DE2548795C3 - Maschine zur Herstellung von bahnförmigem Material - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft cine Machine zur Herstellung von bahnförmigem Material, insbesondere Papier, aus einer schatimförmigen Suspensi n von Fasern in Wasser, mit einer Stoffzuleitung, welche die Stoffsuspension aus einem Behälter einer Stoffauflaufvorrichtung zuführt, welche zur Verteilung der Stoffsuspension auf einem für Wasser durchlässigen Element dient und mit Gaskanäten zur Einführung von Gas in die Strömung der Stoffsuspension sowie einer Wirbelvorrichtung zur Vermischung der Stoffsuspension mit dem Gas versehen ist

Aus der DE-OS 24 55 722 ist es bekannt, 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 so Papiermaschine umgewälzt werden.

Die bekannte Maschine hat eine Stoffauflaufvorrichtung mit einem über die ganze Breite der Maschine sich erstreckenden Spalt, dem durch über die Breite verteilte Kanäle das Gas, normalerweise Luft, zugeführt wird. Dabei bestehen Schwierigkeiten mit einer intensiven Verwirbelung der Stoffflüssigkeit und einer gleichmäßigen Vermischung der Luft mit der Flüssigkeit. Außerdem bestehen bei einem derartigen länglichen Schlitz Probleme mit der Abstützung der beiden Teile über die ganze Breite der Maschine sowie mit der Einhaltung eines gleichmäßigen Spaltes.

Die Erfindung hat die Schaffung-einer Maschine zum Ziel, bei welcher eine intensivere Turbulenz der StofffKlssigkeit erzielt wird, die einerseits einer gleich- h^r> mäßigeren Verteilung der Fasern und andererseits einer besseren Vermischung der Luft mit der Flüssigkeit dient. Gleichzeitig soll das Festigkeitsproblem der Verbindung der den Flüssigkeitskanal begrenzenden Teile gelöst werden und eine gleichmäßigere Verteilung der Fasern wie auch der Luftblasen über die Breite der Maschine erzielt werden.

Die erfindungsgemäße Maschine, durch welche dieses Ziel erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelvorrichtung aus einer Mehrzahl parallel durchströmter Suspensionskanäle besteht, von denen jeder mit mindestens einer smfenartigen Ausweitung versehen ist, und daß die Zufuhr von Gas in jeden der parallel durchströmten Suspensionskanäle durch mindestens einen Kanal erfolgt

Durch die parallel durchströmten Suspensionskanäle mit stufenartigen Ausweitungen wird eine besonders intensive Mikroturbulenz in der Stoffflüssigkeit erhalten, die einerseits eine gute Verwirbelung der Stoffsuspension und andererseits eine intensive Vermischung mit dem durch die Gaskanäle zugeführten Gas ermöglicht Dadurch kann eine höhere Stoffdichte der Stoffflüssigkeit verwendet werden, was vor allem energetische Vorteile bietet Die Luft ist dabei in kleineren Blasen in der Stoffflüssigkeit enthalten, was eine bessere Verteilung der Fasern in der vertikalen Richtung senkrecht zur Papierebene fZ-Richtung) gestattet Dabei entfallen die Festigkeitsprobleme, da keine langen Lippen vorhanden sind, welche miteinander verbunden werden müßten. Außerdem wird, da jeder Suspensionskanal eine eigene Gaszufuhr enthält eine absolut gleichmäßige Verteilung des Gases über der Breite der Maschine erzielt

Suspensionskanäfe von Papiermaschinen mit stufenartigen Ausweitungen sind z. B. aus der DE-AS 12 20 247 und der US-PS 37 25 197 bekannt In beiden Fällen dienen diese Suspensionskanäle zur intensiven Verwirbelung der Stoffflüssigkeit, nicht jedoch zur Beimischung von Gas bzw. Luft

Jeder Gaskanal kann in den zugehörigen Suspensionskanal an der Stelle einer stufenartigen Ausweitung münden. Dadurch wird das Gps direkt in den Wirbelbereich eingeführt, in welchem die Vermischung erfolgt. Es ist jedoch auch die Zufuhr des Gases in den Abschnitt mit kleinstem Querschnitt des Suspensionskanals möglich.

Schließlich können in jeden Suspensionskanal mindestens zwei Gaskanäle münden, die in einer Linie diametral entgegengesetzt verlaufen. Durch derart gegeneinander gerichtete Luftströmungen kann unter Umständen eine Verbesserung der Vermischung der Luft mit der Stoffflüisigkeit erreicht werden.

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

F i g. 1 einen Teilschnitt einer erflndungsgemäßen Papiermaschine mit der Stoffauflaufvorrichtung und einem Teil des für Wasser durchlässigen Elementes, entsprechend dem Schnitt M in der F i g. 2,

F i g. 2 einen Grundriß zur F i g. 1,

F i g. 3 ein Regelschema der Papiermaschine mit den Teilen nach den F i g. 1 und 2,

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

F i g. 5 den Schnitt V-V aus der F i g. 4.

