EP1811081B1 - Stoffauflauf einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn - Google Patents

Stoffauflauf einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn Download PDF

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EP1811081B1
EP1811081B1 EP06124863A EP06124863A EP1811081B1 EP 1811081 B1 EP1811081 B1 EP 1811081B1 EP 06124863 A EP06124863 A EP 06124863A EP 06124863 A EP06124863 A EP 06124863A EP 1811081 B1 EP1811081 B1 EP 1811081B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
headbox
turbulence
flow channels
flow
generating means
Prior art date
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Not-in-force
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EP06124863A
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English (en)
French (fr)
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EP1811081A2 (de
EP1811081A3 (de
Inventor
Wolfgang Ruf
Klaus Lehleiter
Karl Bunz
Konstantin Fenkl
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
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Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
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Publication of EP1811081A2 publication Critical patent/EP1811081A2/de
Publication of EP1811081A3 publication Critical patent/EP1811081A3/de
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Not-in-force legal-status Critical Current
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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
    • D21F1/026—Details of the turbulence section

Definitions

  • the invention relates to a headbox of a machine for producing a fibrous web, in particular paper or board web, from at least one pulp suspension, with at least one feed device feeding the at least one pulp suspension and at least one turbulence generating means in which the at least one pulp suspension by a Variety of one inlet side and one outlet side having flow channels flows, thereby divided into turbulent pulp suspension partial flows and merged after exiting the turbulence generating means in a preferably machine-wide chamber, wherein the respective outlet side has a flat, formed by the end of the respective flow channel outlet surface and wherein the respective outlet surface of the respective flow channel is formed in each case from a polygon side having a plurality of polygon sides.
  • Such a headbox is for example from the document DE 101 40 416 A1 known.
  • the lattice tracking flow and any segregation effects should be kept to a minimum.
  • the respective polygon has at least two inner angles which are smaller than 90 °, in particular smaller than 75 °, and that all polygon sides of the respective polygon are oriented differently from the vertical of the turbulence generating means.
  • the vertical of the turbulence generating means is aligned by definition orthogonal to the cross machine direction (CD direction); It therefore corresponds to the so-called z-axis when viewed locally in or against the machine direction (MD direction).
  • the deviating orientation indicates a non-parallel orientation of the polygon sides to the perpendicular of the turbulence generating means.
  • At least some of the polygons are formed of triangles, preferably of equilateral triangles.
  • one side of the triangle is aligned along the baseline, ie transversely to the flow direction of the at least one pulp suspension.
  • the triangles have the not negligible advantage that the land areas are reduced to a minimum.
  • all flow channels may have triangular outlet surfaces.
  • the headbox may also have flow channels arranged in several rows.
  • the flow channels of at least two adjacent rows can be arranged mirror-inverted or rectified to one another.
  • they can also be offset, preferably arranged in half offset from one another.
  • a lamella is arranged at least between two, preferably between all adjacent rows, which is connected in an articulated manner to the turbulence generating means by means of a preferably hinge-like lamella holder.
  • At least some of the polygons are formed of diamonds or kites.
  • the flow channels of at least two adjacent lines can in turn be mirror-inverted and half offset from each other.
  • the flow channels preferably have flow cross-sections which expand continuously and / or in steps in the direction of flow of the at least one fibrous suspension. As a result, it is possible to influence the turbulence in the at least one pulp suspension in a targeted manner.
  • the flow channels on the inlet side preferably have round, ie rotationally symmetrical inlet surfaces.
  • the turbulence generating means is in a preferred embodiment a turbulence generator or a tube bank.
  • the feeding device is arranged directly upstream of the latter in the direction of flow of the at least one fibrous suspension and downstream of the at least one fibrous suspension in the flow direction is a preferably machine-wide intermediate chamber.
  • the flow channels are preferably formed from a multiplicity of turbulence tubes and / or turbulence tube inserts. These components are preferably at least partially welded to the contact surfaces to the adjacent components with these, soldered and / or glued.
  • the headbox according to the invention is outstandingly suitable for use in a machine for producing a fibrous web, in particular paper or board web.
  • the headbox may be provided in a further embodiment with a well-known from a variety of publications dilution water control.
  • the fibrous web produced in the machine with a headbox according to the invention thus has consistently excellent properties, since, inter alia, the control of both its fiber orientation transverse profile and its basis weight cross-section is possible.
  • FIGS. 1a and 1b show vertical longitudinal sections through headboxes 1 a machine for producing a fibrous web, in particular paper or board web, from a pulp suspension 2.
  • the illustrated headboxes 1 can of course also be configured as multi-layer casseroles, which use at least two different pulp suspensions for producing a fibrous web.
  • the fibrous web may in particular be a paper, board or tissue web.
  • the Indian FIG. 1a Headbox 1 shown has a feeding device 3 which feeds the pulp suspension 2, for example in the embodiment of a transverse distributor pipe 4 shown or a rotary distributor (not illustrated) with a multiplicity of hoses.
  • the headbox 1 has a turbulence generator 5 (turbulence generating means) arranged downstream of the feeder 3 in the flow direction R (arrow) of the pulp suspension 2.
