EP1659210A1 - Stoffauflauf für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn - Google Patents

Stoffauflauf für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn Download PDF

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EP1659210A1
EP1659210A1 EP05110887A EP05110887A EP1659210A1 EP 1659210 A1 EP1659210 A1 EP 1659210A1 EP 05110887 A EP05110887 A EP 05110887A EP 05110887 A EP05110887 A EP 05110887A EP 1659210 A1 EP1659210 A1 EP 1659210A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
headbox
channel
straightening
machine
channels
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05110887A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Ruf
Karl Bunz
Ole Hansen
Klaus Lehleiter
Konstantin Fenkl
Uli Dürr
Simon Juhas
Jens Haessner
Hans Loser
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 Patent GmbH
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 Patent GmbH, Voith Paper Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP1659210A1 publication Critical patent/EP1659210A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • D21F1/08—Regulating consistency

Definitions

  • the invention relates to a headbox for a machine for producing a fibrous web, in particular a paper or board web, with at least one distribution device for distributing a pulp suspension across the machine width, in the machine direction a dilution device, in particular a Siebwasserdosier Nur, which arranged several transversely to the machine direction side by side Mixing chambers comprises, each of which sub-streams of different consistency can be supplied and each provide a partial mixing stream, a turbulence generator and a headbox, which is provided with a pulp suspension jet supplying exit slit, are arranged downstream.
  • Such a headbox is known for example from German Patent DE 40 19 593 C2.
  • the transition from the dilution device into a machine-wide intermediate chamber via the increment takes place with a speed ratio of about 50%, that is, the pulp suspension is braked by about half in their flow rate. Subsequently, the braked pulp suspension flows over a distance of about 250 to 500 mm to the turbulence generator.
  • this design has the fluidic disadvantage that coarse turbulence structures develop in the fibrous suspension in the region of its flow from the dilution device to the turbulence generator, which can lead to turbulent mixing effects in and between the individual partial mixing streams.
  • a straightening zone is arranged, which comprises at least at least partially arranged structures for aligning the respective partial mixing streams in the machine direction and to reduce possible rotational effects and turbulence within the respective partial mixing streams.
  • the straightening zone has a plurality of directional channels, preferably oriented in the machine direction, with a channel pitch, a respective channel width and a respective channel length.
  • the number of mixing chambers of the dilution device is equal to the number of straightening channels of the straightening zone and the channel division of the straightening of the straightening zone corresponds to the chamber distribution of the mixing chambers of the dilution device.
  • the straightening channels of the straightening zone are preferably arranged as an extension of the mixing chambers of the dilution device.
  • the straightening channels of the straightening zone have, in an advantageous embodiment, a respective channel length in the range from 1 to 10 times, preferably from 2 to 5 times, the hydraulic cross section of the respective straightening channel. This causes an efficient flow calming in the individual partial mixing streams and a necessary alignment thereof in the machine direction.
  • the structures arranged in the directional channels comprise a plurality of flow-guiding elements which are aligned at least downstream in the machine direction.
  • This outlet-side alignment of the flow guide elements contributes significantly to the desired flow orientation of the partial mixing streams.
  • An inlet-side alignment of the flow guide in the machine direction is desirable, but not essential.
  • the structures arranged opposite one another in the respective guide channel preferably have a course which runs in opposite directions, and furthermore they preferably have a preferably opposite course to structures arranged upstream. These two measures have a particularly advantageous effect in terms of achieving the best possible flow calming in the partial mixing streams. In addition, the desired orientation of the partial mixing streams in the machine direction is favored.
  • the flow guide elements preferably have a respective element height in the range of 5 to 95%, preferably 30 to 70% of the respective clear channel width.
  • the element heights of at least some, preferably all flow guide elements in the machine direction can increase. These element heights cause immersion of the flow guide elements in the partial mixing streams in their calming and alignment.
  • the flow guide elements arranged in a guide channel are arranged at least on the two lateral wall sides of the respective guide channel.
  • the flow guide can all be arranged on the circumference of the straightening channel.
  • the flow guide elements are preferably arranged offset in height relative to each other, so that there are no collisions and the respective partial mixing flow is continuously performed.
  • Two adjacent flow guide elements can have a spacing in the range from 0.2 to 5 ⁇ , preferably from 0.5 to 2 ⁇ , of the respective clear channel width.
  • the flow guide elements have a respective element length in the range from 1 to 20 ⁇ , preferably from 2 to 10 ⁇ , of the respective element height.
  • additional guiding devices can be arranged, which generate a desired pressure loss in the respective straightening duct.
  • a machine-width intermediate chamber between the straightening zone and the turbulence generator can be arranged, which receives the respective partial mixing streams. It preferably has a chamber length in the range from 1 to 10 ⁇ , preferably from 2 to 6 ⁇ , of the chamber distribution of the mixing chambers of the dilution device.
  • the inventive machine for producing a fibrous web in particular paper and / or board web, is characterized in that it is provided with a head box according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic, partially sectioned view of a headbox 1 for a machine for producing a fibrous web.
  • the headbox 1 has a distributor device 2 for distributing a fibrous stock suspension 3 over the machine width M (arrow), which in the machine direction L (arrow) comprises a thinning device 4 which comprises a plurality of mixing chambers 5 arranged side by side transversely to the machine direction L (arrow) Sub-streams T S (arrow) of different consistency c T can be supplied and each deliver a partial mixing flow T MS (arrow), is arranged downstream.
