FI76387B

FI76387B - FOERFARANDE OCH ANORDNING I INLOPPSLAODAN I EN PAPPERSMASKIN FOER BEHAERSKANDE AV DEN TVAERGAOENDE STROEMNINGSPROFIL.

Info

Publication number: FI76387B
Application number: FI864033A
Authority: FI
Inventors: Markku Lyytinen; Esa Ottelin; Esa Lehtovirta
Original assignee: Valmet Oy
Priority date: 1986-10-06
Filing date: 1986-10-06
Publication date: 1988-06-30
Also published as: FI864033A0; FI864033A; FI76387C

Description

76387 1 Menetelmä ja laite paperikoneen perälaatikossa poikittaisen virtausprofiilin hallitsemiseksi Förfarande och anordning i inloppslädan i en pappers-maskin för behärskande av den tvärgaende strömningsprofil 576387 1 Method and apparatus for controlling a transverse flow profile in a paper machine headbox Förfarande och anordning i inloppslädan i en pappers-maskin för behärskande av den tvärgaende strömningsprofil 5

Keksinnön kohteena on menetelmä paperikoneen perälaatikossa sen virtaus-kanavassa vallitsevan virtaamaprofiilin hallitsemiseksi paperikoneen le-10 veyssuunnassa, jossa perälaatikossa käytetään vaimennussäiliötä tai vastaavaa, jonka sisällä vallitsee massasuspension vapaa pinta ja jossa tapahtuu massasuspension ylijuoksu.The invention relates to a method for controlling the flow profile prevailing in a paper machine headbox in its flow channel in the width direction of the paper machine, in which a damping tank or the like is used, in which the free surface of the pulp suspension prevails and in which the pulp suspension overflows.

Lisäksi keksinnön kohteena on keksinnön mukaisen menetelmän toteuttami-15 seen tarkoitettu perälaatikko, joka käsittää massasuspension virtauskana-van ja sen yläpuolelle sovitetun vaimennussäiliön, jossa on patokynnys, jonka yhteydessä massasuspensiolla on vapaa pinta ja ylijuoksu, jonka patokynnvksen yhteyteen on järjestetty ylivirtauksen säätö- ja/tai pato-laitteet .The invention further relates to a headbox for carrying out the method according to the invention, comprising a flow channel of the pulp suspension and a damping tank arranged above it, having a dam threshold, in connection with which the pulp suspension has a free surface and an overflow, overflow control and / or dam equipment.

2020

Ennestään tunnetusti paperikoneen perälaatikon massasuspension huulivir-tauksessa pyritään paperikoneen poikittaissuunnassa mahdollisimman tasaiseen nopeuteen. Samoin on ollut tunnettua, että mainitussa virtauksessa saattaa esiintyä haitallisen suurta poikittaista nopeutta. Etenkin radan 25 reuna-alueilla tästä on ollut haittaa esimerkiksi reunalaineen vahvistumisena. Täten pyritään valmistamaan neliömassaltaan, formaatioltaan ja lujuusominaisuuksiltaan koko rainan leveydeltä homogeenista paperia sekä siihen, että mahdollisimman vähän radan reunoista jouduttaisiin leikkaamaan pois.As is already known, the lip flow of the pulp suspension of the headbox of a paper machine is aimed at the most uniform speed in the transverse direction of the paper machine. It has also been known that a detrimentally high transverse velocity may occur in said flow. Especially in the edge areas of the track 25, this has been a disadvantage, for example in the form of edge wave reinforcement. The aim is thus to produce paper with a homogeneous weight, shape and strength properties over the entire width of the web and to minimize the need to cut off the edges of the web.

3030

Mainittujen päämäärien saavuttamiseksi on ennestään tunnettua käyttää mm. sellaista ratkaisua, jossa perälaatikon huulikanavan kummankin sivu-seinän läpi poistetaan pieni osa massavirtausta ennen sen purkautumista viiralle (esim. FT-patentti n:o 43812, Beloit Corporation). Pälnvastai-35 nen ratkaisu, jossa sivuseinän kautta johdetaan lisävirtaus vettä, on myös tunnettu (FI-patentti n:o 30095, Valmet Oy), vaikkakaan viimemainittua ratkaisua ei ainakaan hakijan toimesta ole käytännössä toteutettu.In order to achieve the mentioned goals, it is already known to use e.g. a solution in which a small portion of the mass flow is removed through each side wall of the headbox lip channel before it is discharged onto the wire (e.g., FT Patent No. 43812, Beloit Corporation). An anti-slip solution in which an additional flow of water is led through the side wall is also known (FI patent no. 30095, Valmet Oy), although the latter solution has not been implemented in practice, at least by the applicant.

2 76387 1 Eräät viime vuosina kehitetyt painatusmenetelmät kuten arkkikuumennus- (TM) (TM) kopiointi (Xerox ) ja ketjulomakekuumennuskopiointi (Laser-Print , /mw\ esim. IBM-3800' ; ovat asettaneet näillä menetelmillä painettavan hie nopaperin rakenteen tasaisuudelle entistä suurempia ja osin uusiakin 5 vaatimuksia. Tämä johtuu lähinnä painatusprosessin aikana tapahtuvasta arkin hyvin nopeasta ja kovasta kuumentamisesta. Erityisen huomattava vaatimus asetetaan sille, että paperin kuituverkoston suuntajakautuman (orientaation) pääakselit yhtyvät paperin pääakselin suuntiin ja että orientaatio on symmetrinen näiden akseleiden suhteen.2 76387 1 Some printing methods developed in recent years, such as sheet-fed (TM) (TM) copying (Xerox) and chain-form heating copying (Laser-Print, / mw \ eg IBM-3800 '), have made the structure of the fine paper printed by these methods even larger and This is mainly due to the very rapid and intense heating of the sheet during the printing process, with a particular requirement that the major axes of the orientation distribution of the paper fiber network coincide with the directions of the major axis of the paper and that the orientation is symmetrical about these axes.

