WO1986001844A1

WO1986001844A1 - Headbox system for a paper machine, and process for its operation

Info

Publication number: WO1986001844A1
Application number: PCT/EP1985/000473
Authority: WO
Inventors: Elmer Weisshuhn; Alfred Bubik; Hans Dahl; Herbert Holik; Rüdiger KURTZ; Anton Zembrot; Wolf-Gunter Stotz; Werner Seider; Robert TRÖNDLE
Original assignee: Sulzer-Escher Wyss Gmbh
Priority date: 1984-09-19
Filing date: 1985-09-16
Publication date: 1986-03-27
Also published as: EP0195807A1; EP0195807B1; DE3514554C3; DE3514554A1; US4888094A; FI90359B; US4898643A; FI861944A; DE3514554C2; US4897158A; EP0195807B2; FI861944A0

Description

Stoffauflauf-Vorrichtung für eine Papiermaschine und Verfahren zu deren Betrieb

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Stoffauflauf-Vorrichtung für eine Papiermaschine mit einem Verteilkasten zur Verteilung einer zugeführten StoffSuspension über die Bahnbreite der Papiermaschine, einer eine Vielzahl von Löchern oder Kanälen aufweisenden Führungsvorrichtung für die Stoffsuspension und einem anschliessenden Düsenraum mit einem Auslaufspalt zur Verteilung der StoffSuspension mit einem bestimmten Flächengewicht über die Bahnbreite der Papiermaschine, wobei die Mas¬ senverteilung über die Bahnbreite der Papiermaschine wahlweise durch örtliche Aenderung der Weite des Aus¬ laufspaltes und/oder durch örtliche Aenderung der Stoffdichte veränderbar ist, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung. Stand der Technik

Solche Stoffauflauf-Vorrichtungen sind beispielsweise aus der US-4 087 321 bekannt. Sie dienen dazu, eine vorbereitete Faserstoff-Suspension einer Papiermaschine zuzuführen und über deren gesamte Bahnbreite in bestimmter Weise zu verteilen. Diese Verteilung der StoffSuspension soll derart erfolgen, dass die mit der Papiermaschine erzeugte Papierbahn bestimmte Eigen- Schäften über die Bahnbreite hat, wobei meist ein gleichmässiges Flächengewicht (Masse pro Flächenein¬ heit) nach der Trocknung, eine gleichmässige Feuchte, sowie eine gleichmässige Faserorientierung über die gesamte Bahnbreite angestrebt wird.

Aus der ÜS-3 556 935 oder US-4 089 739 ist es dazu bekannt, die Weite des AuslaufSpaltes des Düsenraumes mittels mehrerer, über die Bahnbreite verteilter Ein¬ steileinrichtungen verstellbar auszubilden. Hiermit lässt sich zwar die Stoffsuspensionsmenge über die

Bahnbreite steuern, jedoch nicht die Faserorientierung.

Unzulänglichkeiten, die im Aufbau der Papiermaschine liegen, sowie physikalische Vorgänge während des Papierherstellungsprozesses sind der Grund dafür, dass meist nicht alle gewünschten Eigenschaften über die Bahnbreite gleichzeitig wie gewünscht oder gleichmässig sind. Beispielsweise werden Mängel in der Siebpartie oder das Schrumpfen der Papierbahn während der Trock- nung, insbesondere am Bahnrand, durch Aenderung des lokalen Stoffmengenstromes ebenso ausgeglichen, wie Unzulänglichkeiten in der Geometrie des Verteilers, der Führungsvorrichtung oder des Düsenraumes. Zur Aenderung oder Einstellung eines bestimmten lokalen Stoffmengen¬ stromes wird vielfach die Weite des Austrittsspaltes aus dem Düsenraum lokal verändert. Dadurch wird jedoch auch der Druck im Düsenraum örtlich verändert und der Druckverlauf in der Faserstoff-Suspension über die Maschinenbreite ungleichmässig. Diese örtlichen Druck¬ unterschiede im Düsenraum führen zu QuerStrömungen im Düsenraum, die sich bis hin zum Auslaufspalt auswirken, und zwar in der Weise, dass die Richtung der Strömung im Düsenraum, über die Breite gesehen, nicht exakt parallel und mit der Maschinenriσhtung übereinstimmend ist. Selbst kleine Abweichungen von der Maschinenrich¬ tung führen wegen der beim Austritt des Suspensions- Strahles vorhandenen Querkomponenten des Geschwindig¬ keitsvektors zu unerwünschten üngleichmässigkeiten der Faserorientierung der erzeugten Papierbahn über die Bahnbreite.

Aus AT-363 776 ist es bereits bekannt, Druckunter¬ schiede in der strömenden Stoffsuspension im Verteiler dadurch über die Bahnbreite auszugleichen, dass der StoffSuspension an geeigneten Stellen, beispielsweise im Verteilerkasten zusätzlich Stoffsuspension zugeführt oder abgezogen wird, so dass der Druckverlauf im Ver¬ teilkasten über die gesamte Bahnbreite konstant ist. Allein mit dieser Massnahme können jedoch nicht sämt¬ liche Druckunterschiede im Düsenraum ausgeglichen wer¬ den.

Aus der US-3 573 160 ist es bekannt, das Geschwindig¬ keitsprofil der Stoffsuspension über die Bahnbreite zu messen und den Querschnitt des Verteilers, z.B. mittels einer verstellbaren Wand, entsprechend einzustellen, um eine gleichmässige Geschwindigkeit der Suspension im Auslaufspalt zu erreichen. Auch hierdurch können Druck- unterchiede und Querströmungen nur unvollkommen verhin¬ dert werden.

