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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Beeinflussung der Faserorientierung in einer aus mindestens
einer Faserstoffsuspension hergestellten Faserstoffbahn, insbesondere
einer Papier- oder Kartonbahn, wobei die Faserstoffsuspension durch eine
Stoffauflaufdüse
eines Stoffauflaufs einer Herstellungsmaschine, insbesondere einer
Papier- oder Kartonmaschine, geführt
wird, die zwei sich quer über
die Maschinenbreite erstreckende Breitenwände (untere Düsenwand,
obere Düsenwand)
umfasst und die vorzugsweise mit mindestens einer Lamelle und/oder
einem Trennelement versehen ist.
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Weiterhin betrifft die Erfindung
einen Stoffauflauf gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 12 zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Es ist allgemein bekannt, einen Stoffauflauf zur
Beeinflussung beziehungsweise Einstellung der Faserorientierung
in einer aus mindestens einer Faserstoffsuspension hergestellten
Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, zu benutzen,
indem der örtliche
Durchsatz an Faserstoffsuspension durch den Turbulenzerzeuger des
Stoffauflaufs verändert
wird. Diese Veränderung
kann durch Verwendung verschiedener Einlaufbüchsen am Turbulenzerzeuger
und/oder anderer Rohrverengungen im Turbulenzerzeuger erfolgen.
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Ein Problem dabei ist die schlechte
Zugänglichkeit
des Turbulenzerzeugers samt dazugehörigen hydraulischen Vorrichtungen.
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Weiterhin ist bekannt, den Auslaufspalt
eines Stoffauflaufs zwecks Beeinflussung beziehungsweise Einstellung
der Faserorientierung in einer aus mindestens einer Faserstoffsuspension
hergestellten Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn,
zu verändern,
beispielsweise durch Anbringung und Betätigung von Gewindespindeln
zum Verschwenken oder Verbiegen der Stoffauflaufblende. Derartige
Einrichtungen sind aus den deutschen Offenlegungsschriften
DE 29 42 966 A1 (PA03729 DE)
und
DE 35 35 849 A1 (PA04265
DE) des Anmelders bekannt. Mittels der offenbarten Einrichtungen kann
der Durchsatz an Faserstoffsuspension über die Breite des Stoffauflaufs
hinweg örtlich
verändert werden.
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In nachteilhafter Weise wird jedoch
gleichzeitig auch die Strömungsrichtung örtlich beeinflusst und
damit wiederum die Faserorientierung. Durch eine örtliche
Verengung des Auslaufspalts wird nämlich den Fasern an den Engstellen
des Auslaufspalts eine andere Strömungsrichtung erteilt als an
anderen Stellen des Auslaufspalts. Dies bedeutet, dass zwar das
Flächengewicht
durch diese so genannte Verdrängungsregelung über die
Breite des Stoffauflaufs beeinflusst werden kann, dass sich gleichzeitig
jedoch die gegebenenfalls gute Faserorientierung ändern kann.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 40 19 593 A1 (PA04598
DE) des Anmelders ist ein Stoffauflauf für Papiermaschinen mit einem
Verteiler zum Verteilen einer zugeführten Faserstoffsuspension über die
Arbeitsbreite der Papiermaschine, einer eine Vielzahl von Löchern oder
Kanälen
aufweisenden Führungsvorrichtung
für die
Faserstoffsuspension, einem maschinenbreiten Auslaufkanal mit Auslaufspalt
zum Verteilen der Faserstoffsuspension und ferner mit Mitteln zum
Einstellen der Stoffdichte der Stoffsuspension über die Arbeitsbreite hinweg
bekannt.
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Weiterhin ist der Stoffauflauf über seine
Breite hinweg durch Trennwände
in Sektionen unterteilt, die einzelne Sektion weist wenigstens eine
Zuleitung zum Zuführen
eines Teilstroms (Sektionsstroms) auf, der einzelnen Zuleitung ist
ein Mischer vorgeschaltet und der Mischer weist wenigstens zwei
Anschlüsse zum
Heranführen
von Suspensionsströmen
mit vorgegebenen Betriebsparametern (Durchsatz, Stoffdichte, Faserqualität) auf.
