DE2548795A1 - Verfahren zur herstellung eines bahnfoermigen materiales sowie maschine zur ausfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

P.4958 /VsKü ESCHERVJYSS GMBH, Ravensburg/Württ., (Deutschland)

Verfahren zur Herstellung eines bahnförraigen Materiales sowie Maschine zur Ausführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines bahnförmigen Materiales, insbesondere von Papier, aus einer Suspension von Fasern in Wasser, welche einer Stoffauflauf vor richtung zugeführt wird, an deren Ausgang die Suspension auf einem für Wasser durchlässigen Element verteilt wird, wobei der Suspension an einer Mischstelle Gas in Form von feinen Blasen beigemischt wird.·

Gleichzeitig betrifft die Erfindung eine Maschine zur Ausführung des Verfahrens mit einer Stoffleitung, welche die Stoffsuspension aus einem Behälter einer Stoffauflaufvorrichtung zuführt,sowie einem für Wasser durchlässigen Element und einer Mischvorrichtung zur Bildung von feinen Gasblasen in der Stoffsuspension.

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Aus den britischen Patentschriften 1 129 757 und 1 329 ist es bekannt, z.B. bei einer Papiermaschine, der Stoffsuspension Luft bzw. ein Gas zuzuführen, das mit der Suspension einen Schaum mit fein verteilten Luftbläschen bildet. Dadurch wird einerseits eine Verbesserung der Qualität des gebildeten Papiers, andererseits eine bedeutende Energieeinsparung erzielt, da kleinere Wassermengen in der Papiermaschine umgewälzt werden.

Die bekannte Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens enthält zur Bildung des Schaumes besondere Mischvorrichtungen, die in der Zuführleitung in verhältnismässig grosser Entfernung vom Stoffauflauf angeordnet sind. Da eine Gefahr der Ausscheidung der Luftblasen in der Leitung und im Stoffauflauf besteht, müssen dem zur Bildung der Stoffsuspension verwendeten Wasser besondere Stabilisatoren und Emulgiermittel beigefügt werden. Diese Mittel verteuern das Verfahren und sind im fertigen Papier bzw. im fertigen bahnförmigen Material unerwünscht. Aus diesem Grunde hat das erwähnte Verfahren keine Verbreitung gefunden.

Die Erfindung hat die Schaffung eines Verfahrens und einer Maschine zum Ziel, mit deren Hilfe die Nachteile des bekannten Verfahrens vermieden werden und die Bildung eines Wasser- Gas «-Gemisches in der Suspension ohne die Verwendung von" Stabilisatoren und Emulgiermitteln möglich ist.

Das erfindungsgemässe Verfahren, durch welches dieses

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Ziel erreicht wird,ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Mischstelle in der Stoffauflaufvorrichtung derart nahe an ihrem Ausgang befindet, dass eine Abscheidung der .Gasblasen aus dem Wasser vor dem Erreichen des Ausganges der Stoffauflaufvorrichtung verhindert wird.

Durch diese Massnahme wird gewährleistet, dass die Stoffsuspension bei ihrem Austritt aus der Stoffauflaufvorrichtung den gewünschten Gehalt an Gasbläschen aufweist, ohne dass Stabilisatoren und Emulgiermittel verwendet werden müssten.

Die Maschine zur Ausführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Stoffauflaufvorrichtung, eine Wirbelvorrichtung .mit mehreren parallelen, mit je mindestens einer stufenartigen Ausweitung versehenen Suspensionskanälen angeordnet ist, wobei in jeden der parallelen Suspensionskanäle mindestens ein Kanal für die Zufuhr des Gases, mündet.

Es hat sich nämlich erwiesen, dass eine derart ausgebildete Wirbelvorrichtung für den vorliegenden Zweck besonders geeignet ist, da sie einerseits eine intensive Verwirbelung und gleichmässige Verteilung des Gases in der Form von kleinen Bläschen in der Stoffflüssigkeit gewährleistet, bei gleichzeitiger gleichmässiger Verteilung der Fasern in der Strömung der Suspension.

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Derartige, mit stufenartigen Ausweitungen versehene Suspensionskanäle sind an sich bereits z.B. aus der DT-AS 1 220 247 und der US-PS 3 725 197 bekannt. In beiden Fällen dienen diese Süspensionskanäle zur intensiven Verwirbelung und damit zur Vergleichmässigung der Stoffströmung in der Stoffauflaufvorrichtung und zur Erzielung einer gleichmässigen Verteilung der Fasern zur Papierherstellung ±i der ganzen Strömung.

