FI84737B

FI84737B - Method and arrangement for controlling an oblique fiber orientation in a fiber web in the headbox

Info

Publication number: FI84737B
Application number: FI896356A
Authority: FI
Inventors: Heikki Mikkonen
Original assignee: Tampella Oy Ab
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1991-09-30
Also published as: FI896356A0; FI84737C; FI896356A

Description

1 847371 84737

Menetelmä ja sovitelma paperirainan vinon kuituorientaa-tion hallitsemiseksi perälaatikossaMethod and arrangement for controlling the oblique fiber orientation of a paper web in a headbox

Keksinnön kohteena on menetelmä kuiturainan vinon 5 kuituorientaation säätämiseksi paperikoneen perälaatikossa jossa osa perälaatikkoon syötetystä kuitumassasta johdetaan kuitumassavirtauksen suunnassa ennen turbulenssigene-raattoria sijaitsevan perälaatikon levyisen ylijuoksuraon kautta ulos perälaatikosta.The invention relates to a method for adjusting the oblique fiber orientation of a fibrous web 5 in a headbox of a paper machine in which part of the pulp fed to the headbox is led out of the headbox in the direction of the pulp flow through a headbox-wide overflow slit before the turbulence generator.

10 Edelleen keksinnön kohteena on sovitelma kuiturai nan vinon kuituorientaation säätämiseksi paperikoneen perälaatikossa, jossa on huulikanava, huulikanavan edessä sijaitseva turbulenssigeneraattori ja turbulenssigeneraat-torin edessä sijaitseva ylijuoksurako osan perälaatikkoon 15 syötetystä kuitumassasta johtamiseksi ylijuoksuraon kautta ulos perälaatikosta.The invention further relates to an arrangement for adjusting the oblique fiber orientation of a fibrous web in a paper machine headbox having a lip channel, a turbulence generator in front of the lip channel and an overflow slot in front of the turbulence generator for passing a portion of the pulp fed to the headbox 15 overflow.

Paperikoneen tai kartonkikoneen perälaatikossa tapahtuu kuitumassavirtauksen levittäminen tasaiseksi kerrokseksi viiralle sekä paperi- tai kartonkikoneen poik-20 ki-, paksuus- että pituussuunnassa. Käytännössä ihanteellista tasaista jakautumaa ei kuitenkaan saavuteta, vaan siinä on kaikkiin suuntiin erilaisia virheitä, joita pyritään poistamaan. Pituussuuntaiset virheet johtuvat yleensä perälaatikkoa edeltävästä putkistosta ja muusta laitteis-25 tosta, mutta rainan poikkisuunnassa virheet aiheutuvat useimmiten perälaatikon rakenteesta ja rakenteellisista virheistä, jonka seurauksena kuiturainassa on sen leveys-suunnassa neliömetripainon vaihteluita ja vinoa kuituori-entaatiota. Vino kuituorientaatio tarkoittaa, että kuidut 30 ovat asettuneet rainan suhteen halutusta suuntajakautumasta poikkeavasti, mistä seuraa mm. paperinpainatuksessa vaikeuksia kuten esimerkiksi niinsanottua pinonkaatumis-ilmiötä. Yleisimmin vinoa kuituorientaatiota esiintyy kuiturainan reuna-alueilla, mikä puolestaan johtuu perälaati-35 kossa tapahtuvista vinovirtauksista huulikanavan reunaosissa.In the headbox of a paper machine or board machine, the flow of pulp takes place in an even layer on the wire in both the transverse, thickness and longitudinal directions of the paper or board machine. In practice, however, the ideal even distribution is not achieved, but it has various errors in all directions which it seeks to eliminate. Longitudinal defects are usually caused by the piping and other equipment in front of the headbox, but in the transverse direction of the web, errors are most often caused by headbox construction and structural defects resulting in variations in the width of the fiber web and oblique fiber thickness. The oblique fiber orientation means that the fibers 30 are positioned differently with respect to the web from the desired directional distribution, as a result of which e.g. difficulties in paper printing, such as the so-called stacking phenomenon. The most common oblique fiber orientation occurs in the edge regions of the fibrous web, which in turn is due to oblique currents in the head plate-35 at the edge portions of the lip channel.

