EP2255035B1

EP2255035B1 - Stoffauflauf für eine papier- oder kartonmaschine

Info

Publication number: EP2255035B1
Application number: EP09722945.4A
Authority: EP
Inventors: Hans Loser; Markus Häußler; Thomas RÜHL
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2008-03-20
Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2029-03-16
Also published as: WO2009115479A1; DE102008000778A1; EP2255035A1; CN102066660B; CN102066660A; JP2011515595A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stoffauflauf für eine Papier- oder Kartonmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Papier- oder Kartonmaschine mit einem derartigen Stoffauflauf.
Papier oder Karton ist ein flächiger, aus Fasern vorwiegend pflanzlicher Herkunft sowie aus Hilfsstoffen bestehender Werkstoff. Die Herstellung dieses Werkstoffs erfolgt industriell meist mittels einer Papiermaschine, wie einer Fourdriniermaschine. In der Nasspartie der Papiermaschine erfolgt die Entwässerung von in Wasser dispergierten Fasern, meist Holzfasern. Man spricht in diesem Zusammenhang von einer Feststoffaufschwemmung oder einer Faserstoffsuspension, oft kurz Gutstoff, Papierstoff oder einfach nur Stoff, solange noch unverdünnt auch von Ganzstoff. Der Stoff wird mittels eines Stoffauflaufs auf ein Siebband, welches auch als Doppelsieb, beispielsweise mit einem Untersieb und einem Obersieb wie in der WO 01/83882 A2 beschrieben, ausgebildet sein kann, aufgebracht. Der auf das Siebband aufgebrachte Stoff wird auch als Papierbahn oder kurz als Bahn bezeichnet.
Der Hauptbestandteil der in den Stoffauflauf eingeleiteten Faserstoffsuspension und somit des fertigen Papiers oder der Karton sind pflanzliche Faserrohstoffe, auch Halbstoffe genannt, als deren Hauptquelle Hölzer, zunehmend aber auch recyclebares Altpapier oder Chemiefasern, dienen. Die nicht faserigen Einsatzstoffe der Papier- oder Kartonherstellung bezeichnet man dagegen als Papierhilfsmittel oder einfach als Hilfsstoffe.
Zu den Hilfsstoffen zählen insbesondere Stoffe wie Füllstoffe oder jegliche Art von Chemikalien, man spricht auch von Papierchemikalien. Im Zusammenhang mit letzteren sind so genannte Retentionsmittel von Bedeutung, welche insbesondere zur Retention der Füllstoffe und Feinstoffe in der Papierbahn, das heißt zur Bindung von Füll- und Feinstoffen an die Fasern, beitragen.
Die Hauptaufgabe eines Stoffauflaufs an einer Papiermaschine ist es, die faser-und hilfsstoffhaltige Suspension örtlich, das heißt in der Breite, kurz CD für "Cross Direction", und zeitlich, das heißt in Laufrichtung der Papiermaschine, kurz MD für "Machine Direction", gleichmäßig auf dem umlaufenden Siebband zu verteilen. Es ist bekannt, mittels von Stoffaufläufen, in welchen der Verteilerkopf in Abschnitte unterteilt ist, mehrschichtige Bahnen zu bilden. Bei der Entwässerung entsteht aus der Faserstoffsuspension im Zuge der Blattbildung ein Faserfilz, der anschließend verdichtet und in der Trockenpartie der Papiermaschine getrocknet wird.
Stoffaufläufe sind in unterschiedlichen Ausformungen bekannt. Um ein gleichmäßiges Fließen des Papierstoffs auf das Bildungssieb oder auf die Bildungssiebe zu bewerkstelligen, kann der Stoffauflauf gemäß der DE 696 13 689 T2 einen Einlassverteilerkopf oder Verteiler aufweisen, welcher in der Regel eine sich verjüngende Konfiguration aufweist. Zwischen dem Einlassverteilerkopf und einer Stauvorrichtung, letztere wird auch als Düse des Stoffauflaufs bezeichnet, kann sich eine große Anzahl von Verteilerrohren, die in einer Art Rohrbatterie regelmäßig angeordnet sind, befinden.
Ein Former sowie ein Stoffauflauf für einen solchen Former sind beispielsweise aus der WO 02/063097 A2 bekannt. Der Stoffauflauf umfasst wenigstens eine Stoffsuspensionszuführung, einen mehrere Kanäle aufweisenden Turbulenzblock und/oder einen mehrere Kanäle aufweisenden Rohrgenerator und eine Stoffauflaufdüse, deren Suspensionsstrahl auf eine freie oder freiliegende Oberfläche eines Entwässerungsbands auftrifft, wobei zumindest einem Teil der Kanäle und/oder der Stoffauflaufdüse wirbelbildende Mittel zugeordnet sind, um in den durch die betreffenden Kanäle hindurch geführten Suspensionsteilströmen beziehungsweise in der Stoffauflaufdüse Wirbelströmungen zu erzeugen, und wobei der Suspensionsstrahl auf seiner vom Entwässerungsband abgewandten Seite zumindest teilweise durch eine Wand abgedeckt ist.
Die DE 697 19 756 T2 beschreibt einen Stoffauflauf mit einer Einrichtung zum Kombinieren einer Verdünnungsströmung mit der Ganzstoffströmung, die von dem Einlasskopf der Papiermaschine beziehungsweise Pappmaschine abgeleitet wird, wobei die Verdünnungsflüssigkeit, die vorzugsweise Verdünnungswasser ist, in Verbindung mit der Ganzstoffströmung tritt, die von dem Einlasskopf vorzugsweise in Verbindung mit der Röhrensammelleitung tritt, die nach dem Einlasskopf angeordnet ist. Bei diesem Stoffauflaufaufbau kann das Grundgewicht der Bahn über die Siebbreite durch Durchgangsregulierventile reguliert werden, die die erwünschte Verdünnungsströmung zu verschiedenen Orten über die Breite des Stoffauflaufs treten lassen.
Die EP-A-0 745 721 beschreibt ein Stoffzufuhrsystem für einen Mehrschichtenstoffauflauf und ein Verfahren im Betrieb eines Mehrschichtenstoffauflauf, in welchem eine Stoffzusammensetzung in jeden Einlassverteiler des Mehrschichtenstoffauflauf gespeist wird, der aus demselben Frischstoff erzeugt worden ist, indem die notwendigen Chemikalien und Füllstoffe zu separaten Abschnitten des Frischstoffs hinzugegeben worden sind. In dem Stoffzufuhrsystem des Mehrschichtenstoffauflaufs wird zumindest eine Verdünnungswasserleitung geleitet.
Der DE 697 15 900 T2 kann ein Mehrschichtenstoffauflauf für eine Papier- oder Pappmaschine entnommen werden, wobei der Mehrlagenstoffauflauf über die Breite Verteilungsventile für Verdünnungswasser hat.
Aus der DE 699 20 426 T2 geht ein Verfahren zum Auftragen einer Lage aus einer Beimengung bei der Bahnformereinheit einer Kartonmaschine hervor, bei dem aus einem gleichen Zwischenganzstoff zwei Teilströmungen erzeugt werden. Zu der einen Teilströmung, aus der die Seite ausgebildet wird, die an der Seite der zu kombinierenden Lage angeordnet wird, werden an einem Punkt vor der Pumpe, an einem Punkt nach der Pumpe und/oder an dem Punkt nach dem Maschinensieb die Beimengungen hinzugefügt, um den Feinstoffgehalt in der Lage und die Verbindungsfestigkeit zwischen den Seiten zu erhöhen. Danach treten die Teilströmungen in einen Mehrlagenstoffauflauf, der in der herkömmlichen Weise Einlassköpfe, eine Röhrensammelleitung, die mit jedem Einlasskopf verbunden ist, eine Zwischenkammer, die mit der Röhrensammelleitung verbunden ist, einen Turbulenzgenerator und Turbulenzröhren, einen Auslaufdüsenkonus nach dem Turbulenzgenerator und Flügel, die die Lagen in dem Auslaufdüsenkonus trennen, aufweist.