  • This turbulence generator 5 has a plurality of preferably in lines Z.1 to Z.4 and in columns S ( FIG. 2 ) and only schematically shown flow channels 6 ( FIG. 2 ) on.
  • the flow channels 6 are preferably formed in a known manner as thin-walled turbulence tubes and / or turbulence tube inserts with at least partially constant, at least partially diverging, at least partially converging and / or discontinuous flow cross sections.
  • the flow channels 6 are flowed through by the pulp suspension 2, wherein they are divided into turbulent pulp suspension partial flows 7 (FIG. FIG. 2 ) and after the exit from the turbulence generator 5 in a the turbulence generator 5 in the flow direction R (arrow) of the pulp suspension 2 downstream headbox 8 is brought together again to allow the formation of a machine-wide fibrous web.
  • the headbox 8 can be considered as a machine-wide chamber.
  • the Indian Figure 1 b illustrated headbox 1 corresponds at least in the second part of the flow path of the pulp suspension 2 in the FIG. 1a illustrated headbox. Thus, reference is hereby made to its description.
  • the headbox 1 of FIG. 1b between the feeding device 3 feeding the pulp suspension 2 and the turbulence generator 5 and in the flow direction R (arrow) of the pulp suspension 2 both a tube bank 9 (further turbulence generating means) and a preferably machine-wide chamber 10.
  • the chamber 10, which is also referred to as the intermediate chamber, may in a further embodiment have a plurality of partition walls, which at least in sections subdivide it into a plurality of sectioned partial chambers.
  • the tube bank 9 has a plurality of preferably in lines Z.1 to Z.4 and in columns S ( FIG. 2 ) and only schematically shown flow channels 6 ( FIG. 2 ) on.
  • the flow channels 6 are preferably formed in a known manner as thin-walled turbulence tubes and / or turbulence tube inserts with at least partially constant, at least partially diverging, at least partially converging and / or discontinuous flow cross sections.
  • the flow channels 6 are flowed through by the pulp suspension 2, wherein they are divided into turbulent pulp suspension partial flows 7 (FIG. FIG. 2 ) and after the exit from the tube bank 9 in the preferably machine-width chamber 10 is brought together again.
  • the preferably machine-wide chamber 10 in the flow direction R (arrow) of the pulp suspension 2 downstream turbulence generator 5 may be similar or even identical to that in the FIG. 1a be shown turbulence generator 5.
  • FIGS. 1a and 1b illustrated headbox 1 can both a straight basic contour ( FIG. 1a ) as well as a curved basic contour ( FIG. 1b ) exhibit.
  • the flow channels 6 of the turbulence generating means 5, 9 each have an inlet side 11 and an outlet side 12.
  • the respective outlet side 12 has a flat outlet surface 13 formed by the end of the respective flow channel 6.
  • the flow channels 6 On the inlet side 11, the flow channels 6 have round inlet surfaces 14.
  • FIGS. 2 to 6 show schematic views of the at least one turbulence generating means 5, 9 of the headbox 1 of FIGS. 1a and 1b against the flow direction R (arrow) of the pulp suspension second
  • each turbulence generating means 5, 9 a vertical A (double arrow), which is aligned by definition orthogonal to the cross-machine direction (CD direction), ie the so-called z-axis when viewed locally in or against the machine direction (MD direction) corresponds ,
  • the cross machine direction (CD direction) is identical to the orientation of the at least one row Z.
  • the outlet surfaces 13 of the flow channels 6 are each composed of a plurality of polygon sides 15.1 to 15.3 (FIG. FIGS. 2 to 4 and 6 ), 15.1 to 15.4 ( FIG. 5 ) having polygon 15, which has at least two internal angles ⁇ , ⁇ , which are smaller than 90 °, in particular smaller than 75 °.
  • the interior angles ⁇ , ⁇ are given for the sake of clarity only for an outlet surface 13 of a flow channel 6.
  • all outlet surfaces 13 of all flow channels 6 have such internal angles ⁇ , ⁇ .
  • polygon sides 15.1 to 15.3 ( FIGS. 2 to 4 and 6 ), 15.1 to 15.4 ( FIG. 5 ) of the respective polygon 15 are deviated from the vertical A (double arrow) of the turbulence generating means 5, 9.
  • the polygon sides 15.1 to 15.3 ( FIGS. 2 to 4 and 6 ), 15.1 to 15.4 ( FIG. 5 ) of the respective polygon 15 are shown for the sake of clarity only for a corresponding outlet surface 13 of at least one flow channel 6.
  • polygons 15 are formed from the same triangles 16.
  • the triangles 16 are here equilateral triangles, so that they have three internal angles ⁇ , ⁇ , ⁇ , which are smaller than 90 °, in particular smaller than 75 °.
  • the three internal angles ⁇ , ⁇ , ⁇ are each exactly 60 °.
  • the triangles 16 are generally at least as isosceles, preferably formed and even formed as equilateral triangles.
  • the flow channels 6 at least two adjacent rows Z are arranged mirror images of each other.
  • the mirror axis 17 is formed by a line. Alternatively, they are rectified and offset, preferably arranged in half offset from one another.
