FI85732B

FI85732B - Method for controling fiber orientation of a paper web in the headbox of a paper machine

Info

Publication number: FI85732B
Application number: FI912542A
Authority: FI
Inventors: Petri Nyberg; Michael Odell
Original assignee: Valmet Paper Machinery Inc
Priority date: 1991-05-27
Filing date: 1991-05-27
Publication date: 1992-02-14
Also published as: FI85732C; FI912542A; FI912542A0

Description

8573285732

Menetelmä paperikoneen perälaatlkossa paperlrainan kuituorientaation hallitsemiseksi Förfarande 1 inloppslädan av en pappersmaskin 5 för att kontrollera fiberorienteringen av pappersbanan 10 Keksinnön kohteena on menetelmä paperikoneen perälaatlkossa paperirai-nan kuituorientaation hallitsemiseksi, jossa menetelmässä johdetaan perälaatikon virtauskanavan molemmille vastakkaisille reunaosille lisä-virtaukset perälaatikossa vallitsevassa virtaussuunnassa sen huuliosaa edeltävän turbulenssigeneraattorin kohdalla oleviin reunasoliin ja 15 jossa menetelmässä lisävirtausten suuruutta ja/tai keskinäistä suhdetta säätämällä synnytetään perälaatikon huulivirtauksessa poikkisuuntaista, kuituorientaation vinoutumaa kompensoivaa virtausnopeutta.Method for a paper machine perälaatlkossa to control paperlrainan fiber orientation method 1 inloppslädan of a paper 5 for checking fiberorienteringen of the paper web 10 of the invention relates to a method for the paper machine perälaatlkossa to control paperirai-nan fiber orientation, in which method the headbox flow channel to both opposite edge portions of the additional flows in the headbox in the prevailing direction of flow of the pre its lip portion of the turbulence generator and in which method, by adjusting the magnitude and / or interrelationship of the additional flows, a transverse flow rate compensating for the skew of the fiber orientation is generated in the lip flow of the headbox.

Tunnetut perälaatikot pyritään konstruoimaan niin, että voitaisiin 20 valmistaa neliömassaltaan, formaatioltaan ja lujuusominaisuuksiltaan koko rainan leveydeltä homogeenista paperia, josta mahdollisimman vähän rainan reunoista jouduttaisiin leikkaamaan pois. Mainittujen päämäärien saavuttamiseksi on ennestään tunnettua käyttää perälaatikon huuli-kanavan molemmilla reunoilla kummankin sivuseinän yhteydessä erilaisia 25 lisä- tai poistovirtauksia, joiden osalta viitataan hakijan FI-patent-tiin 30095 ja Beloit Corporationin FI-patenttiin 43812.The aim is to construct known headboxes in such a way that paper homogeneous in weight, shape and strength properties over the entire width of the web can be produced, from which as little as possible would have to be cut off from the edges of the web. To achieve said objects, it is already known to use different additional or exhaust flows on each side wall of the headbox lip channel at both sides, for which reference is made to the applicant's FI patent 30095 and Beloit Corporation's FI patent 43812.

Paperilta, etenkin hienopaperilta, vaaditaan entistä suurempaa rakenteen tasaisuutta, mitä edellyttävät viimeaikoina käyttöön tulleet sel-30 laiset painatus- ja kopiointimenetelmät, joissa tapahtuu arkin hyvin nopeata ja kovaa kuumentamista.Paper, especially fine paper, is required to have even greater structural uniformity, which is required by the recently introduced printing and copying methods in which the sheet is heated very quickly and hard.

Erityisen tärkeänä vaatimuksena on se, että paperin kuituverkoston suuntajakautuman eli orientaation pääakselit yhtyvät paperin pääakselin 35 suuntiin ja että orientaatio on symmetrinen näiden akseleiden suhteen. Esim. kopiopapereissa on tärkeää, että niiden ylä- ja alapinnan orientaatiot ovat olennaisesti samat. Edellä esitettyjen vaatimusten riittävän tarkka toteuttaminen koko rainan leveydeltä ei ole mahdollista 2 85732 edellä esitetyillä ratkaisuilla. Erityisen hankalaa ja reklamaatioita aiheuttavaa on ollut arkin diagonaalinen käyristyminen ja lomakepinon "kaatuminen".A particularly important requirement is that the major axes of the directional distribution of the paper fiber network coincide with the directions of the major axis 35 of the paper and that the orientation be symmetrical with respect to these axes. For example, in copy papers, it is important that their top and bottom surface orientations are substantially the same. Sufficiently accurate implementation of the above requirements over the entire width of the web is not possible with the solutions described above. The diagonal curvature of the sheet and the "fall" of the form stack have been particularly awkward and causing complaints.

