DE29906844U1 - Arrangement on paper machines for setting the basis weight cross section with dilution water - Google Patents
Arrangement on paper machines for setting the basis weight cross section with dilution waterInfo
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Description
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Anordnung an Papiermaschinen zur Einstellung des Flächengewichts-Querprofils mit VerdünnungswasserArrangement on paper machines for adjusting the basis weight cross profile with dilution water
Die Erfindung betrifft eine Anordnung an Papiermaschinen zur Einstellung des Flächengewichts-Querprofils mit Verdünnungswasser, insbesondere zur Herstellung von Papier mit verspinnungsträchtigen Faserstoffen.The invention relates to an arrangement on paper machines for adjusting the basis weight cross-section with dilution water, in particular for producing paper with fiber materials that are susceptible to spinning.
Bei der Papierherstellung, insbesondere bei der Verwendung von Textil- und Kunststoffasern mit häufigem Sortimentswechsel
ist es sehr wichtig, daß der Stoffauflauf so gestaltet ist, daß Verspinnungen vermieden werden. Für solche Papiere
werden Stoffauflaufe eingesetzt, bei denen zur Regulierung
des Flächengewichts-Querprofils der Faserstoffsuspension
Verdünnungswasser beigemengt wird. Wegen der einfachen Anpaßbarkeit
an unterschiedliche Anforderungen werden vielfach Rundverteiler eingesetzt, bei denen jeder vom Rundverteiler
abgehenden Sektionsstromleitung eine Verdünnungswasserleitung zugeordnet ist. So wird gewährleistet, daß das Flächengewichts-Querprof
il in jeder Sektion der maschinenbreiten Auslaufkammer mit "Verdünnungswasser geregelt werden kann.
Dafür sind verschiedene Lösungen bekannt geworden. So ist in der Patentschrift DE 40 05 281 C2 eine Anordnung beschrieben,
bei der das Verdünnungswasser axial über Verteilerleitungen zentral in den Sektionsstromleitungen vorgeordneter Druckstutzen
eingebracht wird. Eine solche Anordnung hat den Nachteil, daß sich im Rundverteiler zwischen der Behälterwand
und den Verdünnungswasserleitungen Staugebiete ausbilden, in denen die Verspinnungsgefahr besonders groß ist.
Eine weitere Ausführung einer solchen Querprofilregelung mit Verdünnungswasser wird in der Patentschrift DE 43 23 834 C2
beschrieben. Danach ist zur Einspeisung des Verdünnungs-In paper production, particularly when using textile and plastic fibers with frequent product changes, it is very important that the headbox is designed in such a way that spinning is avoided. For such papers, headboxes are used in which dilution water is added to regulate the basis weight cross-section of the fiber suspension. Because of the easy adaptability to different requirements, circular distributors are often used in which a dilution water line is assigned to each section flow line leading from the circular distributor. This ensures that the basis weight cross-section profile in each section of the machine-wide outlet chamber can be regulated with "dilution water".
Various solutions have become known for this. For example, patent specification DE 40 05 281 C2 describes an arrangement in which the dilution water is introduced axially via distribution lines centrally into the pressure nozzles arranged upstream of the section flow lines. Such an arrangement has the disadvantage that accumulation areas form in the circular distributor between the tank wall and the dilution water lines, in which the risk of spinning is particularly high.
Another version of such a cross-profile control with dilution water is described in the patent specification DE 43 23 834 C2. According to this, for feeding the dilution water
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wassers neben dem Rundverteiler für die Faserstoffsuspension
ein Rundverteiler für das Verdünnungswasser vorgesehen, wobei das Verdünnungswasser in die Sektionsstromleitung über eine
drosselbare Leitung seitlich eingespeist wird. Der Winkel, unter dem das Verdünnungswasser dem Suspensionsstrom optimal
zugeführt werden kann, ist nicht festliegend. Eine konkrete Lösung erfordert bei dieser Anordnung, insbesondere wenn sehr
unterschiedliche Papiersortimente hergestellt werden sollen, immer einen Kompromiß. So führen höhere Fließgeschwindigkeiten
des beizumischenden Verdünnungswassers zu Strömungsablösungen und dadurch bedingt, insbesondere bei Textil- und
Kunststoffasern, zu einer erhöhten Verspinnungsgefahr. Ein
stabiler Betrieb des Stoffauflaufs ist mit einer solchen Einrichtung
bei wechselnden Sortimenten nicht zu gewährleisten.
