DE2826158A1

DE2826158A1 - Verfahren und maschine zur herstellung von faserbahnen

Info

Publication number: DE2826158A1
Application number: DE19782826158
Authority: DE
Inventors: Christian Schiel
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1978-06-15
Filing date: 1978-06-15
Publication date: 1979-12-20
Also published as: GB2027468A; DE2826158B2; AT367813B; SE435077B; SE7905243L; US4285768A; FI791869A; ATA278079A; JPS5562292A

Description

P 3')99 . J.M. Voith GmbH

Kennwort: "fiquipotent!alformer" Heidenheim

Verfahren und Maschine zur Herstellung von Paserbahnen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Faserbahnen, indem eine Paserstoffsuspension zwischen einem über Unterstützungsmittel geführten umlaufenden Band und einem weiteren konkav auf der Suspension aufliegenden, in Längsrichtung gespannten umlaufenden Band entwässert wird, von denen mindestens ein Band wasserdurchlässig ist.

Körner betrifft die Erfindung eine Maschine zur Herstellung von Kaserbahnen, insbesondere nach diesem Verfahren, mit einer Einrichtung zur Entwässerung von Faserstoffsuspensionen zwischen einem ersten, über Unterstützungsmittel geführten umlaufenden Sand und einem zweiten, konkav auf der Suspension aufliegenden, ir* Längsrichtung gespannten umlaufenden Band, von denen mindestens ein Band wasserdurchlässig ist.

Das wasserdurchlässige Band ist meistens ein Sieb. Auch das andere Band kann wasserdurchlässig sein (Sieb oder Filz). Solche Einrichtungen sind bekannt als Doppelsiebformer, Crescentformer usw.

Diese Maschinen haben gegenüber den herkömmlichen Langsiebmaschinen den Vorteil, daß nach beiden Seiten gleichzeitig entwässert werden kann und eine freie Suspensionsoberfläche während der Bahnbildung vermieden wird. Durch eine Bahnbildungszone mit sich ständig verringerndem Radius versucht man, die Maschinenlänge zu reduzieren (DE-OS 2 059 962). Auch ist man bestrebt, einen Stau und dadurch bedingte relative Strömungen am Einlaufspalt sowie unkontrollierte Scherströmungen in der Entwässerungsstrecke quer zu den Bändern zu vermeiden (Zeitschrift "Das Papier", 3I.Jahrgang, Heft 1OA, 1977, Seiten V 125 bis V 137).

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Durch diese Maßnahmen sollte man erwarten, daß ein Ausflocken der Pasern in der Suspension während der Bahnbildung weitgehend unterbleibt und daß deshalb eine viel gleichmäßigere Formation als auf dem Langsieb entsteht. In der Praxis wird aber oft dieser Verbesserungseffekt nicht erreicht. Der Erfinder hat erkannt, daß während der Bahnbildung zwischen zwei mitlaufenden Bändern (normalerweise Siebe) unerwünschte Relativbewegungen zwischen Suspension und bereits abgelagerter Faserschicht in Längsrichtung entstehen und daü diese eine wolkige und knotige Formation bewirken.

Aus diesem Grunde hat die Doppelsiebmaschine bis heute nur für eine sehr begrenzte Zahl von Papiersorten und nur für hohe Arbeitsgeschwindigkeiten Annahme gefunden oder aber für solche Produkte, bei denen ein Verzicht auf hohe Gleichmäßigkeit möglich 1st, wie beispielsweise bei den inneren Schichten mehrlagiger Kartons.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die genannten Mangel zu beseitigen und mit einfachsten Mitteln unkontrollierte Relativbewegungen längs der Entwässerungsstrecke zwischen zwei uelnut'enden Bändern auszuschalten.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Verfahren der Erfindung dadurch gelöst, daß entlang der Entwässerungsstrecke in Längsrichtung wirkende Druckgradienten vermieden werden, die eine Bewegung von Suspension relativ zu den Bändern im wesentlichen in bzw. gegen die Bandbewegungsrichtung zur Folge haben würden.