5 Hakijan toimesta on edellä esille tuotuja ongelmia perusteellisesti tutkittu. Tällöin on voitu osoittaa, että kuituorientaatiolta vaadittava symmetrisyys edellyttää, ettei valmiin rainan millään kohdalla ylitetä huulisuihkussa käytetystä suihku/viira-suhteesta riippuen n. 1-3 cm/s suurempaa poikittaisnopeutta, joka rainan suotautumis-10 prosessin yhteydessä riittää kaatamaan kuitujen pääorientaatiosuunnan 5-20° konesuunnasta poikkeavaksi (s/v-suhteesta riippuen) aiheuttaen em. "kaatumis"- ja käyristymisongelmia. Koska poikittaisnopeus syntyy jo huulikanavassa epätasaisen päävirtausprofiilin vaimentumisen myötä, on päähuomio kiinnitettävä turbulenssin kehittimen jälkeiseen virtauksen 15 suuntaisen nopeuden profiilin tasaisuuteen.5 The problems raised by the applicant have been thoroughly investigated by the applicant. In this case, it has been shown that the symmetry required of the fiber orientation requires that at no point in the finished web, a higher transverse velocity of about 1-3 cm / s is exceeded, which is sufficient to pour the main orientation of the fibers. ° deviating from the machine direction (depending on the s / v ratio), causing the above-mentioned "tipping" and warping problems. Since the transverse velocity is already generated in the lip channel with the damping of the uneven main flow profile, the main attention must be paid to the uniformity of the velocity profile in the direction of flow 15 after the turbulence generator.

Systemaattinen poikittaisnopeuden syy huulikanavassa on huulikanavan vertikaalisten sivuseinien aiheuttaman kitkan konesuuntaista virtausta hidastava vaikutus. Toinen systemaattinen efekti on tasoviiran osalla 20 tapahtuva sulpun valuminen tai leviäminen viiran reuna-alueilla 10-30 mm paksuisen kerroksen tasoittuessa itsestään. Näitä efektejä kompensoimaan ennestään tunnetut sivuvirtauksen lisäsyötöt sopivat erinomaisesti.The systematic cause of the transverse velocity in the lip channel is the effect of slowing down the friction caused by the vertical side walls of the lip channel in the machine direction. Another systematic effect is the spillage or spreading of the stock on the flat wire portion 20 in the edge areas of the wire as the 10-30 mm thick layer self-levels. To compensate for these effects, the previously known additional feeds of side flow are excellently suited.

25 Nykyisillä valmistustoleransseilla ei ole havaittu niin suuria päävir-tauksen profiilieroja, esim. turbulenssigeneraattorin jaon aiheuttamana, etteivät ne vaimentuisi merkityksettömälle tasolle huulikanavassa.At current manufacturing tolerances, no major differences in main flow profile, e.g. due to turbulence generator split, have been observed that they would not be attenuated to an insignificant level in the lip channel.

Hakijan FI-patentissa nro 75377 (vast. US-pat. nro 4,687,548) on esi-30 tetty menetelmä, jolla voidaan hallita kuituorientaation vinoutuman profiilia perälaatikolla, jossa sallitaan tuottavassa valmistuksessa aina esiintyvää lievää epätarkkuutta. Em. FI-patentin menetelmälle on tunnusomaista se, että massasuspension lisävirtaukset johdetaan perä-laatikon virtaussuunnassa sen huuliosaa edeltävän turbulenssigeneraat-35 torin kohdalla oleviin reunasoliin, ja lisäsyöttöjen virtausten suuruutta ja/tai keskinäistä suhdetta säätämällä synnytetään perälaatikon 3 85732 huulivirtauksessa poikkisuuntaista, kuituorientaation vinoutumaa kompensoivaa virtausnopeutta.Applicant's FI Patent No. 75377 (cf. U.S. Pat. No. 4,687,548) discloses a method for controlling the fiber orientation skew profile with a headbox which allows for the slight inaccuracy that always occurs in productive manufacturing. Em. The method of the FI patent is characterized in that additional flows of the pulp suspension are directed in the flow direction of the headbox to the edge cells at the turbulence generator 35 preceding its lip part, and by adjusting the magnitude and / or mutual ratio

Em. FI-patentin keksintö perustuu perälaatikon kummankin reuna-alueen 5 virtauksen säätöjärjestelmään, jossa muutaman senttimetrin levyisellä alueella turbulenssin kehittimestä huulikanavaan purkautuvaa virtausta voidaan säätää riittävän laajoissa rajoissa.Em. The invention of the FI patent is based on a flow control system for each edge region 5 of the headbox, in which, in a region a few centimeters wide, the flow discharged from the turbulence generator into the lip channel can be controlled within a sufficiently wide range.