Nach der Offenlegungsschrift DE 197 15 985 Al ist ein Stoffauflauf
mit Mitteln zur Einstellung des Flächengewichts-Querprofils mit einem Rundverteiler bekannt. Nach dieser Patentanmeldung
wird das Verdünnungswasser durch volumetrisch wirkende Dosierpumpen den Sektionsströmen zugeführt. Eine
solche Lösung ist sehr genau, jedoch mit hohen Kosten verbunden .water, a round distributor for the dilution water is provided next to the round distributor for the fiber suspension, whereby the dilution water is fed into the section flow line via a throttleable line at the side. The angle at which the dilution water can be optimally fed into the suspension flow is not fixed. A concrete solution always requires a compromise with this arrangement, especially when very different paper assortments are to be produced. Higher flow rates of the dilution water to be added lead to flow separation and, as a result, to an increased risk of spinning, particularly with textile and plastic fibers. Stable operation of the headbox cannot be guaranteed with such a device when the assortments change.
According to the published patent application DE 197 15 985 A1, a headbox with means for adjusting the basis weight cross-section using a circular distributor is known. According to this patent application, the dilution water is fed to the section streams by volumetrically acting metering pumps. Such a solution is very precise, but is associated with high costs.
Bei Veränderung der beigemischten Menge Verdünnungswasser muß gewährleistet werden, daß der Gesamtvolumenstrom konstant bleibt. D. h. wenn mehr Verdünnungswasser zugegeben wird, muß die Faserstoffsuspensionsmenge, welche in den jeweiligen Sektionsstrom fließt, um den gleichen Betrag reduziert werden. In Querverteilern wird dieses Problem dadurch gelöst, daß die überschüssige Menge Faserstoffsuspension über die an dessen Ende mit dem geringsten Querschnitt angeschlossene Rezirkulationsleitung abgeführt wird. Bei Rundverteilern würde wegen des Fehlens einer Rezirkulationsleitung der erhöhte Volumenstrom in benachbarte Sektionsstromleitungen fließen und so das Querprofil stören und weitere Regeleingriffe auslösen. Der regelungstechnische Aufwand ist dementsprechend groß.When changing the amount of dilution water added, it must be ensured that the total volume flow remains constant. This means that if more dilution water is added, the amount of fiber suspension flowing into the respective section flow must be reduced by the same amount. In cross distributors, this problem is solved by discharging the excess amount of fiber suspension via the recirculation line connected to the end with the smallest cross section. In round distributors, the lack of a recirculation line would mean that the increased volume flow would flow into neighboring section flow lines, thus disrupting the cross profile and triggering further control interventions. The control engineering effort is correspondingly great.
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Nach der Offenlegungsschrift DE 197 16 146 Al wird das Problem
dadurch gelöst, daß dem Sektionsstrom die gleiche Menge Faserstoffsuspension entzogen, wie Verdünnungswasser zugeführtwird.
Damit bleibt der Volumenstrom konstant. Die Lösung gestattet eine sehr genaue Einhaltung eines konstanten
Volumenstromes. Allerdings verursachen die dafür erforderlichen volumetrischen Pumpen erhebliche Kosten.
Eine andere Lösung für Rundverteiler wird mit der Patentschrift DE 41 14 668 C2 offenbart. Danach ist in einem Rundverteiler
mit Pulsationsdämpfer seitlich ein Ventil angeordnet, über welches überflüssige Faserstoffsuspension abgeführt
werden kann. Eine solche Anordnung führt jedoch zu unsymmetrischen Querströmungen im Verteiler, die das Flächengewichts-Querprofil
negativ beeinflussen, bzw. weitere Eingriffe im Regelsystem erforderlich machen.According to the published patent application DE 197 16 146 A1, the problem is solved by removing the same amount of fiber suspension from the section flow as is added to it with dilution water. This keeps the volume flow constant. The solution allows a constant volume flow to be maintained very precisely. However, the volumetric pumps required for this cause considerable costs.
Another solution for circular distributors is disclosed in patent DE 41 14 668 C2. According to this, a valve is arranged on the side of a circular distributor with a pulsation damper, through which excess fiber suspension can be discharged. However, such an arrangement leads to asymmetrical cross-flows in the distributor, which have a negative effect on the basis weight cross-section or require further interventions in the control system.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für eine Papiermaschine eine Anordnung zur Einstellung des Flächengewichts-Querprofils mittels Verdünnungswasser, insbesondere für die Herstellung von Papier mit verspinnungsträchtigen Faserstoffen, zu schaffen, die schon durch die gewählten konstruktiven Elemente eine hohe Konstanz der Sektionsströme gewährleistet, Verspinnungen verursachende Staustellen Strömungsablösungen vermeidet, einen geringen Regelbedarf hat und damit kostengünstig hergestellt werden kann.The object of the invention is to create an arrangement for a paper machine for adjusting the basis weight cross-section profile by means of dilution water, in particular for the production of paper with fiber materials that are prone to spinning, which, due to the selected structural elements, ensures a high degree of constancy of the section flows, avoids blockages and flow separations that cause spinning, has a low control requirement and can therefore be manufactured cost-effectively.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Schutzanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.The object of the invention is solved by the features of claim 1. The subclaims are advantageous embodiments of the invention.
