EP1033437A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Reisslängenverhältnisses in einer Papiermaschine - Google Patents

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EP1033437A2
EP1033437A2 EP99118682A EP99118682A EP1033437A2 EP 1033437 A2 EP1033437 A2 EP 1033437A2 EP 99118682 A EP99118682 A EP 99118682A EP 99118682 A EP99118682 A EP 99118682A EP 1033437 A2 EP1033437 A2 EP 1033437A2
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EP
European Patent Office
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length ratio
tear length
microturbulence
machine
act
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99118682A
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English (en)
French (fr)
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EP1033437A3 (de
Inventor
Wolfgang Ruf
Otto L. Heissenberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Paper Patent GmbH
Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH
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Publication date
Application filed by Voith Paper Patent GmbH, Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH filed Critical Voith Paper Patent GmbH
Publication of EP1033437A2 publication Critical patent/EP1033437A2/de
Publication of EP1033437A3 publication Critical patent/EP1033437A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G9/00—Other accessories for paper-making machines
    • D21G9/0009—Paper-making control systems
    • D21G9/0027—Paper-making control systems controlling the forming 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
    • 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
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    • Y10S162/00—Paper making and fiber liberation
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    • Y10S162/10—Computer control of paper making variables
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    • Y10S162/10—Computer control of paper making variables
    • Y10S162/11—Wet end paper making variables

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the Tear length ratio of a paper web produced Change in microturbulence in the area of Headbox nozzle.
  • the invention further relates to a Paper machine with a headbox to carry out of the method according to the invention is suitable.
  • this represents Tear length ratio of a paper web an essential Property and quality criteria of a manufactured
  • the tear length ratio L / Q is the ratio between the tear length L in the longitudinal direction and the tear length Q in the transverse direction of a paper web.
  • the tear length adjusts Measure of the tear strength of the paper. This dimension gives how long a strip of paper can be until it is under the Tears off the weight of his own weight. If you determine that Tear length both in the longitudinal direction of the paper web and in Transverse direction of the paper web and forms the ratio to each other, you get the ratio of tearing length designated dimensionless value number L / Q.
  • the tear length ratio L / Q should be in one if possible Range of 1 so that the tear strength of the paper is as constant as possible in all directions.
  • This method according to the invention makes it possible to certain tear length ratio L / Q for a paper web to specify the current value during the Manufacturing process to measure and by appropriate Measures the microturbulence in the area of the headbox nozzle to change and adjust so that the paper the Desired tear length ratio L / Q reached, and this remains constant during the production process. Since the Microturbulence the orientation of the fibers in the paper web significantly affected, and this orientation of the fibers that Rip length ratio can be significantly influenced by Change in microturbulence in the desired direction too the tear length ratio changed and during the process be managed.
  • the microturbulence in the area of the headbox nozzle can be caused by different measures are changed, for example can additional turbulence generators in Headbox area to be attached, or injections of Air or liquid or the like can be made.
  • the preferred measure is that the headbox with at least one slidable Separating lamella is equipped and the change of Microturbulence due to a displacement of the separating lamella in Machine direction is done.
  • the displacement of the separating lamella causes a change in the cross section in the exit area the headbox nozzle and thus a change in Wall effects in the flow, which in turn is microturbulence produce.
  • the tear length ratio L / Q in the paper machine is preferably determined using the ultrasound method.
  • an ultrasonic transmitter is arranged at the measuring point and, at a certain distance from it, a sound receiver is arranged in the longitudinal and transverse directions of the web, in contact or in close proximity to the paper web.
  • the paper web is set in vibration with the measuring transmitter at regular intervals by short ultrasonic pulses.
  • the time between the sending and receiving of the pulse by the two receivers in the longitudinal and transverse directions is measured simultaneously and the sound velocities v L and v Q of the pulse in the longitudinal and transverse directions of the paper web are calculated therefrom.
  • the determination of the tear length ratio L / Q from v L and v Q is based on the fact that there is a very good correlation between the stiffness (ratio of stretch length of a paper strip due to a certain tensile force) and the tear length of the paper web.
  • the stiffness can be calculated from the respective speed of sound based on physical laws. This gives a useful approximation of the breaking length ratio by taking the square of the fraction of v L and v Q with: L / Q ⁇ (v L / v Q ) 2nd .
  • the headbox is equipped with a separating lamella, so becomes the separating lamella if the tear length ratio is too low L / Q against the machine direction and if it is too big Tear length ratio L / Q in the machine direction postponed.
  • By moving the slat in Machine direction is a cross-sectional reduction in Leaving area of the headbox causes a Increases microturbulence and vice versa.
  • the tear length ratio L / Q act is measured as a transverse profile over the machine width and the micro turbulence is changed / regulated sectionally over the machine width.
  • the cross-section measurement can also be carried out by at least one measuring point which can be moved in the cross-machine direction.
  • each measuring point for their section delivers continuous longitudinal profile.
  • the measurement of the cross profile by means of movable measuring points or sensors are the sensors during the Operation shifted in the cross machine direction, so that at Measured values exist at every point of the paper web, but these exist at different times, so that the measured cross profile not an actual cross profile, but represents an oblique profile of the paper web.