Em. Fl-patentissa esitetyn menetelmän toimintaa ja vaikutustapaa voi-10 daan luonnehtia seuraavasti. Jos huulikanavan toisen reuna-alueen virtausta lisätään yli keksimääräisen virtauksen, syntyy huulikanavassa ja edelleen viiralla jatkuva vastakkaista reunaa kohti suuntautuva poikki-virtaus, jonka maksimiarvo on em. säätöalueen rajalla vähentyen siitä tasaisesti kohti nollaa, kun lähestytään huuliraon toista reunaa. Jos 15 sitten tehdään saman suuruinen massan syötön lisäys myös viiran toisella reunalla, syntyy päinvastainen edellisen kanssa symmetrinen poikit-taisvirtaus. Poikkivirtaukset ovat yhteenlaskettavia ja lopputulos on, että kummallakin reunalla on virtausmaksimi keskelle päin ja keskellä konetta on poikkinopeus nolla yhtäsuurien mutta erisuuntaisten nopeuk-20 sien kumotessa toisensa. Vastaavasti havaitaan paperista mittaamalla orientaation vinoutuman erisuuntaiset maksimiarvot reunoilla ja orientaation symmetria keskellä rataa. Orientaation vinoutuman kuvaaja on siis kalteva suora, joka keskellä rataa leikkaa nollatason. Jos orientaation vinoutuman kuvaajalla oli syystä tai toisesta ennen em.Em. The operation and mode of action of the method disclosed in the F1 patent can be characterized as follows. If the flow of the second edge region of the lip channel is increased above the average flow, a continuous cross-flow towards the opposite edge is created in the lip channel and further on the wire, the maximum value of which is at the border of the said adjustment range decreasing steadily towards zero as the other edge of the lip gap is approached. If an equal increase in mass feed is then made at the other edge of the wire as well, a reverse transverse flow symmetrical with the previous one is created. The cross-flows are summable and the end result is that each edge has a maximum flow towards the middle and the cross-velocity in the middle of the machine is zero with equal but different speeds canceling each other. Correspondingly, the maximum values of the orientation skew at different edges and the symmetry of the orientation in the middle of the path are observed from the paper. The graph of the orientation skew is thus an inclined line that intersects the zero plane in the middle of the orbit. If the graph of the orientation skew had, for one reason or another, before em.

25 FI-patentin mukaista säätökorjausta yhtä suuri mutta vastakkainen kaltevuus, on säädöllä poistettu vinoutuma.25 FI correction according to the FI patent equal but opposite slope, the distortion has been removed by the adjustment.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on käyttää uudella tavalla hyväksi ja kehittää edelleen edellä mainitussa FI-patentissa 75377 esitettyä 30 menetelmää paperirainan kuituorientaation vinoutuman hallitsemiseksi.The object of the present invention is to make use of a new method and to further develop the method 30 disclosed in the above-mentioned FI patent 75377 for controlling the skew of the fiber orientation of a paper web.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada sellainen mentelmä, jolla kui-tuorientaatiota voidaan hallita myös paperin z-suunnassa. Tämä on tärkeä tavoite useilla eri paperilaaduilla, etenkin hieno- ja kopiopape-35 reillä, jotta paperin ylä- ja alapinnan orientaatiot saadaan olennaisesti samoiksi.The object of the invention is to provide such a method by which the fiber orientation can also be controlled in the z-direction of the paper. This is an important goal for several different grades of paper, especially fine and copy papers, so that the orientations of the top and bottom surfaces of the paper are substantially the same.

4 857324,85732

Suotautuminen tapahtuu viiraosalle tyypillisesti kerroksittain siten, että viiraa (viiroja) vasten oleva(t) pinnat suotautuvat ensiksi ja yläpintaa (keskikerrosta) lähellä olevat kuidut viimeksi. (Suluissa olevat kommentit pätevät kitaformerille, muut hybridiformerille). Flui-5 dina olevan suotautumattoman massan nopeuskomponentit saattavat muuttua kitkan ja vedenpoistoelementtien paineiskujen takia siten, että suotau-tuvien kuitujen pääorientaatiosuunta vaihtelee z-suunnassa riippuen siitä viiraosan kohdasta, missä suotautuminen on tapahtunut. Ilman z-suuntaista poikittaisnopeuden säätömahdollisuutta ei ole mahdollista 10 vaikuttaa kerrokselliseen orientaatioon, jolloin tuloksena saattaa olla esim. diagonaalista käyristymistä.The infiltration of the wire part typically takes place in layers, so that the surfaces (s) against the wire (s) seep first and the fibers close to the upper surface (middle layer) last. (Comments in parentheses apply to the kit, others to the hybrid). The velocity components of the unfiltered pulp in the form of fluid-5 may change due to friction and pressure shocks of the dewatering elements, so that the main orientation direction of the infiltrating fibers varies in the z-direction depending on the point of the wire section where the infiltration has taken place. Without the possibility of adjusting the transverse speed in the z-direction, it is not possible to influence the layered orientation, which may result in, for example, diagonal curvature.

Keksinnön erityistarkoituksena on aikaansaada uusi menetelmä, jolla voidaan entistä paremmin hallita myös paperiradan diagonaalista käyris-15 tyrnistä. Diagonaalinen käyristymä johtuu paperiarkin ylä- ja alapuolen eri kerrosten eri orientaatiokulmista. Tämän seikan sekä keksintöön liittyvän muun taustan osalta viitataan lehtiartikkeliin Journal of Pulp and Paper Science, Voi. 17 No. 2, March 1991, T. Uesaka: "Dimensional Stability of Paper, Upgrading Paper Performance in End 20 Use", J39-J46. Diagonaalisen käyristymisen osalta viitataan em. artikkelin kuvion 6 (s. J41) komponenttiin k3, mitä seikkaa on käsitelty sivun J45 ensimmäisen palstan ensimmäisessä kappaleessa.It is a particular object of the invention to provide a new method by which the diagonal curved sea bucket of a paper web can also be better controlled. Diagonal curl of the paper sheet due to the upper and lower sides of different orientation angles of the various layers. For this and other background related to the invention, reference is made to the journal article in the Journal of Pulp and Paper Science, Vol. 17 No. 2, March 1991, T. Uesaka: "Dimensional Stability of Paper, Upgrading Paper Performance in End 20 Use", J39-J46. With regard to the diagonal curvature, reference is made to component k3 in Fig. 6 (p. J41) of the above article, which is discussed in the first paragraph of the first column of page J45.

