NL8402212A - Verdeler voor een machine voor het maken van papier. - Google Patents

Description

** % t-

Y

Verdeler voor een machine voor het maken van papier.

De uitvinding heeft betrekking op een verdeler voor een machine voor het maken van papier of dergelijke kontinue vezelbaan, bestaande uit een inlaat voor een vezelsuspensie, een gatenplaat met een aantal kanalen, ten minste een loodrechte bots-5 wand met een aantal doorgangen, en een uitlaat met een breedte gelijk aan het vormingsgedeelte van de machine.

Een dergelijke verdeler is bekend'uit het Amerikaanse octrooischrift 3.216.892.

De gatenplaat van deze bekende verdeler vormt 10 de achterwand van de oploopkast. De loodrechte botswand van deze bekende verdeler strekt zich uit over de totale breedte van de oploopkast en de vezelsuspensie wordt na het passeren van de doorgangen in de botsplaat door evenwijdige schotten in een aantal vezelsuspensiestromen verdeeld.

15 Bij optimaal gelijkmatig verdeelde vezels stroomt de suspensie vanuit de oploopkast als een nagenoeg horizontale straal door de uitlaat naar een zeef (een min of meer' open metalen of kunststofdraadstelsel), bewegende met ongeveer dezelfde snelheid als de straal. De dikte van de straal kan variëren van 20 enkele millimeters tot ongeveer 50 mm. Met de zeef moet zoveel mogelijk het water worden verwijderd. Voor het vastleggen van de vezels in een vezelbed moet de concentratie toenemen van 0,5 tot ongeveer 10$. Bij een straalhoogte van kO mm en bij een oorspronkelijke vezelconcentratie van 0,5$ moet dus ongeveer ^0 1 water 2 .

25 per m draad worden verwijderd. Bij een snellopende machine moet dit verwijderen binnen ongeveer 1 sekonde plaatsvinden. Het water wordt verwijderd met behulp van verschillende ontwateringseenheden, die al naar gelang de omstandigheden het vormen van het vel kunnen verbeteren of slechter maken. In elk geval is dit proces zeer 30 moeilijk te regelen.

De eigenlijke vorming van het vel kan worden 8402212 <ƒ Ai - 2 - vergeleken met een filtreringsproces, dat gepaard gaat met afzettingen, die teweeg worden gebracht door de ontwateringseenheden.

Het vel wordt van beneden af zodanig opgebouwd, dat het water, dat • het langst aanwezig blijft, afgevoerd moet worden via nagenoeg 5 het gehele vel.

De vezels in het vel hebben een bepaalde af-metingsverdeling en bevatten aldoor een groter of kleiner gehalte fijne stof, dat wil zeggen vezelfragmenten, die met het water afgevoerd worden. Het gehalte aan vezelachtig materiaal, dat op de 10 zeef achter blijft, bedraagt vaak slechts $0% of zelfs minder. Als gevolg van dit mechanisme krijgt het vel een bepaalde tweezijdigheid, dat wil zeggen dat de onderkant of de zeefzijde van het vel te weinig fijnverdeeld is, terwijl tegelijkertijd het bovenvlak van het vel teveel materiaal bevat. Deze tweezijdigheid treedt in het 15 bijzonder naar voren wanneer bepaalde vulstoffen, zoals klei, aan de suspensie worden toegevoegd, zoals voor het maken van speciale papiersoorten. Deze tweezijdigheid is eveneens een eigenschap van papiersoorten, die ligno-cellulose bevatten, bijvoorbeeld krantenpapier, dat zeer fijn verdeeld is. Dit geeft aan de twee opper-20 vlakken van het vel verschillende drukeigenschappen. Als gevolg van de analogie tussen het mechanisme voor het vormen van het vel en het filtreren van afzettingen krijgt het vel een speciale tweedimensionale struktuur. Vanwege hun geometrische vorm (lengte 1-5 mm, diameter 30-50 /u) worden alle vezels zodanig afgezet, dat hun 25 hoofdrek in wezen evenwijdig loopt aan het vlak van het vel. Het vel kan dus opgebouwd worden uit een aantal in hoofdzaak evenwijdige lagen. Dit zal natuurlijk zijn invloed hebben op de eigenschappen van het papier, zoals sterkte, stijfheid en dergelijke.