Der Gaskanal kann dabei an den Abschnitt mit kleinstem Querschnitt des Suspensionskanales angeschlossen sein. Dadurch wird eine gewisse Verteilung des Gases in der Strömung der Stoffflüssigkeit bereits vor dem Erreichen der ersten stufenartigen Ausweitung erzielt, wobei zudem der durch die Strömung der Stoffflüssigkeit im Suspensionskanal gebildete Unterdruck für die Zufuhr des Gases ausgenützt werden kann.

Der Gaskanal kann jedoch auch in den Suspensionskanal an der Stelle einer stufenartigen Ausweitung münden. Es kann nämlich unter Umständen vorteilhaft sein, das Gas direkt in den Wirbelbereich einzuführen, in welchem die Vermischung erfolgt.

Schliesslich ist es möglich, mindestens zwei Gaskanäle, die diametral entgegengesetzt in einer Linie angeordnet sind, an den Suspensionskanal anzuschliessen. Durch derart gegeneinander gerichtete Luftströmungen kann unter Umständen

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eine Verbesserung der Vermischung der Luft mit der Stoffflüssigkeit erreicht werden.

Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert.

Es zeigt:

Fig.1 einen Teilschnitt einer erfindungsgemässen

Papiermaschine mit der Stoffauflaufvorrichtung und einem Teil des für Wasser durchlässigen Elementes, entsprechend dem Schnitt I - I in der Fig.2,

Fig.2 einen Grundriss zur Fig.1,

Fig.3 ein Regelschema der Papiermaschine mit den Teilen nach den Fig.1 und 2, ·

Fig.4 einen Teilschnitt, welcher einem Ausschnitt aus der Fig.1 entspricht,einer anderen Ausführungsform der Stoffauflaufvorrichtung mit der Mischvorrichtung und

Fig.5 den Schnitt V - V aus der Fig.4*

Die Fig.1 und 2 zeigen eine Stoffauflaufvorrichtung 1 einer weiter nicht dargestellten Papiermaschine. Die Stoffauflaufvorrichtung 1 dient zur Bildung eines Papiervlieses auf einem Sieb 2, das über einen Zylinder 3 geführt ist. Das Sieb kann in bekannter Weise entlang verschiedener Entwässerungsvorrichtungen zu einer Stelle führen, wo die aus dem Vlies

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gebildete Papierbahn abgehoben und einer weiteren Bearbeitung zugeführt wird.

Der Stoffauflauf 1 ist über eine Stoffleitung 4 an eine Vorrichtung zur Bildung und Speicherung der Stoffsuspension angeschlossen, welche Fasern enthält, die in Wasser fein und gleichmassig verteilt sind. Die Stoffsuspension kann in bekannter Weise auch weitere Materialien, wie z.B. Füllstoffe, Farbstoffe usw. enthalten.

Aus der Stoffleitung A strömt die zugeführte Stoffsuspension in der Stoffauflaufvorrichtung in einen Verteilkanal 5,"aus welchem sie in einzelne Stoffkanäle 6 einer Wirbelvorrichtüng 7 gelangt. Die Stoffkanäle 6 enthalten Abschnitte 8, 9,-10, zwischen welchen sich stufenartige Ausweitungen 11, 12 befinden. Der Kanal 10 endet kurz vor einem Ausgangsspalt 13 der Stoffauflaufvorrichtung 1, dessenBreite durch einen Schieber

14 einstellbar ist.

An die Abschnitte 8 der Stoffkanäle 6 sind Luftkanäle

15 angeschlossen, die von einer gemeinsamen Luftleitung 16 führen.

Im Betrieb wird die Stoffsuspension durch die Stoffieitung A dem Verteilkanal 5 zugeführt und gelangt aus diesem gleichmässig verteilt durch die Stoffkanäle 6 zum Ausgangsspalt 13 der Stoffauflaufvorrichtung und aus dieser auf das Sieb 2. Gleichzeitig wird durch die Luftleitung 16 Luft zugeführt, die in den Kanalabschnitten 8, 9 und 10 intensiv mit der Stoff-

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flüssigkeit vermischt und dabei in Form von feinen Bläschen gleichmässig verteilt wird. Die Vermischung erfolgt durch die intensive Wirbelbildung im Bereich der stufenartigen Ausweitungen 11 und 12. Nach jeder Ausweitung entstehen in der Strömung intensive Wirbel, die in der Strömung noch in einer gewissen Entfernung nach der betreffenden Stufe erhalten bleiben.

