EP2531646A1 - Headbox and sheet-forming unit comprising a headbox - Google Patents

Headbox and sheet-forming unit comprising a headbox

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Publication number
EP2531646A1
EP2531646A1 EP11702209A EP11702209A EP2531646A1 EP 2531646 A1 EP2531646 A1 EP 2531646A1 EP 11702209 A EP11702209 A EP 11702209A EP 11702209 A EP11702209 A EP 11702209A EP 2531646 A1 EP2531646 A1 EP 2531646A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
turbulence
nozzle
headbox
cross
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11702209A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hans Loser
Markus Haeussler
Wolfgang Ruf
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 Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP2531646A1 publication Critical patent/EP2531646A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • D21F1/026—Details of the turbulence section

Definitions

  • the invention relates to a headbox for use in a machine for producing fibrous webs, in particular paper, board or tissue webs of at least one pulp suspension, with at least one feeding device feeding at least one pulp suspension, a nozzle having an outlet slit for dispensing the pulp suspension a free jet and a turbulence generating device directly upstream in the direction of flow of the nozzle, in which the at least one pulp suspension can be passed through a plurality of turbulence-generating channels in partial flows, wherein at least one region forming a fluidization region is provided within the individual turbulence-generating channel.
  • the invention further relates to a sheet forming unit for machines for producing fibrous webs, in particular paper, board or tissue webs, comprising a headbox and a forming unit downstream therefrom.
  • a pulp suspension decisively determines the quality of a fibrous web present as a result of the production process. It can be observed when using fibrous suspensions with higher consistency a deteriorating, writable by the macroscopic and microscopic distribution of fibers and fillers formation.
  • fibrous suspensions with fabric densities in the range of 0.8 to 1, 0 percent are currently introduced with the known headboxes in a downstream forming unit.
  • the aim is to provide over the entire width of the headbox floc-free as possible pulp suspension jet at the exit slit of the headbox.
  • a variety of means, in particular turbulence generating and hydraulic units are used, which usually have a plurality of channels for better fluidization.
  • turbulence generating and hydraulic units which usually have a plurality of channels for better fluidization.
  • These can be designed in various ways and are characterized in the simplest case by step-like cross-sectional changes of the flow cross-section.
  • the adjoining nozzles generally have a length between 600 to 700 mm in order to obtain a sufficient jet stability.
  • the resulting from the lattice wake flow can be sufficiently attenuated within the nozzle over this length.
  • the residence time for the pulp suspension inside the nozzle becomes greater than the reflocculation time, so that renewed flocculation occurs.
  • flocculation of the fibrous stock suspension after the last fluidization in the headbox has to be avoided as far as possible. This requires correspondingly short-built units. The problem of flocculation and its effect on the quality of the resulting fibrous web is described in detail in the document EP 1 31 3 912 B1.
  • a headbox is proposed with a modification of the turbulence generating device through which within the turbulence generating device only once in a stage fluidization in each turbulence generating channel is made, whereby an acceleration of the flow and short residence time of Faserstoffsuspen- sion is achieved in the headbox.
  • the degree of fluidization can then be maintained by the special design of the fins within the nozzle.
  • stepwise changes in the cross-sectional areas and lengths of the individual portions of the flow channels of the turbulence generation device which form the fluidization region are proposed, which result in an overall length of the turbulence generation device in a prescribed range.
  • a plurality of measures which are characterized by a modification of the nozzle or of the turbulence generating device, are also previously known.
  • Document DE 101 06 684 A1 discloses an embodiment of a headbox having a fin end specifically designed to avoid flow instabilities within the nozzle and thus vibrational excitation, which has a slope on the side directed towards the nozzle wall and is provided with a structure on the side away therefrom ,
  • the publication WO 2008/077585 A1 discloses the promotion of the formation of symmetrical properties in the Z direction via symmetrically formed material run-up nozzles and the design and dimensioning of these.
  • DE 297 13 433 U1 discloses an embodiment of a headbox with a nozzle formed from machine-bordering boundary surfaces, in which at least one of the boundary faces is defined by at least three sections with different convergence angles is characterized.
  • Document DE 102 34 550 A1 discloses an embodiment of a head box in a sheet forming system, in which the nozzle is characterized by a length greater than 400 mm, wherein the length of the upstream turbulence generator preferably also lies in this range.
  • the known measures are not sufficient to suppress or reduce the reflocculation at higher densities of the pulp suspension, for example, of more than 1, 0 percent, in particular of more than 1, 2 percent, to the desired extent.
