DE2061506C3 - Papiermaschine mit senkrechter Bahnbildungszone - Google Patents
Papiermaschine mit senkrechter BahnbildungszoneInfo
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Description
40
Die Erfindung betrifft eine Papiermaschine zur Herstellung einer Papierbahn mit einer senkrechten
Bahnbildungszone nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und geht damit aus von dem deutschen Patent
1950686. Solche Senkrecht-Papiermaschinen sind erst in den letzten Jahren entwickelt worden und
sind wegen ihres kleinen Platzbedarfes und der möglichen hohen Bahngeschwindigkeiten wirtschaftlich interessant.
Sie lassen jedoch in mancher Hinsicht, wie z. B. Arbeitsablauf und erreichte Papierqualität,
manches zu wünschen übrig. Wenn z. B. die Bahngeschwindigkeit erhöht wird, treten oft betriebstechnische
Schwierigkeiten in Verbindung mit der Ablagerung bestimmter Papierstofftypen auf, die eine höhere
Verdünnung des Stoffbreies erfordern. Die auftretenden Probleme beschränken sich nicht auf Schwierigkeiten
in der Steuerung der Stofführung, die eine genügende Entwässerung der sich bildenden Bahn bei
einem Mindestmaß an Beeinträchtigung der inneren Struktur der Bahn bewirken soll, die durch zu schnelle
Entwässerung Sehaden erleiden kann, sondern umfassen auch Konstruktionsprobleme, die technische
Angemessenheil von baulichen und/oder funktioneilen Teilen, vorzeitigen Verschleiß usw.
Die in dem deutschen Patent 1950686 beschrie- bj
bene Senkrecht-Papiermaschine mit gemeinsamer Umlenkung der beiden Siebbänder und der dazwischen
eingebetteten Faserbahn im Anschluß an die Bahnbildungszone sieht innerhalb der Bahnbildungszone
Abstreifer an gegenüberliegenden Seiten vor, die wegen ihres Kontaktes mit den Siebbändern einen
Verschleiß verursachen sowie die Bahngeschwindigkeit begrenzen. Eine Begrenzung der Bahngeschwindigkeit
setzt aber auch der Fliehkraft-Entwässerung im Bereich der Umlenkung im Anschluß an die Bahnbildungszone
eine Grenze. Ferner sieht das ältere Patent vor, die Siebbänder sogleich nach der gemeinsamen
Umlenkung voneinander zu trennen. Dies bedeutet, daß bis zum Abheben der beiden Siebbänder
voneinander die Faserorientierung gefestigt und die Entwässerung beendet sein muß, was nur möglich
ist bei entsprechend lang ausgeführter Bahnbildungszone und hoher Bahngeschwindigkeit zur Erzielung
einer kräftigen Fliehkraft-Entwässerung, die wie gesagt durch die Abstreifer zu beiden Seiten der Bahnbildungszone
aber begrenzt ist.
Ein weiteres Problem bei Senkrecht-Papiermaschinen mit geringem Platzbedarf ist der Zwang, die
schnelle Entwässerung ohne Beeinträchtigung der Faserorientierung durchzuführen. Auch in dieser Hinsicht
sind die Abstreifer im Bereich der Bahnbildungszone wegen des von ihnen ausgeübten Gegendruckes
nachteilig.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Senkrecht-Papiermaschine
mit geringem Platzbedarf zu schaffen, bei welcher der Papierbahn in einer ersten Entwässerungszone innerhalb der Bahnbildungszone ohne Gegendruck
gegen die Siebbänder und damit ohne Störung der Faserorientierung das Wasser derart vollständig
entzogen wird, daß der Druck der beiden Siebbänder bei der Umlenkung zur Fliehkraft-Entwässerung die
Faserorientierung nicht mehr stören kann. Diese Aufgabe wird für eine Papiermaschine der eingangs genannten
Gattung dadurch gelöst, daß
a) im Bereich zwischen den Brustwalzen und der Umlenkung die Siebbänder beiührungsfrei verlaufen,
b) die Umlenkung mindestens 90° beträgt, und
c) die Siebbänder im Anschluß an die Umlenkung parallel zueinander geführt werden.