Die F i g. 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 3 kann in bekannter Weise entlang verschiedener Entwässerungsvorrichtungen zu einer Stelle führen, wo die aus dem Vlies 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 sind gleichmäßig verteilt sind. Die Stoffsuspension kann in bekannter Weise auch weitere Materialien, wie z. B. Füllstoffe, Farbstoffe usw. enthalten.

Aus der Stoffleitung 4 strömt die zugeführte Stoffsuspension in der StotTauflaufvorrichtung in einen Verteilkanal 5, aus welchem sie in einzelne Stoffkanäle 6 einer Wobbelvorrichtung 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 Ausgangsspak 13 der Stoffauflaufvorrichtung 1, dessen Breite durch einen Schieber !4 einstellbar ist.

An die Abschnitte 8 der Stoffkanäle 6 sind Luctkanäle 15 angeschlossen, die von einer gemeinsamen Luftleitung 16 führen.

Im Betrieb wird die Stoffsuspension durch die Stoffleitung 4 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 Stoffflüssigkeit 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 Alisgangsöffnung 13 bestehen bleibt, so daß in diesem Bereich eine Ausscheidung der Luftbläschen aus dem Wasser der Stoffsuspension vermieden wird.

Wie insbesondere aus der F i g. 1 ersichtlich ist, ist zu diesem Zwsck die Ausgangsöffnusg 13 von der stufenartigen Ausweitung 12 um eine Entfernung A entfernt, die weniger als das lOfache der vertikalen Dimension D des Kanalabschnittes 10 beträgt Dieses Verhältnis bestimmt unge&hr den Grenzbereich, bis zu welchem die Turbulenz in der Strömung im wesentlichen ungeschwächt bestehen bleibt

Die F i g. 3 zeigt ein Regelschema der Maschine nach den F i g. 1 und 2. Nach der F i g. 3 wird die Stoffflüssigkeit einet' Bütte 20 mit einem Überlauf 21 entnommen und durch eine Pumpe 22 in die Stoffleitung 4 gefördert In der Stoffleitung 4 befindet sich ein Druckregler 23 mit einer Drosselvorrichtung 24. Aus der Stoffleitung 4 gelangt die Stoffflüssigkeit, wie bereits erwähnt, in den Verteilkanal 5 der Stoffauflaufvorriehtung 1. Aus dem Verieilkanal 5 führt eine Rückleitung5' (siehe auch F i g. 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 F i g. 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 bei der erfindungsgemäßen Maschine unter Umständen auf die sonst bei Papiermaschinen erforderliche Zufuhr von Siebwasser und dessen Beimischung zur aus der Bütte 20 entnommenen Stoffflüssigkeit der Wirbelvorrichiung 7 mit der Stoffdichte zuzuführen, wie sie in der Bütte 20

ίο 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

Bei geeigneter Dichte der Stoffflüssigkeit ist es sogar

möglich, das bisher zur Vliesbildung forderliche 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 Ausführu.ngsform 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 Ausführungsbeispiel dargestellte Vorrichtung in verschiedener Weise abgeändert werden kann. So kann z. B. ein Gebläse für die

*o 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 kennen mehr Stoffkanäle 6 übereinander 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 Stoffkanals 6 umschließt

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 F i g. 3 in bekannter Weis«· der Leitung 5 vor oder nach der Pumpe 22 Siebwasser zur Verdünnung des aus der Bütte ZUgefÜhf ten 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 Bypass'eitung befinden, die parallel zur Pumpe 22 führt Schließlich kann die Pumpe 22 auch mit einer Drehzahlregelung versehen sein, durch weiche die Stoffzufuhr zum Stoffauflauf 1 geregelt werden kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Maschine zur Herstellung von bahnförmigem Material, insbesondere Papier, aus einer schaumförmigen Suspension von Fasern in Wasser, mit einer Stoffzuleitung, welche die Stoffsuspension aus einem Behälter einer Stoffauflaufvorrichtung zuführt, welche zur Verteilung der Stoffsuspension auf einem für Wasser durchlässigen Element dient und mit Gaskanälen zur Einführung von Gas in die Strömung ι <> der Stoffsuspension sowie einer Wirbelvorrichtung zur Vermischung der Stoffsuspension mit dem Gas versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelvorrichtung (7) aus einer Mehrzahl parallel durchströmter Suspensionskanäle (6) be- ti steht, von denen jeder mit mindestens einer stufenartigen Ausweitung (11, 12) versehen ist, und daß die Zufuhr von Gas in jeden der parallel durchströmten Suspensionskanäle durch mindestens einen Kanal(15) erfolgt.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gaskanal (41, 42) in den zugehörigen Suspensionskanal (6) an der Stelle einer stufenartigen Ausweitung (11) mündet

3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeden Suspensionskanal (6) mindestens zwei Gaskanäle (42) münden, die in einer Linie diametral entgegengesetzt verlaufen (F i g. 5).