DE2245517C3 - Headbox for paper machines - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stoffauflauf für Papiermaschinen, in dessen Auslauf zur Aufteilung des Stoffstromes in Einzelströme in Strömungsrichtung verlaufende Trennwände zur Bildung von Strömungskanälen vorgesehen sind, deren Grund- und Deckflächen horizontal verlaufen.The invention relates to a headbox for paper machines, in the outlet for dividing the Material flow in individual flows running in the flow direction dividing walls to form flow channels are provided, the base and top surfaces of which run horizontally.

Ein Stoffauflauf dieser Gattung ist aus der US-PS 61 705 bekannt. Zwar werden durch die dort parallel zueinander angeordneten vertikalen, in derselben Ebene liegenden Trennwände unterschiedliche Strömungsmengen in der Breitenausdehnung des Stoffauflaufkastens sowie Faseranhäufungen im Papierstoffschlamm vermieden und infolge des Druckverlustes an diesen Trennwänden ein Ausgleich des Profils der Strömungsgeschwindigkeit und auch eine Homogenisierung des Papierstoffschlamms erzielt; doch ergibt sich durch diese vertikal angeordneten Trennwände eine nachteilige Streifigkeit im Papier, da beim Strömen des Papierstoffes in den Kanälen in dem Papierstoff befindliches Wasser sich in unmittelbarer Wandnähe der die Kanäle bildenden Trennwände abscheidet. Da die faserarmen Bereiche vertikale Richtung haben und in übereinanderliegenden Kanälen diese Bereiche überdies an der gleichen Stelle zu liegen kommen, bedeutet dies dementsprechend weniger Fasern enthaltende vertikale Streifen in der auf dem Sieb anlangenden Strömung und Fehler im fertiggestellten Papier.A headbox of this type is known from US Pat. No. 61,705. True, through that there will be parallel vertical partition walls arranged in relation to one another and lying in the same plane have different flow rates in the width of the headbox as well as fiber accumulations in the paper stock sludge avoided and as a result of the pressure loss on these partitions, a compensation of the profile of the Achieved flow rate and also a homogenization of the paper stock sludge; but it turns out due to these vertically arranged partitions, a disadvantageous streakiness in the paper, since when flowing the Paper stock in the channels in the paper stock water is in the immediate vicinity of the wall separating the partitions forming the channels. Since the fiber poor areas have vertical direction and in overlying canals these areas also come to lie in the same place, This means correspondingly fewer vertical stripes containing fibers in the one on the sieve approaching flow and errors in the finished paper.

Aus der US-PS 33 28 237 ist es bereits bekannt, zur Erreichung eines Ausgleichs im Strömungsgeschwindigkeits-Profil sowie einer Homogenisierung des Papierstoffschlammes ein Rohrbündel aus Rohren mit kreisrundem oder quadratischem Querschnitt im Stoffauflaufkasten vorzusehen. Die Rohre mit quadratischem Querschnitt sind dabei im Rohrbündel so angeordnet, daß sie auf einer ihrer Längskanten stehen, so daß dieses leiztgenannte Rohrbündel im Querschnitt eine Art rautenförmiges Muster aufweist. Bei diesen Rohrbündeln tritt jedoch der Nachteil ein, daß die aus dem runden bzw. rautenförmigen oder hochkantstehenden quadratischen Rohr austretende Strömung beim Ausströmen eine Gestalt mit rechteckigem, der Lippenöffnung des Stoffauflaufs entsprechendem Querschnitt annehmen muß. Dies verursacht nachteilige Wirbel und Fehler im Geschwindigkeitsprofil unmittelbar vor der Lippenöffnung. Bei Rohrbündeln mit quadratischem Querschnitt kommt außerdem der in ihrer Herstellung begründete Nachteil hinzu, daß sich bei Rohren mit rechteckigem Querschnitt keine so gute Oberflächenglätte erzielen läßt, wie dies bei Rohren mit rundem Querschnitt der Fall ist.From US-PS 33 28 237 it is already known to achieve a balance in the flow velocity profile as well as a homogenization of the paper stock sludge with a tube bundle of tubes circular or square cross-section to be provided in the headbox. The tubes with square Cross-section are arranged in the tube bundle so that they stand on one of their longitudinal edges, so that this Leizt-mentioned tube bundle has a kind of diamond-shaped pattern in cross section. With these tube bundles However, there is the disadvantage that those from the round or diamond-shaped or edgewise standing square tube exiting flow when flowing out a shape with rectangular, the lip opening of the headbox must assume a corresponding cross-section. This causes detrimental eddies and Error in the speed profile immediately before the lip opening. For tube bundles with a square Cross-section is also the justified in their production disadvantage that comes with pipes with rectangular cross-section can not achieve as good surface smoothness as it is with tubes with round Cross-section is the case.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine solche Stoffauflaufkonstruktion zu schaffen, mit der die Ausbildung von Streifen in der herzustellenden Papierbahn vermieden wird.The object of the present invention is to create such a headbox construction with which the Formation of stripes in the paper web to be produced is avoided.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei dem Stoffauflauf dadurch gelöst, daß die Trennwände zur Vertikalebene geneigt sind, wobei der Neigungswinkel « jeder Trennwand eines Strömungskanals durch die Beziehung tan ä ä; d/h bestimmt ist, worin ddie Breite des Strömungskanals und h die Höhe des Strömungskanals bezeichnet und das Verhältnis von Breite zu Höhe des Strömungskanals zwischen 0,4 und 0,05 liegt. Weitere zweckmäßige Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention, this object is achieved in the case of the headbox in that the partition walls are inclined to the vertical plane, the angle of inclination "of each partition wall of a flow channel being given by the relationship tan ä ä; d / h is determined, where d denotes the width of the flow channel and h denotes the height of the flow channel and the ratio of width to height of the flow channel is between 0.4 and 0.05. Further useful embodiments emerge from the subclaims.