  • At least some of the polygons 15 of the row Z are formed from diamonds 18.
  • the free spaces 19 present between the adjacent diamonds 18 of a row Z can in turn be provided, as indicated, with flow channels 6, whose outlet surfaces 13 can be formed from at least isosceles, preferably equilateral triangles 20.
  • each rhombus 18 has at least two internal angles ⁇ , ⁇ which are smaller than 90 °, in particular smaller than 75 °.
  • the triangles 20 are here equilateral triangles, so that they have three internal angles ⁇ , ⁇ , ⁇ , which are smaller than 90 °, in particular smaller than 75 °.
  • the three internal angles ⁇ , ⁇ , ⁇ are each exactly 60 °.
  • kitse quadrants 21 are formed of kite quadrants 21.
  • the free spaces 22 present between the adjacent kite quadrilaterals 21 of a row Z can, in turn, in turn be provided with flow channels 6 of the adjacent, mirror-inverted and half-displaced ones, or be provided with the same row Z.
  • the mirror axis 17 is formed by a line.
  • the outlet surfaces 13 of the flow channels 6 can be formed of kite quadrilaterals 21 or of at least isosceles, preferably equilateral triangles 23.
  • each kite quadrilateral 21 at least two internal angles ⁇ , ⁇ , which are smaller than 90 °, in particular smaller than 75 °.
  • ⁇ , ⁇ which are smaller than 90 °, in particular smaller than 75 °.
  • isosceles triangles 23 which each have two internal angles ⁇ , ⁇ , which are smaller than 90 °, in particular smaller than 75 °.
  • FIG. 6 shows a further possible embodiment of the turbulence generating means of the headbox 1 in the form of a turbulence generator 5.
  • a turbulence generator 5 at least between two adjacent rows Z a known to those skilled slat 24 (FIG. FIGS. 1a and 1b ) arranged.
  • a lamella 24 is arranged between all adjacent rows Z in each case.
  • the blade 24 is known by a person skilled in the art and, for example in the German Offenlegungsschrift DE 199 62 709 A1 disclosed and preferably hinge-like blade holder 25 hingedly connected to the turbulence generating means 5, 9. The content of this document is hereby made the subject of the present description.
  • the characteristics of in the FIGS. 2 to 6 shown embodiments of the flow channels 6 of the headbox 1 can also be at least partially combined with one another for the expert in a suitable manner.
  • headbox 1 is particularly suitable for use in a machine for producing a fibrous web, in particular paper or board web.
  • the present invention provides a headbox of the type mentioned in the introduction, which avoids the disadvantages of the prior art as far as possible, preferably completely, and thus generates a flow which is as homogeneous as possible immediately downstream of the turbulence generating means. In particular, the lattice tracking flow and any segregation effects are minimized.

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Preliminary Treatment Of Fibers (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension, mit mindestens einer die mindestens eine Faserstoffsuspension zuführenden Zuführvorrichtung und mit mindestens einem Turbulenzerzeugungsmittel, in welchem beim Betrieb des Stoffauflaufs die mindestens eine Faserstoffsuspension durch eine Vielzahl von je eine Einlaufseite und eine Auslaufseite aufweisenden Strömungskanälen strömt, dadurch in turbulente Faserstoffsuspensionsteilströme aufgeteilt und nach dem Austritt aus dem Turbulenzerzeugungsmittel in einer vorzugsweise maschinenbreiten Kammer wieder zusammengeführt wird, wobei die jeweilige Auslaufseite eine ebene, durch das Ende des jeweiligen Strömungskanals gebildete Auslauffläche aufweist und wobei die jeweilige Auslauffläche des jeweiligen Strömungskanals jeweils aus einem mehrere Polygonseiten aufweisenden Polygon gebildet ist.
  • Ein derartiger Stoffauflauf ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 101 40 416 A1 bekannt.
  • Aus der Druckschrift DE 31 42 292 A1 ist ein Stoffauflauf mit einem Turbulenzerzeugungsmittel bekannt, dessen Strömungskanäle entweder kreisrunde oder vieleckige Querschnittsflächen aufweisen. Die vieleckigen Querschnittsflächen können eine rechteckige, insbesondere eine quadratische, oder eine sechseckige Form annehmen. Alle dargelegten Formenarten besitzen hierbei wenigstens eine gleiche Eigenschaft: sie weisen senkrechte Stege oder Anteile an senkrechten Wandungen auf. Es hat sich in der Praxis nun gezeigt, dass diese genannte Eigenschaft eine Gitternachlaufströmung in der mindestens einen Faserstoffsuspension erzeugt, die sich negativ auf die Eigenschaften der herzustellenden Faserstoffbahn auswirkt. Zudem bewirkt die genannte Eigenschaft auch Entmischungseffekte in der mindestens einen Faserstoffsuspension. Die Entmischungseffekte treten hierbei insbesondere bei einer Unterlastsituation im Stoffauflauf in Erscheinung.