  • the inventors propose to coincide with the Influencing microturbulence in the area of Headbox the difference in speed between the free jet emerging from the nozzle and the sieve in cheaper to set.
  • the inventors furthermore propose a paper machine with a headbox with at least one headbox nozzle to form a fluid fibrous layer and at least one means for influencing the microturbulence of the stock suspension flowing out of the headbox nozzle, furthermore a means for measuring the tear length ratio L / Q act of the paper web on the running web, a means for comparing the current tear length ratio L / Q act with a predetermined tear length ratio L / Q before and determining the deviation, and a means for regulating / controlling the intensity of the microturbulence in the area of the headbox nozzle as a function of the tear length ratio L / Q of the paper web produced, the microturbulence being increased if the current tear length ratio L / Q act is greater than the predetermined tear length ratio L / Q before , and the microturbulence in Area of the headbox nozzle is reduced if the current tear length ratio L / Q act is smaller than the predetermined tear length ratio L / Q before .
  • An embodiment of the paper machine according to the invention further provides that the at least one means for influencing the microturbulence is at least one displaceable separating lamella within the headbox and the means for measuring the tear length ratio L / Q act of the paper web is an ultrasound measuring device.
  • the necessary adjustment devices for the movable separating lamella reference is made, for example, to published patent application DE 197 15 789 A1. Another adjustment device is shown in FIG. 1, which will be explained later.
  • the inventors also suggest that the means for comparing the current breaking length ratio L / Q act with a predetermined breaking length ratio L / Q before and for determining the deviation is a processor with an appropriate program.
  • the means for regulating / controlling the intensity of the microturbulence in the area of the headbox nozzle as a function of the tear length ratio L / Q of the paper web produced can be a processor with a computer program, the algorithm of which realizes at least one of the above-mentioned method claims.
  • FIG. 1 shows a headbox 1 known per se C-clamp construction with a sliding separating plate 1.1.
  • the headbox nozzle through the nozzle top wall 1.2 and the Nozzle lower wall 1.3 is formed by two rows of Turbulence channels 1.4 and 1.5 fed with stock suspension.
  • this headbox nozzle is a separating lamella 1.1, which is arranged to be displaceable in the longitudinal direction.
  • the Movement of the separating lamella takes place by loading a pressure chamber 1.6 with a pressure medium which against the spring 1.8 arranged on the opposite side acts and thereby the intermediate piece 1.7 with the Separating lamella 1.1 in the desired direction in the machine direction can move.
  • the separating lamella 1.1 has a Flow direction converging cross-section.
  • FIG. 2 shows a paper machine with a headbox 1, which corresponds to the embodiment from FIG. 1.
  • the Headbox 1 is sectional with stock suspension streams loaded via the control valves 10 and 11 sectionally can be controlled or regulated.
  • the headbox 1 creates a fluid fibrous layer on a sieve or between two sandwich-like ones Sieves are abandoned and dewatered in the wire section 2.
  • the material web is then pressed in the Press section 3 and drying the finished paper web in the dryer section 4 and the winding of the paper web in the Winding device 6.
  • the 5.1 has, for example, an ultrasonic sensor Tear length ratio of the paper web at this point measures and via a data line 8 to a control device 7 forwards.
  • the control device 7 has means 9 - for example, a program module - which compares the measured tensile ratio L / Q act with a predetermined breaking length ratio L / Q before, which is stored in a memory 12. In accordance with the difference between the predetermined breaking length ratio and the currently measured breaking length ratio, a command is forwarded to an actuating device 13 which actuates an actuator 14 which adjusts the separating lamella 1.1 in the headbox 1 in accordance with the invention.
  • actuating device 13 which actuates an actuator 14 which adjusts the separating lamella 1.1 in the headbox 1 in accordance with the invention.
  • the control mechanism can also be advantageous be designed so that the size of the adjustment the separating lamella 1.1 on the size of the deviation of the Tear length ratio from the desired tear length ratio oriented or that it is directly proportional to it.
  • FIG. 3 shows a paper machine similar to FIG. 2, however, in this case, the separation lamella of the headbox 1 divided into several parts 1.1.1-1.1.3.
  • the measuring frame 5 are also a corresponding number of measuring points 5.1 to 5.3 available.
  • the regulatory mechanism corresponds in principle to that Control mechanism that was described in FIG. 2, however, each individual measuring point 5.1 to 5.3 also assigned a segment of the slat 1.1 to 1.3 and this regulated in sections and the actuators 14.1 - 14.3 for the Adjustment of the segments of the separating lamella separately controlled.
  • This version offers the possibility especially undesirable border effects influence, so that even the Tear length ratio over the web width can be achieved can.
  • FIG. 4 finally shows an embodiment of a paper machine with sectioned separating lamellae in headbox 1, similar to FIG. 3.
  • a single sensor with a measuring point 5.1 for measuring the tear length ratio L / Q act over the paper web.
  • the measuring point 5.1 is designed to be movable over the machine width and, according to the invention, travels over the web width during operation and in this way measures a tear length ratio cross profile of the paper web. This is passed on to the control device 7, which enables a targeted, section-wise setting of the separating lamella segments 1.1.1 to 1.1.3.
  • the control device 7 which enables a targeted, section-wise setting of the separating lamella segments 1.1.1 to 1.1.3.
