NO164612B - Anordning for forming av en bane. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår et avvanningsarrangement ved forming av en bane av fibrøse partikler suspendert i vann. Oppfinnelsen angår særlig en anordning som kan applikeres til våtpartiet på en papirmaskin.

I SE-PS 7904555-5 er beskrevet en fremgangsmåte for forming av papir der selve formingsprosessen finner sted mellom en fleksibel overleppe og et ikke-understøttet parti av viren

-ver en åpen sugekasse. Den fleksible overleppe er en forlengelse av den stasjonære overleppe på en innløpskasse. Dette innebærer at massestrålen ved hjelp av den fleksible leppe ledes ned på arkformingssonen, og at masselagets form under hele arkformingsprosessen er klart avgrenset. Fravær av forstyrrelser i massestrålens overflatelag er en betingelse for å kunne holde flatevektvariasjonene i papiret som fremstilles på et lavt nivå. En ytterligere forbedring av papirets ensartethet oppnås når formingen finner sted under påvirkning av viskøse skjærkrefter mellom den stasjonære overleppe og den bevegelige vire. På grunn av trykkforskjellen mellom at-mosfæretrykket og undertrykket i sugekassen, beveger viren seg i en buet bane. Den fleksible overleppe tilpasser seg til virens form og antar derved også en buet form. For frembringelse av undertrykket i sugekassen må kassen være avtettet på sidene. Denne avtetting utføres ved hjelp av regulerbare tetningsstrimler. Dette innebærer at viren, uavhengig av for-men på disse strimler, vil bli tredimensjonalt buet langs sidene over sugekassen. Den fleksible overleppe, som bør ha en viss bøyningsfasthet, kan ikke helt tilpasse seg virens tredimensjonale form. Derved kan det oppstå visse forstyrrelser i det fremstilte papirark, som kan forårsake problemer for papirmaskinens drift. Disse problemer kan neglisjeres for papir med lav flatevekt samt for masser som lett kan avvannes, ettersom det bare er nødvendig med en liten trykkfor-skjell over viren, som fører til en liten nedadbøyning av viren. For høye flatevekter, samt for masser som er vanskeli-gere å avvanne er det imidlertid nødvendig med høyere trykk-forskjeller og dessuten lengre avvanningsstrekninger, hvilket tilsammen fører til en vesentlig nedadbøyning av viren og

følgelig også til øket kantforstyrrelser i arket som formes.

En ytterligere ulempe ved fremgangsmåten er at den krever store energimengder for frembringelse av undertrykket i sugekassen.

En måte hvormed man kan unngå ovennevnte ulemper, men samtidig utnytte fordelene, er å skape det nødvendige avvannings-trykk ved hjelp av et overtrykk over den fleksible leppe over et ikke-understøttet parti av viren. I dette tilfelle er den øvre leppe og viren belastet i hele deres utstrekning over papirmaskinen, slik at der bare oppstår en todimensjonal nedbøyning. Overtrykket kan frembringes ved hjelp av en luftpute eller en stiv trykkplate, som er slik konstruert at den vender mot massen med en konveks flate. Når der anvendes en konveks trykkplate kan platen anvendes sammen med en fleksibel overleppe eller den kan fullstendig erstatte samme.

Et slikt arrangement er foreslått i US-PS 4 416 730.

I nevnte patentskrift er trykkplaten (i patentskriftet benevnt "slide shoe") angitt generelt å ha en flate som er konvekst buet mot massen. Trykkplaten er videre fast forbundet med innløpskassen og kan ansees som en forlengelse av innløps-kassens øvre (eller nedre) leppe. Ved utføringsformer ifølge nevnte patent blir massestrålen etter utløpsåpningen transportert langs en konveks flate der den motstående flate, i det minste over en viss strekning, er en fri væskeflate. Ulempen ved denne metode skal beskrives nærmere nedenfor hvor også oppfinnelsen, som denne søknad er basert på, vil bli beskrevet.

