EP2678471B1 - Pressenpartie einer maschine zur herstellung einer faserstoffbahn - Google Patents

Pressenpartie einer maschine zur herstellung einer faserstoffbahn Download PDF

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EP2678471B1
EP2678471B1 EP11779404.0A EP11779404A EP2678471B1 EP 2678471 B1 EP2678471 B1 EP 2678471B1 EP 11779404 A EP11779404 A EP 11779404A EP 2678471 B1 EP2678471 B1 EP 2678471B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
nip
roll
felt
pressing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
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EP11779404.0A
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English (en)
French (fr)
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EP2678471A1 (de
Inventor
Daniel Gronych
Ute Lukschanderl
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=44910215&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP2678471(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP2678471A1 publication Critical patent/EP2678471A1/de
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Publication of EP2678471B1 publication Critical patent/EP2678471B1/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/0209—Wet presses with extended press nip
    • D21F3/0218—Shoe presses
    • D21F3/0227—Belts or sleeves therefor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/04—Arrangements thereof
    • D21F3/045—Arrangements thereof including at least one extended press nip
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/08—Pressure rolls
    • D21F3/086—Pressure rolls having a grooved surface
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F7/00—Other details of machines for making continuous webs of paper
    • D21F7/08—Felts
    • D21F7/083—Multi-layer felts

Definitions

  • the invention relates to a press section for dewatering in a machine for producing a fibrous web, in particular a paper, board or tissue web, with a shoe press nip formed by a press roll and a counter roll, wherein the press roll a rotating flexible jacket, a supporting stationary yoke, a pressing member and pressing means, and wherein the pressing means press the pressing member to the jacket and thus the jacket to the counter roll.
  • the fibrous web is passed through the nip together with a felt or between two felts.
  • a felt or between two felts By the pressing force with which the press roll and the counter roll are pressed against each other, water from the web is pressed into the felt.
  • Such a press section is known for example from the document EP 1072721 A1 , which describes a press section with only a single shoe press nip. It is also described that after the shoe press nip on the press felt a channel for collecting the squeezed out water, which is thrown off the jacket of the press roll, is provided.
  • the shoe press nip has an extended compared to simple Walzenpressnips press zone.
  • the nip length is synonymous with the length of the press zone, which is given by the pressing element, the so-called shoe.
  • the jacket is provided with grooves or blind holes. For very high dewatering volumes, an ever-increasing storage volume is needed and therefore coats with blind holes or with a combination of blind holes and grooves are used. At the same time, however, the coat must not mark with its pattern, whereby the optimization is limited.
  • the object of the invention is now to provide an improved press section for efficient drainage of higher amounts of water with as few press nips.
  • the shell of the press roll is grooved, wherein the length of the grooves in the circumferential direction is greater than the nip length, and characterized in that in the web running direction in front of the shoe press nip on the side of the press roll a drip pan is provided.
  • a high hydraulic pressure is generated, so that water also splashes against the web running direction in larger quantities from the nip.
  • the grooves in the web running direction must be longer than the nip length.
  • the water is injected back evenly over the web width, so that no displacements and no uneven drainage occur.
  • the water jet must now also be collected in a suitable collecting trough, so that the water can not flow back onto the felt and thus no deterioration of the moisture cross profile occurs.
  • the press section has only a single press nip and thus all water must be squeezed out in this shoe press nip.
  • the pressing element according to the invention is designed so that a pressure profile with a steep gradient in the inlet third, ie in the first third of the nip length, is generated.
  • the gradient G in the upstream third is described by the ratio of the pressure p after one third of the nip length to the peak pressure p max in the pressure profile based on the ratio 1/3.
  • the width of the grooves transversely to the web running direction is preferably 0.5-2 mm, so that there is no danger of marking the fibrous web. Furthermore, the Mantel prefers no blind holes to use the effect as well as possible.
  • the so-called tray drainage can be intensified in high-speed paper machines and can only be achieved at slow speeds.
  • trough drainage is called when the squeezed water is not transported mainly in felts from the nip and discharged to suction elements, but when the squeezed water is transported in the storage volume of the shell and the backing roll from the nip and then thrown into drip trays. This is particularly efficient because it reduces the rewet from a felt to the fibrous web.
  • the fibrous web can be more compacted overall, which in some paper webs such. Newsprint or packaging paper is desired to achieve a high nip strength.
  • the press section has a further shoe press nip, which is preferably downstream of the shoe press nip according to the invention in the web running direction, for example in so-called tandem presses, the total dewatering performance can be increased and thus drying energy can be saved in a subsequent dryer section.
  • the invention can be used particularly positively in press sections in which the shoe press nip is designed for a pressing force of at least 600 kN / m, preferably of at least 800 kN / m, since particularly much water is obtained here.
  • the press roll is arranged above the paper web and the counter roll below the paper web.
  • the shoe press nip is covered with two felts, a top felt and an underfelt, and the fibrous web between these two felts is passed through the nip.
  • the felt or felts can also be designed as drainage tapes.
  • the invention is also applicable if only one felt is present. Second, an impermeable belt may then be provided.
  • the shoe press nip is covered with a first felt, which lies in the nip between the fibrous web and press roll and which is designed with a predominantly non-woven basic structure, a so-called scrim, wherein the basic structure at least two layers, preferably at least three Has layers. Due to the relatively tightly packed non-woven basic structure in contrast to fabrics, a low internal storage volume in the felt is achieved. This promotes the drainage of the water from the felt into the grooves of the shell and enhances backfeeding against the web running direction. Such a type of felt is also referred to as a tub drainage type.
  • the basic structure should contain at least 2/3 non-woven portion and only a small amount of woven structure. The basic structure is responsible for the tensile strength of the felt in the web running direction and across the web running direction.