  • the mean value of the tear length ratio over the entire machine width can be determined and this mean value is used as the tear length ratio L / Q act to regulate the setting of a machine-wide separating lamella 1.1 can be.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung und Regelung des Reißlängenverhältnisses einer erzeugten Papierbahn, mit den Verfahrensschritten: Herstellung einer fluiden Faserstofflage mit Hilfe eines Stoffauflaufes (1) mit einer Stoffauflaufdüse, Erzeugung einer Papierbahn aus der fluiden Faserstofflage, Messung des Reißlängenverhältnisses L/Qakt der Papierbahn an der laufenden Bahn, Vergleich des aktuellen Reißlängenverhältnisses L/Qakt mit einem vorgegebenen Reißlängenverhältnis L/Qvor und Bestimmung der Abweichung, Erhöhung der Mikroturbulenz im Bereich der Stoffauflaufdüse, falls das aktuelle Reißlängenverhältnis L/Qakt größer ist, als das vorgegebene Reißlängenverhältnis L/Qvor, Reduktion der Mikroturbulenz im Bereich der Stoffauflaufdüse, falls das aktuelle Reißlängenverhältnis L/Qakt kleiner ist, als das vorgegebene Reißlängenverhältnis L/Qvor. Außerdem betrifft die Erfindung eine Papiermaschine zur Durchführung des oben genannten Verfahrens. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Reißlängenverhältnisses einer erzeugten Papierbahn durch Veränderung der Mikroturbulenz im Bereich der Stoffauflaufdüse. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Papiermaschine mit einem Stoffauflauf, der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
Neben anderen Qualitätsmerkmalen stellt das Reißlängenverhältnis einer Papierbahn ein wesentliches Eigenschafts- und Qualitätskriterium eines hergestellten Papieres dar. Das Reißlängenverhältnis L/Q ist das Verhältnis zwischen der Reißlänge L in Längsrichtung und der Reißlänge Q in Querrichtung einer Papierbahn. Die Reißlänge stellt ein Maß für die Reißfestigkeit des Papieres dar. Dieses Maß gibt an, wie lang ein Papierstreifen sein kann, bis er unter der Last seines eigenen Gewichtes abreißt. Ermittelt man die Reißlänge sowohl in Längsrichtung der Papierbahn, als auch in Querrichtung der Papierbahn und bildet das Verhältnis zueinander, so erhält man die als Reißlängenverhältnis bezeichnete dimensionslose Wertzahl L/Q.
Für unterschiedliche Anforderungen an Papiere werden unterschiedliche Ansprüche an das Reißlängenverhältnis L/Q gestellt. Beispielsweise sollte bei der Verarbeitung in schnelllaufenden Druckmaschinen insbesondere die Reißfestigkeit in Längsrichtung groß sein, um einen störungsfreien Betrieb der Druckmaschinen zu gewährleisten. Hier wird also ein hohes Reißlängenverhältnis gefordert, das gleichzeitig mit hohen Concora-Werten korrespondiert.
Andererseits ist bei Formatpapieren, sowie bei vielen Verpackungspapieren eine möglichst gleichgroße Reißfestigkeit in Längsrichtung und in Querrichtung erwünscht. Das heißt, das Reißlängenverhältnis L/Q sollte möglichst in einem Bereich von 1 liegen, so daß die Reißfestigkeit des Papieres in alle Richtungen möglichst konstant ist.
Ein weiteres Beispiel ist durch die Tatsache gegeben, daß es keine einheitliche Bewertung der Mittellage von Wellpappe - Welle oder Fluting genannt - gibt. Ein Teil der Abnehmer bewertet Welle mit dem Concora Medium Test (CMT), wofür ein vergleichsweise hohes Reißlängenverhältnis benötigt wird. Gleichzeitig ist auch die Bewertung mit dem "Short Compression Test" quer zur Bahn (SCTquer) gebräuchlich, wofür ein möglichst niedriges Reißlängenverhältnis L/Q benötigt wird (wodurch der CMT-Wert sinkt). Dies bedeutet, daß die Produzenten von Welle bei Belieferung unterschiedlicher Abnehmer gezwungen sind, wechselweise Welle mit hohem oder niedrigem Reißlängenverhältnis zu produzieren.
In der Europäischen Patentanmeldung EP 0 774 540 A2 der Anmelderin ist grundsätzlich ein Verfahren zur Beeinflussung des Reißlängenquerprofils einer laufenden Faserstoffbahn beschrieben worden. Die Aufgabe dieser Erfindung war es, das Querprofil der Reißlängen einer Papierbahn, welches über die Bahnbreite unterschiedlich ausfällt und besonders an den Rändern vom Mittelwert abweichende Werte aufweist, zu vergleichmäßigen. Ein Verfahren zur konkreten Einstellung und Regelung der Papiermaschine wurde allerdings nicht angegeben, sondern lediglich die Möglichkeit, in den Randzonen Einfluß auf das Reißlängenquerprofil der Papierbahn auszuüben.