Wie einleitend angedeutet werden dem Stoff herkömmlich vor dem Stoffauflauf insbesondere Retentions- und Flockungsmittel beigemengt, die bekanntlich zur Steuerung der Entwässerung und zur Steuerung der Konsistenz des Faserbreis dienen. Sie erfüllen bei der Papier- oder Kartonherstellung die Aufgabe, durch Umladung oder Brückenbildung die Verknüpfung von Fasern und Füllstoffen zu bewirken und die Retention und das Entwässerungsverhalten günstig im Sinne der Produktqualität zu beeinflussen.
Eingesetzt werden als Retentionsmittel hochmolekulare Verbindungen wie Polyamine, Polyamidoamine, Polyacrylamide, Polyethylenimine, kationische Stärke und Guarderivate. Als Entwässerungsbeschleuniger verwendet man Polyamine und Polyethylenimine.
Bisher werden beim Papierherstellungsprozess, wie dies auch aus den oben zitierten Ständen der Technik hervorgeht, insbesondere die Retentionsmittel in der Regel vor und/oder nach dem Sichter, jedoch vor dem Stoffauflauf, jedenfalls vor beziehungsweise spätestens im Verteiler, zugegeben. Sichter oder Sortierer, in der Papierfachsprache auch Screen genannt, können beispielsweise als Vertikalsichter oder als Maschinensieb ausgebildet sein. Sie dienen bekanntlich der Reinigung der Faserstoffsuspensionen, bevor diese in den Stoffauflauf weitergeleitet werden.
Versuche der Anmelderin zur Entflockung von Faserstoffsuspensionen über Erhöhung des Druckverlusts im Stoffauflauf haben gezeigt, dass diese Maßnahme die Wirkung des vor beziehungsweise kurz nach dem Sichter zudosierten Retentionsmittels stark vermindert.
Der DE 696 13 689 T2 kann ein ähnlicher Befund entnommen werden. Dort ist ausgeführt, dass Polymere als Hilfsstoffe ihre Wirksamkeit verlieren, wenn sie dem zunehmenden Schub ausgesetzt werden, welcher oft in dem Papierstoff vorhanden ist, während sich derselbe auf den Auslass des Stoffauflaufs hin bewegt. Dies deshalb, weil die Polymere ein hohes Molekulargewicht aufweisen und ihre langen Ketten unter der Einwirkung des Schubs der Faserstoffsuspension auseinander brechen. Andere Zusatzstoffe, wie etwa Füllstoffe, würden im Idealfall nicht gleichmäßig über die Dicke oder in der z- Richtung der Papierbahn verteilt sein, sondern sich vielmehr an den Oberflächen konzentrieren. Die DE 696 13 689 T2 empfiehlt daher für ein System zum Einspritzen von Zusatzstoffen in den Stoffauflauf, Komponenten zum Modifizieren des Papierstoffs in der Richtung der Dicke der Papierbahn kontrolliert einzuspritzen, insbesondere Weichmacher auf einer ausgewählten Ebene in der Richtung der Dicke in die gebildete Papierbahn einzuführen und über eine große Anzahl von Speiseleitungen in den Einlassverteiler eines Stoffauflaufs zu entladen. Weichmacher haben bekanntlich die Aufgabe, die Geschmeidigkeit, Falzfähigkeit, Dehnbarkeit, Saugfähigkeit und Satinierbarkeit von Papier zu verbessern sowie das Stauben zu verhindern. Zum Einsatz kommen Stoffe wie Paraffine, quaternäre Ammoniumverbindungen, Polyethylenglykole oder Polyalkohole.
Ganz in diesem Sinne argumentiert auch die DE 102 55 842 A1 , der ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen von Chemikalien in eine Fasersuspension zu entnehmen ist. Man war, laut dieser Schrift, bestrebt, in Papier- und Kartonherstellungsprozessen in der Strömung Turbulenz bewirkende Vorrichtungen für diesen Zweck auszunutzen, indem man Chemikalienkomponenten vor diesen Sortierern und Pumpen zusetzte. Beim schnellen Rotieren der Sortiererbeziehungsweise Pumpen-Rotorschaufeln entstehen außerordentlich starke Scherfelder, die Turbulenz bewirken. In der Praxis können sich die so entstandenen Scherfelder sogar als zu stark erweisen und dann zu einer Zerstückelung von Polymerketten führen, was die Wirkung der Polymere als Retentionsmittel herabsetzt. Fasersuspensionen neigen typischerweise zu Flockenbildung, was im Hinblick auf optimales Untermischen von Chemikalien ein Problem darstellt. Auflösen lässt sich die Flockenstruktur laut DE 102 55 842 A1 durch Erzeugen ausreichender Turbulenz in der Strömung. Eine vorteilhafte Methode zur Fluidisierung der Fasersuspension bestehe in der Erzeugung von Turbulenz in einem stufenförmigen Erweiterungsteil des Strömungskanals der Fasersuspension. Die Intensität des in der rotationssymmetrischen Erweiterung des Strömungskanals erzeugten Scherfelds reicht aus, für das Untermischen der Chemikalien optimale Bedingungen zu schaffen, jedoch bleiben die Schubspannungen beträchtlich geringer als zum Beispiel in dem von Pumpen- oder Sortiererschaufeln erzeugten Scherfeld. Die optimale Methode, Chemikalien unter das gesamte Volumen der Fasersuspension zu mischen, bestehe darin, die verschiedenen Komponenten so in die Rohrerweiterung einzubringen, dass sie an die Grenzfläche des sich hinter der Erweiterung bildenden rücklaufenden Wirbels geleitet werden und so in ein ausreichend intensives, aber die Polymer-Molekülketten unzerstückelt lassendes Scherfeld geraten. Die Dosierung der Chemikalien kann dabei entweder an einer einzigen oder an mehreren aufeinander folgenden Rohrerweiterungsstufen erfolgen.
Alle oben genannten Stände der Technik weisen gemäß dem zuvor beschriebenen Befund den Nachteil auf, dass die Papierchemikalien, insbesondere das Retentionsmittel, derart im Stoffauflauf zugegeben werden, dass sie durch einen starken Druckabfall beziehungsweise ein Turbulenzfeld mit starken Scherfeldern zerstört werden. Hierdurch wird die Wirkung insbesondere der hochmolekularen beziehungsweise polymeren Papierchemikalien, beispielsweise der Retentionsmittel, wie Stärke, vermindert wird beziehungsweise vermindert werden kann.
In der WO 03/048452 ist ein Verfahren und eine das Verfahren nutzende Papiermaschine zum Formen einer mehrschichtigen Faserbahn beschrieben. Es ist eine Zuleitung von zumindest zwei unterschiedlichen Faserstoffsuspensionen durch einen Stoffauflauf umfasst. Der Stoffauflauf trennt mit Hilfe von Trennwänden die Faserströme voneinander und führt sie einer Blattbildungsvorrichtung zu. Weiterhin formt der Stoffauflauf eine Wasserschicht mit einer transversal gleichförmigen Strömung an einem Auslass am Ende einer Lamelle. Die Wasserschicht ist so geformt, dass sie eine Fortsetzung beziehungsweise Erweiterung der Lamelle begründet, wodurch eine Vermischung der Strömungsschichten der Faserstoffsuspensionen unterbunden wird. Die Lamelle ist freibeweglich in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung ausgebildet, um einen Druckausgleich zwischen den Schichten der Faserstoffsuspensionen zu erlauben, welche durch die Lamelle getrennt werden, wodurch Nachlaufwirbelströmungseffekte stromabwärts der Endkante der Lamellen reduziert werden.
Aus der DE 101 59 412 A1 geht ein Stoffauflauf, insbesondere Mehrschichtenstoffauflauf, einer Papiermaschine hervor. Dieser umfasst eine Düse, deren Innenraum zumindest bereichsweise durch wenigstens eine Trennwand beziehungsweise Lamelle unterteilt ist.
Aus der WO 82/03413 , einer internationalen Prioritätsnachanmeldung der DE 31 12 972 A1 , ist auch bereits eine Schichtentrennung mittels einer Mehrfachdüse bekannt.
