DE19650588A1 - Stoffauflauf einer Papiermaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zur Verminderung der Wirkbreite einer sektionalen Flüssigkeitseinspeisungen im Eintrittsbereich eines Turbu­ lenzeinsatzes in den Hauptstrom einer Stoffsuspension im Stoffauflauf einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papierbahn.

Ein solcher Stoffauflauf soll das Stoffdichte- und Faserorientierungs­ querprofil der Papierstoffsuspension spätestens vor dem Auslaufspalt derart einstellen, daß das Flächengewichts- und Faserorientierungs­ querprofil der Papierbahn über die gesamte Breite den gewünschten Anforderungen entspricht, das bedeutet in der Regel konstant ist.

Hierfür wird ein moderner Stoffauflauf mit sektionalen Flüssigkeits­ zuführungen ausgestattet, die es ermöglichen beispielsweise Sieb­ wasser sektionsweise individuell in den Stoffauflauf zuzuführen und damit die Dichte der Stoffströmung und im Ergebnis die Bahndicke in dieser Sektion zu beeinflussen und/oder durch sektionsweises Zufüh­ ren von Stoffsuspension Querströmungen im Stoffauflauf zu erzeugen, die das Faserorientierungsquerprofil der erzeugten Bahn beeinflussen.

Ein solcher Stoffauflauf ist beispielsweise aus der deutschen Patent­ schrift DE 43 20 243 C2 bekannt.

Dieser bekannte Stoffauflauf umfaßt eine maschinenbreite Stoff­ zuführung mit einem Querverteiler, einen beziehungsweise zwei Turbulenzeinsätze mit gegebenenfalls einem dazwischen liegenden Zwischenkammer und einer Auslaufdüse. Weiterhin sind eine Vielzahl von individuell einstellbaren Zufuhrleitungen von Flüssigkeit im Be­ reich der Turbulenzeinsätze vorgesehen, die sektionsweise Sieb­ wasser oder Stoffsuspension oder sonstige Additive der Hauptströ­ mung des Stoffauflaufes zuführen können.

Nachteilig bei dieser Ausgestaltung des Stoffauflaufes - insbesondere bei den Ausführungsformen, bei denen die sektionsweise Zuführung in einen seitlich nicht begrenzten Kanal vorgenommen wird (Fig. 6, 9, 10, 12) - ist, daß die Wirkbreite der Flüssigkeitszuführung nicht begrenzt ist und zusätlich auch abhängig von der Quantität der zu­ geführten Flüssigkeit ist.

Aufgabe der Erfindung ist es einen Stoffauflauf mit einer sektionierten Flüssigkeitszufuhr dahingehend zu verbessern, daß er die Wirkbreite der Flüssigkeitszufuhr reduziert ist, beziehungsweise ein Verfahren einer sektionierten Flüssigkeitszuführung zu beschreiben, das den gleichen Effekt mit sich bringt.

Diese Aufgabe wird einerseits durch die kennzeichnende Merkmale des Anspruches 1 gelöst und andererseits durch ein Verfahren mit den Merkmalen des ersten Verfahrensanspruchs gelöst.

Demgemäß wird vorgeschlagen den an sich bekannten Stoffauflauf zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papierbahn, mit einer maschinenbreiten Zufuhrvorrichtung (z. B. einem Querver­ teiler) für die Stoffsuspension in den Stoffauflauf, mindestens einer Vorrichtung zur Erzeugung von Mikroturbulenz (Turbulenzeinsatz) mit einer Vielzahl von Eintrittsöffnungen, mindestens einem maschinen­ breiten Vorraum vor dem Turbulenzeinsatz, einer Vielzahl von indivi­ duell einstellbaren Einspeisungen von Flüssigkeit in den Vorraum am Anfangsbereich des Turbulenzeinsatzes und einer maschinenbreiten Auslaufdüse für die Stoffsuspension, dahingehend zu verbessern, daß im Vorraum im Bereich der Flüssigkeitseinspeisung Strömungsleit­ elemente vorgesehen sind, die eine ungewünschte, sektionsüber­ greifende Ausbreitung der Wirkung der Flüssigkeitszuführung verhin­ dern oder zumindest stark reduzieren.

