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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entwässerungsvorrichtung zur Entwässerung einer Faserstoffbahn in einer Maschine zur Herstellung einer Materialbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, sowie eine solche Maschine mit einer entsprechenden Entwässerungsvorrichtung.
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Bei der industriellen Herstellung von Papier, Karton oder Tissue wird eine Faserstoffsuspension, die überwiegend aus Wasser besteht und nur einen geringen Anteil von Fasern aufweist, einem Auftragswerk, auch „Headbox“ genannt, einer Papiermaschine zugeführt. Der Rest der Papiermaschine hat dann im Wesentlichen nur noch die Aufgabe, der Faserstoffsuspension das Wasser zu entziehen, um das fertige Produkt, welches bei Bedarf noch veredelt werden kann, zu erzeugen. Hierzu durchläuft die sich aus der Faserstoffsuspension bildende Faserstoffbahn in der Papiermaschine mehrere Partien, in der Regel zumindest eine Formierpartie, eine Pressenpartie und eine Trockenpartie. Jeder Partie ist üblicher Weise wenigstens eine eigene Bespannung zugeordnet. Diese Bespannungen werden auch als Siebe oder Filze bezeichnet. Die Bespannungen laufen endlos in den jeweiligen Partien der Papiermaschine um und transportieren so die Faserstoffbahn kontinuierlich durch die Papiermaschine.
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Bei den bekannten Papiermaschinen beträgt der Trockengehalt der Faserstoffbahn am Ende der Formierpartie in der Regel noch keine 25%, typischer Weise zwischen 10% und 20%. Unter dem Begriff „Trockengehalt“ ist dabei das Verhältnis von Trockenmasse zur Gesamtmasse der Faserstoffsuspension zu verstehen, wobei die Gesamtmasse die Summe aus Trockenmasse und Wassermasse ist. In der anschließenden Pressenpartie wird der Trockengehalt der Faserstoffbahn durch mechanische Entwässerung weiter erhöht. Dazu durchläuft die Faserstoffbahn auf einem Pressfilz einen oder mehrere Pressnips. Bei dem Pressfilz handelt es sich um eine kompressible Bespannung, die das Wasser, welches in den Pressnips aus der Faserstoffbahn herausgedrückt wird, schwammartig aufsaugen kann. Allerdings ist die Kompression des Pressfilzes energieaufwendig und durch die Kapillarwirkung kommt es am Ende der Pressnips zu einer teilweisen Rückbefeuchtung der Faserstoffbahn.
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Eine entsprechende Pressenpartie ist zum Beispiel in der
EP0657579 A1 beschrieben.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zuvor genannten Nachteile aus dem bekannten Stand der Technik zu reduzieren.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Entwässerungsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch eine Maschine zur Herstellung einer Materialbahn mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Entwässerungsvorrichtung zur Entwässerung einer Faserstoffbahn in einer Maschine zur Herstellung einer Materialbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, umfasst dabei eine im Wesentlichen inkompressible und wasserdurchlässige erste Bespannung, auf welcher die Faserstoffbahn transportiert wird; wenigstens eine stationär angeordnete erste Rakelleiste, über welche die der Faserstoffbahn abgewandte Oberfläche der ersten Bespannung gezogen wird; und wenigstens ein Gegendruckelement, welches auf der der wenigstens einen ersten Rakelleiste gegenüberliegenden Seite der ersten Bespannung angeordnet ist. Dabei sind die wenigstens eine erste Rakelleiste und das wenigstens eine Gegendruckelement derart angeordnet, dass die Faserstoffbahn während des Transports auf der ersten Bespannung zwischen der wenigstens einen ersten Rakelleiste und dem wenigstens einen Gegendruckelement einem erhöhten Druck ausgesetzt wird, so dass Wasser aus der Faserstoffbahn durch die erste Bespannung herausgedrückt und zumindest teilweise durch die wenigstens eine erste Rakelleiste abgerakelt wird.
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Im Gegensatz zu der eingangs beschriebenen Papiermaschine aus dem Stand der Technik ist es durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung möglich, den Trockengehalt bereits vor der Übergabe an die Pressenpartie merklich zu erhöhen. Damit muss in der Pressenpartie weniger Energie aufgewendet werden. Unter Umständen kann in der Papiermaschine auf die klassische Pressenpartie mit Pressfilz als Transport- und Entwässerungsmedium für die Faserstoffbahn sogar völlig verzichtet werden. Indem bei der erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung das herausgedrückte Wasser abgerakelt und keine kompressible Bespannung, insbesondere kein Pressfilz, verwendet wird, kann Energie eingespart und das Problem der Rückbefeuchtung gelöst oder zumindest verringert werden.
