EP0209696B1 - Stoffauflauf-Vorrichtung fuer eine Papiermaschine - Google Patents

Stoffauflauf-Vorrichtung fuer eine Papiermaschine Download PDF

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EP0209696B1
EP0209696B1 EP86107783A EP86107783A EP0209696B1 EP 0209696 B1 EP0209696 B1 EP 0209696B1 EP 86107783 A EP86107783 A EP 86107783A EP 86107783 A EP86107783 A EP 86107783A EP 0209696 B1 EP0209696 B1 EP 0209696B1
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EP
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suspension
paper
guide device
jet chamber
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EP86107783A
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EP0209696A1 (de
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Elmer Dr. Weisshuhn
Herbert Holik
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Sulzer Escher Wyss GmbH
Original Assignee
Sulzer Escher Wyss GmbH
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines
    • D21F1/028—Details of the nozzle section
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines

Definitions

  • the invention relates to a headbox device for a paper machine with a distribution box and a guide device connected thereto for deflecting and guiding a fibrous suspension in the machine direction and for distributing the suspension over the width of the paper machine, the guide device leading into a nozzle space which has two delimiting lips and has an outlet gap leading to the paper machine, and wherein at least one delimitation lip of the nozzle space has at least two sections with different inclinations against the flow direction of the suspension in the nozzle space, the angle of inclination of the section of the upper lip delimiting the nozzle space directly adjoining the guide device between 0 ° and 30 ° is.
  • Such headbox devices are e.g. known from US-PS 4,414,061, US-PS 3,769,154 or DE-OS 2,343,538 or DE-OS 2,852,564.
  • the guide device is designed, for example, as a perforated plate or as a step diffuser, so that the suspension deflected from the distribution box in the machine direction into the nozzle area receives a certain turbulence.
  • the lips delimiting the nozzle space are generally designed as flat or slightly curved walls.
  • An adjustable diaphragm is often provided at the outlet gap at the end of the nozzle space, which is used for cross-profile correction and for increasing turbulence.
  • the orifice is usually inclined against the vertical at an angle of less than 35 ° in the direction of flow and protrudes only a short distance into the nozzle space, for example less than 5 mm, so that the ratio of the aperture projection to the gap width is usually less than 0.5 is.
  • Another document - DE-OS 3 321 406 - also represents a headbox device which is provided with a number of step diffusers as a guide device and in which the lip delimiting the nozzle space is divided by articulated connections.
  • the last lip part in the flow direction is designed in such a way that the flow cross-section is gradually reduced over a relatively long distance to the gap for the escaping suspension, a correction possibility also being able to result directly before the outlet with the aid of an orifice.
  • the invention has for its object to eliminate the above-mentioned disadvantages of the prior art and to provide a headbox device with which a sufficient formation quality of the paper web, a reduced sensitivity of the sheet weight distribution in the transverse direction with dimensional deviations of the gap width, a reduced sensitivity to jet speed differences with cross profile corrections, as well as an increased longitudinal / transverse strength ratio can be achieved.
  • this object is achieved in that the angle of inclination of the section directly in front of the outlet gap is between 60 ° and 90 °, the length of the section adjoining the guide device being a multiple of the length of the section lying in front of the outlet gap.
  • the length of the section following the guide device is particularly advantageously at least four times the length of the section located in front of the outlet gap.
  • the suspension calms down sufficiently after the deflection and turbulence generation to disperse the fiber flakes.
  • the suspension is then accelerated very strongly as a result of the greater inclination of the wall of the nozzle space, and thus existing or newly formed flakes are distorted or torn open. This creates a “soft” formation.
  • the longitudinal / transverse ratio of the strengths is increased, because the strong acceleration causes the fibers at the exit gap from the headbox to be pre-oriented in the longitudinal direction.
  • the relatively long calming section and the increased dwell time between the turbulence generator and the outlet gap further mitigate or eliminate interference from the system.
  • the acceleration is not so strong that flow eddies arise.
  • a fibrous suspension is fed to a distribution box 1 under pressure.
  • a guide device 2 connected to the distribution box deflects the suspension in the machine direction M and distributes the suspension over the width of the headbox and the paper machine.
  • the guide device 2 can consist of one or more perforated plates or a step diffuser, as described for example in CH-A-518 406 or US-A-3 725 197, or another suitable guide device.
  • the suspension From the guide device 2, the suspension enters a nozzle space 3, which is delimited on both sides by lips 4 and 5 and at the end has an outlet gap 6 from which the fibrous suspension exits onto the wet end of a paper machine, not shown.
  • At least one boundary wall of the nozzle chamber 3, for example the upper lip 4, has two different zones 7 and 8, viewed in the machine direction M, with different inclinations towards the flow direction of the suspension.
  • the first zone 7 adjoining the guide device 2 has a lower inclination a, for example between 0 ° and 30 °.
  • the zone 8 adjoining the flow direction in front of the outlet gap 6, on the other hand, has a substantially greater inclination ⁇ with respect to the flow direction, for example in the range between 60 ° and 90 °.
  • the length x of the first zone 7 is many times greater than the length y of the following zone and is, for example, at least 4 times the same.
  • the length y of zone 8 is expediently also chosen to be greater than the gap width s.
  • the lower lip 5 of the nozzle space can also be designed in the manner described, or else both lips 4 and 5. In any case, it must be ensured that the nozzle space 3 has a first zone 7 in which the Flow can calm after exiting the guide device 2, as well as a zone 8 immediately in front of the exit gap 6, in which the flow of the suspension is strongly accelerated.
  • An adjustable diaphragm 9 designed in a known manner can additionally be provided at the outlet gap. It is expedient to choose the aperture projection b so that it can be adjusted in a range between 0.05 and 0.5 times the gap width s.
  • each subsequent zone having a greater wall slope than the previous one.
  • At least one of the delimitation lips 4, 5 can be designed to be pivotable, so that the flow can thus be optimized and the width of the outlet gap 6 can be changed and adapted to the requirements.