2 847372,84737

Vinoa kuituorientaatiota on pyritty paperikoneiden yhteydessä parantamaan useilla eri tavoilla säätämällä perälaatikon huuliosan reunavirtausta. Tämä on tapahtunut joko syöttämällä huulikammioon tai turbulenssigeneraatto-5 riin lisää kuitumassaa tai vettä tai vaihtoehtoisesti säätämällä turbulenssigeneraattorin sivusta sen ohi vir-taavan kuitumassan määrää. FI-patentissa 30095 on esitetty ratkaisu, jossa huuliaukon läheisyyteen syötetään sivusei-nämistä vettä. Julkaisun esittämässä ratkaisussa on kui-10 tenkin ongelmana se, että vesi laimentaa kuitumassaa ja siten lisää pintapainon epätasaisuutta reunaosissa.In the case of paper machines, efforts have been made to improve the oblique fiber orientation in several different ways by adjusting the edge flow of the lip portion of the headbox. This has been done either by feeding more pulp or water into the lip chamber or the turbulence generator, or alternatively by adjusting the amount of pulp flowing past it from the side of the turbulence generator. FI patent 30095 discloses a solution in which water is supplied from the side walls in the vicinity of the lip opening. However, the problem with the solution presented in the publication is that water dilutes the pulp and thus increases the unevenness of the surface weight in the edge portions.

FI-patentissa 76387 sekä FI-kuulutusjulkaisussa 75377 syötetään lisäkuitumassaa turbulenssigeneraattorin reunimmaisiin kanaviin massavirtauksen sakeuden lisäämi-15 seksi ja paineen lisäämiseksi huulikammion ja siten huuliaukon reunaosilla. Em. julkaisujen mukaisissa ratkaisuissa ongelmana on, että lisämassan virtaus sekoittaa huulikammioon tulevan massavirtauksen alueella, jossa sen pitäisi olla jo olennaisesti stabiloitunut ja aiheuttaa 20 siten epätasapainoa huulikammiossa ja sen seurauksena myös vaihteluita paperin tai kuiturainan laadussa.In FI patent 76387 and FI publication 75377, additional pulp is fed into the outermost channels of the turbulence generator to increase the consistency of the mass flow and to increase the pressure at the edge portions of the lip chamber and thus the lip opening. Em. the problem with the solutions according to the publications is that the flow of additional pulp interferes with the pulp flow into the lip chamber in an area where it should already be substantially stabilized and thus causes an imbalance in the lip chamber and consequently also variations in the quality of the paper or fibrous web.

FI-patentissa 70616 puolestaan on esitetty ratkaisu, jossa turbulenssigeneraattorin sivussa on ylimääräiset virtausaukot, joita pitkin kuitumassa pääsee virtaamaan 25 turbulenssigeneraattorin ohi. Reunasolien riittävää sää-dettävyyttä varten on aukkojen virtausvastus mitoitettu pienemmmäksi kuin turbulenssigeneraattorin virtausvastus. Julkaisun ratkaisussa kuituorientaatiota säädetään kuristamalla tai säätämällä massan virtausta aukoissa niin, 30 että kuituorientaatio saataisiin halutunlaiseksi. Myös tässä ratkaisussa ongelmana on, että säätö kuituorientaa-tion parantamiseksi tehdään alueelle, jossa massavirtauksen pitäisi jo olla stabiloitunut ja siten seurauksena on häiriöitä rainan muissa ominaisuuksissa.FI patent 70616, on the other hand, discloses a solution in which there are additional flow openings on the side of the turbulence generator, through which the fiber mass can flow past the turbulence generator. For sufficient controllability of the edge cells, the flow resistance of the openings is dimensioned smaller than the flow resistance of the turbulence generator. In the solution of the publication, the fiber orientation is adjusted by throttling or adjusting the flow of pulp in the openings so that the fiber orientation is made as desired. Another problem with this solution is that the adjustment to improve the fiber orientation is made to an area where the mass flow should already be stabilized and thus interferes with other properties of the web.

35 Tämän keksinnön tarkoituksen on saada aikaan sei- 3 84737 lainen menetelmä ja laite paperirainan kuituorientaation vinouman hallitsemiseksi, jolla vältetään mainittuja epäkohtia ja jolla kuituorientaatio voidaan hallita ilman, että aiheutetaan muita häiriöitä perälaatikon huuliosalla 5 ja siten rainan laadussa. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on olennaista, että kuitumassan virtausta ylijuoksura-koon ja perälaatikon sivuseinien vieressä säädetään siten, että kuitumasavirtaus ylijuoksurakoon on sivuseinien vieressä pienempi kuin muun ylijuoksuraon alueella.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for controlling the skew of the fiber orientation of a paper web, which avoids said disadvantages and with which the fiber orientation can be controlled without causing other disturbances in the lip portion 5 of the headbox and thus in the quality of the web. It is essential for the method according to the invention that the flow of fibrous mass next to the overflow size and the side walls of the headbox is adjusted so that the flow of fibrous mass into the overflow gap next to the side walls is smaller than in the area of the other overflow gap.

