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B e s c h r e i b u n g
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Die Erfindung bezieht sich auf Papiermaschinen und betrifft insbesondere
den Stoffauflauf an Papiermaschinen Erfolgreich kann die Erfindung in der Lellstoff-und
Papierindustrie bei der Papierbahnbildung aus Papierstoff mit einer nohen Stoffkonzentration
verwendet werden.
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Die Erfindung kann ebenfalls bei der Produktion von für verschiedenartige
Zwecke bestimmter Pappe, bei der Produktion von Zellstoffplatten, Halbzellstoff,
Holzschliff und anderen faserhaltigen Halbprodukten verwendet werden0 Die bestehenden
Bauarten von Stoffaufläufen an Papiermaschinen entsprechen nicht einer Reihe von
Anforderungen, die an sie in bezug auf die Vorbereitung des Papierstoffs mit hoher
Stoffkonzentration zur Papierbabahnbildung gestellt werden. Dieser umstand bedingt
die Notwendigkeit einer Vervollkommnung der Bauarten der Stoffaufläufe von Papiermaschinen.
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eines Es ist eine bauart Papiermaschinen-Stoffauflaufs (SU-ES 458138)
bekannt, die eine Kammer zum Rühren und Dispergieren des Papierstoffs enthält, in
welcher eine Reihe von zylindrischen Kanälen ausgeftiilrt sind, die in einen engen
Kanal auslaufen, der mit einer Mischkammer in Verbindung steht, die ihrerseits mit
einem schmalen Spalt verbunden ist, der in den Auslaufspalt ausläuft.
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In dem besagten Stoffauflauf wird der Papier stoff mit einer Konzentration
von 1 bis 6 Gew.% (vorzugsweise mit einer Konzentration von 4 bis 5 Gew.%) über
die
Kanäle, Mischkammer, engen Spalt, zum Auslaufkanal gedrückt,
in welchen eine turbulente Strömung dieses Stoffs erzeugt wird, wobei der Maßstab
der Turbulenz der Strömung allmählich abnimmt und ihre Intensität sich allmählich
vergrößert.
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Der Durchgang eines gewissen Volumens des Papierstoffs durch einen
engen Spalt zieht unvermeid lich ein Komprieine mieren mit sich, dem expansion folgt,
wenn der Papierstoff in den Auslaufkanal kommt. Hierbei nimmt die Stoffkonzentration
in dem besagten Volumen in Richtung von seinem Mittelpunkt zu den Randern allmählich
ab. Dadurch werden in großem Maße Ungleichmäßigkeiten in der Papierstoffstruktur
erzeugt, was letzten Endes eine lierabsetzung der Papierqualität herbeiführt. Außerdem
muß man zur Erzeugung einer hochintensiven Strömung des Papierstoffs mit einer Stoffkonzentration
von 4 ois 5 Gew.% am Austritt aus dem Auslaufkanal des Stoffauflaufs eine Strömungsgeschwindigkeit
von ca. 250 bis 300 m/min gewährleisten. Wenn die Austrittsgeschwindigkeit der Strömung
die angeführten kritischen werte unterschreitet, werden die Kanäle und der Spalt
verstolft und der Stoffauflauf ist nicht arbeitsfähig. Dieser Umstand bedingt aucn
das Vorhandensein gewisser Schwierigleiten, die beim lnbetrieD- und Stillsetzen
des Stoffauflaufs in Erscheinung treten, wenn man,um einer Verstopfung der Kanäle
und des Spalts vorzubeugen, praktisch die Strömungsgeschwindigkeit des Papierstoffs
von 0 bis auf 250 bis 300 m/'nin augenblicklich erhöhen, und entsprechend, von 250
bis
300 m/min bis auf 0 vermindern muß, oder aber gezwungen ist
die Konzentration des iapierstofis durch Verdünnen mit Wasser erheblich zu veriliindern.
Infolge dieser Umstände kann ein solcher Stoffauflauf nicht für die Ilerstellung
von Zellstoffplatten und anderen faserhaltigen Ilaibprodukten verwendet werden,
deren Ilerstellungsgeschwindigkeit erheblich unter 250 m/min liegt. Außerdem sind
bei dem erzeugten Papier bzw. rappe Schwankungen der Struktur möglich und es ergeDen
sich Komplikationen beim Betrieb des Stoffauflaufs.