  • the distribution device 2 is in the embodiment of Figure 1 is a transverse distribution tube 6, in another embodiment, not shown, however, it may also be designed as a circular distributor.
  • the diluter 4 may be a known white water dosing system, as provided in connection with the ModuleJet® headbox available on the market.
  • the ModuleJet® - headbox is described for example in the already cited German Patent DE 40 19 593 C2.
  • the dilution device 4 are in the machine direction L (arrow) downstream of a turbulence generator 7 and a headbox 8, which is provided with a pulp suspension jet 10 supplying exit gap 9.
  • the turbulence generator 7 is preferably a turbulence insert with a plurality of turbulence channels, which are formed in particular by turbulence tubes.
  • a plurality of fins 11 are arranged in the headbox 8 of the headbox 1 according to FIG.
  • the lamellae 11 are preferably preferably articulated between each row of turbulence channels and have different lamellae lengths so that they can end within the headbox nozzle 8 (FIG. 1), in the region of the outlet gap 9 or outside the headbox nozzle 8.
  • a straightening zone 12 is arranged in the machine direction, the at least at least partially arranged structures 13 for aligning the respective partial mixing streams T MS (arrow) in the machine direction L (arrow) and to reduce possible rotation effects and turbulence within the respective partial mixing streams T MS (arrow ).
  • the straightening zone 12 is located immediately after the diluter 4; However, in a further embodiment, it can also be arranged indirectly after the dilution device 4, for example, according to a machine-width or sectioned intermediate chamber.
  • FIG. 2 shows a partial top view of the straightening zone 12 together with adjacent assemblies, namely several mixing chambers 5 for the supply of partial streams T S (arrow) of different consistency c T and a machine-wide mixing chamber 14.
  • the straightening zone 12 has a plurality of preferably in the machine direction L (arrow) aligned straightening channels 15 with a channel pitch T K , a respective channel width B K and a respective channel length L K on.
  • the number of mixing chambers 5 of the dilution device 4 is equal to the number of straightening channels 15 of the straightening zone 12 and the channel pitch T K of the straightening channels 15 of the straightening zone 12 corresponds to the chamber distribution T M of the mixing chambers 5 of the dilution device 4.
  • the straightening channels 15 of the straightening zone 12 arranged in extension of the mixing chambers 5 of the dilution device 4.
  • Each straightening channel 15 of the straightening zone 12 has a channel length L K in the range of 1 to 10 times, preferably 2 to 5 times its hydraulic cross-section A.
  • the arranged in the directional channels 15 structures 13 include a plurality of flow guide elements 16, which are aligned at least on the outlet side in the machine direction L (arrow).
  • the machine-width intermediate chamber 14 arranged between the straightening zone 12 and the turbulence generator 7 accommodates the respective partial mixing flows T MS (arrow).
  • the machine-width intermediate chamber 14 has a chamber length L Z in the range of 1 to 10 times, preferably from 2 to 6 times, the chamber pitch T M of the mixing chambers 5 of the dilution device 4.
  • the respective extension of the cross section Q preferably takes place on the last third, preferably quarter, in particular fifth of the channel length L K of the directional channel 15.
  • FIG. 2 also shows two preferred embodiments of the mixing chambers 5 arranged in the dilution device 4.
  • the mixing chambers 5 each have a flow channel 17, the lateral wall plates 18 of which are formed at least in regions as structure plates 19 having a turbulence-generating corrugated surface structure 20 or
  • mixing chambers 5 each have a flow channel 21 with at least one Carnot jump 22.
  • the mixing chambers 5 arranged in the dilution device 4 could each have a flow channel with at least one throttle.
  • the former type of mixing chamber 5 is known, for example, from European Patent EP 0 708 201 B1.
  • Figures 3a, 4a and 5a show different views of a directional channel 15 in the machine direction L arrow), whereas Figures 3b, 4b and 5b show different wall views of the straightening channels 15 of Figures 3a, 4a and 5a.
  • the flow guide elements 16 shown in these figures have a respective element height H S in the range of 5 to 95%, preferably 30 to 70% of the respective clear channel width B K.
  • the element heights H S of at least some, preferably all, of the flow guide elements 16 in the machine direction L (arrow) increase.
  • the flow guide elements 16 arranged in the guide channel 15 are arranged at least on the two lateral wall sides 23.
  • the flow guide elements 16 all together also on the circumference of the directional channel 15th be arranged.
  • the flow guide 16 may have different courses: they can be straight ( Figures 3a and 3b), curved ( Figures 4a, 4b, 5a and 5b) or combined run.
  • two adjacent flow guide elements 16 have a distance D in the range from 0.2 to 5 times, preferably from 0.5 to 2 times, the respective clear channel width B K.
  • Strömungsleitieri 16 are equal in height (Figure 3a) or height offset from each other ( Figures 4a and 5a) arranged.
  • Figure 3a height offset from each other
  • Figures 4a and 5a height offset from each other
  • the flow guide elements 16 have a respective element length L S in the range from 1 to 20 times, preferably from 2 to 10 times, the respective element height H S.
