünnungswassertechnologie (System "ModuleJet" - DE 40 19 593 A1 (PA04598 DE) des Anmelders) ausgestattet sein.
Es ist nun vorgesehen, dass zwischen der ersten und der zweiten Wegstrecke I, II mindestens ein Stufensprung 9 im Bereich von 1 mm bis 30 mm, vorzugsweise von 2 mm bis 15 mm, angeordnet ist und dass die zweite Wegstrecke II einen sich vorzugsweise kontinuierlich erweiternden, einen sich vorzugsweise kontinuierlich verringernden oder einen konstanten Gesamtquerschnitt AG-II aufweist. In der Ausführungsform gemäß der Figur 1 sind drei Stufensprünge 9.1, 9.2, 9.3 vorhanden.
Die zweite Wegstrecke II weist eine Länge LII im Bereich von 5 mm bis 150 mm, vorzugsweise von 10 mm bis 120 mm, und die dritte Wegstrecke III weist eine Länge LIII im Bereich von 5 mm bis 100 mm, vorzugsweise von 10 mm bis 80 mm, auf. Die erste und die zweite Wegstrecke I, II sind unter- und oberseitig von den beiden konvergierenden Breitenwänden (untere Düsenwand 7, obere Düsenwand 8) umgeben, wohingegen die dritte Wegstrecke III unterseitig von der unteren Düsenwand 7 und oberseitig von einer vorzugsweise einstellbaren Blende 8.1 umgeben ist.
Weiterhin ist ausschließlich im Bereich der ersten Wegstrecke I mindestens eine Lamelle 10 mit sich vorzugsweise kontinuierlich erweiterndem Gesamtquerschnitt AL10 angeordnet, die unmittelbar im Endbereich der ersten Wegstrecke II endet, vorzugsweise in Höhe des Stufensprungs 9. Die Lamelle 10, von der die Ausführungsform gemäß der Figur 1 zwei aufweist, ist in ihrem Innenbereich 11 vorzugsweise zumindest teilweise hohl ausgebildet und sie kann eine Oberfläche jeglicher bekannter Art, wie beispielsweise gerillt und dergleichen, aufweisen. Die stromabwärtige Seite 12 der Lamelle 10 ist als vorzugsweise ebene und/oder vorzugsweise leicht gekrümmte Fläche 13 ausgebildet und sie ist unmittelbar stromabwärts des Bereichs zur Turbulenzerzeugung 5, insbesondere eines Turbulenzerzeugers, gelenkig angebracht.
Die Lamelle 10 wiederum weist an ihrer stromabwärtigen Seite 12 eine Einrichtung 14 zur vorzugsweisen bahnbreiten Zufuhr mindestens eines Mediums 15, insbesondere Luft oder Dampf, auf, wobei diese Einrichtung 14 gemäß der Ausführungsform gemäß der Figur 1 mindestens eine Zufuhrleitung 16 mit einer Mehrzahl an der Fläche 13 der Lamelle 10 angeordneten und in Strömungsrichtung S (Pfeil) gerichteten Zufuhrdüsen 17 aufweist. Weiterhin weist die Einrichtung 14 eine Zufuhrleistung P von 0,15 m3/m•min bis 2 m3/m•min bei einem Zufuhrdruck p von 0,15 bar bis 1,5 bar auf. Die Aggregate zur Erzeugung der Zufuhrleistung und des Zufuhrdrucks samt Speicher- und Aufbereitungseinrichtungen sind dem Fachmann wohl bekannt und deshalb in der Figur 1 nicht näher dargestellt.
Es ist selbstverständlich auch möglich, dass die Zufuhrdüsen 17 bei entsprechender Ausgestaltung der Einrichtung 14 auch sektional, gruppenweise und/oder randseitig beaufschlagbar sind. Überdies können die Zufuhrdüsen 17 auch in mehreren Reihen und/oder unter verschiedenen, vorzugsweise einstellbaren Zufuhrwinkeln angeordnet sein.
Eine weitere Ausführungsform der Einrichtung 14 wird nachfolgend in der Figur 4 beschrieben.