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Durch die wenigstens eine Rakelleiste und das wenigstens eine Gegendruckelement wird zumindest ein Teil des in der Faserstoffbahn enthaltenen Wassers aus dieser herausgedrückt. Das herausgedrückte Wasser trifft dabei auf die wenigstens eine Rakelleiste, welche sich vorzugsweise im Wesentlichen quer zur Transportrichtung der Faserstoffbahn erstreckt. Die wenigstens eine Rakelleiste bildet für das inkompressible Wasser eine Art Barriere, welche das Wasser umlenkt und es entlang der Barriere abfließen lässt. Um die Faserstoffbahn hydraulisch nicht zu überlasten, sind vorzugsweise mehr als eine Rakelleiste vorgesehen. Vorteilhafter Weise kann dabei wenigstens eine der Rakelleisten unabhängig von den anderen Rakelleisten relativ zu der die Faserstoffbahn transportierenden ersten Bespannung angestellt werden. Die Anstellung der wenigstens einen Rakelleiste kann wahlweise eine Komponente in oder entgegen der Transportrichtung der Faserstoffbahn aufweisen.
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Die wenigstens eine Rakelleiste kann ferner eine profilierte Oberfläche, über welche die erste Bespannung gezogen wird, aufweisen. Weist die wenigstens eine Rakelleiste eine flügelprofilartige Oberfläche auf, so kann sie auch als Blade oder Foil bezeichnet werden.
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Es kann von Vorteil sein, wenn die die Entwässerungsvorrichtung ferner eine zweite Bespannung umfasst, welche in Kontakt mit der der ersten Bespannung abgewandten Oberfläche der Faserstoffbahn steht und sich in dieselbe Richtung und mit derselben Geschwindigkeit wie die erste Bespannung bewegt, so dass die Faserstoffbahn zwischen den beiden Bespannungen transportiert wird. Auf diese Weise wird die Faserstoffbahn keiner direkte Gleitreibung ausgesetzt, wenn das Gegendruckelement ein stationär ausgebildetes Element ist, wie zum Beispiel eine stationär verbaute Druckplatte.
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Vorzugsweise ist die zweite Bespannung dabei ebenfalls im Wesentlichen inkompressibel und/oder wasserdurchlässig. Sie kann somit im Wesentlichen identisch zur ersten Bespannung ausgebildet sein. Auf diese Weise ist es möglich, dass Wasser in der Entwässerungsvorrichtung über beide Oberflächen der Faserstoffbahn aus dieser herausgedrückt und abgeführt wird.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das wenigstens eine Gegendruckelement eine, vorzugsweise rotierende, Walze umfasst oder daraus gebildet ist. Die Oberfläche der Walze kann dabei mit einer solchen Geschwindigkeit rotieren, dass es im Kontaktbereich mit der Faserstoffbahn oder mit der zwischen der Faserstoffbahn und der Walzenoberfläche angeordneten zweiten Bespannung zu keiner nennenswerten Gleitreibung kommt.
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Eine alternative Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das wenigstens eine Gegendruckelement ein mitlaufendes Band umfasst oder daraus gebildet ist. Das Band im Bereich der wenigstens einen Rakelleiste kann dabei entweder von einem stationären Element, wie zum Beispiel einer Platte, über die es gleitet, gestützt werden oder es kann bei entsprechend stabiler Ausbildung und Spannung auch für sich alleine das Gegendruckelement bilden. Das Band kann dabei identisch mit der zuvor genannten zweiten Bespannung sein.
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Eine weitere alternative Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das wenigstens eine Gegendruckelement wenigstens eine zweite Rakelleiste umfasst oder daraus gebildet ist. In einem solchen Fall kann die Entwässerungsvorrichtung einen im Wesentlichen symmetrischen Aufbau besitzen, umfassend die wenigstens eine erste Rakelleiste, die erste Bespannung, die Faserstoffbahn, eine zweite Bespannung und die wenigstens eine zweite Rakelleiste.
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Vorzugsweise ist dabei jeder ersten Rakelleiste eine gegenüberliegende zweite Rakelleiste zugeordnet, wobei die Faserstoffbahn vorzugsweise in vertikaler Richtung durch die sich gegenüberliegenden Rakelleisten transportiert wird.