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Zwar lassen sich durch einen derartigen Stoffauflauf
die beiden Parameter Stoffdichte und Faserorientierung auf praktikable
und zuverlässige
Weise unabhängig
voneinander beeinflussen, der Stoffauflauf selbst führt jedoch
zu erhöhten
Kosten, insbesondere Anschaffungs- und Betriebskosten, und ist nur
mit einem erhöhten
Aufwand an Regelungstechnik optimal betreibbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass
die Beeinflussung der Faserorientierung in einer aus mindestens
einer Faserstoffsuspension hergestellten Faserstoffbahn, insbesondere einer
Papier- oder Kartonbahn, in schneller, kostengünstiger und zuverlässiger Weise
bei einer hohen Runnability der Herstellungsmaschine, insbesondere einer
Papier- oder Kartonmaschine, ermöglicht
wird.
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Außerdem soll ein geeigneter
Stoffauflauf zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass
die Faserorientierung durch mindestens eine Geometrieänderung
im Bereich der Stoffauflaufdüse
beeinflusst, vorzugsweise geregelt/gesteuert, wird.
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Durch diese relativ einfach zu bewerkstelligende
Geometrieänderung
im Bereich der Stoffauflaufdüse
kann bei Erfüllung
der vorgenannten Anforderungen direkt Einfluss auf den Verlauf der
Faserorientierung in Maschinenquerrichtung (Cross Machine Direction
(CD)) genommen werden. Die Geometrieveränderung kann dabei sowohl eine
Volumenverkleinerung, eine Volumenverschiebung als auch eine Volumenvergrößerung bedeuten.
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Eine erste erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht
vor, dass die Geometrieänderung
zumindest durch eine Änderung
der Kontur der Stoffauflaufdüse erzeugt
wird.
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Dabei wird vorzugsweise die Kontur
der oberen Düsenwand
und/oder der unteren Düsenwand
in Maschineniaufrichtung (Machine Direction (MD)} und/oder in Maschinenquerrichtung
(CD) geändert.
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Hinsichtlich des Umfangs der Änderung
der Kontur der Stoffauflaufdüse
ist sowohl eine lokale, sektionale und/oder gesamtheitliche Änderung
in Maschinenlaufrichtung (MD) und/oder in Maschinenquerrichtung
(CD) möglich,
wobei natürlich
auch verschiedene Änderungsarten
ihre Anwendung finden können.
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Eine zweite erfindungsgemäße Ausgestaltung
sieht vor, dass die Geometrieänderung
zumindest durch eine Änderung
der Kontur und/oder der Lage der Lamelle und/oder des Trennelements
erzeugt wird.
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Dabei kann die Lamelle und/oder das
Trennelement in Maschinenlaufrichtung (MD) oder entgegen der Maschinenlaufrichtung
(MD) verschoben werden.
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Hinsichtlich des Umfangs der Verschiebung der
Lamelle und/oder des Trennelements ist sowohl eine lokale, sektionale
und/oder gesamtheitliche Verschiebung in Maschinenlaufrichtung (MD)
oder entgegen der Maschinenlaufrichtung (MD) möglich, wobei natürlich auch
verschiedene Verschiebungsarten ihre Anwendung finden können.
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Weiterhin kann die Kontur der Lamelle und/oder
des Trennelements in Maschinenlaufrichtung (MD) und/oder in Maschinenquerrichtung
(CD) geändert
werden.
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Hinsichtlich des Umfangs der Änderung
der Kontur der Lamelle und/oder des Trennelements ist sowohl eine
lokale, sektionale und/oder gesamtheitliche Änderung möglich, wobei natürlich auch
verschiedene Änderungsarten
ihre Anwendung finden können.
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Unter strömungs- und regelungstechnischen Aspekten
ist es vorteilhaft, wenn die Geometrieänderung bei gleichem Zulaufquerschnitt
in die Stoffauflaufdüse
und/oder bei parallelem oder annähernd
parallelem Auslaufquerschnitt aus der Stoffauflaufdüse erfolgt.
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Eine sehr gute Beeinflussung der
Faserorientierung in einer aus mindestens einer Faserstoffsuspension
hergestellten Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn,
wird erreicht, wenn die Geometrieänderung – in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension
gesehen – im
letzten Drittel oder auf den letzten 300 mm im Bereich der Stoffauflaufdüse erfolgt.
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Ein geeigneter Stoffauflauf zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Geometrie im Bereich
der Stoffauflaufdüse
zur Beeinflussung der Faserorientierung in der Faserstoffsuspension
veränderbar,
vorzugsweise regelbar/steuerbar, ist.