Wie in der GB-1 216 114 beschrieben, ist auch schon versucht worden, einen gleichmässigen Stofffluss durch mehrere, einzeln einstellbare Ueberlaufröhre am Ver¬ teilkasten zu erreichen, womit die genannten Nachteile ebenfalls nicht vermieden werden können.

Beispielsweise treten im Düsenraum an den Rändern infolge von Reibungsverlusten an den Seitenwänden

- zusätzliche Druckverluste auf, welche bewirken, dass der Druck im Düsenraum und der durchgesetzte Stoffmen¬ genstrom zum Rand hin abfallen. Auch hierdurch treten im Düsenraum Querströmungen auf, die zur Folge haben, dass die Stromfäden nicht mehr exakt parallel in Maschinenrichtung ausgerichtet sind.

In DE-A-2 151 906 wird vorgeschlagen, eine gleichmäs¬ sige Geschwindigkeit und Stoffmenge auch im Randbereich dadurch zu erreichen, dass ein über die Breite indivi¬ duell einstellbarer Spalt am Verteiler vorgesehen ist. Druckunterschiede und Querströmungen im Auslaufspalt sind jedoch auch hier vorhanden.

Auch bei mehreren gegeneinander versetzten Reihen von Bohrungen oder Kanälen in der Führungsvorrichtung, wie - z.B. in US-4 137 124 offenbart, sind in den Randberei- chen Ungleichmässigkeiten, wie geringere Stoffmengen¬ ströme pro Breiteneinheit vorhanden, die ebenfalls zu Druckunterschieden und zu Querströmungen im Düsenraum und am Spalt führen. Durch Zuführung von zusätzlicher Stoffsuspension oder Wasser an den Seiten durch die Seitenwände des Düsenraumes hindurch könnte dies zwar ausgeglichen werden, jedoch bedingt dies einen erheb¬ lichen maschinellen und steuerungstechnischen Aufwand.

Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, die vorstehend genannten Nachteile des Standes der Technik zu besei¬ tigen und insbesondere eine Stoffauflauf-Vorrichtung für eine Papiermaschine und ein Verfahren zu deren Be¬ trieb zu schaffen, mit der man trotz der zur Einstel- lung gewünschter Querprofile des Flächengewichts not¬ wendigen Aenderung des lokalen Stoffmengenstromes einen Strömungszustand im Düsenraum und am Auslaufspalt er¬ reicht, der frei von Querströmungen ist. Eine auf diese Weise erzeugte Papierbahn soll eine gleichmässige Faserorientierung über die Bahnbreite aufweisen.

Darstellung der Erfindung

Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung wird diese Auf- gäbe dadurch gelöst, dass auch bei einer Aenderung der Massenverteilung gleichzeitig die Strömung der Stoff¬ suspension im Düsenraum so einstellbar ist, dass über die Bahnbreite der Papiermaschine gesehen die horizon¬ tale Komponente der Strömungsrichtung der Stoffsuspen- sion am Auslaufspalt überall parallel in Maschinen¬ richtung liegt und die Strömungsgeschwindigkeit im Aus¬ laufspalt, über die Maschinenbreite gesehen, einem vor¬ gegebenen Profil entspricht. Dies kann z.B. wahlweise durch Aenderung des Druckpro¬ fils im Verteiler, durch Aenderung der geometrischen Abmessungen des Verteilers, der Führungsvorriσhtung, bzw. des Düsenraumes, oder durch Zuführung, oder Abfüh- rung von StoffSuspension, bzw. Zuführung von Wasser im Verteiler, in der Führungsvorrichtung oder im Düsen¬ raum, einzeln oder in Kombination miteinander erfolgen.

Durch diese Einstellmöglichkeiten wird erreicht, dass die Strömung im Auslaufspalt so beeinflusst wird, dass bei einer Einstellung der Massenverteilung auf ein gewünschtes Querprofil trotzdem keine Querströmungen auftreten, und somit ein Papier mit gewünschter Massen¬ verteilung und mit gewünschter, z.B. gleichmässiger Faserverteilung bezüglich Menge und Orientierung über die Bahnbreite erhalten wird.

Das erfindungsgemässe Verfahren zum Betrieb einer sol¬ chen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Aenderung der Massenverteilung der StoffSuspension über die Bahnbreite der Papiermaschine durch örtliche Aende¬ rung der Weite des AuslaufSpaltes und/oder durch ört¬ liche Aenderung der Stoffdichte gleichzeitig die Strö¬ mung der. Stoffsuspension im Stoffauflauf so eingestellt wird, dass über die Bahnbreite der Papiermaschine gese¬ hen, die horizontale Komponente der Strömungsrichtung der Stoffsuspension am Auslaufspalt überall parallel in Maschinenrichtung liegt und die Strömungsgeschwin¬ digkeit im Auslaufspalt, über die Maschinenbreite gese- hen, einem vorgegebenen Profil entspricht, z.B. wenig¬ stens angenähert gleich ist. Dies kann z.B. wahlweise durch Aenderung des Druckpro¬ files im Verteilkasten, durch Aenderung der Geometrie des Verteilkastens, der Führungsvorrichtung, bzw. des Düsenraumes oder durch Zuführung oder Abführung von StoffSuspension bzw. Zuführung von Wasser im Verteiler, in der Führungsvorrichtung oder im Düsenraum, einzeln oder in Kombination miteinander erreicht werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung, sowie vorteilhafte Weiterbildungen der¬ selben, werden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine Stoffauflauf-Vorrichtung in der Auf¬ sicht, .