Besondere Ausgestaltungsformen des erfindungsgemäßen Stoff­ auflaufs sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

So kann beispielsweise der Stoffauflauf so gestaltet sein, daß die Einspeisungsrichtung der Flüssigkeit der Strömungsrichtung im Turbulenzeinsatz entgegen gerichtet ist, und/oder die Strömungsleit­ elemente einseitig am Turbulenzeinsatz anliegen, beziehungsweise befestigt sind.

Vorteilhaft kann es auch sein, wenn die Strömungsleitelemente die Form von in Strömungsrichtung gekrümmter Leitschaufeln aufweisen, jedoch können beispielsweise aus Gründen der einfacheren Her­ stellung die Strömungsleitelemente auch eine Kreissegment-, Parabel-, Hyperbelform, eine mehreckige Form oder auch einen geradlinigen Verlauf aufweisen.

Weitere Ausgestaltungsformen des erfindungsgemäßen Stoffauflaufes sind in den Vorrichtungsunteransprüchen angegeben.

Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung wird auch ein Verfah­ ren zur Verminderung der Wirkbreite einer sektionalen Flüssigkeitsein­ speisungen im Eintrittsbereich eines Turbulenzeinsatzes in den Haupt­ strom einer Stoffsuspension im Stoffauflauf einer Maschine zur Her­ stellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papierbahn, vor­ geschlagen, bei dem die Strömung der sektionalen Flüssigkeitsein­ speisung eine Umlenkung in Richtung auf die nächstliegende Eintritts­ öffnung des Turbulenzeinsatzes erfährt. Dies führt zu einer starken Beschränkung des Wirkungsbereiches der Flüssigkeitseinspeisung und ermöglicht damit eine ortsgenaue Korrektur von Fehlern im Produktionsprozeß.

Vorteilhaft kann auch die Strömung der sektionalen Flüssigkeitsein­ speisung der Strömung im Turbulenzeinsatz entgegen gerichtet werden und/oder die Umlenkung der Flüssigkeitseinspeisung un­ mittelbar nach ihrem Eintritt in den Vorraum des Turbulenzeinsatzes vorgenommen werden.

Nachfolgend wird die Erfindung in besonderen Ausgestaltungsformen beschrieben. Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 + 2 Querschnitt durch einen Stoffauflauf im Bereich Querver­ teiler/Turbulenzeinsatz mit gekrümmten Strömungsleit­ elementen am Eintritt des Turbulenzeinsatzes und Flüs­ sigkeitszuführung in den Stegen des Turbulenzeinsatzes.

Fig. 3 Querschnitt durch einen Stoffauflauf im Bereich Querver­ teiler/Turbulenzeinsatz mit gekrümmten Strömungsleit­ elementen am Eintritt des Turbulenzeinsatzes und Flüs­ sigkeitszuführung durch die Deck- und Bodenplatte.

Fig. 4 Ausschnitt aus Fig. 1, mit zusätzlich stirnseitiger Spü­ lung der Strömungsleitbleche.

Fig. 5 Querschnitt durch einen Stoffauflauf im Bereich des Zwischenkanals zum Turbulenzeinsatz mit verschieden­ artig gekrümmten Strömungsleitelementen am Eintritt des Turbulenzeinsatzes und Flüssigkeitszuführung in den Stegen des Turbulenzeinsatzes.

Fig. 6 Querschnitt durch einen Stoffauflauf im Bereich des Zwischenkanals zum Turbulenzeinsatz mit verschieden­ artig gekrümmten Strömungsleitelementen am Eintritt des Turbulenzeinsatzes und Flüssigkeitszuführung durch die Deck- und Bodenplatte.

Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch dargestellt einen Querschnitt durch einen Stoffauflauf im Übergangsbereich vom Querverteiler 1 zum Turbulenzeinsatz 2. Die durch die Hauptzuführung 3 eintretende Stoffsuspensionsströmung ist schematisch durch offene Pfeile dar­ gestellt. Im gestrichelt umrandeten Vorraum 4 - der nicht unbedingt einen abgrenzbaren Raum darstellt, sondern nur zur besseren Be­ schreibung der Erfindung dient - zum Turbulenzeinsatz 2 befindet sich eine Vielzahl von gekrümmten Strömungsleitelementen 5, deren eines Ende am jeweiligen Steg 6 des Turbulenzeinsatzes befestigt ist. Die Stege 6 des Turbulenzeinsatzes 3 verfügen jeweils über eine Zu­ fuhrleitung 7, deren Austrittsöffnung 8 sich an der Stirnseite des Steges 6 befindet und die - im Falle der sektionalen Flüssigkeits­ zuführung durch diese Öffnung - einen Strömung erzeugt, die der Strömungsrichtung 9 im Turbulenzeinsatz entgegen gerichtet verläuft. Ohne die Strömungsleitelemente verteilt sich die sektional zugeführte Flüssigkeit am Eintritt des Turbulenzeinsatzes und führt zu einem, im Normalfall unerwünscht verbreiterten Wirkbereich. Durch die An­ bringung der erfindungsgemäßen Strömungsleitelemente wird die Wirkbreite einer örtlichen Flüssigkeitszuführung auf den direkt benach­ barten Eintritt des Turbulenzeinsatzes beschränkt. Dies führt zu der gewünscht örtlich schärferen Abgrenzung der Einflußnahme der sektionalen Zuführung von Flüssigkeit und ermöglicht eine genauere Reaktion auf zu beseitigende Fehler im Querprofil der erzeugten Faserlage.

Die Ausgestaltungsvarianten der Fig. 1 und 2 unterscheiden sich dahingehend, daß die Lage zwischen den Zuführleitungen 7 und den Strömungsleitelementen 5 vertauscht ist. In der Variante der Fig. 2 liegt die Öffnung 8 der Leitung 7 nahe hinter dem nächstbenachbarten Strömungsleitelement 5 und wird damit nicht von dem nachfolgenden Strömungsleitelement 5 "überdacht", während das Strömungsleit­ element 5 jedoch über die nächstgelegene Eintrittsöffnung 10 des Turbulenzeinsatzes 2 überhängt. Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 befindet sich auf der Stirnseite der Stege 6 des Turbulenzeinsatzes 2, in Hauptströmungsrichtung der Stoffsuspension gesehen, zunächst die Öffnungen 8 der Zuführleitungen 7 gefolgt von den Strömungsleit­ elementen 5, die der Hauptströmungsrichtung entgegen gekrümmt in den Vorraum 4 hineinragen und die Öffnung "überdachen" und somit auch bei relativ intensiver Zufuhr von Flüssigkeit durch die Zuführ­ leitungen 7 eine Abschirmung bewirken. Ein Überhang der Strö­ mungsleitelemente 5 über eine Eintrittsöffnung 10 ist in diesem Beispiel nicht dargestellt, jedoch kann zur weiteren Verbesserung der Abschirmwirkung ein entsprechender Überhang förderlich sein.

Eine hier nicht dargestellte Ausführungsform kann auch dahin gehen, daß die Ausströmrichtung aus den Zuführleitungen 7 seitlich radial gegen die Krümmung Strömungsleitelemente 5 gerichtet wird, um mit noch höheren Ausströmgeschwindigkeiten arbeiten zu können, eine bessere Durchmischung zu bewirken und trotzdem die Wirkbreite der Konsistenz- und/oder Mengenänderung zu begrenzen.