Es ist also durch die Ausgestaltung im Stand der Technik nicht das Problem gelöst, wie im Herstellungsverfahren einer Papierbahn ein bestimmtes, den Kundenwünschen entsprechendes Reißlängenverhältnis L/Q eingestellt und im laufenden Betrieb beibehalten werden kann.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Einstellung und Regelung des Reißlängenverhältnisses L/Q im Produktionsprozeß einer Papierbahn anzugeben, welches es erlaubt, das Reißlängenverhältnis L/Q den Vorgaben eines Kundenwunsches anzupassen und während des Produktionsprozesses aufrechtzuerhalten. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung eine Papiermaschine anzugeben, die geeignet ist, dieses erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
Demgemäß schlägt der Erfinder ein Verfahren zur Einstellung und Regelung des Reißlängenverhältnisses L/Q einer erzeugten Papierbahn vor, welches die folgenden Verfahrensschritte beinhaltet:
  • Herstellung einer fluiden Faserstofflage mit Hilfe eines Stoffauflaufes mit einer Stoffauflaufdüse,
  • Erzeugung einer Papierbahn aus der fluiden Faserstofflage,
  • Messung des aktuellen Reißlängenverhältnisses L/Qakt der Papierbahn an der laufenden Bahn,
  • Vergleich des aktuellen Reißlängenverhältnisses L/Qakt mit einem vorgegebenen Reißlängenverhältnis L/Qvor und Bestimmung der Abweichung vom Sollwert,
  • Erhöhung der Mikroturbulenz im Bereich der Stoffauflaufdüse, falls das aktuelle Reißlängenverhältnis L/Qakt größer ist, als das vorgegebene Reißlängenverhältnis L/Qvor,
  • Reduktion der Mikroturbulenz im Bereich der Stoffauflaufdüse, falls das aktuelle Reißlängenverhältnis L/Qakt kleiner ist, als das vorgegebene Reißlängenverhältnis L/Qvor.
Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, ein bestimmtes Reißlängenverhältnis L/Q für eine Papierbahn vorzugeben, den aktuellen Wert während des Herstellungsprozesses zu messen und durch entsprechende Maßnahmen die Mikroturbulenz im Bereich der Stoffauflaufdüse zu verändern und so einzustellen, daß das Papier das gewünschte Reißlängenverhältnis L/Q erreicht, und dieses während des Produktionsprozesses konstant bleibt. Da die Mikroturbulenz die Orientierung der Fasern in der Papierbahn wesentlich beeinflußt, und diese Orientierung der Fasern das Reißlängenverhältnis wesentlich mitbestimmt, kann durch Änderung der Mikroturbulenz in der gewünschten Richtung auch das Reißlängenverhältnis verändert und während des Prozesses geregelt werden.
Die Mikroturbulenz im Bereich der Stoffauflaufdüse kann durch unterschiedliche Maßnahmen verändert werden, beispielsweise können zusätzliche Turbulenzgeneratoren im Stoffauflaufbereich angebracht werden, oder Eindüsungen von Luft oder Flüssigkeit oder ähnliches vorgenommen werden.
Erfindungsgemäß liegt jedoch die bevorzugte Maßnahme darin, daß der Stoffauflauf mit mindestens einer verschiebbaren Trennlamelle ausgestattet ist und die Veränderung der Mikroturbulenz durch eine Verschiebung der Trennlamelle in Maschinenrichtung erfolgt. Die Verschiebung der Trennlamelle bewirkt eine Veränderung des Querschnitts im Austrittsbereich der Stoffauflaufdüse und damit eine Veränderung der Wandeffekte in der Strömung, die wiederum die Mikroturbulenz erzeugen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, das Reißlängenverhältnis L/Qakt mit Hilfe einer Ultraschall-Messung zu bestimmen. Durch diese Ultraschall-Messung besteht die Möglichkeit, das Reißlängenverhältnis während des Betriebes on-line zu bestimmen und damit auf einfache Weise einen Regelmechanismus für das Reißlängenverhältnis aufzubauen.
Die Bestimmung des Reißlängenverhältnisses L/Q in der Papiermaschine erfolgt vorzugsweise mit der Ultraschallmethode. Dabei wird an der Meßstelle ein Ultraschallsender und in bestimmtem Anstand dazu in Längs- und in Querrichtung der Bahn ein Schallempfänger angeordnet, in Kontakt oder unmittelbarer Nähe zur Papierbahn. In regelmäßigen Abständen wird die Papierbahn mit dem Meßsender durch kurze Ultraschallimpulse in Schwingung versetzt. Die Zeit zwischen dem Senden und Empfangen des Impulses durch die beiden Empfänger in Längs- und Querrichtung wird gleichzeitig gemessen und daraus die Schallgeschwindigkeiten vL und vQ des Impulses in Längs- und Querrichtung der Papierbahn errechnet.
Die Bestimmung des Reißlängenverhältnisses L/Q aus vL und vQ erfolgt aufgrund der Tatsache, daß zwischen der Steifigkeit (Verhältnis von Dehnlänge eines Papierstreifens infolge einer bestimmten Zugkraft) und der Reißlänge der Papierbahn eine sehr gute Korrelation besteht. Die Steifigkeit kann aufgrund physikalischer Gesetze aus der jeweiligen Schallgeschwindigkeit errechnet werden. So erhält man eine brauchbare Näherung für das Reißlängenverhältnis, indem man das Quadrat aus dem Bruch von vL und vQ bildet, mit: L/Q ≅ (vL / vQ)2.