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Zur Unterstützung der Entwässerung der Faserstoffbahn kann die Entwässerungsvorrichtung ferner noch wenigstens ein Saugelement umfassen. Dieses kann in Transportrichtung der Faserstoffbahn unmittelbar vor der wenigstens einen ersten Rakelleiste oder vor jeder ersten Rakelleiste angeordnet sein, um das aus der Faserstoffbahn herausgedrückte Wasser schneller abzuführen. Das wenigstens eine Saugelement kann auch in der wenigstens einen Rakelleiste integriert sein.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Maschine zur Herstellung einer Materialbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, umfassend eine zuvor beschriebene Entwässerungsvorrichtung, wobei vorzugsweise der Trockengehalt der Faserstoffbahn am Eingang der Entwässerungsvorrichtung zwischen 10% und 30%, insbesondere zwischen 15% und 20%, beträgt. Mit „am Eingang der Entwässerungsvorrichtung“ ist dabei ein Ort in Transportrichtung der Faserstoffbahn vor der wenigstens einen ersten Rakelleiste zu verstehen, vorzugsweise in einem Bereich von 10cm bis 20cm davor. Hierbei handelt es sich um Trockengehalte der Faserstoffbahn, die typisch für die Formierpartie einer Papiermaschine sind.
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Zwar ist es möglich, die erfindungsgemäße Entwässerungsvorrichtung in einem der Formierpartie nachgelagerten Teil der Maschine vorzusehen, doch wird es bevorzugt, wenn die Entwässerungsvorrichtung in der Formierpartie der Maschine angeordnet ist, wobei die erste Bespannung das Formiersieb sein kann. Das Formiersieb kann zum Beispiel als Langsieb ausgebildet sein. Das Formiersieb zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass es im Wesentlichen inkompressibel ist. Insbesondere ist es frei von einer filzartigen Lage, welche unter Druck elastisch komprimiert werden kann. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung ist es möglich, die Maschine komplett frei von filzartigen Bespannungen auszuführen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von schematischen und nicht maßstabsgetreuen Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen
- 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung,
- 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung, und
- 3 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung.
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1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung 10. Die Entwässerungsvorrichtung 10 ist vorzugsweise direkt in der Formierpartie einer Maschine zur Herstellung einer Materialbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, angeordnet. Sie umfasst eine im Wesentlichen inkompressible und wasserdurchlässige erste Bespannung 12, die in diesem Ausführungsbeispiel ein Formiersieb sein kann. Auf der ersten Bespannung 12 wird eine Faserstoffbahn FB in Transportrichtung T transportiert. Ferner umfasst die Entwässerungsvorrichtung 10 auf der der Faserstoffbahn FB gegenüberliegenden Seite der ersten Bespannung 12 eine Mehrzahl von ersten Rakelleisten 14, über welche die erste Bespannung 12 im bestimmungsgemäßen Gebrauch der Entwässerungsvorrichtung gezogen wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei erste Rakelleisten 14 verbaut, wobei darauf hingewiesen wird, dass auch mehr oder weniger erste Rakelleisten 14 verbaut sein können. Wie in 1 durch Doppelpfeile angedeutet, können die ersten Rakelleisten 14 individuell in Richtung auf die erste Bespannung 12 hin oder von der ersten Bespannung 12 weg eingestellt werden.
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Vorzugsweise ist die Faserstoffbahn zwischen der ersten Bespannung 12 und einer zweiten Bespannung 16 sandwichartig eingespannt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die zweite Bespannung 16 ebenfalls inkompressibel ausgebildet. Ferner kann sie auch wasserdurchlässig sein, muss es aber nicht. Als Gegendruckelement umfasst die erfindungsgemäße Entwässerungsvorrichtung 10 auf der den ersten Rakelleisten 14 gegenüberliegenden Seite der Anordnung aus erster Bespannung 12, Faserstoffbahn FB und zweiter Bespannung 16 eine Walze 18. Diese ist um ihre Mittelachse, welche orthogonal zur Bildebene der 1 verläuft, drehend gelagert, wobei sich im bestimmungsgemäßen Gebrauch die Walze 18 vorzugsweise mit einer solchen Geschwindigkeit dreht, dass zwischen der äußeren und vorzugsweise glatt ausgebildeten Manteloberfläche der Walze 18 und der Anordnung aus erster Bespannung 12, Faserstoffbahn FB und zweiter Bespannung 16 im Wesentlichen keine Gleitreibung auftritt.