Eine Maschine zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Entwässerungsstrecke Druckgradienten, die im wesentlichen längs der Entwässerungsstrecke wirken, durch eine solche Anordnung und/oder Gestaltung der Unterstützungsmittel vermieden werden, welche einen Krümmungsradius des zweiten Bandes bewirkt, der an jeder Stelle ungefähr

R £-m_/ = —

πκ sec 909851/0310

ist, wobei S die Spannung des zweiten Bandes, ρ der Staudruck der Suspension im Einlaufspalt zwischen den Bändern, f die Dichte der Suspension, g die Erdbeschleunigung und h die Höhe des jeweils betrachteten Punktes des zweiten Bandes gegenüber derjenigen Stelle dieses zweiten Bandes ist, an welcher die Suspension in der EntwRsserungsstrecke zum ersten Mal mit beiden Bändern in Berührung ist. h ist positiv für Punkte des zweiten Bandes, welche unterhalb des Einlaufspaltes liegen, und negativ für Punkte des zweiten Bandes, welche oberhalb des Einlaufspaltes liegen.

Anders ausgedrückt kann man auch sagen, daß die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst wird, daß die Suspension zunächst nur mit einem geringen Druck ρ zwischen die Bänder gebracht wird, von welchen das erste über konvex dem Band zugewandte Unterstützungsmittel geführt ist, während das zweite nachgiebig infolge seiner Längsspannung aui' die Suspensionsschicht drückt, und daß die Unter-55 tut zündmittel über die Länge der Entwässerungszone so angeordnet sind, daß das äußere Band im Entwftnserungsbereich mindestens annähernd eine äquipotentiale Bahnkurve beschreibt, d.h. immer mit eine"! solchen Druck auf die Suspension einwirkt, daß geodätische Höhendifferenzen in der Bahnkurve durch verändernden Krümmungsradius des äußeren Bandes derart aufgewogen werden, daß keine Relativbewegungen der Suspension gegenüber den Bändern in bzw. entgegen die Laufrichtung erfolgen.

Bei dieser Anordnung muß berücksichtigt werden, daß die Höhe der Suspensionsschicht in der Entwässerungszone abnimmt, d.h. die Bahnkurve für die UnterstUtzungselemente ergibt sich durch Subtraktion der örtlichen Suspensionshöhe von der Bahnkurve des äußeren Siebes. Da der Entwässerungsverlauf der Suspension bestimmbar ist, kann die Form der Unterstützungselemente mit guter Genauigkeit festgelegt werden.

Die Bahnkurve des äußeren Bandes muß nicht stetig sein, sie kann durch polygonförmige Anordnung der UnterstUtzungselemente des ersten Bandes angenähert werden.

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Nach einem zweiten Gedanken ist die Bahnbildungszone so angeordnet, daß sie in Laufrichtung abfällt. Dadurch wird im Verlauf der Entwässerung ein Anstieg des Entwässerungsdruckes bewirkt, was in der Regel vorteilhafter ist als der umgekehrte Druckverlauf.

Nach einem anderen Gedanken ist vorgesehen, daß zumindest zu Beginn der Bahnbildung das zweite (äußere) Band oberhalb des ersten (inneren) Bandes liegt. Dadurch können die großen Wassermengen, welche zu Beginn der Entwässerung unter dem ersten Band anfallen, durch Schwerkraft zwischen den Stutzelementen entweichen, welche dan erste Band in der KntwKsserungszone tragen.

Ko int weiterhin vorgesehen, daß die Bahnbildungszone annähernd waagerecht oder leicht abfallend beginnt und sich dann in Laufrichtung mit progressiver Abwärtskrümmung fortsetzt.

Im allgemeinen wird die Richtungsänderung der Bänder in der Entwässerungszone zwischen 30 und 120° liegen«

Ein weiterer Gedanke sieht vor, daß der Staudruck am Beginn der Entwässerungszone zwischen den zwei Bändern nur klein ist und maximal 1 kPa beträgt.

Dieser .Staudruck wird dadurch erzeugt, daß der Stoffstrahl beim Kintritt zwischen die Bänder etwas verzögert wird. Dabei wandelt sich kinetische Energie in Druck um.

Es ist weiterhin sinnvoll, zur Unterstützung des ersten Bandes im Entwässerungsbereich die gekrümmte Oberfläche eines Saugkastens zu benutzen. Mit Hilfe des angelegten Vakuums kann die Entwässerung erhöht werden.