10 Menetelmän olennainen ajatus on, että kuitumassan virtausta ylöspäin tasauskammioon ja edelleen ylivuotoka-navaan hidastetaan tai estetään perälaatikon sivuseinien vieressä, jolloin ylivuotava massa tulee kauempana reunasta olevasta kuitumassasta, jonka nopeus reunavirtauksien 15 suoraan turbulenssigeneraattoriin ja siten huulikammioon menevään virtaukseen nähden hidastuu. Seurauksena on vir-tauskuvion tasoittuminen.The essential idea of the method is to slow down or prevent the flow of pulp upwards into the equalization chamber and further into the overflow duct next to the headbox side walls, the overflow pulp coming from the edge pulp at a velocity from the edge streams 15 to the The result is a smoothing of the flow pattern.

Keksinnön mukaisen sovitelmalle on ominaista, että perälaatikon sivuseinien viereen on asennettu ohjauselimet 20 ylijuoksurakoon suuntautuvan kuitumassavirran säätämiseksi sivuseinien vieressä pienemmäksi kuin ylijuoksurakoon suuntautuva kuitumassavirtaus on muun ylijuoksuraon alueella.The arrangement according to the invention is characterized in that control means 20 are mounted next to the side walls of the headbox for adjusting the fiber mass flow to the overflow gap next to the side walls to be smaller than the fiber mass flow to the overflow gap in the area of the other overflow gap.

Sovitelman olennainen ajatus on, että perälaatikos-25 sa on sen ylijuoksuraon kohdalla sivuihin asennetut säätö-läpät, joiden avulla kuitumassan virtausta ylijuoksurakoon päin ja sen kautta poistokanavaan perälaatikon sivuseinien vieressä voidaan säätää.The essential idea of the arrangement is that the headbox-25 has adjusting flaps mounted on the sides at its overflow gap, by means of which the flow of pulp towards the overflow gap and through it to the outlet channel next to the side walls of the headbox can be adjusted.

Keksintöä selostetaan lähemmin oheisissa piirustuk-30 sissa, joissa kuvio 1 esittää keksinnön erästä sovellutusmuotoa sivusta nähtynä perälaatikko aukileikattuna ja kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista keksinnön sovellutusmuotoa ylhäältä katsoen leikkauksen a-a kohdalta.The invention is described in more detail in the accompanying drawings, in which Figure 1 shows an embodiment of the invention seen from the side in a headbox and Figure 2 shows an embodiment of the invention according to Figure 1 seen from above in section a-a.

35 Kuviossa 1 on esitetty perälaatikko, johon kuitu- 4 84737 massa johdetaan massan tuloputken 2 kautta. Perälaatikoi-den rakenne ja muoto sekä toiminta ovat sinänsä yleisesti tunnettuja eikä niitä sen vuoksi sen tarkemmin yksityiskohtaisesti selitetä. Tuloputkeen 2 tuleva kuitumassa joh-5 detaan jakoputkiston 3 reikien 3a läpi välikammioon 4, joka sijaitsee jakoputkiston 3 ja kammion jälkeen seuraa-van turbulenssigeneraattorin 5 välissä. Välikammiosta kuitumassa johdetaan turbulenssigeneraattorin 5 läpi siinä olevien kanavien 5a kautta huulikammioon 6, josta se edel-10 leen johdetaan sinänsä tunnetulla tavalla viiralle kuitu-rainan muodostamiseksi. Välikammiosta 4 johtaa turbulenssigeneraattorin 5 vierestä ylöspäin ylijuoksukanava 7, joka päättyy ylijuoksukammioon 8. Kuitumassaa syötetään perälaatikkoon enemmän, kuin huulikammiosta 6 pääsee vir-15 taamaan viiralle, jolloin ylimääräinen kuitumassa virtaa ylijuoksuraon 7 kautta ylijuoksukammioon 8 ja edelleen kanavan 7 yläreunan yli poistuen ylijuoksuputkesta 9 eteenpäin. Keksinnön mukaisesti on ylijuoksuraon 7 alareunaan perälaatikon reunoihin asennettu säätöläpät 10, joi-20 den avulla kuitumassan virtausta ylijuoksukanavaan 7 perä-laatikon reunojen vieressä voidaan säätää. Kuten kuviossa 1 säätelevän läpän 10 vierellä oleva kaareva nuoli osoittaa, voidaan läppää 10 säätää esimerkiksi kääntämällä sitä vaakasuuntaisen akselin ympäri.Figure 1 shows a headbox into which the pulp 4,84737 is fed through a pulp inlet pipe 2. The structure, shape and operation of the headboxes are generally known per se and will therefore not be explained in more detail. The pulp entering the inlet pipe 2 is led through the holes 3a of the manifold 3 to an intermediate chamber 4 located between the manifold 3 and the turbulence generator 5 following the chamber. From the intermediate chamber, the pulp is passed through a turbulence generator 5 through channels 5a therein to a lip chamber 6, from where it is passed on to a wire in a manner known per se to form a fibrous web. An overflow channel 7 leads upwards from the intermediate chamber 4 upstream of the turbulence generator 5 and terminates in the overflow chamber 8. More pulp is fed to the headbox than can be flowed from the lip chamber 6 to the wire. According to the invention, control flaps 10 are mounted at the lower edge of the overflow gap 7 on the edges of the headbox, by means of which the flow of pulp into the overflow channel 7 next to the edges of the headbox can be adjusted. As indicated by the curved arrow next to the adjusting flap 10 in Figure 1, the flap 10 can be adjusted, for example, by rotating it about a horizontal axis.