Ifølge foreliggende oppfinnelse løses ovennevnte problem ved en anordning som angitt i det etterfølgende patentkrav 1. Fordelaktige utføringsformer av oppfinnelsen er angitt i de øvrige, etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere i tilknytning til tegningen, hvor: Fig. 1 - 5 i snitt viser forskjellige utføringsformer av anordningen ifølge oppfinnelsen, mens fig. 6 viser et arrangement der flere anordninger er anbrakt i serie for forming av flerlagspapir.

I figur 1 vises en trykkplate 1 som hovedsakelig består av to seksjoner, en første seksjon la som mot massen oppviser en konkav flate med en krumningsradius R^og utstrekning , og en annen seksjon lb som vender mot massen med en konveks flate med en krumningsradius R2og utstrekning L2. Trykkplaten 1 følger en valse 2 på en slik måte at den korteste avstand mellom trykkplaten og valsen er beliggende ved trykkplatens infleksjonspunkt, dvs der trykkplatens krumning går over fra konkav til konveks. Valsen 2 bærer en vire 3. Fra utløps-åpningen 4 på en innløpskasse sprøytes en massestråle 5 stort sett tangentialt inn mot trykkplatens konkave flate la. Massestrålen følger den konkave flate på trykkplaten ned

til infleksjonspunktet der den er innesluttet mellom trykkplaten og viren. Langs trykkplatens konvekse flate er selve arkformingssonen beliggende, der avvanningen finner sted.

For ytterligere å illustrere arkformingsforholdene er

der i fig. 2 vist det hydrostatiske trykk som ble målt under trykkplaten på en forsøks-papirmaskin under en prøvekjøring.

De vesentlige mål ved trykkplaten er angitt i mm i figuren.

Ved prøven ble papirmaskinen kjørt med en hastighet på

400 m/min. Strålehastigheten V ut av innløpskassen var 480 m/min., og utløpsåpningen på innløpskassen var 10 mm, strålens tykkelse H var følgelig også 10 mm. Ved dens frem-føring langs trykkplatens konkave flate påvirkes strålen av sentrifugalkraften. Det statiske trykk som på grunn av denne kraft oppstår på trykkplateflaten kan beregnes i henhold til følgende ligning:

der P = statisk trykk (Pa)

3

p = vannets tetthet (kg/m )

Vj= strålehastighet (m/s)

H = stråletykkelse (m)

R., = den konkave flates krumningsradius (m)

Fordelen med å la strålen fra innløpskassen fremføres langs en konkav flate ned til arkformingssonen er innlysende. På grunn av trykkoppbygging langs trykkplaten hindres luft fra å innsuges mellom platen og strålen. Det blir derved mulig å skille trykkplaten fra innløpskassen, hvilket kan være fordelaktig ut fra et konstruksjonsmessig synspunkt.

Videre vil eventuelt innesluttet luft i massen føres ut til strålens frie overflate etterhvert som det statiske trykk øker inn mot trykkplaten. En tredje fordel er at sentrifugalkraften har en dempningseffekt på forstyrrelser ved strålens fri overflate, slik at en stråle av jevn tykkelse leveres ned til arkformingssonen.

Når transporten av en massestrå-le ■ langs^en konkavt buet' flate, som ovenfor beskrevet, ansees å finne sted på en tilsvarende måte langs en konveks flate vil det lett forståes at de klare fordeler går over til innlysende ulemper.

Ved transport av en massestråle langs en konveks flate, analogt med det som ovenfor er angitt, vil der oppstå et trykk langs trykkplatens overflate, men trykket har omvendt tegn, dvs. det er et undertrykk istedenfor et overtrykk. Når det er et undertrykk langs trykkplatens overflate er det fare for at luft blir suget inn mellom platen og strålen. En forutset-ning for å hindre at dette finner sted er at trykkplaten er lufttett forbundet med innløpskassen.