Keksinnön lisätarkoituksena on tehdä mahdolliseksi sellainen säätömene-25 telmä, jolla paperin vastakkaisten pintojen orientaatioprofiilit voidaan mitata ja näitä mittaustuloksia käyttää keksinnön mukaisessa menetelmässä. Tarkoituksena on, että mainitut mittaukset voidaan suorittaa joko laboratoriomittauksina tai suorina on-line-mittauksina valmistettavasta paperirainasta.It is a further object of the invention to make possible an adjustment method by which the orientation profiles of opposite surfaces of the paper can be measured and these measurement results can be used in the method according to the invention. It is intended that said measurements can be performed either as laboratory measurements or as direct on-line measurements of a paper web.

3030

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että perälaatikkoon liittyvällä paperikoneella valmistettavan paperin paksuussuuntaisen (z-suuntaisen) orientaation hallitsemiseksi säädetään mainittujen lisä-35 virtausten jakautumaa paksuussuunnassa kerroksittain perälaatikon molemmilla reuna-alueilla.In order to achieve the above and later objects, the invention is mainly characterized in that in order to control the thickness-oriented (z-direction) orientation of the paper produced by the headbox-associated paper machine, the thickness distribution of said additional flows is layered in both edge regions of the headbox.

5 857325,85732

Keksinnön mukaisilla reunavirtauksilla voidaan vaikuttaa paperirainan orientaation kerroksellisesti z-suunnassa. Keksinnössä käytettävien lisävirtausten säätölaitteiden kuten venttiilien tarkoituksena on saada kerroksellisesti hallittavat eri määrät lisäsyöttövirtaamia huuli-5 kanavan reunoilla paperin eri kerroksiin paksuussuunnassa. Syötettävänä väliaineena voidaan käyttää joko massasuspensiota ja/tai vettä. Jos lisäsyöttönä käytetään massasuspensiota, voidaan se ottaa eri kohdilta massajärjestelmästä sopivimmin perälaatikon jakotukista.The edge currents according to the invention can be used to influence the orientation of the paper web in the z-direction in layers. The purpose of the additional flow control devices used in the invention, such as valves, is to provide layer-controlled different amounts of additional feed flows at the edges of the lip-5 channel to the different layers of paper in the thickness direction. Either a pulp suspension and / or water can be used as the feed medium. If a pulp suspension is used as an additional feed, it can be taken from different points in the pulp system, preferably from the headbox distribution supports.

10 Keksinnön mukaisin lisäsyötöin hallittavien z-suuntaisten paperin kerrosten lukumäärä voi vaihdella yleensä välillä 2-10. Erityisen sopiva on kolme kerrosta, jolloin mainitut kerrokset voidaan nimetä yläkerrokseksi, keskikerrokseksi ja pohjakerrokseksi, joita vastaavat virtaus-kanavat sopivimmin erotetaan perälaatikon huulikanavassa hetulalevyil-15 lä. Hetulalevyjen käyttö ei kuitenkaan ole aina välttämätöntä. Eri kerrosten syöttökanavien ei välttämättä tarvitse olla yhtä suuria eikä hydrodynaamiselta vastukseltaan identtisiä.The number of z-direction paper layers controlled by the additional feeds according to the invention can generally vary between 2 and 10. Three layers are particularly suitable, in which case said layers can be designated as an upper layer, a middle layer and a bottom layer, the respective flow channels of which are preferably separated in the lip channel of the headbox by hetero plates. However, the use of hetula plates is not always necessary. The feed channels of the different layers do not necessarily have to be equal in size or identical in hydrodynamic resistance.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla 20 oheisen piirustuksen kuvioissa kaaviollisesti esitettyihin keksinnön eräisiin sovellusesimerkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole rajoitettu.In the following, the invention will be described in detail with reference to some application examples of the invention schematically shown in the figures of the accompanying drawing, to which the invention is not limited.

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti ja osittain lohkokaaviona keksinnön 25 mukaista menetelmää ja siihen liittyvää on-line-säätöjärjestelmää, joka perustuu pintaorientaatioiden mittaamiseen kummaltakin paperiradan puolelta.Figure 1 shows schematically and partly in block diagram form a method according to the invention and an associated on-line control system based on measuring surface orientations on both sides of a paper web.

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaista menetelmää soveltavan perälaatikon 30 toista reuna-aluetta päältäpäin nähtynä.Figure 2 shows a top view of the second edge region of the headbox 30 applying the method according to the invention.

Kuvio 3 esittää samaa kuin kuvio 2 sivulta nähtynä.Figure 3 shows the same as Figure 2 seen from the side.

Kuvio 4 esittää samaa kuin kuviot 2 ja 3 kuvioon 3 merkitystä suunnasta 35 A (konesuunnassa) nähtynä.Fig. 4 shows the same as Figs. 2 and 3 as seen from the direction 35A (machine direction) indicated in Fig. 3.

