DE4416898C2 - Stoffauflauf für eine Papiermaschine mit lokaler Zumischung von Fluid - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Stoffauflauf für eine Papiermaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bekanntlich führen neuere Entwicklungen am Stoffauflauf einiger Papiermaschinen dazu, daß neben der eigentlichen Stoffsuspensionsströmung, die zur Papiererzeugung benötigt wird, eine zusätzliche kontrollierte Zumischung von Fluid, z. B. Wasser oder Suspension mit geringer Stoffdichte, erfolgt. Diese Zumischung erfolgt an mehreren über die Breite des Stoffauflaufes verteilten Stellen. Dabei sind die Menge und/oder Eigenschaften des Fluids einstellbar. Durch diese Maßnahme kann z. B. das Flächengewichtquerprofil geregelt oder das Auftreten von Querströmungen im Stoffauflauf verhindert werden.

Ein Stoffauflauf der o.g. Art ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 91 15 296 U1 bekannt. Bei diesem wird die Zusatzflüssigkeit in eine zwischen Turbulenzerzeugern liegende maschinenbreite Mischkammer eingegeben. Dazu dienen mehrere Rohrleitungen, die innerhalb der Mischkammer nebeneinander und im wesentlichen parallel der Hauptströmungsrichtung auslaufen. Die gleichmäßige Verteilung über die Höhe der Mischkammer erscheint daher schwierig.

Der in der DE 43 23 263 A1 gezeigte Stoffauflauf hat ebenfalls Zuführleitungen für eine Zusatzflüssigkeit in den Stoffauflauf. Selbst dort, wo mehrere Zuführungen dargestellt sind, ist zumindest mit Problemen bei der Verteilung über die Höhe der Mischkammer zu rechnen.

Die US 4,963,228 zeigt relativ große, in den Stoffauflauf eingesetzte Düsen zur Ausnutzung des Coanda-Effektes. Dieser ungewöhnliche Weg zur Verstärkung der Mischwirkung im Stoffauflauf ist ziemlich platzaufwendig und nicht billig.

Die deutsche Patentschrift 40 19 593 C2 zeigt einen weiteren Stoffauflauf. Die Zumischung des Fluids erfolgt dabei durch Einlauföffnungen in der Wand der Mischkammer oder direkt in den Turbulenzerzeuger. Um die Wirkung des zugemischten Fluids lokal zu begrenzen, werden entweder Trennwände in der Mischkammer angebracht oder hydraulische, nicht näher bezeichnete Mittel zur Bildung von Sektionsströmungen vorgeschlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoffauflauf der angegebenen Art zu schaffen, in dem sich die lokale Zumischung von einem Fluid, z. B. Verdünnungswasser, zu der Hauptströmung der Stoffsuspension so durchführen läßt, daß mit einfachen Mitteln die Zumischung möglichst gleichmäßig über die ganze Höhe der Suspensionsschicht erfolgen kann, und daß die Zumischung leicht beeinflußbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Kennzeichen des Anspruchs 1 in vollem Umfang gelöst. Die sich anschließenden Unteransprüche beschreiben besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

Durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen gelingt es erstmals, das zuzuführende Fluid in gewünschter Weise gleichmäßig über die Höhe des Stoffauflaufes einzugeben. Dadurch wird die Einflußnahme auf das gesamte später auf der Papiermaschine erzeugte Blatt möglich, d. h. gleichmäßig über die Dicke des Blattes. Da die Zuführungseinrichtungen sich in der Mischkammer befinden, kann ihre Außenkontur zur Beeinflussung des in der Mischkammer fließenden Suspensionsstromes genutzt werden.

Durch Ausgestaltung der Zuführungseinrichtungen in Form eines nicht-kreisrunden Rohres, z. B. eines ovalen Profiles, kann durch einfaches Verdrehen der Strömungszustand geändert werden, was zu einer Einflußmöglichkeit auf den Gesamtdurchsatz an dieser Stelle des Stoffauflaufes führt. Dadurch ist z. B. die gleichzeitige Beeinflussung des Flächengewichtes und der Faserorientierung möglich. Durch die in weiteren Ausgestaltungen beschriebene Einflußmöglichkeit auf die zugegebene Fluidmenge bezüglich der Höhe im Stoffauflauf läßt sich die Qualität des erzeugten Blattes weiter verbessern, da z. B. Ungleichmäßigkeiten, die von anderen Quellen herrühren, ausgeglichen werden können. Ein weiterer nicht zu unterschätzender Vorteil ist die leichte Umrüstbarkeit von bereits vorhandenen Stoffaufläufen, da sie in der Regel eine Kammer vor dem letzten Turbulenzerzeuger aufweisen.

Der Erfindungsgegenstand wird beschrieben und seine Vorteile weiter erläutert anhand von Zeichnungen, welche darstellen:

Fig. 1 schematische geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufes;

Fig. 2 schematische geschnittene Draufsicht eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufes;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des Stoffauflaufes;

Fig. 4-9 diverse Ausführungsformen von Zuführungseinrichtungen.