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Eine erste erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht
vor, dass zumindest die Kontur der oberen Düsenwand und/oder der unteren
Düsenwand
der Stoffauflaufdüse
in Maschinenlaufrichtung (MD) und/oder in Maschinenquerrichtung
(CD) veränderbar
ist.
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Dabei besteht die Düsenwand
aus mindestens einer biegeweichen Platte, die mittels mindestens
einer Verformungseinrichtung mechanisch und/oder elektromechanisch
und/oder pneumatisch/hydraulisch insbesondere lokal, sektional und/oder
gesamtheitlich in Maschinenlaufrichtung (MD) und/oder in Maschinenquerrichtung
(CD) verformbar ist.
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Eine zweite erfindungsgemäße Ausgestaltung
sieht vor, dass zumindest die Lage und/oder die Kontur der Lamelle
und/oder des Trennelements veränderbar
ist.
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Dabei kann die Lamelle oder das Trennelement
in Maschinenlaufrichtung (MD) oder entgegen der Maschinenlaufrichtung
(MD) mittels mindestens einer Verschiebeeinrichtung lokal, sektional
und/oder gesamtheitlich in Maschinenlaufrichtung (MD) oder entgegen
der Maschinenlaufrichtung (MD) verschiebbar sein. Die Lamelle kann
gemäß dem Stand der
Technik dabei sektioniert ausgeführt
sein.
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Alternativ oder ergänzend kann
die Kontur der Lamelle und/oder des Trennelements in Maschinenlaufrichtung
(MD) und/oder in Maschinenquerrichtung (CD) insbesondere lokal,
sektional und/oder gesamtheitlich veränderbar sein.
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Die Kontur der Lamelle und/oder des
Trennelements ist vorzugsweise durch das Erzeugen mindestens einer
leichten Verformung, insbesondere einer Verschiebung oder einer
Wölbung,
infolge mindestens einer Krafteinwirkung oder aufgrund mindestens
einer aufgesetzten und verschiebbaren Abdeckung, insbesondere einer
Platte und dergleichen, oder aufgrund verschiedener beaufschlagbarer
Einbauten, insbesondere Druckkammern, Temperaturzonen, Piezo-Stellantrieben
und dergleichen, veränderbar.
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Um eine sehr gute Beeinflussung der
Faserorientierung in einer aus mindestens einer Faserstoffsuspension
hergestellten Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn,
zu erreichen, erfolgt die Geometrieänderung – in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension
gesehen – im
letzten Drittel oder auf den letzten 300 mm im Bereich der Stoffauflaufdüse.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
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Es zeigen
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1 bis 5: verschiedene Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs
in schematisierten Ansichten.
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Die 1 zeigt
eine schematisierte Seitenansicht eines Stoffauflaufs 1 einer
Herstellungsmaschine, insbesondere Papier- oder Kartonmaschine, zur
Herstellung einer Faserstoffbahn 2, insbesondere Papier-
oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension 3,
mit einer Stoffauflaufdüse 4, die
zwei sich quer über
die Maschinenbreite erstreckende Breitenwände (untere Düsenwand 5,
obere Düsenwand 6)
umfasst. Die Stoffauflaufdüse 4 ist
bei bestimmten Papier- und
Kartonsorten mit mindestens einer Lamelle 7 und bei mehrschichtigen
Stoffaufläufen
mit mindestens einem Trennelement 8 versehen, wobei in
der 1 sowohl die Lamelle 7 als auch
das Trennelement 8 als ein einzelnes Element beispielhaft
mittels einer gestrichelten Linie dargestellt sind. Selbstverständlich umfasst
der Stoffauflauf 1 noch eine Zufuhreinrichtung für die Faserstoffsuspension 3,
insbesondere ein Querverteilrohr oder einen Rundverteiler, und mindestens
einen zwischen der Zufuhreinrichtung und der Stoffauflaufdüse 4 angeordneten
turbulenzerzeugenden Bereich, insbesondere ein Rohrgitter und/oder
einen Tur bulenzerzeuger, wobei diese Baugruppen nicht explizit dargestellt,
dem Fachmann jedoch bekannt sind.
