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Die Erfindung betrifft eine Entwässerungswalze mit einem Wasserabführungselement für ein Papiermaschinen-Siebband, das eine zu entwässernde Papierbahn trägt, wobei im Walzenmantel der Entwässerungswalze, die auf einem Teil ihres Umfanges von dem Siebband umschlungen ist, durchgehende Ausnehmungen (Perforationen) zur vorübergehenden Speicherung von Wasser vorgesehen sind, das der Papierbahn entzogen und durch das Siebband hindurchgetreten ist ("Siebwassers"), zwischen dem Walzenmantel der Entwässerungswalze und dem von der Walze ablaufenden Siebband sich ein keilförmiger Zwischenraum befindet, in dem das Wasserabführungselement angeordnet ist, das sich über die Länge der Entwässerungswalze erstreckt und zum Abführen des aus den Ausnehmungen des Walzenmantels wieder austretenden Siebwassers dient,
das Wasserabführungselement mit einer spitzwinkeligen Kante in den keilförmigen Zwischenraum hineinragt und, ausgehend von dieser Spitzkante, eine dem Walzenmantel zugewendete Wasserführungsfläche hat, die das Wasser entlang dem Walzenmantel führt, der Abstand zwischen der Spitzkante und der Ablauflinie des Siebbandes von der Entwässerungswalze höchstens das 0, 2fache des Aussendurchmessers der Entwässerungswalze beträgt und im Inneren des Walzenmantels sich ein feststehender und wenigstens zwei Längswände aufweisender Kasten befindet, der sich über die Walzenlänge erstreckt, zur Innenfläche des Walzenmantels hin offen ist und an dieser anliegt, wobei der Innenraum des Kastens gegen den übrigen Innenraum des Walzenmantels abgedichtet ist.
Eine solche Entwässerungswalze ist bekannt aus der DE-OS 2100964. Dort ist eine Entwässerungswalze, über die ein Siebband zusammen mit der zu entwässernden Papierbahn (und mit einem zweiten Siebband) läuft, als Saugwalze ausgebildet ; sie wird auch"Formierwalze"genannt.
In einer solchen Saugwalze wird bekanntlich ein Teil des der Papierbahn entzogenen Siebwassers durch den im Inneren der Walze befindlichen Saugkasten abgeführt. Zusätzlich ist kurz hinter der Ablauflinie des (zuerst genannten) Siebbandes vom Mantel der Entwässerungswalze in dem dort befindlichen keilförmigen Zwischenraum ein Wasserabführungselement angeordnet. Dieses dient zum Abführen von Siebwasser, das aus den Perforationen des Walzenmantels wieder nach aussen abgeschleudert wird. Das Wasserabführungselement hat eine Siebführungsleiste, über die das Siebband gleitet. Diese Siebführungsleiste und eine daran anschliessende Wand einer Siebwasserwanne bilden eine Wasserführungsfläche.
Diese verläuft bei der bekannten Konstruktion zunächst ein kurzes Stück entlang dem Umfang des Walzenmantels, dann entlang dem von der Walze ablaufenden Siebband und dann wieder entlang dem Umfang des Walzenmantels. Der in mehrere Zonen unterteilte Saugkasten hat, in Umfangsrichtung gesehen, mehrere hintereinander liegende Längswände, deren letzte etwa an der Ablauflinie des Siebbandes vom Walzenmantel angeordnet ist.
Beim Betrieb dieser bekannten Vorrichtung beobachtet man häufig ein starkes Vernebeln des Siebwassers ; d. h. ein Teil des Siebwassers dringt in Form von Nebelschwaden seitlich aus der Papiermaschine heraus. Man versuchte, diese unangenehme Erscheinung durch Erhöhung des Unterdruckes im Saugkasten der Saugwalze zu beseitigen, jedoch ohne Erfolg. Nachteilig ist dabei auch der erhöhte Enrgiebedarf für das Erzeugen des Unterdruckes. Die genannten Schwierigkeiten verstärken sich noch mit zunehmender Arbeitsgeschwindigkeit der Papiermaschine.
Eine andere bekannte Vorrichtung mit einem Wasserabführungselement ist beschrieben in der US-PS Nr. 3, 065, 789. Dort handelt es sich jedoch um Registerwalzen einer Langsieb-Papiermaschine. Eine solche Registerwalze hat stets einen massiven Walzenmantel und wird von dem geradlinig verlaufenden Siebband nur tangiert, jedoch nicht umschlungen. Die US-PS geht aus von der Tatsache, dass in dem keilförmigen Zwischenraum zwischen einer solchen Registerwalze und dem ablaufenden Siebband ein Unterdruck entsteht, von dessen Höhe die Intensität der Entwässerung der Papierbahn abhängt. Es wird festgestellt, dass mit zunehmender Siebgeschwindigkeit der Unterdruck so hoch werden kann, dass die Entwässerung zu intensiv ist. Das dort vorgesehene Wasserabführungselement dient deshalb ausser zur Führung des Wassers vor allem zum Einstellen der Intensität der Entwässerung.