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Es ist weiter ein Papiermaschinen-Stoffauflauf von dem die Erfindung
ausgeht (US-SS 3562108) bekannt, mit einer Kammer mit Eintrittsstutzen und Papierstoff-Stromverteiler,
einer Vibrations-Entflockungseinrichtung, die im Inneren der Kammer angeordnet ist
und gelochte Platten enthält, welche auf mit einem Schwingantrieb gekoppelten Stangen
angeordnet sind, sowie mit einer am Ausgang der Kammer angeordneten Papierstoffleitung.
Die Platten sind durch Trennwände untereinander getrennt, auf den Stangen mit liilfe
einer Feder angeordnet und schwingen quer zur Papierstoffströmung, wobei sie den
Papierstoff in verschiedenen Richtungen durch die Löcher drücken.
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D as Vorhandensein einer sogenannten aktiven Zone in der Wähe der
Oberfläche der schwingenden Platten, in deren bereich ein intensives Dispergieren
der Faseraggregate stattfindet, und das Nichtvorhandensein einer solchen Zone in
einiger Entfernung von der Oberfläche der Platten, bedingt infolge einer erheblichen
Abnahme der Intensität
der Pulsation des Dispersionsmediums ein
ungenügend wirksames Dispergieren bezüglich des gesamten Volumens des Papierstoffs,
der in den Stoffauflauf eintritt. Insbesondere betrifft dies Papierstoff mit erhöhter
Konzentration (über 1 Gew.%), für den die aktive Zone der Beeinflussung des Stoffs
über den Platten sehr klein ist, da infolge der hohen Viskosität des Papierstoffs
die Pulsation des Dispersionsmediums (Wasser) in bezug auf das Fasergefüge in geringen
Abständen von den Platten gedämpft ist.
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Außerdem führt das Vorhandensein der Löcher in den schwingenden Platten
dazu, daß großmaßstäbliche Verwirbelungen entstehen, welche, obzwar sie einen dispergierenden
Einfluß auf einen Gewissen leil des Papierstoffvolumens mit geringer Stoffkonzent;ration
(unter 1 Gew./o) ausüben, das in den Stoffauflauf eintritt, im Falle von Papierstoff
mit erhöhter konzentration einen entgegengesetzten Effekt -eine intensive Flockung
des Papierstoffs in der Stoffleikann, tung, die sogar eine Verstopfung dieser Leitung
herbeiführen# bewirken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bauart eines Papiermaschinen-Stoffauflaufs
zu entwickeln, bei der der kanal für den Durchtritt des Papierstoffs zur Stoffleitung
derart ausgeführt und mit einer solchen Einrichtung ausgestattet ist,daß ein wirksames
Dispergieren des gesamten-Volumens des Papierstoffs mit einer hohen Konzentration
und somit eine effektive Arbeit des Stoffauflaufs unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit
des Papierstoffs mit gleichzeitiger
Dämpfung der erzeugten periodischen
Pulsationen des Papierstoffs gewährleistet werden kann einem Diese Aufgabe wird
dadurch gelöst, daß in Papiermaschine-Stoffauflauf mit einer Kammer mit einem n,'intrittsstutzen
und einem Papierstoffstromverteiler, einer Vibrations-Entflockungseinrichtung, die
im Inneren der Kammer angeordnet ist undan mit einem Schwingungsantrieb gekoppelten
Stangen angeordnete Platten enthält, sowie mit einer Papierstoffleitung, die am
Austritt aus der Kammer angeordnet ist, erfindunGsgemäß an den Wänden der Kammer
ungelochte und ungeteilte Platten befestigt sind, und die Platten der Vibrations-Entflockungseinrichtung
ebenfalls ungelocht und ungeteilt ausgeführt sind und zusammen mit den an den Wänden
der Kammer befestigten Platten einen mehrfach gekröpften Kanal zum Durchtritt des
Papierstoffs zur Papierstoffleitung bilden, wobei am eintritt in die Papierstoffleitung
ein Dämpfer für Papierstoffpulsationen angeordnet ist.