  • the flow guide elements 16 forming the structure 13 have the form of baffles, guide vanes or the like.
  • the structures 13 arranged opposite one another in the respective alignment channel 15 have a preferably opposing course (FIGS. 4b and 5b).
  • the structure 13 of a wall plate 18 may have an upward course, whereas the structure 13 of the other wall plate 13 may have a downward course.
  • the curves can be made straight or curved here.
  • the arranged in the respective straightening channel 15 structures 13 a preferably opposite course to upstream structures.
  • guide devices 24 for generating a desired pressure loss in respective straightening channel 15 is arranged.
  • These guide devices 24 are generally in the channel space projecting elements of different geometry and size and they are at least individually arranged between two flow guide 16.
  • a headbox of the type mentioned above is created by the invention, the possible turbulent mixing effects in the respective sub-mixing flows in the region of their flow from the dilution device to the turbulence generator significantly reduced, even avoids and obtains flow calming in the respective sub-mixed streams.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf (1) für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, mit mindestens einer Verteileinrichtung (2) zum Verteilen einer Faserstoffsuspension (3) über die Maschinenbreite (M) hinweg, der in Maschinenlaufrichtung (L) eine Verdünnungseinrichtung (4), insbesondere eine Siebwasserdosiereinrichtung, die mehrere quer zur Maschinenlaufrichtung (L) nebeneinander angeordnete Mischkammern (5) umfasst, denen jeweils Teilströme (TS) unterschiedlicher Konsistenz (cT) zuführbar sind und die jeweils einen Teilmischstrom (TMS) liefern, ein Turbulenzerzeuger (7) und eine Stoffauflaufdüse (8), die mit einem einen Faserstoffsuspensionsstrahl (10) liefernden Austrittsspalt (9) versehen ist, nachgeordnet sind.
Der erfindungsgemäße Stoffauflauf (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass nach der Verdünnungseinrichtung (4) eine Richtzone (12) angeordnet ist, die wenigstens zumindest streckenweise angeordnete Strukturen (13) zur Ausrichtung der jeweiligen Teilmischströme (TMS) in Maschinenlaufrichtung (L) und zur Reduzierung möglicher Rotationseffekte und Turbulenzen innerhalb der jeweiligen Teilmischströme (TMS) umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, mit mindestens einer Verteileinrichtung zum Verteilen einer Faserstoffsuspension über die Maschinenbreite hinweg, der in Maschinenlaufrichtung eine Verdünnungseinrichtung, insbesondere eine Siebwasserdosiereinrichtung, die mehrere quer zur Maschinenlaufrichtung nebeneinander angeordnete Mischkammern umfasst, denen jeweils Teilströme unterschiedlicher Konsistenz zuführbar sind und die jeweils einen Teilmischstrom liefern, ein Turbulenzerzeuger und eine Stoffauflaufdüse, die mit einem einen Faserstoffsuspensionsstrahl liefernden Austrittsspalt versehen ist, nachgeordnet sind.
  • Ein derartiger Stoffauflauf ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE 40 19 593 C2 bekannt. Bei dieser Ausführung erfolgt der Übergang von der Verdünnungseinrichtung in eine maschinenbreite Zwischenkammer über den Stufensprung mit einem Geschwindigkeitsverhältnis von zirka 50 %, das heißt, die Faserstoffsuspension wird um etwa die Hälfte in ihrer Strömungsgeschwindigkeit abgebremst. Anschließend strömt die abgebremste Faserstoffsuspension auf einer Strecke von etwa 250 bis 500 mm zum Turbulenzerzeuger.
  • Diese Ausführung weist unter anderem den strömungstechnischen Nachteil auf, dass in der Faserstoffsuspension im Bereich ihrer Strömung von der Verdünnungseinrichtung zum Turbulenzerzeuger grobe Turbulenzstrukturen entstehen, die zu turbulenten Mischeffekten in und zwischen den einzelnen Teilmischströmen führen können.
  • Im Rahmen der europäischen Patentschrift EP 0 772 711 B1 ist offenbart worden, zur Vermeidung der Entstehung dieser groben Turbulenzstrukturen den Einbau von Zwischenwänden (Trennwänden) in der maschinenbreiten Zwischenkammer vorzusehen. Diese Trennwände, die eine stromaufwärts angeordnete Platte berühren und mit der Bodenwand und der Deckenwand, welche die Stoffauflaufkammer begrenzen, fest verbunden sind, weisen lediglich plane Führungsebenen auf. Die mögliche Entstehung von turbulenten Mischeffekten in den jeweiligen Teilmischströmen wird infolgedessen nicht unterbunden beziehungsweise zumindest gehemmt.
  • Es ist also Aufgabe der Erfindung, einen Stoffauflauf der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass mögliche turbulente Mischeffekte in den jeweiligen Teilmischströmen im Bereich ihrer Strömung von der Verdünnungseinrichtung zu dem Turbulenzerzeuger deutlich reduziert, ja sogar vermieden und Strömungsberuhigungen in den jeweiligen Teilmischströmen erwirkt werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass nach der Verdünnungseinrichtung eine Richtzone angeordnet ist, die wenigstens zumindest streckenweise angeordnete Strukturen zur Ausrichtung der jeweiligen Teilmischströme in Maschinenlaufrichtung und zur Reduzierung möglicher Rotationseffekte und Turbulenzen innerhalb der jeweiligen Teilmischströme umfasst.