1010

Edellä esitetyn vaatimuksen riittävän tarkka toteuttaminen koko rainan leveydeltä ei käytännössä ole ollut mahdollista edellä mainituilla eikä muillakaan tunnetuilla perälaatikon rakenneratkaisuilla. Aina on löytynyt radasta alueita, jotka eivät kelpaa asiakkaan käyttöön. Reklamaation 15 aiheuttaa etenkin arkin diagonaalinen käyristyminen tai lomakepinon "kaatuminen".Sufficiently accurate implementation of the above requirement over the entire width of the web has not been possible in practice with the above-mentioned or other known headbox structural solutions. Areas that are not suitable for customer use have always been found on the track. The complaint 15 is caused in particular by the diagonal curvature of the sheet or the "falling" of the form stack.

Hakijan toimesta on edellä esille tuotuja ongelmia perusteellisesti tutkittu. Tällöin on voitu osoittaa, että kuituorientaatiolta vaadittava 20 symmetrisyys edellyttää, ettei valmiin rainan millään kohdalla ylitetä huulisuihkussa n. 2-3 cm/s suurempaa poikittaisnopeutta. Koska poikit-taisnopeus syntyy jo huulikanavassa epätasaisen päävirtausprofiilin vaimentumisen myötä, on päähuomio kiinnitettävä turbulenssin kehittimen jälkeiseen virtauksen suuntaisen nopeuden profiilin tasaisuuteen. Vaikka 25 perälaatikon jakojärjestelmä osattaisiinkin mitoittaa täysin oikein ja vaikka se ja turbulenssin kehittimet kyettäisiinkin valmistamaan niin tarkasti, että asetettu vaatimus toteutuisi, näin valmistettu laite tulisi korkean hintansa takia kaupallisesti kannattamattomaksi.The above issues have been thoroughly investigated by the applicant. In this case, it has been possible to show that the symmetry required for the fiber orientation requires that the transverse velocity of about 2-3 cm / s in the lip jet is not exceeded at any point in the finished web. Since the transverse velocity is already generated in the lip channel due to the damping of the uneven main flow profile, the main attention must be paid to the uniformity of the downstream velocity profile after the turbulence generator. Even if the 25-box distribution system could be dimensioned completely correctly and even if it and the turbulence generators could be manufactured with such precision that the requirement was met, the device thus manufactured would become commercially unprofitable due to its high cost.

30 Hakijan FI-patenttihakemuksessa 844276 on esitetty menetelmä paperikoneen perälaatikossa paperirainan kuituorientaation vinoutuman hallitsemiseksi, jossa menetelmässä johdetaan perälaatikon virtauskanavan molemmille vastakkaisille reunaosille väliainevirtaukset, joilla hallitaan kuituorientaation vinoutumaa. Tämän FI-hakemuksen menetelmälle on pää-35 asiallisesti uutta ja tunnusomaista se, että mainittuina väliainevir-tauksina käytetään massasuspensiovirtauksia, jotka johdetaan perälaatikon virtaussuunnassa sen huuliosaa edeltävän turbulenssigeneraattorin 3 76387 1 kohdalla oleviin reunasoliin, ja että mainittujen virtausten suuruutta ja/tai keskinäistä suhdetta säädetään kuituorientaation vinoutuman hallitsemiseksi synnyttämällä mainittujen virtausten avulla perälaatikon huulivirtauksessa poikkisuuntaista, kuituorientaation vinoutumaa kom-5 pensoivaa virtausnopeutta.Applicant's FI patent application 844276 discloses a method for controlling the skew of the fiber orientation of a paper web in a headbox of a paper machine, in which method medium flows are directed to both opposite edge portions of the flow channel of the headbox to control the skew of the fiber orientation. The method of this FI application is essentially new and characterized in that said medium flows are pulp suspension streams directed in the flow direction of the headbox to the edge cells at the turbulence generator 3 76387 1 preceding its lip part, and that the magnitude and / or to control the skew by generating, by means of said flows, a transverse flow velocity compensating for the skew of the fiber orientation in the lip flow of the headbox.

Lisäksi hakijan FI-patenttihakemuksessa 850638 (kuulutusjulkaisu 70 616) on esitetty edellä kosketellun kaltainen menetelmä, jolle on pääasiallisesti uutta ja tunnusomaista se, että mainitut reunavirtaukset johdetaan Ί0 perälaatikon turbulenssigeneraattorin tai vastaavan molemmin puolin sovitettujen reunasolien kautta ja että kuituorientaation vinoutuman hallitsemiseksi mainittujen reunavirtausten suuruutta säädetään reunasolien virtauspoikkipintaa erityisillä laitteilla säätämällä.In addition, the applicant's FI patent application 850638 (publication 70 616) discloses a method as discussed above, which is mainly new and characterized in that said edge currents are derived Ί0 to control the by adjusting the flow cross-section with special devices.

15 Em. FI-patenttihakemuksessa 844276 esitetyillä lisävirtausputkilla tai vastaavilla varustettujen perälaatikoiden tuottama orientaatioprofiili on osoittautunut tavallisesti S-muotoiseksi. Joissakin tapauksissa S-muoto on niin voimakas, ettei orientaatioprofiilia voida säätää lisä-virtauksen avulla toleranssirajojen sisällä. Mainitun S-muodon korjaami-20 seksi tarvitaan virtaaman lisäystä poikkisuunnassa rainan keskialueella .15 Em. The orientation profile produced by headboxes equipped with additional flow tubes or the like disclosed in FI patent application 844276 has usually proved to be S-shaped. In some cases, the S-shape is so strong that the orientation profile cannot be adjusted by additional flow within tolerance limits. In order to correct said S-shape, an increase in the transverse flow in the central region of the web is required.

Orientaatiovirheistä on haittaa paperin valmistuksessa ja jatkokäsittelyssä. Näistä haitoista mainittakoon rainan reunojen lepatus, radan ki-25 reyserot, paperiarkin käyristyminen, kutistamaerot ja ketjulomakepinojen kallistuminen.Orientation errors are detrimental to paper production and further processing. These disadvantages include fluttering of the edges of the web, differences in web ki-25, curvature of the paper sheet, shrinkage differences, and tilting of the chain stacks.