Ausgehend von einem mit der Patentanmeldung DE 199 02 577.0 vorgeschlagenen Rundverteiler mit einem symmetrischen Überlauf, wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, daß der Rundverteiler Anschlußstutzen für eine durch zwei teilbare Anzahl von Teilstrom-Sektionsleitungen hat, von denen jeweilsBased on a circular distributor with a symmetrical overflow proposed in patent application DE 199 02 577.0, the object of the invention is achieved in that the circular distributor has connecting pieces for a number of partial flow section lines divisible by two, each of which
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zwei an eine Mischeinrichtung symmetrisch angeschlossen sind, zwischen den Teilstrom-Sektionsleitungen eine Verdünnungswasserleitung in die Mischeinrichtung symmetrisch eingebunden ist und die Mischeinrichtungen ausgangsseitig je eine Gemischstrom-Sektionsleitung aufweisen, die mit der maschinenbreiten Zulaufkammer des Stoffauflaufs verbunden sind. Es ist wichtig, daß die Mischeinrichtungen im jeweils ersten Drittel der sich aus Teilstrom- und Gemischstrom-Sektionsleitung ergebenden Gesamtlänge der Sektionsstromleitungen angeordnet sind. Weiterhin ist es erforderlich, daß der Strömungswiderstand der Teilstrom-Sektionsleitungen zueinander in etwa gleich groß und zusammen wesentlich kleiner als der jeweilige Strömungswiderstand einer Gemischstrom-Sektionsleitung gewählt ist.two are symmetrically connected to a mixing device, a dilution water line is symmetrically integrated into the mixing device between the partial flow section lines and the mixing devices each have a mixed flow section line on the output side, which are connected to the machine-wide inlet chamber of the headbox. It is important that the mixing devices are arranged in the first third of the total length of the section flow lines resulting from the partial flow and mixed flow section lines. It is also necessary that the flow resistance of the partial flow section lines is approximately the same to one another and together is significantly smaller than the respective flow resistance of a mixed flow section line.
Es ist auch möglich, daß je eine der mit den Mischeinrichtungen verbundenen Teilstrom-Sektionsleitungen mit einem anderen Rundverteilern der beschriebenen Bauart verbunden ist, wodurch auch unterschiedliche Faserstoffsuspensionen gut miteinander verarbeitet werden können.It is also possible that each of the partial flow section lines connected to the mixing devices is connected to another circular distributor of the type described, whereby different fiber suspensions can also be processed well together.
Die Mischeinrichtung besteht vorteilhaft aus einem Y-förmigen Verbindungsstück, dessen symmetrische Schenkel mit den Teilstrom-Sektionsleitungen verbunden sind. Die Gemischstrom-Sektionsleitung ist an dem gemeinsamen Schenkel des Y-förmigen Verbindungsstückes angeschlossen und die Verdünnungswasserleitung mündet mittig zwischen den symmetrischen Schenkeln in das Y-förmige Verbindungsstück ein.The mixing device advantageously consists of a Y-shaped connecting piece, the symmetrical legs of which are connected to the partial flow section lines. The mixed flow section line is connected to the common leg of the Y-shaped connecting piece and the dilution water line flows into the Y-shaped connecting piece centrally between the symmetrical legs.
Zur besseren Vermischung weist das Y-förmige Verbindungsstück in dem mit der Gemischstrom-Sektionsleitung verbundenen Schenkel, in Flußrichtung der Faserstoffsuspension, unmittelbar hinter der Zusammenführung einen Diffusor auf und die Verdünnungswasserleitung endet in diesem Bereich. Dafür ist es auch sinnvoll, die Mündung der Verdünnungswasserleitung selbst als Diffusor auszugestalten.For better mixing, the Y-shaped connecting piece in the leg connected to the mixed flow section line has a diffuser in the flow direction of the fiber suspension immediately behind the junction and the dilution water line ends in this area. For this purpose, it is also sensible to design the mouth of the dilution water line itself as a diffuser.