  • Durch dieses Vorsehen einer Richtzone werden mögliche turbulente Mischeffekte in den jeweiligen Teilmischströmen im Bereich ihrer Strömung von der Verdünnungseinrichtung zu dem Turbulenzerzeuger deutlich reduziert, ja sogar gänzlich vermieden. Ferner findet durch die Richtzone eine jeweilige Strömungsberuhigung in den einzelnen Teilmischströmen statt. Dabei werden die Teilmischströme in Maschinenlaufrichtung ausgerichtet und mögliche Rotationseffekte und Turbulenzen innerhalb der Teilmischströme reduziert.
  • In bevorzugter Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Richtzone mehrere vorzugsweise in Maschinenlaufrichtung ausgerichtete Richtkanäle mit einer Kanalteilung, einer jeweiligen Kanalbreite und einer jeweiligen Kanallänge aufweist. Durch diese Sektionierung der Richtzone werden mögliche turbulente Mischeffekte zwischen zwei benachbarten Teilmischströmen gänzlich vermieden.
  • Damit eine strömungstechnisch optimale Führung der Faserstoffsuspension durch den Stoffauflauf hinweg möglich ist, ist die Anzahl der Mischkammern der Verdünnungseinrichtung gleich der Anzahl der Richtkanäle der Richtzone und die Kanalteilung der Richtkanäle der Richtzone entspricht der Kammerteilung der Mischkammern der Verdünnungseinrichtung. Überdies sind die Richtkanäle der Richtzone bevorzugt in Verlängerung der Mischkammern der Verdünnungseinrichtung angeordnet.
  • Die Richtkanäle der Richtzone weisen in vorteilhafter Ausgestaltung eine jeweilige Kanallänge im Bereich von 1 bis 10 x, vorzugsweise von 2 bis 5 x des hydraulischen Querschnitts des jeweiligen Richtkanals auf. Hiermit werden eine effiziente Strömungsberuhigung in den einzelnen Teilmischströmen und eine erforderliche Ausrichtung derselben in Maschinenlaufrichtung bewirkt.
  • Ferner umfassen die in den Richtkanälen angeordneten Strukturen mehrere Strömungsleitelemente, die zumindest auslaufseitig in Maschinenlaufrichtung ausgerichtet sind. Diese auslaufseitige Ausrichtung der Strömungsleitelemente trägt maßgeblich zur gewünschten Strömungsorientierung der Teilmischströme bei. Eine einlaufseitige Ausrichtung der Strömungsleitelemente in Maschinenlaufrichtung ist wünschenswert, jedoch nicht unbedingt erforderlich.
  • Die in dem jeweiligen Richtkanal gegenüberliegend angeordneten Strukturen weisen bevorzugt einen vorzugsweise gegensinnigen Verlauf auf und sie weisen weiterhin bevorzugt einen vorzugsweise gegensinnigen Verlauf zu stromaufwärts angeordneten Strukturen auf. Diese beiden Maßnahmen wirken sich besonders vorteilhaft hinsichtlich der Erreichung einer bestmöglichen Strömungsberuhigung in den Teilmischströmen aus. Zudem wird die gewünschte Ausrichtung der Teilmischströme in Maschinenlaufrichtung begünstigt.
  • Die Strömungsleitelemente weisen bevorzugt eine jeweilige Elementhöhe im Bereich von 5 bis 95 %, vorzugsweise von 30 bis 70 % der jeweiligen lichten Kanalbreite auf. Dabei können die Elementhöhen zumindest einiger, vorzugsweise aller Strömungsleitelemente in Maschinenlaufrichtung zunehmen. Diese Elementhöhen bedingen ein Eintauchen der Strömungsleitelemente in die Teilmischströme bei deren Beruhigung und Ausrichtung.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die in einem Richtkanal angeordneten Strömungsleitelemente zumindest an den beiden seitlichen Wandseiten des jeweiligen Richtkanals angeordnet sind. Natürlich können die Strömungsleitelement allesamt auch am Umfang des Richtkanals angeordnet sein.
  • Die Strömungsleitelemente sind dabei bevorzugt höhenmäßig zueinander versetzt angeordnet, damit es zu keinerlei Kollisionen kommt und der jeweilige Teilmischstrom fortwährend geführt ist. Zwei benachbarte Strömungsleitelemente können einen Abstand im Bereich von 0,2 bis 5 x, vorzugsweise von 0,5 bis 2 x der jeweiligen lichten Kanalbreite aufweisen.
  • Damit eine ausreichende Ausrichtung der Teilmischströme gewährleistet wird, weisen die Strömungsleitelemente eine jeweilige Elementlänge im Bereich von 1 bis 20 x, vorzugsweise von 2 bis 10 x der jeweiligen Elementhöhe auf.
  • Im Bereich der Richtkanäle können zusätzliche Leiteinrichtungen angeordnet sein, die zur Erzeugung eines gewünschten Druckverlusts im jeweiligen Richtkanal betragen.
  • Die Strukturen weisen in bevorzugter Ausgestaltung die Form von Leitblechen, Leitschaufeln oder dergleichen auf. Jedoch sind weitere strömungstechnisch geeignete Ausgestaltungen der Strukturen selbstverständlich möglich.