  • the invention is therefore based on the object, a headbox of the type mentioned for use in machines for the production of fibrous webs, especially paper, cardboard or tissue webs, develop such that the d-mentioned disadvantages are avoided and the reflocculation of the pulp suspension after the last fluidizing area is reduced or prevented. It is particularly important to reduce the residence time of the pulp suspension in the headbox, in particular the turbulence generating device and the nozzle with constant beam quality.
  • the solution according to the invention is characterized by the features of independent claims 1 and 9. Advantageous embodiments are described in the dependent claims.
  • a headbox for use in a machine for producing fibrous webs, in particular paper, board or tissue webs from at least one pulp suspension with at least one, the at least one pulp suspension supplying feeder, a nozzle having an outlet gap for delivering the pulp suspension in a free jet and a turbulence generating device directly upstream of the nozzle in which the at least one fibrous suspension can be passed through a plurality of turbulence-generating channels in partial flows, wherein within the individual turbulence-generating channel at least one area forming a fluidizing area is provided, the turbulence generating device is designed such that the volume which can flow through the last fluidizing area within the individual turbulence-generating channel until it exits the turbulence generating device as a function of the open area of the individual turbulence-generating channel at the outlet from the turbulence generating device is:
  • V F flowed through volume of the turbulence generating device after the last Fluidleiters Committee;
  • k1 constant, with 1 ⁇ k1 ⁇ 10, preferably 3 ⁇ k1 ⁇ 7;
  • a fluidization region is understood to mean a region in which there is a homogeneous distribution of the constituents containing the pulp suspension, such as, for example, fibers and fillers.
  • the action can be carried out actively by controllable elements with respect to their effect, such as static mixing devices or passively by the geometric design of the flow path and the consequent generation of turbulence on the pulp suspension with dissolution of accumulations, in particular flakes.
  • the region can be locally limited on a line in the cross-machine direction or can be designed to extend in the direction of flow in the direction of flow.
  • the inventive solution provides by the inventive tuning of the volume flow through a turbulence generating channel and exit cross-section of this the advantage of providing a small existing volume to be flowed to the fluidization to reduce the reflocculation and on the other hand simultaneously the possibility of optimal Filling the outlet cross section of the individual turbulence generating channel at the outlet of the turbulence generating device.
  • the geometric configuration of the volume which can be flowed through in a single turbulence-generating channel after the last fluidization region can be varied, in particular the shape of the volume with respect to the flow guide can be chosen as desired.
  • the volume which can be flowed through according to the last fluidization region within the individual turbulence-generating channel in the throughflow direction until at the exit from the turbulence generation device has at least one flow cross-section constant flow cross-section.
  • the volume which can flow through the last fluidization region within the individual turbulence-generating channel in the throughflow direction has at least one volume region with a flow cross-section which increases or decreases steadily in the direction of flow until it leaves the turbulence-generating device.
  • embodiments according to the first or second advantageous variant can be combined with one another or else embodiments according to the first and second advantageous variants with one another.
  • further aspects can be taken into account and it can also be the length of the volume flowed through can be varied.
  • the last fluidization region viewed in the flow direction can be locally strongly limited or else formed extending over a partial region of the turbulence-generating channel in the direction of flow.
  • the pressure loss may be passive, in the simplest case as a function of the geometry and / or dimensioning of the flow path in the individual turbulence generating channel or actively by providing additional means and / or possibilities for energy input into the Pulp suspension can be generated within the turbulence generating channel.
  • the energy input while generating a pressure loss can be realized in various ways.
  • the last fluidization region before entry into the nozzle is formed by a local, step-like change in the cross-sectional area of the individual turbulence-generating channel in the direction of flow.
  • the cross-sectional area of the channel can be described by a geometric shape and dimension.
  • the step change offers the advantage of easily generating higher pressure changes in a highly localized region within the flow path, producing very high turbulence to break up flocs, thereby improving overall fluidization.
  • the thus set high fiber mobility is then maintained by the short residence time due to the low volume according to the invention until it leaves the nozzle.
  • the last fluidization region before entry into the nozzle can be formed by a continuous change in the cross-sectional area of the individual turbulence-generating channel in the direction of flow.
  • the size of the change in the cross-sectional area in the case of a step-like or continuous change from the minimum cross-sectional area to the maximum cross-sectional area, which can be described as the difference between the hydraulic diameters characterizing the cross-sectional areas, is suitably selected to produce the required minimum pressure change.
  • the pressure change may additionally or alternatively be caused by at least one static mixing device to be provided in the fluidization region or at least one means for introducing energy to produce the desired pressure loss in the fiber suspension.