Orientaatioprofiilin suoruus on uuden painotekniikan myötä tullut paperin laativaatimukseksi, joka tulee saavuttaa uusilla paperikoneilla. Aiemmin 30 tähän seikkaan ei ole ymmärretty kiinnittää riittävästi huomiota ja vanhoilla paperikoneilla esiintyykin varsin yleisesti orientaatiovirheitä, jotka syntyvät huulialueen nopeusprofiilivirheistä.With the new printing technology, the straightness of the orientation profile has become a quality requirement for paper, which must be achieved with new paper machines. In the past, it has not been understood to pay sufficient attention to this point, and orientation errors due to lip profile speed profile errors are quite common in older paper machines.

Orientaatiovirheille voidaan kokemusperäisesti määrittää toleranssirajat 35 kuituraaka-aineen ominaisuuksien ja paperin käyttötarkoituksen mukaan. Toleranssirajat voidaan asettaa joko orientaatiovinoumalle ( -profiili) 4 76387 1 tai jollekin muulle tästä riippuvalle paperin fysikaaliselle ominaisuudelle esim. ultraäänen nopeudelle tai deformaatiosuhteelle.Tolerance limits for orientation errors can be empirically determined according to the properties of the fibrous raw material and the purpose of the paper. Tolerance limits can be set either for the orientation skew (profile) 4 76387 1 or for some other dependent physical property of the paper, e.g. ultrasonic speed or deformation ratio.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on edellä ilmenneiden ongelmien 5 ratkaisu ja epäkohtien välttäminen yksinkertaisella menetelmällä, joka on toteutettavissa verraten yksinkertaisin laiteratkaisuin.The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems 5 and to avoid disadvantages by a simple method which can be implemented with relatively simple device solutions.

Näihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnön menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että menetelmässä halli-10 taan mainitun vapaan pinnan korkeuden jakautumaa säätämällä yläjuoksua perälaatikon leveyssuunnassa.In order to achieve these and later objects, the method of the invention is mainly characterized in that the method controls the height distribution of said free surface by adjusting the upstream in the width direction of the headbox.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on puolestaan pääasiallisesti tunnusomaista se, että mainituilla säätö- ja/tai patolaitteilla hallitaan 15 mainitun vapaan pinnan korkeusprofiilia perälaatikon leveyssuunnassa.The device according to the invention, in turn, is mainly characterized in that said adjustment and / or dam devices control the height profile of said free surface in the width direction of the headbox.

Vaikka edellä on kosketeltu pääasiallisesti sellaisia ongelmia, jotka liittyvät kuituorientaatioprofiilin epätasaisuuteen ja sen kompensointiin, on korostettava, että esillä oleva keksintö soveltuu kaikkien 20 perälaatikossa ilmenevien poikittaisten virtausprofiilien epätasaisuuksien kompensointiin.Although the problems related to the unevenness of the fiber orientation profile and its compensation have been discussed above, it should be emphasized that the present invention is suitable for compensating for all the irregularities of the transverse flow profiles in the headbox.

Keksinnöllä voidaan yksinkertaisesti modernisoida vanhat perälaatikot ja parantaa niiden virtausprofUlin tasaisuutta.The invention can simply modernize old headboxes and improve the uniformity of their flow profile.

2525

Yleensä perälaatikossa ilmenevien virtausprofiilien tasaamiseen tarvitaan noin 0,5-2 %:n paikallinen muutos virtaamaan. Tähän säätöalueeseen päästään jo noin 1-5 cm:n leveyssuunnassa samassa paikkaa järjestetyllä muutoksella vaimennussäiliön pinnankorkeudessa.Generally, a local change in flow of about 0.5-2% is required to equalize the flow profiles in the headbox. This adjustment range is already reached in the width direction of approx. 1-5 cm by a change in the level of the damping tank arranged in the same place.

3030

Keksinnössä ei yleensä tarvitse vaimennussäiliön patokynnyksen kautta tapahtuvaan ylivirtaukseen (ohivirtaus) tehdä olennaisia muutoksia, koska mainittu ylivirtaus on jo ennestään tunnetusti noin 3 % kokonais-virtaamasta, mikä takaisinvirtaama on tarpeen jo virtauskanavien puh-35 taana pitämiseksi. Keksinnössä voidaan kuitenkin mainitun vlivirtauksen 5 76387 1 (ohikierron) määrää säätämällä vaikuttaa myös pinnankorkeusprofiiliin ja sitä kautta perälaatikon huuliosan poikittaiseen virtaamaprofiiliin.In the invention, it is generally not necessary to make substantial changes to the overflow (bypass) through the dam threshold of the damping tank, since said overflow is already known to be about 3% of the total flow, which backflow is already necessary to keep the flow channels clean. However, in the invention, by adjusting the amount of said intermediate flow 5 76387 1 (bypass), the surface height profile and thereby the transverse flow profile of the lip part of the headbox can also be influenced.

Seuraavassa keksinnön fysikaalista taustaa ja keksinnön eri sovellutus-5 muotoja selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin sovellutusesimerkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole mitenkään ahtaasti rajoitettu.In the following, the physical background of the invention and the various embodiments of the invention will be described in detail with reference to some application examples of the invention shown in the figures of the accompanying drawing, to the details of which the invention is in no way narrowly limited.

Kuvio 1 esittää perälaatikon huuliosaa kaaviollisesti päältäpäin nähty-10 nä sekä siinä ilman keksinnön kompensointia vallitsevaa epätasaista nopeusprofiilijakautumaa.Figure 1 shows a schematic top view of the lip portion of the headbox and the uneven speed profile distribution therein without compensation of the invention.

Kuvio 2 esittää keksinnön kannalta olennaisia nopeusvektoreita.Figure 2 shows velocity vectors relevant to the invention.

15 Kuvio 3 esittää tyypillistä kuituorientaation vinoutumakulman jakautumaa perälaatikon leveyssuunnassa.Figure 3 shows a typical distribution of the bias angle of the fiber orientation in the width direction of the headbox.

Kuvio 4 esittää kaaviollisesti perälaatikon massasysteemin pystypoikki-leikkausta keksinnössä olennaisine fysikaalisine suureineen.Figure 4 schematically shows a vertical cross-section of a headbox mass system with essential physical quantities in the invention.

2020

Kuvio 5 esittää kaaviollisena pystypoikkileikkauksena sellaista perä-laatikkoa, jossa on käytetty keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta.Figure 5 shows a schematic vertical cross-section of a headbox using the method and device according to the invention.