Die Genauigkeit der obigen Formel wird in vielen Fällen bereits ausreichen, um L/Q in der laufenden Papiermaschine zu regeln. Bei Bedarf kann ein beliebig besserer Zusammenhang durch Erweiterung/Veränderung der Formel gewonnen werden, indem die Steifigkeit und die Reißlänge des Papieres im Labor gemessen werden und entsprechende Vergleiche zwischen beiden Werten durchgeführt werden.
Bei der Ausführung des Regelverfahrens ist es weiterhin vorteilhaft, die Größe der Veränderung der Mikroturbulenz proportional zur absoluten Differenz zwischen aktuellem Reißlängenverhältnis L/Qakt und vorgegebenem Reißlängenverhältnis L/Qvor durchzuführen.
Erfindungsgemäß wird weiterhin bei zu hohem Reißlängenverhältnis L/Q die Mikroturbulenz erhöht und bei zu niedrigem Reißlängenverhältnis L/Q die Mikroturbulenz reduziert.
Ist der Stoffauflauf mit einer Trennlamelle ausgestattet, so wird die Trennlamelle bei zu geringem Reißlängenverhältnis L/Q gegen die Maschinenlaufrichtung und bei zu großem Reißlängenverhältnis L/Q in die Maschinenlaufrichtung verschoben. Durch die Verschiebung der Lamelle in Maschinenlaufrichtung wird eine Querschnittsreduktion im Austrittsbereich des Stoffauflaufes bewirkt, die eine Erhöhung der Mikroturbulenz mit sich zieht und umgekehrt.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß das Reißlängenverhältnis L/Qakt als Querprofil über die Maschinenbreite gemessen wird und die Mikro turbulenz sektional über die Maschinenbreite verändert/geregelt wird. Hierbei kann es vorteilhaft sein, die Querprofilmessung durch eine Vielzahl von Meßstellen, die über die Maschinenbreite verteilt angeordnet sind, durchzuführen. Andererseits kann die Querprofilmessung auch durch mindestens eine Meßstelle, die in Maschinenquerrichtung verschiebbar ausgeführt ist, vorgenommen werden.
Bei der erstgenannten Maßnahme wird eine relativ hohe Anzahl von Sensoren für die Meßstellen notwendig um eine gute Überdeckung des Querprofils zu erreichen, wobei auf vorteilhafte Weise jede Meßstelle für ihre Sektion ein kontinuierliches Längsprofil liefert. Im zweitgenannten Fall der Messung des Querprofils durch verschiebbare Meßstellen beziehungsweise Sensoren werden die Sensoren während des Betriebes in Maschinenquerrichtung verschoben, so daß zwar an jeder Stelle der Papierbahn Meßwerte existieren, jedoch diese zu jeweils unterschiedlichen Zeitpunkten, so daß das gemessene Querprofil kein tatsächliches Querprofil, sondern ein Schrägprofil der Papierbahn darstellt.
Zusätzlich schlagen die Erfinder vor, gleichzeitig mit der Beeinflussung der Mikroturbulenz im Bereich der Stoffauflaufdüse die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem aus der Düse austretenden Freistrahl und dem Sieb in günstiger Weise einzustellen.
Zur Durchführung des oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens schlagen die Erfinder weiterhin eine Papiermaschine vor, mit einem Stoffauflauf mit mindestens einer Stoffauflaufdüse zur Bildung einer fluiden Faserstofflage und mindestens einem Mittel zur Beeinflussung der Mikroturbulenz der aus der Stoffauflaufdüse ausströmenden Stoffsuspension, weiterhin einem Mittel zur Messung des Reißlängenverhältnisses L/Qakt der Papierbahn an der laufenden Bahn, einem Mittel zum Vergleichen des aktuellen Reißlängenverhältnisses L/Qakt mit einem vorgegebenen Reißlängenverhältnis L/Qvor und Bestimmung der Abweichung, und einem Mittel zur Regelung/Steuerung der Intensität der Mikroturbulenz im Bereich der Stoffauflaufdüse in Abhängigkeit vom Reißlängenverhältnis L/Q der erzeugten Papierbahn, wobei die Mikroturbulenz erhöht wird, falls das aktuelle Reißlängenverhältnis L/Qakt größer als das vorgegebene Reißlängenverhältnis L/Qvor ist, und die Mikroturbulenz im Bereich der Stoffauflaufdüse reduziert wird, falls das aktuelle Reißlängenverhältnis L/Qakt kleiner als das vorgegebene Reißlängenverhältnis L/Qvor ist.
Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der Papiermaschine sieht weiterhin vor, daß das mindestens eine Mittel zur Beeinflussung der Mikroturbulenz mindestens eine verschiebbare Trennlamelle innerhalb des Stoffauflaufes ist und weiterhin das Mittel zur Messung des Reißlängenverhältnisses L/Qakt der Papierbahn ein Ultraschallmeßgerät ist. Bezüglich der notwendigen Verstellvorrichtungen für die verschiebbaren Trennlamellen wird beispielhaft auf die Offenlegungsschrift DE 197 15 789 Al verwiesen. Eine weitere Verstellvorrichtung ist in der später erläuternden Figur 1 dargestellt.