Hierdurch wird folgendes erreicht: Der berührungslose Verlauf der Siebbänder in der Bahnbildungszone
ermöglicht eine weitgehende Entwässerung ohne wesentlichen Druck von außen und allein
durch die Konvergenz der Siebbänder bis zur Umlenkung. Diese Entwässerung bringt auch keine Störung
der Faserorientierung mit sich, wie der berührungslose Verlauf der Siebbänder überhaupt erst den Weg zur
Erhöhung der Bahngeschwindigkeit eröffnet.
Die Umlenkung um mindestens 90° im Anschluß an die Bahnbildungszone erfolgt schon bei weitgehend
verfestigter Faserbahn und hat zur Folge, daß durch einen großen Umschlingungswinkel für die beiden
Siebbänder mit der eingebetteten Faserbahn eine kräftige Fliehkraft-Entwässerung erfolgt. Diese kräftige
Fliehkraft-Entwässerung vermag die gefestigte Faserorientierung nicht mehr zu beeinträchtigen.
Die Parallelführung der Siebbänder im Anschluß an die Umlenkung führt schließlich dazu, daß auf einer
gewissen Laufstrecke die Faserbahn noch zwischen den Siebbändern verbleibt und hier noch eine zusätzliche
Entwässerung durch Schwerkraft oder Saugkasten erfolgen kann.
Einige Varianten in der Ausbildung der Umlenkung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele
der Papiermaschine gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt
Fig. 1 eine Papiermaschine mit offener Walze als
Umlenkung,
Fig. 2 eine Papiermaschine mit stationärer Umlenkung, und
Fig. 3 eine Papiermaschine mit massiver Walze als Umlenkung.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Papiermaschine 10 dargestellt. Man erkennt einen Stoffzuteilkasten
11, in den der Papierstoff in Form einer verdünnten wäßrigen Suspension von Fasern ständig
eingeleitet wird. Der Kasten 11 steht in Verbindung mit einer Stauvorrichtung lla, die eine Einrichtung
life zur Erhöhung der Vermischung von Fasern innerhalb der wäßrigen Suspension enthält, wodurch
auch die darin vorliegende Turbulenz beseitigt wird. Die Stauvorrichtung lla speist einen sich mit hoher
Geschwindigkeit in senkrechter Richtung bewegenden, banddünnen Papierstoffstrom in den sich senkrecht
erstreckenden Herstellungsspalt G ein.
Unterhalb des Stoffzuteilers 11 sind zwei Brustwalzen 12 und 13 im Sinne der gekrümmten Pfeile drehbar
gelagert, und zwar in einer waagerechten Ebene, um den Stoffstrom entlang einer waagerechten Ebene
aufzunehmen. Der Abstand der Brustwalzen 12, 13 voneinander bestimmt die Gestalt des sich senkrecht
erstreckenden Spaltes G, der die Dicke des aus der Stauvorrichtung lla austretenden Stoffstromes be- jo
stimmt. Die Brustwalzen 12,13 sind mit Abstreifvorrichtungen 12a bzw. 13a versehen, die zur Säuberung
der Umfangsflächcn der Walzen von anhaftenden Fremdkörpern dienen. Die Brustwalzen sind in Fig. 1
als massive Walzen dargestellt, jedoch ist es auch möglich, sie als offene Walzen auszubilden.
Von den beiden Siebbändern Fl und Fl ist das Siebband Fl als erstes Siebband bezeichnet und über
die erste Brustwalze 12 herumgeführt. Dieses Siebband läuft dtnn über eine Mehrzahl von Siebführungen
weiter, nämlich über eine offene Umlenkwalze 14, eine stationäre Saugvorrichtung 15 und eine Vielzahl
von Führungswalzen 12c, die das wandernde Siebband Fl zurück zur ersten Brustwalze 12 leiten.