Ein anderer Gedanke sieht vor, die Spannung des äußeren Bandes durch eine bewegliche Spannwalze zu erzeugen, wobei mindestens die Hälfte, vorzugsweise jedoch die ganze Spannung durch Schwerkraftwirkung der Walze selbst und/oder von an dieser direkt oder über Hebel usw. angreifenden Zusatzgewichten erzeugt wird. Auf diese

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st

Art kann die .'Spannung viel exakter konstant gehalten werden als mit pneumatischen oder hydraulischen Mitteln. Durch diese Maßnahme ist es möglich, die Spannung sehr genau auf dem Konstruktionswert zu halten und dadurch mit Sicherheit auch Verschiebungen der Suspension gegen die Bänder während der Bahnbildung genügend klein zu halten. Zur Einregulierung der genauen Spannung unabhängig von den Gewichten können kleine pneumatische oder hydraulische Zusatzzylinder, welche auf die Spannwalze einwirken, verwendet werden.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es 7.e 1 gen

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einheiten nach der Erfindung mit äquipotential gekrümmtem äußeren Band,

Fig. 4 ein Beispiel einer solchen äquipotentialen Bahnkurve für das äußere Band und

Fig. 5 eine Einzelheit einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Maschine.

In Ui ζ. 1 sind ein erstes endlos umlaufendes Band 1 und ein zweites endles umlaufendes Band 2 in einer gekrümmten Bahnbildungsbzw. Sntvvässerangszone 3 mit der zu entwässernden Suspensionssehicht 4 zwischen sich geführt. Diese wird vom Stoffauflauf 5 /.wischen die bewegten isänder eingespritzt. Das Band 1 wird durch einen l'eotntehenden Gleitkörper 6 unterstützt, welcher am oberen linde eine gekrümmte Zulaufleiste 6a besitzt, über welche das Band 1 in die Entwässerungszone 3 gelangt. Nach der Entwässerungszone 3 folgt die entwässerte Bahn 7 dem Band 1. Band 2 ist über Leitwalzen 8, Spannwalze 9 und Regulierwalze 10 geführt. Mindestens eines der Bänder wird über motorisch angetriebene Walzen in Pfeilrichtung bewegt. Band 2 ist wasserdurchlässig, z.B. als Sieb, ausgebildet. Das durch das Sieb 2 in der Entwässerungszone 3 hindurchtretende Wasser wird in der Wanne 11 aufgefangen und durch eine Ableitung 12 seitlich aus der Schlaufe des Bandes 2 herausgeführt.

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Die Höhe zwischen Einlaufspalt der Entwässerungsstrecke und einem Punkt X₂, wo der Radius des zweiten bzw. äußeren Bandes 2 zu bestimmen ist, ist mit "h" bezeichnet.

Pig. 2 stellt eine ähnliche Bahnbildungseinheit dar, wobei zu Pig. 1 analoge Teile mit denselben Zahlen bezeichnet sind und die bei Fig. 1 beschriebene Funktion erfüllen. Das Band 1 ist hler ebenfalls ein Sieb, welches von einem Saugkasten 13 mit seitlichem Auslauf 14 unterstützt wird. Die Bahn '[ folgt dem Sieb 2 bis zu einer Saugwalze l'i, welche die Bahn an einen Abnahmefilz ansaugt.

In Fig. 3 ist eine weitere Variante dargestellt, wobei ebenfalls gleiche Bezugszahlen wie in den Figuren 1 und 2 für gleiche Teile verwendet werden.

Der Stoffauflauf 5 spritzt Suspension 4 zwischen die Siebe 1 und 2, welche über Leitwalzen 8, 9* 10 geführt sind und im Bereich 3 durch den gekrümmten Saugkasten 13 unterstützt sind. Das durch das Band 2 hindurchgetretene Wasser wird in die Auffangwanne 11 abgespritzt oder abgestreift und verläßt dieses seitlich durch den Ableitungskanal 12. Die Bahn '( folgt bei der Bandtrennung dem Band bzw. Sieb 1 und wird mittels der Saugwalze Ib auf den über Leitwalze 17 herangeführten Filz 16 übernommen.

Der Saugkasten 13 ist in drei Saugzonen 18, 20, 22 mit seitlichen Wasserableitungen 19, 21, 23 unterteilt.

Alternativ zur Abnahme auf einen Filz 16 kann die Bahn auch auf ein in entgegengesetzter Richtung bewegtes strichpunktiert gezeichnetes Band 24 abgelegt werden.

Der Druck ρ am Anfang x, des Einlaufspaltes beträgt vorzugsweise zwischen 50 Pa und 1000 Pa.