Figuren 2 - 4 zeigen verschiedene Ausführungen von Ver¬ teilkästen mit einstellbarem Druckverlauf in zwei Ver- tikalschnitten,

Figur 5 zeigt eine Stoffauflauf-Vorrichtung im Verti¬ kalschnitt,

Figur 6 zeigt eine Stoffauflauf-Vorrichtung mit ver¬ schiedenen möglichen Zugabe- oder Entnahmestellen für StoffSuspension oder Zugabestellen für Wasser,

Figuren 7 und 8 zeigen FührungsVorrichtungen mit unter- schiedlicher Geometrie über die Bahnbreite, Figuren 9 - 11 zeigen verschiedene Anordnungen von Zu leitungen und Abzweigungen an einem Stoffauflauf.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung

Die in Figur 1 dargestellte Stoffauflauf-Vorrichtung weist einen Verteilkasten 1 auf, dessen Querschnitt sich in Flussrichtung F der Stoffsuspension verklei¬ nert. Als StoffSuspension ist dabei z.B. eine Mischung von Fasern mit Zusatzstoffen zur Papier- oder Karton¬ herstellung zu verstehen, jedoch auch FüllstoffSus¬ pensionen zur Papierbeschichtung. Am Ende des Ver¬ teilers mit dem grösseren Querschnitt ist ein An¬ schlussrohr 2 zur Zuführung der Stoffsuspension ange- schlössen, und an dessen anderes, entgegengesetztes

Ende mit^'dem kleineren Querschnitt eine Rückführleitung 3. Der Verteiler besitzt vorzugsweise eine annähernd - konische Form oder kann als Pyramidenstumpf ausgebildet sein.

An eine Längsseite 4 des Verteilers 1 ist eine Füh¬ rungsvorrichtung 5 angeschlossen. Diese kann im Prinzip als beliebige, in der Papiermaschinentechnik übliche Führungsvorrichtung ausgebildet sein, beispielsweise wie in der Figur ausschnittsweise dargestellt, als Stu- fendiffusor mit sich stufenweise erweiternden paral¬ lelen Kanälen 6, z.B. gemäss CH 518 406 (US 3 725 197).

An den Ausgang dieser Kanäle 6 schliesst sich ein Düsenraum 29 mit Austrittsspalt 8 an, wobei dieser von zwei Lippen 7 gebildet wird oder von einer Lippe und einer an der Lippe montierten, aber gegenüber dieser frei beweglichen Blende. Die StoffSuspension gelangt nun über die Kanäle 6, den Düsenraum 29 und den Aus¬ trittsspalt 8 auf die Siebpartie der Papiermaschine.

Wenigstens eine der Lippen 7 oder eine an ihr ange¬ brachte Blende ist mit mehreren, über die Breite ver¬ teilten Versteileinrichtungen 30 versehen, mit denen die Spaltweite individuell über die Breite manuell oder mittels einer Regeleinrichtung eingestellt werden kann, um mit dem aus dem Spalt 8 ausströmenden Stoffsuspen- sionsmengenstrom ein gewünschtes ofentrockenes Flächen¬ gewichtsprofil der damit erzeugten Papierbahn über die Breite einzustellen. Wenn jedoch die Spaltweite über Versteileinrichtungen 30 am Austrittsspalt 8 lokal ver- ändert wird, ändern sich neben dem lokalen Stoffmengen¬ strom und dem Flächengewichtsprofil auch die lokalen Strömungsverhältnisse, wie Druck und Geschwindigkeit im Düsenraum. Die Folge der Druckunterschiede sind Quer¬ strömungen im Düsenraum, die bis hin zum Auslaufspalt 8 vorhanden sind und sich am Sieb der Papiermaschine so lange auf die Faserlagerung auswirken, bis der gesamte Faserverband im Blatt fixiert ist. Wegen der über die Bahnbreite der Maschine unterschiedlichen Querströ¬ mungen kommt es dann zu einer unterschiedlichen Faser- lagerung im Blatt über die Bahnbreite. Um derartige

QuerStrömungen der StoffSuspension zu verhindern, sind bestimmte Vorkehrungen erforderlich. Eine dieser Mög¬ lichkeiten besteht darin, unter Beibehaltung des ein¬ gestellten Spaltweitenprofils den Druck der Stoffsus- pension über die Bahnbreite der Papiermaschine bzw. die Breite des Düsenraumes nachzustellen oder nachzuregeln. Andererseits kann jedoch auch die Spaltweite konstant gehalten werden und statt dessen die Stoffdichte ört¬ lich so geändert werden, dass bei konstantem Druck über die Breite das gewünschte Querprofil, z.B. des Ofen- trocken-Flächengewichtes in der Papierbahn entsteht. Dazu ist es erforderlich, an geeigneten Stellen indivi¬ duell über die Breite verteilt, StoffSuspension oder Wasser zuzugeben oder abzuführen.

Aehnlich wie Spaltweitenverstellungen wirkt sich ein anderes Phänomen aus, das dadurch entsteht, dass an den Rändern der Papiermaschine infolge Reibungsverlusten an den Seitenwänden 9 zusätzlich ein Druckverlust in der StoffSuspension eintritt. Statt diesen Druckverlust durch Zuführung von Suspension oder Wasser durch die Seitenwände 9 hindurch über zusätzliche Leitungen 10 zu kompensieren, was einen erheblichen maschinellen und steuerungstechnischen Aufwand bedeutet, kann die erfor¬ derliche Kompensation auf einfachere und präzisere Wei¬ se durch die gleiche Druckregelung oder Stoff- dichte-Regelung bzw. durch die gleiche Aenderung der Geometrie erfolgen, wie sie zur Einhaltung eines be¬ stimmten Flächengewichtsprofiles bei gleichmässiger Faserorientierung erforderlich ist. Auf die gleiche Weise lässt sich weiterhin das beim Trocknen von Papierbahnen an den Rändern auftretende Schrumpfen kom¬ pensieren, so dass eine über die gesamte Bahnbreite gleichmässige Papierbahn entsteht.