Die letzten drei genannten Stände der Technik haben den Nachteil, dass die Füllbeziehungsweise Feinstoffe und gegebenenfalls die Papierchemikalien, insbesondere die Retentionsmittel, an Zudosierstellen zugegeben werden, denen in Strömungsrichtung gesehen ein starker Druckabfall beziehungsweise ein Turbulenzfeld mit starken Scherfeldern folgt, wodurch die Wirkung insbesondere der hochmolekularen beziehungsweise polymeren Papierchemikalien, beispielsweise der Retentionsmittel, wie Stärke, vermindert wird beziehungsweise vermindert werden kann.
Es besteht in der Papier- und Kartonerzeugung ein Bedarf Papiereigenschaften und -qualität, insbesondere das Reißverhalten und die Papierstruktur des fertigen Produkts, durch das Strömungsverhalten des Faserbreis positiv zu beeinflussen.
Es besteht weiters ein Bedarf in der Papier- und Kartonerzeugung an Stoffaufläufen, die das Trilemma lösen, dass einerseits in bestimmten Bereichen des Stoffauflaufs, wie beispielsweise der Düsenkammer, zum Zwecke der intensiven Vermischung der Komponenten des mit Papierchemikalien dotierten Faserbreis turbulente Strömungen zumindest in gewissem Maße erwünscht sind, das jedoch andererseits in bestimmten anderen Bereichen, wie beispielsweise in Trennschichten - seien diese feste oder hydrodynamische Lamellen - zwischen den Stoffschichten bei einem Mehrlagenstoffauflauf und insbesondere an den Grenzflächen zwischen einer hydrodynamischen Lamellenströmung und einer Faserschicht keine Vermischung und somit keine Verwirbelung beziehungsweise Turbulenz erwünscht ist und dass dritterseits die Wirkung bestimmter hochmolekularer beziehungsweise langkettiger Inhaltsstoffe des Faserbreis, insbesondere durch Turbulenz und dadurch hervorgerufene Scherfelder, nicht herabgesetzt werden sollen.
Die Befriedigung dieser Bedürfnisse gelingt mit einem Stoffauflauf gemäß Anspruch 1 beziehungsweise mit einer Papier- oder Kartonmaschine gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs sind in den Ansprüchen 2 bis 9 definiert.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass nur im Bereich der strömenden ersten Schicht (12) ein Turbulenzerzeuger (49) vorgesehen ist und im Strömungsweg der zweiten Schicht (8) kein Turbulenzerzeuger eingebracht ist und der mindestens eine Hilfsstoff als Mehrkomponentensystem ausgeführt ist, wobei die Zudosierung von einem Einlass (92) in ein jeweiliges zweites Zuführmittel (16) bis zu einem Auslass (52) der Düsenkammer (28) verteilt erfolgt und somit die Zudosierung an einem Ort erfolgt, an dem stromabwärts kein größerer Druckabfall und/oder keine größeren Turbulenzen im Sinne der Wirkungsbewahrung des Hilfsstoffes in der zweiten Schicht (8) auftritt bzw. auftreten, und dass der Hilfsstoff eine Papierchemikalie, insbesondere ein Retentionsmittel ist.
Unter z-Richtung wird im Folgenden übereinstimmend mit dem Sprachgebrauch des Fachgebiets die vertikale Richtung verstanden. Die Maschinenrichtung, kurz MD für "Machine Direction", ist jene Richtung, in die die Papierbahn transportiert wird, das heißt es ist jene Richtung, in die sich das Siebband auf seiner der Papierbahn zugewandten Seite bewegt. Die MD ist auch jene Richtung, in der der Stoffauflauf den Stoff samt den zugegebenen Hilfsstoffen auf das Siebband auflaufen lässt. Die Querrichtung, kurz CD für "Cross Direction", ist jene Richtung, die sowohl zur MD als zur z-Richtung normal steht. Die CD ist die Richtung, in die sich die Breite des Siebbands erstreckt, während die MD jene Richtung ist, in die sich die Länge des Siebbands erstreckt.
Gattungsgemäß ist der Stoffauflauf ein Mehrschichtenstoffauflauf mit wenigstens einer Zudosiereinrichtung für wenigstens einen Hilfsstoff, insbesondere Retentionsmittels. Ein derartiger Stoffauflauf ermöglicht bei einer Papier- oder Kartonmaschine die Zudosierung mindestens eines Hilfsstoffs in mindestens eine durch den Stoffauflauf strömende Siebwasserstromschicht. Bei Mehrschichtenstoffaufläufen sind mehrere Schichten vorhanden. Es ist mindestens eine erste Schicht, die eine Faserstoffsuspension führt und eine zweite Schicht, die im Wesentlichen Siebwasser führt, vorhanden. Es können aber auch mehrere Siebwasserschichten und/oder mehrere Faserstoffschichten vorhanden sein. Die Schichten können auch aus anderen strömenden Medien zusammengesetzt sein. Eine Schicht könnte beispielsweise auch zumindest vorwiegend Frischwasser führen. Günstigerweise sind die unterschiedliche Stoffe transportierenden Strömungsschichten in der z-Richtung des Stoffauflaufs abwechselnd angeordnet.
Der Stoffauflauf weist gattungsgemäß weiterhin ein zweites Zuführmittel zum Zuführen von im Wesentlichen Siebwasser, das den Hilfsstoff umfasst, auf. Weiterhin weist der Stoffauflauf mindestens ein erstes die Faserstoffsuspension zuführendes Zuführmittel auf. Erste und zweite Zuführmittel sind ihrerseits wieder an Verteilerohre angeschlossen.
Weiterhin weist der Stoffauflauf eine sich in Maschinenrichtung verjüngende Düsenkammer mit einem siebseitigen Auslass auf. Desweiteren ist eine Führungseinrichtung vorgesehen, an die die Düsenkammer anschließt. In der Führungsvorrichtung sind Separiermittel, wie eine Trennwand vorhanden. Das Separiermittel dient der Separation beziehungsweise Trennung einzelner strömender Schichten in dem Stoffauflauf, insbesondere in der Führungseinrichtung. Das Separiermittel erstreckt sich, zumindest bereichsweise, in Richtung zum Auslass der Düsenkammer hin. Neben dem Separiermittel kann der Stoffauflauf auch bewegliche Lamellen, die sich von der Führungseinrichtung bis in die Düsenkammer erstrecken umfassen. Daneben ist zwischen der Führungseinrichtung und der Düsenkammer zumindest ein Turbulenzerzeuger vorgesehen. Der Turbulenzerzeuger ist nur im Bereich der strömenden ersten Schicht, das heißt der die Faserstoffsuspension führenden Schicht vorgesehen. Dann kann bereits eine Zudosierung des Hilfsstoffs mit Hilfe der Zudosiereinrichtung zum Siebwasser der zweiten strömenden Schicht bereits im Bereich des Verteilrohrs oder der Zuführleitung erfolgen, ohne dass die Wirkweise des Hilfsstoffs, insbesondere des Retentionsmittels vermindert wird. Im Bereich der zweiten Schicht, die überwiegend Siebwasser und den Hilfsstoff führt ist dann kein Turbulenzerzeuger vorgesehen. Damit entsteht nur wenig Druckabfall, das heißt nur ein niedriger Druck und nur geringe Turbulenzen in dieser Schicht. Ein Zerstören der Polymerketten des Hilfsstoffs kann dadurch verhindert werden.
In der Düsenkammer können die einzelnen Schichten noch durch Lamellen getrennt sein.