6 857326 85732

Kuvio 5 esittää kaaviollisesti sivulta nähtynä sellaista keksinnön mukaista sovellusta, jossa käytetään jakotukkia ja sen jälkeen jakoputkissa olevia säätöventtiilejä.Figure 5 is a schematic side view of an embodiment of the invention using manifolds and then control valves in manifolds.

5 Kuvio 6 esittää samaa kuin kuvio 5 päältäpäin nähtynä.Figure 6 shows the same as Figure 5 seen from above.

Kuvioissa kaaviollisesti esitetty perälaatikko 10 syöttää massasuihkun muodostusviiralle tai muodostuskitaan. Perälaatikon 10 huulikanavaa 14 rajoittavat yläseinämä 14a ja alaseinämä 14b. Huulikanava 14 päättyy 10 huuliaukkoon 15, jonka yhteydessä oleva kärkilista 16 säätää massasus-pension suihkun J poikkiprofiilia. Huulikanavaa 14 edeltää massasuspen-sion syöttösuunnassa F turbulenssigeneraattori, jossa on reikälevy 12 ja esim. sellainen kennosto 13, jonka jättöpuolella on suorakulmaisen poikkileikkauksen omaavat keskenään pystysuunnassa porrastetut virtaus-15 putket (kuvio 4). Mainitut virtausputket alkavat ritilälevyn rei'istä pyöreäpoikkipintaisena ja muuttuvat suorakaidepoikkipintaiseksi turbu-lenssigeneraattorin 12,13 jättöpuolella (kuvio 4). Reunasolat 13j...135, joihin keksinnön mukaiset massan kerrokselliset lisäsyötöt Fx ja F5 johdetaan, ovat poikkileikkaukseltaan monikulmion muotoisia kuten ku-20 viosta 4 näkyy. Turbulenssigeneraattoriin kuuluu massasuspension syöttösuunnassa ensimmäisenä reikälevy 12, jota edeltää tasauskammio 11. Massasuspensiovirtaus F syötetään jakotukista jakoputkiston (ei esitetty) kautta mainittuun tasauskammioon 11.The headbox 10 schematically shown in the figures feeds a mass jet onto the forming wire or forming bead. The lip channel 14 of the headbox 10 is bounded by an upper wall 14a and a lower wall 14b. The lip channel 14 terminates 10 in a lip opening 15, the associated tip strip 16 of which adjusts the cross-sectional profile J of the massasus-pension jet. The lip channel 14 is preceded in the feed direction F of the pulp suspension by a turbulence generator with a perforated plate 12 and e.g. a honeycomb 13, the outlet side of which has vertically stepped flow tubes 15 with a rectangular cross-section (Fig. 4). Said flow tubes start from the holes in the grating plate in a circular cross-section and become a rectangular cross-section on the discharge side of the turbo-lens generator 12,13 (Fig. 4). The edge grooves 13j ... 135, to which the additional layered feeds Fx and F5 of the pulp according to the invention are fed, are polygonal in cross-section, as shown in Fig. 4. The turbulence generator comprises, in the pulp suspension feed direction, a first perforated plate 12 preceded by a compensating chamber 11. The pulp suspension flow F is fed from a manifold through a manifold (not shown) to said compensating chamber 11.

25 FI-patentissa 75377 esitetyn menetelmän mukaisesti on esim. jakotukin molemmista päistä johdettu massasuspension ohitusputket 21 jakoputkis-ton ja tasauskammion 11 ohittaen turbulenssigeneraattorin 12,13 molempien reuna-alueiden päällekkäisiin reunasoliin 13^..135. Ohitusvirtaus-putket 21 lähtevät jakotukin alaseinämissä olevista yhteistä, jotka 30 sijaitsevat perälaatikon leveyssuunnassa perälaatikon sivuseinämien kohdalla. Ohitusvirtausputkien 21 virtausvastus on mitoitettu niin, että ohitusvirtaukset saadaan edullisesti aikaan perälaatikon normaalilla paine-erolla ilman pumppuja, joita erikoistapauksissa voidaan kuitenkin käyttää riittävän suurten virtausten aikaansaamiseksi.According to the method disclosed in FI patent 75377, e.g. the bypass tubes 21 of the pulp suspension 21 are led from both ends of the manifold, passing the manifold and the equalization chamber 11 to the overlapping edge cells 13 ^ .. 135 of both edge regions of the turbulence generator 12,13. The bypass flow pipes 21 leave the joints in the lower walls of the manifold, which are located in the width direction of the headbox at the side walls of the headbox. The flow resistance of the bypass flow pipes 21 is dimensioned so that the bypass flows are preferably provided by the normal pressure difference of the headbox without pumps, which in special cases can, however, be used to obtain sufficiently large flows.