Die Erfinder schlagen außerdem vor, daß das Mittel zum Vergleichen des aktuellen Reißlängenverhältnis L/Qakt mit einem vorgegebenen Reißlängenverhältnis L/Qvor und zur Bestimmung der Abweichung ein Prozessor mit einem entsprechenden Programm ist. Auch kann das Mittel zur Regelung/Steuerung der Intensität der Mikroturbulenz im Bereich der Stoffauflaufdüse in Abhängigkeit vom Reißlängenverhältnis L/Q der erzeugten Papierbahn ein Prozessor mit einem Computerprogramm sein, dessen Algorithmus mindestens einen der oben angeführten Verfahrensansprüche verwirklicht.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn über die Maschinenbreite verteilt eine Vielzahl von Meßstellen für das Reißlängenverhältnis L/Q vorgesehen ist, oder andererseits mindestens eine Meßstelle für das Reißlängenverhältnis L/Q in Maschinenquerrichtung verschiebbar ausgeführt ist. Wird das Reißlängenverhältnis als Querprofil gemessen, so besteht die Möglichkeit, zusätzlich zur Beeinflussung des Reißlängenverhältnisses über die gesamte Maschinenbreite auch ein Mittel zur sektionsweisen Beeinflussung der Mikroturbulenz einzusetzen und dieses sektionsweise einstellbar auszuführen. Durch diese Maßnahme besteht zusätzlich die Möglichkeit eine Vergleichmäßigung des Reißlängenverhältnis-Querprofils über die Maschinenbreite zu erreichen.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellen dar:
Figur 1:
Querschnitt eines Stoffauflaufes mit verschiebbarer Trennlamelle;
Figur 2:
Schematische Darstellung einer Papiermaschine mit Regelvorrichtung und Stoffauflauf mit einteiliger Trennlamelle;
Figur 3:
Schematische Darstellung einer Papiermaschine mit Regelvorrichtung, geteilter Trennlamelle und mehreren Meßstellen;
Figur 4:
Schematische Darstellung einer Papiermaschine mit Regelvorrichtung, geteilter Trennlamelle und einer traversierenden Meßstelle.
Die Figur 1 zeigt einen an sich bekannten Stoffauflauf 1 in C-Klammer-Bauweise mit einer verschiebbaren Trennlamelle 1.1. Die Stoffauflaufdüse, die durch die Düsenoberwand 1.2 und die Düsenunterwand 1.3 gebildet wird, wird durch zwei Reihen von Turbulenzkanälen 1.4 und 1.5 mit Stoffsuspension gespeist. In dieser Stoffauflaufdüse befindet sich eine Trennlamelle 1.1, die in Längsrichtung verschiebbar angeordnet ist. Die Verschiebung der Trennlamelle erfolgt durch Beaufschlagung einer Druckkammer 1.6 mit einem Druckmedium, welches gegen die auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten Feder 1.8 einwirkt und dadurch das Zwischenstück 1.7 mit der Trennlamelle 1.1 in gewünschter Weise in Maschinenrichtung verschieben kann. Die Trennlamelle 1.1 weist einen in Strömungsrichtung konvergierenden Querschnitt auf.
Im Bereich des Austritts der Stoffauflaufdüse wird durch eine Verschiebung der Trennlamelle in Maschinenlaufrichtung eine Verengung des Austrittskanals bewirkt, wodurch vermehrt Mikroturbulenz erzeugt wird. Umgekehrt bewirkt eine Verschiebung der Trennlamelle 1.1 entgegen der Maschinenlaufrichtung eine Vergrößerung des Auslaufkanals, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit der durchströmenden Stoffsuspension reduziert wird und sich eine Reduktion der Mikroturbulenz einstellt.
Die Figur 2 zeigt eine Papiermaschine mit einem Stoffauflauf 1, welcher der Ausführung aus Figur 1 entspricht. Der Stoffauflauf 1 ist sektional mit Stoffsuspensionsströmen beschickt, die über die Regelventile 10 und 11 sektional steuerbar oder regelbar sind.
Der Stoffauflauf 1 erzeugt eine fluide Faserstofflage, die auf ein Sieb oder zwischen zwei sandwichartig verlaufende Siebe aufgegeben und in der Siebpartie 2 entwässert wird. Anschließend erfolgt das Pressen der Materialbahn in der Pressenpartie 3 und das Trocknen der fertigen Papierbahn in der Trockenpartie 4 und die Aufwicklung der Papierbahn in der Wickelvorrichtung 6.
Zwischen der Trockenpartie 4 und der Wickelvorrichtung 6 ist ein Meßrahmen 5 angeordnet, der über eine Meßstelle 5.1 verfügt, die beispielsweise über einen Ultraschallsensor das Reißlängenverhältnis der Papierbahn an dieser Stelle mißt und über eine Datenleitung 8 zu einer Regeleinrichtung 7 weiterleitet.