Under de forhold som i praksis hersker er det nærmest umulig å unngå luftinnblanding i massen. Ved en konveks flate, dvs. der trykket i masselaget avtar innad mot trykkplaten,

vil luften migrere til trykkplaten der det hurtig bygges opp et luftlag som bevirker at strålen adskilles fra trykkplaten.

I motsetning til det som ovenfor er angitt med hensyn

til konkave flater, vil sentrifugalkraften innvirke på en massestråle som beveger seg langs en konveks flate på en slik måte at forekommende forstyrrelser ved den frie væskeoverflate blir forsterket.

Følgelig vil en utforming av trykkplaten i henhold til det ovenfor angitte patent innebære at massestrålen, når den når arkformingssonen, meget sannsynlig er blitt brutt opp. Dette vil resultere i et papir som gjenspeiler massestrålens kvalitet.

I nær forbindelse med infleksjonspunktet, i henhold til fig. 2, er massestrålen innesluttet mellom trykkplaten og viren. Langs trykkplatens konvekse flate vil viren trykke mot trykkplaten og den mellomliggende massestråle. Størrelsen av dette trykk avhenger av strekkspenningen T i viren og virens krumningsradius, hvilken radius i det vesentlige svarer til trykkplatens krumningsradius R2>Dette forhold er angitt ved følgende ligning:

der P = statisk trykk (Pa)

T = virestrekk (N/m)

<R>2= konveksflatens krumningsradius (m)

Som det fremgår av fig. 2 stemmer trykket målt langs

hele trykkplatens lengde ganske godt med de teoretiske.

Trykket målet under trykkplatens konvekse parti svarer i det vesentlige til avvanningstrykket. Trykkplatens avvan-ningskapasitet kan som en første tilnærmelse settes propor-sjonalt med avvanningsimpulsen I i henhold til:

hvor I = avvanningsimpuls (Pa-s)

Pfc= størrelsen av trykkpulsen ved tiden t (Pa) x = varigheten av trykkpulsen (s)

Ligning (3) kan utvikles i henhold til

der u = virehastighet (m/s)

w

Avvanningskapasiteten er således proporsjonal med flaten

under trykkurven i henhold til fig. 2.

Erfaringer bl.a. fra papirfremstilling med dobbeltvire-maskiner har vist at papirets ensartethet avhenger av trykk-pulsens utseende. Denne puls kan, som det fremgår av ovenstå-ende, påvirkes av krumningsradien til trykkplatens konvekse parti. I ovennevnte eksempler har trykkplatens konvekse parti hatt en konstant krumningsradius. Innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse er det intet i veien for at krumningsradien varierer langs avvanningsstrekningen. To utføringsformer

av dette er vist i det følgende.

Fig. 3 viser en trykkplate i henhold til fig. 1, men der det mellom den konkave og konvekse seksjon er anordnet en rett seksjon lc med en utstrekning L^. Denne trykkplate gir en trykkpuls hvor trykket sakte øker opp til det nivå som tilsvarer

Fig. 4 viser igjen en trykkplate ifølge fig. 1, men der det mellom førnevnte første og andre seksjon er anordnet en tredje konveks seksjon ld. Denne seksjonens krumningsradius er mindre enn krumningsradien R2i den påfølgende seksjon. Ved denne konstruksjon oppnås en trykkpuls som hurtig stiger til et nivå tilsvarende P = ^T— hvoretter trykket faller

3

til et nivå tilsvarende<T_>

<R>2

Fig. 5 viser en utføringsform som også faller innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse. Den utforming som her er vist er lik den i fig. 4, men trykkplatens første konkave seksjon la er fysisk skilt fra trykkplatens konvekse seksjon. Der er ingen vesentlig forskjell med hensyn til virkningen