35 7 8573235 7 85732

Fl-patentissa 75377 esitetyt reunasolat 26a,26b, joihin tuodaan menetelmän mukaiset lisäsyötöt, ulottuvat massasuspension virtauskanavan koko korkeudelle turbulenssigeneraattorin kohdalla. Esillä olevassa keksinnössä, jossa tarkoituksena on hallita kuituorientaatiota kerrok-5 sellisesti myös paperin z-suunnassa siis paksuussuunnassa käytetään lisäsyötön tuloputkeen 21 liitettyä pystysuuntaista perälaatikon koko korkeudelle ulottuvia jakotukkeja 20A.20B, joilla hallitaan kerroksel-lisesti paperin paksuussuuntaista lisäsyöttövirtausjakautumaa F1/F2/F3/F4/F5, jotka kukin virtaus Fx-F5 purkautuvat perälaatikon molem-10 millä reuna-alueilla kukin omaan reunasolaansa 131...135 kuten kuviosta 4 parhaiten näkyy.The edge grooves 26a, 26b disclosed in F1 patent 75377, to which additional feeds according to the method are introduced, extend over the entire height of the flow channel of the pulp suspension at the turbulence generator. In the present invention, which is intended to control the fiber orientation layer-by-layer also in the z-direction of the paper, i.e. in the thickness direction, vertical headbox manifolds 20A.20B connected to the additional feed inlet pipe 21 are used. / F5, which each flow Fx-F5 discharges in both edges of the headbox at each edge region 131 ... 135 as best seen in Figure 4.

Kuvioiden 2-4 mukaisesti lisäsyötöt tuodaan nuolen Fin suunnassa säätö-venttiilin 23 kautta pystysuuntaisiin jakotukkeihin 20, joista lähtevät 15 ohivirtaukset Fout ohitusputkien 22 kautta nuolen Fout suunnassa. Ohitus-virtauksia Fout säätävät toiset säätöventtiilit 24.Of Figures 2-4 according to a further feeds introduced into the direction of arrow Eng the vertical direction 23 through the control valve to the inlet headers 20, 15 which uses a bypass flow F out through the bypass pipe 22 in the direction of arrow F out. Bypass flows Fout are controlled by other control valves 24.

Kuvion 1 mukaisesti menetelmää ohjaa on-line-säätöjärjestelmä, johon kuuluu säätöyksikkö 30. Säätöyksikköön 30 tulevat mittaussignaalit mx ja 20 m2, jotka kuvaavat kuivatusosalla mitatun paperirainan U1 kuituorien- taatiojakautumia. Paperirainan Wx yläpuolen kuituorientaatiojakautumaa mx mitataan esim. laser-anturilla 31, jolla havaitaan paperiin kohdistetun polaroidun valon Rx vaikutuksesta heijastunutta valoa R2. Vastaava mittauslaite 32 sijaitsee paperirainan Vx alapuolella. Mittauslaitteet 25 31,32 traversoivat suunnassa T rainan Wx koko leveydellä. Kuituorien- taation edellä mainittuja mittauslaitteita 31 ja 32 on kaupallisesti saatavissa. Säätöyksikkö 30 antaa säätösignaalit cx ja c2 säätöventtii-leille 23 ja 24. Ensimmäisillä säätöventtiileillä 23 säädetään valmistettavan rainan W orientaatioprofiilia ja sen muotoa paperirainan poik-30 klsuunnassa ja toisilla venttiilillä 24 paperirainan W ylä- ja alapinnan orientaatioprofiilien keskinäistä samankaltaisuutta siis jakotuk-kien 20A ja 20B syöttämien virtausten F^.-Fs keskinäistä jakautumaa.According to Fig. 1, the method is controlled by an on-line control system comprising a control unit 30. The control unit 30 receives measurement signals mx and 20 m2, which describe the fiber orientation distributions of the paper web U1 measured by the drying section. The upper side of the paper web W x x kuituorientaatiojakautumaa measured e.g. a laser sensor 31 for detecting the polarized light applied to the paper Rx influence of the reflected light R2. The corresponding measuring device 32 is located below the paper web Vx. The measuring devices 25 31.32 traverse in the direction T over the entire width of the web Wx. The above-mentioned fiber orientation measuring devices 31 and 32 are commercially available. The control unit 30 provides control signals cx and c2 to the control valves 23 and 24. The first control valves 23 control the orientation profile of the web W to be produced and its shape in the transverse direction of the paper web and the second valves 24 control the similarity the mutual distribution of the flows F ^ .- Fs.

Tässäkin yhteydessä on syytä korostaa, että kuvioissa esitetyt lisä-35 syötöt ja jakotukit 20 ovat perälaatikon turbulenssigeneraattorin molemmilla reuna-alueilla, vaikka vain kuvioissa 1 ja 6 on esitetty perä- 8 85732 laatikon molemmat reuna-alueet. Molempien reuna-alueiden jakotukit 20A,20B ovat sopivimmin keskenään identtiset niin, että lisäsyöttöra-kennejärjestely on symmetrinen rainan W kulun suuntaisen (konesuuntai-sen) pystykeskitason suhteen.Here again, it should be emphasized that the additional feeds 35 and manifolds 20 shown in the figures are on both edge regions of the headbox turbulence generator, although only Figures 1 and 6 show both edge areas of the headbox. The dividers 20A, 20B of the two edge areas are preferably identical to each other so that the additional feed structure arrangement is symmetrical with respect to the vertical (machine direction) vertical center plane of the web W.