  • the shoe press nip is covered with a second felt which lies in the nip between the fibrous web and the counter-roller and which is designed with a predominantly woven basic structure, the basic structure having at least two layers, preferably at least three layers.
  • a second felt which lies in the nip between the fibrous web and the counter-roller and which is designed with a predominantly woven basic structure, the basic structure having at least two layers, preferably at least three layers.
  • Such felts are also referred to as a tube trough dewatering type.
  • a third layer may be provided, which is formed as a membrane, that is, as a perforated or perforated polymer film, or as a random web, that is, as a nonwoven without preferred fiber orientation.
  • the third layer can be arranged between the two thread layers of the basic structure or above or below the two thread layers. If the third layer is a random web, it is also possible for one or both thread layers to be embedded in the random web.
  • a first felt, together with the fibrous web and a second felt should wrap around the backing roll, at a length of at least 30 mm prior to the beginning of the nip, i. the press zone between press roll and counter roll.
  • a second felt should wrap around the mating roll at an angle of at least 10 ° relative to the backing roll before the nip begins.
  • the drip pan should have a jammed edge, so that no water can flow back from the tub, and it should have a drain and preferably also a suction, so that the water and possibly also spray can be reliably dissipated.
  • the trough preferably has a gradient behind the edge of the stowage, so that the water flows away from the shoe press nip. Furthermore, it makes sense for the removal of the large amount of water sprayed back against the web running direction, if the flow is so large that a quantity of water of at least 20 l per minute and per meter web width, preferably dissipated by at least 30 l per minute and per meter web width can be.
  • this corresponds to at least 160 l / min, preferably at least 240 l / min.
  • this corresponds to a proportion of more than 10%, preferably more than 16% based on the total in the press section squeezed amount of water.
  • the amount of water flowing back against the web running direction should preferably amount to at least 15%, particularly preferably at least 20%, of the total amount of water squeezed out upward.
  • the drip tray In order to be able to catch as much of the back-splashed water, the drip tray should have an inlet edge which has at most 20 mm, preferably at most 10 mm distance from a first felt. This is made possible by a corresponding arrangement of the drip pan.
  • the entire drip pan and / or the inlet edge is adjustable.
  • suitable pivoting and adjusting devices can be provided.
  • the distribution of the squeezed amount of water upwards and downwards or forwards and backwards depends strongly on the pressing force, the production speed and the basis weight of the fibrous web.
  • An additional possibility to contribute to a desired high hydraulic pressure in the grooves of the shell at the beginning of the shoe press nip is, when a smaller depth of the grooves is used of at most 1.5 mm, preferably at most 0.9 mm, particularly preferably 0, 7 mm.
  • a larger pressure pulse at the beginning can also be achieved if the pressing element is designed such that a two-zone pressure profile with two local pressure maxima can be generated, wherein the second pressure maximum in the web running direction should be higher than the first pressure maximum in order to achieve a good overall dewatering performance , Between the two pressure maxima, the pressure should be at least 5%, preferably at least 10%, particularly preferably at least 15% below the value of the first maximum pressure in a partial region.
  • the pressing element is preferably a continuous shoe width over the width of the web, which is pressed by a plurality of pressing elements, which are arranged side by side in the web running direction, is pressed.
  • the pressing elements are generally preferred hydraulic pressure elements.
  • the pressure profile can be adapted to different operating conditions.
  • These different operating conditions can be caused for example by changes in the basis weight of the fibrous web, the speed, the pressing force, the felt or the fiber raw material.
  • the pressing element can be advantageously pressed by at least two rows of pressing elements, which are arranged one behind the other in the web running direction. This allows the pressure profile adjusted accordingly become. This is especially true when a bending soft executed in the web running direction pressing element is used.
  • the pressing element can consist of two pressing elements which can be pressed against one another and are arranged one behind the other in the direction of web travel.
  • this solution is advantageous.
  • the shoe press nip 8 is formed by the upper press roll 2 and the lower counter roll 3.
  • the pressing element 4 shown here only in one piece is pressed by the pressing elements, not shown, from the inside against the mantle and thus produces an extended press nip.
  • the fibrous web 1 runs together with the first felt 5 and the second felt 6 through the press nip and is dehydrated there.
  • the pressed out by the special design of the grooved jacket of the press roll 2 already at the beginning and sprayed back against the web running direction water is in collected the drip pan 10.1 and derived via the drain 12.1. Any resulting spray mist is sucked out via the exhaust 14.1.
  • the drip pan is pivotable and adjustable via the adjusting 15.1 and 16.1.
  • the further collecting trough 20.1 surrounds the pressing roller 2 on a large part of the circumference, as is often found in conversions. Since the counter-roller 3 and the second felt 6 eject water, even after the counter-roller 3 below the felt 6 yet another, not shown here collecting tray can be provided.
  • Fig.2 shows a section with details of the drip pan 10.2. Shown is the storage edge 11, which prevents water can flow back to the felt 5 and the fibrous web 1, and the adjoining slope until the expiry 12.2.
  • the leading edge 13 has a distance c from the first felt 5.
  • the second felt 6 wraps around the counter roll 3 at an angle ⁇ before the beginning of the shoe press nips 8, synonymous with the press zone between the pressing element 4 and coat 7 of the press roll 2 and the counter roll 3. Der first felt 5 wraps together with the fibrous web 1 and the second felt 6, the counter roll 3 over a length b.
  • FIG. 3 represented a further embodiment of the invention, in which the drip pan 10.3 is combined in front of the shoe press nip 8 with the drip pan 20.3 after the shoe press nip 8.
  • the entire press roller 2 enclosed. It is advantageous if, as shown in the illustration, both collecting trays 10.3, 20.3 are adjustable. Serve the adjustment 15.3, 16.3, 25.3, 26.3.