Es ist hiezu parallel zur Sieblaufrichtung verstellbar, wobei sich der Abstand zwischen der spitzwinkeligen Kante und der Ablauflinie des Siebbandes von der Registerwalze ändert. Auch hier weist das Wasserabführungselement eine das Siebband führende Leiste auf.
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In der US-PS Nr. 2, 900, 023 ist dagegen ein reines Wasserabführungselement beschrieben, das also keine Siebführungsleiste aufweist. Es handelt sich wieder um eine Vorrichtung an einer Registerwalze einer Langsieb-Papiermaschine. Auch dort ist das Wasserabführungselement in Sieblaufrichtung verstellbar. Es wird dort angestrebt, den Abstand derart einzustellen, dass ein möglichst grosser Entwässerungseffekt erzielt wird. Die Wasserführungsfläche des Wasser- abführungselements verläuft kontinuierlich entlang dem Umfang der Registerwalze.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Vorrichtung dahingehend zu verbessern, dass das aus den Perforationen der Entwässerungswalze wieder austretende Siebwasser auch bei höchsten Papiermaschinengeschwindigkeiten störungsfrei abgeführt werden kann. Insbesondere soll ein Vernebeln des Siebwassers vermieden und ein möglichst geringer Energiebedarf für das Erzeugen des Unterdruckes in der Entwässerungswalze erreicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Kasten im Bereich des Wasserabführungselements angeordnet ist, wobei die-in Umlaufrichtung des Walzenmantels gesehen - letzte Längswand sich im Bereich der Spitzkante befindet, und dass die Wasserführungsfläche kontinuierlich entlang dem Umfang der Entwässerungswalze verläuft.
Gemäss der Erfindung kommt es einerseits darauf an, dass die in Umlaufrichtung letzte Längswand des im Inneren der Entwässerungswalze befindlichen Kastens nicht an der Ablauflinie des Siebbandes vom Walzenmantel, sondern im Bereich der Spitzkante des Wasserabführungselements angeordnet ist, und anderseits darauf, dass die Wasserführungsfläche des Wasserabführungselements, wie an sich bekannt, vollkommen kontinuierlich (d. h. ohne Stufen, Absätze oder unstetige Abknickungen) entlang dem Umfang der Entwässerungswalze verläuft.
Diese Massnahmen wirken mit dem sehr kleinen Massverhältnis a/D (Abstand zwischen Spitzkante und Ablauflinie des Siebbandes zu Aussendurchmesser der Entwässerungswalze) derart zusammen, dass das abzuführende Siebwasser einen sehr kompakten Strahl bildet, der weitgehend ohne Verwirbelung oder Vermischung mit Luft in eine Auffangwanne geleitet werden kann. Dabei zeigt sich überraschend, dass sich in dem Kasten der Entwässerungswalze selbsttätig ein Unterdruck aufbaut, der wesentlich zum Zustandekommen des kompakten Siebwasserstrahles beizutragen scheint. Somit kann in der Regel an dem genannten Kasten der Sauganschluss entfallen. In besonderen Fällen kann es sich jedoch ergeben, dass der durch die erfindungsgemässe Anordnung erzeugte Unterdruck nicht ausreicht. In diesem Falle kann mit Hilfe einer Saugeinrichtung der Unterdruck in dem Kasten erhöht werden.
Es ist auch möglich, dass einem Kasten ohne Sauganschluss ein Kasten mit Sauganschluss vorgeschaltet wird. In allen Fällen braucht man dank der Erfindung von aussen her weniger Unterdruck aufzubringen als bisher. Man erzielt somit eine Energie-Einsprung.