55

Seuraavassa selostetaan tarkemmin kuvioissa 2-6 esitetyt eri rakenneva-riaatiot. Kuvioiden 2,3 ja 4 mukaisesti jakotukki 20 on pystysuuntainen ja sen perälaatikon puoleisesta pystyseinästä lähtevät putket 25, jotka yhdistävät jakotukin päällekkäisiin virtaussoliin 13i...l3s (kuvio 4), 10 jolloin virtaukset F^.-Fs kääntyvät poikkisuunnasta konesuuntaisesti kuviosta 2 näkyvällä tavalla. Kuviosta 4 näkyy turbulenssigeneraattorin kennoston 13 jättöpuoli 13a. Kennot ovat pystysuunnan vaihesiirrossa. Kennostoa 13 rajoittavat vaakasuuntaiset väliseinät 17 ja pystyseinät 18. Kennoston 17 jättöpuolella 13a on koko koneen leveydelle ulottuvat 15 lyhyet lamellit 19.The various structural variations shown in Figures 2-6 are described in more detail below. According to Figures 2, 3 and 4, the manifold 20 is vertical and the tubes 25 exit from the vertical wall on its headbox side, connecting the manifold to the overlapping flow cells 13i ... 13s (Figure 4), 10 where the flows F1 .- Fs turn transversely in the machine direction as shown in Figure 2. . Figure 4 shows the discharge side 13a of the cell 13 of the turbulence generator. The cells are in vertical phase shift. The honeycomb 13 is bounded by horizontal partitions 17 and vertical walls 18. The outlet side 13a of the honeycomb 17 has short lamellae 19 extending over the entire width of the machine.

Venttiiliä 23 signaalin Cj ohjaamana tai manuaalisesti säätämällä vaikutetaan yhtenäisesti päällekkäisten ohivirtausten Fj^.-Fs tasoon ja sitä kautta orientaatioprofiilin muotoon paperirainan W poikkisuunnassa 20 FI-patentissa 75377 esitettyjen periaatteiden mukaisesti. Ohivirtaus- putkessa 22 olevaa venttiiliä 24 signaalilla c2 tai manuaalisesti säätämällä vaikutetaan pääasiassa virtausten F1...FS keskinäiseen jakautumaan niin, että rainan ylä- ja alapinnan sekä keskikerrosten kuituorientaa-tioprofiiliin vaikuttavat virtaukset saadaan tarvittaessa eroamaan toi-25 sistaan niin, että tavoitettu orientaation kerroksellinen jakautuma toteutuu.By controlling or manually adjusting the valve 23 by the signal Cj, the plane of the overlapping bypasses Fj ^.-Fs and thereby the shape of the orientation profile in the transverse direction 20 of the paper web W is uniformly influenced according to the principles disclosed in FI patent 75377. By adjusting the valve 24 in the bypass tube 22 by signal c2 or manually, it is mainly influenced by the mutual distribution of the flows F1 ... FS so that the flows affecting the fiber orientation profile of the upper and lower surface of the web and the middle layers are differentiated so that the achieved orientation layered the distribution is realized.

Kuviossa 5 ja 6 on esitetty sellainen keksinnön sovellus, jossa perä-laatikon 10 turbulenssigeneraattori muodostuu reikälevystä 29, jossa on 30 tasauskammion 11 puolella pienemmän läpimitan omaava rei'itys 28, joka avautuu reikälevyn 29 jättöpuolella suuremman läpimitan omaavaan rei'i-tykseen 27 porrasosan 27a välityksellä. Jakotukeista 20A.20B syötetään perälaatikon molemmilla reuna-alueilla säädettävät virtaukset Fout-Fin, josta otetaan jakautumaltaan kerroksellisesti säädettävät virtaukset 35 F1/F2/F3. Mainittuja reunavirtauksia F1(F2,F3 säädetään jakotukkien 20A.20B seinämään liitettyihin jakoputkiin 261(262 ja 263 sovitetuilla 9 85732 säätöventtiileillä 271(272 ja 273. Mainitut reunavirtaukset F1pF2 ja F3 johdetaan perälaatikon huuliosan 14 päällekkäisiin erillisiin kanaviin 14χ, 142, 143, joita erottaa toisistaan taipuisat hetulalevyt 19a ja 19b, jotka ulottuvat perälaatikon koko leveydelle. Säädettyjen reunavirtaus-5 ten F3 avulla hallitaan muodostettavan paperirainan W alapuolen kui- tuorientaation vinoutumaa, säädettävillä reunavirtauksilla F2 paperirainan W keskikerroksen kuituorientaation vinoutumaa ja säädettävillä reunavirtauksilla F3 paperirainan W yläpuolen kuituorientaation vinoutumaa.Figures 5 and 6 show an embodiment of the invention in which the turbulence generator of the headbox 10 consists of a perforated plate 29 with a smaller diameter perforation 28 on the compensating chamber 11 side which opens into a larger diameter perforation 27a on the discharge side of the perforated plate 29 through. From the manifolds 20A.20B, adjustable flows Fout-Fin are fed at both edge regions of the headbox, from which the layer-adjustable flows 35 F1 / F2 / F3 are taken. Said edge flows F1 (F2, F3) are controlled by 9,25732 control valves 271 (272 and 273) fitted to the distribution pipes 261 (262 and 263) connected to the wall of the manifolds 20A.20B. Said edge flows F1pF2 and F3 are between the flexible hetulalevyt 19a and 19b, which extend in the headbox over the entire width. Those edge flow-5 of F3 to manage the formed paper web W, the underside of the fiber orientation bias, adjustable reunavirtauksilla F2, the paper web W in the middle layer of fiber orientation bias and adjustable reunavirtauksilla F3 paper web W and the upper side of the fiber orientation bias.