Wie zuvor beschrieben weist der Stoffauflauf mindestens eine Zudosiervorrichtung auf. Die Zudosiervorrichtung beschickt mindestens eine strömende Schicht mit dem mindestens einen Hilfsstoff. Die Beschickung der Schicht mit dem Hilfsstoff durch die Zudosiervorrichtung erfolgt an mindestens einem Zudosierort. Der Zudosierort kann auch in der Führungseinrichtung und sogar in der Düsenkammer liegen. Grundsätzlich ist eine Anordnung des Zudosierorts in Maschinenrichtung gesehen im gesamten Bereich von einem Einlass für ein Zuführmittel bis zum Auslass der Düsenkammer möglich. Wenn hier von einem niedrigen Druck die Rede ist, so ist dies vor dem Hintergrund zu sehen, dass in Maschinenrichtung gesehen im Stoffauflauf bei Vorhandensein eines Turbulenzerzeugers ein starker Druckabfall auftritt. ein niedriger Druck liegt also beispielsweise dann vor wenn im Strömungsweg der zweiten Schicht kein Turbulenzerzeuger eingebracht ist. Es hängt vom Einsatzfall ab, wo Zudosierorte am günstigsten zu wählen sind. Jedenfalls wird im Sinne der Wirkungsbewahrung des Hilfsstoffs, insbesondere wenn der Hilfsstoff große zerbrechliche Moleküle aufweist, vorteilhafterweise ein Ort zu wählen sein, an dem stromabwärts kein größerer Druckabfall und/oder keine größere Turbulenzen in der zweiten Schicht auftreten, so dass dadurch verursachte Zerstückelung der Molekülketten des Hilfsstoffs, insbesondere eines Retentionsmittels, nicht mehr beziehungsweise nicht mehr in wirkungsvermindernder Weise auftreten kann. Ein ganz bevorzugter Ort ist wie oben beschrieben die Düsenkammer, beispielsweise in der Nähe des siebseitigen Auslasses. Die Zudosiervorrichtung erlaubt die im Sinne einer korrekten Nasschemie mengenmäßig exakte Zudosierung eines Hilfsstoffs am wirkungsvollsten Zudosierort. Durch die Befrachtung der Strömungsschichten mit einem Hilfsstoff an Zudosierorten mit niedrigem Druck, kann die Wirkung des Hilfsstoffs bewahrt werden, das heißt es wird vermieden, dass die Wirkung des Hilfsstoffs, insbesondere eines Retentionsmittels, durch Zerstückelung seiner Moleküle unerwünscht vermindert wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Zudosiervorrichtung, welche die Zudosierung des Hilfsstoffs ermöglicht bereits im Verteilrohr oder im zweiten Zuführmittel angeordnet. Vorzugsweise wird das zweite Zuführmittel mit Siebwasser betrieben, das heißt mit Hilfe des zweiten Zuführmittels wird Siebwasser in die Düsenkammer geleitet. Das Siebwasser kann bekanntlich als Schichtentrennungsmittel fungieren. Vor allem jedoch wird es als Transportschicht mit dem Hilfsstoff befrachtet. Vorzugsweise erfolgt die Zudosierung des Hilfsstoffs über die gesamte Maschinenbreite der Papier- oder Kartonmaschine. Als zweite Zuführmittel werden derzeit beispielsweise Rohre oder auch Rohrreihen genutzt. Die einzelnen Rohre münden in ein Verteilrohr, das die einzelnen Zuführmittel speist.
Die ersten Zuführmittel gemäß der Erfindung dienen der Zufuhr von Faserstoffsuspension in den Stoffauflauf. Sie sind in der Regel an ein eigenes Verteilrohr angeschlossen.
Speziell, und insbesondere ausschließlich, für die Zudosierung von Hilfsstoffen vorgesehene Rohre beziehungsweise Leitungen, insbesondere der Zudosiervorrichtung, können ebenfalls vorteilhaft zum Einsatz gelangen. Die Dimensionierung, das heißt Eigenschaften wie Querschnitt, Durchmesser, Wandstärke, Materialauswahl, äußere und innere Oberflächenbeschaffenheit etc., eines Rohrs kann auf die zu transportierenden Stoffe abgestimmt beziehungsweise für diese ausgelegt sein. Durch Nutzung herkömmlicher Rohre als zweite Zuführmittel lassen sich vorteilhafterweise auch bestehende Systeme einfach und kostengünstig mit dem erfindungsgemäßen Stoffauflauf nachrüsten.
Die Beschickung mit Hilfsstoff beziehungsweise mit Hilfsstoffen kann in die zweiten Zuführmittel selbst vorgenommen werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Zudosierung auch in das Verteilrohr für die zweiten Zuführmittel erfolgen. Das Verteilrohr erstreckt sich vorzugsweise in Querrichtung der Papiermaschine. Generell kann die Zudosierung des mindestens einen Hilfsstoffs ausschließlich oder in beliebiger Kombination, vor dem, in dem oder nach dem Verteilrohr erfolgen. Vorzugsweise erfolgt eine Zudosierung kurz vor dem Eintritt in die oder in der Düsenkammer. Durch die Auswahl- beziehungsweise Kombinationsmöglichkeit kann der Zudosierort beziehungsweise die mehreren Zudosierorte, an dem beziehungsweise an denen wie aufgeführt ein bestimmter, nämlich ein im niedrigen Druckbereich wählbarer, Druck herrscht, dem jeweiligen Hilfsstoff, insbesondere seiner Molekülzerbrechlichkeit, Funktion im Sinne der Papierchemie etc., angepasst werden. Durch die günstige Wahl von Zudosierorten und damit Drücken und Turbulenzzonen im Hinblick auf die erwünschte Wirkung eines Hilfsstoffs beziehungsweise einer Hilfsstoffkombination beziehungsweise eines Mehrkomponentensystems eines oder mehrerer Hilfsstoffe kann der Mengenverbrauch an Hilfsstoff und die Produktqualität positiv beeinflusst werden.
Die Zudosierung kann diskret verteilt vorgenommen werden. Denkbar und möglich ist jedoch auch eine kontinuierliche Zudosierung entlang des beschriebenen Pfads. Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn zumindest eine erste Komponente des Hilfsstoffs im Verteilrohr, zumindest eine zweite Komponente des Hilfsstoffs in dem Stoffauflauf, vorzugsweise in der Düsenkammer, zudosierbar ist. Aufgrund der unterschiedlichen chemischen Wirkungsweisen der unterschiedlichen bei der Papier- beziehungsweise Kartonerzeugung eingesetzten Hilfsstoffe, insbesondere aufgrund unterschiedlicher Reaktionszeiten, bis eine gewünschte Wirkung in ausreichender Intensität eingesetzt hat, ist es vorgesehen, Hilfsstoffe als Mehrkomponentensysteme auszubilden, wobei die Zudosierung unterschiedlicher Komponenten aus den vorgenannten Gründen vorteilhafterweise an unterschiedlichen Zudosierorten erfolgen kann.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der mindestens eine Zudosierort, insbesondere zur Anpassung an einen bestimmten Einsatzfall, variierbar ist. Die Veränderung der Position eines Zudosierorts kann beispielsweise mittels gezielter Ausbildung oder, vorzugsweise dynamischer, Einstellung, vorzugsweise der Länge des Separiermittels in Maschinenrichtung, erfolgen. Besonders günstig ist es, wenn die Position des Zudosierorts in der Düsenkammer, insbesondere von außerhalb der Düsenkammer, und zwar ohne die Strömung in der Düsenkammer zu stören, variierbar ist. Durch eine, insbesondere fein variierbare, Justierbarkeit des Zudosierorts, insbesondere von außerhalb, beispielsweise durch geeignete Aktorvorrichtungen, wie teleskopierende oder drehbare oder verschiebbare Systeme, kann die Produktqualität in besonders engen Grenzen feingeregelt werden. Die Justierbeziehungsweise Einstellbarkeit von außerhalb erlaubt die Einbindung der Feinregelung der Zudosierung des Hilfsstoffs in ein Qualitätssicherungssystem mit besonders engen Eingriffsgrenzen.