på massestrålen, fordi en fleksibel plate 6 er stivt forbundet med den første konkave seksjon og strekker seg langs de konkave flater slik at strømmen av den konkave seksjon forbindes med strømmen av de konvekse seksjoner. Den fleksible plate har en total lengde som svarer til lengden av de konvekse seksjoner og er slik festet på den konkave seksjon, og de konvekse seksjoner er geometrisk slik arrangert at der er en myk overgang for massestrålen mellom den konkave seksjon og den fleksible plate, som antar den konvekse form til de påfølgende konvekse seksjoner. Arrangementet ifølge denne figur har den fordel at lengden av avvanningssonen kan variere, f.eks. ved plassering av en styrevalse 7 som påvirker virens retning etter trykkplaten. Ved å endre vireretningen kan virens omslutning av trykkplatens konvekse flate, og derved avvanningskapasiteten, varieres. Kombinasjonen av den fleksible plate og trykkplatens konvekse parti gjør det mulig å utnytte et begrenset parti av trykkplatens konvekse flate uten fare for å ødelegge arket som formes i en divergerende spalte mellom platen og viren.

De ovenfor beskrevne anordninger ifølge oppfinnelsen, fortrinnsvis sammen med separate innløpskasser, kan anordnes i serie i en virebane for dannelse av flerlagspapir.

Fig. 6 viser et eksempel på et slikt arrangement.

Istedenfor å danne et ytterligere fiberlag i et annet trinn, kan arrangementet benyttes for påføring på et tidligere formet lag, f.eks. fyllstoff, f.eks. leire, eller et annet trinn kan innebære at en kjemisk løsning påføres og avvannes, f.eks. vaskevæske i et virevaskerom.

Claims (9)

1. Anordning for forming av en fiberbane fra en fibermasse-suspensjon, omfattende en innløpskasse med en dyse (4) for påføring av massesuspensjonen på en vire (3) som beveges forbi dysen (4), idet en trykkplate (1) er anordnet etter dysen over massesuspensjonen,karakterisert vedat trykkplaten (1) omfatter et konkavt formet parti (la) nærmest dysen (4) og vendt mot massesuspensjonen, og et påfølgende konvekst formet parti (lb) som vender mot massesuspensjonen, at det konkave parti (la) er anordnet slik at massen under innvirkning av sentrifugalkraften følger dette parti i det vesentlige uten kontakt med viren (3),dg at det konvekse parti sammen med et ikke-understøttet parti av viren (3) danner en formingssone der avvanning finner sted ved at trykkplaten (1) og viren (3) presses mot hverandre.

2. Anordning ifølge krav 1,karakterisertved at dysen (4) er slik rettet at massesuspensjonen sprøytes tangentialt mot trykkplatens konkave parti (la).

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat trykkplatens konvekse parti (lb) har en krumningsradius som varierer langs formingssonen.

4. Anordning ifølge et av kravene 1-3,karakterisert vedat trykkplaten (1) mellom det konkave og det konvekse parti omfatter et plant parti (lc) som er beliggende over virens (3) ikke-understøttende parti, slik at det avgrenser et første parti av formingssonen.

5. Anordning ifølge et av kravene 1-4,karakterisert vedat en fleksibel leppe (6) er beliggende på trykkplaten (1) mellom denne og massesuspensjonen, hvilken fleksible leppe (6) strekker seg langs trykkplaten (1) i det minste langs formingssonen der den er løs i forhold til trykkplaten, helt frem til området ved trykkplatens ende i avstand fra dysen (4).

6. Anordning ifølge krav 4,karakterisertved at formingssonens lengde er variabel, idet den fleksible leppe (6) strekker seg langs fiberbanen som formes etter formingssonen.

7. Anordning ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat trykkplaten (1) er beliggende i avstand fra dysen (4), og at trykkplaten og dysen er regulerbare uavhengig av hverandre.

8. Anordning ifølge et av kravene 1-7,karakterisert vedat det konkave parti (la) har en krumningsradius på mellom 150 og 600 mm og en lengde mellom 100 og 500 mm.

9. Anordning ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat trykkplaten (1) er slik anordnet at så godt som ingen awanning av suspensjonen finner sted langs det konkave parti (la).