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Die Ausführung des Stoffauflaufs derart, daß die an den Wänden der
Kammer befestigten ungeteilten und ungelochten Platten und die ebenfalls ungeteilten
und ungelochten Platten der Vibrations-Entflockungseinrichtung auf eine solche Art
und Neise angeordnet sind, daß ein mehrfach gekröpfter Kanal für den Durchtritt
des Papierstoffs entsteht, gewährleistet eine dispergierende wirkung der Pulsationen
auf das gesalate Papierstoffvolumen. Außerdem wird der gesamte Papierstoff beim
Durchtritt durch die engen Querschnitte des mehrfach gekröpften Kanals zusätzlich
dispergiert. Eine solche Bauart des Stoffauflaufs schließt eine Entstehung von großmaßstäblichen
Verwirbelungen aus, die eine verstärkte Flockung
des Papierstoffs
mit hoher Stoffkonzentration herbeiführen können.
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Die Ausführung des Stoffauflaufs mit einem Pulsationsdämpfer, der
ain Eintritt in die Stoffleitung angeordnet ist, gewährleistet ein gleichmäßiges
Gefüge der zu erzeugenden Papier-, Sappe- bzw. Zellstoffoahh dadurch, daß optimale
Verhältnisse für die Ausbildung eines gleichmäßigen Netzgefüges in der Stoffleitung
geschaffen werden.
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einer bevorzugten Entsprechend Ausfuhrungsform des Papiermaschinen-Stoffauflaufs
ist es zweckmäßig, den Pulsationsdämpfer als ein en stromlinienförmigen Papierstoffstromteiler
, z.B. eine zylindrische Walze, auszubilden.
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Eine solche Konstruktion des Pulsationsdämpfers für Papierstoff gewährleistet
eine Pulsationsdampfung durch Überlagerung von gegenphasigten Schwingungen, die
infolge der verschiedenen Länge der Wege entstehen, die die getrennten Papierstoffströme
durchlaufen.
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Bei einer anderen Ausführungsform des Papiermaschinen-Stoffauflaufs
ist vorgesehen, den Pulsationsdämpfer als Dämpfungseinrichtung auszubilden, z.B.
als eine Membran.
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Eine solche Konstruktion des Pulsationsdämpfers gewährleistet eine
Pulsationsdämpfung infolge der Elastitzität der Dämpfungseinrichtung, die die Schwingungsenergie
des Papierstoffs auffängt. Diese Konstruktion des Pulsationsdämpfers kommt zweckmäßig
beim Vorhandensein großer Schwingungsamplituden des Papierstoffs zur Anwendung.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Papiermaschinen-Süoffauflaufs
ist vorgesehen, daß der Pulsationsdämpfer
einen stromlinienförmigen
Papierstoffstromteiler und eine Dämpfungseinrichtung enthält, die über dem besagten
Papierstoffstromteiler angeordnet ist.
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Eine solche Konstruktion des Pulsationsdämpfers gewährleistet eine
effektive Dämpfung großamplitudiger Papierstoffschwingungen, wobei sich der Papierstoff
mit beliebiger Arbeitsgeschwindigkeit bewegen kann.
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung zenit Beispielen näher erläutert.
Es zeigt Fig. 1 Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Papiermaschinen-Stoffauflaufs
im Teilschnitt; Fig. 2 i'eilschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 im vergrößerten
Maßstab; Fig. 3 Ooerteil des Stoffauflaufs mit Pulsationsdämpfer, der als Papierstoffstromteiler
ausgeführt ist, im Schnitt und vergrößertem l.aßstab; Fig. 4 Oberteil des Stoffauflaufs
mit Sulsationsdämpfer, der als Dämpfungseinrichtung ausgeführt ist, im Schnitt und
vergrößertem Maßstab; Fig. 5 Oberteil des Stoffauflaufs mit Pulsationsdämpfer, der
einen 1-apierstoffstromteiler und eine Dämpfungseinrichtung enthält, im Schnitt
und vergrößertem Maßstab.
