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Entwässerungsvorrichtung für Langsiebpapiermaschinen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbessern und Regeln der Entwässerung auf
der Siebpartie von Langsiebpapiermaschinen und bezweckt insbesondere, die Entwässerung
mit geringeren Störungen der Blattbildung auf dem Sieb der Papiermaschine auszuführen.
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Bei Langsiebpapiermaschinen wird bekanntlich eine Fasersuspension
auf das Sieb gegeben. Ein größerer Teil des Suspensionswassers wird durch das Sieb
entfernt, wobei die Fasern auf dem Sieb in Form eines zusammenhängenden verfilzten
Faservlieses verbleiben. Die Entwässerung erfolgt grundsätzlich in der Nachbarschaft
von bestimmten, das Sieb tragenden Mitteln, wie den Brustwalzen, Registerwalzen
usw.
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Bei der Papierherstellung auf solchen Maschinen treten aber verschiedene
Probleme auf. Eines besteht darin, die Entwässerung des Stoffes ohne wesentliche
Entfernung von feinen Fasern, Füllstoffen od. dgl. durchzuführen. Ein zweites Problem
liegt darin, daß Aufwürfe erfolgen können, d. h. daß während des Laufes des Stoffes
über die Siebpartie Aufspritzungen oder Aufwurfsäulen entstehen. Solche Aufwürfe
treten besonders bei steigender Maschinengeschwindigkeit in Erscheinung. Diese Erscheinung
beruht im wesentlichen auf dem Sog als Folge der Entwässerung an oder in der Nähe
von gewissen, das Sieb tragenden Mitteln. Solche Aufwürfe treten somit in den Bereichen
auf, die unmittelbar der Berührung einer Registerwalze mit dem Sieb und insbesondere
von sich unmittelbar der Brustwalze anschließenden Registerwalzen folgen. Diese
Aufwürfe sind natürlich für die Bahnbildung nachteilig, weil hierdurch die Gleichmäßigkeit
der Faserverteilung über das Sieb gestört wird, so daß sich ein Vlies von minderwertiger
Qualität ergibt. Zusätzlich verringert auch ein Aufwerfen des sich bildenden Faservlieses
das Zurückhalten des Feingutes.
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Bei Langsiebrnaschinen des alten und langsamen Typs wird der Stoff
aus dem Auflaufspalt auf das Sieb an der Brustwalze aufgegeben, von wo das den Stoff
tragende Sieb über Registerwalzen, Saugkästen und Gautschwalzen verläuft, worauf
das Vlies vom Sieb abgenommen und in die Preßpartie übergeführt wird. Die Entwässerungskapazität
einer solchen Walze steigt mit der Laufgeschwindigkeit des Siebes und ist gleichzeitig
direkt proportional dem Walzendurchmesser. Bei mit hohen Geschwindigkeiten arbeitenden
Maschinen verläuft daher die Entwässerung so plötzlich, daß Störungen oder Aufwürfe
in einem Grade verursacht werden, daß sie sich nachteilig auf die Blattbildung auswirken.
Da die Brustwalze einen verhältnismäßig großen Durchmesser hat, wird der Anteil
der Entwässerung an der Brustwalze bei wachsender Maschinengeschwindigkeit sehr
hoch. Dies ergibt auch einen merkbaren Aufwurf an der Brustwalze schon bei niedrigeren
Geschwindigkeiten als bei solchen, bei welchen Aufwerfungen bei den Registerwalzen
fühlbar werden. Aus diesem Grund wird bei schnell laufenden Papiermaschinen der
Stoff aus dem Auflaufspalt besser über die Brustwalze hinweg und erst hinter ihr
außerhalb ihres Bereiches auf das Sieb aufgegeben. Die Entwässerung tritt bei dem
Lauf des Siebes auf die Gautschwalze hin ein, wobei diese Entwässerung durch die
Saugwirkung der Registerwalzen und der Saugkästen unterstützt wird.