Eine der Voraussetzungen für das Zustandekommen des kompakten Siebwasserstrahles ist, wie schon erwähnt, das sehr kleine Massverhältnis a/D. Dadurch wird erreicht, dass die Führung der Wasserteilchen unmittelbar hinter der Ablauflinie beginnt, bevor eine nennenswerte Vernebelung eintritt, also bevor Luft in den keilförmigen Zwischenraum eintreten kann. Dadurch, dass der Wasserstrahl auf seinem Weg in die Auffangwanne nur sehr wenig Luft mit sich nimmt und dass sich somit nur noch in sehr geringem Umfang ein Wasser-Luft-Gemisch bildet, können die Abmessungen der Auffangwanne gegenüber bisherigen Konstruktionen wesentlich verringert werden ; denn eine Luftausscheidung aus dem Siebwasser innerhalb der Auffangwanne ist nun nicht mehr notwendig. Auch der Auslassquerschnitt der Wanne kann verkleinert werden, weil viel weniger Luft nach aussen abgeführt werden muss.
Die genannten Vorteile können in vielen Papiermaschinen dahingehend genutzt werden, dass die Gesamt-Abmessungen der Papiermaschine kleiner werden, insbesondere die Bauhöhe.
Dadurch verringern sich nicht nur die Herstellungskosten für die Papiermaschine, sondern auch die Gebäudekosten.
Die Entwässerungswalze der erfindungsgemässen Anordnung kann z. B. die Stelle einer Brustwalze einer Papiermaschine einnehmen, z. B. am Stoffauflauf einer Tissue-Papiermaschine. Hiebei kann sie als Saugwalze oder als Egoutteur-Walze ausgebildet sein. In diesen Fällen ist die Entwässerungswalze nur von einem einzigen Siebband umschlungen.
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Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind jedoch die Doppelsiebformer, wobei die Entwässerungswalze der erfindungsgemässen Anordnung die Stelle der sogenannten Formier- walze einnimmt. Diese ist von zwei Siebbändern umschlungen, zwischen denen sich die zu ent- wässernde Papierbahn befindet. Doppelsiebformer verschiedener Bauart, die hiefür in Frage kommen, sind an sich bekannt, z. B. aus der DE-PS Nr. 2105613 oder aus der Zeitschrift"Wochenblatt für Papierfabrikation", [1980], S. 898 oder aus der eingangs zitierten DE-OS 2100964.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen : Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch einen Doppelsiebformer und Fig. 2 einen schematischen Teillängsschnitt durch den Anfangsteil der Siebpartie einer Tissue-Papier- maschine.
In Fig. 1 erkennt man von einem Doppelsiebformer ein Untersieb --10-- und ein Ober- sieb --11--, die gemeinsam eine Entwässerungswalze --12-- umschlingen und unmittelbar danach über ein Wasserabführungselement --13-- laufen, das mit einem Saugkasten --14-- kombiniert ist.
Die Entwässerungswalze--12--, im allgemeinen"Formierwalze"genannt, hat einen perforier- ten Walzenmantel --15-- und einen Saugkasten --16-- mit zwei Saugkammern--17 und 18--.
Das Wasserabführungselement --13--, das auch"Strahlleitschuh"genannt werden könnte, ist in dem keilförmigen Zwischenraum angeordnet, der sich zwischen dem Walzenmantel --15-- und den von der Walze --12-- ablaufenden Siebbändern --10 und 11-- befindet.
Das Wasserabführungs- element --13-- ragt mit einer Spitzkante --20-- in den vorgenannten Zwischenraum hinein und hat eine dem Walzenmantel --15-- zugewendete Wasserführungsfläche --21--. Der Abstand zwi- schen der Wasserführungsfläche --21-- und dem Walzenmantel --15-- ist anfangs, d. h. an der
Spitzkante --20--, ziemlich klein ; er nimmt in Umlaufrichtung des Walzenmantels geringfügig, aber kontinuierlich zu. Schliesslich kann er, wie in Fig. 1 dargestellt ist, in die Abdeckwand einer Siebwasser-Wanne --19-- übergehen.
Die gemeinsame Ablauflinie der beiden Siebbänder-10 und 11-vom Walzenmantel-15- ist in Fig. 1 durch den Punkt --22-- dargestellt. Der Abstand a zwischen der Ablauflinie --22-- und der Spitzkante --20-- des Wasserabführungselements --13-- beträgt nur etwa 15% des Aussen- durchmessers D der Formierwalze --12--. Der Saugkasten --16-- ist derart gestaltet, dass die-in
Umlaufrichtung des Walzenmantels --15-- gesehen - zweite Längswand --28-- des zweiten
Kastens --18-- mit ihrer Dichtleiste --29-- im Bereich der Spitzkante --20-- angeordnet ist.