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Es ist auch denkbar, daß die Mischeinrichtung eingangsseitig mehr als zwei symmetrische Anschlüsse für Teilstrom-Sektionsleitungen aufweist, von denen jeder mit einem Rundverteiler der beschriebenen Art verbunden ist. Die Zahl der Rundverteiler ist dann identisch mit der Anzahl der Anschlüsse der Mischeinrichtung. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, daß die Zahl der Anschlußstutzen eines Rundverteilers durch zwei teilbar ist.It is also conceivable that the mixing device has more than two symmetrical connections for partial flow section lines on the input side, each of which is connected to a round distributor of the type described. The number of round distributors is then identical to the number of connections of the mixing device. In this case, it is not necessary for the number of connection pieces of a round distributor to be divisible by two.
In der erfindungsgemäßen Anordnung ist es bei exakter Einhaltung eines konstanten Volumenstromes möglich, mit geringem regelungstechnischen Aufwand eine Flächengewichts-Querprofil-Einstellung mittels Verdünnungswasser zu realisieren, bei der auch die Verarbeitung von stark verspinnungsträchtigen Fasern, wie z. B. Kunststoffasern in einem stabilen Prozeß möglich ist.In the arrangement according to the invention, it is possible to achieve a basis weight cross-profile adjustment using dilution water with little control effort while maintaining a constant volume flow, which also makes it possible to process fibers that are highly susceptible to spinning, such as plastic fibers, in a stable process.
Nachfolgend soll die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail below using exemplary embodiments. The accompanying drawing shows:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung
in Seitenansicht;Fig. 1 a schematic diagram of the arrangement according to the invention
in side view;
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung
in Draufsicht mit einem Rundverteiler;Fig. 2 a schematic diagram of the arrangement according to the invention
top view with a circular distributor;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Mischeinrichtung; undFig. 3 is a longitudinal section through a mixing device; and
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßenFig. 4 a schematic diagram of the inventive
Anordnung in Draufsicht mit zwei Rundverteilern.Arrangement in plan view with two round distributors.
In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Anordnung einer Seitenansicht und in Fig. 2 in einer Draufsicht als Prinzipskizze dargestellt. Der Rundverteiler 1 mit symmetrischem Überlauf 2 weist zum Abführen der überlaufenden Faserstoffsuspensionsmenge eine Auszugsvorrichtung 3 und zur Regelung des Drucks im Rundverteiler 1 einen verschließbaren Druckluftanschluß 4 auf. Jeweils zwei vom Rundverteiler 1 ausgehende Teilstrom-The arrangement according to the invention is shown in a side view in Fig. 1 and in Fig. 2 in a plan view as a schematic diagram. The round distributor 1 with symmetrical overflow 2 has an extraction device 3 for removing the overflowing fiber suspension quantity and a closable compressed air connection 4 for regulating the pressure in the round distributor 1. Two partial flow outlets emanating from the round distributor 1
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Sektionsleitung 5 sind über eine Mischeinrichtung 8 zu einer Gemischstrom-Sektionsleitung 9 zusammengeführt, wobei in der Mischeinrichtung 8 über das Ventil 7 und die Verdünnungswasserleitung 6 dem Faserstoffsuspensionsstrom Verdünnungswasser zugegeben werden kann. Der Gemischstrom wird über die Gemischstrom-Sektionsleitung 9 einer maschinenbreiten Zulaufkammer 10 dem Stoffauflauf 11 einer Papiermaschine zugeführt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist der Rundverteiler 1 eine durch zwei teilbare Anzahl von Anschlußstutzen 1 bis &eegr; für die Teilstrom-Sektionsleitungen 5 auf.Section lines 5 are combined via a mixing device 8 to form a mixed flow section line 9, whereby dilution water can be added to the fiber suspension flow in the mixing device 8 via the valve 7 and the dilution water line 6. The mixed flow is fed via the mixed flow section line 9 of a machine-wide inlet chamber 10 to the headbox 11 of a paper machine. As can be seen from Fig. 2, the round distributor 1 has a number of connecting pieces 1 to n for the partial flow section lines 5 that is divisible by two.