Da Kanäle mit annähernd rechteckförmigem Querschnitt benutzt werden, treten auf deren Austrittsseite die mit der Anwendung eines runden oder rautenförmigen Rohrs verbundenen Strömungsstörungen vor der Lippenöffnung des Stoffauflaufs nicht auf. Nachteilige große Wirbel kommen dabei nicht vor, da die Wirbelgröße in der Praxis von dem nunmehr weit geringeren Wandabstand des Kanals begrenzt wird. Andererseits kann man den von dem bekannten Stoffauflauf mit runden oder quadratischen Kanälen hervorgerufenen Druckverlust erheblich einschränken. Der Druckverlust bei dem erfindungsgemäßen Stoffauflauf beträgt nur annähernd die Hälfte des Verlustes bei einem Stoffauflauf mit runden oder quadratischen Rohren. Folglich kann der Lamellenteil des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs fast die Länge des gesamten Stoffauflaufkastens haben, wodurch er sehr verformungsstabil wird. Andererseits ist bei diesen rechteckigen Kanälen mit kleiner Querschnittsfläche mittels nebeneinander angeordneter getrennter Seiienwände, deren Abstände durch getrennte Zwischenstücke beliebig eingerichtet werden können, ein solcherThere channels with an approximately rectangular cross-section are used, occur on the exit side with the application of a round or diamond-shaped Pipe-related flow disturbances in front of the lip opening of the headbox do not occur. Disadvantageous large eddies do not occur here, since the eddy size in practice is now far from that the narrower wall clearance of the duct is limited. On the other hand, one can use the one from the known Significantly limit the pressure loss caused by the headbox with round or square ducts. The pressure loss in the headbox according to the invention is only approximately half that of the loss a headbox with round or square tubes. Consequently, the lamella part of the invention Headbox almost the length of the entire headbox, which makes it very resistant to deformation will. On the other hand, in these rectangular channels with a small cross-sectional area, means separated side walls arranged next to one another, their spacing by separate intermediate pieces can be set up as desired, such

Stoffauflaufkasten konstruktiv und in der Herstellung sehr einfach. Der sich durch die Vielzahl von Trennwänden ergebende natürliche Strömungswiderstand erübrigt Regelmaßnahmen durch Bedienungspersonen. Da die Seitenwände im Verhältnis zur Vertikalebene geneigt sind, ergeben sich keine von den Kanalseitenwänden herrührenden Längsstreifen in der fertiggestellten Papierbahn. Man erzielt eine Verteilung der möglicherweise noch entstehenden faserarmen Streifen in der Weise, daß sie sich überlappend gleichmäßig über die ganze Breite der Bahn verteilen.The headbox is very simple in terms of design and manufacture. Which stands out through the multitude of The natural flow resistance resulting from partition walls eliminates the need for control measures by operators. Since the side walls are inclined in relation to the vertical plane, none of the Channel side walls originating longitudinal strips in the finished paper web. A distribution is achieved of the possibly still resulting fiber-poor strips in such a way that they overlap Distribute evenly over the entire width of the membrane.