Insbesondere zur Bildung eines asymmetrischen Blattaufbaus ist es vorteilhaft, wenn eine erste Menge des mindestens einen Hilfsstoffs in mindestens eine erste strömende Schicht und eine von der ersten unterschiedliche zweite Menge in mindestens eine zweite strömende Schicht zudosierbar ist. Zur besseren Wirkung können die strömenden Schichten vorzugsweise durch das mindestens eine Separiermittel voneinander getrennt führbar sein. Bei asymmetrischem Blattaufbau ist die benötigte Menge an Hilfsstoff von der Beschaffenheit, wie Verdünnung, Dicke in z-Richtung, Faserstoffart etc., einer strömenden Lage abhängig, wobei diese Beschaffenheit aufgrund der gewünschten Asymmetrie bei unterschiedlichen Schichten unterschiedlich ausgebildet sein muss. Die Möglichkeit, unterschiedliche Mengen von Hilfsstoffen in den verschiedenen Lagen fahren zu können, unterstützt somit die Vielfalt an herstellbaren Papier- und Kartonprodukten. Das Separiermittel kann je nach Einsatzfall die Wirkung der in unterschiedlichen Mengen zudosierten Hilfsstoffe verbessern helfen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn mehrere Zudosierorte entlang der Maschinenbreite angeordnet sind. Die Verteilung der Zudosierorte entlang der Maschinenbreite kann beispielsweise abstandsgleich mit jener des Faserstoffsuspension zuführenden ersten Zuführmittels und/oder das Siebwasser zuführenden zweiten Zuführmittels sein. Die Verteilung kann jedoch auch kleiner ausgebildet sein, das heißt die Anzahl von Zudosierorten entlang der Maschinenbreite für einen Hilfsstoff kann je Einheit der Maschinenbreite höher sein als die Anzahl der Einlässe für die Faserstoffsuspension. Die Verteilungsdichte wirkt sich auf die Papierqualität, insbesondere auf die Gleichmäßigkeit der Papierqualität, wie beispielsweise des Basisgewichts oder des Reißverhaltens beziehungsweise ganz allgemein der Papierstruktur, in Querrichtung aus. Mit einer dichten Verteilung von Zudosierorten kann eine Verringerung der Varianz von Papier- oder Kartoneigenschaften, wie des Basisgewichts, über die Maschinenbreite erreicht werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn zur Verstärkung der Wirkung des mindestens einen Hilfsstoffs, insbesondere eines Retentionsmittels, der Druckverlust und damit die Größe der Scherkräfte in der Düsenkammer anpassbar ist, die in dem den Hilfsstoff zuführenden ersten Zuführmittel auftreten. Durch die Anpassbarkeit des Druckverlusts und damit der Scherkräfte kann, je nach Einsatzfall, ein optimaler Kompromiss zwischen erwünschter Verwirbelung und damit Vermischung, beispielsweise des Verdünnungswassers mit dem Hilfsstoff oder des Hilfsstoffbefrachteten Siebwassers mit einer Faserstoffsuspensionsschicht einerseits und Bewahrung oder sogar Verstärkung der Wirkung des Hilfsstoffs andererseits erreicht werden.
Vorteilhafterweise ist die Zudosiervorrichtung in mindestens eine erste und eine zweite Sektion unterteilt. Dadurch wird eine Profilierung der Hilfsstoffbeschickung über die Maschinenbreite ermöglicht. Es kann auch ein Zuführmittel eine sektionale Unterteilung aufweisen. Durch die sektional unterschiedliche Mengendotierung eines Hilfsstoffs gelingt es, unterschiedliche Produktqualitäten nebeneinander auf einer Papier- oder Kartonmaschine zu erzeugen. Die sektionale Unterteilung kann aber auch zur möglichst exakten Anpassung der einzelnen Sektoren an Sollprofile, beispielsweise im Falle einer Regelung zur Anpassung eines Istprofils einer Sektion an ein vorgegebenes Sollprofil der Sektion, genutzt werden. Insbesondere können sektionale Sollprofiile untereinander auch identisch sein, was im Regelungsfalle dazu führt, dass bei sektional in dem Stoffauflauf auftretenden Störgrößen, diese sektional, das heißt in der beziehungsweise den betroffenen Sektionen, ausgeregelt werden können, ohne dass andere, ohne Abweichung laufende, Sektionen von einem Regeleingriff beeinträchtigt werden.
Wie angedeutet, ist es besonders vorteilhaft, wenn die mindestens zwei Sektionen der Zudosiervorrichtung in eine Regelung, insbesondere in eine Formationsregelung, einbindbar sind, wodurch die Profilierung der Hilfsstoffbeschickung über sektional über die Maschinenbreite unterschiedliche Dosierung des Hilfsstoffs, insbesondere des Retentionsmittels, regelbar ist. Die Einbindbarkeit in ein Regelungssystem bietet die Möglichkeit der Anpassung beziehungsweise Einregelung von sektionalen beziehungsweise sektoralen Istprofilen an sektionale beziehungsweise sektorale Sollprofile.
Der erfindungsgemäße Stoffauflauf wird vorteilhafterweise in einer Papier- oder Kartonmaschine verwendet beziehungsweise ist in eine solche eingebaut. Mit einer solchen Papiermaschine beziehungsweise Kartonmaschine lassen sich Papiere und Karton von besonders hoher und kundenspezifisch maßgeschneiderter Qualität herstellen.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften und Ausbildungen der Erfindung werden anhand der im Folgenden erläuterten Zeichnungen, durch beziehungsweise auf die der Schutzbereich in keiner Weise eingeschränkt ist, beschrieben. In diesen Zeichnungen zeigt

Fig. 1: eine schematische Seitenansicht der Nasspartie einer erfindungsgemäßen Papier- oder Kartonmaschine mit einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs;
Fig. 2: einen Querschnitt in einer durch die z-Richtung und die Maschinenrichtung aufgespannten Ebene durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs;
Fig. 3: einen Querschnitt in einer durch die z-Richtung und die Maschinenrichtung aufgespannten Ebene durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs;
Fig. 4: einen Querschnitt in einer durch die z-Richtung und die Maschinenrichtung aufgespannten Ebene durch eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs;
Fig. 5: einen Querschnitt in einer durch die z-Richtung und die Maschinenrichtung aufgespannten Ebene durch eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs;
Fig. 6: einen Querschnitt in einer durch die z-Richtung und die Maschinenrichtung aufgespannten Ebene durch eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs;
Fig. 7: eine kombinierte Schrägsicht von oben der Verteil- und Zuführmittel und einen Querschnitt in einer durch die z-Richtung und die Maschinenrichtung aufgespannten Ebene durch eine sechste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs; und
Fig. 8: einen Querschnitt durch eine siebente Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Papier- oder Kartonmaschine und sieben Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs 1 anhand der Figuren näher beschrieben.
Eine Papiermaschine 4 weist, wie es Fachkreisen bekannt ist, eine Nasspartie 7 mit einer Entwässerungsvorrichtung 105 auf. Es könnte sich auch um eine Kartonmaschine handeln. Ein Stoff 5 wird mittels eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufs 1, die hier als dreischichtiger Verdünnungswasserstoffauflauf ausgebildet ist, auf ein Langsieb 2 aufgebracht. Der Stoffauflauf 1 weist entlang der Querrichtung 88 einer Stoffbahn 13 einen siebseitigen Auslass 52 auf. Nach Verlassen der Düsenkammer 28 des Stoffauflaufs 1 beginnt auf dem Langsieb 2 die Blattbildung, das heißt in Maschinenrichtung 76 gesehen nach dem Auslass 52 befinden sich Blattbildungsorte 56. Die Nasspartie 7 kann anstelle des dargestellten und ein Langsieb 2 aufweisenden Langsiebformers auch einen Doppelsiebformer, wie beispielsweise einen Hybrid- oder Spaltformer, aufweisen.
Mit Hilfe von Entwässerungselementen 106, wie Saugkästen, erfolgt, wie dies bekannt ist, die Entwässerung des in der Stoffbahn 13 geführten Stoffs 5 auf dem Langsieb 2. Die Papiermaschine 4 umfasst noch weitere Partien, wie eine Pressenpartie und eine Trockenpartie, sowie eine Wickelmaschine, die jedoch der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind.
In Maschinenrichtung 76 hinter jedem Entwässerungselement 106 sowie vor dem in Maschinenrichtung 76 ersten Entwässerungselement 106 sind herkömmlich Wassergewichtsensoren 107 zur Messung der Entwässerung des Stoffs 5 angeordnet. Die Maschinenrichtung 76 ist in durch einen Pfeil angedeutet.