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  • Paper (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Fats And Perfumes (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Stoffauflauf-Vorrichtung für eine Papiermaschine mit einem Verteilkasten und einer daran angeschlossenen Führungsvorrichtung zur Umlenkung und Führung einer Faserstoff-Suspension in Maschinenrichtung und zur Verteilung der Suspension über die Breite der Papiermaschine, wobei die Führungsvorrichtung in einen Düsenraum führt, der zwei Begrenzungslippen und einen zur Papiermaschine führenden Austrittsspalt aufweist, und wobei wenigstens eine Begrenzungslippe des Düsenraumes mindestens zwei Abschnitte mit unterschiedlicher Neigung gegen die Strömungsrichtung der Suspension im Düsenraum aufweist, wobei der Neigungswinkel des direkt an die Führungseinrichtung anschließenden Abschnittes der den Düsenraum begrenzenden Oberlippe zwischen 0° und 30° beträgt.
  • Solche Stoffauflauf-Vorrichtungen sind z.B. aus der US-PS 4 414 061, US-PS 3 769 154 oder DE-OS 2 343 538 oder DE-OS 2 852 564 bekannt. Dabei ist die Führungsvorrichtung beispielsweise als Lochplatte oder als Stufendiffusor ausgebildet, so daß die aus dem Verteilkasten in Maschinenrichtung in den Düsenraum umgelenkte Suspension eine gewisse Turbulenz erhält. Die den Düsenraum begrenzenden Lippen sind in der Regel als ebene oder leicht gekrümmte Wände ausgebildet. Häufig ist dabei am Ende des Düsenraums am Austrittsspalt eine verstellbare Blende vorgesehen, die zur Querprofilkorrektur sowie zur Turbulenzerhöhung genützt wird. Dabei ist die Blende gegen die Vertikale meist unter einem Winkel von weniger als 35 ° in Strömungsrichtung geneigt und ragt nur eine geringe Strecke in den Düsenraum hinein, beispielsweise weniger als 5 mm, so daß das Verhältnis von Blendenvorsprung zur Spaltweite üblicherweise weniger als 0,5 beträgt.
  • Eine weitere Schrift - die DE-OS 3 321 406 - stellt ebenfalls eine Stoffauflaufvorrichtung dar, die mit einer Anzahl von Stufendiffusoren als Führungsvorrichtung versehen ist und bei der die den Düsenraum begrenzende Lippe durch Gelenkverbindungen geteilt ist. Das in Strömungsrichtung jeweils letzte Lippenteil ist dabei so gestaltet, daß der Strömungsquerschnitt auf einer relativ langen Strecke allmählich auf den Spalt für die austretende Suspension reduziert wird, wobei sich zusätzlich unmittelbar vor dem Austritt mit Hilfe einer Blende eine Korrekturmöglichkeit ergeben kann.
  • Nachteilig ist bei bekannten Stoffaufläufen die häufig nicht ausreichende Formationsqualität der gebildeten Papierbahn, eine zu große Empfindlichkeit der Blattgewichtsverteilung in Querrichtung bei Maßabweichungen, bzw. lokalen Spaltweitenänderungen, eine zu grosse Empfindlichkeit hinsichtlich Strahlgeschwindigkeitsunterschieden bei Querprofilkorrekturen sowie das Nicht-Erreichen von in manchen Fällen gewünschten hohen Längs/Quer-Werten der Festigkeiten.
  • Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, die vorstehend erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und eine Stoffauflauf-Vorrichtung zu schaffen, mit der eine ausreichende Formationsqualität der Papierbahn, eine verminderte Empfindlichkeit der Blattgewichtsverteilung in Querrichtung bei Maßabweichungen der Spaltweite, eine verminderte Empfindlichkeit hinsichtlich Strahlgeschwindigkeitsunterschieden bei Querprofilkorrekturen, sowie ein erhöhtes Längs/Quer-Festigkeitsverhältnis erreichbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Neigungswinkel des direkt vor dem Austrittsspalt liegenden Abschnittes zwischen 60° und 90° liegt, wobei die Länge des an die Führungsvorrichtung anschließenden Abschnittes ein Vielfaches der Länge des vor dem Austrittsspalt liegenden Abschnittes beträgt.
  • Mit besonderem Vorteil beträgt die Länge des auf die Führungsvorrichtung folgenden Abschnittes mindestens das Vierfache der Länge.des vor dem Austrittsspalt liegenden Abschnittes.