Die Gemischstrom-Sektionsleitungen 9 sind mit Anschlußstutzen 1 bis m der maschinenbreiten Zulaufkammer 10 verbunden. Die in Fig. 2 dargestellten Teilstrom-Sektionsleitungen 5 und Gemischstrom-Sektionsleitung 9 sollen nur die Verbindungen zwischen Rundverteiler 1, den Mischeinrichtungen 8 und der maschinenbreiten Zulaufkammer 10 symbolisieren. Die dargestellten Längen dieser Leitungen entsprechen nicht den für die Erfindung erforderlichen.The mixed flow section lines 9 are connected to connection pieces 1 to m of the machine-wide inlet chamber 10. The partial flow section lines 5 and mixed flow section line 9 shown in Fig. 2 are only intended to symbolize the connections between the round distributor 1, the mixing devices 8 and the machine-wide inlet chamber 10. The lengths of these lines shown do not correspond to those required for the invention.
In Fig. 3 ist eine Mischeinrichtung 8 im Detail dargestellt. Zum Anschluß an die Teilstrom-Sektionsleitung 5 weist die
Mischeinrichtung 8 die Anschlußstutzen 16 bzw. 17 auf. In einer Zwischenkammer 20, die rotationssymmetrisch und konisch
verengt ausgebildet ist, werden die Suspensionsströme der Teilstrom-Sektionsleitung 5 symmetrisch zusammengeführt. Über
die axial verschiebbar gestalteten Zuleitungsstutzen 12 für die Verdünnungswasserleitung 6, wird das Verdünnungswasser
dem Faserstoffsuspensionsstrom in einer gleichgerichteten
Strömung zugeführt und in der sich anschließenden Mischkammer 19, der ein Diffusor 18 vorgeordnet ist, intensiv vermischt.
Der Verwirbelungsgrad läßt sich in einfacher Weise durch das Verschieben des Zuleitungsstutzen 12 beeinflussen.
Die intensive Verwirbelung der Faserstoffsuspensionsteilströme wird durch die konischen Bereiche 13 und 14 des Zuleitungsstutzen
12 in dessen Mündungsbereich unterstützt. DieA mixing device 8 is shown in detail in Fig. 3. The mixing device 8 has the connection pieces 16 and 17 for connection to the partial flow section line 5. The suspension flows of the partial flow section line 5 are symmetrically combined in an intermediate chamber 20, which is rotationally symmetrical and conically narrowed. The dilution water is fed to the fiber suspension flow in a rectified flow via the axially displaceable feed piece 12 for the dilution water line 6 and is intensively mixed in the subsequent mixing chamber 19, which is preceded by a diffuser 18. The degree of turbulence can be easily influenced by moving the feed piece 12.
The intensive turbulence of the fiber suspension partial flows is supported by the conical areas 13 and 14 of the feed pipe 12 in its mouth area. The
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Mündung des Zuleitungsstutzens 12 weist einen Diffusor 15 auf, der über die Verwirbelung des Verdünnungswassers Turbulenzen in der Mischkammer 19 erzeugt und so die Vermischung des Verdünnungswassers mit der Faserstoffsuspension intensiviert .The mouth of the supply pipe 12 has a diffuser 15, which generates turbulence in the mixing chamber 19 by swirling the dilution water and thus intensifies the mixing of the dilution water with the fiber suspension.
Der erfindungsgemäße Aufbau der Mischeinrichtung 8 verhindert Strömungsablösungen und Rückströmungen und ist so hervorragend für die Verarbeitung von verspinnungsträchtigen Faserstoffen geeignet.The inventive design of the mixing device 8 prevents flow separation and backflow and is thus excellently suited for the processing of fiber materials that are susceptible to spinning.
In Fig. 4 ist eine Variante der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt, mit der es möglich ist, zwei über getrennte Rundverteiler 1 und 21 bereitgestellte unterschiedliche „Kein Bonddraht 9 im Erfassungsbereich des inneren Sensors 7"-sersuspensionen effektiv zu verarbeiten. Die Rundverteiler 1 und 21 können in diesem Fall auch eine ungerade Anzahl von Ausgangsstutzen 1 bis n-1 bzw. 2 bis &eegr; haben.Fig. 4 shows a variant of the arrangement according to the invention, with which it is possible to effectively process two different "No bonding wire 9 in the detection area of the inner sensor 7" suspensions provided via separate round distributors 1 and 21. The round distributors 1 and 21 can in this case also have an odd number of outlet nozzles 1 to n-1 or 2 to n.
Die Erfindung ist nicht an diese Ausführungsbeispiele gebunden. So ist es nach dem erfindungsgemäßen Prinzip durchaus möglich, drei oder mehr unterschiedliche Faserstoffe effektiv miteinander zu vermischen.The invention is not bound to these embodiments. According to the principle of the invention, it is entirely possible to effectively mix three or more different fiber materials with one another.
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