De hierboven genoemde nadelen van de bekende 30 verdeler worden opgeheven door de uitvinding, die wordt gekenmerkt doordat elk kanaal zijn eigen schijfvormige botswand heeft met een cirkelvormig opgesteld aantal doorgangen, die evenwijdig zijn aan de kanalen en leiden naar een in de uitlaat opgestelde botswand, die evenwijdig is aan het vormingsgedeelte van de machine.

35 Het oppervlak van elk kanaal is bij voorkeur 8402212 - 3 - gelijk aan de som van de oppervlakken van de bijbehorende doorgangen, welke doorgangen bovendien in twee reeksen boven elkaar kunnen liggen.

De uitvinding zal hieronder nader worden toe-5 gelicht aan de hand van de tekening, waarin bij wijze van voorbeeld een uitvoeringsvorm van een verdeler volgens de uitvinding is weergegeven. In de tekening toont: fig. 1 een zijaanzicht van een uitvoeringsvorm van een verdeler, die met de delen voor het vormen van de 10 baan tot een kompakte eenheid is geÊarBBsteerd,

fig. 2 een doorsnede volgens de lijn II-II

van fig. 1, en t fig, 3 twee doorsneden volgens de lijnen a-a en b-b van fig. 2.

15 In de figuren 1-3 zijn een verdeelgedeelte 20 en een gedeelte 21 voor het vormen van de baan gekombineerd tot een kompakte eenheid met een inlaat 22 aan de ene zijde en een afvoerspleet 23 aan de achterzijde.

Het verdeelgedeelte 20 omvat een lange buis-20 vormige leiding 19, die zich uitstrekt over de gehele breedte van de oploopkast en voorzien is van een zijwand met kanalen 15, waarbij het ene kanaal ten opzichte van het aangrenzende kanaal aan de andere zijde ligt van het horizontale middenvlak van de verdeler. Elk kanaal 15 mondt uit in een coaxiale schotelvormige holte 16 25 met een wand 17 tegenover het kanaal 15 en geplaatst op regelmatige afstanden op de omtrek van de holte 16. Doorgangen 18 verbinden het verdeelgedeelte 20 met het gedeelte 21, dat de baan vormt, en omvat een gemeenschappelijke kamer 13, die verdeeld is in een onderste en een bovenste gedeelte door middel van een botswand 1U, 30 die horizontaal loopt vanaf een wand tegenover de invoer naar een uitlaat 12.

Uit fig. 3 blijkt, dat de doorgangen 18 in twee horizontaal boven elkaar gelegen rijen op regelmatige afstanden van elkaar liggen.

35 De diameter van de kanalen 15 is in dit 8402212 - k - speciale geval'fêx de diameter van. de doorgangen 18, dat wil zeggen dat het dwarsdoorsnedeoppervlak van de kanalen 15 gelijk is aan het totale dwarsdoorsnedeoppervlak van de doorgangen 18. De diameter van de doorgangen 18 is hoogstens drie keer de gemiddelde vezel-5 lengte.

Bij het vormen wordt vereist, dat een zo goed mogelijke dispersie van de vezels wordt verkregen, en dat deze dispersie vervolgens wordt omgezet in een kontinu vezelnetwerk.

De meest belangrijke faktor, die de mate van dispersie bepaalt en 10 welke·bereikbaar is, is het dispersievermogen (turbulentie-energie) per volume-eenheid. Dit is analoog aan het vermogen afgegeven bijvoorbeeld door een roerorgaan, dat in de suspensie werkt.

Het per volume-eenheid afgegeven vermogen wordt bepaald door de drukval over en de gemiddelde verblijftijd 15 in de vormingszone. Dit wordt duidelijk uit het volgende.

Stel dat de stromingshoeveelheid q per sekonde bedraagt, het^volume voor het vormen Y ÏÜfm^ is en de druk V

over dit volume p N/nrvbedraagt. Het in de’ vormingszone af gegeven 'y vermogen is dan gelijk aan het vermogen nodig om de suspensie door 20 de zone te bewegen. Dit vermogen is pq (N/m^) (m^/s) is gelijk (Nm/s)=Watt.