Ferner erhält man wegen der verhältnismäßig hohen Strömungskanalverluste — bedingt durch die Vielzahl von einzelnen Strömungskanälen — über die gesamte Breite des Stoffauflaufkastens ein gleichmäßiges Strömungsprofil unabhängig von stets vorhandenen geringen Druckunterschieden auf der Eintrittsseite der Strömung. Makroturbulenz im Stoffauflaufkasten wird verhindert, während gleichzeitig durch die Mikroturbulenz eine gute Mischung erfolgt. Durch die erfindungsgemäße Aufteilung der Strömungskanäle in der Vertikalrichtung mitteis zur Horizontalebene und zur Strömung im wesentlichen paralleler Trennwände in zwei oder mehrere Teilkanäle ist außerdem eine günstige Aufteilung des Papierstoffes in der Vertikalrichtung in mehrere Schichten zum Eingeben verschiedenartiger Papierstoffe in die verschiedenen Schichten möglich. Die vielfache Aufteilung des Stoffstroms durch eine Vielzahl von Trennwänden führt zusammen mit der Neigung dieser Trennwände gegenüber der Vertikalen zur Vermeidung der Streifenbildung im fertigen Papier.Furthermore, because of the relatively high flow channel losses - due to the large number of individual flow channels - a uniform flow profile across the entire width of the headbox regardless of the slight pressure differences that are always present on the inlet side of the Flow. Macroturbulence in the headbox is prevented while at the same time due to the microturbulence a good mix is made. The inventive division of the flow channels in the Vertical direction middle to the horizontal plane and to the flow of essentially parallel partitions in two or more sub-channels is also a favorable division of the paper stock in the vertical direction in several layers for adding different types of paper stock to the different layers possible. The multiple division of the material flow through a large number of partition walls leads to the Inclination of these partitions relative to the vertical to avoid streaking in the finished paper.

Die gesamte Konstruktion ist stabil und unempfindlich gegen Verformungen infolge von Temperaturdifferenzen und Druckunterschieden. Sie kann in beliebiger Breite aus einer Vielzahl von gleichen Elementen zusammengesetzt sein, wobei sich der gewünschte Strömungswiderstand und damit der gewünschte Druckverlust über die Anzahl der Trennwände im Stoffauflaufkasten einstellen läßt. Insgesamt ist der Aufbau leicht und wartungsarm.The entire construction is stable and insensitive to deformations due to temperature differences and pressure differences. It can be made up of a large number of identical elements in any width be composed, with the desired flow resistance and thus the desired Pressure loss can be adjusted via the number of partitions in the headbox. Overall that is Easy to assemble and low-maintenance.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to schematic drawings of an exemplary embodiment explained. It shows

F i g. 1 eine Ausführungsform des Stoffauflaufkastens in Ansicht vom Austrittsteil und teilweise im Schnitt längs der Linie H-II nach F i g. 2,F i g. 1 shows an embodiment of the headbox in view of the outlet part and partially in section along the line H-II according to FIG. 2,

F i g. 2 den gleichen Stoffauflaufkasten im Längsschnitt längs der Linie I-I nach F i g. 1,F i g. 2 shows the same headbox in a longitudinal section along the line I-I according to FIG. 1,

Fig. 3 schematisch eine Ausführungsform zum Aufteilen der Kanäle in Teilkanäle in der Höhenrichtung. 3 schematically shows an embodiment for dividing the channels into sub-channels in the height direction.