  • Auf die genannte Weise wird erreicht, daß in der ersten Zone mit geringerer Wandneigung eine ausreichende Beruhigung der Suspension nach der Umlenkung und Turbulenzerzeugung zum Dispergieren der Faserflocken eintritt. In der folgenden Zone, kurz vor dem Austrittsspalt, wird dann die Suspension infolge der größeren Neigung der Wand des Düsenraumes sehr stark beschleunigt, und damit werden vorhandene bzw. neu gebildete Flocken verzerrt bzw. aufgerissen. Dadurch entsteht eine «weiche» Formation. Außerdem wird das Längs/Quer-Verhältnis der Festigkeiten erhöht, da durch die starke Beschleunigung die Fasern am Austrittsspalt aus dem Stoffauflauf in Längsrichtung vororientiert werden. Durch die relativ lange Beruhingungsstrecke und die vergrößerte Verweilzeit zwischen Turbulenzerzeuger und Auslaufspalt werden weiterhin Störeinflüsse des Systems gemildert bzw. eliminiert. Jedoch ist die Beschleunigung nicht so stark gewählt, daß Strömungswirbel entstehen.
  • Die Erfindung wird anhand eines in der einzigen Figur wiedergegebenen Ausführungsbeispiels erläutert, die eine Stoffauflauf-Vorrichtung im Schnitt zeigt.
  • Bei der in der Figur dargestellten Stoffauflauf-Vorrichtung wird eine Faserstoff-Suspension einem Verteilkasten 1 unter Druck zugeführt. Eine an den Verteilkasten angeschlossene Führungsvorrichtung 2 lenkt die Suspension in Maschinenrichtung M um und verteilt die Suspension über die Breite des Stoff - auflaufes und der Papiermaschine. Die Führungsvorrichtung 2 kann dabei aus einer oder mehreren Lochplatten bestehen oder aus einem Stufendiffusor, wie er beispielsweise in CH-A-518 406 oder US-A-3 725 197 beschrieben ist, oder aus einer anderen geeigneten Führungsvorrichtung.
  • Aus der Führungsvorrichtung 2 tritt die Suspension in einen Düsenraum 3 ein, welcher an beiden Seiten durch Lippen 4 und 5 begrenz ist und am Ende einen Austrittsspalt 6 aufweist, aus dem die Faserstoffsuspension auf die Nasspartie einer nicht dargestellten Papiermaschine austritt.
  • Wenigstens eine Begrenzungswand des Düsenraumes 3, beispielsweise die Oberlippe 4, weist in Maschinenrichtung M gesehen zwei verschiedene Zonen 7 und 8 mit unterschiedlicher Neigung gegen die Strömungsrichtung der Suspension auf. Die erste an die Führungsvorrichtung 2 anschließende Zone 7 besitzt eine geringere Neigung a, beispielsweise zwischen 0° und 30°. Die in Strömungsrichtung anschließende Zone 8 vor dem Austrittsspalt 6 besitzt dagegen eine wesentlich grössere Neigung β gegen die Strömungsrichtung, beispielsweise im Bereich zwischen 60° und 90°. Die Länge x der ersten Zone 7 ist dabei um ein Vielfaches derselben größer als die Länge y der folgenden Zone, und beträgt z.B. mindestens das 4fache derselben. Zweckmäßigerweise ist die Länge y der Zone 8 auch größer gewählt als die Spaltweite s.
  • Statt der Oberlippe 4 des Düsenraumes kann auch die Unterlippe 5 des Düsenraumes in der beschriebenen Weise ausgebildet sein, oder aber auch beide Lippen 4 und 5. In jedem Fall muß gewährleistet sein, daß der Düsenraum 3 eine erste Zone 7 aufweist, in der sich die Strömung nach dem Austritt aus der Führungsvorrichtung 2 beruhigen kann, sowie eine Zone 8 unmittelbar vor dem Austrittsspalt 6, in weicher die Strömung der Suspension stark beschleunigt wird.
  • Am Austrittsspalt kann zusätzlich eine in bekannter Weise ausgebildete, verstellbare Blende 9 vorgesehen sein. Zweckmäßig ist es dabei, den Blendenvorsprung b so zu wählen, dass er in einem Bereich zwischen dem 0,05- und 0, 5fachen der Spaltweite s verstellt werden kann.
  • Im übrigen können auch mehr als zwei Zonen vorgesehen sein, wobei jede folgende Zone eine größere Wandneigung aufweist als die vorhergehende.
  • Wenigstens eine der Begrenzungslippen 4, 5 kann schwenkbar ausgebildet sein, so daß damit die Strömung optimiert und die Weite des Austrittsspaltes 6 geändert und an die gestellten Anforderungen angepaßt werden kann. Es ist aber auch möglich, nur den letzten Abschnitt 8 einer Begrenzungslippe schwenkbar oder verschiebbar auszubilden, oder eine lokale Verstellbarkeit des Ausstrittsspaltes 6 über die Arbeitsbreite der Stoffauflaufvorrichtung vorzusehen.