Eine Druckkompensation kann mit verschiedenen Mass- nahmen einzeln oder in Kombination miteinander erfol¬ gen. Eine Möglichkeit zur Druckkompensation über die Bahnbreite der Maschine besteht darin, dass wie in Figur 1 gezeigt, an einer Längsseite des Verteilkastens 1 über dessen Länge verteilt mehrere, als Abzweiglei¬ tungen 11, 12, 13 und 14 ausgebildete Abzweigungen an¬ geschlossen sind, die mit dem Inneren des Verteilers 1 in Verbindung stehen. In diesen Abzweigleitungen sind steuerbare Ventile 15, 16, 17, 18, 19 vorgesehen, mit¬ tels derer der Durchfluss der Abzweigleitungen und der Rückführleitung verändert werden kann. Die Abzweig¬ leitungen 11, 12, 13 und 14 sowie -die Rückführleitung 3 sind z.B. an eine gemeinsame Sammelleitung 20 ange¬ schlossen. Ueber diese kann die an den einzelnen An- schlusspunkten der Abzweigleitungen und über die Rück¬ führleitung abgezweigte Stoffsuspension abgeführt wer¬ den. Je nach abgeführter Menge der Suspension in den einzelnen Abzweigleitungen ändert sich der hydrosta¬ tische Druckverlauf im Verteiler 1 ab dem Ort des An¬ schlusses der betreffenden Abzweigleitungen. Durch die Ventile 15, 16, 17, 18 und 19 ist das Mass der Druck¬ veränderung einstellbar, so dass es durch Betätigung dieser Ventile möglich ist, den erforderlichen Druck¬ verlauf über die Länge des Verteilers bzw. die Breite der Papiermaschine einzustellen. Durch die Form des Verteilers 1 kann dabei zunächst ein bestimmter Druck¬ verlauf im Verteiler grob vorgegeben werden, so dass nur noch die verbleibenden Abweichungen durch die Betä¬ tigung der Ventile korrigiert werden müssen.

Die Druckeinstellung an den verschiedenen Einstell¬ punkten kann entweder manuell, mittels visueller Druck- anzeiger oder nach Beobachtung der erzeugten Papierbahn bzw. entsprechend den Messergebnissen für bestimmte Papiereigenschaften, die mit geeigneten Sensoren quer über die Breite der Papierbahn ermittelt wurden, z.B. das Flächengewicht, oder die Faserorientierung, vorge¬ nommen werden oder, wie in Figur 1 angedeutet, mit Hil¬ fe einer, an die verschiedenen Messeinrichtungen ange- schlossenen Regeleinrichtung 26. Dazu sind entlang der Flussrichtung F am Verteiler 1 DruckmessVorrichtungen 21, 22, 23, 24 und 25 vorgesehen, mit welchen der hydrostatische Druck der Suspension im Verteiler 1 bzw. dessen Verlauf in Längsrichtung bestimmt wird. Solche Druckmesseinrichtungen können im Prinzip beliebig aus¬ gebildet und angeordnet sein, wobei die Druckmessung auch im Düsenraum erfolgen kann. Im einfachsten Fall können die Messvorrichtungen den einzelnen Ventilen zugeordnet sein und diese direkt steuern, oder die Messeinrichtungen können unabhängig von den Ventilen • ihre Messwerte der Regeleinrichtung 26 zuführen, die beispielsweise mittels eines Prozessrechners die ein¬ zelnen Ventile in geeigneter Weise steuert und nachre¬ gelt, so lange bis an allen Messpunkten der gewünschte Druck herrscht.

Das durch die Regeleinrichtung 26 vorgegebene Druck¬ profil kann dabei so gewählt sein, dass der Druck einen gewünschten Verlauf zeigt, z.B. über die gesamte Breite konstant gehalten wird, oder es können gewisse Randkor¬ rekturen eingeschlossen sein, beispielsweise ein etwas höherer Druck an beiden Rändern, um Druckverluste an den Seitenwänden zu kompensieren. Zusätzlich kann die Regeleinrichtung 26 noch durch weitere, nicht darge- stellte Sensoren angesteuert werden, die beispielsweise die Dicke, das Flächengewicht, den Curl (Rollneigung) oder die Faserorientierung des erzeugten Papieres ent- lang der Breite der Papierbahn feststellen oder messen und entsprechende zusätzliche Steuersignale 28 liefern, mittels derer eine zusätzliche Druckkorrektur durch¬ geführt oder ein Druckprofil vorgegeben werden kann. Falls geeignetes Bedienungspersonal vorhanden ist, kann eine derartige Steuerung jedoch auch auf einfachere Weise manuell oder halbautomatisch durch Beobachtung der Messwerte der einzelnen Messeinrichtungen und ent¬ sprechende Nachregelung erfolgen. Häufig ist eine sol- ehe einfachere Steuerung ausreichend, da in der Regel eine einmalige Anpassung nach dem Anlaufen einer Papiermaschine genügt und ein Nachregeln lediglich erforderlich wird, wenn sich Betriebsparameter, z.B. der Druck oder die Zusammensetzung der zugeführten StoffSuspension ändert, bzw. wenn die Produktion geän¬ dert wird, z.B. wenn die Maschine auf eine andere Art von StoffSuspension umgestellt wird, die eine Aenderung der Druckverteilung zur Folge hat. Bei vorbekannten Stoffauflauf-Vorrichtungen war dies nur mit Schwierig- keiten und Komplikationen möglich.