Fig. 3 zeigt ebenfalls einen Querschnitt durch einen Stoffauflauf im Übergangsbereich vom Querverteiler 1 zum Turbulenzeinsatz 2. Im gestrichelt umrandeten Vorraum 4 zum Turbulenzeinsatz 2 befindet sich in dieser Ausführungsform eine Vielzahl von Bohrungen in der Deck- und/oder Bodenplatte des Vorraumes 4, durch die sektions­ weise individuell Flüssigkeit in den Vorraum 4 eingedüst werden kann. An den Stirnwänden der Stege 6 sind wiederum Strömungsleitele­ mente 5 angebracht, die dafür sorgen, daß die zugeführte Flüssigkeit unabhängig von der zugeführten Menge ausschließlich in den nächst­ gelegenen Kanal 11 des Turbulenzeinsatzes gelangt und somit eine enge Abgrenzung der beeinflußten Sektion bietet. Die Zuführleitung 7 kann bei dieser Ausführungsform direkt an der Boden- oder Deckplatte enden oder auch tiefer in den Vorraum 4 hineinreichen, beziehungs­ weise sogar mehrere Austrittsöffnungen über die Länge der Leitung besitzen um ein gleichmäßiges Profil über die z-Richtung zu erhalten. Es kann allerdings auch ein höhenverstellbares Tauchrohr gewählt werden, mit dem das Profil in z-Richtung individuell beeinflußt werden kann.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Form der Strömungsleit­ elemente 5 stellt keine Einschränkung auf diese spezielle Ausgestal­ tung dar, so kann beispielsweise aus Gründen der einfacheren Her­ stellung eine Kreissegment-, Parabel-, Hyperbelform, eine mehreckige Form oder auch ein geradliniger Verlauf der Strömungsleitelemente 5 gewählt werden.

Eine Möglichkeit zur Reinigung beziehungsweise Reinhaltung der Vorderkanten der Strömungsleitelemente 5 ist in der Fig. 4 dar­ gestellt. Hierzu sind die Strömungsleitelemente 5 an ihrer Vorderkante mit Bohrungen 12 versehen, die wiederum ein oder mehrere Schlitze oder Löcher 13.1, 13.2 und 13.3 aufweisen. Im Betrieb oder während eines Betriebsstillstandes kann durch diese Bohrungen Klarwasser oder eine sonstige Reinigungsflüssigkeit hindurch gepreßt werden, so daß eventuell an der Kante haftende Fasern oder Verschmutzungen beseitigt werden.

Die Fig. 5 und 6 zeigen die Eingangssituation in einen Turbulenz­ einsatz 2 von einem Raum 14 aus, durch den die Stoffsuspensions­ strömung - im Gegensatz zu dem in den Fig. 1-3 gezeigten Quer­ verteilern 1 - im wesentlichen parallel in Richtung auf den Turbulenz­ einsatz 2 gerichtet ist. Beispielsweise kann es sich dabei um einen Zwischenkanal zwischen zwei Turbulenzerzeugern oder aber auch um einen Querverteiler handeln, der so gestaltet ist, daß sich die parallele Strömung rechtzeitig vor dem Eintritt in den Turbulenzerzeuger ein­ stellt.

Fig. 5 zeigt eine sektionierte Flüssigkeitszuführung - ähnlich Fig. 1 + 2 - mit Hilfe von jeweils einer oder zwei Zuführleitungen 7 in den Stegen 6, deren Austrittsöffnungen der Hauptströmung entgegenge­ richtet sind. Im gezeigten Beispiel sind verschiedene Ausführungs­ formen von erfindungsgemäßen Strömungsleitelementen 5.1-5.6 dargestellt, wobei normalerweise in einem Stoffauflauf alle Strö­ mungsleitelemente die gleiche Form aufweisen. Allerdings kann es bei entsprechenden Strömungsverhältnissen, insbesondere in den Rand­ bereichen, auch notwendig sein, um einem Stoffauflauf Strömungsleit­ elemente mit unterschiedlichen Formen einzusetzen. Allen Strö­ mungsleitelementen ist gemeinsam, daß sie so vor beziehungsweise seitlich der Austrittsöffnungen 8 angeordnet sind, daß der direkte Strahl aus den Zuführleitungen in Richtung der Hauptströmung abge­ lenkt wird und/oder ein Übergreifen einer Zuführung von Flüssigkeit aus einer weiter entfernten Zuführleitung 7 unterbunden wird.