Kuvio 6 esittää perälaatikon kaaviollista poikkileikkausta. Kuvio 6 on 25 samalla leikkaus VI-VI kuviossa 7.Figure 6 shows a schematic cross-section of the headbox. Figure 6 is at the same time section VI-VI in Figure 7.

Kuvio 7 esittää samaa kuin kuvio 6 päältäpäin nähtynä.Figure 7 shows the same as Figure 6 seen from above.

Kuvio 8 esittää kaaviollisena pystypoikkileikkauksena erästä keksinnön 30 sovellutusesimerkkiä.Figure 8 shows a schematic vertical cross-section of an embodiment 30 of the invention.

Kuvio 9 on leikkaus IX-IX kuviossa 8.Figure 9 is a section IX-IX in Figure 8.

Kuvio 10 esittää pystypoikkileikkausta eräästä keksinnön mukaisesta lai-35 teratkaisusta. Kuvio 10 on samalla leikkaus X-X kuviossa 11.Figure 10 shows a vertical cross-section of a wide solution according to the invention. Figure 10 is at the same time a section X-X in Figure 11.

Kuvio 11 esittää pystyleikkausta XI-XI kuviossa 10.Figure 11 shows a vertical section XI-XI in Figure 10.

6 76387 1 Kuvioissa 1, 4-7 esitetty perälaatikko on perusrakenteiltaan sinänsä tunnettu ja se käsittää huuliaukosta 12b lähtien massasuspension virtaus-suuntaan F nähden vastakkaisessa suunnassa ensin huuliosan 12, turbulens-sigeneraattorin 13 ja välikammion 14, joka on jakoputkiston 15 kautta 5 yhteydessä jakotukkiin 30, joka viimemainittu näkyy kuviossa 7. Huuli-osasta 12 huulisuihku J purkautuu kärkilistan 12a rajoittamasta huuli-aukosta 12b rintatelan 10 yli kulkevalle muodostusviiralle 11 tai ns. kitaformereissa viiroja rajoittamaan suppenevaan muodostuskitaan.The headbox shown in Figures 1, 4-7 is known per se and comprises, starting from the lip opening 12b in the opposite direction to the flow direction F of the pulp suspension, first a lip part 12, a turbulence generator 13 and an intermediate chamber 14 connected to the manifold 30 via a manifold 15 , the latter of which is shown in Fig. 7. From the lip part 12, the lip jet J discharges from the lip opening 12b delimited by the tip strip 12a to a forming wire 11 passing over the breast roll 10, or the so-called in guitar formers, to limit the wires to the converging forming spool.

10 Oheisissa kuvioissa 1, 2 ja 3 on kuvattu orientaatiovirheen muodostuminen kun turbulenssigeneraattori tuottaa epätasaisen nopeusprofiilin vjoka on symmetrinen keskitason K-K suhteen. Kuvion 1 mukaisesti huuliosan alussa on virheellinen v^-profiili, josta on seurauksena poikittaisia virtauksia Vp ja konesuuntaan nähden vinoja huulisuihkun nopeuksia vg. Kuvion 15 2 mukaisesti huulisuihku osuu nopeudella v^ kulkevaan viiraan ja radan huopautuessa kuidut asettuvat pääasiallisesti erotusvektorin vsuuntaan ja täten syntyy orientaatiovirheitä, joita edustaa kulma fc?* .Figures 1, 2 and 3 below illustrate the formation of an orientation error when a turbulence generator produces an uneven velocity profile vymmetric with respect to the mean K-K. According to Fig. 1, the beginning of the lip part has an incorrect v ^ profile, which results in transverse flows Vp and oblique lip jet velocities vg with respect to the machine direction. As shown in Fig. 15 2, the lip jet impinges on the wire traveling at the speed v ^, and as the web is felted, the fibers settle mainly in the v direction of the separation vector, and thus orientation errors are represented, represented by the angle fc? *.

Uusien perälaatikoiden valmistustoleranssit asetetaan siten, ettei nopeus-20 profiilivirheet V2:ssa aiheuta orientaatiovirheitä radan keskialueelle ja reuna-alueilla V2~profiili säädetään erillisillä lisävirtausputkilla, joiden osalta viitataan hakijan FI-patenttihakemukseen 850638.The manufacturing tolerances of the new headboxes are set so that the speed-20 profile errors in V2 do not cause orientation errors in the center area of the track and in the edge areas the V2 profile is adjusted by separate additional flow pipes, for which reference is made to the applicant's FI patent application 850638.

Vanhojen perälaatikoiden epätasainen ja virheellinen V2~profiilin korjaa-25 minen voitaisiin hoitaa valmistamalla kokonaan uusi turbulenssigeneraattori, mikä on erittäin kallis toimenpide. Toinen keino on tehdä vanhaan turbulenssigeneraattoriin uusi kuristuslevy tai vastaava osa, jolla paine-häviöprofiilia muutamalla säädettäisiin V2~profiili halutuksi. Tämäkin on kallis ja lisäksi epävarmaksi osoittautunut toimenpide. Osa vanhoista 30 perälaatikkorakenteista mahdollistaa lisävirtausputkien asentamisen jälkikäteen. Näillä ei voida kuitenkaan korjata koneen keskialueella mahdollisesti esiintyviä orientaatiovirheitä.The uneven and incorrect repair of the V2 profile of old headboxes could be handled by manufacturing a completely new turbulence generator, which is a very expensive operation. Another means is to make a new throttle plate or similar part in the old turbulence generator, with which the V2 profile would be adjusted as desired by a few pressure-loss profiles. This, too, is an expensive and, moreover, uncertain measure. Some of the old 30 headbox structures allow the retrofitting of additional flow pipes. However, these cannot correct any orientation errors that may occur in the center of the machine.

Kuvioon 1 viitaten todettakoon, että turbulenssigeneraatorin 13 jälkeen 35 huulen alkuosalla oleva nopeusprofiilin jakauma V2 pyrkii tasautumaan eli nopeusprofiilijakauma oikenee ja tasoittuu huuliosalla. Tämä oike- 7 76387 1 neminen aiheuttaa poikittaisia nopeuskomponentteja v huuliosan 12 ja huulisuihkun J virtauksiin.Referring to Fig. 1, it should be noted that after the turbulence generator 13, the velocity profile distribution V2 at the beginning of the lip 35 tends to equalize, i.e. the velocity profile distribution straightens and evens out in the lip portion. This righting causes the transverse velocity components v to flow to the lip portion 12 and the lip jet J.