  • a further collecting trough can be additionally provided after the counter-roller 3 on the underside of the second felt 6.
  • Figure 4 shows yet another embodiment with a drip pan 10.4 after the shoe press nip and another drip pan 20.4 in front of the shoe press nip, which is smaller, as you could provide for a new construction of a press section.
  • This version can be built very compact.
  • FIG. 5a and 5b Examples of a basic structure of a felt are shown.
  • 5a shows a nonwoven structure, a scrim of two layers 9a, 9b.
  • the layers are formed from threads which may consist of several monofilaments of twisted individual threads or consisting of multifilament threads or of multifilament threads.
  • 5 b shows in contrast a woven basic structure of a felt, also two-ply 9c, 9d.
  • a basic structure with two layers of thread and a third layer, which is formed as a membrane, or as a random web, is not shown separately, but can also be provided according to the invention.
  • 5c schematically represents a possible construction of a felt.
  • a three-layer non-woven basic structure 9a ', 9b', 9e and on the top and bottom each have a nonwoven layer 9f, 9f ', which itself may consist of several layers. It can be provided between the nonwoven layer 9f, 9f 'and the basic structure also further intermediate layers. Again, an additional membrane or a random web may be arranged in, on or under the basic structure, which are not shown.
  • In 6a is an example of a pressure profile p with steep gradient G shown in the upstream third. After one third of the nip length L, a pressure p1 / 3 is reached, which is disproportionate.
  • Figure 6b represents a possibility for a two-zone pressure profile p ', with a first local pressure maximum p max ' and a second local and at the same time absolute pressure maximum p max .
  • the first local pressure maximum ensures the controlled back-splash at the beginning of the nip and the second part of the pressing element, which together form the nip length L ', or a flexible pressing element with the nip length L', the height of the two local maxima can be controlled, so that an optimal dewatering is achieved,
  • a steep gradient G is preferably used between the first and the second local pressure maximum, there is an area in which the pressure is at least 5%, preferably at least 10%, particularly preferably at least 15% lower than the first pressure maximum p max '.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Pressenpartie zur Entwässerung in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton-, oder Tissuebahn, mit einem Schuhpressnip gebildet aus einer Presswalze und einer Gegenwalze, wobei die Presswalze einen umlaufenden flexiblen Mantel, ein tragendes stationäres Joch, ein Presselement und Anpresseinrichtungen aufweist, und wobei die Anpresseinrichtungen das Presselement an den Mantel und damit den Mantel an die Gegenwalze andrücken.
  • Die Faserstoffbahn wird zusammen mit einem Filz oder zwischen zwei Filzen durch den Nip geführt. Durch die Presskraft, mit der die Presswalze und die Gegenwalze aneinander gedrückt werden, wird Wasser aus der Bahn in den Filz gedrückt.
  • Bekannt ist eine solche Pressenpartie zum Beispiel aus der Druckschrift EP 1072721 A1 , welche eine Pressenpartie mit nur einem einzigen Schuhpressnip beschreibt. Beschrieben wird auch, dass nach dem Schuhpressnip über dem Pressfilz eine Rinne zum Auffangen des ausgepressten Wassers, welches vom Mantel der Presswalze abgeschleudert wird, vorgesehen ist.
  • Der Schuhpressnip weist eine gegenüber einfachen Walzenpressnips verlängerte Presszone auf. Die Niplänge ist gleichbedeutend mit der Länge der Presszone, die durch das Presselement, den sogenannten Schuh vorgegeben wird. Dabei ergibt sich für die Faserstoffbahn beim Durchlaufen der Presse eine höhere Verweilzeit im Nip, also in der Presszone. Und somit kann mehr Wasser ausgepresst werden. Um das viele Wasser im Nip aufnehmen und bis zum Nipende transportieren zu können, wird der Mantel mit Rillen oder Blindbohrungen versehen. Für sehr hohe Entwässerungsmengen wird ein immer größeres Speichervolumen benötigt und deshalb werden Mäntel mit Blindbohrungen oder mit einer Kombination von Blindbohrungen und Rillen verwendet. Gleichzeitig darf der Mantel aber durch sein Muster nicht markieren, wodurch die Optimierung begrenzt ist.
  • Unter bestimmten Bedingungen u.a. bei zu hoher Presskraft oder hydraulischer Überlastung des Pressnips kommt es auch zu unkontrolliertem Herausspritzen von Wasser aus dem Nip, das immer als unerwünscht vermieden wird, da dadurch das Feuchtequerprofil negativ beeinflusst wird oder die Papierbahn verdrückt wird. Nach der gängigen Meinung soll das Wasser im Nip in die Hohlräume des Mantels und des Filzes gedrückt werden und nach dem Nip abgeschleudert bzw. aus dem Filz gesaugt werden. Bisher wurden deshalb für hohe Entwässerungsmengen immer Mäntel mit großem Speichervolumen entwickelt, um einen geringen hydraulischen Druck im Nip zu erreichen.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es nun eine verbesserte Pressenpartie für die effiziente Entwässerung höherer Wassermengen mit möglichst wenigen Pressnips zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Mantel der Presswalze gerillt ist, wobei die Länge der Rillen in Umfangsrichtung größer als die Niplänge ist, und dadurch dass in Bahnlaufrichtung vor dem Schuhpressnip auf der Seite der Presswalze eine Auffangwanne vorgesehen ist. In den Rillen des Mantels wird ein hoher hydraulischer Druck erzeugt, so dass Wasser auch gegen die Bahnlaufrichtung in größerer Menge aus dem Nip herausspritzt. Damit das möglich ist müssen die Rillen in Bahnlaufrichtung länger sein als die Niplänge. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung der Pressenpartie wird gleichmäßig über der Bahnbreite das Wasser zurückgespritzt, so dass keine Verdrückungen und auch keine ungleichmäßige Entwässerung auftreten. Gleichzeitig muss der Wasserstrahl nun aber auch in einer geeigneten Auffangwanne gesammelt werden, damit das Wasser nicht auf den Filz zurückfließen kann und so keine Verschlechterung des Feuchtequerprofils auftritt. Durch diese zusätzliche bisher nicht genutzte Entwässerungsrichtung gegen die Bahnlaufrichtung kann insgesamt mehr Wasser abgeführt werden.
