DE19700633B4

DE19700633B4 - Vorrichtung zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn, vorzugsweise aus Papier oder Karton, und Maschine zur Papier- oder Kartonherstellung

Info

Publication number: DE19700633B4
Application number: DE19700633A
Authority: DE
Inventors: Manfred Ueberschär
Original assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Current assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2017-01-11
Also published as: DE19700633A1

Abstract

Vorrichtung (10) zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums (36) auf eine laufende Materialbahn (19), vorzugsweise aus Papier oder Karton, wobei die Vorrichtung eine Pumpvorrichtung (14) aufweist, welche das flüssige oder pastöse Medium (36) mit einem vorbestimmten Arbeitsdruck (P_x) zu einer Abgabevorrichtung (18) zur Abgabe des flüssigen oder pastösen Mediums (36) an die Materialbahn (19) fördert, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Förderweg (16) zwischen Pumpvorrichtung (14) und Abgabevorrichtung (18) eine Pulsationsdämpfereinrichtung (22; 122; 222) zum Dämpfen etwaiger Abweichungen des Drucks des flüssigen oder pastösen Mediums (36) von dem vorbestimmten Arbeitsdruck (P_x) vorgesehen ist, wobei die Pulsationsdämpfereinrichtung (22; 122; 222) eine Energiespeichervorrichtung (126; 230) aufweist, welche wenigstens einen Wandungsabschnitt (126) aus elastisch verformbarem Material einer den Förderweg (16) des flüssigen oder pastösen Mediums (36) begrenzenden Leitung umfasst, wobei sich der Wandungsabschnitt derart zumindest über einen Teil des Umfangs der Leitung erstreckt, dass er auf einer Seite durch den Druck des Mediums...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn, vorzugsweise aus Papier oder Karton, wobei die Vorrichtung eine Pumpvorrichtung aufweist, welche das flüssige oder pastöse Medium mit einem vorbestimmten Arbeitsdruck zu einer Abgabevorrichtung zur Abgabe des flüssigen oder pastösen Mediums an die Materialbahn fördert.

Eine derartige Vorrichtung kommt insbesondere in der Papier- und Kartonherstellungsindustrie bei der Oberflächenveredelung des gefertigten Papiers im Bereich einer Streichstation zum Einsatz. In einer derartigen Streichstation kann der Auftrag des flüssigen oder pastösen Mediums auf die laufende Materialbahn direkt oder indirekt erfolgen. Im ersten Fall wird das flüssige oder pastöse Medium von der Abgabevorrichtung unmittelbar auf die Materialbahn abgegeben, während es im zweiten Fall zunächst auf einen Zwischenträger, beispielsweise eine Zwischenwalze, abgegeben wird, von dem es dann auf die Materialbahn übertragen wird.

Bei einer herkömmlichen Streichstation wird das vorbereitete flüssige oder pastöse Medium, in eine Arbeitsbütte gegeben, von der es dann mittels einer oder mehrerer Pumpen über ein Drucksieb und einen Entlüfter zur Abgabevorrichtung gefördert wird. Das flüssige oder pastöse Medium weist einen relativ hohen Feststoffgehalt auf, wobei heutzutage Feststoffgehalte von etwa 60% durchaus üblich und bis zu 70% keine Seltenheit sind. Insgesamt ist für das Streichen eine Tendenz zu höherem Feststoffgehalt festzustellen. Die spezifische Dichte des flüssigen oder pastösen Mediums beträgt etwa 1,4 bis 1,5.

Eine weitere charakteristische Eigenschaft des Streichens ist das niedrige auf die laufende Materialbahn übertragene Flächengewicht, das regelmäßig unter 100 g/m² beträgt, wobei das übertragene Flächengewicht neben dem Gewichtsanteil der Feststoffe auch den Gewichtsanteil der die Feststoffe enthaltenden Trägersubstanz, vorzugsweise Flüssigkeit, umfaßt. Dabei sind heutzutage Flächengewichte von 6 – 8 g/m² üblich und 10 g/m² keine Seltenheit. In Ausnahmefällen werden auch Flächengewichte in der Größenordnung von 20 g/m² übertragen.