  • Es ist also Aufgabe der Erfindung, einen Stoffauflauf der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die genannten Nachteile des Stands der Technik weitestgehend, vorzugsweise vollständig vermieden werden und somit eine möglichst homogene Strömung unmittelbar stromabwärts des Turbulenzerzeugungsmittels erzeugt wird. Insbesondere sollen die Gitternachlaufströmung und etwaige Entmischungseffekte auf ein Mindestmaß beschränkt werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das jeweilige Polygon zumindest zwei Innenwinkel aufweist, die kleiner als 90°, insbesondere kleiner als 75° sind, und dass alle Polygonseiten des jeweiligen Polygons von der Senkrechten des Turbulenzerzeugungsmittels abweichend ausgerichtet sind. Die Senkrechte des Turbulenzerzeugungsmittels ist dabei per Definition orthogonal zur Maschinenquerrichtung (CD-Richtung) ausgerichtet; sie entspricht also der so genannten z-Achse bei örtlicher Betrachtung in oder entgegen der Maschinenlaüfrichtung (MD-Richtung). Die abweichende Ausrichtung kennzeichnet eine nicht parallele Ausrichtung der Polygonseiten zur Senkrechten des Turbulenzerzeugungsmittels.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
  • Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme, insbesondere durch das Erfordernis von zumindest zwei Innenwinkeln, die kleiner als 90°, insbesondere kleiner als 75° sind, und der Eigenschaft, dass alle Polygonseiten des jeweiligen Polygons von der Senkrechten des Turbulenzerzeugungsmittels abweichend ausgerichtet sind, werden sowohl senkrechte Stege als auch Anteile an senkrechten Wandungen im Bereich des Turbulenzerzeugungsmittels zur Gänze vermieden. Zudem werden die zwischen den Auslaufflächen gelegenen Landflächen gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert. Hieraus resultierend werden die bisherigen Probleme bezüglich Gitternachlaufströmung und etwaige Entmischungseffekte merklich verringert.
  • In einer ersten bevorzugten Ausführungsform sind zumindest einige der Polygone aus Dreiecken, vorzugsweise aus gleichseitigen Dreiecken gebildet. Dabei ist eine Seite des Dreiecks entlang der Grundlinie, also quer zur Strömungsrichtung der mindestens einen Faserstoffsuspension, ausgerichtet. Die Dreiecke weisen den nicht zu vernachlässigenden Vorteil auf, dass die Landflächen auf ein Mindestmaß reduziert werden. Selbstverständlich können auch alle Strömungskanäle dreieckige Auslaufflächen aufweisen.
  • Der Stoffauflauf kann auch in mehreren Zeilen angeordnete Strömungskanäle aufweisen. Dabei können die Strömungskanäle zumindest zweier benachbarter Zeilen spiegelbildlich oder gleichgerichtet zueinander angeordnet sein. In Ergänzung können sie auch versetzt, vorzugsweise hälftig versetzt zueinander angeordnet sein. Somit kann für eine ausgesuchte Betriebsart des Stoffauflaufs eine optimale Anordnungsmöglichkeit gewählt werden.
  • Damit in der mindestens einen Faserstoffsuspension ein Mindestmaß an einer Mikroturbulenz erhalten bleibt bzw. erzeugt wird, ist zumindest zwischen zwei, vorzugsweise zwischen allen benachbarten Zeilen eine Lamelle angeordnet, die mittels eines vorzugsweise scharnierartigen Lamellenhalters gelenkig mit dem Turbulenzerzeugungsmittel verbunden ist.
  • In zwei weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind zumindest einige der Polygone aus Rauten oder aus Drachenvierecken gebildet. Dabei können die Strömungskanäle zumindest zweier benachbarter Zeilen wiederum spiegelbildlich und hälftig versetzt zueinander angeordnet sein. Auch hierbei ergeben sich die bereits genannten Vorteile.
  • Weiterhin weisen die Strömungskanäle bevorzugt Strömungsquerschnitte auf, die sich in Strömungsrichtung der mindestens einen Faserstoffsuspension stetig und/oder stufenförmig erweitern. Dadurch kann gezielt Einfluss auf die Turbulenz in der mindestens einen Faserstoffsuspension genommen werden.
  • Im Hinblick auf strömungstechnisch optimale Einlaufbedingungen in das Turbulenzerzeugungsmittel weisen die Strömungskanäle auf der Einlaufseite bevorzugt runde, das heißt rotationsymmetrische Einlaufflächen auf.
  • Das Turbulenzerzeugungsmittel ist in bevorzugter praktischer Ausführung ein Turbulenzerzeuger oder eine Röhrenbank.
  • Im Falle seiner Ausführung als Turbulenzerzeuger ist diesem in Strömungsrichtung der mindestens einen Faserstoffsuspension eine vorzugsweise maschinenbreite Zwischenkammer vorgeordnet und in Strömungsrichtung der mindestens einen Faserstoffsuspension eine maschinenbreite Stoffauflaufdüse nachgeordnet. Hingegen ist im Falle seiner Ausführung als Röhrenbank dieser in Strömungsrichtung der mindestens einen Faserstoffsuspension die Zuführvorrichtung unmittelbar vorgeordnet und in Strömungsrichtung der mindestens einen Faserstoffsuspension eine vorzugsweise maschinenbreite Zwischenkammer nachgeordnet.