In Fig. 1 ist eine Anzahl von durch Seitenwände 1 begrenzten, in der Maschinenlängsrichtung verlaufenden schmalen Strömungskanälen 2 mit kleiner Querschnittsfläche dargestellt, deren Breite d zweckmäßig 5 bis 20 mm beträgt, während die Höhe Ader Kanäle etwa 50 bis 100 mm ist. Die Breite der Strömungskanäle wird von den Zwischenstücken 3 bestimmt, die zugleich ihrerseits den Boden 4 und den Deckel 5 des Stoffauflaufkastens bilden. Die Seitenwände 6 des Stoffauflaufkastens sind mit dem Boden 4 und dem Deckel 5 mittels langer Zuganker 7 verbunden, die sich über die gesamte Breite L des Stoffauflaufkastens erstrecken und den Zusammenbau des Stoffauflaufkastens leicht gestalten. Dem Stoffaufiaufkasten ist der Papierstofleintrittsteil 9 vorgeschaltet, während der Papierstoffaustrittsteil 8 sich daran anschließt, welcher mit bekannten Regelvorrichtungen für den Lippenteil versehen werden kann. Der Eintrittsteil 9 ist ferner mit Wasserspeiseanschlüssen 10 versehen (mindestens einer für jeden Strömungskanal 2). Dadurch kann zur Regulierung der Konsistenz Verdünnungswasser an die erforderlichen Stellen herangeführt werden.1 shows a number of narrow flow channels 2 with a small cross-sectional area, which are delimited by side walls 1 and run in the longitudinal direction of the machine, the width d of which is expediently 5 to 20 mm, while the height of the channels is approximately 50 to 100 mm. The width of the flow channels is determined by the intermediate pieces 3, which in turn form the bottom 4 and the cover 5 of the headbox. The side walls 6 of the headbox are connected to the bottom 4 and the cover 5 by means of long tie rods 7 which extend over the entire width L of the headbox and make the assembly of the headbox easy. The paper stock inlet part 9 is connected upstream of the headbox, while the paper stock outlet part 8 adjoins it, which can be provided with known regulating devices for the lip part. The inlet part 9 is also provided with water feed connections 10 (at least one for each flow channel 2). In this way, dilution water can be supplied to the required places to regulate the consistency.

Die Strömungskanäle 2 bestehen aus von den Seitenwänden 1 begrenzten Räumen. Die Seitenwände 1 sind in schräger Lage zur Vertikalebene angeordnet. Diese Schrägstellung wird zweckmäßig dadurch erzielt, daß der Neigungswinkel cc der Seitenwände 1 mit Bezug auf die Vertikalebene mindestens so groß ist, daß tan λ = d/h ist, wobei d die Breite des Zwischenstücks 3 und des Strömungskanals 2 und Λ die Höhe des Strömungskanals 2 bedeutet. Durch diese Neigung der Seitenwände 1 werden die Wirkungen der von den Seitenwänden 1 verursachten Streifigkeit im fertiggestellten Papier vermieden.The flow channels 2 consist of spaces delimited by the side walls 1. The side walls 1 are arranged in an inclined position to the vertical plane. This inclination is expediently achieved in that the angle of inclination cc of the side walls 1 with respect to the vertical plane is at least so large that tan λ = d / h , where d is the width of the intermediate piece 3 and the flow channel 2 and Λ the height of the flow channel 2 means. This inclination of the side walls 1 avoids the effects of the streakiness caused by the side walls 1 in the finished paper.