Entsprechend dem Wunsch der Papier- und Kartonherstellungsindustrie nach immer effektiverer Auslastung der Maschinen ist in den vergangenen Jahren die Produktionsgeschwindigkeit von Maschinen zur Papier- und Kartonherstellung immer weiter erhöht worden. Dabei hat es sich als immer schwieriger erwiesen, das flüssige oder pastöse Medium mit einer sowohl über die Länge als auch die Breite der Papier- bzw. Kartonbahn gleichmäßigen Dicke auf diese Bahn aufzubringen. Eine ungleichmäßige Auftragsdicke ist jedoch der Qualität des Endprodukts abträglich.

Im Zusammenhang mit bekannten Pulsationsdämpfern wird auf die Druckschriften DE 43 18 553 A1 , DE 40 15 983 A1 , DE 85 17 883 U1 und DE 35 01 655 C1 verwiesen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf einen Träger bereitzustellen, mit der sich ein gleichmäßigerer Auftrag des flüssigen oder pastösen Mediums auf den Träger erzielen läßt.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Auftragsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Anmelderin hat erkannt, daß die Änderungen der Auf tragsschichtdicke von Schwankungen des Drucks um einen vorbestimmten, nominellen Arbeitsdruck herrühren, mit dem das flüssige oder pastöse Medium von der Pumpvorrichtung zur Abgabevorrichtung gefördert wird. Dieser Effekt war bislang sowohl von den Herstellern von Maschinen zur Papier- oder Kartonproduktion als auch von den Pumpenherstellern nicht beachtet worden. Nach Lokalisierung der Ursache für die Schichtdickenschwankungen hat die Anmelderin nun nicht allein auf die Weiterentwicklung der Pumpentechnik vertraut, sondern hat ihrerseits die Entwicklung weiterer Möglichkeiten vorangetrieben, um diesen Druckschwankungen zu begegnen.

Mit der der Pumpvorrichtung nachgeschalteten Pulsationsdämpfereinrichtung gemäß der Erfindung kann die Amplitude der Schwankungen um den nominellen Arbeitsdruck zumindest deutlich herabgesetzt, wenn die Druckschwankungen nicht gar vollständig unterdrückt werden. Die Pulsationsdämpfereinrichtung kann einen oder mehrere zueinander parallel oder in Reihe angeordnete Pulsationsdämpfer unterschiedlicher Bauarten umfassen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Pulsationsdämpfereinrichtung eine Vorrichtung zur mechanischen Speicherung von Energie (im folgenden kurz "Energiespeichervorrichtung" genannt) auf, beispielsweise eine wie auch immer aufgebaute Feder. Die Dämpfungswirkung einer derartigen Energiespeichervorrichtung beruht auf folgendem Funktionsprinzip: Bei einer positiven Abweichung des Drucks von dem nominellen Arbeitsdruck, d.h. bei Abweichen des Drucks in Richtung eines Druckmaximums, wird dem flüssigen oder pastösen Medium eine Expansion mit einhergehender Abnahme des Drucks ermöglicht. Bei seiner Expansion komprimiert das Medium die Feder, welche die hierbei aufgebrachte Arbeit in Form mechanischer Energie speichert. Bei Auftreten von Druckabweichungen in negativer Richtung, d.h. in Richtung eines Druckminimums expandiert die Feder, wobei sie die gespeicherte Energie unter Kompression des Mediums wieder an dieses zurücküberträgt. Diese Bauart macht sich also die Tatsache zunutze, daß das flüssige oder pastöse Medium nicht im Sinne einer idealen Flüssigkeit inkompressibel ist, sondern daß mit einer Volumenänderung stets auch eine Druckänderung in dem flüssigen oder pastösen Medium verbunden ist.

Die Energiespeichervorrichtung umfasst wenigstens einen Wandungsabschnitt aus elastisch verformbarem, vorzugsweise gummielastischem, Material einer den Förderweg des flüssigen oder pastösen Mediums begrenzenden Leitung, wobei sich der Wandungsabschnitt zumindest über einen Teil des Umfangs der Leitung erstreckt. Wenn sich dieser Wandungsabschnitt über den gesamten Umfang der Leitung erstreckt, so kann die Energiespeichervorrichtung in konstruktiv besonders einfacher Weise von wenigstens einem Schlauchabschnitt aus elastisch verformbarem Material gebildet sein. Bei den vorstehend genannten Ausführungsformen bildet der Wandungs- bzw. Schlauchabschnitt aus elastisch verformbarem Material den Energiespeicher, wobei die elastische Verformbarkeit des Materials automatisch die Größe der Volumenänderung begrenzt.