Gedurende deze tijd is de totaal afgegeven energie pqt. Deze energie wordt afgegeven in het volume van de suspensie qt. Daarom bedraagt de gemiddelde energie afgegeven per 25 volume-eenheid suspensie p(=Nm/m3) (=ws/ïït1 ). Gebleken is echter, dat deze energie bij een bepaalde hoeveelheid groter moet zijn, dat wil zeggen, dat het vermogen (niet de energie) per volume-eenheid de bepalende faktor is. Aldus redenerend verkrijgt men:

Vermogen per volume-eenheid - P/t * pq/V.

30 Indien dus het volume van de vormingszone V

klein is, wordt de drukval p of de stroomhoeveelheid q groot. Hierdoor verkrijgt men grote vrijheid bij het ontwerpen van de vormingszone voor verschillende doeleinden.

Indien slechts een minimale dispersie nodig 35 is bijvoorbeeld in een vormingszone van een machine voor het drogen 8402212 - 5 - van pulp, "blijkt een drukval P in de ordegrootte van 0,5-1 atm. geschikt te zijn in verhand met het totale vermogen per volume-een-heid van 2-6 keer 10 w/m- . Indien anderzijds eén zeer goede dispersie gewenst is zoals voor papieren zakken moet het afgegeven 5 vermogen per volume-eenheid liggen tussen 5-15 w/m3.

De in water gesuspendeerde vezels hebben de neiging op te hopen en uit te vlokken tot plaatselijke netwerken. Deze neiging is het gevolg van verschillende faktoren. Een faktor van beslissende invloed is de grote lengte-straalverhouding van de 10 vezels en het feit, dat de vezels onder bepaalde omstandigheden een bepaalde stijfheid bezitten. De vezels kunnen dan mechanisch ten opzichte van elkaar vastkomen en deze vaste stand behouden. Deze omstandigheid, die bij de gebruikelijke papierfabricage veel moeilijkheden veroorzaakt, wordt bij de onderhavige uitvinding gebruikt 15 voor het vormen van het vel. In plaats van te proberen het uitvlokken te voorkomen wordt het uitvlokken zoveel mogelijk in de hand gewerkt en wel zodanig, dat een kontinu netwerk ontstaat. Om een dergelijk netwerk te doen ontstaan is een voldoende groot aantal vezels per eenheid van volume nodig, dat wil zeggen de concentratie 20 moet hoog zijn. Om een kontinu netwerk te verkrijgen moeten alle plaatselijke netwerken bij een hoge dichtheid gedispergeerd worden, waardoor de individuele vezels een nieuwe plaats kunnen innemen in het kontinue netwerk. Dit betekent, dat betrekkelijk grote af-schuifkrachten opgewekt moeten worden om het nieuwe netwerk te kun-25 nen vormen. Wanneer eenmaal het nieuwe netwerk is gevormd, dat wil zeggen wanneer de vezels hun plaats hebben ingenomen, moeten alle krachten, die deze scheiding teweeg brachten, zo snel mogelijk ophouden te bestaan. Het is dit nieuwe netwerk, dat in een meer samengedrukte toestand het vel papier vormt. De dikte van het net-30 werk hangt af van het gewenste basisgewicht van het papier en de vezelconcentratie, welke hierbij wordt gebruikt. Bij een basis- O .

gewicht van bijvoorbeeld 50 g per m en een vezelconcentratie van 5# zal de dikte 1 mm bedragen.

In een turbulente stroom treden afschuif-35 krachten op. De turbulentie is gewoonlijk een maat voor de grootte 8402212 J* - 6 - van een willekeurige snelheid, waarbij in een stroom onder bepaalde omstandigheden variaties in werking optreden. Bij een turbulente stroom treden wervelingen met een bepaalde verdeling van afmetingen gelijktijdig op in het stromingsveld. De afmetingverdeling hangt 5 grotendeels af van de geometrie van de stroomleiding. Indien de stromingsruimte beperkt is worden de afmetingen van de wervels, die hierbij optreden eveneens beperkt. De intensiteit van de wervelingen is direkt evenredig aan het vermogen per eenheid volume van de turbulentie teweeg gebracht door het gedeelte van de stroom waar 10 deze ontstaan, dat wil zeggen in vele gevallen tegen het drukver-lies binnen het gedeelte. De mate van demping van de turbulentie hangt op de eerste plaats af van de grootte van de wervelingen en van de viskositeit en de mogelijke sterkte van een vezelnetwerk in de stroom (de energie hiervan wordt omgezet in warmte via een vis-15 keuze dissipatie).