Das Langsieb 2 wird stoffauflaufseitig mittels einer Brustwalze 6 umgelenkt und angetrieben. Die Stoffbahn 13 liegt auf der Oberseite des Langsiebs 2 auf und wird von diesem laufend in Maschinenrichtung 76 und somit von dem Stoffauflauf 1 wegbewegt, wobei der Stoff 5 laufend über die Entwässerungselemente 106 entwässert wird. Das Siebwasser wird, beispielsweise in einer Siebwasserwanne, gesammelt und als Verdünnungswasser wieder zu dem Stoffauflauf 1 zurückgepumpt, wo es zur Bildung beziehungsweise zur Verdünnung einer strömenden Schicht 12, 64, 68 zur Verfügung steht (Siebwasserwanne und Rückpumpsystem sind in der Zeichnung der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt).
In Fig. 2 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stoffauflauf 1 gezeigt. Erfindungsgemäß ist der Stoffauflauf 1 als Mehrschichtenstoffauflauf ausgelegt. Der Mehrschichtenstoffauflauf umfasst eine erste Schicht 12, die eine Faserstoffsuspension führt sowie eine zweite Schicht 8, die Wasser, vorliegend Siebwasser, führt. Der in Fig. 1 dargestellte Stoffauflauf 1 ist als Mehrschichtenstoffauflauf mit zwei äußeren Schichten 12, die eine Faserstoffsuspension führen, sowie einer zweiten Schicht, einer sog. Mittelschicht 64, die im Wesentlichen Siebwasser 80 führt, ausgebildet. Jeder Schicht des Mehrschichtenstoffauflaufs wird die Faserstoffsuspension beziehungsweise das Siebwasser mit eigenen Zuführmitteln zugeführt. Der ersten Schicht 12 wird die Faserstoffsuspension über erste Zuführmittel 20, vorliegend erste Zuführleitungen zugeführt. Die ersten Zuführmittel 20 beziehungsweise Zuführleitungen, die die Faserstoffsuspension in die Führungseinrichtung 11 des Stoffauflaufs 1 führen, werden von einem gemeinsamen ersten Verteilrohr 84 gespeist. Der zweiten Schicht 8, die im Wesentlichen Wasser, bevorzugt Siebwasser, führt, wird das Siebwasser über zweite Zuführmittel 16 zugeführt. Die zweiten Zuführmittel werden über ein eigenes Verteilrohr 24 gespeist. In der dargestellten Ausführungsform wird der Zuschlagstoff oder Hilfsstoff, insbesondere das Retentionsmittel bereits im Verteilrohr 24 über die Zudosiervorrichtung 40 zugegeben. Vorteilhafterweise folgt noch der Führungseinrichtung 11 des Stoffauflaufs 1 und vor der Düse 28 ein Turbulenzerzeuger 49, der vorliegend nur schematisch dargestellt ist. Der Turbulenzerzeuger 49 ist erfindungsgemäß nur über die Breite der ersten Schicht 12, die den Faserstoff führt, ausgebildet, wohingegen im Bereich der zweiten Schicht 8, die im Wesentlichen Siebwasser und den Hilfsstoff, insbesondere das Retentionsmittel führt, kein Turbulenzerzeuger vorgesehen ist. Vorliegend wird die Turbulenz dadurch erzeugt, dass die Austrittsöffnung kleiner ist als die Breite des Führungskanals 13 selbst. Möglich wären auch längliche Turbulenzerzeuger mit entsprechend geformten Wänden, beispielsweise Vorsprünge an den Wänden. Da die Turbulenz beim Eintritt in die Düse 28 nur in der ersten Schicht, nicht aber in der zweiten Schicht erzeugt wird, wird ein Aufbrechen und damit eine Zerstörung der Polymerketten des Hilfsstoffs, insbesondere des Retentionsmittels verhindert. Das Hilfsmittel kommt erst nach dem Turbulenzerzeuger 49 in der Düse 28 in Kontakt mit den Fasern der Faserstoffsuspension und kann dort wirken
Die mit dem Hilfsstoff befrachtete zweite Schicht 8 ist der besseren Unterscheidbarkeit von der ersten Schicht 12, die die Faserstoffsuspension umfasst, schraffiert dargestellt. Im ersten Ausführungsbeispiel ist die mittleren Schicht 64 der drei strömenden Schichten die zweite Schicht 8 umfassend den Hilfsstoff.
Die Düsenkammer 28 des Stoffauflaufs 1 weist einen siebseitigen Auslass 52 auf und verjüngt sich in Maschinenrichtung 76.
Weiterhin sind innerhalb der Führungseinrichtung Separiermittel 36, welche hier die beiden Faserstoffsuspensionsschichten 12 von der Mittelschicht 64 separiert vorhanden. Die Separiermittel 36 sind hier als Trennwände ausgebildet. Somit ist jeder einzelnen Schicht innerhalb der Führungseinrichtung 11 ein eigener Kanal zugeordnet, der durch Trennwände ausgebildet wird.
Die zweite in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform des Stoffauflaufs 1 weist drei erste Schichten, sogenannte Faserstoffsuspensionsschichten 12 auf, die jeweils zwischen zwei zweiten Schichten verlaufen. Die zweiten Schichten führen im Wesentlichen Siebwasser wobei im Bereich des Verteilrohrs 24 der oder die Hilfsstoffe zudosiert werden. Da die zweite Ausführungsform ähnlich zu der ersten Ausführungsform ausgebildet ist, werden für gleiche Bauteile in Fig. 2 auch gleiche Bezugsziffern wie in Fig. 1 verwendet.
Die dritte in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform des Stoffauflaufs 1 weist zwei zweite Schichten 8 auf, die jeweils zwischen zwei relativ zu einer der zweiten Schichten 8 außenliegenden Faserstoffsuspensionsschichten 12 angeordnet ist. Die Führungsvorrichtung 11 ist wieder mit Separiermittel 36 ausgebildet. Die Separiermittel 36 sind wieder Trennwände, so dass in der Führungsvorrichtung 11 einzelne, den jeweiligen Schichten zugeordnete Kanäle ausgebildet werden. Eine Vermischung der Schichten in der Führungsvorrichtung findet nicht statt, sondern erst dort, wo die Separiermittel enden, also in der Düsenvorrichtung. Die Schichten können nicht nur in z-Richtung, das heißt in vertikaler Richtung getrennt werden, auch eine Trennung entlang der Maschinenbreite, das heißt in CD-Richtung wäre möglich, ist aber hier nicht dargestellt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind die Trennwände in den Bereich der Düsenkammer 28 hinein mit beweglichen Lamellen 32 verlängert, die bis nahe an den Auslass 52 heranreichen. Der Hilfsstoff wird somit mit der Faserstoffsuspension erst am Düsenauslass vermischt.
Die Lamellen 32 sind beweglich, beispielsweise an einem Drehpunkt 33 aufgehängt. Bevorzugt verjüngt sich der durch die Lamellen ausgebildete Kanal in Richtung der Düsenöffnung. Unterschiedliche Lamellen können sowohl eine gleiche Länge als auch verschiedene Längen aufweisen. Diesbezüglich wird beispielsweise auf Fig. 4 verwiesen. Werden die Lamellen unterschiedlich lange ausgebildet, so kann in Maschinenrichtung, das heißt in MD-Richtung für unterschiedliche z-Orte ein unterschiedlicher Ort der Zumischung von Hilfsstoff, der im Siebwasser geführt wird, festgelegt werden. Hierdurch ist es möglich die Blattbildungseigenschaften in z-Richtung gezielt zu beeinflussen.