Kuvioon 2 viitaten on syytä panna merkille, että huopautuvassa paperi- 5 rainassa kuidut asettuvat tilastollisesti pääasiassa huulisuihkun vg ja viiran nopeusvektoreiden v erotusvektorin v suuntaisiksi. Jos viiran v e nopeusvektorilla on viiran nopeusvektorista poikkeava suunta, muodostuu erotusvektorin v^ ja konesuunnan välille kulma ^ ja paperiin syntyy kyseiselle kohdalle vino kuituorientaatio, jossa kuitujen pääorientaa-10 tiosuunta poikkeaa keskimäärin kulman ^ verran konesuunnasta. Huuli-suihkun nopeusvektorin vg ollessa viiran nopeusvektorin suuntainen kuidut asettuvat keskimäärin konesuuntaan, eikä orientaatiovirhettä synny.Referring to Fig. 2, it should be noted that in the felt paper web, the fibers are statistically located substantially parallel to the separation vector v of the lip jet vg and the wire speed vectors. If the velocity vector of the wire v e has a direction different from the velocity vector of the wire, an angle erot is formed between the separation vector v 1 and the machine direction, and an oblique fiber orientation is formed on the paper at which the main orientation of the fibers deviates on average by an angle ^ from the machine direction. When the lip-jet velocity vector vg is parallel to the wire velocity vector, the fibers settle in the machine direction on average, and no orientation error occurs.

15 Kuviossa 3 on esitetty mainitun vinoutumakulman ^ tyypillinen jakautuminen perälaatikon leveydellä L. Kuvioon 3 on merkitty sallitut toleranssit + T mainitulle vinoutumakulmalle ·$" . Kuten kuviosta 3 näkyy, ylittyvät toleranssit + T huulisuihkun reunoilla ja kapeilla alueilla reunojen molemmin puolin. Näitä ylitysalueita kuviossa 3 on havainnol-20 listettu pystyviivoituksella.15 Figure 3 shows a typical distribution of said skew angle ^ with the width L of the headbox. Figure 3 shows the tolerances + T for said skew angle · $ ". As shown in Figure 3, the tolerances + T are exceeded at the edges and narrow areas of the lip jet on both sides of the edges. is observed-20 listed with a vertical bar.

Valmiista paperirainasta orientaation pääsuunnat, sen jakauma ja vinoumat on mitattavissa esim. määrittämällä paperin kone- ja poikkisuuntaisen lujuuden suhde tai mittaamalla ultraäänen etenemisnopeus paperiarkissa eri 25 suuntiin.From the finished paper web, the main directions of orientation, its distribution and skew can be measured, for example, by determining the ratio of the machine to transverse strength of the paper or by measuring the rate of ultrasonic propagation in the paper sheet in different directions.

Virtausnopeusprofiili v^ (kohta II kuviossa 4) voidaan säätää pinnan-korkeusprofiilia H muuttamalla.The flow rate profile v ^ (point II in Fig. 4) can be adjusted by changing the surface-height profile H.

30 Energiatasapaino- ja jatkuvuusyhtälöistä saadaan kaava ^gdH - dp dv2 = J_l_ 35 z 3v (1 + K) 8 76387 1 missä30 From the energy balance and continuity equations we get the formula ^ gdH - dp dv2 = J_l_ 35 z 3v (1 + K) 8 76387 1 where

β = virtaavan nesteen tiheys g = maan vetovoiman aiheuttama kiihtyvyys v^ = virtausnopeus kohdassa IIβ = density of the flowing liquid g = acceleration due to gravity v ^ = flow rate at point II

5 K = virtausnopeuteen v^ suhteutettu turbulenssigeneraattorin paine-häviökerroin dH = nestepinnan korkeussäätö dp0 = huulikanavan alun paineessa tapahtuva muutos, kun nestepinnan korkeutta H muutetaan.5 K = pressure-loss factor of the turbulence generator in relation to the flow rate v ^ dH = height adjustment of the liquid surface dp0 = change in the pressure at the beginning of the lip channel when the height H of the liquid surface is changed.

1010

Virtaustilanteessa dp£ ei kokonaan kompensoi dH:n vaikutusta, vaan v^ muuttuu.In the flow situation, dp £ does not completely compensate for the effect of dH, but v ^ changes.

Keksinnössä voidaan tarvittaessa käyttää korkeusprofiilin hallinnassa 15 apusäätösuureena myös ohikierron eli ylivirtauksen virtaaman säätöä. Mainitun ohikierron määrä on yleensä noin 3 % kokonaisvirtaamasta jo siitäkin syystä, että virtauskanavat pysyvät puhtaana.If necessary, the invention can also use bypass or overflow flow control as an auxiliary control variable in the control of the height profile. The amount of said bypass is usually about 3% of the total flow, simply because the flow channels remain clean.

lisillä olevan keksinnön menetelmää ja laitetta sovelletaan vaimennus-20 säiliön 17 yhteydessä, joka liittyy pystykanavan 16 kautta välikammioon 17. Säiliössä 17 massasuspensiolla on vapaa pinta S, joka on välittömästi yhteydessä säiliön sisässä olevaan verraten suureen ilmatilaan, jossa vallitseva pQ on yleensä välillä pQ = 50...200 kPa. Säiliön 17 ja sen yhteydessä olevan massasuspension vapaan pinnan S tarkoituksena on 25 vaimentaa sinänsä tunnetusti massasuspension ajallisia painevaihteluita. Säiliö 17 rajoittuu alhaalta päin patopalkkiin 18, jossa on seinämät 18a ja 18b, jotka yhtyvät toisiinsa patokynnyksen 18k kohdalla. Mainitun padon korkeus määrää massasuspension pinnan S korkeuden H, jonka koneen poikkisuuntaisen jakautuman hallintaa keksinnön mukaisesti käytetään 30 hyväksi. Patokynnyksen 18k yli tapahtuu massasuspension ylivirtaus F , joka johdetaan kourun 19 kautta ohivirtausputkeen 19a (kuvio 8).the method and apparatus of the present invention are applied in connection with a damping tank 20 connected through a vertical channel 16 to an intermediate chamber 17. In the tank 17 the pulp suspension has a free surface S which is in direct contact with a relatively large air space inside the tank, where the prevailing pQ is generally between pQ = 50 ... 200 kPa. The purpose 25 of the free surface S of the container 17 and the associated pulp suspension is to dampen the temporal pressure fluctuations of the pulp suspension, which is known per se. The reservoir 17 abuts from below a dam beam 18 having walls 18a and 18b which coincide at the dam threshold 18k. The height of said dam determines the height H of the surface S of the pulp suspension, the control of the transverse distribution of the machine according to the invention being used. Over the bed sill 18k, an overflow F of the pulp suspension takes place, which is led through a chute 19 to a bypass pipe 19a (Fig. 8).