  • Die Aufgabe wird des weiteren erfindungsgemäß dadurch gelöst, indem die Pressenpartie nur einen einzigen Pressnip aufweist und somit alles Wasser in diesem Schuhpressnip ausgepresst werden muss. Dadurch können Investitions- und Betriebskosten eingespart werden, und trotzdem eine hohe Entwässerungsleistung erreicht werden.
  • Durch die Erzeugung eines größeren Druckimpulses zu Beginn des Nips kann die zurück gespritzte Wassermenge noch erhöht werden. Das ist möglich, indem das erfindungsgemäße Presselement so ausgeführt ist, dass ein Druckprofil mit einem steilen Gradienten im einlaufseitigen Drittel, d.h. im ersten Drittel der Niplänge, erzeugt wird. Der Gradient G im einlaufseitigen Drittel wird beschrieben durch das Verhältnis des Drucks p nach einem Drittel der Niplänge zum Spitzendruck pmax im Druckprofil bezogen auf das Verhältnis 1/3. G = p 1 / 3 / p max / L 1 / 3 / L = p 1 / 3 / p max / 1 / 3
    Figure imgb0001
  • Der Gradient G sollte einen Wert von mindestens G=1,35, bevorzugt mindestens G=1,50, besonders bevorzugt von mindestens G=1,80 haben.
  • Die Breite der Rillen quer zur Bahnlaufrichtung ist bevorzugt 0,5 - 2 mm, damit keine Markierungsgefahr für die Faserstoffbahn besteht. Weiterhin weist der Mantel bevorzugt keine Blindbohrungen auf, um den Effekt möglichst gut nutzen zu können.
  • In Technikumsversuchen wurde bestätigt, dass die Entwässerungsleistung dadurch deutlich und gleichmäßig gesteigert werden kann - ohne Qualitätsprobleme in der Faserstoffbahn. Durch die erfindungsgemäße Pressenpartie kann die sogenannte Wannenentwässerung bei schnelllaufenden Papiermaschinen verstärkt werden und bei langsamen Geschwindigkeiten überhaupt erst erreicht werden. Mit Wannenentwässerung wird bezeichnet, wenn das ausgepresste Wasser nicht vorwiegend in Filzen aus dem Nip transportiert und an Saugelementen abgeführt wird, sondern wenn das ausgepresste Wasser im Speichervolumen des Mantels und der Gegenwalze aus dem Nip transportiert und dann in Auffangwannen abgeschleudert wird. Das ist besonders effizient, da somit die Rückbefeuchtung von einem Filz an die Faserstoffbahn reduziert wird.
  • Auch für die Qualität der Faserstoffbahn können sich Vorteile ergeben. Durch die verstärkte Entwässerung schon zu Beginn des Schuhpressnips kann die Faserstoffbahn insgesamt stärker verdichtet werden, was bei manchen Papierbahnen wie z.B. Zeitungsdruckpapier oder Verpackungspapier gewünscht ist, um eine hohe Spaltfestigkeit zu erzielen.
  • Aber auch wenn die Pressenpartie einen weiteren Schuhpressnip aufweist, der dem erfindungsgemäßen Schuhpressnip bevorzugt in Bahnlaufrichtung nachgeordnet ist, zum Beispiel bei sogenannten Tandem-Pressen, lässt sich die gesamte Entwässerungsleistung steigern und somit Trocknungsenergie in einer nachfolgenden Trockenpartie eingespart werden.
  • Besonders positiv lässt sich die Erfindung nutzen in Pressenpartien, bei denen der Schuhpressnip auf eine Presskraft von mindestens 600 kN/m, bevorzugt von mindestens 800 kN/m ausgelegt ist, da hier besonders viel Wasser anfällt.
  • In einer bevorzugten Ausführung der beschriebenen Pressenpartie ist die Presswalze oberhalb der Papierbahn und die Gegenwalze unterhalb der Papierbahn angeordnet.
  • Insgesamt ist es hilfreich, wenn der Schuhpressnip mit zwei Filzen, einem Oberfilz und einem Unterfilz, bespannt ist und die Faserstoffbahn zwischen diesen beiden Filzen durch den Nip geführt wird. Der oder die Filze können auch als Entwässerungsbänder ausgestaltet sein. Anwendbar ist die Erfindung auch, wenn nur ein Filz vorhanden ist. Als zweites kann dann ein undurchlässiges Band vorgesehen sein.
  • Von Vorteil ist es, wenn der Schuhpressnip mit einem ersten Filz bespannt ist, der im Nip zwischen Faserstoffbahn und Presswalze liegt und der mit einer überwiegend nicht-gewebten Grundstruktur, einem sogenannten Gelege, ausgeführt ist, wobei die Grundstruktur mindestens zwei Lagen, bevorzugt mindestens drei Lagen aufweist. Durch die im Gegensatz zu Geweben relativ dicht gepackte nicht-gewebte Grundstruktur wird ein geringes inneres Speichervolumen im Filz erreicht. Das begünstigt das Ableiten des Wassers vom Filz in die Rillen des Mantels und verstärkt das Zurückspritzen gegen die Bahnlaufrichtung. Eine solche Art von Filzen wird auch als Wannenentwässerungstyp bezeichnet. Die Grundstruktur sollte mindestens 2/3 nicht-gewebten Anteil und nur einen kleinen Anteil gewebter Struktur enthalten. Die Grundstruktur ist für die Zugfestigkeit des Filzes in Bahnlaufrichtung und quer zur Bahnlaufrichtung verantwortlich.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Schuhpressnip mit einem zweiten Filz bespannt ist, der im Nip zwischen der Faserstoffbahn und der Gegenwalze liegt und der mit einer überwiegend gewebten Grundstruktur ausgeführt ist, wobei die Grundstruktur mindestens zwei Lagen, bevorzugt mindestens drei Lagen aufweist. Durch die gewebte Grundstruktur bekommt der Filz ein höheres inneres Speichervolumen. Solche Filze werden auch als Rohrsaugerentwässerungstyp bezeichnet.