Der Querschnitt der Abzweigleitungen 11, 12, 13 und 14 kann unterschiedlich sein, entsprechend der notwendigen Korrektur. Ebenso kann der gegenseitige Abstand dieser Abzweigleitungen unterschiedlich gewählt sein. Jedoch ist es auch ohne weiteres möglich, Leitungen gleichen Durchmessers im gleichen Abstand voneinander vorzu¬ sehen, und zwar in einer Anzahl, die die notwendige Steuerbarkeit gewährleistet.

Statt über die Abzweigleitungen einen Teil der Stoff¬ suspension abzuführen, können die Abzweigleitungen auch zur Zuführung von zusätzlicher StoffSuspension dienen. In diesem Fall ist statt einer Rückführleitung 20 eine Zuführleitung vorzusehen. Diese kann an die ohnehin vorhandene Zuführleitung 2 angeschlossen sein, oder auch an eine davon getrennte Zufuhr, wobei die Vorrich¬ tungen zur Durchfluss-Steuerung 15, 16, 17, 18, 19 als geeignete, steuerbare Pumpen ausgebildet sind. Nötigen¬ falls kann aber auch nur ein Teil der Abzweigungen der Abführung von StoffSuspension dienen, während die ande- ren Abzweigungen StoffSuspension zuführen können. Die

Steuerorgane können dabei so ausgebildet sein, dass die Durchflussrichtung und die Durchflussmenge steuerbar sind.

Figur 2 zeigt eine Variante in zwei Vertikalschnitten, bei der der Verteilerkasten 1 über Verbindungsleitungen 11 - 14 mit einem Sammelbehälter 20 verbunden ist. Das Ende der Verbindungsleitungen 11, 12, 13, 14, das in den Sammelbehälter 20 geht, ist in der Höhe verstellbar ausgebildet, beispielsweise durch von aussen verschieb¬ bare Hülsen 66 oder durch wenigstens über einen Teil der Verbindungsleitungen gehende teleskopartige Aus¬ führung der Verbindungsleitungen. Damit wird ein in der Höhe verstellbares Wehr geschaffen und somit der lokale Druck im Verteiler individuell einstellbar gemacht.

Figur 3 zeigt eine Abwandlung, bei der die Verbindungs¬ leitungen 11, 12, 13 als Schlitze ausgebildet sind mit dahinterliegenden, verstellbaren Flächenelementen 60, 61 und 62, die als Ueberlaufwehre dienen. Durch Ver¬ stellung dieser Flächenelemente kann die wirksame Wehr¬ höhe lokal verändert werden, so dass auch hier eine lokale Druckkorrektur im Verteilerkasten 1 erfolgt. Eine andere Möglichkeit, die Druckverhältnisse zu beeinflussen, ist in Figur 4 dargestellt, bei der ein Stoffabzug nicht über einzelne, über die Maschinen¬ breite angeordnete Abzweigleitungen erfolgt, sondern über einen Auslaufschlitz 64 zwischen Verteilerkasten 1 und Sammelbehälter 20, wobei der Auslaufschlitz 64 über die gesamte Maschinenbreite geht. Im Sammelbehälter 20 ist weiterhin ein über die gesamte Breite gehendes ver¬ tikales Ueberlaufwehr 63 vorgesehen, dessen Höhe von aussen lokal über die Breite einstellbar ist. Dadurch lässt sich eine Aenderung des hydrostatischen Drucks im Verteiler oder in der Düse einfach durch eine Verände¬ rung der Wehrhöhe des AuslaufSchlitzes 64 erreichen. Statt eines senkrechten Wehres kann auch eine ver- schiebbare Blende 65 vorgesehen sein, mittels der der Auslaufschlitz.64 über die Breite individuell einstell¬ bar ist.

Statt die Abzweigleitungen oder Verbindungsschlitze an der Seite des Verteilkastens 1 anzubringen, können die¬ se jedoch auch an anderen Punkten der Stoffauf¬ lauf-Vorrichtung vorgesehen sein, beispielsweise am Diffusorblock 5, oder im Düsenraum 29 unmittelbar nach dem Diffusorblock oder kurz vor dem Auslaufspalt 8 oder auch dazwischen.

Figur 5 zeigt eine analoge Stoffauflauf-Vorrichtung im Vertikalschnitt, bei der wiederum ein Verteiler 1, ein Diffusor 5 mit einer Reihe von parallelen Kanälen 6, und ein Düsenraum 29 mit einem Austrittsspalt 8 vorge¬ sehen sind. Die Stoffsuspension fliesst aus dem Düsen¬ raum 29 auf das über eine Brustwalze 31 geführte Sieb 32 einer Papiermaschine. Der Vorderteil 33 der oberen Begrenzungslippe 7 des Düsenraumes 29 ist mittels eines Gelenkes 34 und durch über die Breite des Austritts¬ spaltes 8 verteilte VerStelleinrichtung 35 über die Breite individuell einstellbar. Vielfach wird der Aus¬ trittsspalt oben von einer Blende begrenzt, die auf der oberen Lippe montiert, aber gegenüber der oberen Lippe in gewissem Masse frei beweglich ist. Durch die an der Blende befestigten Versteileinrichtungen lässt sich dann die Spaltweite ändern. Dadurch kann die aus dem Spalt austretende Suspensionsmenge örtlich unabhängig über die Breite geregelt werden. Die Zuführung oder Abführung von Faserstoff-Suspension erfolgt wiederum über Abzweigleitungen 11 am Verteiler 1 und ausserdem oder wahlweise über Abzweigleitungen 51 am Düsenraum 29, wobei zur Mengenregulierung Ventile oder Pumpen 36 oder die in den Figuren 2 - 4 gezeigten Ausführungen vorgesehen sind.