1010

Kuvioissa 5 ja 6 esitetty rakenne voidaan toteuttaa edullisesti myös niin, että jakotukkeihin 20A.20B on liitetty vain kaksi jakoputkea 261 ja 262, jolloin paperin vain ylä- ja alapuolen kuituorientaatioiden vinoutumia hallitaan erikseen.The structure shown in Figures 5 and 6 can be advantageously implemented in such a way that the inlet headers 20A.20B is connected to the two manifolds 261 and 262, wherein the paper only the top and bottom side fiber orientation bias is controlled separately.

1515

Kuvioissa 5 ja 6 esitetty sovellusmuoto on sikälikin edullinen, että siinä käytetään huulikanavassa 14 taipuisia hetulalevyjä 19a ja 19b, jotka jakavat huulikanavan päällekkäisiin osakanaviin 141,142, 143. Hetulalevyt 19a,19b ulottuvat sopivimmin lähelle huuliaukkoa 15, millä 20 saadaan aikaan se etu, että lisäsyötön Fx-Fn virtausprofiilit säilyvät hyvin aina huulisuihkulle J saakka toisiinsa sekoittumatta.The embodiment shown in Figures 5 and 6 is further advantageous in that flexible lip plates 19a and 19b are used in the lip channel 14, which divide the lip channel into overlapping subchannels 141, 142, 143. The needle plates 19a, 19b preferably extend close to the lip opening 15, thus providing an advantage. -Fn flow profiles are well preserved up to the lip jet J without mixing.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaih-25 della ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetystä.The following claims set forth within the scope of the inventive idea as defined by the various details of the invention may vary and differ from those set forth above by way of example only.

Claims

85732

A method for controlling the fiber orientation of a paper web W in a paper machine headbox, the method comprising passing additional flows (Fin'Fout) to both opposite edge portions of the headbox flow channel in the flow direction (F) of the headbox (12,15,16) , 13) and in which method, by adjusting the magnitude and / or mutual ratio of the additional flows, a transverse flow rate compensating for the fiber orientation skew is generated in the lip flow of the headbox, characterized in that the paper machine (s) associated with the headbox size In order to control the (z-direction) orientation, the distribution of said additional flows (F1 / F2 / F3 / F4 / F5) in the thickness direction is adjusted layer by layer at both edge regions of the headbox.

Method according to Claim 1, characterized in that water and / or a pulp suspension are used as additional streams.

Method according to Claim 2, characterized in that the mass suspension of the additional flows is taken from the mass flow of the headbox before the turbulence generator (12, 13) and in that the additional flows are produced by the normal pressure difference of the headbox without pumps.

Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said additional flows are distributed in the thickness direction of the paper web (W) in the overlapping edge channels (131 ... 13s) of the turbulence generator (12, 13), which overlapping channels are used 2-10, preferably 3 -6. 30

Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the control signal (cx) of the automatic control system or manually adjusts the orientation profile of the web (W) to be produced by the first control valves (23) of the additional supply pipes (21) and its shape across the paper web (W) and the second Control Valve, Slew-gels (24) provides a paper web (W) to the upper and lower orientation 85 732 mutual similarity sections by adjusting the various layers of the flows of the paper (F1-Fs) between the distribution.

Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the method uses manifolds (20a, 20b) tapering in the flow direction (Fin -Fout) of the additional flows, through the wall of which the flow currents of the turbulence generator (12) are conducted. , 13) at both edge regions (13 ^ .. 13s, 261 ... 263) of the honeycomb (13) or perforated plate (29) (Figures 2,3 and 4). 10

Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the method uses a pair of edge flow manifolds (20A, 20B) to the wall of which are connected sets of manifolds (26i, 26z, 263) which are provided with edge flows (F1, F2, F3). ) with an adjustable set of 15 control valves (272,272,273) to control the distribution of additional layered flows (F1 / F2 / F3) (Figures 5 and 6).

Method according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the method uses either a turbulence generator with a perforated plate (12) and an extension of the honeycomb structure (13) which begins with a circular cross-section and ends (13a) with a rectangular cross-section. said edge currents (F1, F2, F3) from the manifolds (20) or the like are fed into the edge slots (13 ^ .. 135) formed by the tubes of said honeycomb structure (13), or a perforated plate (29) having a small diameter perforation is used as the turbulence generator 25 (28) associated with the larger diameter perforation (27) via the step portion (27a), wherein the edge currents are fed from the manifold pair (20A.20B) or the like through pipes (26) to the edge slot (26; 28). 30

Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that said edge flows are directed at both edge regions of the headbox to the overlapping flow channels (14lt142,143) of the headbox lip part (14), which are preferably separated by flexible baffles (19a, 19b). ). 85732

10. any one of claims 1-9, characterized in that the method comprises measuring, preferably of the paper machine dryer section area of the paper (W2) of the top side and bottom side fiber orientation, and the thus obtained measurement signals (m1, m2), which are applied to the control-5 system (30); which provides control signals (c2, c2) for controlling said edge flows and their layered distribution in the paper thickness direction (Fig. 1). 85732