  • Weiterhin kann eine maschinenbreite Zwischenkammer zwischen der Richtzone und dem Turbulenzerzeuger angeordnet sein, die die jeweiligen Teilmischströme aufnimmt. Sie weist dabei bevorzugt eine Kammerlänge im Bereich von 1 bis 10 x, vorzugsweise von 2 bis 6 x der Kammerteilung der Mischkammern der Verdünnungseinrichtung auf. Zudem weisen die Richtkanäle der Richtzone bei dieser Ausführung stromabwärts einen sich jeweils erweiternden Querschnitt auf, damit ein allmählicher Übergang in die maschinenbreite Zwischenkammer gegeben ist.
  • Die in der Verdünnungseinrichtung angeordneten Mischkammern weisen bevorzugt nachfolgende Aufbauten aus:
    • sie weisen jeweils einen Strömungskanal auf, dessen seitliche Wandplatten zumindest bereichsweise als Strukturplatten ausgebildet sind, die eine turbulenzerzeugende gewellte Oberflächenstruktur aufweisen;
    • sie weisen jeweils einen Strömungskanal mit wenigstens einer Drossel auf; und/oder
    • sie weisen jeweils einen Strömungskanal mit wenigstens einem Carnotsprung auf.
    Natürlich können diese Ausgestaltungen, die allesamt für optimale und prozesssichere Mischungen der Teilmischströme sorgen, auch miteinander kombiniert werden.
  • Die erfindungsgemäße Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- und/oder Kartonbahn, zeichnet sich dadurch aus, dass sie mit einem erfindungsgemäßen Stoffauflauf versehen ist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
  • Es zeigen
    • Figur 1
    eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung eines Stoffauflaufs für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn;
    Figur 2
    eine teilweise Draufsicht auf die Richtzone samt angrenzender Baugruppen;
    Figuren 3a, 4a und 5a
    verschiedene Ansichten eines Richtkanals in Maschinenlaufrichtung; und
    Figuren 3b, 4b und 5b
    verschiedene Wandansichten der Richtkanäle der Figuren 3a, 4a und 5a.
  • Die Figur 1 zeigt eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung eines Stoffauflaufs 1 für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn.
  • Der Stoffauflauf 1 weist eine Verteileinrichtung 2 zum Verteilen einer Faserstoffsuspension 3 über die Maschinenbreite M (Pfeil) hinweg auf, der in Maschinenlaufrichtung L (Pfeil) eine Verdünnungseinrichtung 4, die mehrere quer zur Maschinenlaufrichtung L (Pfeil) nebeneinander angeordnete Mischkammern 5 umfasst, denen jeweils Teilströme TS (Pfeil) unterschiedlicher Konsistenz cT zuführbar sind und die jeweils einen Teilmischstrom TMS (Pfeil) liefern, nachgeordnet ist. Die Verteileinrichtung 2 ist in der Ausführung gemäß Figur 1 ein Querverteilrohr 6, in weiterer nicht dargestellter Ausgestaltung kann sie jedoch auch als Rundverteiler ausgebildet sein.
  • Bei der Verdünnungseinrichtung 4 kann es sich beispielsweise um ein bekanntes Siebwasserdosierungssystem handeln, wie es im Zusammenhang mit dem auf dem Markt erhältlichen ModuleJet® -Stoffauflauf vorgesehen ist. Der ModuleJet®-Stoffauflauf ist beispielsweise in der bereits zitierten deutschen Patentschrift DE 40 19 593 C2 beschrieben. Wichtig ist unter anderem, dass die Verdünnungseinrichtung 4 Teilmischströme TMS (Pfeil) mit unterschiedlicher Konsistenz und bestimmter Mischbreite liefert.
  • Der Verdünnungseinrichtung 4 sind in Maschinenlaufrichtung L (Pfeil) ein Turbulenzerzeuger 7 und eine Stoffauflaufdüse 8, die mit einem einen Faserstoffsuspensionsstrahl 10 liefernden Austrittsspalt 9 versehen ist, nachgeordnet.
  • Der Turbulenzerzeuger 7 ist vorzugsweise ein Turbulenzeinsatz mit einer Vielzahl von Turbulenzkanälen, die insbesondere durch Turbulenzrohre gebildet sind.
  • Weiterhin sind in der Stoffauflaufdüse 8 des Stoffauflaufs 1 gemäß Figur 1 mehrere Lamellen 11 angeordnet. Die Lamellen 11 sind bevorzugt zwischen jeder Zeile von Turbulenzkanälen vorzugsweise gelenkig angebracht und weisen unterschiedliche Lamellenlängen auf, so dass sie innerhalb der Stoffauflaufdüse 8 (Figur 1), im Bereich des Austrittsspalts 9 oder außerhalb der Stoffauflaufdüse 8 enden können.
  • Nach der Verdünnungseinrichtung 4 ist in Maschinenlaufrichtung eine Richtzone 12 angeordnet, die wenigstens zumindest streckenweise angeordnete Strukturen 13 zur Ausrichtung der jeweiligen Teilmischströme TMS (Pfeil) in Maschinenlaufrichtung L (Pfeil) und zur Reduzierung möglicher Rotationseffekte und Turbulenzen innerhalb der jeweiligen Teilmischströme TMS (Pfeil) umfasst. Die Richtzone 12 ist unmittelbar nach der Verdünnungseinrichtung 4 angeordnet; sie kann in weiterer Ausgestaltung jedoch auch mittelbar nach der Verdünnungseinrichtung 4 angeordnet sein, beispielsweise nach einer maschinenbreiten oder sektionierten Zwischenkammer.