Das zweite Siebband F2 wird über die zweite Brustwalze 13 geführt, läuft gemeinsam mit dem ersten
Siebband Fl über die Umlenkwalze 14 sowie die Saugvorrichtung 15, um dann über eine Vielzahl von
Führungswalzen 13 c zurück zur zweiten Brustwalze 13 geführt zu werden. Dh in Abständen aufeinanderfolgenden
Führungswalzen 12c bzw. 13c können mit konventionellen Abstreifvorrichtungen lld bzw. 13d
auf deren Ablaufflächen versehen werden, um anhaftende Fremdkörper abzuschaben. Zusätzlich werden
die Führungswalze» 12c, 13c mit Spannvorrichtungen Ti bzw. TL versehen, die innerhalb der Siebbänder
Fl, F2 eine gewünschte Zugspannung aufrechterhalten.
Die Brustwalzen 12, 13 sind im Verhältnis zur nachfolgenden Umlenkwalze 14 derart angeordnet, ho
daß die Siebbänder Fl, Fl Von dem anfänglichen keilförmigen Spalt G aus zusammenlaufen und gemeinsam
über die Umlenkwalze 14 geleitet sind. Der Wasserentzug tritt in beträchtlichem Maße in dem mit
A1 bezeichneten Bereich zwischen Spalt G und Um- „5
lenkwalze auf, indem das Wasser durch die Siebbänder auf deren den Um'f.ngsflächcn der Brustwalzen
12, 13 nachgeordneten Bereich austritt. Der Papicrstoffstrom trifft die Umfangsfläche der Siebbänder
Fl, F2 im wesentlichen tangential, während diese über die Brustwalzen 12,13 geführt werden. Die Geschwindigkeit
des Stoffstromes wird im wesentlichen in hydraulischen Druck verwandelt, der mithilft, den
Papierstoff zu entwässern. Wie durch die Vielzahl der Pfeile im Bereich Al angegeben ist, werden auf den
unmittelbaren Ablaufseiten der Walzen 12, 13 wesentliche Mengen von Wasser aus dem Papierstoff
bzw. aus der sich bildenden Faserbahn W gezogen. In dieser anfänglichen Stufe der Siebbänder Fl, F2
wirken auf den Stoffstrom nur sehr kleine Drücke ein mit der Wirkung, daß die Fasern zwischen den wandernden
Siebbär.dcrn derart umfaßt sind, daß eine natürliche Schwerkraftentwässerung unter einer Verteilung
der verschieden langen Fasern innerhalb der sich neu bildenden Faserbahn eintritt. Eine solche Verteilung
der Fasern über den Querschnitt trägt ursächlich zur Entstehung einer hochqualifizierten Faserbahn
bei. Während die wandernden Siebbänder Fl, F2 weiterhin zusammenlaufen, werden sie über die Umfangsfläche
der Umlenkwalze 14 geleitet, die in F i g. 1 als offene Walze dargestellt ist. Es ist zu bemerken,
daß die innere Umfangsfläche des Siebbandes Fl im Bereich der Berührung bzw. der Umschlingung der
Umlenkwalze 14 frei ist von Gegenhaltevorrichtungen. Die »innere Umfangsfläche« eines Siebbandes
ist im folgenden auch mit »exponierter Fläche« bezeichnet, durch die der Abfluß von Wasser erfolgen
kann. Über die Umlenkwalze 14 wird somit eine sandwich-artige Einheit geleitet, wobei das zweite Siebband
F2 einen Teil der Umfangsfläche (mindestens 90°) der Umlenkwalze 14 unhüllt, der ausreicht, das
Wasser aus den exponierten freien Sieboberflächen des Siebbandes auszutreiben, wie durch die Pfeile /42
schematisch angedeutet. Diese Änderung der Laufrichtung der Bahn bringt nicht nur eine zusätzliche
Entwässerung mit sich, sondern erzeugt auch einen genügenden Druck auf die Fasern zwischen den wandernden
Siebbändern, der dieselben aneinanderbringt und zur Bildung einer einheitlichen, sich im wesentlichen
selbsttragenden Faserbahn W beiträgt.