Weitere Möglichkeiten bestehen darin, wie in Figur 6 gezeigt, dass die Abzweigleitungen wahlweise oder in Kombination am Verteiler 1, am Diffusorblock 5 oder am Düsenraum 29 vorgesehen sind. Dadurch können Aende- rungen des Druckverlaufs möglichst nahe am Entste- hungsort kompensiert werden. Im dargestellten Beispiel ist die Möglichkeit vorgesehen, an der Oberseite des Verteilers 1 oder an einer anderen Stelle Abzweiglei¬ tungen 37 vorzusehen. Statt dessen können die Abzweig¬ leitungen auch direkt aus dem Diffusorblock 5 hinaus- geführt werden. Im dargestellten Beispiel sind bei¬ spielsweise Leitungen 39 in die erste Diffusorstufe, Leitungen 40 in die zweite Diffusorstufe unmittelbar nach dem Absatz zur ersten Stufe, oder Leitungen 41 in die dritte Diffusorstufe unmittelbar nach dem Absatz zur zweiten Stufe geführt. Es können jedoch auch Zulei¬ tungen in den Düsenraum 29 selbst vorgesehen sein, bei- spielsweise Leitungen 42 in den Anfang des Düsenraumes, unmittelbar hinter den Austrittsöffnungen 43 aus den Diffusorkanälen oder Leitungen 44, die in der Nähe des Ausgangsspaltes 8 des Düsenraumes 29 im beweglichen Teil 33 der oberen Lippe mündet. Ueber diese Leitungen kann, wie bereits erwähnt, je nach Erfordernissen zum

Zwecke der Druckregelung oder der Stoffdichte-Aenderung Wasser oder Siebwasser mit geringerer Stoffdichte bzw. StoffSuspension zugegeben oder abgeführt werden.

Eine weitere Druckregelungsmδglichkeit im Verteiler 1 kann dadurch geschaffen werden, dass der Verteilerguer- sσhnitt geändert wird, z.B. durch eine beweglich ausge¬ bildete Rückwand 45 des Verteilers. Die Beweglichkeit kann dadurch erreicht werden, dass die Rückwand 45 ent- weder manuell oder mittels einer Regeleinrichtung über die Breite des Verteilkastens verstellbar ist, wodurch sich das Druckprofil im Verteiler einstellen lässt, oder dass die Rückwand 45 als flexible und verformbare Membran ausgebildet ist, welche sich automatisch, bei- spielsweise mit Hilfe eines Druckpolsters an der Rück¬ seite so einstellt, dass über die ganze Breite des Ver¬ teilkastens der gleiche Druck herrscht.

In Kombination mit anderen Verstell- und Regelmöglich- keiten oder auch allein kann zur Erzielung gleicher

Strömungsgeschwindigkeiten und gleicher Drücke über die Breite des Düsenraumes eine Veränderung der Düsengeo- metrie notwendig sein. Hiezu sind Verstellmöglichkeiten 52 notwendig, die unmittelbar nach der Führungsvorrich¬ tung, vor dem Auslaufspalt oder auch dazwischen vorzu¬ sehen sind, wobei die Versteileinrichtungen gleichzei- tig auch an zwei und mehr Positionen in Maschinenrich¬ tung gesehen angebracht sein können.

Weitere Regelmöglichkeiten bestehen darin, dass ver¬ stellbare Blenden 46 vor den Eintrittsöffnungen 38 der Diff sorkanäle 6 oder entsprechende verstellbare Blen¬ den 47 vor den Austrittsöffnungen 43 der Diffusorkanäle vorgesehen werden. Diese können aus verschiebbaren Ele¬ menten, Irisblenden, aufblasbaren Körpern oder aus an¬ deren Elementen bestehen. Auch kann über Leitungen 50 direkt am Eingang 38 der Kanäle Suspension oder Wasser zugeführt werden, oder die Kanäle können durch steuer¬ bare Druckkörper 27 verengt werden.

Der erhöhte Druckverlust an den Rändern, z.B. infolge Reibung an den Seitenwänden 9 lässt sich dadurch kom¬ pensieren, dass in den Randzonen der Druckverlust der Führungseinrichtung verändert, z.B. verringert wird, was durch eine Veränderung des Durchtrittsquerschnitts pro Breiteneinheit erreicht wird.

Figur 7 zeigt ein Beispiel eines Diffusorblocks 5 mit mehreren übereinander liegenden Reihen von gleichmässig übereinander angeordneten Stufendiffusoren. Dabei ist zur Verringerung des Druckverlustes der Diffusoren der Querschnitt der Diffusoren in der Randzone 48 an der Seitenwand 9 grösser als in der anschliessenden mitt¬ leren Zone 49, so dass der Druckverlust in der Stoff- Suspension in der Randzone etwas kleiner ist als in der Mitte und somit die erhöhten Druckverluste in der Rand¬ zone kompensiert werden.