Bei der vorliegenden Stoffauflaufvorrichtung sind die Verhältnisse so gewählt, dass die an der Stufe 12 gebildete Turbulenz im wesentlichen unvermindert bis zur Ausgangsöffnung 13 bestehen bleibt, so dass in diesem Bereich eine Ausscheidung der Luftbläschen aus dem Wasser der Stoffsuspension vermieden wird.

Wie insbesondere aus der Fig.1 ersichtlich ist, ist zu-diesem Zweck die Ausgangsöffnung 13 von der stufenartigen Ausweitung 12 um eine Entfernung A entfernt, die weniger als das 10-fache der vertikalen Dimension D des Kanalabschnittes beträgt. Dieses Verhältnis bestimmt ungefähr den Grenzbereich, bis zu welchem die Turbulenz in der Strömung im wesentlichen ungeschwächt bestehen bleibt.

Die Fig.3 zeigt ein Regelschema der Maschine nach den Fig.1 und 2. Nach der Fig.3 wird die Stoffflüssigkeit einer Bütte 20 mit einem Ueberlauf 21 entnommen und durch eine Pumpe 22 in die Stoffleitung 4 gefördert. In der Stoffleitung 4 befindet sich ein-Druckregler 23 mit einer Drosselvorrichtung Aus der Stoffleitung 4 gelangt die Stoffflüssigkeit, wie be-

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reits erwähnt, in den Verteilkanal 5 der Stoffauflaufvorrichtung 1. Aus dem Verteilkanal 5 führt eine Rückleitung 5' (siehe auch Fig.2) in die Bütte 20 zurück.

Der Luftleitung 16 wird nach der Fig.3 Luft durch ein Gebläse 25 zugeführt, in dessen Förderleitung 26 ein Druckregler 27 mit einer Drosselvorrichtung 28 geschaltet sind.

Eine Regelvorrichtung nach der Fig.3, wonach die Stoffflüssigkeit wie auch die Luft der Wirbelvorrichtung 7 mit genau eingehaltenen Drücken zugeführt werden, gewährleistet die Beibehaltung eines konstanten Mischverhältnisses von Luft und Stoffflüssigkeit.

Es sei besonders darauf hingewiesen, dass beim erfindungsgemässen Verfahren und der entsprechenden Maschine unter Umständen auf die sonst bei Papiermaschinen erforderliche Zufuhr von Siebwasser und dessen Beimischung zur aus der Bütte 20 entnommenen Stoffflüssigkeit verzichtet werden kann. Es ist nämlich möglich, die Stoffflüssigkeit der Wirbelvorrichtung 7 mit der Stoffdichte zuzuführen, wie sie in der Bütte 20 besteht. Die gleichmässige Verteilung der Fasern in der Stoffflüssigkeit, die bisher durch die Beimischung von grossen Mengen Von Siebwasser erreicht wurde, kann im vorliegenden Fall durch die . Beimischung von Luft erhalten werden.

Dadurch wird nicht nur der Energieaufwand stark vermindert, sondern es wird zusätzlich noch die Entwässerung des auf dem durchlässigen Element 2 gebildeten Vlieses erleichtert.

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Bei geeigneter Dichte der Stoffflüssigkeit ist es sogar möglich, das bisher zur Vliesbildung erforderliche Sieb wegzulassen und das Vlies direkt auf einen Filz, z.B. einer Filzpresse, zu legen. Dadurch kann die Maschine, z.B. eine Papiermaschine, besonders vereinfacht werden.

Die Fig.4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser schliessen sich an einen Verteilkanal 5 zwei übereinander angeordnete Reihen von Stoffkanälen 6 an, welche mit stufenförmigen Ausweitungen 11 und 12 versehen sind. Es ist eine Luftleitung 40 vorgesehen, aus welcher Luftkanäle 41 zu den einzelnen Stoffkanälen 6 führen. Von den Luftkanälen 41 sind Verbindungskanäle 42 abgezweigt, welche jeweils im Bereich der stufenartigen Ausweitungen 11 münden. Die Kanäle 42 sind dabei so ausgebildet, dass jeweils zwei in einer Linie liegen und an diametral entgegengesetzten Stellen in den Stoffkanal 6 münden.