Die Seitenwände 1 bestehen zweckmäßig aus Blech, das auf die gewünschte Oberflächeuglätte geschliffen ist und an dessen beiden Rändern durch Knicke getrennte ebene Befestigungsteile la und \b vorgesehen sind, die um den Winkel « aus der Ebene der Seitenwände 1 herausgebogen sind und nach Befestigung mittels der Zuganker 7 zwischen den Zwischenstücken 3 angeordnet sind. Gemäß Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist der Strömungskana! 2 mittels zur Horizontalebene und zur Strömung paralleler Trennwände Ic in drei Teilkanäle 2a, 2b, 2c aufgeteilt. Es können zwei oder mehr solcher Teilkanäle 2a, 2b, 2c vorhanden sein. Die Trennwände 1 c bewirken nicht nur eine Versteifung der Seitenwände, sondern sie schaffen auch die Möglichkeit, mit einem solchen Stoffauflaufkasten eine Mehrschichtenbahn herzustellen, indem man den Teilkanälen 2a, 2b und 2c verschiedenartige Papierstoffmaterialien zuführt. Die Trennwände Ic werden zweckmäßig aus demselben Blechabschnitt, aus dem die Seitenwand 1 besteht, durch Biegen in eine Doppellage gebildet.The side walls 1 are expediently made of sheet metal that has been ground to the desired surface smoothness and on the two edges of which flat fastening parts la and \ b are provided, separated by kinks, which are bent out of the plane of the side walls 1 by an angle and after fastening by means of the Tie rods 7 are arranged between the intermediate pieces 3. According to the embodiment of FIG. 3 is the flow channel! 2 divided into three sub-channels 2a, 2b, 2c by means of partitions Ic parallel to the horizontal plane and to the flow. There can be two or more such sub-channels 2a, 2b, 2c. The partition walls 1c not only stiffen the side walls, but they also create the possibility of producing a multilayer web with such a headbox by feeding different types of paper stock materials to the sub-channels 2a, 2b and 2c. The partition walls Ic are expediently formed from the same sheet metal section from which the side wall 1 is made by bending into a double layer.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Stoffauflauf für Papiermaschinen, in dessen Auslauf zur Aufteilung des Stoffstromes in Einzelströme in Strömungsrichtung verlaufende Trennwände zur Bildung von Strömungskanälen vorgesehen sind, deren Grund- und Deckflächen horizontal verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (1) zur Vertikalebene geneigt sind, wobei der Neigungswinkel (α) jeder Trennwand (1) eines Strömungskanals (2) durch die Beziehung tan«> d/h bestimmt ist, worin d die Breite des Strömungskanals (2) und h die Höhe des Strömungskanals (2) bezeichnet und das Verhältnis von Breite (d) zur Höhe (h) des Strömungskanals (2) zwischen 0,4 und 0,05 liegt.1. Headbox for paper machines, in the outlet of which for dividing the material flow into individual flows running in the flow direction dividing walls are provided to form flow channels, the base and top surfaces of which extend horizontally, characterized in that the partitions (1) are inclined to the vertical plane, the Angle of inclination (α) of each partition (1) of a flow channel (2) is determined by the relationship tan «> d / h , where d denotes the width of the flow channel (2) and h denotes the height of the flow channel (2) and the ratio of the width (d) to the height (h) of the flow channel (2) is between 0.4 and 0.05. 2. Stoffauflauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (1) an den beiden Rändern Knicke (ta, ib) aufweisen, die zur Befestigung der Seitenwände (1) vorgesehen sind, durch die die Seitenwände (1) in einem von Zwischenstücken (3) bestimmten Abstand voneinander zum Bilden der Strömungskanäle (2) befestigt sind.2. Headbox according to claim 1, characterized in that the side walls (1) on the two edges kinks (ta, ib) which are provided for fastening the side walls (1) through which the side walls (1) in one of intermediate pieces (3) a certain distance from each other to form the flow channels (2) are attached. 3. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsteile (la; ib) der Seitenwände (1) und die Zwischenstücke (3) zusammen mit den Seitenwänden (6) des Stoffauflaufkastens mittels sich über die gesamte Breite (L) des Stoffauflaufkastens erstrekkender Zuganker (7) befestigt sind, wobei die Zwischenstücke (3) und die Befestigungsteile (1 a; I b) den Boden (4) und den Deckel (5) des Stoffauflaul'kastens bilden.3. Headbox according to one of the preceding claims, characterized in that the fastening parts (la; ib) of the side walls (1) and the intermediate pieces (3) together with the side walls (6) of the headbox means over the entire width (L) of the Headbox extending tie rods (7) are attached, the intermediate pieces (3) and the fastening parts (1 a; I b) forming the base (4) and the cover (5) of the head box. 4. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sixömungskanäle (2) in der Vertikalrichtung mittels zur Horizontalebene und zur Strömung im wesentlichen paralleler Trennwände (Ic) in zwei oder mehrere Teilkanäle (2a, 2b, 2c) aufgeteilt sind.4. Headbox according to one of the preceding claims, characterized in that the six-flow channels (2) are divided into two or more sub-channels (2a, 2b, 2c) in the vertical direction by means of partition walls (Ic) which are essentially parallel to the horizontal plane and to the flow. 5. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (Ic) aus dem gleichen Blechabschnitt wie die Seitenwände (1) bestehen.5. Headbox according to one of the preceding claims, characterized in that the partition walls (Ic) consist of the same sheet metal section as the side walls (1).