Die Regeleinrichtung 7 verfügt über ein Mittel 9 - z.B. ein Programm-Modul -, welches das gemessene Reißlängenverhältnis L/Qakt mit einem vorgegebenen Reißlängenverhältnis L/Qvor, welches in einem Speicher 12 abgelegt ist, vergleicht. Entsprechend dem Unterschied zwischen vorgegebenem Reißlängenverhältnis und aktuell gemessenem Reißlängenverhältnis wird ein Befehl an eine Stelleinrichtung 13 weitergegeben, die einen Aktuator 14 betätigt, der eine erfindungsgemäße Verstellung der Trennlamellen 1.1 im Stoffauflauf 1 durchführt.
Nach einer Verstellung der Trennlamelle 1.1 wird die Totzeit abgewartet, bis der Effekt der Verstellung auf die Papierbahn wieder bei der Meßstelle 5.1 ankommt und entsprechend dem dann wiederum neu gemessenen Reißlängenverhältnis nachgeregelt. Vorteilhaft kann der Regelmechanismus auch derart ausgelegt werden, daß sich die Größe der Verstellung der Trennlamelle 1.1 an der Größe der Abweichung des Reißlängenverhältnisses vom gewünschten Reißlängenverhältnis orientiert oder daß sie direkt proportional dazu ist.
Die Figur 3 zeigt eine ähnliche Papiermaschine wie Figur 2, jedoch ist in diesem Fall die Trennlamelle des Stoffauflaufes 1 in mehrere Teile 1.1.1-1.1.3 sektioniert. Im Meßrahmen 5 sind ebenfalls entsprechend viele Meßstellen 5.1 bis 5.3 vorhanden. Der Regelmechanismus entspricht im Grundsatz dem Regelmechanismus, der in der Figur 2 beschrieben wurde, allerdings wird hier jeder einzelnen Meßstelle 5.1 bis 5.3 auch ein Segment der Lamelle 1.1 bis 1.3 zugeordnet und diese sektionsweise geregelt und die Aktuatoren 14.1 - 14.3 für die Verstellung der Segmente der Trennlamelle separat angesteuert. Durch diese Ausführung besteht die Möglichkeit, insbesondere unerwünschte Randeffekte gezielt zu beeinflussen, so daß auch eine Vergleichmäßigung des Reißlängenverhältnisses über die Bahnbreite erreicht werden kann.
Die Figur 4 zeigt schließlich eine Ausführung einer Papiermaschine mit sektionierten Trennlamellen im Stoffauflauf 1, ähnlich der Figur 3. Allerdings ist bei dieser Ausführungsart ein einziger Sensor mit einer Meßstelle 5.1 zur Messung des Reißlängenverhältnisses L/Qakt über die Papierbahn vorhanden. Die Meßstelle 5.1 ist über die Maschinenbreite beweglich ausgeführt und wandert erfindungsgemäß während des Betriebes über die Bahnbreite und mißt auf diese Weise ein Reißlängenverhältnis-Querprofil der Papierbahn. Dieses wird an die Regeleinrichtung 7 weitergegeben, wodurch eine gezielte, sektionsweise Einstellung der Trennlamellensegmente 1.1.1 bis 1.1.3 ermöglicht wird. Somit kann mit Hilfe eines einzigen Sensors nicht nur das Reißlängenverhältnis der Papierbahn im Längsprofil eingestellt, sondern auch das Reißlängenverhältnis-Querprofil der Papierbahn dem gewünschten Vorgabewert angepaßt werden.
Es wird noch darauf hingewiesen, daß beispielsweise durch einen beweglichen Sensor - wie in der Figur 4 dargestellt - der Mittelwert des Reißlängenverhältnisses über die gesamte Maschinenbreite bestimmt werden kann und dieser Mittelwert als Reißlängenverhältnis L/Qakt zur Regelung der Einstellung einer maschinenbreit verlaufenden Trennlamelle 1.1 verwendet werden kann.
Bezugszeichenliste
1
Stoffauflauf
1.1
Trennlamelle
1.1.1 - 1.1.3
Trennlamellensegmente
1.2
Oberwand
1.3
Unterwand
1.4, 1.5
Turbulenz kanal
1.6
Druckkammer
1.7
Zwischenstück mit Kolben
1.8
Feder
1.9
Bewegungsrichtung des Trennelements
2
Siebpartie
3
Pressenpartie
4
Trockenpartie
5
Meßrahmen
5.1-5.3
Meßstelle mit Sensor
6
Wickelvorrichtung
7
Regeleinrichtung
8
Datenleitung
9
Programm-Modul
10
Regelventil
11
Regelventil
12
Speicher
13
Stelleinrichtung
14, 14.1 - 14.3
Aktuator

Claims (18)

  1. Verfahren zur Einstellung und Regelung des Reißlängenverhältnisses L/Q einer erzeugten Papierbahn mit den folgenden Verfahrensschritten:
    1.1 Herstellung einer fluiden Faserstofflage mit Hilfe eines Stoffauflaufes (1) mit einer Stoffauflaufdüse,
    1.2 Erzeugung einer Papierbahn aus der fluiden Faserstofflage,
    1.3 Messung des Reißlängenverhältnisses L/Qakt der Papierbahn an der laufenden Bahn,
    1.4 Vergleich des aktuellen Reißlängenverhältnisses L/Qakt mit einem vorgegebenen Reißlängenverhältnis L/Qvor und Bestimmung der Abweichung,
    1.5 Erhöhung der Mikroturbulenz im Bereich der Stoffauflaufdüse, falls das aktuelle Reißlängenverhältnis L/Qakt größer ist, als das vorgegebene Reißlängenverhältnis L/Qvor,
    1.6 Reduktion der Mikroturbulenz im Bereich der Stoffauflaufdüse, falls das aktuelle Reißlängenverhältnis L/Qakt kleiner ist, als das vorgegebene Reißlängenverhältnis L/Qvor.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoffauflauf mindestens eine verschiebbare Trennlamelle (1.1) aufweist und die Veränderung der Mikroturbulenz durch eine Verschiebung der Trennlamelle (1.1) erfolgt.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reißlängenverhältnis L/Q mit Hilfe einer Ultraschall-Messung bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Veränderung der Mikroturbulenz proportional zur absoluten Differenz zwischen aktuellem Reißlängenverhältnis L/Qakt und vorgegebenem Reißlängenverhältnis L/Qvor durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß bei zu geringem Reißlängenverhältnis L/Q die Mikroturbulenz reduziert und bei zu großem Reißlängenverhältnis L/Q die Mikroturbulenz erhöht wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennlamelle (1.1) bei zu großem Reißlängenverhältnis L/Q in Maschinenlaufrichtung und bei zu geringem Reißlängenverhältnis L/Q entgegen der Maschinenlaufrichtung verschoben wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung das Reißlängenverhältnis L/Q als Querprofil gemessen wird und die Mikroturbulenz sektional über die Maschinenbreite verändert wird.