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Es ist nunmehr mindestens eine Geometrie im
Bereich der Stoffauflaufdüse 4 zur
Beeinflussung der Faserorientierung in der Faserstoffsuspension 3 veränderbar,
vorzugsweise regelbar/steuerbar. Im Hinblick auf die Ermöglichung
dieser Geometrieänderung
ist zumindest die Kontur K der oberen Düsenwand 5 und/oder
der unteren Düsenwand 6 der
Stoffauflaufdüse 4 in
Maschinenlaufrichtung (MD) (Pfeil) und/oder in Maschinenquerrichtung
(CD) (Pfeil) veränderbar.
In 1 besteht beispielsweise
jede Düsenwand 5, 6 aus
mindestens einer biegeweichen Platte 9, die mittels mindestens
einer Verformungseinrichtung 10 mechanisch und/oder elektromechanisch
und/oder pneumatisch/hydraulisch verformbar ist, wobei die Richtungen
der Verformungen durch Pfeile dargestellt sind. Die jeweilige Verformung
kann lokal, sektional und/oder gesamtheitlich bewirkt werden. Die
mechanische Verformungseinrichtung 10 kann beispielsweise
eine an sich bekannte Spindeleinheit mit jeweiligem Antrieb oder
mindestens ein Exzenterantrieb sein, die elektromechanische Verformungseinrichtung 10 kann
beispielsweise ein Stellmotor sein und die pneumatische/hydraulische
Verformungseinrichtung 10 kann beispielsweise mindestens
eine Zylindereinheit oder ein Druckpolster sein. Die jeweilige Verformungseinrichtung 10 ist
in 1 lediglich schematisiert
dargestellt.
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Die Geometrieänderung erfolgt – in Strömungsrichtung
S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3 gesehen – im letzten
Drittel oder auf den letzten 300 mm im Bereich der Stoffauflaufdüse 4.
Dabei führen minimale Änderungen
im Bereich von wenigen Zehntel Millimetern im Düsenquerschnitt zu signifikanten Änderungen
der Faserorientierung. Zum Beispiel können örtlich 0,1 mm Dicke in Maschinenquerrichtung
(CD) (Pfeil) eine Änderung
des Faserorientierungswinkels von bis zu 2 Grad erzeugen.
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Die beiden 1a und 1b zeigen
in schematisierter Darstellung je eine Düsenwand 5, 6 mit
eingelegter biegeweicher Platte 9, die von einer nicht
explizit dargestellten Verformungseinrichtung 10 entsprechend
verformt wird. Die Verformung kann dabei sektioniert oder in Maschinenquerrichtung
(CD) (Pfeil) mehrmals sektioniert erfolgen und die biegeweiche Platte 9 kann
auf ihrer Abströmseite 11 mindestens
einen Stufensprung 12 aufweisen.
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Die 2 zeigt
eine schematisierte Seitenansicht einer Lamelle 7 oder
eines Trennelements 8 eines Stoffauflaufs 1 einer
Herstellungsmaschine, insbesondere Papier- oder Kartonmaschine.
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Dabei ist vorgesehen, dass mindestens
eine Geometrie im Bereich der Stoffauflaufdüse 4 zur Beeinflussung
der Faserorientierung 3 in der Faserstoffsuspension veränderbar,
vorzugsweise regelbar/steuerbar, ist.
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Im Hinblick auf die Ermöglichung
dieser Geometrieänderung
ist die Lamelle 7 oder das Trennelement in bekannter Weise
in einer Halterung 7.1 vorzugsweise schwenkbar gelagert.
Die Lamelle 7 oder das Trennelement 8 selbst ist
vorzugsweise beidseitig mit einer verschiebbaren Abdeckung 7.2 (Verschiebepfeil
V) versehen. Die verschiebbare Abdeckung 7.2 kann beispielsweise
als mindestens zwei aufgesetzte Platten ausgeführt sein, wobei die Platten
sektioniert sein können
und verschiedene Größen, Höhen und
Oberflächenbeschaffenheiten
aufweisen können.
Durch diese Verschiebung der Abdeckung 7.2 mittels mindestens
einer, vorzugsweise zweier Verschiebeeinrichtungen 15 wird
also eine Geometrieänderung
im Bereich der Stoffauflaufdüse 4 herbeigeführt.
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Die 3 zeigt
eine schematisierte Seitenansicht einer Lamelle 7 oder
eines Trennelements 8 eines Stoffauflaufs 1 mit
veränderbarer
Kontur K. Die Kontur K ist dabei mittels verschiedener beaufschlagbarer
Einbauten 13, insbesondere Druckkammern, Temperaturzonen,
Piezo-Stellantrieben und dergleichen, veränderbar, wobei diese Einbauten 13 und
deren Betriebseinheiten (Antriebseinheit, Regel-/Steuereinheit und
dergleichen) 14 lediglich schematisch dargestellt sind.