Unter Hilfsstoffen werden vorliegend Füllstoffe, jede Art von Chemikalien, insbesondere aber Retentionsmittel verstanden. Funktionelle Chemikalien, die auch als Hilfsstoffe bezeichnet werden und in der Papierindustrie Verwendung finden sind:

Leimungsmittel (sizing agents), die die Bedruckbarkeit der Papieroberfläche erhöhen;
Trockenverfestigungsmittel (dry strength agents), die die mechanische Festigkeit erhöhen;
Nassfestigkeitsmittel (wet strength agents), die eine Zerstörung der Faserbündel, wenn das Papier benetzt wird, verhindern;
Farben (dyes), die dem Papier Farbe geben;
optische Aufhellersubstanzen (optical brightener agents), die den Weißgrad erhöhen;
Fixiersubstanzen (fixitatives), die anionische Substanzen an die Faser binden;
Retentionshilfsstoffe (retention aid), die die Retention der Teilchen auf dem Sieb erhöhen;
Deaeratoren (deaerators), die gelöste und freie Gase aus der Suspension lösen;
Entschäumer (defoamer), die Schaum entfernen; und
biozide Substanzen (Biocides), die gegen Mikroorganismen und ihre Ablagerungen wirken.

Jede der im Wesentlichen das Wasser, insbesondere das Siebwasser führenden Schichten kann mit einem oder mehreren der oben genannten Hilfsstoffe beschickt sein. Auch ist es möglich unterschiedliche Hilfsstoffe in unterschiedlichen ersten Schichten zu transportieren.
Auch bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist ein Turbulenzerzeuger 49 vorgesehen. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 weist der Turbulenzeinsatz in den Bereichen, in denen die Faserstoffsuspension geführt wird, Öffnungen auf, die den Kanal begrenzen, wohingegen durch den Turbulenzerzeuger eine Kanalbegrenzung im Bereich der das Siebwasser führenden zweiten Schicht nicht erfolgt.
Erfindungsgemäß wird der Hilfsstoff durch mindestens eine Zudosiervorrichtung 40 in die erste Schicht zudosiert. In den Ausführungsformen gemäß der Figuren 1 bis 3 erfolgt die Zudosierung über die Zudosiervorrichtung immer in das Verteilrohr 24, das heißt vor der Führungseinrichtung 11 des Stoffauflaufs.
Im Gegensatz hierzu ist die Zudosiervorrichtung 40 für die vierte Ausführungsform, welche eine Dreischichtenstoffauflauf 1 mit zwei ersten Schichten 12, welche Faserstoffsuspension 72 führen, und einer zweiten Schicht, die im Wesentlichen Siebwasser führt, in Fig. 4 dargestellt, die Zudosierung im Bereich der Führungseinrichtung 11.
Die Zudosierung beziehungsweise Beschickung erfolgt an mindestens einem Zudosierort 44 in der Führungseinrichtung. Hier erfolgt die Beschickung der Siebwasser 80 führenden Mittelschicht 64 mit dem Hilfsstoff durch die Zudosiervorrichtung 40 mit Hilfe von Zudosierventilen 41, die in Zudosierleitungen 42 eingebaut sind. Die Beschickung erfolgt in der dargestellten Ausführungsform an vier unterschiedlichen Zudosierorten 44 entlang der Maschinenrichtung 76. Die Zudosierorte 44 sind im Bereich der Führungseinrichtung 11 des Stoffauflaufs 1 in Maschinenrichtung 76 angeordnet. Bevorzugt befindet sich der Zudosierort 44 an einem Ort niedrigen Drucks 48 im Stoffauflauf 1. Ein solcher herrscht in dem gesamten durch Trennwände als Separiermittel von den Fasersuspensionsschichten 12 in der Führungseinrichtung separat geführten zweiten Schicht 8, in welche der Hilfsstoff eindosiert wird. Der Druck ist hier so niedrig, man könnte auch sagen, gerade nur so hoch, dass ein Zerbrechen von Molekülketten des Hilfsstoffs, der bevorzugt ein Retentionsmittel ist, vermieden wird.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 sind wieder in der Düsenkammer 28 Lamellen 32 vorgesehen. Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind die bewegliche aufgehängten Lamellen 32 in Maschinenrichtung unterschiedlich lange ausgebildet. Auf diese Art und Weise wird das Siebwasser mit dem Hilfsstoff den unterschiedlichen ersten Schichten 12 an unterschiedlichen Orten in z-Richtung in der Düsenkammer zugegeben.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Wieder sind gleiche Bauteile wie in den Ausführungsformen gemäß Figuren 1 bis 4 mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet. Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß Fig. 4 erfolgt die Zudosierung der Hilfsstoffe, insbesondere des Retentionsmittels in das Siebwasser in der Zuleitung 16 vom Verteilrohr 24 zur Führungseinrichtung 11 des Stoffauflaufs 1. Wiederum ist in der Düseneinrichtung eine Lamelle 32 vorgesehen.
In Fig. 6 ist eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs 1 dargestellt. Bei dieser fünften Ausführungsform weist das erste, mit Siebwasser betriebene, zweite Zuführmittel 16 das an das Verteilrohr 24 angeschlossen ist, die Zudosiervorrichtung 40 auf, welche die Zudosierung des Hilfsstoffs, vorzugsweise über die gesamte Maschinenbreite 60 der Papier- oder Kartonmaschine 4, in verschiedene über die Maschinenbreite verteilten, das Siebwasser mit Hilfsstoff führende Kanäle der Führungseinrichtung verteilt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist für jede der ersten Schichten, die die Faserstoffsuspension führen ein eigenes Verteilrohr vorgesehen. Im Übrigen weist die fünfte Ausführungsform Merkmale wie Trennwände 36, Zudosierventile 41, Zudosierleitungen 42 etc. auf, die bereits bei den ersten vier Ausführungsformen beschrieben wurden. Es wird daher hier diesbezüglich lediglich auf diese obigen Ausführungen verwiesen.
Die Beschickung eines Zuführmittels 16, 20 erfolgt, wie dies in den Figuren 2 bis 5 angedeutet ist, über mindestens ein in Querrichtung sich erstreckendes Verteilrohr.
Die Zudosierung des mindestens einen Hilfsstoffs kann, ausschließlich oder in beliebiger Kombination, vor dem, in dem oder nach dem Verteilrohr 24 erfolgen.
Der mindestens eine Hilfsstoff, insbesondere ein Retentionsmittel, ist als Mehrkomponentensystem ausgeführt. Die Zudosierung des Hilfsstoffs kann an einem oder mehreren Orten vom Verteilrohr bis zur Düsenkammer 28 erfolgen.
Beispielsweise kann zumindest eine erste Komponente oder ein erster Hilfsstoff im Verteilrohr 24 und eine zweite Komponente oder ein zweiter Hilfsstoffe in die zweite Zufuhrleitung 16 zudosierbar sein.
Bei der Ausführungsform in Fig. 6 sind zwei Siebwasser führende zweite Schichten 8 mit einem Hilfsstoff gezeigt. Eine derartige Ausführungsform erlaubt dann in z-Richtung einen unsymmetrischen Blattaufbau.
In Fig. 7 ist ein Stoffauflauf 1 in einer Schrägsicht mit Verteil- und Zuführmittel und einem Querschnitt des Stoffauflaufs 1 gezeigt. Gleiche Bauteile wie in den vorangegangenen Figuren tragen dieselben Bezugsziffern. Wie in Fig. 6 gezeigt können mehrere Zudosierorte 44 für Hilfsstoff entlang der Maschinenbreite 60 angeordnet sein. Deren Verteilung ist hier entlang der Maschinenbreite 60 abstandsgleich mit jener des Faserstoffsuspension 72 zuführenden ersten Zuführmittels 20. Sie könnte jedoch auch kleiner als diese ausgebildet sein. Eine sektionale Einteilung der zweiten Zuführmittel 16, insbesondere Zuführleitungen für Siebwasser mit einem Hilfsstoff über die Maschinenbreite erlaubt die unterschiedliche Zugabe von Hilfsstoffen über die Maschinenbreite und damit die Einstellbarkeit der Papierqualität über die Maschinenbreite. Hierfür ist jede Zuführleitung 16 mit einer eigenen Zudosiereinrichtung wie in Fig. 6 dargestellt ausgestattet.
Zur Verstärkung der Wirkung des mindestens einen Hilfsstoffs, insbesondere eines Retentionsmittels, ist der Druckverlust und damit die Größe der Scherkräfte in der Düsenkammer 28 anpassbar, die in dem den Hilfsstoff zuführenden zweiten Zuführmittel 16 auftreten. Diese Anpassung kann beispielsweise mittels entsprechender Pumpdruckeinstellungen erfolgen.