  • Zwischen der Richtzone 12 und dem Turbulenzerzeuger 8 ist in der Ausführung des Stoffauflaufs 1 gemäß Figur 1 eine maschinenbreite Zwischenkammer 14 angeordnet, die die jeweiligen Teilmischströme TMS (Pfeil) aufnimmt. Diese maschinenbreite Zwischenkammer 14 ist also lediglich optional vorhanden.
  • Die Figur 2 zeigt eine nun teilweise Draufsicht auf die Richtzone 12 samt angrenzender Baugruppen, namentlich mehrere Mischkammern 5 für die Zuführung von Teilströmen TS (Pfeil) unterschiedlicher Konsistenz cT und eine maschinenbreite Mischkammer 14.
  • Die Richtzone 12 weist mehrere vorzugsweise in Maschinenlaufrichtung L (Pfeil) ausgerichtete Richtkanäle 15 mit einer Kanalteilung TK, einer jeweiligen Kanalbreite BK und einer jeweiligen Kanallänge LK auf.
  • Dabei ist die Anzahl der Mischkammern 5 der Verdünnungseinrichtung 4 gleich der Anzahl der Richtkanäle 15 der Richtzone 12 und die Kanalteilung TK der Richtkanäle 15 der Richtzone 12 entspricht der Kammerteilung TM der Mischkammern 5 der Verdünnungseinrichtung 4. Zudem sind die Richtkanäle 15 der Richtzone 12 in Verlängerung der Mischkammern 5 der Verdünnungseinrichtung 4 angeordnet.
  • Jeder Richtkanal 15 der Richtzone 12 weist eine Kanallänge LK im Bereich von 1 bis 10 x, vorzugsweise von 2 bis 5 x seines hydraulischen Querschnitts A auf.
  • Die in den Richtkanälen 15 angeordneten Strukturen 13 umfassen mehrere Strömungsleitelemente 16, die zumindest auslaufseitig in Maschinenlaufrichtung L (Pfeil) ausgerichtet sind.
  • Die zwischen der Richtzone 12 und dem Turbulenzerzeuger 7 angeordnete maschinenbreite Zwischenkammer 14 nimmt die jeweiligen Teilmischströme TMS (Pfeil) auf. Dabei weist die maschinenbreite Zwischenkammer 14 eine Kammerlänge LZ im Bereich von 1 bis 10 x, vorzugsweise von 2 bis 6 x der Kammerteilung TM der Mischkammern 5 der Verdünnungseinrichtung 4 auf.
  • Weiterhin weisen die Richtkanäle 15 der Richtzone 12 bei Vorhandensein einer maschinenbreiten Zwischenkammer 14 stromabwärts einen sich jeweils erweiternden Querschnitt Q auf. Die jeweilige Erweiterung des Querschnitts Q findet vorzugsweise auf dem letzten Drittel, vorzugsweise Viertel, insbesondere Fünftel der Kanallänge LK des Richtkanals 15 statt.
  • Die Figur 2 zeigt weiterhin zwei bevorzugte Ausführungsformen der in der Verdünnungseinrichtung 4 angeordneten Mischkammern 5: Die Mischkammern 5 weisen erstens jeweils einen Strömungskanal 17 auf, dessen seitliche Wandplatten 18 zumindest bereichsweise als Strukturplatten 19 ausgebildet sind, die eine turbulenzerzeugende gewellte Oberflächenstruktur 20 aufweisen, oder die Mischkammern 5 weisen zweitens jeweils einen Strömungskanal 21 mit wenigstens einem Carnotsprung 22 auf. Als dritte, jedoch nicht dargestellte Ausführungsform könnten die in der Verdünnungseinrichtung 4 angeordneten Mischkammern 5 jeweils einen Strömungskanal mit wenigstens einer Drossel aufweisen. Die erstgenannte Art einer Mischkammer 5 ist beispielsweise aus der europäischen Patentschrift EP 0 708 201 B1 bekannt.
  • Die Figuren 3a, 4a und 5a zeigen verschiedene Ansichten eines Richtkanals 15 in Maschinenlaufrichtung L Pfeil), wohingegen die Figuren 3b, 4b und 5b verschiedene Wandansichten der Richtkanäle 15 der Figuren 3a, 4a und 5a zeigen.
  • Die in diesen Figuren dargestellten Strömungsleitelemente 16 weisen eine jeweilige Elementhöhe HS im Bereich von 5 bis 95 %, vorzugsweise von 30 bis 70 % der jeweiligen lichten Kanalbreite BK auf. Dabei nehmen die Elementhöhen HS zumindest einiger, vorzugsweise aller Strömungsleitelemente 16 in Maschinenlaufrichtung L (Pfeil) zu.