25 Kuviossa 2 on esitetty osa kuvion 1 mukaisesta pe- rälaatikosta leikkauksen a-a kohdalta katsottuna. Kuviossa 2 näkyy jakoputkisto 3 ja sen kanavat 3a, joiden läpi kuitumassa virtaa kuvassa vasemmalta oikealle. Kuitumassa saapuu tämän jälkeen välikammioon 4, josta se edelleen 30 virtaa eteenpäin ylijuoksuraon 7 kohdalla. Ylijuoksuraossa 7 on turbulenssigeneraattorin 5 edessä säätöläpät 10a ja 10b, jotka on kiinnitetty perälaatikon seiniin 11a ja 11b. Kuitumassan virratessa ylijuoksuraon 7 kohdalla turbulenssigeneraattorin 5 kanaviin 5a, virtaa ylimääräinen kuitu-35 massa ylijuoksukanavaa 7 pitkin ylöspäin. Tällöin seinien 5 84737 lla ja lib vieressä virtaavan kuitumassan pääsy ylivir-tausrakoon 7 vaikeutuu ja lähes estyy sääätöläppien 10a ja 10b vaikutuksesta, jolloin ylimääräinen kuitumassa erottuu huulikammioon 6 menevästä kuitumassasta perälaatikon muul-5 ta alueelta ja sivuseinien lla ja 11b vieressä oleva mas-savirtaus säilyy sellaisenaan tai siitä poistuu ainakin vähemmän kuitumassaa. Tämän seurauksena sivuseinien lla ja 11b virtaukset säilyttävät olennaisesti nopeutensa, kun keskemmällä perälaatikkoa oleva virtaus hidastuu suhteessa 10 niihin. Tästä puolestaan seuraa, että seinäkitkan aikaansaama hidastus seinien vieressä olevan kuitumassan virtauksessa kompensoituu sillä, että perälaatikon keskiosassa olevan massan nopeus jonkin verran hidastuu ja lopputuloksena on tasaisemmin huulikammion ja edelleen huulikam-15 miosta viiralla virtaava kuitumassa, jolloin kuituorien-taatio myöskin saadaan paremmaksi.Fig. 2 shows a part of the headbox according to Fig. 1 seen from section a-a. Figure 2 shows the manifold 3 and its channels 3a, through which the fiber mass flows from left to right in the figure. The pulp then enters the intermediate chamber 4, from where it further flows forward at the overflow gap 7. The overflow slot 7 has control flaps 10a and 10b in front of the turbulence generator 5, which are fixed to the headbox walls 11a and 11b. As the pulp flows at the overflow gap 7 into the channels 5a of the turbulence generator 5, the excess pulp 35 flows upwards along the overflow channel 7. In this case, the entry of the pulp flowing next to the walls 5 84737 11a and lib into the overflow gap 7 becomes difficult and almost prevented by the control flaps 10a and 10b, whereby the excess pulp separates from the pulp into the lip chamber 6 as such or at least less pulp is removed. As a result, the flows in the side walls 11a and 11b substantially maintain their velocity as the flow in the middle of the headbox decelerates relative to them. It in turn follows that the deceleration caused by the wall friction in the flow of the pulp adjacent to the walls is compensated by a slower deceleration of the pulp in the center of the headbox, resulting in a more even pulp flowing from the lip chamber and further from the lip chamber to the wire.