  • Die Strömungskanäle sind bevorzugt aus einer Vielzahl von Turbulenzrohren und/oder Turbulenzrohrinserts gebildet. Diese Bauteile sind in bevorzugter Weise zumindest teilweise an den Berührungsflächen zu den benachbarten Bauteilen mit diesen verschweißt, verlötet und/oder verklebt.
  • Der erfindungsgemäße Stoffauflauf eignet sich in hervorragender Weise zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn.
  • Dabei kann der Stoffauflauf in weiterer Ausgestaltung auch mit einer aus einer Vielzahl an Druckschriften bekannten Verdünnungswasser-Regelung versehen sein. Die in der Maschine mit einem erfindungsgemäßen Stoffauflauf hergestellte Faserstoffbahn weist somit durchwegs hervorragende Eigenschaften auf, da unter anderem die Regelung sowohl ihres Faserorientierungsquerprofils als auch ihres Flächengewichtsquerprofils möglich ist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
  • Es zeigen
    • Figuren 1a und 1b
    zwei vertikale Längsschnitte durch bekannte Stoffaufläufe einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn; und
    Figuren 2 bis 6
    schematische Ansichten des mindestens einen Turbulenzerzeugungsmittels des Stoffauflaufs der Figur 1 entgegen der Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension.
  • Die Figuren 1a und 1b zeigen vertikale Längsschnitte durch Stoffaufläufe 1 einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus einer Faserstoffsuspension 2. Die dargestellten Stoffaufläufe 1 können selbstverständlich auch als Mehrschichtenstoffaufläufe ausgebildet sein, die zumindest zwei unterschiedliche Faserstoffsuspensionen zur Herstellung einer Faserstoffbahn verwenden. Die Faserstoffbahn kann dabei insbesondere eine Papier-, Karton- oder Tissuebahn sein.
  • Der in der Figur 1a dargestellte Stoffauflauf 1 weist eine die Faserstoffsuspension 2 zuführende Zuführvorrichtung 3, beispielsweise in der Ausführung eines dargestellten Querverteilrohrs 4 oder eines nicht dargestellten Rundverteilers mit einer Vielzahl an Schläuchen, auf.
  • Weiterhin verfügt der Stoffauflauf 1 über einen der Zuführvorrichtung 3 in Strömungsrichtung R (Pfeil) der Faserstoffsuspension 2 nachgeordneten Turbulenzerzeuger 5 (Turbulenzerzeugungsmittel). Dieser Turbulenzerzeuger 5 weist eine Vielzahl von vorzugsweise in Zeilen Z.1 bis Z.4 und in Spalten S (Figur 2) angeordneten und lediglich schematisch dargestellten Strömungskanälen 6 (Figur 2) auf. Die Strömungskanäle 6 sind in bekannter Weise vorzugsweise als dünnwandige Turbulenzrohre und/oder Turbulenzrohrinserts mit zumindest streckenweise konstanten, zumindest streckenweise divergierenden, zumindest streckenweise konvergierenden und/oder sprunghaften Strömungsquerschnitten ausgebildet.
  • Beim Betrieb des Stoffauflaufs 1 werden die Strömungskanäle 6 von der Faserstoffsuspension 2 durchströmt, wobei sie in turbulente Faserstoffsuspensionsteilströme 7 (Figur 2) aufgeteilt und nach dem Austritt aus dem Turbulenzerzeuger 5 in einer dem Turbulenzerzeuger 5 in Strömungsrichtung R (Pfeil) der Faserstoffsuspension 2 nachgeordneten Stoffauflaufdüse 8 wieder zusammengeführt wird, um die Bildung einer maschinenbreiten Faserstoffbahn zu ermöglichen. Die Stoffauflaufdüse 8 kann dabei als maschinenbreite Kammer betrachtet werden.
  • Der in der Figur 1 b dargestellte Stoffauflauf 1 entspricht zumindest im zweiten Teil des Strömungswegs der Faserstoffsuspension 2 dem in der Figur 1a dargestellten Stoffauflauf. Somit wird hiermit auf dessen Beschreibung Bezug genommen.
  • In Erweiterung zu dem in der Figur 1a dargestellten Stoffauflauf 1 weist der Stoffauflauf 1 der Figur 1b zwischen der die Faserstoffsuspension 2 zuführenden Zuführvorrichtung 3 und dem Turbulenzerzeuger 5 und in Strömungsrichtung R (Pfeil) der Faserstoffsuspension 2 sowohl eine Röhrenbank 9 (weiteres Turbulenzerzeugungsmittel) als eine vorzugsweise maschinenbreite Kammer 10 auf. Die auch als Zwischenkammer bezeichnete Kammer 10 kann in weiterer Ausgestaltung mehrere Trennwände aufweisen, die sie zumindest streckenweise in mehrere sektionierte Teilkammern unterteilt.