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Solche bei hoher Geschwindigkeit auftretenden Aufwürfe sind nun besonders
ausgeprägt in dem Abschnitt der Registerwalzen. Zwei Faktoren insbesondere bedingen
hier die Bildung von Aufwürfen; erstens die Saugwirkung, welche durch die Registerwalzen
hervorgerufen wird, und zweitens die Wirkung des Wassers, welches in den Einlaufspalt
einer Registerwalze entweder durch Mitführen an der Unterseite des Siebes oder durch
die vorhergehende Walze eingebracht wird. Verschiedene Versuche wurden zur Lösung
dieses Problems unternommen. Es wurden Prallbleche von verschiedener Gestalt und
Größe zwischen den Registerwalzen angewendet, um das abgezogene Wasser vom Eintritt
in den Spalt der folgenden Walze abzulenken. Diese mit der Unterseite des Siebes
in Berührung stehenden Prallbleche haben bisweilen die Form von mitlaufenden, umlaufenden
oder auch feststehenden Schabern oder Abstreifern erhalten. Diese Schaber haben
eine dreifache Funktion, nämlich, das Wasser von der Unterseite des
Siebes
zu entfernen, die notwendige Ablenkung dieses Wassers auszuführen und das Sieb zwischen
den Registerwalzen zu tragen.
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Es sind neuerdings auch feststehende, über die Breite der Siebbahn
sich erstreckende Abstreifer bekanntgeworden, bestehend aus einem fest am Maschinengestell
angeordneten, als Träger für das obere Trum des darüberlaufenden Siebes dienenden
und quer zu dessen Laufrichtung sich erstreckenden Abstreifer, der - ausgehend von
seiner vorderen spitzwinkligen Leitkante - einen ebenen, mit dem Sieb in Berührung
stehenden Teil aufweist, welcher in einen geradlinig stark abfallenden Teil übergeht.
Aber auch diese bekannte Einrichtung hat sich nur in bescheidenem Maße als ausreichend
gezeigt, da hierbei im wesentlichen nur die vordere spitzwinklige Leitkante des
Abstreifers an der Entwässerung beteiligt ist.
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Die vorliegende Erfindung geht nun von der Entwässerungseinrichtung
der zuletzt genannten Art aus und bezweckt, deren Entwässerungswirkung zu verbessern,
wobei die erwähnten Aufwürfe im wesentlichen ohne bemerkenswerte Beeinträchtigung
der Entwässerungskapazität verringert oder ausgeschaltet werden.
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Die Erfindung besteht darin, daß bei Entwässerungsvorrichtungen, bestehend
aus einem fest am Maschinengestell angeordneten, als Träger für das obere Trum des
darüberlaufenden Siebes dienenden und quer zu dessen Laufrichtung sich erstreckenden
Abstreifer, der - ausgehend von seiner vorderen spitzwinkligen Leitkante - einen
ebenen, mit dem Siel> in Berührung stehenden Teil aufweist, welcher in einen geradlinig
abfallenden Teil übergeht, erfindungsgemäß der geradlinig abfallende Teil mit dein
Sieb einen Winkel von nicht mehr als 5°, gemessen bei Maschinenstillstand, bildet.
Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann ferner der abfallende Teil zur
Einstellung des Winkels schwenkbar ausgebildet sein, wodurch der Entwässerungsgrad
in Anpassung an die Stoff- und Maschinenbedingungen geändert und überwacht werden
kann.
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Schließlich kann der ebene, mit dem Sieb in Berührung stehende Teil
derart lang bemessen sein, daß die durch das Sieb und den abfallenden Teil begrenzte
Zone gegen das Einschleusen von Luft abgedichtet ist.
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An Hand der Zeichnungen soll der Gegenstand der Erfindung nachstehend
näher erläutert werden.
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Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt eines Abstreifers nach der
Erfindung und Fig. 2 der Querschnitt einer weiteren Ausführungsform.
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Nach Fig. l verläuft das schematisch angedeutete Papiermaschinensieb
in Pfeilrichtung von links nach recht. Ein Abstreiferelement, welches allgemein
mit 2 bezeichnet wird, erstreckt sich über die ganze Siebbreite und ist in geeigneter
Weise am :Maschinengestell befestigt. Die Leitkante 3 wirkt als Schaber zur Entfernung
des an der Unterseite des Siebes anhängenden Wassers. Zu diesem Zweck ist die Leitkante
in Form eines spitzen Winkels ausgebildet. Es wurde dabei festgestellt, daß ein
Winkel von etwa 30° das Abschaben in ausreichender Weise bewirkt. Die Oberfläche
des Abstreifers besteht aus einem ebenen Teil 4 in Berührung mit dem Sieb und einem
abfallenden Teil 5. Die Länge des ebenen Teiles 4 ist nicht besonders wichtig. Sie
soll jedoch genügend groß sein, um die erforderliche Tragfläche für das Sieb zu
geben und um eine Dichtwirkung, wie im einzelnen noch unten beschrieben wird, auszuüben.