Durch die Größe der Umschlingung, die im Ausführungsbeispiel
nach Fig. 1 ca. 90° beträgt, kann ein Einfluß auf den Grad des Wasserentzugs sowie auf
die Zeitdauer eines auf die Faserbahn ausgeübten Druckes ausgeübt werden. Indem in Fig. 1 die Umlenkwalze
14 durch eine offene Walze dargestellt ist, erhält man den Vorteil, daß ein Wasserentzug auch
zur Walze hin erfolgt. Die rotierende Ausführung der Siebführung hat ferner den Vorteil, daß an der Siebbahn
FZ und der Führung selbst wenig Abnützung entsteht, zumal der Antrieb der Walze 14 im wesentlichen
durch die Siebband-Bewegung erfolgt.
Während die Siebband-Einheit über die Umienkwalze
14 läuft und in einer waagerechten Richtung weiterwandert, wobei die innere Umfangsfläche des
Siebbandes Fl die stationäre Wasser-Entzugsstrecke 15 berührt, bleib' die innere bzw. exponierte Fläche
des Siebbandes F2 frei von Berührung mit irgendwelchen Gegenhältevöffichtungen. Die Entwässeiüngsstrecke
15, die wie dargestellt aus einer Mehrzahl von üblichen Saugkasten besteht, dient zum Entzug zusätzlicher
Wassermengen aus der entstehenden Faserbahn und zur Bildung der Faser-Wasscr-Luft-Kontaktlinic
entlang des Siebbandes Fl, wobei die neugcbildetc Faserbahn am Siebband Fl haftel und
sich vom Siebband F2 löst. An der Abluufscitc der
Entwasserungsstrccke 15 wird das Siebband Fl über die erwähnten Führungswalzen 13c geleitet und hebt
dabei von der Faserbahn H' ab.
Das Siebband Fl trägt die neu gebildete Faserbahn
W in waagerechter Richtung weiter bis zur Berührung mit einem Übernahme-Filz PF, der eine Aufnahmewalze
26. an der ein Saugkasten 26« angebracht ist. die unter Unter-Atmosphärendruck gehalten ist und die in bekannter Weise die Faserbahn
H' vom Siehband Fl zum Übernahme-Filz PF führt. Der Obernnhmc-I-ilz /Tbestellt aus einem feineren
Ciowehe als die Sichhahn Fi und stellt dadurch
eine dichtete Oberflache der feuchten Faserhahn U
entgegen, wodurch die*-..1 auf den t'hernahmo-Filz PF
übergeht. Der I hernalime-lilz trügt die Faserhahn
H aus der Siehpartie 10 aus /ur weiteren Behandlung. /. M. einer ersten Pieß-Station (nicht dargestellt).
Zweckmäßig bildet der Uhernahme-Filz /'/·' ein endloses Band, das - eine Mehrzahl von Schieden
bildend - über eine Mehrzahl von Walzen lauft.
In der Nähe der Lntwassenmgszone .-11. Λ2 und
15 ist eine Auffangwanne .S angeordnet, die das abgezogene
Wasser auffangt und über eine Leitung .ST ableitet. Miteinander synchronisierte Antriehsvorriclitungon
Λ/l und Λ/2 dienen zum Antrieb der Siebbahnen
Al. Fl in Sioffstrom-CiesLii vindigkeiten. Wie
dap'-^tellt. sind die Anlriehsvorriehtungen Λ71. Λ/2
mit einigen Führungswalze". 12<
bzw. 13' · "r-ar.Jeii.