  • Die Röhrenbank 9 weist eine Vielzahl von vorzugsweise in Zeilen Z.1 bis Z.4 und in Spalten S (Figur 2) angeordneten und lediglich schematisch dargestellten Strömungskanälen 6 (Figur 2) auf. Die Strömungskanäle 6 sind in bekannter Weise vorzugsweise als dünnwandige Turbulenzrohre und/oder Turbulenzrohrinserts mit zumindest streckenweise konstanten, zumindest streckenweise divergierenden, zumindest streckenweise konvergierenden und/oder sprunghaften Strömungsquerschnitten ausgebildet.
  • Beim Betrieb des Stoffauflaufs 1 werden die Strömungskanäle 6 von der Faserstoffsuspension 2 durchströmt, wobei sie in turbulente Faserstoffsuspensionsteilströme 7 (Figur 2) aufgeteilt und nach dem Austritt aus der Röhrenbank 9 in der vorzugsweise maschinenbreiten Kammer 10 wieder zusammengeführt wird.
  • Der der vorzugsweise maschinenbreiten Kammer 10 in Strömungsrichtung R (Pfeil) der Faserstoffsuspension 2 nachgeordnete Turbulenzerzeuger 5 kann ähnlich oder sogar identisch mit dem in der Figur 1a dargestellten Turbulenzerzeuger 5 sein.
  • Der jeweilige in den beiden Figuren 1a und 1b dargestellte Stoffauflauf 1 kann sowohl eine gerade Grundkontur (Figur 1a) als auch eine gekrümmte Grundkontur (Figur 1b) aufweisen.
  • Die in den beiden Figuren 1a und 1b dargestellten Strömungskanäle 6 der Turbulenzerzeugungsmittel 5, 9 haben je eine Einlaufseite 11 und eine Auslaufseite 12. Die jeweilige Auslaufseite 12 weist eine ebene, durch das Ende des jeweiligen Strömungskanals 6 gebildete Auslauffläche 13 auf. Auf der Einlaufseite 11 weisen die Strömungskanäle 6 runde Einlaufflächen 14 auf.
  • Die Figuren 2 bis 6 zeigen schematische Ansichten des mindestens einen Turbulenzerzeugungsmittels 5, 9 des Stoffauflaufs 1 der Figuren 1a und 1b entgegen der Strömungsrichtung R (Pfeil) der Faserstoffsuspension 2.
  • Dabei sind deutlich die Auslaufseiten 12 der in Zeilen Z und Spalten S angeordneten Strömungskanäle 6 mit ihren Auslaufflächen 13 zu erkennen. In den Darstellungen sind die Strömungskanäle 6 lediglich in einer Zeile Z oder in zwei Zeilen Z angeordnet. Diese Anordnungen sind lediglich exemplarisch, selbstverständlich können die Strömungskanäle 6 jeweils in einer Vielzahl an Zeilen Z angeordnet sein. Zudem weist jedes Turbulenzerzeugungsmittel 5, 9 eine Senkrechte A (Doppelpfeil) auf, die per Definition orthogonal zur Maschinenquerrichtung (CD-Richtung) ausgerichtet ist, also der so genannten z-Achse bei örtlicher Betrachtung in oder entgegen der Maschinenlaufrichtung (MD-Richtung) entspricht. Die Maschinenquerrichtung (CD-Richtung) ist identisch mit der Ausrichtung der mindestens einen Zeile Z.
  • Die Auslaufflächen 13 der Strömungskanäle 6 sind jeweils aus einem mehrere Polygonseiten 15.1 bis 15.3 (Figuren 2 bis 4 und 6), 15.1 bis 15.4 (Figur 5) aufweisenden Polygon 15 gebildet, welches zumindest zwei Innenwinkel α, β aufweist, die kleiner als 90°, insbesondere kleiner als 75° sind. Die Innenwinkel α, β sind der Übersichtlichkeit halber lediglich für eine Auslauffläche 13 eines Strömungskanals 6 angegeben. Selbstverständlich weisen alle Auslaufflächen 13 aller Strömungskanäle 6 derartige Innenwinkel α, β auf.
  • Weiterhin sind die Polygonseiten 15.1 bis 15.3 (Figuren 2 bis 4 und 6), 15.1 bis 15.4 (Figur 5) des jeweiligen Polygons 15 von der Senkrechten A (Doppelpfeil) des Turbulenzerzeugungsmittels 5, 9 abweichend ausgerichtet. Die Polygonseiten 15.1 bis 15.3 (Figuren 2 bis 4 und 6), 15.1 bis 15.4 (Figur 5) des jeweiligen Polygons 15 sind der Übersichtlichkeit halber lediglich für eine entsprechende Auslauffläche 13 mindestens eines Strömungskanals 6 angegeben.
  • In den Ausführungen der Figuren 2, 3 und 6 sind alle Polygone 15 aus gleichen Dreiecken 16 gebildet. Die Dreiecke 16 sind hierbei gleichseitige Dreiecke, so dass sie drei Innenwinkel α, β, γ aufweisen, die kleiner als 90°, insbesondere kleiner als 75° sind. Im vorliegenden Fall sind die drei Innenwinkel α, β, γ jeweils genau 60°.
  • Die Dreiecke 16 sind allgemein zumindest als gleichschenklige, vorzugsweise und dargestellt sogar als gleichseitige Dreiecke ausgebildet.