  • Weiterhin sind die in dem Richtkanal 15 angeordneten Strömungsleitelemente 16 zumindest an den beiden seitlichen Wandseiten 23 angeordnet. Natürlich können die Strömungsleitelemente 16 allesamt auch am Umfang des Richtkanals 15 angeordnet sein. Auch können die Strömungsleitelement 16 verschiedene Verläufe aufweisen: sie können geradlinig (Figuren 3a und 3b), gekrümmt (Figuren 4a, 4b, 5a und 5b) oder kombiniert verlaufen.
  • Zudem weisen zwei benachbarte Strömungsleitelemente 16 einen Abstand D im Bereich von 0,2 bis 5 x, vorzugsweise von 0,5 bis 2 x der jeweiligen lichten Kanalbreite BK auf.
  • Die in einem Richtkanal 15 angeordneten Strömungsleitelemente 16 sind höhenmäßig gleich (Figur 3a) oder höhenmäßig zueinander versetzt (Figuren 4a und 5a) angeordnet. Natürlich sind weitere Kombinationen von Anordnungen möglich, sei es nun in einem Richtkanal 15 oder in einer Gruppe vorzugsweise benachbarter Richtkanäle 15.
  • Die Strömungsleitelemente 16 weisen eine jeweilige Elementlänge LS im Bereich von 1 bis 20 x, vorzugsweise von 2 bis 10 x der jeweiligen Elementhöhe HS auf. Die die Struktur 13 bildenden Strömungsleitelemente 16 weisen die Form von Leitblechen, Leitschaufeln oder dergleichen auf.
  • Weiterhin weisen die in dem jeweiligen Richtkanal 15 gegenüberliegend angeordneten Strukturen 13 einen vorzugsweise gegensinnigen Verlauf auf (Figuren 4b und 5b). Dabei kann die Struktur 13 der einen Wandplatte 18 einen nach oben gerichteten Verlauf aufweisen, wohingegen die Struktur 13 der anderen Wandplatte 13 einen nach unten gerichteten Verlauf aufweisen kann. Die Verläufe können hierbei geradlinig oder gekrümmt ausgeführt sein.
  • Vorteilhaft weisen die in dem jeweiligen Richtkanal 15 angeordneten Strukturen 13 einen vorzugsweise gegensinnigen Verlauf zu stromaufwärts angeordneten Strukturen auf.
  • Überdies sind im Bereich der Richtkanäle 15 zusätzliche Leiteinrichtungen 24 (Figuren 5a und 5b) zur Erzeugung eines gewünschten Druckverlusts im jeweiligen Richtkanal 15 angeordnet. Diese Leiteinrichtungen 24 sind im Regelfall in den Kanalraum ragende Elemente unterschiedlichster Geometrie und Größe und sie sind mindestens einzeln zwischen zwei Strömungsleitelementen 16 angeordnet.
  • Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Stoffauflauf der eingangs genannten Art geschaffen wird, der mögliche turbulente Mischeffekte in den jeweiligen Teilmischströmen im Bereich ihrer Strömung von der Verdünnungseinrichtung zu dem Turbulenzerzeuger deutlich reduziert, ja sogar vermeidet und Strömungsberuhigungen in den jeweiligen Teilmischströmen erwirkt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Stoffauflauf
    2
    Verteileinrichtung
    3
    Faserstoffsuspension
    4
    Verdünnungseinrichtung
    5
    Mischkammer
    6
    Querverteilrohr
    7
    Turbulenzerzeuger
    8
    Stoffauflaufdüse
    9
    Austrittsspalt
    10
    Faserstoffsuspensionsstrahl
    11
    Lamelle
    12
    Richtzone
    13
    Struktur
    14
    Zwischenkammer
    15
    Richtkanal
    16
    Strömungsleitelement
    17
    Strömungskanal
    18
    Wandplatte
    19
    Strukturplatte
    20
    Oberflächenstruktur
    21
    Strömungskanal
    22
    Carnotsprung
    23
    Wandseite
    24
    Leiteinrichtung
    A
    Hydraulischer Querschnitt
    BK
    Kanalbreite
    cT
    Konsistenz
    D
    Abstand
    HE
    Elementhöhe
    L
    Maschinenlaufrichtung (Pfeil)
    LE
    Elementlänge
    LK
    Kanallänge
    LZ
    Kammerlänge
    M
    Maschinenbreite (Pfeil)
    Q
    Querschnitt
    TK
    Kanalteilung
    TM
    Kammerteilung
    TMS
    Teilmischstrom (Pfeil)
    TS
    Teilstrom (Pfeil)

Claims (23)

  1. Stoffauflauf (1) für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, mit mindestens einer Verteileinrichtung (2) zum Verteilen einer Faserstoffsuspension (3) über die Maschinenbreite (M) hinweg, der in Maschinenlaufrichtung (L) eine Verdünnungseinrichtung (4), insbesondere eine Siebwasserdosiereinrichtung, die mehrere quer zur Maschinenlaufrichtung (L) nebeneinander angeordnete Mischkammern (5) umfasst, denen jeweils Teilströme (TS) unterschiedlicher Konsistenz (cT) zuführbar sind und die jeweils einen Teilmischstrom (TMS) liefern, ein Turbulenzerzeuger (7) und eine Stoffauflaufdüse (8), die mit einem einen Faserstoffsuspensionsstrahl (10) liefernden Austrittsspalt (9) versehen ist, nachgeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass nach der Verdünnungseinrichtung (4) eine Richtzone (12) angeordnet ist, die wenigstens zumindest streckenweise angeordnete Strukturen (13) zur Ausrichtung der jeweiligen Teilmischströme (TMS) in Maschinenlaufrichtung (L) und zur Reduzierung möglicher Rotationseffekte und Turbulenzen innerhalb der jeweiligen Teilmischströme (TMS) umfasst.