ledoeh können sie auch mit anderen Walzen verbunden
sein
Zusammenfassend ist festzustellen, daß die Siehpartie
10 einer Papiermaschine nach Fig. I eine höchst einfache Vorrichtung darstellt, die ein Minimum
an Siehfuhrungen benutzt, um einen Papierstoffstrom zu entwässern und eine selbsttragende Faserbiihn
zu bilden. Wesentliche Wassermengen werden durch Schwerkraft-Entwässerung entzogen,
zusatzliche Wassermengen durch den Einsatz von Zentrifugal- und Druckkräften. Gleichzeitig entsteht
genügender Druck auf die sich bildende Faserbahn, wobei die einzelnen Fasern sich miteinander verschlingen
und dadurch eine selbsttragende Faserbahn entsteht. Der erwähnte Druck entsteht im Bereich der
I mschlinging der Umlenkwalze 14 durch die Siehhaiid-Einhei·
Da die Umlenkwalze 14 eine rotierende Flache darstellt, die sich mit der Siebgeschwindigkeit
bewegt und jeden Reibkontakt sowie eine Abnutzung
'.erhindert, wird ein plötzlicher Druckanstieg vermieden,
der die wandernde Faserbahn beschädigen und die Qualität des erhaltenen Papiers beeinträchtigen
konnte.
Die in Y ig. 2 dargestellte Papiermaschine 20 ähnelt
derjenigen nach Fig. 1 mit Ausnahme der Umlenkung 16. die an Stelle der Walze 14 tritt. Die Umlenkung
16 ist ortsfest ausgebildet und mit konvex gekrümmter
Arbeitsfläche versehen, an der das Siebband Fl vorbeigleitet
und die der Siebband-Faserbahn-Einheit einen Richtungswechsel gegenüber der bisherigen
Laufrichtung aufzwingt, wobei das Siebband Fi gegen
das Siebband Fl gedrängt wird und gleichzeitig die (
Verbindung der einzelnen Fasern der Faserbahn untereinander gefördert wird. Die Umlenkung 16 ist mit
einer glatten, im wesentlichen reibungslosen, wasserundurchlässigen
Oberfläche versehen, die die Siebbänder über eine Krümmung fort von der bisherigen ■
Laufrichtung fuhrt, und zwar mit einer Umfangsgeschwindigkeit,
die genügt, um Wasser durch und weg von der exponierten Seite des Siehbandes Fl zu treiben,
die frei von Berührung mit irgendwelchen Ge genhaltevorrichtungen ist.
Die Umlenkung 16 hat eine hinlere Arbeitskantt 16'. die unter einem Winkel von mindestens 5° vor
der Siebrichtung divergiert, um an der Ablaufseite dei
Umlenkung 16 ein Pumpen zu verhindern. Das Pum pen würde auf der neugebildetcn Faserbahn W unerwünschte
Markierungen, Streifcnbildung usw. verursachen und ist somit zu vermeiden.
Gegenüber der hinteren Arbeitskante 16'der Umlenkung
16 ist eine kontinuierlich cntwässcrndi
Streichleistc (Foil) 16« in cnglaufcndcr Beziehung zi
der inneren Umfangsfläche des Siebbandes Fl angeordnet. Diese Strcichleiste ist mit einer Leitkante verschen,
die an ihrem Scheitel etwas gekrümmt ist mit zum Abführen des entlang der Rückseite des Siebe·
Fl mitgeführten Wassers dient. Die Entwässcrungs Streichleiste 16« bezweckt nicht, rl·" Siehbänder zu irgendeiner
Richtungsänderung zu zwingen, sonderr dient lediglich dazu, die im Wasser enthaltener
Fremdkörper abzulösen und <n die Auffangwanne S
zu befördern.
Die Arbeitsfläche der Umlenkung 16 und dei Streichleiste 16« können mit einem harten, spiegel
ähnlich glatten Überzug gewisse Bereiche versehet werden, d. h. derjenigen Bereiche, die mit den wandernd':·.
Siebbändern in Berührung kommen "",.bei
die Zusammensetzung dieses Überzugs gebildet sein kann aus Wolfram-Karbiden, Titan-Karbiden, einem
keramisch kristallinen feuerfesten Mctalloxyd wie Aluminium-Oxyd od. dgl., welche alle .ipicgclähnlich
poliert werden. Der keramische Überzug ergibt an dieser monolithischen Oberfläche eine Bedeckung dei
Arbeitsfläche der Führungen 16 und 16« derart, dall ein Reiben auf der Arbeitsseite durch die Siebbahnen
vermieden wird. Dieser Überzug kann ähnlich demjenigen erstellt werden, der in der US-PS 3 250671 beschrieben
ist.