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht den Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Stoffauflauf mit einer Verteileinrichtung 1, einer ersten Führungseinrichtung 3, einer sich anschließenden Mischkammer 4, einer sich daran anschließenden weiteren Führungseinrichtung 2, die in einen Düsenraum 8 mündet, der einen Austrittsspalt 5 für die Stoffsuspension bildet. Im Betrieb des Stoffauflaufes wird zur Papiererzeugung notwendige Suspension diesen in der beschriebenen Reihenfolge durchströmen. Man erkennt in der Mischkammer 4 eine der Zuführungseinrichtungen 6, die sich als Rohr (6′, Fig. 2) im wesentlichen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung in die Mischkammer erstreckt. Mit Vorteil kann das Rohr auch eine leichte Neigung, z. B. ca. 10 Grad gegen die Verktikale haben, um dadurch das Auftreten von Staupunkten für die Suspensionsströmung zu vermeiden. Bei dem hier gezeigten Beispiel weist die Zuführungseinrichtung drei Zumischöffnungen 7 auf, die in Richtung der Höhenerstreckung der Mischkammer 4 angeordnet sind. Die hier nur schematisch angedeutete Zuführungseinrichtung 6 wird von oben über eine Leitung 10 und ein Stellventil 11 mit dem zuzumischenden Fluid versorgt, so daß das Fluid durch die drei Zumischöffnungen 7 in die sich in der Mischkammer 4 befindliche Stoffsuspension eingeführt werden kann.

Wie Fig. 2 an einem ähnlichen Beispiel in der Draufsicht zeigt, sind über die Breite der Mischkammer 4 mehrere Zuführungseinrichtungen 6 vorhanden. Ihre Anzahl richtet sich nach den Erfordernissen einer mehr oder weniger fein unterteilten Einflußnahme auf die Eigenschaft der Stoffsuspension. Man erkennt in der Fig. 2 andererseits eine im Vergleich zu Fig. 1 variierte Form der Führungseinrichtungen 2 und 3. In diesem Beispiel handelt es sich in einem Fall um eine mit Stufendiffusoren versehene Führungseinrichtung und im anderen um eine einfache Lochplatte. Die Variationsmöglichkeiten in dieser Beziehung sind sehr vielfältig und richten sich nach den Bedingungen für die Papiererzeugung. Anwendung der Erfindung ist nicht auf die hier gezeigten Formen der Führungseinrichtungen beschränkt. Auch wenn es sich gezeigt hat, daß hoch wirksame turbulenzerzeugende Führungseinrichtungen das bevorzugte Gebiet der Erfindung sind, ist die Anwendung der Erfindung nicht auf die hier gezeigten Formen der Führungseinrichtungen beschränkt.

Die in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Verteileinrichtungen 1 sind Querstromverteiler. Es sind allerdings auch andere nicht gezeigte Möglichkeiten der Stoffverteilung denkbar, z. B. eine Mehrzahl von Zuführleitungen, die den Stoffauflauf mit einem Dämpfungsbehälter verbinden.

Eine weitere in Fig. 2 gezeigte Möglichkeit zur lokalen Beeinflussung der Strömungsverhältnisse ist die Verschiebung der Zuführungsreinrichtung in bzw. gegen Strömungsrichtung.

Der erfindungsgemäße Stoffauflauf kann auch ein Mehrschicht-Stoffauflauf sein.

Fig. 3, wiederum in Draufsicht, zeigt Zuführeinrichtungen, die im wesentlichen aus Rohren 6′ bestehen, deren Querschnitt nicht kreisförmig sondern oval ist. Solche Einrichtungen können verdrehbar sein, so daß eine weitere Einflußnahme auf die dort herrschende Strömung möglich ist, etwa um unerwünschte Querströmungen zu korrigieren. Bezüglich der dargestellten Führungseinrichtungen gilt das zu Fig. 1 und 2 Gesagte.

Fig. 4 zeigt schematisch und perspektivisch eine Zuführungseinrichtung 6 mit einem Rohr 6′ und drei Zumischöffnungen 7. Das Rohr 6′ in dieser Figur hat einen kreisrunden Querschnitt, eine Drehbewegung gemäß gekrümmtem Pfeil, würde den durch die Außenkontur erzeugten Strömungsquerschnitt in der Mischkammer nur wenig oder gar nicht verändern, dafür aber die Zuströmrichtung des zugemischten Fluids. Auch dadurch ist ein lokaler Einfluß auf die Strömungseigenschaften möglich.

In Fig. 5 sind die einzelnen Zumischöffnungen durch einen senkrechten Spalt 7′ ersetzt, was eine noch gleichmäßigere Zumischung erlaubt. Ferner ist hier die Kontur des Rohres 6′ oval, so daß eine Drehung die durch die Außenkontur erzeugten Strömungsquerschnitte in der Mischkammer verändert. Das kann von Vorteil sein und ist nicht an die hier gezeigte Ausführung mit dem Spalt gebunden.