Claims (4)

1. StoffauflaufvorrichtungfüreinePapiermaschine mit einem Verteilkasten (1) und einer daran angeschlossenen Führungsvorrichtung (2) zur Führung einer Faserstoff-Suspension in Maschinenrichtung (M) und zur Verteilung der Suspension über die Breite der Papiermaschine, wobei die Führungsvorrichtung (2) in einen Düsenraum (3) mündet, der zwei Begrenzungslippen (4, 5) und über eine Blende (9) einen zur Papiermaschine führenden Austrittsspalt (6) aufweist, und wobei wenigstens eine Begrenzungslippe (4, 5) des Düsenraumes (3) mindestens zwei Abschnitte (7, 8) mit unterschiedlicher Neigung (alpha, beta) gegen die Strömungsrichtung (M) der Suspension im Düsenraum aufweist, wobei der Neigungswinkel (alpha) des direkt an die Führungseinrichtung (2) anschließenden Abschnittes (7) der den Düsenraum begrenzenden Oberlippe (4) zwischen 0° und 30° beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel des direkt vor dem Austrittsspalt (6) liegenden Abschnittes (8) der Oberlippe (4) zwischen 60° und 90° liegt, wobei die Länge (x) des Abschnittes (7) ein Vielfaches der Länge (y) des Abschnittes (8) beträgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (y) des vor dem Austrittsspalt (6) liegenden Abschnittes (8) des Düsenraumes (3) grösser ist als die Weite (s) des Austrittsspaltes (6).
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (9) so beweglich ist, daß der Blendenvorsprung etwa die Hälfte der Spaltweite (s) ausmacht.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Abschnitt (7, 8) wenigstens einer Begrenzungslippe (4) schwenkbar oder verschiebbar ausgebildet ist.
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