Ferner ist im Bereich der zweiten Wegstrecke II mindestens eine Lamelle 18 mit einer Länge L18 im Bereich von 5 mm bis 120 mm, vorzugsweise von 10 mm bis 100 mm, angeordnet. Diese Lamelle 18 ist unmittelbar an einer im Bereich der ersten Wegstrecke I angeordneten Lamelle 10 vorzugsweise starr, gegebenenfalls auch gelenkig, angebracht. In der Ausführungsform gemäß der Figur 1 sind an jeder der beiden Lamellen 10 der ersten Wegstrecke I je eine Lamelle 18 der zweiten Wegstrecke II angebracht, wobei die Lamellen 18 der zweiten Wegstrecke II auch in den Bereich der dritten Wegstrecke III hineinragen können.
Auch die Figur 2 zeigt eine schematisierte Seitenansicht eines Stoffauflaufs 1 einer Papier- oder Kartonmaschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn 2, insbesondere Papier- oder Kartonbahn. Da sein Aufbau generell dem des Stoffauflaufs 1 der Figur 1 ähnelt, wird auf dessen Beschreibung verwiesen.
Jedoch ist im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß der Figur 1 vorgesehen, dass die erste und die zweite Wegstrecke I, II unter- und oberseitig von den beiden divergierenden Breitenwänden (untere Düsenwand 7, obere Düsenwand 8) umgeben sind, wohingegen die dritte Wegstrecke III sowohl unterseitig als auch oberseitig von je einer vorzugsweise einstellbaren Blende 7.1, 8.1 umgeben ist. Derartige Blenden 7.1, 8.1 und deren mögliche Verstellmechanismen sind dem Fachmann wohl bekannt, weshalb von deren näherer Darstellung in Figur 2 Abstand genommen wird.
Und schließlich zeigt die Figur 3 eine dritte schematisierte Seitenansicht eines Stoffauflaufs 1 einer Papier- oder Kartonmaschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn 2, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, dessen prinzipielle Ausgestaltung hinsichtlich der Wegstrecken I, II, III den Vorbeschriebenen ähnelt.
Jedoch sind in der Stoffauflaufdüse 6 des Stoffauflaufs 1 keine Lamellen mit sich vorzugsweise kontinuierlich erweiterndem Gesamtquerschnitt angeordnet. Vielmehr weisen die beiden sich quer über die Maschinenbreite erstreckenden Breitenwände (untere Düsenwand 7, obere Düsenwand 8) im anfänglichen Bereich beziehungsweise über die überwiegende Länge LI der ersten Wegstrecke I einen sich vorzugsweise stufenlos kontinuierlich verringernden Wandabstand A78 auf, so dass sich wiederum der vollständige Gesamtquerschnitt AG-I der Stoffauflaufdüse 6 im Verlauf der ersten Wegstrecke I vorzugsweise stufenlos und kontinuierlich verringert.
Weiterhin ist die obere Düsenwand 8 zumindest zweiteilig ausgeführt, wobei die beiden Düsenwandteile 8A, 8B mittels mindestens einer Gelenkverbindung 19 miteinander verbunden sind. Der Stufensprung 9 zwischen der ersten und der zweiten Wegstrecke I, II ist durch einen abrupt endenden Einknick 20 in der unteren Düsenwand 7 gebildet. Und die dritte Wegstrecke III ist wiederum unterseitig von der unteren Düsenwand 7 und oberseitig von einer vorzugsweise einstellbaren Blende 8.1 umgeben.
Allen dargestellten Stoffaufläufen 1 ist gemeinsam, dass die Faserstoffsuspension 2 unmittelbar vor dem Beginn der zweiten Wegstrecke II eine Strömungsgeschwindigkeit v12 im Bereich von 10 m/s bis 30 m/s, vorzugsweise von 12 m/s bis 25 m/s, und unmittelbar am Ende der dritten Wegstrecke III eine Strömungsgeschwindigkeit v3 im Bereich von 500 m/min bis 2.000 m/min, vorzugsweise von 800 m/min bis 1.800 m/min, aufweist. Weiterhin weist die verwendete Faserstoffsuspension 2 eine Stoffdichte ρ von ≥ 1 %, vorzugsweise von ≥ 1,2 %, auf.