Die Größe des Winkels zwischen Sieb und dem abfallenden Teil sowie die Länge des
letzteren sind jedoch von großer Bedeutung. Für eine gegebene Länge des abfallenden
Teiles, eine gegebene Maschinengeschwindigkeit und eine gegebene Stoffbeschaffenheit
ist das Entwässerungsvolumen in der Hauptsache proportional der Winkelgröße bis
zu einem kritischen Höchstwert des Winkels von ungefähr 5°, während darüber die
Entwässerung aufhört. Wenn auch theoretisch die untere Grenze des Winkels des abfallenden
Teiles Null ist, macht die Abnutzung der Flächenkonturen es schwierig, Winkel von
weniger als ungefähr 1° zu erhalten. Da weiterhin Winkel, geringer als 1°, sehr
kleine Entwässerungskapazitäten für das Element ergeben, ist es zweckmäßig, den
Winkel in dem Bereich von ungefähr 1 @ bis 5° zu halten. Für einen gegebenen Stoff
wächst bei Erhöhung der Länge des abfallenden Teiles die Entwässerung bis zu einem
Punkt, wo der Entwässerungswiderstand des Stoffes zur Auswirkung kommt, wonach eine
sehr geringe weitere Entwässerung bei weiterem Erhöhen der Länge des abfallenden
Teiles auftritt. Die Höchstlänge des abfallenden Teiles für einen gegebenen Winkel
fällt entsprechend der Lage des Abstreifers entlang der Maschinenarbeitsrichtung.
Diese Länge verringert sich ebenso, wie der Abstand zum Auflaufspalt steigt. Praktisch
wurde gefunden, daß die Länge der abfallenden Teile geringer als ungefähr 15 cm
gehalten werden soll. Für einen gegebenen Stoff und eine gegebene Länge des abfallenden
Teiles steigt auch die Entwässerung bei Erhöhung der Maschinengeschwindigkeit. Die
praktischen Grenzen der Beziehung Geschwindigkeit-Entwässerung sind durch den Punkt,
bei welchem der in der Entwässerungszone entwickelte Sog Kavitation bewirkt, und
durch das Ausmaß der oben erörterten Aufwurfbildung bestimmt. Es dürfte auch selbstverständlich
sein, daß die Entwässerungskapazität durch die Eigenschaften des zu bearbeitenden
Stoffes beeinflußt wird. Der Vorgang ist eine Art Filtration, und die Eigenschaften
eines besonderen Stoffes, welche seine Filtrierbarkeit beeinflussen, werden in ähnlicher
Weise die Anwendung der Erfindung beeinflussen.
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Der abfallende Teil bewirkt, wie erwähnt, die Bildung einer Saugzone
unter dem Sieb. Dieser Sog bewirkt durch das Sieb eine zusätzliche Entwässerung
des darauf befindlichen Stoffes. Wenn an der Leitkante des Abstreifers 2 keine Abdichtmittel
vorgesehen sind, wird dieser Sog auch Luft in den Spalt oberhalb der Leitkante ziehen,
wodurch ein Verlust an Entwässerungskapazität verursacht wird. Zur Erzielung einer
Abdichtung finden zwei Mittel Anwendung. Erstens bewirkt die Schabe- oder Leitkante
3, daß das an der Unterseite des Siebes mitgeführte Wasser abwärts über die Leitkante
fließt, so daß der Einzug von Luft in den Spalt verhindert wird. Zweitens unterstützt
die Anordnung eines ebenen Teiles 4 in Berührung mit dem Sieb die Abdichtung gegen
den Eintritt von Luft. Im allgemeinen wurde ein ebener Teil von 12,5 mm als ausreichend
festgestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß bei sehr hohem Entwässerungsanteil die
Abdichtwirkung durch das über die Schabekante herabfließende Wasser schon ausreichend
sein kann, so daß der ebene Teil verkleinert werden kann.