Es versteht sich, dass die als AusfUhrungsbeispiel dargestellte Vorrichtung in verschiedener Weise abgeändert werden kann. So kann z.B. ein Gebläse für die Zufuhr von Luft in die Leitung 16 entfallen, da die Saugwirkung der Strömung der Stoffflüssigkeit zum Ansaugen der zuzuführenden Luft ausreichen kann.

Die Wirbelvorrichtung 7 kann eine andere Anzahl von Stufen und Abschnitten aufweisen als die dargestellten drei Abschnitte 8, 9 und 10. Auch können mehr Stoffkanäle 6 überein-

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ander angeordnet sein als dargestellt. Zur Zufuhr von Luft " in die Stoffkanäle kann eine andere Anzahl von Luftkanälen vorgesehen sein, unter Umständen auch ein ringförmiger Kanal, der einen geeigneten Abschnitt des betreffenden Stoffkanales 6 umschliesst.

Zur Erfüllung des Grundprinzips der Erfindung genügt es, eine Wirbelvorrichtung vorzusehen, die in der Stoffauflaufvorrichtung kurz vor ihrem Ausgangsspalt angeordnet sein kann.

Wie erwähnt, kann das in der Zeichnung dargestellte Sieb 2 durch ein anderes durchlässiges Element, z.B. einen Filz, ersetzt werden. Die Maschine kann auch eine Doppelsiebmaschine sein, bei welcher das Faservlies zwischen zwei zusammenlaufende Siebe bzw. durchlässige Elemente gelegt wird.

Schliesslich kann bei der Anordnung nach der Fig.3 in bekannter Weise der Leitung 5 vor oder nach der Pumpe 22 Siebwasser zur Verdünnung des aus der Bütte zugeführten Stoffes beigefügt werden.

Die zur Regelung der Stoffzufuhr vorgesehene Drosselvorrichtung 24 braucht nicht, wie dargestellt, in der Stoffleitung 4 angeordnet zu sein, sondern kann sich auch in einer Bypassleitung befinden, die parallel zur Pumpe 22 führt. Schliesslich kann die Pumpe 22 auch mit einer Drehzahlregelung versehen sein, durch welche die Stoffzufuhr zum Stoffauflauf 1 geregelt werden kann.

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Claims (5)

Patentansprüche

1. Werfahren zur Herstellung eines bahnförmigen Materiales, insbesondere von Papier, aus einer Suspension von Fasern in Wasser, -welche einer Stoff auf lauf vorrichtung zugeführt -wird, an deren Ausgang die Suspension auf einem für Wasser durchlässigen Element verteilt wird, wobei der Suspension an einer Mischstelle Gas in Form von feinen Blasen beigemischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Mischstelle (7) in der Stoffauflaufvorrichtung (1) derart nahe an ihrem Ausgang (13) befindet, dass eine Abscheidung der Gasblasen aus dem Wasser vor dem Erreichen des Ausganges der Stoffauflaufvorrichtung verhindert wird.

2. Maschine zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Stoffleitung, welche die Stoffsuspension aus einem Behälter einer Stoffauflaufvorrichtung zuführt sowie einem für Wasser durchlässigen Element und einer Mischvorrichtung zur Bildung von feinen Gasblasen in der Stoffsuspension, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stoffauflauf vor richtung (1) eine Wirbelvorrichtung (7) mit meh reren parallelen, mit je mindestens einer stufenartigen Ausweitung (11, 12) versehenen Suspensionskanälen (6)angeordnet ist, wobei in jeden der parallelen Suspensionskanäle mindestens ein Kanal (15) für die Zufuhr von Gas mündet.

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3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskanal an den Abschnitt (8) mit kleinstem Querschnitt des Suspensionskanales (6) angeschlossen ist.

4. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskanal (41, 42) in den Suspensionskanal (6) an der Stelle einer stufenartigen Ausweitung (11) mündet.

5. Maschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Gaskanäle (42) diametral entgegengesetzt in einer Linie an den Suspensionskanal (6) angeschlossen sind.

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