Bei dem in Figur 8 dargestellten Diffusorblock 5 sind die einzelnen Reihen von Stufendiffusoren gegeneinander versetzt, was bedeutet, dass in der Randzone 48 ein geringerer Düsendruck durch die gegenüber der Mitte 49 fehlenden Diffusoren entsteht. Ein grösserer Stoff- mengenstrom pro Breiteneinheit wird in der Randzone durch das Anbringen zusätzlicher Bohrungen erreicht, oder durch eine Reduzierung des Druckverlustes des ein¬ zelnen Elementes der Führungsvorrichtung im Randbe¬ reich, so dass auch hier eine Druckkorrektur möglich ist. Auf diese Weise sind auch grundsätzliche Mängel der Verteilerauslegung oder an einem anderen Ort der Papiermaschine dadurch ausgleichbar, dass der Loch¬ durchmesser oder Druckverlust über die Bahnbreite geän¬ dert und angepasst wird.

Abwandlungen und zweckmässige Weiterbildungen sind mög¬ lich und liegen im Rahmen des Erfindungsgedankens. So können, wie in Figur 9 gezeigt, die mit der Sammel¬ leitung 20 verbundenen Abzweigleitungen 11 mit Vorteil auch am höchsten Punkt des Verteilers 1 angeschlossen sein, womit gewährleistet ist, dass etwaige Luftaus¬ scheidungen sicher abgeführt werden können. Unmittelbar daneben kann der Anschluss für den Diffusor 5 vorge¬ sehen sein, so dass die Druckregelung in unmittelbarer Nachbarschaft des Einganges des Diffusors erfolgt. Die Sammelleitung kann auch direkt am Verteiler 1 ent¬ lang geführt sein, so dass die Abzweigungen 11 durch Oeffnungen gebildet werden, die den Verteiler 1 und die Sammelleitung 20 verbinden.

Figur 10 zeigt ein Beispiel, bei dem der Diffusor als eine an sich bekannte, einen Verteiler 1 mit den Lippen 7 und einen Ausgangsspalt 8 aufweisenden Düsenraum ver¬ bindende Führungsvorrichtung ausgebildet ist, die zwei hintereinander geschaltete, durch einen die Suspension umleitenden Zwischenraum 55 getrennte RohrSysteme 53 und 54 aufweist. Dieser Zwischenraum 55 ist durch Ab¬ zweigöffnungen 56 mit unabhängig steuerbarem oder regelbarem Querschnitt an eine Ueberlaufleitung 57 angeschlossen, die gleichzeitig eine Dämpfungswirkung zeigt.

Figur 11 zeigt ein analoges Beispiel, bei dem die Steu¬ erbarkeit durch Schieber 58 erreicht wird, die den Querschnitt der Abzweigöffnungen verändern. Wahlweise können dabei die Oeffnungen 59 auch bis zum Anfang des Düsenraumes 29 vorverlegt sein.

Claims

Patentansprüche

1. Stoffauflauf-Vorrichtung für eine Papiermaschine mit einem Verteilkasten (1) zur Verteilung einer zugeführten StoffSuspension über die Bahnbreite der Papiermaschine, einer eine Vielzahl von Löchern oder Kanälen (6) aufweisenden Führungs¬ vorrichtung (5) für die StoffSuspension, und einem anschliessenden Düsenraum (29) mit einem Auslaύfspalt (8) zur Verteilung der StoffSus¬ pension mit einem bestimmten Flächengewicht über die Bahnbreite der Papiermaschine, wobei die Massenverteilung über die Bahnbreite der Papier¬ maschine wahlweise durch örtliche Aenderung der Weite (h) des AuslaufSpaltes (8) und/oder durch örtliche Aenderung der Stoffdichte veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auch bei einer Aenderung der Massenverteilung gleichzeitig die Strömung der Stoffsuspension im Stoffauflauf so einstellbar ist, dass über die Bahnbreite der Papiermaschine gesehen, die horizontale Kompo¬ nente der Strömungsrichtung der Stoffsuspension am Auslaufspalt (8) überall parallel in Maschi¬ nenrichtung liegt und die Strömungsgeschwin¬ digkeit im Auslaufspalt (8) , über die Maschinen- breite gesehen, einem vorgegebenen Profil ent¬ spricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Ein¬ trittes in den Düsenraum (29) und im Bereich des Auslaufspaltes (8) gleiche Geschwindigkeiten und Drücke über die Maschinenbreite vorliegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einzelnen Stellen im Düsenraum (29) in Maschinenrichtung gesehen, oder über die gesamte Länge des Düsenraumes (29) , gleiche Geschwindigkeiten und Drücke über die Maschinenbreite vorliegen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömung der Stoffsuspension wahlweise durch Aenderung des Druckprofils im Verteiler (1) , durch Aenderung der geometrischen Abmessungen des Verteilers (1) , der Führungsvorrichtung (5) , bzw. des Düsenraumes (29) , oder durch Zuführung oder Abführung von StoffSuspension, bzw. Zuführung von Wasser im Verteiler (1) , in der Führungsvorrichtung (5) , oder im Düsenraum (29) , einzeln oder in Kombi¬ nation miteinander einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass über die Breite des Stoffauflaufs verteilte, steuerbare Abzweigungen (11 - 14, 37, 39 - 42, 44, 56, 58, 59) zur Steuerung des Druckes in der Stoffsuspension und/oder der Stoffsuspensions-Menge vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Abzweigungen (11 - 14, 37) an den Verteilkasten (1) angeschlossen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Abzweigungen (11) am höchsten Punkt des Verteilkastens (1) angeschlossen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Abzweigungen (11) in unmittel¬ barer Nähe der Eintrittsöffnungen der Führungs¬ vorrichtung (5) an den .Verteilerkasten (1) ange¬ schlossen sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigungen (11