Die Dichtleiste --29-- hat eine Zulaufkante --31-- und eine Ablaufkante --32--. Zweckmässig wird die Dichtleiste --29-- derart angeordnet, dass die Zulaufkante --31-- vor der Spitzkan- te --20-- und die Ablaufkante --32-- hinter dieser liegt, jeweils in Umlaufrichtung des Walzen- mantels --15- gesehen. Durch diese Massnahmen wird erreicht, dass das aus den Bohrungen des
Walzenmantels --15-- austretende Siebwasser als ein kompakter Strahl --23-- entlang der Wasser- führungsfläche --21-- strömt und ohne nennenswerte Vermischung mit Luft in die Siebwasser- wanne --19-- gelangt. Hiebei entsteht in der Kammer --18-- ein Unterdruck, u. zw. auch dann, wenn diese von aussen her nicht besaugt wird. Man wird also im allgemeinen nur in der ersten
Kammer --17-- von aussen her Unterdruck erzeugen müssen.
Das Wasserabführungselement --13-- dient zugleich als Siebführungselement. Man wird deshalb die Siebführungsfläche vorzugsweise mit einem verschleissfesten Belag ausrüsten. Dies ist in den Zeichnungen nicht besonders hervorgehoben.
In Fig. 1 laufen die beiden Siebe--10 und 11-- in Richtung von unten nach oben über , die Formierwalze --12--. Hievon kann jedoch auch abgewichen werden. Man kann z. B. die Anord- nunt gemäss Fig. 1 auf den Kopf stellen. Man müsste dann lediglich die Siebwasserwanne --19-- derart umgestalten, dass ihre Austrittsöffnung wieder im unteren Bereich angeordnet wäre. Die
Wirkung des Wasserabführungselementes --13-- ist in dieser Anordnung unverändert.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Entwässerungswalze --42-- eine BrustwalI ze, die einem Stoffauflauf--40--zugeordnet und nur von einem einzigen Sieb --41-- umschlungen ist. Es ist wieder ein Wasserabführungselement --43-- vorgesehen, das in den wesentlichen
Merkmalen mit demjenigen (13) der Fig. 1 übereinstimmt. Das Sieb --41-- läuft hinter dem Was- serabführungselement --43-- zusammen mit der gebildeten Papierbahn und zusammen mit einem
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weiteren Siebband --44-- auf eine Formierwalze --39--. Eine Siebwasserwanne ist mit --49-- bezeichnet.
Die Brustwalze --42-- hat einen perforierten Walzenmantel -"' : 45-- und einen darin angeordneten Saugkasten --46--.
Die Erfindung ist auch anwendbar in einer Papiermaschinen-Walzenpresse, insbesondere dann, wenn in einem von einem Nassfilz (mit oder ohne Papier) durchlaufenen Pressspalt grössere Wassermengen in Ausnehmungen einer Presswalze gelangen und hinter dem Pressspalt wieder abgeschleudert werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Entwässerungswalze mit einem Wasserabführungselement für ein Papiermaschinen-Siebband, das eine zu entwässernde Papierbahn trägt, wobei im Walzenmantel der Entwässerungswalze, die auf einem Teil ihres Umfanges von dem Siebband umschlungen ist, durchgehende Ausnehmungen (Perforationen) zur vorübergehenden Speicherung von Wasser vorgesehen sind, das der Papierbahn entzogen und durch das Siebband hindurchgetreten ist ("Siebwasser"), zwischen dem Walzenmantel der Entwässerungswalze und dem von der Walze ablaufenden Siebband sich ein keilförmiger Zwischenraum befindet, in dem das Wasserabführungselement angeordnet ist, das sich über die Länge der Entwässerungswalze erstreckt und zum Abführen des aus den Ausnehmungen des Walzenmantels wieder austretenden Siebwassers dient,
das Wasserabführungselement mit einer spitzwinkeligen Kante in den keilförmigen Zwischenraum hineinragt und, ausgehend von dieser Spitzkante eine dem Walzenmantel zugewendete Wasserführungsfläche hat, die das Wasser entlang dem Walzenmantel führt, der Abstand zwischen der Spitzkante und der Ablauflinie des Siebbandes von der Entwässerungswalze höchstens das 0,2fauche des Aussendurchmessers der Entwässerungswalze beträgt und im Inneren des Walzenmantels sich ein feststehender und wenigstens zwei Längswände aufweisender Saugkasten befindet, der sich über die Walzenlänge erstreckt, zur Innenfläche des Walzenmantels hin offen ist und an dieser anliegt, wobei der Innenraum des Saugkastens gegen den übrigen Innenraum des Walzenmantels abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugkasten (16 ;
46) im Bereich des Wasserabführungselements (13 ; 14) angeordnet ist, wobei die - in Umfangsrichtung des Walzenmantels (15 ; 45) gesehen-letzte
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