Bij voorkeur wordt een zeer geconcentreerde suspensie gebruikt, waarbij de concentratie van de vezeldeeltjes kleiner is dan de dubbele concentratie van het bezinksel, hetgeen geformuleerd wordt door de volgende formule: 20 C. = 108 TT (r/1)2, waarbij £ de concentratie van het bezinksel is, r de straal van s de vezel en 1 de lengte van de vezel is. Cg bedraagt bijvoorbeeld voor pijnboomcellulose 0,2 tot 0tb% en voor hout 0,6-0,9$. Een geschikt concentratiegebied ligt tussen 1,0-6$, bij voorkeur tussen 25 U-5$» hetgeen ongeveer 10 keer groter is dan de normaal gebruikte concentratie. Dit betekent, dat aanzienlijk minder water uit de baan verwijderd moet worden met als gevolg- dus ook een minder fijne verdeling.

De lengte van de vezels in de suspensie ligt 30 bij voorkeur tussen 1-5 mm, terwijl de breedte bij voorkeur ligt tussen 30-50/t meter. De gebruikte soort vezels kan variëren binnen zeer brede grenzen van natuurlijke vezels tot synthetische vezels en dergelijke.

Vergeleken met de vellen vervaardigd met 35 behulp van bekende verdelers verschaft het driedimensionale vel 8402212 - 7 - vervaardigd met de verdeler van de onderhavige uitvinding, betere sterkte-eigenschappen in een richting loodrecht op een vlak van het vel. De afmeting van de inrichting overeenkomstig de uitvinding is drastisch teruggebracht vergeleken bij eerder bekende konstrukties, 5 zodat de kosten ook aanzienlijk zijn verminderd.

Het is duidelijk, dat de intensiteit en de grootte van de turbulente stroom nodig om alle vezelvlokken te verspreiden afhangt van de concentratie van de suspensie, echter toegegeven wordt, dat de grootte van het inspuiten nodig om de ver-10 stevigde netwerkstructuur te verkrijgen gemakkelijk bepaald kan worden door de bedieningsman zonder uitgebreide proefnemingen.

De drukval in de vormingszone kan gewijzigd worden zonder nadelig in te werken op de eigenschappen van het vel. Een goed werkingsgebied blijkt te liggen tussen 3-12 II/m . Zoals 15 boven is aangegeven kunnen de afmetingen van de inrichting aanzienlijk gewijzigd worden zolang de bovengenoemde parameters gehouden worden binnen de gewenste gebieden.

9402212

Claims (3)

1. Verdeler voor een machine voor het maken van papier of dergelijke kontinue vezelbaan, bestaande uit een inlaat voor een vezelsuspensie, een gatenplaat met een aantal kana- 5 len, ten minste een loodrechte botsvand met een aantal doorgangen, en een uitlaat met een breedte gelijk aan het vormingsgedeelte van de machine, met het kenmerk, dat elk kanaal (zijn eigen schijfvormige botsvand (17) heeft met een cirkelvormig opgesteld aantal doorgangen (18), die evenwijdig zijn aan de kanalen (15) en leiden 10 naar een in de uitlaat opgestelde botsvand (1*0, die evenwijdig is aan het vormingsgedeelte van de machine.

2. Verdeler volgens conclusie 1, met het kenmerk , dat het oppervlak van elk kanaal (15) gelijk is aan de som van de oppervlakken van de bijbehorende doorgangen (18). 15

3. Verdeler volgens conclusie 1 of 2, met het' kenmerk, dat de doorgangen (18) in twee reeksen boven elkaar liggen. 8402212