Diese Einbauten können
sowohl in Maschinenlaufrichtung (MD) (Pfeil) als auch in Maschinenquerrichtung
(CD) (Pfeil) lokal, sektional oder gesamtheitlich sektioniert sein.
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Auch die 4 und 5 zeigen
in perspektivischer Ansicht je eine Lamelle 7 oder ein
Trennelement 8 eines nicht dargestellten Stoffauflaufs 1 mit veränderbarer
Lage L beziehungsweise Kontur K.
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Dabei ist die Lamelle 7 oder
das Trennelement 8 gemäß der Ausführung der 4 in Maschinenlaufrichtung
(MD) (Pfeil) oder entgegen der Maschinenlaufrichtung (MD) (Pfeil)
mittels mindestens einer schematisiert dargestellten Verschiebeeinrichtung 15 gemäß der Verschiebepfeile
V lokal, sektional und/oder gesamtheitlich verschiebbar. Es ergeben
sich damit Geometrieverschiebungen, die beispielhaft in gestrichelter
Form angedeutet sind.
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Auch ist gemäß der Ausführung der 5 die Kontur K der Lamelle 7 oder
des Trennelements 8 in Maschinenlaufrichtung (MD) (Pfeil)
und/oder in Maschinenquerrichtung (CD) (Pfeil) mittels mindestens
einer schematisiert dargestellten Verschiebeeinrichtung 15 gemäß des Verschiebepfeils
V lokal, sektional und/oder gesamtheitlich veränderbar. Es ist deutlich erkennbar,
dass die Kontur K der Lamelle 7 und/oder des Trennelements 8 durch
das Erzeugen mindestens einer leichten Verformung (gestrichelte Linie),
insbesondere einer Verschiebung oder einer Wölbung, infolge mindestens einer
Krafteinwirkung KE (Pfeil) veränderbar
ist.
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Die in den 1 bis 5 dargestellten
Möglichkeiten
zur bereits beschriebenen Beeinflussung der Faserorientierung in
einer bekannten Faserstoffbahn aufgrund einer Geometrieänderung
im Bereich der Stoffauflaufdüse
können
selbstverständlich
mit mindestens einer bekannten Regel- und/oder Steuereinrichtung
geregelt beziehungsweise gesteuert werden. Die jeweilige Einrichtung
kann dabei an ein Prozessleitsystem angeschlossen sein, welches
wiederum Teil einer übergeordneten
Einheit sein kann.
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Der erfindungsgemäße Stoffauflauf 1 eignet sich
in hervorragender Weise zur Durchführung des genannten erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Beeinflussung der Faserorientierung in einer aus mindestens
einer Faserstoffsuspension hergestellten Faserstoffbahn, insbesondere
einer Papier- oder Kartonbahn.
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Zusammenfassend ist festzuhalten,
dass durch die Erfindung sowohl ein Verfahren als auch ein Stoffauflauf
der eingangs genannten Art geschaffen wird, welche die Beeinflussung
der Faserorientierung in einer aus mindestens einer Faserstoffsuspension
hergestellten Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn,
in schneller, kostengünstiger
und zuverlässiger
Weise bei einer hohen Runnability der Herstellungsmaschine, insbesondere einer
Papier- oder Kartonmaschine, ermöglichen.
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- 1
- Stoffauflauf
- 2
- Faserstoffbahn
- 3
- Faserstoffsuspension
- 4
- Stoffauflaufdüse
- 5
- Untere
Düsenwand
(Breitenwand)
- 6
- Obere
Düsenwand
(Breitenwand)
- 7
- Lamelle
- 7.1
- Halterung
- 7.2
- Abdeckung
- 8
- Trennelement
- 9
- Platte
- 10
- Verformungseinrichtung
- 11
- Abströmseite
- 12
- Stufensprung
- 13
- Einbauten
- 14
- Betriebseinheit
- 15
- Verschiebeeinrichtung
- CD
- Maschinenquerrichtung
(Pfeil)
- K
- Kontur
- L
- Lage
- KE
- Krafteinwirkung
(Pfeil)
- MD
- Maschinenlaufrichtung
(Pfeil)
- S
- Strömungsrichtung
(Pfeil)
- V
- Verschiebepfeil