Eine weitere Ausführungsform der Einrichtung 14 wird nachfolgend in der Figur 4 beschrieben.
Die Einrichtung 14 zur vorzugsweisen bahnbreiten Zufuhr mindestens eines Mediums 15, insbesondere Luft oder Dampf, umfasst mindestens eine Zufuhrleitung 16 mit mindestens einem in einer Hohllamelle 10.1 angeordneten und in Strömungsrichtung S (Pfeil) gerichteten Zufuhrspalt 17.1. Die Zufuhr des Mediums kann dabei von der Führer- und/oder Triebseite her erfolgen und die Hohllamelle 17.1 kann über die Maschinenbreite hinwegdurchgehend oder auch nur sektionsweise geschlitzt sein. Weiterhin kann der Zufuhrspalt 17.1 in Strömungsrichtung S (Pfeil) divergent, parallel oder konvergent sein.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Stoffauflauf der eingangs genannten Art geschaffen wird, welcher die Erzeugung von Ausflockungen und die damit einhergehende Bildung von Fasernetzwerken weitestgehend, vorzugsweise vollständig, unterbindet.
Bezugszeichenliste
1
Stoffauflauf
2
Faserstoffbahn
3
Faserstoffsuspension
4
Stoffsuspensionszuführendes System
5
Bereich zur Turbulenzerzeugung
6
Stoffauflaufdüse
7
Untere Düsenwand
7.1
Blende
8
Obere Düsenwand
8.1
Blende
8A, 8B
Düsenwandteil
9, 9.1, 9.2, 9.3
Stufensprung
10
Lamelle
10.1
Hohllamelle
11
Innenbereich
12
Stromabwärtige Seite
13
Fläche
14
Einrichtung
15
Medium
16
Zufuhrleitung
17
Zufuhrdüse
17.1
Zufuhrspalt
18
Lamelle
19
Gelenkverbindung
20
Einknick
AG
Gesamtquerschnitt
AG-I, AG-II, AG-III
Gesamtquerschnitt (Wegstrecken)
AL10
Gesamtquerschnitt (Lamelle)
A78
Wandabstand (erste Wegstrecke)
L18
Länge (Lamelle)
LII
Länge (Zweite Wegstrecke)
LIII
Länge (Dritte Wegstrecke)
P
Zufuhrdruck
P
Zufuhrleistung
ρ
Stoffdichte
S
Strömungsrichtung (Pfeil)
v12
Strömungsgeschwindigkeit (Wegstrecke I-II)
v3
Strömungsgeschwindigkeit (Wegstrecke III)

Claims (15)

  1. Stoffauflauf (1) einer Papier- oder Kartonmaschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn (2), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension (3), mit mindestens einem stoffsuspensionszuführenden System (4), gegebenenfalls mit mindestens einem Bereich zur Turbulenzerzeugung (5) und einer in Strömungsrichtung (S) (Pfeil) nachfolgenden Stoffauflaufdüse (6), die zwei sich quer über die Maschinenbreite erstreckende Breitenwände (untere Düsenwand (7), obere Düsenwand (8)) umfasst und die drei in Strömungsrichtung (S) (Pfeil) aufeinander folgende Wegstrecken (I, II, III) aufweist, wobei sich der Gesamtquerschnitt (AG-I) der Stoffauflaufdüse (6) im Verlauf der ersten Wegstrecke (I) vorzugsweise stufenlos und kontinuierlich verringert, wobei sich unmittelbar an die erste Wegstrecke (I) die zweite Wegstrecke (II) anschließt und wobei sich unmittelbar an die zweite Wegstrecke (II) die dritte Wegstrecke (III) anschließt, die einen sich stufenlos und kontinuierlich verringernden Gesamtquerschnitt (AG-III) aufweist und die sich bis zum Ende der Stoffauflaufdüse (6) erstreckt,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Wegstrecke (I, II) mindestens ein Stufensprung (9, 9.1, 9.2, 9.3) im Bereich von 1 mm bis 30 mm, vorzugsweise von 2 mm bis 15 mm, angeordnet ist und
    dass die zweite Wegstrecke (II) einen sich vorzugsweise kontinuierlich erweiternden, einen sich vorzugsweise kontinuierlich verringernden oder einen konstanten Gesamtquerschnitt (AG-II) aufweist.