Kuviossa 5 on esitetty keksinnön ensimmäinen toteutusesimerkki, jossa patokynnyksen 18k tuntumaan ylivirtauksen suunnassa välittömästi sen 35 jälkeen on sijoitettu säätölevy 20, joka yleensä sijoitetaan vain perä-laatikon leveyden L keskialueelle. Levyn 20 kohdalla ylivirtaus F^ kuristuu ja pinnankorkeus S nousee levyn alueella leveyden L reuna-alueil- 9 76387 1 la vallitsevan tason yläpuolelle. F.sim. noin 3 cm:n pinnankorkeuserolla saadaan jo noin 1 Z:n lisäys nopeuteen v^ ja näin ollen sama lisäys mas-sasuspension virtaamaan huuliosassa 12. Tällä keinolla saadaan kuviossa 3 esitetty S-muotoinen orientaatioprofiili oikenemaan ja pysymään tole-5 ranssirajojen + T sisällä. Säätölevy 20 on kiinnitetty esim. keskeltä tai molemmista päistään säätötankoihin 21, jotka ovat nuolen A suunnassa liikuteltavissa käsipyörällä 23 kulmavaihteen 22 välityksellä. Tällä tavoin saadaan pinnankorkeuden H jakautuma hallituksi ylivirtauksen Fq kuristuksella. Kun säätölevyn 20 alareuna siirretään patokynnyksen 18k mää-10 räämän normaalin pinnankorkeuden H yläpuolelle, ei säätölevy 20 vaikuta lainkaan pinnankorkeuden H jakautumaan. Jos käytetään kahta säätötankoa 21, jotka on kiinnitetty säätölevyn 20 päihin, saadaan säätölevyä 20 kallistetuksi ja siten korjatuksi muunkinlaisia kuin kuviossa 3 esitettyjä S-muotoisia orientaatiovirheprofiileita.Fig. 5 shows a first embodiment of the invention, in which an adjustment plate 20 is placed near the dam threshold 18k in the direction of overflow immediately thereafter 35, which is generally located only in the central area of the width L of the headbox. At the plate 20, the overflow F 1 is constricted and the surface height S rises in the area of the plate above the level prevailing in the edge areas of the width L. 9 76387 11. F.sim. a difference in surface height of about 3 cm already results in an increase of about 1 Z to the velocity v 1 and thus the same increase in the mass suspension to flow in the lip part 12. By this means the S-shaped orientation profile shown in Fig. 3 The control plate 20 is attached to e.g. the center or both ends of the control rods 21 which are movable in the direction of arrow A hand wheel 23 through the bevel gear 22. In this way, the distribution of the surface height H is controlled by the choke of the overflow Fq. When the lower edge of the control plate 20 is moved above the normal level H determined by the dam threshold 18k, the control plate 20 has no effect on the distribution of the level H. If two adjusting rods 21 are attached, which are attached to the ends of the adjusting plate 20, the adjusting plate 20 can be tilted and thus other types of S-shaped orientation error profiles other than those shown in Fig. 3 can be corrected.

1515

Kuvioissa 6 ja 7 on esitetty sellainen keksinnön sovellutusmuoto, jossa perälaatikon leveyden L keskialueelle on sovitettu korotuspalat 55^-55^. Mainituilla korotuspaloilla 55 nostetaan massasuspension pinnan S korkeutta H leveyden L keskialueella. Korotuspalat 55^-55^ on järjestetty 20 korkeussuunnassa aseteltaviksi siten, että niiden sivussa, joka tulee patokynnyksen 18k seinämää 18b vasten, on pitkänomaiset reiät 28 ja niiden yhteydessä kiinnitysruuvit 27. Tällä tavoin on hallittavissa pinnankorkeuden S profiilia poikkisuunnassa L ja sitä kautta keksinnön periaatteiden mukaisesti turbulenssigeneraattorin jälkeistä nopeus-25 profiilia (v^ kuvio 1).Figures 6 and 7 show an embodiment of the invention in which extension pieces 55 ^ -55 ^ are arranged in the central region of the width L of the headbox. Said raising pieces 55 raise the height S of the surface S of the pulp suspension in the central region of the width L. The elevation pieces 55 ^ -55 ^ are arranged to be adjustable in the height direction 20 so that on their side facing the wall 18b of the dam threshold 18k there are elongated holes 28 and in connection with them fixing screws 27. In this way the profile S in the transverse L direction can be controlled. the velocity profile after the turbulence generator (v ^ Fig. 1).