Die Zudosiervorrichtung 40 kann in mindestens eine erste und eine zweite Sektion 96, 100 unterteilt sein, um eine Profilierung der Hilfsstoffbeschickung über die Maschinenbreite 60 zu ermöglichen. Die Zuordnung von jeweils zwei Zudosierventilen 41 und zwei Zudosierleitungen 42 zu einer Sektion 96, 100 ist in Fig. 7 durch zwei geschwungenen Klammern angedeutet.
Die mindestens zwei Sektionen 96, 100 der Zudosiervorrichtung 40 sind bei einer erfindungsgemäßen Papier- oder Kartonmaschine 4 in eine Regelung, insbesondere in eine Formationsregelung, einbindbar, wodurch die Profilierung der Hilfsstoffbeschickung über sektional über die Maschinenbreite 60 unterschiedliche Dosierung des Hilfsstoffs, insbesondere des Retentionsmittels, regelbar ist.
Die siebente Ausführungsform des Stoffauflaufs 1, welche in Fig. 8 gezeigt ist, demonstriert schließlich die Anwendung der Erfindung bei einem Dreischichtenstoffauflauf mit zwei äußeren Faserstoffsuspensionsschichten 12 und einer zwischen diesen angeordneten Hilfsstoff führenden Mittelschicht 64, bei dem die Faserstoffsuspensionsschichten 12 unterschiedliche Schichtdicke in z-Richtung aufweisen.
Mit der Erfindung wird erstmals ein Stoffauflauf angegeben, der eine Zudosierung von Hilfsstoffen, insbesondere Retentionsmitteln, erlaubt, ohne dass diese zerstört und so in Ihrer Wirkung herabgesetzt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass der Hilfsstoff nicht direkt in die Faserstoffsuspension zugeführt wird, sondern in eine Siebwasserschicht, die Siebwasserschicht getrennt durch die Führungseinrichtung des Stoffauflaufs geführt wird und eine Vermischung erst im Bereich der Düsenvorrichtung des Stoffauflaufs stattfindet.

Bezugszeichenliste

1: Stoffauflauf
2: Langsieb
4: Papier- oder Kartonmaschine
5: Stoff; Faserstoffsuspension
6: Brustwalze
7: Nasspartie
8: Zweite Schicht
11: Führungseinrichtung
12: Erste Schicht
13: Stoffbahn
16: Zweites Zuführmittel
20: Erstes Zuführmittel
24: Verteilrohr
28: Düsenkammer
32: Lamelle
33: Drehpunkt
36: Separiermittel, insbesondere Trennwand
40: Zudosiervorrichtung
41: Zudosierventil
42: Zudosierleitung
44: Zudosierort
49: Verwirbelungsmittel, insbesondere Turbulenzerzeuger
52: Siebseitiger Auslass
60: Maschinenbreite
64: Erste strömende Schicht
67.1: Öffnung
67.2: Öffnung
76: Maschinenrichtung
84: Verteilmittel, insbesondere Verteilrohr
88: Querrichtung
92: Einlass
96: Erste Sektion
100: Zweite Sektion
105: Entwässerungsvorrichtung
106: Entwässerungselement
107: Wassergewichtsensor

Claims

Stoffauflauf (1) für eine Papier- oder Kartonmaschine (4) mit wenigstens einem ersten Zuführmittel (20) für Faserstoffsuspension (5) in eine Führungseinrichtung (11), die mit einer Düsenkammer (28) verbunden ist, aus der die Faserstoffsuspension (5) über einen Spalt austritt, und mit einer Zudosiervorrichtung (40) zum Zudosieren mindestens eines Hilfsstoffs, wobei der Stoffauflauf ein Mehrschichtenstoffauflauf (1) mit wenigstens einer ersten (12) und einer zweiten Schicht (8) ist, wobei wenigstens die erste Schicht (12) des Stoffauflaufs (1) eine Faserstoffsuspension (5) und die zweite Schicht (8) des Stoffauflaufs (1) im Wesentlichen Siebwasser umfasst, wobei das Siebwasser über ein zweites Zuführmittel (16) der Führungseinrichtung (11) zugeführt ist, wobei die erste und die zweite Schicht (8, 12) wenigstens in der Führungseinrichtung (11) getrennt geführt sind, wobei die Zudosiervorrichtung (40) derart angeordnet und ausgestaltet ist, dass der Hilfsstoff im Wesentlichen der zweiten Schicht (8) zugeführt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass nur im Bereich der strömenden ersten Schicht (12) ein Turbulenzerzeuger (49) vorgesehen ist und im Strömungsweg der zweiten Schicht (8) kein Turbulenzerzeuger eingebracht ist und der mindestens eine Hilfsstoff als Mehrkomponentensystem ausgeführt ist, wobei die Zudosierung mittels der Zudosiervorrichtung (40) von einem Einlass (92) in ein jeweiliges zweites Zuführmittel (16) bis zu einem Auslass (52) der Düsenkammer (28) verteilt erfolgt und somit die Zudosierung an einem Ort erfolgt, an dem stromabwärts kein größerer Druckabfall und/oder keine größeren Turbulenzen im Sinne der Wirkungsbewahrung des Hilfsstoffes in der zweiten Schicht (β) auftritt bzw. auftreten, und dass der Hilfsstoff eine Papierchemikalie, insbesondere ein Retentionsmittel, ist
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweiten Zuführmittel (16) eine Zudosiervorrichtung (40) aufweisen, welche die Zudosierung des Hilfsstoffs, vorzugsweise über die gesamte Maschinenbreite (60) der Papier- oder Kartonmaschine (4), ermöglicht.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der mindestens eine Hilfsstoff als Mehrkomponentensystem wenigstens eine erste Komponente des Hilfsstoffs und eine zweite Komponente des Hilfsstoffs umfasst und die erste Komponente im Verteilrohr (24) und die zweite Komponente in dem zweiten Zuführmittel (16) oder in die Führungseinrichtung (11) oder vorzugsweise in die Düsenkammer (28), zudosierbar ist.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Führungseinrichtung (11) Separiermittel (36) in Maschinenrichtung (76) umfasst, die Kanäle zur Führung der ersten und der zweiten Schicht (8) ausbilden.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass, insbesondere zur Bildung eines asymmetrischen Blattaufbaus, eine erste Menge des mindestens einen Hilfsstoffs in mindestens eine erste strömende Schicht (64) und eine von der ersten unterschiedliche zweite Menge in mindestens eine zweite strömende Schicht zudosierbar ist, wobei die strömenden Schichten (64) in der Führungseinrichtung (11) durch das mindestens eine Separiermittel (36) voneinander getrennt führbar sind.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Zudosierorte (44) entlang der Maschinenbreite (60) angeordnet sind, wobei deren Verteilung entlang der Maschinenbreite (60) abstandsgleich mit jener des Faserstoffsuspension (5) zuführenden ersten Zuführmittels (20) oder kleiner als diese ausgebildet sein kann.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Verstärkung der Wirkung des mindestens einen Hilfsstoffs, insbesondere eines Retentionsmittels, der Druckverlust und damit die Größe der Scherkräfte in der Düsenkammer (28) anpassbar ist, die in dem den Hilfsstoff zuführenden zweiten Zuführmittel (16) auftreten.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zudosiervorrichtung (40) in mindestens eine erste und eine zweite Sektion (96, 100) unterteilt ist, um eine Profilierung der Hilfsstoffbeschickung über die Maschinenbreite (60) zu ermöglichen.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens zwei Sektionen (96, 100) der Zudosiervorrichtung (40) in eine Regelung, insbesondere in eine Formationsregelung, einbindbar sind, wodurch die Profilierung der Hilfsstoffbeschickung über sektional über die Maschinenbreite (60) unterschiedliche Dosierung des Hilfsstoffs (8), insbesondere des Retentionsmittels, regelbar ist.
Papier- oder Kartonmaschine (4) mit einem Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.