Keksintöä on edellä ja piirustuksissa selostettu vain esimerkinomaisesti eikä sitä ole millään tavalla rajoitettu siihen. Virtauksen rajoittimet ylijuoksukanavan 7 20 reunoilla voivat olla paitsi vaaka-akselin ympäri käännettäviä säätöläppiä myös kiinteitä säätölevyjä, joiden muoto voi vaihdella varsin monella tavalla. Säätölevyjen säätö voi tapahtua paitsi kääntämällä levyjä vaaka-akselien ympäri myös esimerkiksi säätämällä levyjen pituutta sivusei-25 nistä perälaatikon keskelle päin. Edelleen säätölevyt voivat olla muodoltaan sellaiset, jotka ohjaavat virtausta perälaatikon keskeltä sivuille päin reunavirtauksen paineen ja virtausnopeuden lisäämiseksi samalla, kun ylijuok-su tapahtuu entistä tehokkaammin säätöläppien väliseltä 30 alueelta. Edelleen säätöläpät voidaan korvata esim. tekemällä ylijuoksukanavaan poikkipinta-ala kapeammaksi perä-laatikon reunaosissa.The invention has been described above and in the drawings only by way of example and is in no way limited thereto. The flow restrictors at the edges of the overflow channel 7 20 can be not only control flaps rotatable about the horizontal axis but also fixed control plates, the shape of which can vary in quite a number of ways. The adjustment plates can be adjusted not only by turning the plates around the horizontal axes but also, for example, by adjusting the length of the plates from the side walls towards the center of the headbox. Furthermore, the control plates may be shaped to direct the flow from the center of the headbox to the sides to increase the pressure and flow rate of the edge flow while overflowing more efficiently from the area between the control flaps. Furthermore, the control flaps can be replaced, for example, by making the cross-sectional area of the overflow channel narrower at the edge parts of the tailbox.

Claims

A method for controlling an oblique fiber orientation in a fiber web in the papermaker's inlet carriage (1), wherein a portion of the fiber mass fed into the inlet carriage (1) is guided in the direction of the fiber pulp stream via a pre-turbulence generator (5) 7), which is as wide as the inlet carriage (1), out of the inlet carriage (1), characterized in that the current of fiber mass to the overflow gap (7) adjacent to the side walls of the inlet carriage (1) is controlled so that the flow of fiber mass into the overflow (7) adjacent to the side walls (11a, 11b) is smaller than within the other area of the overflow gap (7). 15

2. A method according to claim 1, characterized in that the flow of fiber pulp to the overflow gap is controlled by changing the area of the cross surface of the overflow gap (7).

3. Arrangement for controlling an oblique fiber orientation in a fiber web in the papermaker's inlet carriage (1) with a lip channel (6), a turbulence generator (5) located in front of the lip channel (6) and an overflow gap (7) located in front of the turbulence generator (5). ) for conducting a portion of the fiber mass fed into the inlet carriage (1) via the overflow gap (7) out of the inlet carriage (1), characterized in that the guide means (10a) are mounted adjacent to the side walls (11a, 11b) of the inlet carriage (1). 10b) to regulate the fiber mass flow directed to the overflow gap (7) such that it is less adjacent to the side walls (11a, 11b) than the fiber mass stream directed to the overflow gap (7) is in the other region of the overflow gap (7) ).

Arrangement according to claim 2, characterized in that the control means (10a, 10b) are disc-shaped current guides directed from the side walls (11a, 9 84737 lb) to the overflow gap (7).

Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the position of the control means (10a, 10b) can be controlled.

6. Arrangement according to claim 4, characterized in that the control means (10a, 10b) are mounted on the side walls (11a, lib) so that they pivot around in relation to these perpendicular axes.

7. Arrangement according to claim 5, characterized in that the control means (10a, 10b) are mounted on the side walls (11a, 10b) so that they can be displaced in their transverse direction to change the length of the control means (10a, 10b).

8. Arrangement for realizing the method according to claim 1 in an inlet carriage (1) of a paper machine with a lip channel (6), a turbulence generator (5) located in front of the lip channel (6) and an overflow gap (7) located in front of the turbulence generator (5). conduct a portion of the fiber mass fed into the inlet carriage (1) via the overflow gap (7) out of the inlet carriage (1), characterized in that the overflow carriage (7) is designed with a narrower width than the other inlet carriage (1). , wherein the surfaces of the inlet carriage (1) lying between the overflow gap (7) and the side walls (11a, 11b) limit the flow of fiber pulp adjacent the side walls (11a, 11b) to the overflow gap (7).