- 14) mit ihrem dem Verteilerkasten (1) abge¬ wandten Ende in einen Sammelbehälter (20) hinein¬ ragen, wobei die Länge ihres in den Sammelbe¬ hälter (20) hineinragenden Teiles veränderbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigungen (11

- 14, 64) als wenigstens eine Oeffnung ausge¬ bildet sind und dass im Sammelbehälter (20) an den Oeffnungen ein in der Höhe lokal verstell¬ bares Ueberlaufwehr (60, 61, 62) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigungen aus einem zwischen dem Verteilerkasten (1) und einem Sammelbehälter (20) in Längsrichtung verlaufenden Schlitz (64) bestehen, dessen Weite örtlich ein¬ stellbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Abzweigungen (39 - 41, 56, 58) an die Führungsvorrichtung (5, 55) angeschlossen sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Abzweigungen (39) an die erste Stufe eines als Stufendiffusor ausgebildeten Kanals der Führu gsvorrichtung (5) angeschlossen sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Abzweigungen (40, 41) an die zweite oder eine folgende Stufe eines als Stufen- diffusor ausgebildeten Kanales der Führungsvor¬ richtung (5) unmittelbar nach einer Stufe ange¬ schlossen sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Abzweigungen (59) an den Düsenraum (29) angeschlossen sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigungen Steuereinrichtungen (15 - 18, 36) zur Durch- fluss-, bzw. QuerschnittsSteuerung der Zuführung bzw. Abführung von Stoffsuspension und/oder Was¬ ser aufweisen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass über die Breite des Stoffauflaufs verteilte MessVorrichtungen (21 - 25) zur Messung des hydrostatischen Druckes der Stoffsuspension vorgesehen sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass eine Regelvorrichtung (26) vorge¬ sehen ist, die von den Messvorrichtungen (21 - 25) gesteuert wird und den Durchfluss und wahl¬ weise die Durchflussrichtung regelt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Regeleinrichtung (26) einge¬ richtet ist, den Druck über die Breite des Stoff- auflaufs auf ein vorgegebenes Druckprofil zu regeln.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass über die Breite der erzeugten Papierbahn Messeinrichtungen für Eigenschaften der Papierbahn, insbesondere das Fläσhengewicht oder die Faserorientierung vorgesehen sind, wel¬ che mit der Regeleinrichtung (26) verbunden sind und dieser ein bestimmtes Druckprofil über die Breite des Stoffauflaufs vorgeben.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 20, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (27) zur Ver¬ änderung des Querschnittes der Kanäle (6) vorge¬ sehen sind.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 20, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (50) zur Zu¬ führung von Wasser an die Eingänge (38) der Kanä¬ le (6) vorgesehen sind.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 22, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Eingangs¬ öffnungen (38) der Führungsvorricht'ung (5) oder nach deren Austrittsöffnungen (43) verstellbare Elemente (46, 47) zur Durchflussregelung durch die Führungsvorrichtung (5) vorgesehen sind.

24. .Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Kanäle (6) der Führungsvorrichtung (5) über die Bahnbreite unterschiedlich ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (6) der Führungsvorrichtung (5) in den Randzonen (48) des Stoffauflaufs einen kleineren Druckverlust auf¬ weisen als in der mittleren Zone (49) .

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Führungsvorrichtung (5) in der Randzone die gleiche Anzahl von Kanälen (6) pro Breiteneinheit aufweist, wobei die Querschnitte der Kanäle (6) in der Randzone (48) grösser sind als in der mittleren Zone (49) .

27. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass in der Randzone (48) zusätzliche Bohrungen (50) in der Führungsvorrichtung (5) vorgesehen sind.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie der Verteilerkästen (1) und/oder des Düsenraumes (29) über die Breite des Stoffauflaufs örtlich indivi¬ duell mittels einer Versteileinrichtung (45) ver¬ änderbar ist.

29. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 28, dadurch gekennzeichnet, dass bei Aenderung der Massenverteilung der StoffSuspension^' über die Bahnbreite der Papier¬ maschine durch örtliche Aenderung der Weite des Auslaufspaltes und/oder durch örtliche Aenderung der Stoffdichte gleichzeitig die Strömung der Stoffsuspension im Stoffauflauf so eingestellt wird, dass über die Bahnbreite der Papiermaschine gesehen, die horizontale Komponente der Strö¬ mungsrichtung der StoffSuspension am Auslaufspalt überall parallel in Maschinenrichtung liegt und die Strömungsgeschwindigkeit im Auslaufspalt, über die Maschinenbreite gesehen, gleich ist.

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Strömung wahlweise durch Aenderung des Druckpro¬ files im Verteilkasten, durch Aenderung der Geo¬ metrie des Verteilkastens, der Führungsvorrich¬ tung, bzw. des Düsenraumes oder durch Zuführung oder Abführung von Stoffsuspension bzw. Zuführung von Wasser im Verteilkasten, in der Führungsvor¬ richtung oder im Düsenraum, einzeln oder in Kom¬ bination miteinander erfolgt.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Aenderung des Druckprofiles im Verteilkasten mit einer Regeleinrichtung (26) vorgenommen wird, die von Druckmesseinrichtungen

(21 - 25) angesteuert wird.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Regeleinrichtung (26) von Sen¬ soren für Eigenschaften der erzeugten Papierbahn Steuersignale (28) zugeführt werden, welche der Regeleinrichtung (26) ein bestimmtes Druckprofil vorgeben.