  8. Verfahren nach dem Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querprofilmessung durch eine Vielzahl an Meßstellen (5.1 - 5.3), die über die Maschinenbreite verteilt angeordnet sind, durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach dem Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querprofilmessung durch mindestens eine Meßstelle (5.1 - 5.3), die in Maschinenquerrichtung verschiebbar ist, durchgeführt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig zur Beeinflussung der Mikroturbulenz im Bereich der Stoffauflaufdüse die Differenzgeschwindigkeit zwischen dem aus der Düse austretenden Freistrahl und dem Sieb in günstiger Weise eingestellt wird.
  11. Papiermaschine mit einem Stoffauflauf (1) mit mindestens:
    11.1 einer Stoffauflaufdüse zur Bildung einer fluiden Faserstofflage und mindestens einem Mittel (1.1) zur Beeinflussung der Mikroturbulenz der, aus der Stoffauflaufdüse ausströmenden Stoffsuspension,
    11.2 einem Mittel (5.1 - 5.3) zur Messung des Reißlängenverhältnisses L/Qakt der Papierbahn an der laufenden Bahn,
    11.3 einem Mittel (9) zum Vergleichen des aktuellen Reißlängenverhältnisses L/Qakt mit einem vorgegebenen Reißlängenverhältnis L/Qvor und Bestimmung der Abweichung,
    11.4 einem Mittel (13) zur Regelung/Steuerung der Intensität der Mikroturbulenz im Bereich der Stoffauflaufdüse in Abhängigkeit vom Reißlängenverhältnis L/Q der erzeugten Papierbahn, wobei die Mikroturbulenz erhöht wird, falls das aktuelle Reißlängenverhältnis L/Qakt größer als das vorgegebene Reißlängenverhältnis L/Qvor ist, und die Mikroturbulenz im Bereich der Stoffauflaufdüse reduziert wird, falls das aktuelle Reißlängenverhältnis L/Qakt kleiner als das vorgegebene Reißlängenverhältnis L/Qvor ist.
  12. Papiermaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Mittel zur Beeinflussung der Mikroturbulenz mindestens eine verschiebbare Trennlamelle (1.1) ist.
  13. Papiermaschine nach einem der Ansprüche 11-12, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (5.1 - 5.3) zur Messung des Reißlängenverhältnisses L/Qakt der Papierbahn ein Ultraschallmeßgerät ist.
  14. Papiermaschine nach einem der Ansprüche 11-13, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (9) zum Vergleichen des aktuellen Reißlängenverhältnisses L/Qakt mit einem vorgegebenen Reißlängenverhältnis L/Qvor und Bestimmung der Abweichung ein Prozessor mit einem entsprechenden Programm ist.
  15. Papiermaschine nach einem der Ansprüche 11-14, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (13) zur Regelung/Steuerung der Intensität der Mikroturbulenz im Bereich der Stoffauflaufdüse in Abhängigkeit vom Reißlängenverhältnis L/Q der erzeugten Papierbahn ein Prozessor mit einem Computerprogramm ist, dessen Algorithmus mindestens einen der oben angeführten Verfahrensansprüche wiedergibt.
  16. Papiermaschine dem Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß über die Maschinenbreite verteilt eine Vielzahl von Meßstellen (5.1 - 5.3) für das Reißlängenverhältnis L/Q vorgesehen sind.
  17. Papiermaschine nach dem Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Meßstelle (5.1 - 5.3) für das Reißlängenverhältnis L/Q in Maschinenquerrichtung verschiebbar ausgeführt ist.
  18. Papiermaschine nach einem der Ansprüche 11-17, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Mittel (1.1) zur Beeinflussung der Mikroturbulenz in Maschinenquerrichtung sektioniert und gegebenenfalls sektionsweise verstellbar ausgeführt ist.
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