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Der Papiermaschinen-Stoffauflauf enthält eine Kammer 1 (Fig. 1) mit
einem Eintrittsstutzen 2 und einem Stromverteiler 3 für Papierstoff , und eine Vibrations-Entflockungseinrichtung
4, die im Inneren der Kammer 1 angeordnet ist
und ungeteilte und
ungekochte Platten 5 enthält, die auf Stangen 6 angeordnet sind, welche mit einem
Schwingantrieb 7 gekoppelt sind, bestehend aus einem Elektromotor (in der und Zeichnung
nicht dargestellt), einem Exzentertrieb 8 einem Hebelantrieb 9 mit Kugelgelenken
10. Die Kammer 1 und der Schwingantrieb 7 sind auf einer Grundplatte 11 aufgestellt.
Zwischen Grundplatte 11 und Flanschen 12 sind führ kräftige stück federn 13 anueordnet,
die einen stabilen Betrieb des Schwingantriebs 7 in einem weiten Bereich von Auslaufgeschwindigkeiten
des Papierstoffs gewährleisten.
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Am Austritt aus der Kammer 1 ist eine Stoffleitung 14 angeordnet.
An den zünden der Kammer 1 sind starr ungelochte und ungeteilte Platten 15 befestigt,
welche zusammen mit den ungeteilten und ungelochten Platten 5 einen mehrfach gekröpften
Kanal 16 für den Durchtritt des Papierstoffs zur Papierstoffleitung 14 bilden. Am
Eintritt in die Papierstoffleitung 14 ist ein Pulsationsdämpfer 17für Papierstoff
angeordnet.
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Die Stangen 6 (Fig. 1 und 2) sind mit dem Schwingantrieb 7 (Fig. 1)paarweise
gekoppelt, und ihre Zahl hängt von der Breite der zu erzeugenden Papierbahn ab.
Die auf den Stangen 6 angeordneten Platten 5 weisen starre Bauart auf. Der Abstand
zwischen benachbarten ungelochten und ungeteilten Platten 5 und ungelochten und
ungeteilten Platten 15 wird im Bereich von 5 bis 20 mm gewählt, damit das gesamte
Volumen des tapierstoffs, der durch den Stoffauflauf strömt, einer Beaufschlagung
in der aktiven Entflokkungszone in der ähe von der Oberfläche der schwingenden urgeteilten
und ungelochten Platten 5 unterzogen wird. Der
Abstand zwischen
der Innenwand der Kammer 1 und der dazu parallelen Kante der schwingenden ungelochten
und ungeteilten Platten 5 wird entsprechend der Jeweiligen Art des Papierstoffs
im Bereich von 2 bis 6 mm gewählt. Die Lahl der ungelochten und ungeteilten Platten
5 und 15 wird entsprechend der jeweiligen Art des Papierstoffs, seiner Arbeitskonzentration
und der Strömungsgeschwindigkeit im Stoffauflauf gewählt.
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In Fig. 3 ist der Oberteil des Stoffauflaufs mit einem Pulsationsdämpfer
17 dargestellt, der in Form eines stromlinienförmigen Stromteilers für Papierstoff
ausgeführt ist, im vorliegenden Falle in Form einer zylindrischen Walze, die starr
in den Seitenwandungen der Kammer 1 des Stoffauflaufs befestigt ist. Der Stromteiler
18 für Papierstoff wird auf der Achse der Papierstoffleitung 14 angeordnet. Hierbei
soll seine Höhe das 2- bis 10 fache der Höhe des Spalts der Papierstoffleitung 14
betragen. In Fig. 4 ist der eines Obertei Stoff auflaufs mit einem Pulsationsdämpfer
17 für Papierstoff dargestellt, der in ?orm einer Dämpfungseinrichtung 19 ausgeführt
ist, im vorliegenden Falle in Form einer Membran. Zwischen der Dämpfungseinrichtung
19 und der oberen wand der Kammer 1 sind elastischen Zwischenlagen 20 enbeordnet,
die eine Regelung der blastizität der Dämpfungseinrichtung 19 gewährleisten. In
Fig. 5 ist der Oberteil eines Stoff auflaufs mit einem Pulsationsdämpfer 17 für
Papierstoff dargestellt, enthaltend einen Stromteiler 18 fur Papierstoff , der in
diesem Fall als zylindrische Walze ausgebildet ist, und eine Dämpfundseinrichtung
19,
die in diesem Fall eine Membran darstellt. Am Austritt aus der Papierstoffleitung
14 (i?ig. 1) liegt die Zone 21 der Papierbahnbildung.
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Der Stoffauflauf funktioniert wie folgt.