  2. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wegstrecke (II) eine Länge (LII) im Bereich von 5 mm bis 150 mm, vorzugsweise von 10 mm bis 120 mm, aufweist.
  3. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Wegstrecke (III) eine Länge (LIII) im Bereich von 5 mm bis 100 mm, vorzugsweise von 10 mm bis 80 mm, aufweist.
  4. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich im Bereich der ersten Wegstrecke (I) mindestens eine Lamelle (10) mit sich vorzugsweise kontinuierlich erweiterndem Gesamtquerschnitt (AG-I) angeordnet ist und
    dass die Lamelle (10) unmittelbar im Endbereich der ersten Wegstrecke (I) endet.
  5. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelle (10) in ihrem Innenbereich (11) zumindest teilweise hohl ausgebildet ist.
  6. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die stromabwärtige Seite (12) der Lamelle (10) als vorzugsweise ebene und/oder vorzugsweise leicht gekrümmte Fläche (13) ausgebildet ist.
  7. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 4, 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelle (10) unmittelbar stromabwärts des Bereichs zur Turbulenzerzeugung (5), insbesondere eines Turbulenzerzeugers, gelenkig angebracht ist.
  8. Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelle (10) an ihrer stromabwärtigen Seite (12) eine Einrichtung (14) zur vorzugsweisen bahnbreiten Zufuhr mindestens eines Mediums (15), insbesondere Luft oder Dampf, aufweist.
  9. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (14) mindestens eine Zufuhrleitung (16) mit einer Mehrzahl an der Fläche (13) der Lamelle (10) angeordneten und in Strömungsrichtung (S) (Pfeil) gerichteten Zufuhrdüsen (17) aufweist.
  10. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (14) mindestens eine Zufuhrleitung (16) mit mindestens mit mindestens einem in einer Hohllamelle (10.1) angeordneten und in Strömungsrichtung (S) (Pfeil) gerichteten Zufuhrspalt (17.1) aufweist.
  11. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 8, 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (14) eine Zufuhrleistung (P) von 0,15 m3/m•min bis 2 m3/m•min bei einem Zufuhrdruck (p) von 0,15 bar bis 1,5 bar aufweist.
  12. Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der zweiten Wegstrecke (II) mindestens eine Lamelle (18) mit einer Länge (L18) im Bereich von 5 mm bis 120 mm, vorzugsweise von 10 mm bis 100 mm, angeordnet ist und
    dass die Lamelle (18) unmittelbar an einer im Bereich der ersten Wegstrecke (I) angeordneten Lamelle (10) vorzugsweise starr angebracht ist.
  13. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die beiden sich quer über die Maschinenbreite erstreckenden Breitenwände (untere Düsenwand (7), obere Düsenwand (8)) im Bereich der ersten Wegstrecke (I) einen sich vorzugsweise stufenlose kontinuierlich verringernden Wandabstand (A78) aufweisen.
  14. Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffsuspension (3) unmittelbar vor dem Beginn der zweiten Wegstrecke (II) eine Strömungsgeschwindigkeit (v12) im Bereich von 10 m/s bis 30 m/s, vorzugsweise von 12 m/s bis 25 m/s, und unmittelbar am Ende der dritten Wegstrecke (III) eine Strömungsgeschwindigkeit (v3) im Bereich von 500 m/min bis 2.000 m/min, vorzugsweise von 800 m/min bis 1.800 m/min, aufweist.
  15. Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffsuspension (3) eine Stoffdichte (p) von ≥ 1 %, vorzugsweise von ≥ 1,2 %, aufweist.
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