Um die durch eine Zuführungseinrichtung 6 übertragene Fluidmenge zu regeln, kann die Größe der Zumischöffnung 7 - wie in Fig. 6 gezeigt - durch zwei konzentrische, ineinander steckende Rohre 6′ und 6′′, die gegeneinander beweglich sind und jeweils Öffnungen enthalten, geändert werden. Es ergeben sich nämlich dadurch größere oder kleinere Überdeckungen der Öffnungen. Bei (nicht gezeichneten) Langlöchern im innenliegenden Rohr 6′ kann auch der Ort der Zuströmung über die Höhe des Stoffauflaufes verstellt werden.

Die Ausführung gemäß Fig. 7 erlaubt, bei ein und derselben Zuführungseinrichtung 6 für die verschiedenen Zumischöffnungen unterschiedliche Strömungsmengen einzustellen. Das zentrale Rohr 6′ ist von mehreren konzentrischen Rohren 6′′ umgeben, die sich verschieben lassen, wodurch jeweils die frei gegebene Öffnung 7 veränderbar ist. Bei schräg oder stufenförmig gewählter Kante kann anstelle der Verschiebebewegung auch eine Drehbewegung zur Veränderung der Abdeckung genutzt werden, was normalerweise konstruktiv einfacher zu bewerkstelligen ist.

Nach Fig. 8 können - ähnlich wie in Fig. 6 gezeigt - die Öffnungen durch Variation des Überdeckungsgrades verändert werden, wenn die koaxial ineinander steckenden Rohre 6′, 6′′ gegeneinander verdreht werden. Dabei kann durch die senkrecht längliche Form der Öffnungen der erforderliche Verdrehwinkel gering gehalten werden, um eine unerwünschte Änderung der Austrittsrichtung zu minimieren.

Die in Fig. 9 dargestellte Variante der Zuführungseinrichtung 6 beinhaltet ebenfalls mehrere koaxiale, zueinander bewegbare Rohre. Die Öffnungen sind jedoch nur im innersten Rohr 6′, so daß eine Verstellung der Ausflußgröße ohne Veränderung von Lage oder Winkel der Zumischöffnungen 7 erfolgen kann.

Claims (11)

1. Stoffauflauf für eine Papiermaschine mit einer Zuführungseinrichtung (1) für die Stoffsuspension, mit einer eine Vielzahl von Kanälen aufweisenden Führungseinrichtung (2), einer stromaufwärts zu einer Führungseinrichtung (2) liegenden Mischkammer (4) mit mehreren quer über den Stoffauflauf verteilten Zuführungseinrichtungen (6) für ein sich in seinen Eigenschaften von der Stoffsuspension unterscheidendes zuzumischendes Fluid und mit einem sich der Führungseinrichtung (2) anschließenden, einen Austrittsspalt (5) für die Stoffsuspension bildenden Düsenraum (8), dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungseinrichtungen (6) als in die Mischkammer (4) eingesetzte Rohre (6′) ausgebildet sind, die sich in der Mischkammer (4) im wesentlichen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung erstrecken und mehrere übereinanderliegende Zumischöffnungen (7) aufweisen.

2. Stoffauflauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (6′) einen vom Kreis abweichenden, inbesondere ovalen Querschnitt, aufweist.

3. Stoffauflauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (6′) um seine Achse drehbar ist.

4. Stoffauflauf nach Anspruch 1 ,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (6′) in Richtung zur stromabwärts liegenden Führungseinrichtung (2) verschiebbar ist.

5. Stoffauflauf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, um die Größe der Zumischöffnungen (7) zu verändern.

6. Stoffauflauf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungseinrichtung (6) aus wenigstens zwei relativ zueinander bewegbaren koaxialen Rohren (6′, 6′) besteht, welche mit Öffnungen (7′, 7) versehen sind, deren Überdeckung sich durch Verdrehen oder Verschieben beider Rohre relativ zueinander verändern läßt.

7. Stoffauflauf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der relativ zueinander bewegbaren, konzentrisch zueinander angeordneten Rohre (6′, 6′′) der Anzahl der Zumischöffnungen (7) einer Zuführungseinrichtung (6) entspricht und daß radial weiter innen liegende Rohre Öffnungen enthalten, die den Durchtritt des Fluids zu den Öffnungen in weiter außen liegenden Rohren freigeben.

8. Stoffauflauf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er vor der Mischkammer (4) eine weitere mit einer Vielzahl von Kanälen versehene Führungseinrichtung (3) aufweist.

9. Stoffauflauf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide Führungseinrichtungen Kanäle in Form von Stufendiffusoren enthalten.

10. Stoffauflauf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer durch sich im wesentlichen in Strömungsrichtung erstreckende Trennwände aufgeteilt ist.

11. Stoffauflauf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl Trennwände der der Zuführungseinrichtungen (6) minus 1 entspricht.