Anzumerken ist, daß mit "Fortpflanzungsgeschwindigkeit" oder "Ausbreitungsgeschwindigkeit" der Druckspitzen in dem flüssigen oder pastösen Medium stets die Fortpflanzungs- bzw. Ausbreitungsgeschwindigkeit dieser Druckspitzen in einem bezüglich der Auftragsstation ruhenden Bezugssystem gemeint ist, d.h. in erster Näherung unter Vernachlässigung dynamischer Effekte die Summe der Fortpflanzungs- bzw. Ausbreitungsgeschwindigkeit der Druckspitzen in einem bezüglich dieses Bezugssystems ruhenden flüssigen oder pastösen Medium plus der Bewegungsgeschwindigkeit des flüssigen oder pastösen Mediums längs des Förderwegs.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es stellt dar:
1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung;
2 ein Druck-Zeit-Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung;
3 und 4 Darstellungen verschiedener Ausführungsformen von Pulsationsdämpfern;
5 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung erfindungsgemäßer Pulsationsdämpfer im praktischen Einsatz.
In 1 ist eine schematisch dargestellte Auftragsvorrichtung allgemein mit 10 bezeichnet. Die Auftragsvorrichtung 10 umfaßt eine Arbeitsbütte 12 zur Aufnahme vorbereiteten, flüssigen oder pastösen Mediums, das mittels einer Pumpvorrichtung 14 längs eines Förderwegs 16 zu einer Abgabevorrichtung 18 gefördert werden soll. Im dargestellten Ausführungsbeispiel trägt die Abgabevorrichtung 18 das flüssige oder pastöse Medium direkt auf eine um eine Walze 20 umlaufende Papier- oder Kartonbahn 19 auf.
In dem Förderweg ist ferner eine Pulsationsdämpfereinrichtung 22 vorgesehen, die dazu dient, vom zyklischen Betrieb der Pumpe 14 herrührende Schwankungen des Drucks P_E des an seinem Eingang 22a eintretenden flüssigen oder pastösen Mediums derart zu dämpfen, daß der Druckverlauf P_A an seinem Ausgang 22b im wesentlichen geringeren Schwankungen, vorzugsweise im wesentlichen überhaupt keinen Schwankungen um den nominellen Arbeitsdruck P_x herum unterworfen ist. In dem den Pulsationsdämpfer 22 in 1 symbolisierenden Rechteck ist ein Eingangs-Druckverlauf P_E dargestellt, wie er vorliegen würde, wenn die Druckschwankungen ausschließlich vom zyklischen Betrieb der Pumpenvorrichtung 14 herrühren würden. In 2 ist ein realistischerer Druckverlauf P_E' dargestellt, wie er sich beispielsweise am Eingang des Pulsationsdämpfers 22 aufgrund von Reflektionen an Leitungswänden des Förderwegs 16, aufgrund unterschiedlicher Leitungsdurchmesser längs des Förderwegs 16 und dergleichen ergibt.
Der erfindungsgemäße Pulsationsdämpfer 22 kann nach verschiedenen Funktionsprinzipien arbeiten und entsprechend unterschiedlich aufgebaut sein. In den 3 und 4 sind verschiedene Ausführungsformen eines passiven Pulsationsdämpfers mit Energiespeichereinrichtung dargestellt.
Der passive Pulsationsdämpfer 122 gemäß 3 umfaßt einen oben offenen Kasten 124, der über eine Eingangsöffnung 124a und eine Ausgangsöffnung 124b mit dem Förderweg 16 verbunden werden kann. Das oben offene Ende 124c des Kastens 124 ist mit einer elastisch verformbaren, vorzugsweise gummielastischen Membrane 126 verschlossen, die mittels eines Rahmens 128 auf einem die Öffnung 124c umgrenzenden Umfangsrand 124d gehalten ist, beispielsweise mit diesem verschraubt ist. Der Innenraum 124e des Kastens 124 ist im Betrieb vorzugsweise vollständig mit flüssigem oder pastösem Medium gefüllt. Tritt nun in dem flüssigen oder pastösen Medium eine Druckerhöhung ein, so übt dieser erhöhte Druck eine entsprechende Druckkraft auf die elastische Membrane 126 aus, unter deren Einfluß sich diese Membrane in 3 nach oben ausbeult. Infolgedessen vergrößert sich das Innenvolumen 124e des Kastens 124 geringfügig, womit eine Druckerniedrigung in dem flüssigen oder pastösen Medium einhergeht, da dieses nicht im Sinne einer idealen Flüssigkeit inkompressibel ist.
In der Ausführungsform gemäß 4 ist im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 3 in Umfangsrichtung nicht nur ein Teil der Leitung von einem elastisch verformbaren Material begrenzt. Vielmehr ist der Pulsationsdämpfer 222 gemäß 4 von einem Schlauchstück 230 gebildet, das über seinen gesamten Umfang aus elastisch verformbarem, vorzugsweise gummielastischem Material gebildet ist. Das Schlauchstück 230 ist über Anschlußelemente 232 mit dem restlichen Förderweg 16 verbindbar. Hinsichtlich der Funktion kann auf die Diskussion der Ausführungsform gemäß 3 verwiesen werden.
In 5 ist eine Parallelschaltung dreier Pulsationsdämpfer 22, 22' und 22'' dargestellt, von denen jeder gemäß einer beliebigen der vorstehend diskutierten Ausführungsformen gemäß 3 und 4 aufgebaut sein kann. Jedem dieser Pulsationsdämpfer ist eine Ventilanordnung 70 zugeordnet, die ein längs des Förderwegs 16 vor dem Pulsationsdämpfer angeordnetes Ventil 70a und ein entsprechend hinter dem Pulsationsdämpfer angeordnetes Ventil 70b umfaßt. Somit kann der Durchfluß von flüssigem oder pastösem Medium durch jeden der Pulsationsdämpfer 22, 22' und 22'' selektiv unterbunden werden, so daß der jeweilige Pulsationsdämpfer gewartet oder sogar ausgebaut werden kann, ohne daß hierzu der Betrieb der gesamten Auftragsvorrichtung 10 unterbrochen werden müßte.