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Wird die Faserstoffbahn FB zwischen der ersten Bespannung 12 und der zweiten Bespannung 16 in Transportrichtung T durch den Spalt bzw. die Spalten zwischen den ersten Rakelleisten 14 und der glatten Oberfläche des als Walze 18 ausgebildeten Gegendruckelements gezogen, so wird zumindest ein Teil des sich in der Faserstoffsuspension befindlichen Wassers durch die erste Bespannung 12 aus dieser herausgedrückt und von den ersten Rakelleisten 14 abgerakelt. Da die erste Bespannung 12 und auch die zweite Bespannung 16 beide inkompressibel ausgebildet sind, d.h. insbesondere keine Lage aus einem filzartigen Material umfassen, wird keine Energie für ihre Kompression benötigt und es kommt zu keiner Rückbefeuchtung der Faserstoffbahn, wenn der Druck von der ersten Bespannung 12 wieder wegegenommen wird. Durch die erfindungsgemäße Entwässerungsvorrichtung kann der Trockengehalt der Faserstoffbahn, welcher im Eingangsbereich der Entwässerungsvorrichtung (rechts in 1) zwischen 10% und 30% liegen kann, deutlich erhöht werden. Auf diese Weise muss in der sich an der Formierpartie anschließenden restlichen Maschine weniger Entwässerungsarbeit geleistet werden. Unter Umständen kann dadurch sogar völlig auf die Pressenpartie verzichtet werden.
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Bei Bedarf kann im Bereich der ersten Entwässerungsleisten 14 wenigstens ein hier nicht dargestelltes Saugelement angeordnet sein, um die Entwässerung der Faserstoffbahn FB weiter zu fördern, bzw. kann das wenigstens eine Saugelement auch in den ersten Entwässerungsleisten integriert sein.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung 10. Dabei sind dieseleben Bauteile wie in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen versehen und es wird insofern auf die vorhergehende Beschreibung zu diesen Bauteilen verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform näher eingegangen.
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Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist das Gegendruckelement in der zweiten Ausführungsform nicht als Walze 18 sondern als eine sich starr montierte Platte 20 ausgebildet, über welche die Anordnung aus erster Bespannung 12, Faserstoffbahn FB und zweiter Bespannung 16 im bestimmungsgemäßen Gebrauch der erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung 10 gleitet. Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform ist bei der zweiten Ausführungsform die zweite Bespannung 16 notwendig, um die Faserstoffbahn FB bei einem direkten Gleitkontakt mit der vorzugsweise glatt ausgebildeten Oberfläche der Platte 20 nicht zu beschädigen. Die zweite Bespannung 16 wird dabei über zwei Rollen, die in Transportrichtung T der Faserstoffbahn FB vor respektive hinter der Platte 20 angeordnet sind, geführt.
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Bei Bedarf kann die Platte 20 mit einem Unterdruck beaufschlagbar sein, so dass die Platte 20 als das bzw. ein Saugelement zur Förderung der Entwässerung der Faserstoffbahn FB fungiert. Hierzu ist dann die zweite Bespannung 16, ebenso wie die erste Bespannung 12, zwingend wasserdurchlässig auszubilden.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung 10. Dabei sind wieder dieseleben Bauteile wie in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform und der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen versehen und es wird insofern auf die vorhergehende Beschreibung zu diesen Bauteilen verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zur ersten bzw. zweiten Ausführungsform näher eingegangen.
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Im Unterschied zur ersten und zweiten Ausführungsform ist das Gegendruckelement in der dritten Ausführungsform nicht als Walze 18 bzw. Platte 20 sondern als eine Anordnung von zweiten Rakelleisten 22 ausgebildet, wobei jeder ersten Rakelleiste 14 genau eine zweite Rakelleiste 22 zugeordnet ist. Die ersten Rakelleisten 14 und die zweiten Rakelleisten 22 liegen sich jeweils paarweise gegenüber, wobei die Anordnung aus erster Bespannung 12, Faserstoffbahn FB und zweiter Bespannung 16 zwischen den jeweils paarweise angeordneten ersten Rakelleisten 14 und zweiten Rakelleisten 22 in Transportrichtung T im bestimmungsgemäßen Gebrauch der Entwässerungsvorrichtung 10 hindurchgeführt wird.
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Vorzugsweise ist auch bei der dritten Ausführungsform vorgesehen, dass die zweite Bespannung 16 im Wesentlichen inkompressibel und wasserdurchlässig ist. Hierdurch kann die Faserstoffbahn FB im Wesentlichen symmetrisch über ihre beiden Oberflächen gleichzeitig entwässert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Entwässerungsvorrichtung
- 12
- erste Bespannung
- 14
- erste Rakelleisten
- 16
- zweite Bespannung
- 18
- Walze (Gegendruckelement)
- 20
- Platte (Gegendruckelement)
- 22
- zweite Rakelleisten (Gegendruckelement)
- FB
- Faserstoffbahn
- T
- Transportrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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