Die stationäre Umlenkung 16 nach Fig. 2 ermöglicht einen viel größeren Halbmesser der Krümmung
gegenüber einer rotierenden Walze, ohne deren Plat? zu beanspruchen. Obwohl auf die Vorteile einer rotierenden
Walze verzichtet wird, wird durch einen reinungsmindernden Überzug auf einer stationären Umlenkung
16 sehr wenig, wenn überhaupt ein senkrechter Druck auf die wandernden Siebbändei
Fl. F2 ausgeübt. Die Vorrichtung 20 ist daher ebensr einfach in ihrer Bauart, wirtschaftlich im Unterhall
und erzeugt trotzdem Papier hoher Qualität.
Fig. 3 zeigt die Siebpartie 40 einer Papiermaschine zur Erzeugung einer äußerst kompakten Faserbafin
durch Einstellung eines vergrößerten Umschltngungswinkels im Bereich der Umlenkung der Faserbahn-Siebbahn-Einheit
um die massive Umlenkwalze 14«. Die Umschlingung beträgt weniger als 180°, aber
mehr als 90°, und erzeugt zusätzlichen Druck auf die Papierbahn, wodurch die einzelnen Fasern zu größerer
Dichte und festerem Zusammenhalt, d. h. zur Bildung einer höchst dichten Faserbahn miteinander verbunden
werden. Wie bereits ausgeführt, wird entlang der beiden Seiten der bahnbildenden Siebbänder Fl,
Fl im Bereich Al eine Schwerkraft-Entwässerung
ermöglicht, wobei im Bereich des Richtungswechsels bei der Walze 14a eine zusätzliche Entwässerung erfolgt,
siehe die Pfeile Al. Der wesentliche Teil der
Entwässerung erfolgt jedoch in der Zone Al.
Durch die Erfindung wird eine einheitliche und verbesserte senkrechte Papiermaschine geschaffen.
tlie eine Umlenkung /um schlagartigen Ablenken zweier Siebbänder enthält, /.wischen denen die Fascrhiihn
eingebettei ist. Die Arbeitsgeschwindigkeit isl eine derartige, daß im Bereich der Siebfülirungen
Wasser von dun freien Siebbandfliichen ausgetrieben wird, während die lasern miteinander verwohen und
einhri-'iich /usammengefügt werden, so daß sich eine
selbsttragende Faserbahn ergibt. Die dargestellten Vorrichtungen sind relativ einfach in der Bauart und
wirtschaftlich im Unterhalt und benötigen ein Minimum an Siebfülirungen sowie an Bodeiifläche. wobei
auch eine entsprechende Entwässerung er/ielt wird,
um ein Zerreißen der Faserbahn oder Papierbahn zu verhindern.
Claims (5)
1. Papiermaschine zur Herstellung einer Papierbahn in einer senkrechten Bahnbildungszone
zwischen zwei konvergierenden Siebbändern mit zwei horizontal gelagerten, einen Spalt bildenden
Brustwalzen, mit einem oberhalb der Brustwalzen angeordneten Stoffauflauf sowie einer unterhalb
der Bahnbildungszone angeordneten Umlenkung für die beiden Siebbänder nebst der dazwischen
angeordneten Papierbahn, dadurch gekennzeichnet, daß
a) im Bereich zwischen den Brustwalzen (12, 13) und der Umlenkung (14, 16) die Siebbänder
(Fl, Fl) berührungsfrei verlaufen,
b) die Umlenkung mindestens 90° beträgt,
c) die Siebbänder im Anschluß an die Umlenkung parallel zueinander geführt werden.
2. Papiermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung als stationäre
und wasserdichte Einheit (16) ausgebildet ist und eine glatte, konvex gekrümmte Oberfläche
(Fig. 2) aufweist.
3. Papiermaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Einheit
mit einem Überzug aus einem "keramischen Material versehen ist.
4. Papiermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung eine dreh- jo
bare Walze (14, 14a) ist (Fig. 1 und 3).
5. Papiermaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die War:_e (14) offen oder
massiv ist.
J5
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