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Als Beispiel für praktisch festgestellte Ergebnisse und insbesondere
für Dimensionen und andere Bedingungen sei folgendes angeführt: Bei einer Zeitungspapiermaschine
mit einer Stoffauflaufkonsistenz von 0,61/o wurde ein feststehendes Element mit
einem abfallenden Teil von 10 cm Länge
und mit einem Winkel zwischen
Sieb und Oberfläche des abfallenden Teiles von 21,`z°, gemessen bei Maschinenstillstand,
unter Maschinengeschwindigkeiten von 450 m pro Minute verwendet. Die Aufwurfbildung
war praktisch ohne Bedeutung. Mit dem gleichen Stoff und einer Maschinengeschwindigkeit
in der Größe von 750 m pro Minute kann ein maximaler Winkel ohne Aufwurfbildung
von ungefähr 13l4°, in gleicher Weise gemessen, zur Anwendung kommen. Ein feststehendes
Element mit einem abfallenden Teil von 3,8 cm Länge und einem Winkel von 3° kann
für Maschinengeschwindigkeiten bis zu 600 m pro Minute mit einem ähnlichen Stoff
ohne Aufwurfbildung Anwendung finden.
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Es ist ferner zu bemerken, daß die Ausführung der beschriebenen Erfindung
im einzelnen auch den Arbeitsbedingungen einer gegebenen Maschine anzupassen ist.
Der Winkel des abfallenden Teiles 5 zu dem Sieb muß vorbestimmt werden, wie schon
ausgeführt wurde, um einer gegebenen Stoffkonsistenz und einer gegebenen Maschinengeschwindigkeit
zu entsprechen. Sofern der Abstreifer nach Fig. 1 unter Berücksichtigung der besonderen
Arbeitsbedingungen entworfen und ausgeführt wird, kann die Entwässerungswirkung
einer solchen Einheit nicht mehr verstellt werden.
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Die Ausführung nach Fig. 2 besitzt jedoch zusätzlich noch den Vorteil,
daß sie die Einstellung des Winkels des abfallenden Teiles zum Sieb ermöglicht.
Dies ergibt, daß ein solcher Abstreifer mit einstellbarem Winkel besonders geeignet
ist, eine Anpassung an verschiedene Stoffbedingungen und Maschinengeschwindigkeiten
an einer gegebenen Anlage vorzunehmen, indem der Entwässerungsgrad des Abstreifers
durch entsprechende Einstellung des Winkels verändert wird. Nach Fig.2 läuft das
Sieb, wie dargestellt, wieder von links nach rechts. Bei dem allgemein mit 2 bezeichneten
Abstreifer ergibt der ebene Teil 4 die notwendige Tragfläche für das Sieb, ebenso
dient er zur Unterstützung der mehrfach erwähnten Abdichtwirkung. Der flache Teil
4 ist mit einer spitzwinkeligen Leitkante 3 versehen, welche als Schaber zur Entfernung
des an der Unterseite des Siebes anhängenden Wassers dient. Der abfallende Teil
5 ist an dem Tragarm 6 mittels des Scharnierteiles 7 und dem am Tragarm sitzenden
Scharnierlager 8 angebracht. Der ebene Teil 4 ist fest an dem Tragarm 6 mittels
Schrauben 9 befestigt. Der ebene Teil 4 kann aber auch mit dem Tragarm aus einem
Stück bestehen. Der abfallende Teil 5 ist an seiner vorderen Kante 10 radial zum
Mittelpunkt des Scharnierzapfens 8 gekrümmt und paßt in eine entsprechende ausgebildete
Aushöhlung 11 an dem Rückteil des ebenen Teiles 4. Zweckmäßig ist es, die Oberflächen
10 und 11 glatt auszubilden, so daß sie saugend aufeinandergleiten, um den Eintritt
von Luft zwischen den Flächen 10 und 11 zu verhindern. Wenn man Luft durch einen
Spalt zwischen diesen beiden Flächen eintreten lassen würde, würde dadurch die Entwässerungswirkung
verringert werden. Das rückwärtige Ende 12 des abfallenden Teiles ist vorzugsweise
ebenfalls gekrümmt. Hierdurch wird die Ableitung des Wassers, welches durch den
abfallenden Teil 5 von dem Sieb abgezogen wird, unterstützt.