Claims

Vorrichtung (10) zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums (36) auf eine laufende Materialbahn (19), vorzugsweise aus Papier oder Karton, wobei die Vorrichtung eine Pumpvorrichtung (14) aufweist, welche das flüssige oder pastöse Medium (36) mit einem vorbestimmten Arbeitsdruck (P_x) zu einer Abgabevorrichtung (18) zur Abgabe des flüssigen oder pastösen Mediums (36) an die Materialbahn (19) fördert, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Förderweg (16) zwischen Pumpvorrichtung (14) und Abgabevorrichtung (18) eine Pulsationsdämpfereinrichtung (22; 122; 222) zum Dämpfen etwaiger Abweichungen des Drucks des flüssigen oder pastösen Mediums (36) von dem vorbestimmten Arbeitsdruck (P_x) vorgesehen ist, wobei die Pulsationsdämpfereinrichtung (22; 122; 222) eine Energiespeichervorrichtung (126; 230) aufweist, welche wenigstens einen Wandungsabschnitt (126) aus elastisch verformbarem Material einer den Förderweg (16) des flüssigen oder pastösen Mediums (36) begrenzenden Leitung umfasst, wobei sich der Wandungsabschnitt derart zumindest über einen Teil des Umfangs der Leitung erstreckt, dass er auf einer Seite durch den Druck des Mediums und auf seiner anderen Seite durch den Druck der freien Umgebung beaufschlagt ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsationsdämpfereinrichtung (22; 122; 222) eine Energiespeichervorrichtung (126; 230) aufweist, welche von wenigstens einem Schlauchabschnitt (230) aus elastisch verformbarem Material gebildet ist, wobei die Schlauchinnenseite vom Druck des Mediums und die Schlauchaußenseite vom Druck der freien Umgebung beaufschlagt sind.