Kuvion 7 mukaisesti on perälaatikon sivuseinämien 36a ja 36b yhteyteen sovitettu lisävirtausputket 33a ja 33b, joissa on säätöventtiilit 34a ja 34b. Toinen lisävirtausputki 33a on yhteydessä jakotukin 30 ohi-30 virtausputkeen 32, josta tapahtuu ohivirtaus F ^ ja vastakkainen ohi-virtausputki 33B on yhteydessä massasuspension tuloputkeen 31, jossa tapahtuu tulovirtaus F^ . Lisävirtausputket 33a ja 33b liittyvät perä-laatikon vastakkaisten seinämien 36a ja 36b yhteydessä turbulenssigene-raattorin 13 reunakanaviin 35a ja 35b, joilla saadaan aikaan huulikana-35 van 12 reunoille lisävirtaukset niiden periaatteiden mukaisesti, jotka on esitetty hakijan aikaisemmassa FI-patenttihakemuksessa 844276. Näitä lisävirtauksia käytetään hyväksi tämän keksinnön menetelmän ja laitteen 10 76387 1 ohella ja näin aikaansaadaan edullinen yhteisvaikutus ja entistä tarkempi kuituorientaation profiilin kokonaishallinta.According to Figure 7, additional flow pipes 33a and 33b with control valves 34a and 34b are arranged in connection with the side walls 36a and 36b of the headbox. The second additional flow pipe 33a communicates with the bypass flow pipe 32 of the manifold 30, through which the bypass F1 takes place, and the opposite bypass pipe 33B communicates with the pulp suspension inlet pipe 31, where the inlet flow F1 takes place. The additional flow tubes 33a and 33b are connected in connection with the opposite walls 36a and 36b of the headbox to the edge channels 35a and 35b of the turbulence generator 13, which provide additional flows to the edges of the lip channel 35 according to the principles set forth in the applicant's earlier FI patent application 844276. in addition to the method and apparatus 10 76387 1 of the present invention and thus provides a beneficial interaction and more accurate overall control of the fiber orientation profile.

Kuviossa 8 ja 9 esitetty eräs toinen keksinnön sovellutusesimerkki, 5 jonka mukaisesti perälaatikon leveyden L keskialueelle on sovitettu säätölevy 40. Säätölevyn pituus on 0,5 x L. Säätölevy 40 on järjestetty patopalkin kynnyksen 18k kohdalle pystysuunnassa säädettäväksi. Säätö-levy 40 tukeutuu patopalkin pystylaippaa 18c vasten. Säätölevy 40 on alhaalta päin kiinnitetty ulokeosaan 45, jossa on viiston yläpinnan 10 omaava hahlo 46. Hahloon 46 on sovitettu johteiden 44 varassa liikkuva kiilakappale 43, joka on liikuteltavissa nuolen C suunnassa varren 47 välityksellä käsikammella 48. Varren 47 kierreosa on liitetty kappaleen 49 sisäkierteelle. Vartta 47 kiertämällä liikkuu kiilakappale 43 nostaen ja laskien osan 45 hahlon 46 välityksellä säätölevyä 40. Säätölevyä 40 15 ohjaavat sivusuunnassa tapit 42. Säätölevyllä 40 on sopivimmin kaareva yläsivu 41 niin, että säätölevyn erokorkeus ΔΗ patokynnyksen 18k tasosta on suurimmillaan levyn 40 pituuden keskikohdalla, joka sijaitsee perälaatikon leveyden L keskikohdalla.Figures 8 and 9 show another embodiment of the invention, according to which an adjustment plate 40 is arranged in the central area of the width L of the headbox. The length of the adjustment plate is 0.5 x L. The adjustment plate 40 is arranged to be vertically adjustable at the dam bar threshold 18k. The adjustment plate 40 rests against the vertical flange 18c of the dam beam. The control board 40 is a bottom fixed to the projection portion 45 having a slot 10 having an upper surface sloped 46. The slot 46 is arranged supported by the guide rails 44 of the movable wedge member 43 which is movable in the direction of arrow C direction of the shaft 47 by means of a hand crank 48. The arm 47 of the threaded part is connected to the 49 inner threaded member. By rotating the arm 47, the wedge body 43 moves and lowers the control plate 40 through the slot 46 of the portion 45. The control plate 40 15 is laterally guided by pins 42. The control plate 40 preferably has a curved upper side 41 so that the difference in height at the center of the width L of the headbox.

20 Kuvioissa 8 ja 9 esitetyllä laitteella voidaan hyvin tarkasti kompensoida kuituorientaation vinoutumaprofiilia. Tarvittaessa voidaan säätö-levyn 40 yläreunan 41 profiili muotoilla juuri tarkoitetun säätövaiku-tuksen mukaisesti.The device shown in Figures 8 and 9 can very accurately compensate for the skew profile of the fiber orientation. If necessary, the profile 41 of the upper edge 41 of the adjustment plate 40 can be shaped according to the control effect just intended.

25 Kuviossa 8 ja 9 esitetty laite voidaan toteuttaa myös siten, että kor-keudensiirtolaitteet 44,45,46,47,48 sijoitetaan säätölevyn 40 molempien päiden yhteyteen ja näin ollen voidaan säätölevyä 40 kallistella epäsymmetrisen kuituorientaation vinoutumaprofiilin kompensoimiseksi.The device shown in Figures 8 and 9 can also be implemented in such a way that the height shifting devices 44,45,46,47,48 are placed in connection with both ends of the control plate 40 and thus the control plate 40 can be tilted to compensate for the skew profile of the asymmetrical fiber orientation.

30 Kuvioissa 10 ja 11 on esitetty vielä yksi keksinnön edullinen toteutus-muoto. Tässä toteutusesimerkissä on säätölevyn 20 korkeussäätö järjestetty tapahtuvaksi vaimennussäiliön 17 yläpuolelta. Vaimennussäiliö 17 on varustettu sinänsä tunnetusti rengaslaipoilla 25. Säätölevy 20, joita voi olla useampia perälaatikon poikkisuunnassa, on kiinnitetty kahteen 35 säätövarteen 21. Säätövarsien 21 alapäässä on yhdyskappale 26, joka on kulmaosan 27 välityksellä kiinnitetty säätölevyyn 20. Säätövarret 21 on yläpäästään sovitettu kierre- ja tiivistysosan 24 läpi. Osassa 24 on 11 76387 1 kierrejärjestely niin, että säätöpyöristä 23 pyörittämällä saadaan sää-tövarret 21 liikkumaan pituussuunnassaan ja säätölevyn 20 korkeus muuttumaan. Säätölevyä 20 voidaan kallistella niin, että sen yläsivu 20', joka määrää massasuspension pinnan S korkeuden H alueella ΔΗ, saadaan 5 myös viistoksi vaakatasoon nähden. Säätölevyn 20 sisäpään 20a tuntumassa voi olla toinen vastaava säätölevy. Mainittuja säätölevyjä 20 voi olla poikkisuunnassa peräkkäin riittävän tiheällä jaolla. Näin ollen säätö-levysarjalla 20 voidaan toteuttaa mikä tahansa tarvittava massasuspension S pinnankorkeuden jakautuma ja täten kompensoida minkä tahansa 10 muotoinen orientaatioprofiilin korjaus.Figures 10 and 11 show another preferred embodiment of the invention. In this embodiment, the height adjustment of the adjustment plate 20 is arranged to take place above the damping tank 17. The damping tank 17 is provided with ring flanges 25, as is known per se. through the sealing part 24. The part 24 has a threaded arrangement 11 76387 1 so that by rotating the adjusting wheels 23 the adjusting arms 21 move in their longitudinal direction and the height of the adjusting plate 20 changes. The adjusting plate 20 can be tilted so that its upper side 20 ', which determines the height H of the surface S of the pulp suspension in the region ΔΗ, is also made oblique with respect to the horizontal. There may be another corresponding adjustment plate near the inner end 20a of the adjustment plate 20. Said adjustment plates 20 may be in succession in a sufficiently dense distribution in the transverse direction. Thus, any necessary height distribution of the pulp suspension S can be realized with the adjustment plate set 20 and thus compensate for any correction of the orientation profile in the form of 10.