  • In der Ausführung der Figur 2 sind die Strömungskanäle 6 zumindest zweier benachbarter Zeilen Z spiegelbildlich zueinander angeordnet. Die Spiegelachse 17 wird dabei von einer Linie gebildet. Alternativ sind sie gleichgerichtet und versetzt, vorzugsweise hälftig versetzt zueinander angeordnet.
  • Hingegen sind in der Ausführung der Figur 3 die Strömungskanäle 6 zumindest zweier benachbarter Zeilen Z gleichgerichtet zueinander angeordnet.
  • In einer weiteren Ausführung gemäß Figur 4 sind zumindest einige der Polygone 15 der Zeile Z aus Rauten 18 gebildet. Die zwischen den benachbarten Rauten 18 einer Zeile Z vorhandenen Freiräume 19 können in angedeuteter Weise wiederum mit Strömungskanälen 6 versehen sein, deren Auslaufflächen 13 aus zumindest gleichschenkligen, vorzugsweise gleichseitigen Dreiecken 20 gebildet sein können.
  • Wie bereits erwähnt, weist jede Raute 18 zumindest zwei Innenwinkel α, β auf, die kleiner als 90°, insbesondere kleiner als 75° sind. Gleiches gilt selbstverständlich auch für die Dreiecke 20. Die Dreiecke 20 sind hierbei gleichseitige Dreiecke, so dass sie drei Innenwinkel α, β, γ aufweisen, die kleiner als 90°, insbesondere kleiner als 75° sind. Im vorliegenden Fall sind die drei Innenwinkel α, β, γ jeweils genau 60°.
  • In der Ausführung der Figur 5 sind zumindest einige der Polygone 15 einer Zeile Z aus Drachenvierecken 21 gebildet. Die zwischen den benachbarten Drachenvierecken 21 einer Zeile Z vorhandenen Freiräume 22 können in angedeuteter Weise wiederum mit Strömungskanälen 6 der benachbarten, spiegelbildlich und hälftig versetzt, oder der gleichen Zeile Z versehen sein. Die Spiegelachse 17 wird dabei von einer Linie gebildet. Je nach Anordnung und Lage können die Auslaufflächen 13 der Strömungskanäle 6 aus Drachenvierecken 21 oder aus zumindest gleichschenkligen, vorzugsweise gleichseitigen Dreiecken 23 gebildet sein.
  • Wiederum wie bereits erwähnt, weist jedes Drachenviereck 21 zumindest zwei Innenwinkel α, β auf, die kleiner als 90°, insbesondere kleiner als 75° sind. Gleiches gilt selbstverständlich auch für die gleichschenkligen Dreiecke 23, die jeweils zwei Innenwinkel α, β aufweisen, die kleiner als 90°, insbesondere kleiner als 75° sind.
  • Die Figur 6 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform des Turbulenzerzeugungsmittels des Stoffauflaufs 1 in Form eines Turbulenzerzeugers 5. Dabei ist zumindest zwischen zwei benachbarten Zeilen Z eine dem Fachmann bekannte Lamelle 24 (Figuren 1a und 1b) angeordnet. Vorzugsweise ist zwischen allen benachbarten Zeilen Z jeweils eine Lamelle 24 angeordnet. Die Lamelle 24 ist mittels eines dem Fachmann bekannten und beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 62 709 A1 offenbarten und vorzugsweise scharnierartigen Lamellenhalters 25 gelenkig mit dem Turbulenzerzeugungsmittel 5, 9 verbunden. Der Inhalt dieser Druckschrift wird hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht.
  • Die dargestellte Ausführungsform an Strömungskanälen 6 entspricht der Ausführungsform der Figur 2. Es ist selbstverständlich, dass auch die Ausführungsformen der Figuren 3 und 4 ihre entsprechende Verwendung finden können.
  • Die Merkmale der in den Figuren 2 bis 6 gezeigten Ausführungsformen der Strömungskanäle 6 des Stoffauflaufs 1 können für den Fachmann in nahe liegender Weise auch zumindest teilweise miteinander kombiniert werden.
  • Der in den Figuren, insbesondere in den Figuren 2 bis 6 dargestellte Stoffauflauf 1 eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn.
  • Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Stoffauflauf der eingangs genannten Art geschaffen wird, der die genannten Nachteile des Stands der Technik weitestgehend, vorzugsweise vollständig vermeidet und somit eine möglichst homogene Strömung unmittelbar stromabwärts des Turbulenzerzeugungsmittels erzeugt. Insbesondere werden die Gitternachlaufströmung und etwaige Entmischungseffekte auf ein Mindestmaß beschränkt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Stoffauflauf
    2
    Faserstoffsuspension
    3
    Zuführvorrichtung
    4
    Querverteilrohr
    5
    Turbulenzerzeuger
    6
    Strömungskanal
    7
    Faserstoffsuspensionsteilstrom
    8
    Stoffauflaufdüse
    9
    Röhrenbank
    10
    Kammer
    11
    Einlaufseite
    12
    Auslaufseite
    13
    Auslauffläche
    14
    Einlauffläche
    15
    Polygon
    15.1 bis 15.3
    Polygonseite
    15.1 bis 15.4
    Polygonseite
    16
    Dreieck
    17
    Spiegelachse
    18
    Raute
    19
    Freiraum
    20
    Dreieck
    21
    Drachenviereck
    22
    Freiraum
    23
    Dreieck
    24
    Lamelle
    25
    Lamellenhalter
    A
    Senkrechte (Doppelpfeil)
    R
    Strömungsrichtung (Pfeil)
    S
    Spalte
    Z, Z.1 bis Z.4
    Zeile
    α
    Innenwinkel
    β
    Innenwinkel
    γ
    Innenwinkel

Claims (15)

  1. Stoffauflauf (1) einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension (2), mit mindestens einer die mindestens eine Faserstoffsuspension (2) zuführenden Zuführvorrichtung (3) und mit mindestens einem Turbulenzerzeugungsmittel (5; 9), in welchem beim Betrieb des Stoffauflaufs (1) die mindestens eine Faserstoffsuspension (2) durch eine Vielzahl von je eine Einlaufseite (11) und eine Auslaufseite (12) aufweisenden Strömungskanälen (6) strömt, dadurch in turbulente Faserstoffsuspensionsteilströme (7) aufgeteilt und nach dem Austritt aus dem Turbulenzerzeugungsmittel (5; 9) in einer vorzugsweise maschinenbreiten Kammer (8; 10) wieder zusammengeführt wird, wobei die jeweilige Auslaufseite (12) eine ebene, durch das Ende des jeweiligen Strömungskanals (6) gebildete Auslauffläche (13) aufweist und wobei die jeweilige Auslauffläche (13) des jeweiligen Strömungskanals (6) jeweils aus einem mehrere Polygonseiten (15.1 bis 15.3; 15.1 bis 15.4) aufweisenden Polygon (15) gebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das jeweilige Polygon (15) zumindest zwei Innenwinkel (α, β; α, β, γ) aufweist, die kleiner als 90°, insbesondere kleiner als 75° sind, und
    dass alle Polygonseiten (15.1 bis 15.3; 15.1 bis 15.4) des jeweiligen Polygons (15) von der Senkrechten (A) des Turbulenzerzeugungsmittels (5; 9) abweichend ausgerichtet sind.
  2. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest einige der Polygone (15) aus Dreiecken (16; 20; 23), vorzugsweise aus gleichseitigen Dreiecken (16; 20; 23) gebildet sind.
  3. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Strömungskanäle (6) in mehreren Zeilen (Z; Z.1 bis Z.4) angeordnet sind.
  4. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Strömungskanäle (6) zumindest zweier benachbarter Zeilen (Z; Z.1 bis Z.4) spiegelbildlich zueinander angeordnet sind.
  5. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Strömungskanäle (6) zumindest zweier benachbarter Zeilen (Z; Z.1 bis Z.4) gleichgerichtet zueinander angeordnet sind.
  6. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Strömungskanäle (6) zumindest zweier benachbarter Zeilen (Z; Z.1 bis Z.4) versetzt, vorzugsweise hälftig versetzt zueinander angeordnet sind.
  7. Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest zwischen zwei, vorzugsweise zwischen allen benachbarten Zeilen (Z; Z.1 bis Z.4) eine Lamelle (24) angeordnet ist, die mittels eines vorzugsweise scharnierartigen Lamellenhalters (25) gelenkig mit dem Turbulenzerzeugungsmittel (5; 9) verbunden ist.
  8. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest einige der Polygone (15) aus Rauten (18) gebildet sind.
  9. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest einige der Polygone (15) aus Drachenvierecken (21) gebildet sind.
  10. Stoffauflauf (1) nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Strömungskanäle (6) zumindest zweier benachbarter Zeilen (Z; Z.1 bis Z.4) spiegelbildlich und hälftig versetzt zueinander angeordnet sind.
  11. Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Strömungskanäle (6) Strömungsquerschnitte aufweisen, die sich in Strömungsrichtung (R) der mindestens einen Faserstoffsuspension (2) stetig und/oder stufenförmig erweitern.
  12. Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Strömungskanäle (6) auf der Einlaufseite (11) runde Einlaufflächen (14) aufweisen.
  13. Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Turbulenzerzeugungsmittel ein Turbulenzerzeuger (5) ist, dem in Strömungsrichtung (R) der mindestens einen Faserstoffsuspension (2) eine vorzugsweise maschinenbreite Zwischenkammer (10) vorgeordnet ist, und dass dem Turbulenzerzeuger (5) in Strömungsrichtung (R) der mindestens einen Faserstoffsuspension (2) eine maschinenbreite Stoffauflaufdüse (8) nachgeordnet ist.
  14. Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Turbulenzerzeugungsmittel eine Röhrenbank (9) ist, der in Strömungsrichtung (R) der mindestens einen Faserstoffsuspension (2) die Zuführvorrichtung (3) unmittelbar vorgeordnet ist, und
    dass der Röhrenbank (9) in Strömungsrichtung (R) der mindestens einen Faserstoffsuspension (2) eine vorzugsweise maschinenbreite Zwischenkammer (10) nachgeordnet ist.
  15. Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mit einem Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
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