  • Bei einer Grundstruktur, die zwei Fadenlagen enthält, kann eine dritte Lage vorgesehen sein, die als Membran, das heißt als perforierte oder gelochte Polymerfolie, oder als Wirrvlies, das heißt als Vlies ohne bevorzugte Faserausrichtung, ausgebildet ist. Die dritte Lage kann zwischen den beiden Fadenlagen der Grundstruktur oder über oder unter den beiden Fadenlagen angeordnet sein. Wenn die dritte Lage ein Wirrvlies ist, ist es auch möglich, dass eine oder beide Fadenlagen in das Wirrvlies eingebettet sind.
  • Weiterhin sollte ein erster Filz zusammen mit der Faserstoffbahn und einem zweiten Filz die Gegenwalze umschlingen und zwar auf einer Länge von mindestens 30 mm vor dem Beginn des Nips, d.h. der Presszone zwischen Presswalze und Gegenwalze. Außerdem sollte ein zweiter Filz die Gegenwalze vor Beginn des Nips auf einem Winkel von wenigstens 10° bezogen auf die Gegenwalze umschlingen.
  • Die Auffangwanne sollte eine Staukante haben, damit kein Wasser aus der Wanne wieder zurückfließen kann, und sie sollte einen Abfluss und bevorzugt auch eine Absaugung aufweisen, damit das Wasser und gegebenenfalls auch Sprühnebel zuverlässig abgeführt werden kann. Die Wanne weist bevorzugt hinter der Staukante ein Gefälle auf, so dass das Wasser vom Schuhpressnip weg fließt. Weiterhin ist es sinnvoll für das Abführen der großen gegen die Bahnlaufrichtung zurück gespritzten Wassermenge, wenn der Ablauf so groß vorgesehen ist, dass eine Wassermenge von mindestens 20 l pro Minute und pro Meter Bahnbreite, bevorzugt von mindestens 30 l pro Minute und pro Meter Bahnbreite abgeführt werden kann. D.h. bei einer Bahnbreite von beispielsweise 8 m entspricht das dann mindestens 160 l/min, bevorzugt mindestens 240 l/min. Bei einem Flächengewicht der Bahn von 90 g/m2 und einer Bahngeschwindigkeit von 900 m/min, sowie einer Trockengehaltssteigerung von 22% auf 45% entspricht das einem Anteil von mehr als 10% , bevorzugt von mehr als 16% bezogen auf die gesamte in der Pressenpartie ausgepresste Wassermenge.
  • Die gegen die Bahnlaufrichtung zurück spritzende Wassermenge sollte bevorzugt mindestens 15%, besonders bevorzugt mindestens 20% der gesamten nach oben ausgepressten Wassermenge betragen.
  • Um möglichst viel des zurück spritzenden Wassers auffangen zu können, sollte die Auffangwanne eine Einlaufkante haben, die höchstens 20 mm, bevorzugt höchstens 10 mm Abstand zu einem ersten Filz hat. Ermöglicht wird das durch eine entsprechende Anordnung der Auffangwanne.
  • Von Vorteil ist es, wenn die gesamte Auffangwanne und/oder die Einlaufkante einstellbar ist. Dazu können geeignete Schwenk- und Verstelleinrichtungen vorgesehen sein.
  • Die Verteilung der ausgepressten Wassermenge nach oben und nach unten beziehungsweise nach vorne und nach hinten hängt dabei allerdings stark von der Presskraft, der Produktionsgeschwindigkeit und dem Flächengewicht der Faserstoffbahn ab.
  • Im Stand der Technik wird bisher immer ein möglichst sanfter Anstieg zu Beginn des Druckprofils empfohlen, um Verdrückungen und ungleiche Entwässerung zu vermeiden.
  • Eine zusätzliche Möglichkeit, um zu einem gewünschten hohen hydraulischen Druck in den Rillen des Mantels zu Beginn des Schuhpressnips beizutragen, ist, wenn eine geringere Tiefe der Rillen verwendet wird von höchstens 1,5 mm, bevorzugt höchstens 0,9 mm, besonders bevorzugt 0,7 mm.
  • Weiterhin kann ein größerer Druckimpuls zu Beginn auch erzielt werden, wenn das Presselement so ausgeführt ist, dass ein zweizoniges Druckprofil mit zwei lokalen Druckmaxima erzeugt werden kann, wobei das in Bahnlaufrichtung zweite Druckmaximum höher als das erste Druckmaximum sein sollte, um eine gute Gesamtentwässerungsleistung zur erreichen. Zwischen den beiden Druckmaxima sollte in einem Teilbereich der Druck wenigstens 5%, bevorzugt wenigstens 10%, besonders bevorzugt wenigstens 15% unter dem Wert des ersten Druckmaximums liegen.
  • Das Presselement ist bevorzugt ein über der Bahnbreite durchgängiger Schuh, der von mehreren Anpresselementen, die in Bahnlaufrichtung gesehen nebeneinander angeordnet sind, angepresst wird. Die Anpresselemente sind allgemein bevorzugt hydraulische Anpresselemente.
  • Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Druckprofil an verschiedene Betriebszustände angepasst werden kann. Diese verschiedenen Betriebszustände können zum Beispiel durch Veränderungen des Flächengewichts der Faserstoffbahn, der Geschwindigkeit, der Presskraft, des Filzes oder des Faserrohstoffs entstehen.
  • Das Presselement kann vorteilhaft durch mindestens zwei Reihen von Anpresselementen, die in Bahnlaufrichtung hintereinander angeordnet sind, angepresst werden. Dadurch kann das Druckprofil entsprechend eingestellt werden. Das gilt besonders wenn ein in Bahnlaufrichtung biegeweich ausgeführtes Presselement zum Einsatz kommt.
  • Um eine noch bessere Einstellbarkeit zu erreichen, kann das Presselement aus zwei verschieden voneinander anpressbaren, in Bahnlaufrichtung hintereinander angeordneten Presselementen bestehen. Insbesondere wenn mit einem Druckprofil mit zwei lokalen Druckmaxima gearbeitet wird, ist diese Lösung von Vorteil.
  • Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Sie zeigen in
    • Fig.1
    eine mögliche erfindungsgemäße Ausführung einer Pressenpartie
    Fig.2
    einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Anordnung
    Fig.3
    eine weitere erfindungsgemäße Ausführung einer Pressenpartie
    Fig.4
    noch eine weitere erfindungsgemäße Ausführung einer Pressenpartie
    Fig.5a
    schematische Draufsicht einer nicht-gewebten Grundstruktur (eines Geleges) mit zwei Lagen
    Fig.5b
    schematische Draufsicht einer gewebten Grundstruktur mit zwei Lagen
    Fig.5c
    schematischen Querschnitt eines Filzes mit nicht-gewebter Grundstruktur
    Fig.6a
    Beispiel für ein steiles Druckprofil
    Fig.6b
    Beispiel für ein zweizoniges Druckprofil mit zwei lokalen Druckmaxima
  • Nachfolgend werden die Figuren detaillierter beschrieben.
  • In der Ausführung gemäß Fig.1 wird der Schuhpressnip 8 durch die obenliegenden Presswalze 2 und die untenliegenden Gegenwalze 3 gebildet. Das hier nur einteilig dargestellte Presselement 4 wird durch die nicht dargestellten Anpresselemente von innen gegen den Mantel gedrückt und erzeugt somit einen verlängerten Pressnip. Die Faserstoffbahn 1 läuft zusammen mit dem ersten Filz 5 und dem zweiten Filz 6 durch den Pressnip und wird dort entwässert. Das durch die spezielle Gestaltung des gerillten Mantels der Presswalze 2 schon zu Beginn ausgepresste und gegen die Bahnlaufrichtung zurückspritzende Wasser wird in der Auffangwanne 10.1 gesammelt und über den Abfluss 12.1 abgeleitet. Eventuell anfallender Sprühnebel wird über die Absaugung 14.1 abgesaugt. Die Auffangwanne ist schwenkbar und einstellbar über die Verstelleinrichtungen 15.1 und 16.1. Dadurch ist eine exakte Ausrichtung der Spitze bzw. Einlaufkante möglichst nahe zum Filz 5 möglich. Bei geeigneter Ausführung der Einlaufkante kann diese auch in Kontakt mit dem Filz 5 sein. So wird alles Wasser, das vom Nipeinlauf zurückspritzt, aufgefangen. Das Wasser das im weiteren Verlauf des Schuhpressnips 8 ausgepresst wird, wird nach dem Verlassen des Nips vom Mantel 7 der Presswalze 2 und vom Filz 5 abgeschleudert und in der weiteren Auffangwanne 20.1 gesammelt und über die Abläufe 22, 22.1 abgeleitet. Auch hier ist eine Absaugung 24.1 vorgesehen. Zusätzlich gibt es ein Reinigungsspritzrohr 28.1 und eine Wasserabstreifeinrichtung 27.1, um den gerillten Mantel 7 gut zu konditionieren. Auch die weitere Auffangwanne 20.1 ist mit Verstelleinrichtungen 25.1, 26.1 ausgerüstet. In diesem Beispiel umschließt die weitere Auffangwanne 20.1 die Presswalze 2 auf einem großen Teil des Umfangs, wie es oft bei Umbauten vorgefunden wird.
    Da auch die Gegenwalze 3 und der zweite Filz 6 Wasser abschleudern, kann auch nach der Gegenwalze 3 unterhalb des Filzes 6 noch eine weitere, hier nicht dargestellte Auffangwanne vorgesehen werden.
  • Fig.2 zeigt einen Ausschnitt mit Details zur Auffangwanne 10.2. Dargestellt ist die Staukante 11, die verhindert, dass Wasser wieder zurück auf den Filz 5 und auf die Faserstoffbahn 1 fließen kann, und das sich daran anschließende Gefälle bis zum Ablauf 12.2. Die Einlaufkante 13 hat einen Abstand c vom ersten Filz 5. Der zweite Filz 6 umschlingt die Gegenwalze 3 auf einem Winkel α vor Beginn des Schuhpressnips 8, gleichbedeutend mit der Presszone zwischen Presselement 4 bzw. Mantel 7 der Presswalze 2 und der Gegenwalze 3. Der erste Filz 5 umschlingt zusammen mit der Faserstoffbahn 1 und dem zweiten Filz 6 die Gegenwalze 3 auf einer Länge b.
  • Fig.3 stellte eine weitere erfindungsgemäße Ausführung dar, bei der die Auffangwanne 10.3 vor dem Schuhpressnip 8 mit der Auffangwanne 20.3 nach dem Schuhpressnip 8 kombiniert ist. Somit ist die gesamte Presswalze 2 umschlossen. Vorteilhaft ist es, wenn, wie in der Darstellung gezeigt, beide Auffangwannen 10.3, 20.3 einstellbar sind. Dazu dienen die Verstelleinrichtungen 15.3, 16.3, 25.3, 26.3.