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Der Papier stoff tritt über den Eintrittsstutzen 2 (Fig. 1) und den
Stromverteiler 3 in den unteren Teil der Kan-iruer 1. Weiter strömt der Papierstoff
durch den mehrfach gekröpften Kanal 16 in den Zwischenräumen zwischen den schwingenden
ungelochten und ungeteilten Platten 5 und den feststehenden ungelochten und ungeteilten
Platten 15 zur Papierstoffleitung 14, die den Papierstoff in die Zone 21 der Papierbahnbildung
uefördert. ltierbei passiert der Papierstoff den Pulsationsdämpfer 17. Bei der benutzung
eines Stoffauflaufs mit einem Pulsationsdämpfer 17 (Fig. 3), der als Stromteiler
18 ausgeführt ist, umströmt der Papierstoff den Stromteiler Ici, wodurch eine Überlagerung
zweier den leiler umströmenden Ströme und die Dämpfung der Pulsation des strömenden
Sapierstoffs durch Interferenz herbeigeführt wird. Bei der benutzung eines Stoffauflaufs
mit einem Pulsationsdäillpfer 17 (Fig. 4), der als eine Dämpfungseinrichtung 19
ausgeführt ist, kommt die Membran der Dämpfungseinrichtung 19 unter einwirkung der
Pulsation des Papierstoffs in schwingende Bewegung und dämpft die Schwingungsenergie
des Papierstoffs. Bei der Benutzung eines Stoffauflaufs mit einem Pulsationsdämpfer
17 (Fig. 5) enthaltend einen Stromteiler 18 für den Papierstoffstrom und eine Dämpfungseinrichtung
19, wird die Pulsation des Papierstoffs durch gemeinsame Wirkung gedämpft.
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Die Wirkungsweise des ertindungsgemäßen Stoffauflaufs beruht auf
der entflockenden und egalisierenden Wirkung der Pulsation der flüssigen Komponente
des Papierstoffs, wenn unter einwirkung der hydrodynamischen Kräfte, die beim Umströmen
der Flocken mit dem flüssigen Medium (Wasser) wirksam werden, die Zerstörung dieser
Flocken und ihre Vergleichmäßigung im Raum unter nachfolgender Dämpfung der Pulsation
und der Bildung eines gleichmäßigen Netzgefüges vor sich geht. Die Geschwindigkeit
der pulsierenden Beweging, nach deren Uberschreiten eine intensive Zerstörung der
Flocken einsetzt,soll größer sein als eine bestimmte kritische Geschwindigkeit,
die von der Art und der konzentration des Papierstoffs abhängt.
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In Fig. 1 ist mit Pfeilen die Bewegung des Papierstoffs gekennzeichnet.
Der in den Stoffauflauf eintretende Papierstoff wird in der aktiven Entflockungszone
einer vielmali-Beaufschlagung gen # unterzogen. Beim Durchströmen des mehrfach gekröpften
Kanals 16 werden in die aktive Entflockungszone neue Schichten der Fasersuspension
mitgerissen. Eine zusätzliche entflockende Wirkung ergibt sich infolge des Durchtritts
des 1-apierstoffs durch die engen Kanäle, die durch die äußere Kante der schwingenden
ungelochten und ungeteilten Platten 5 und die Innenwand der Kammer 1 gebildet werden.
Hierbei windet eine bedeutende Snergiedissipation statt, die dem Druckverlust proportional
ist und eine Entflockung des Papierstoffs nach sich zieht. Schwingungen,
die
bei der t'ntflockung durch Vibration erzeugt werden, dämpft man auf die Weise, daß
Interferenzbedingungen L;eschaffen werden, oder aber mit den Schwingungsbewegungen
der Dämpfungseinrichtung 19 bzw. durch gemeinsame Wirkung von Interferenz und elastischen
Schwingungen der Dämpfungseinrichtung 19.
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Aus der vorstehend angeführten ausführlichen Beschreibung der Erfindung
ist es für den Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich, daß Änderungen in der Bauart
der Einrichtung möglich sind, ohne das Wesen der Erfindung zu verlassen.
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So kann der Pulsationsdämpter in Form eines Stromteilers mit beliebiger
Stromlinienform ausgeführt werden, und bei der Verwendung einer Dämpfungseinrichtung
kann die Membran durch ein Luftkissen ersetzt werden. Auch andere Änderungen in
der Bauart des Stoff aufljufs sind möglich, im durch die Patentansprüche festgelegten
Rahmen.