Eine weitere Ausführungsform mit Eindüsungen über die Deck- und/oder Bodenplatte, ähnlich der Ausführung in Fig. 3, ist in Fig. 6 dargestellt. In dieser schematischen Darstellung befinden sich die Zuführleitungen 7 jeweils etwa mittig vor den Einstrittsöffnungen 10 der Turbulenzkanäle 11. An den Stegen 6 sind beispielhaft verschiede­ ne Formen von Strömungsleitelementen 5 angebracht, die entweder aus einem geradlinig verlaufenden Leitblech 5.8 bestehen oder Formen aufweisen, die an ihrem Ende eine Ausweitung aufweisen um danach in schlanker Form an der Steg 6 anzuschließen 5.7, bezie­ hungsweise eine Einbuchtung etwa in der Höhe der Zuführleitung aufweisen und danach strömungsgünstig und ohne Kantenbildung an die Stege 6 anschließen 5.9. Bezüglich der Ausführungen der Flüssig­ keitszuführung wird auf die Ausführungen zu Fig. 3 verwiesen.

Claims (10)

1. Stoffauflauf zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papierbahn, mit:

• 1.1 einer maschinenbreiten Zufuhrvorrichtung (1) für die Stoff­ suspension in den Stoffauflauf,
• 1.2 mindestens einer Vorrichtung zur Erzeugung von Mikroturbu­ lenz (2) (Turbulenzeinsatz) mit einer Vielzahl von Eintrittsöff­ nungen (10),
• 1.3 mindestens einen maschinenbreiten Vorraum (4) vor dem Turbulenzeinsatz,
• 1.4 einer Vielzahl von individuell einstellbaren Einspeisungen (7) von Flüssigkeit in einen Vorraum (4) im Anfangsbereich des Turbulenzeinsatzes (2) und
• 1.5 einer maschinenbreiten Auslaufdüse für die Stoffsuspension, dadurch gekennzeichnet, daß
• 1.6 im Vorraum (4) im Bereich der Flüssigkeitseinspeisung (7) Strömungsleitelemente (5) vorgesehen sind.

2. Stoffauflauf gemäß dem vorgehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisungsrichtung der Flüssigkeit der Strömungsrichtung (9) im Turbulenzeinsatz (2) entgegen gerichtet ist.

3. Stoffauflauf gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitelemente (5) einseitig am Turbulenzeinsatz (2) anliegen beziehungsweise befestigt sind.

4. Stoffauflauf gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitelemente (5) die Form von in Strömungsrichtung gekrümmter Leitschaufeln aufweisen.

5. Stoffauflauf gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß Einspeisungen (7) in den stirnseiti­ gen Stegen (6) des Turbulenzeinsatzes (2) verlaufen.

6. Stoffauflauf gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß Einspeisungen (7) in durch die Deck- und/oder Bodenplatten des Vorraumes (4) geführt sind.

7. Stoffauflauf gemäß einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitelemente (5) eine Kreissegment- oder Parabel- oder Hyperbelform oder Pilzform oder Knochenform oder eine mehreckige oder eine geradlinige Form aufweisen.

8. Verfahren zur Verminderung der Wirkbreite einer sektionalen Flüssigkeitseinspeisungen im Eintrittsbereich eines Turbulenz­ einsatzes in den Hauptstrom einer Stoffsuspension im Stoff­ auflauf einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papierbahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung der sektionalen Flüssigkeitseinspeisung eine Umlenkung in Richtung auf die nächstliegende Eintrittsöffnung des Turbulenzeinsatzes erfährt

9. Verfahren gemäß dem vorgehenden Verfahrensanspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung der sektionalen Flüssigkeitseinspeisung der Strömung im Turbulenzeinsatz entgegen gerichtet wird.

10. Verfahren gemäß einem der vorgehenden Verfahrensansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung der Flüssig­ keitseinspeisung unmittelbar nach ihrem Eintritt in den Vorraum des Turbulenzeinsatzes vorgenommen wird.