    Auch hier kann zusätzlich noch eine weitere Auffangwanne nach der Gegenwalze 3 auf der Unterseite des zweiten Filzes 6 vorgesehen werden.
  • Fig.4 zeigt noch eine weitere Ausführung mit einer Auffangwanne 10.4 nach dem Schuhpressnip und einer weiteren Auffangwanne 20.4 vor dem Schuhpressnip, die kleiner ist, so wie man es bei einem Neubau einer Pressenpartie vorsehen könnte. Diese Ausführung kann sehr kompakt gebaut werden.
  • In Fig. 5a und 5b sind Beispiele für eine Grundstruktur eines Filzes gezeigt.
    Fig.5a zeigt eine nicht-gewebte Struktur, ein Gelege aus zwei Lagen 9a, 9b. Die Lagen werden aus Fäden gebildet, die aus mehreren monofilamenten verzwirnten Einzelfäden bestehend oder multifilament bzw. aus multifilamenten Fäden bestehend sein können.
    Fig.5b zeigt im Gegensatz dazu eine gewebte Grundstruktur eines Filzes, ebenfalls zweilagig 9c, 9d.
    Eine Grundstruktur mit zwei Fadenlagen und einer dritten Lage, die als Membran, oder als Wirrvlies ausgebildet ist, ist nicht extra dargestellt, kann aber auch erfindungsgemäß vorgesehen sein.
  • Fig.5c stellt schematisch einen möglichen Aufbau eines Filzes dar. Im Kern eine dreilagige nicht-gewebte Grundstruktur 9a', 9b', 9e und auf der Ober- und Unterseite je eine Vlies-Schicht 9f, 9f', welche selbst wieder aus mehreren Lagen bestehen kann. Es können zwischen der Vlies-Schicht 9f, 9f' und der Grundstruktur auch noch weitere Zwischenlagen vorgesehen sein. Auch hier kann noch eine zusätzliche Membran oder ein Wirrvlies in, auf oder unter der Grundstruktur angeordnet sein, welche nicht dargestellt sind.
  • In Fig.6a ist ein Beispiel für ein Druckprofil p mit steilem Gradienten G im einlaufseitigen Drittel gezeigt. Nach einem Drittel der Niplänge L wird ein Druck p1/3 erreicht, der überproportional ist. Der Gradient G ist definiert als G = p 1 / 3 / p max / 1 / 3
    Figure imgb0002
     Das Presselement wird bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung so ausgeführt und so angepresst, dass sich ein steiler Gradient G im einlaufseitigen Drittel mit einem Wert von mindestens G=1,35 , bevorzugt mindestens G=1,50 , besonders bevorzugt mindestens G=1,80 ergibt.
  • Fig.6b stellt eine Möglichkeit für ein zweizoniges Druckprofil p' dar, mit einem ersten lokalen Druckmaximum pmax' und einem zweiten lokalen und gleichzeitig absoluten Druckmaximum pmax". Das erste lokale Druckmaximum sorgt für das kontrollierte Zurückspritzen zu Beginn des Nips. Durch unterschiedliche Anpressung des ersten und zweiten Teils des Presselements, welche zusammen die Niplänge L' ergeben, oder eines biegeweichen Presselements mit der Niplänge L' kann die Höhe der beiden lokalen Maxima gesteuert werden, so dass eine optimale Entwässerung erreicht wird. Auch hierbei wird bevorzugt ein steiler Gradient G verwendet. Zwischen dem ersten und dem zweiten lokalen Druckmaximum gibt es einen Bereich, in dem der Druck mindestens 5%, bevorzugt mindestens 10%, besonders bevorzugt mindestens 15% niedriger ist als das erste Druckmaximum pmax'.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Papierbahn
    2
    Presswalze
    3
    Gegenwalze
    4
    Presselement (sogenannter Schuh)
    5
    erster Filz
    6
    zweiter Filz
    7
    Mantel der Presswalze
    8
    Schuhpressnip
    9a, 9c, 9a'
    erste Lage der Grundstruktur
    9b, 9d, 9b'
    zweite Lage der Grundstruktur
    9e
    dritte Lage der Grundstruktur
    9f, 9f'
    Vlies-Schicht
    10.1, 10.2, 10.3, 10.4
    Auffangwanne vor dem Schuhpressnip
    11
    Staukante
    12.1, 12.2, 12.3, 12.4
    Ablauf
    13
    Einlaufkante
    14.1, 14.3
    Absaugung
    15.1, 15.3, 15.4
    Verstelleinrichtung
    16.1, 16.3, 16.4
    weitere Verstelleinrichtung
    20.1, 20.3, 20.4
    weitere Auffangwanne
    22, 22.1, 22.3, 22.4
    Ablauf
    24.1,24.3
    Absaugung
    25.1, 25.3, 25.4
    Verstelleinrichtung
    26.1, 26.3, 26.4
    weitere Verstelleinrichtung
    27.1, 27.3, 27.4
    Wasserabstreifer
    28.1, 28.3, 28.4
    Spritzrohr
    α
    Umschlingwinkel
    b
    Umschlinglänge
    c
    Abstand
    G
    Gradient des Druckprofils im ersten Drittel
    L, L'
    Niplänge
    p, p'
    Druckprofil

Claims (14)

  1. Pressenpartie einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn (1), zur Entwässerung insbesondere einer Papier-, Karton-, oder Tissuebahn, mit einem Schuhpressnip (8) gebildet aus einer Presswalze (2) und einer Gegenwalze (3), wobei die Presswalze (2) einen umlaufenden flexiblen Mantel (7), ein tragendes stationäres Joch, ein Presselement (4) und Anpresseinrichtungen aufweist, und wobei die Anpresseinrichtungen das Presselement (4) an den Mantel (7) und damit den Mantel (7) an die Gegenwalze (3) andrücken, und wobei nach dem Schuhpressnip (8) in Bahnlaufrichtung eine Auffangwanne (20.1, 20.3, 20.4) vorgesehen ist, und vor dem Schuhpressnip (8) auf der Seite der Presswalze (2) eine Auffangwanne (10.1, 10.2, 10.3, 10.4) vorgesehen ist, wobei der Mantel (7) gerillt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressenpartie nur einen einzigen Pressnip nämlich den Schuhpressnip (8) aufweist, und die Länge der Rillen in Umfangsrichtung größer als die Niplänge (L) ist, und das Presselement (4) so ausgeführt ist, dass ein Druckprofil (p,p') in Bahnlaufrichtung erzeugt werden kann, welches einen Gradienten G im einlaufseitigen Drittel von mindestens G=1,35 aufweist, wobei G = (p1/3 / pmax) / (1/3) definiert ist, wobei p1/3 der Druck nach einem Drittel der Niplänge (L) und pmax der Spitzendruck im Druckprofil (p,p') ist.