Tässäkin yhteydessä korostettakoon, että vaikka edellä on keskitytty selostamaan kuituorientaation vinoutumaprofiilin kompensointia, soveltuu keksinnöllinen ajatus käytettäväksi kaikenlaisessa perälaatikon 15 huuliosan ja huulisuihkun virtaaman hallitsemisessa. Yleensä tarvitaan virtaamaprofiilin hallinnassa vain noin 0,5-2 %:n muutoksia virtaamaan, mikä vastaa vain noin 1-5 cm:n muutosta massasuspension pinnan S korkeuteen H kyseisellä kohtaa perälaatikon leveyssuunnassa L.Here again, it should be emphasized that although the above has focused on explaining the compensation of the skew profile of the fiber orientation, the inventive idea is suitable for use in all kinds of controlling the flow of the lip portion of the headbox 15 and the lip jet. In general, only about 0.5-2% changes in flow are required to control the flow profile, which corresponds to only a change of about 1-5 cm to the height H of the surface S of the pulp suspension at that point in the width direction L of the headbox.

20 Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetyistä.The following claims set forth within the scope of the inventive idea, the various details of the invention may vary and differ from those set forth above by way of example only.

25 30 3525 30 35

Claims

12 76387

A method for controlling the flow profile prevailing in a paper machine headbox in its flow channel (12,13,14,15) in the paper machine width direction (L), wherein the headbox uses a damping tank (17) or the like, inside which the free surface (S) of the pulp suspension prevails. overflow (F) of the pulp suspension, characterized in that the method controls the height distribution of said free surface (S) by adjusting the overflow (F) in the width direction (L) of the headbox. 10

1 Claims

A method according to claim 1 for controlling the fiber orientation profile of paper to be produced, in particular in a paper machine headbox, in which a damping tank (17) is used in connection with the headbox equalization chamber (14) or a corresponding flow section, an overflow (F) of the pulp suspension which dam threshold (18k) determines the mass suspension in the damping tank (17) above the flow channel (14) at the height (H) of the free surface (S), characterized in that the transverse velocity profile (v £) prevailing in the lip portion (12) of the headbox is controlled by adjusting the overflow (Fq) in the width direction (L) of the headbox, which adjustment affects the width profile of the height (H) of the damping tank surface.

Method according to Claim 2, characterized in that the height (H) of the surface (S) of the pulp suspension prevailing in the damping tank (17) is controlled by adjusting or adjusting the height of the dam threshold (18k) in the width direction of the paper machine.

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the distribution of the height (H) of the surface (S) of the pulp suspension in the width direction (L) of the headbox in connection with the damping tank (17) is controlled by adjusting the constriction of the overflow (F) over the dam (18k). 5). o

Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the height (H) of the surface of the pulp suspension is controlled transversely in the transverse direction of the box in connection with a flow channel (14) located immediately before the headbox turbulence generator (13).

Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the method uses the amount of flow of said overflow (F) as an auxiliary control variable.

A headbox for carrying out the method according to any one of claims 1 to 6, comprising a pulp suspension flow channel 10 (12, 13, 14, 15) and a damping tank (17) arranged above it, having a dam threshold (18k) in connection with which the pulp suspension has a free surface ( S) and overflow (F), at the dam threshold (18k) of which overflow (F) control and / or dam devices are arranged, characterized in that said control and / or dam devices control the height profile of said free surface (S) in the width direction of the headbox ( L).

A headbox according to claim 7, which headbox comprises a manifold (30) and a manifold (15) connected thereto downstream of the pulp suspension, followed by a surge chamber (14), a turbulence generator (13) arranged downstream of the surge chamber (14) and opening into the lip channel (12) , from which the lip jet (J) can be adapted to discharge onto the wire (11) of the paper machine or into the groove formed by the wires, above the equalization chamber (14) there is a damping tank (17) connected to the channel (16), with a dam beam (18) at the top. a dam threshold (18k) on top of which an overflow (F) is arranged, which is led to the flow channel (19, 19a), characterized in that an adjustment plate (20, 40) or a control body (55) is arranged in connection with said dam threshold (18k) or a series thereof (20; 55 ^ -55 ^) for influencing the distribution of the height (H) of the surface suspension (S) 50 of the damping tank (17) in the width direction (L) of the headbox.

Headbox according to Claim 7 or 8, characterized in that an adjustment plate (20) is arranged in connection with the wall (18b, 18c) of the dam beam, which adjustment plate is adjusted below it (Figs. 8, 9) or above 55 (Figs. 10 and 11). with adjusting rods (47; 21). 14 76387 "I

Headbox according to one of Claims 7 to 9, characterized in that a series of risers (55 to 55) are arranged on the dam threshold (18k), which are preferably arranged in height to adjust their height position according to the height profile (H) of the surface suspension of the damping tank (17). for layout.

Device according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the device comprises a control plate (20) or a series of control plates located partially above the normal surface height (H) of the pulp suspension and in that said control plate (20) or a series thereof adjusting the throttling of the overflow (F) above the dam threshold (18k). o 20 25 30 35 15 76387