  2. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Richtzone (12) mehrere vorzugsweise in Maschinenlaufrichtung (L) ausgerichtete Richtkanäle (15) mit einer Kanalteilung (TK), einer jeweiligen Kanalbreite (BK) und einer jeweiligen Kanallänge (LK) aufweist.
  3. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Anzahl der Mischkammern (5) der Verdünnungseinrichtung (4) gleich der Anzahl der Richtkanäle (15) der Richtzone (12) ist und
    dass die Kanalteilung (TK) der Richtkanäle (15) der Richtzone (12) der Kammerteilung (TM) der Mischkammern (5) der Verdünnungseinrichtung (4) entspricht.
  4. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Richtkanäle (15) der Richtzone (12) in Verlängerung der Mischkammern (5) der Verdünnungseinrichtung (4) angeordnet sind.
  5. Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Richtkanäle (15) der Richtzone (12) eine jeweilige Kanallänge (LK) im Bereich von 1 bis 10 x, vorzugsweise von 2 bis 5 x des hydraulischen Querschnitts (A) des jeweiligen Richtkanals (15) aufweisen.
  6. Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die in den Richtkanälen (15) angeordneten Strukturen (13) mehrere Strömungsleitelemente (16) umfassen, die zumindest auslaufseitig in Maschinenlaufrichtung (L) ausgerichtet sind.
  7. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die in dem jeweiligen Richtkanal (15) gegenüberliegend angeordneten Strukturen (13) einen vorzugsweise gegensinnigen Verlauf aufweisen.
  8. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die in dem jeweiligen Richtkanal (15) angeordneten Strukturen (13) einen vorzugsweise gegensinnigen Verlauf zu stromaufwärts angeordneten Strukturen (13) aufweisen.
  9. Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Strömungsleitelemente (16) eine jeweilige Elementhöhe (HE) im Bereich von 5 bis 95 %, vorzugsweise von 30 bis 70 % der jeweiligen lichten Kanalbreite (BK) aufweisen.
  10. Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Elementhöhen (HE) zumindest einiger, vorzugsweise aller Strömungsleitelemente (16) in Maschinenlaufrichtung (L) zunehmen.
  11. Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die in einem Richtkanal (15) angeordneten Strömungsleitelemente (16) zumindest an den beiden seitlichen Wandseiten (23) des jeweiligen Richtkanals (15) angeordnet sind.
  12. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die in einem Richtkanal (15) angeordneten Strömungsleitelemente (16) höhenmäßig zueinander versetzt angeordnet sind.
  13. Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 12, insbesondere nach Anspruch 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwei benachbarte Strömungsleitelemente (16) einen Abstand (D) im Bereich von 0,2 bis 5 x, vorzugsweise von 0,5 bis 2 x der jeweiligen lichten Kanalbreite (BK) aufweisen.
  14. Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Strömungsleitelemente (16) eine jeweilige Elementlänge (LE) im Bereich von 1 bis 20 x, vorzugsweise von 2 bis 10 x der jeweiligen Elementhöhe (HE) aufweisen.
  15. Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Bereich der Richtkanäle (15) zusätzliche Leiteinrichtungen (24) angeordnet sind.
  16. Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Strukturen (13) die Form von Leitblechen, Leitschaufeln oder dergleichen aufweisen.
  17. Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen der Richtzone (12) und dem Turbulenzerzeuger (7) eine maschinenbreiten Zwischenkammer (14) angeordnet ist, die die jeweiligen Teilmischströme (TMS) aufnimmt.
  18. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 17,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die maschinenbreite Zwischenkammer (14) eine Kammerlänge (LZ) im Bereich von 1 bis 10 x, vorzugsweise von 2 bis 6 x der Kammerteilung (TM) der Mischkammern (5) der Verdünnungseinrichtung (4) aufweist.
  19. Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Richtkanäle (15) der Richtzone (12) stromabwärts einen sich jeweils erweiternden Querschnitt (Q) aufweisen.
  20. Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die in der Verdünnungseinrichtung (4) angeordneten Mischkammern (5) jeweils einen Strömungskanal (17) aufweisen, dessen seitliche Wandplatten (18) zumindest bereichsweise als Strukturplatten (19) ausgebildet sind, die eine turbulenzerzeugende gewellte Oberflächenstruktur (20) aufweisen.
  21. Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die in der Verdünnungseinrichtung (4) angeordneten Mischkammern (5) jeweils einen Strömungskanal (17) mit wenigstens einer Drossel aufweisen.
  22. Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die in der Verdünnungseinrichtung (4) angeordneten Mischkammern (5) jeweils einen Strömungskanal (21) mit wenigstens einem Carnotsprung (22) aufweisen.
  23. Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- und/oder Kartonbahn, mit einem Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
EP05110887A 2004-11-19 2005-11-17 Stoffauflauf für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn Withdrawn EP1659210A1 (de)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1213137A (en) * 1966-11-29 1970-11-18 Beloit Corp Method of and apparatus for handling fluid slurries
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