Fig. 4 ist ein Beispiel einer äquipotentialen Bandkurve, welche nach der Methode finiter Schritte auf einem Computer berechnet wurde, für folgende Randbedingungen:

909851/0310 ⁷

Druck ρ am Anfangspunkt x, = A gleich 100 Pa, Winkel &L zwischen einer Horizontalebene H und einer Tangente bei X₁ = 2°, Bandspannung längs = 2 N/mm. Die Kurve ist im Maßstab 1:10 gezeichnet; vergleiche Fig. 5·

Fig. 5 zeigt ein Beispiel, bei dem der Suspens ions strahl ko. zuerst auf das radial innere Band 1, ein Sieb, auftrifft und dort bei χ zuerst die Entwässerung beginnt. Der Suspensionsstrahl 4a berührt das äußere Band 2 bei x, . Die betrachtete Stelle am äußeren Band 2, wo der Krümmungsradius bestimmt werden soll, ist mit x_? bezeichnet. Der vertikale Abstand zwischen x, und x_p ist die Höhe h.

Keidenheim, den Ο6.Ο6.78

sve/srö 909851/0310 8

Claims

Kennwort: "Äquipotentialformer" Heidenheim Pat ent anspriiche

1.^Verfahren zur Herstellung von Paserbahnen, indem eine Faser- \ /stoffsuspension zwischen einem über Unterstützungsmittel geführten umlaufenden Band und einem weiteren, konkav auf der Suspension aufliegenden, in Längsrichtung gespannten umlaufenden Band entwässert wird, von denen mindestens ein Band wasserdurchlässig ist, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Entwässerungsstrecke in Längsrichtung wirkende Druckgradienten vermieden werden, die eine Bewegung von Suspension relativ zu den Bändern im wesentlichen in bzw. gegen die Bandbewegungsrichtung zur Folge haben würden.

2. Maschine zur Herstellung von Paserbahnen, insbesondere nach Anspruch 1, mit einer Einrichtung zur Entwässerung von Paserstoffsuspension zwischen einem ersten, über Unterstützungsmittel geführten umlaufenden Band und einem zweiten, konkav auf der Suspension aufliegenden, in Längsrichtung gespannten umlaufenden Band, von denen mindestens ein Band wasserdurchlässig 1st, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Entwässerungsr. L rocke Druckgradlenten, die im wesentlichen längs der lintwäsr.erungsstrecke wirken, durch eine solche Anordnung und/oder Gestaltung der Unterstützungsmittel vermieden werden, welche einen Krümmungsradius des zweiten Bandes (2) bewirkt, der an jeder Stelle ungefähr

p_o C^J + i C ^j . g r a

nr see

909851/0310 original inspected

ist, wobei S die Spannung des zweiten Bandes, ρ druck der Suspension im Einlaufspalt zwischen den Bändern,$ die Dichte der Suspension, g die Erdbeschleunigung und h die Höhe des jeweils betrachteten Punktes (x₂) des zweiten Bandes gegenüber derjenigen Stelle (x, ) dieses zweiten Bandes ist, an welcher die Suspension an der Entwässerungsstrecke zum ersten Mal mit beiden Bändern in Berührung ist.

3. Bahnbildungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerungszone (3) in Laufrichtung abfällt.

4. Bahnbildungseinheit nach einem der Ansprüche 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß mindestens am Anfang der Entwässerungszone '3) das zweite Band (2) über dem ersten liegt (Fig. 3).

\>. Bahnbildungs einheit nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerungszone annähernd waagerecht beginnt (Fig. 3).

6. Bahnbildun^seinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Staudruck am Beginn der Entwasserungszone (3) höchstens 1 kPa beträgt.

7. Bahnbildungseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstützung des ersten Bandes (1) die gekrümmte Oberfläche eines Saugkastens (I3) ist.

8. Bahnbildungseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Hälfte der Längsspannung des zweiten Bandes (2) durch auf eine bewegliche Spannwalze '9J wirkende Schwerkräfte erzeugt wird.

Heidenheim, den Ο6.Ο6.78 ORlGiNAL INSPECTED

BVe/Srö

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P 5599 J.M. Voith GmbH

Kennwort: "Äquipotentialformer" Heidenheim

Patentanmeldung P 28 2.6 158.7-27
und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung
G 78 17 897.9

Ansprüche

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß längs der Entwässerungsstrecke in einen nicht-wassergefüllten Raum entwässert wird (Figuren 1 bis 5).

10. Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich längs der Entwässerungsstrecke ein nichtwassergefüllter Raum zur Aufnahme des Entwässerungswassers aus dem entwässernden Band befindet (Figuren 1 bis 5).

Heidenheim, den 20.07.78
EVe/Srö

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