  2. Pressenpartie nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,
    dass der Schuhpressnip (8) mit einem ersten Filz (5) bespannt ist, der zwischen Faserstoffbahn (1) und Presswalze (2) liegt, wobei der erste Filz (5) mit einer überwiegend nicht-gewebten Grundstruktur, einem sogenannten Gelege, ausgeführt ist und wobei die Grundstruktur mindestens zwei Lagen (9a, 9b), bevorzugt mindestens drei Lagen (9a' ,9b' ,9e) aufweist.
  3. Pressenpartie nach einem der vorherigen Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Schuhpressnip (8) mit einem zweiten Filz (6) bespannt ist, der zwischen Faserstoffbahn (1) und Gegenwalze (3) liegt, wobei der zweite Filz (6) mit einer überwiegend gewebten Grundstruktur ausgeführt ist und wobei die Grundstruktur mindestens zwei Lagen (9c, 9d), bevorzugt mindestens drei Lagen aufweist.
  4. Pressenpartie nach einem der vorherigen Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein erster Filz (5) zusammen mit der Faserstoffbahn (1) und einem zweiten Filz (6) die Gegenwalze (3) bereits vor Beginn des Schuhpressnips (8) zwischen Gegenwalze (3) und Presswalze (2) umschlingt, und zwar auf einer Länge (b) von mindestens 30 mm.
  5. Pressenpartie nach Anspruch 3 oder 4
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der zweite Filz (6) die Gegenwalze (3) bereits vor Beginn des Schuhpressnips (8) zwischen Gegenwalze (3) und Presswalze (2) umschlingt, und zwar auf einem Winkel (α) von mindestens 10° bezogen auf die Gegenwalze (3).
  6. Pressenpartie nach einem der vorherigen Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die vor dem Schuhpressnip (8) angeordnete Auffangwanne (10.1, 10.2, 10.3, 10.4) eine Staukante (11) und einen Ablauf (12.1, 12.2, 12.3, 12.4) und bevorzugt auch eine Absaugung (14.1) aufweist.
  7. Pressenpartie nach Anspruch 6
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Ablauf (12.1, 12.2, 12.3, 12.4) so groß ausgeführt ist, dass eine Wassermenge von mindestens 20 l pro Minute und pro Meter Bahnbreite, bevorzugt von mindestens 30 l pro Minute und pro Meter Bahnbreite abgeführt werden kann.
  8. Pressenpartie nach einem der vorherigen Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die vor dem Schuhpressnip (8) angeordnete Auffangwanne (10.1, 10.2, 10.3, 10.4) eine Einlaufkante (13) umfasst, wobei die Auffangwanne so angeordnet oder einstellbar ist, dass die Einlaufkante (13) höchstens 20 mm, bevorzugt höchstens 10 mm Abstand zu einem ersten Filz (5) hat.
  9. Pressenpartie nach einem der vorherigen Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Presselement (4) so ausgeführt ist, dass ein Druckprofil (p,p') in Bahnlaufrichtung erzeugt werden kann, welches einen Gradienten G im einlaufseitigen Drittel von mindestens G=1,50 , bevorzugt mindestens G=1,80 aufweist.
  10. Pressenpartie nach einem der vorherigen Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Tiefe der Rillen des Mantels (7) höchstens 1,5 mm, bevorzugt höchstens 0,9 mm, besonders bevorzugt höchstens 0,7 mm beträgt.
  11. Pressenpartie nach einem der vorherigen Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Presselement (4) so ausgeführt ist, dass ein zweizoniges Druckprofil (p') mit zwei lokalen Druckmaxima erzeugt werden kann, wobei das in Bahnlaufrichtung zweite Druckmaximum höher als das erste Druckmaximum ist.
  12. Pressenpartie nach Anspruch 11
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Presselement (4) so ausgeführt ist, dass ein Druckprofil (p, p') erzeugt werden kann, bei dem der Druck in einem Teilbereich zwischen dem ersten Druckmaximum und dem zweiten Druckmaximum wenigstens 5%, bevorzugt wenigstens 10%, besonders bevorzugt wenigstens 15% unter dem ersten Druckmaximum liegt.
  13. Pressenpartie nach einem der vorherigen Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens zwei Reihen von Anpresselementen, in Bahnlaufrichtung hintereinander angeordnet, vorgesehen sind, die das Presselement (4) an den Mantel (7) drücken.
  14. Pressenpartie nach einem der vorherigen Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Presselement (4) aus zwei verschieden voneinander anpressbaren, in Bahnlaufrichtung hintereinander angeordneten Teil-Presselementen besteht.
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