  • the nozzle is embodied such that its length as a function of the size of the share area of the cross-sectional area of the nozzle assigned to a single turbulence-generating channel and describing a dividing surface at the inlet the nozzle is:
  • the length of the nozzle is characterized by the distance between the exit from the upstream turbulence generating device and the exit slit of the nozzle and is measured perpendicular to the exit surface from the turbulence generating device.
  • the solution according to the invention specifically uses the relationship between the hydraulic division and the cross-section in the nozzle, wherein the formation of the length of the nozzle according to the functional relationship of the invention has the advantage of a short residence time of the pulp suspension in the nozzle while maintaining the beam quality at the exit from the exit slit offers.
  • the determination is based either on the dimensions at the nozzle and the structure of the turbulence generating device or the turbulence generating device alone.
  • the size of the individual dividing surface is determined according to a first particularly advantageous embodiment by the quotient of the cross-sectional area of the nozzle, in particular the size of the cross-sectional area at the inlet to the nozzle and the number of individual turbulence-generating channels in the turbulence generating device directly upstream of the nozzle. This definition is almost free from the influence of tolerances.
  • the size of the individual division surface is determined by the geometry of the cross-sectional area of the individual, comprising a turbulence generating channel or forming hydraulic unit at the exit from the turbulence generating device.
  • a hydraulic unit is understood to mean the unit having a single turbulence-generating channel alone or as part of an overall unit. This comprises the channel and at least one wall forming or enclosing it.
  • the individual turbulence-generating channel of the turbulence-generating device is designed such that the ratio of the flow cross-section of the channel at the outlet from the turbulence-generating device and its associated division surface of the cross-sectional area of the nozzle at the inlet to the nozzle in the range from 0.5 to 0 inclusive , 95, preferably ranging from 0.75 to 0.95, more preferably ranging from 0.75 to 0.9, respectively.
  • Such inventively embodied headbox is preferably in a sheet forming unit for machines for producing fibrous webs, in particular paper, board or tissue webs, further comprising a downstream forming unit, in which the pulp suspension from the exit slit of the headbox on a fabric under definition Auf Economicsline in a free jet on or is introduced, get used.
  • the execution of the headbox is carried out such that the residence time of the pulp suspension in the nozzle and in the turbulence generating device is kept as low as possible.
  • the forming unit may be embodied as a hybrid former, gap former, comprising two screen belts or a wire screen forming an inlet gap for the pulp suspension, comprising a screen belt, on the surface of which the pulp suspension is applied by means of the head box.
  • FIG. 1 shows, on the basis of a diagram, the relationship between the size of the consistency of the pulp suspension used and the formation
  • FIG. 2 illustrates, on the basis of a section of an axial section of a sheet forming unit of a machine for producing a material web, a headbox according to the invention
  • FIG 3a shows in detail a section of a headbox according to the invention according to Figure 2;
  • FIG. 3b shows a view A-A according to FIG. 3a.
  • FIGS. 4a to 4d show possible geometric configurations of the volumes which can be flowed through after the last fluidizing region in a turbulence-generating channel.
  • FIG. 1 illustrates the influence of the pulp density SD of a pulp suspension FS on the formation on the basis of a diagram.
  • the diagram illustrates in detail the formation of the flake structure FL in the free jet resulting from the exit of the pulp suspension FS from a nozzle of a headbox with respect to the dimension of the flakes FL forming as a function of the consistency SD.
  • This shows the relationship between high consistency SD and an uneven and coarse-grained formation with regard to the arrangement of the fibers and fillers due to increased flocculation (arrow FL +), ie the tendency for larger flocs FL to emerge in the free jet emerging from the exit slit of a headbox a pulp suspension FS in conventional known headboxes.
  • FIG. 1 illustrates only the basic relationship between the consistency of a fibrous suspension FS and the tendency of the flock to tilt.
  • FIG. 2 illustrates a schematic highly simplified representation of a section of an inventively designed headbox 1 for use in machines for producing webs, especially machines for the production of fibrous webs in the form of paper, cardboard or Tissuebah- nen with inventive length L of the nozzle 4 to reduce the reflo- tion, ie back flocculation within the pulp suspension FS before or at the exit from the headbox.
  • the headbox 1 is a forming unit 2, which is here only exemplified by a stringing, upstream, and forms with this a sheet forming unit 3.
  • the function of the headbox 1 consists in the machine width deployment of at least one Faserstoffsus- pension FS in the forming unit 2, what about at least one nozzle 4 takes place.
  • a coordinate system is applied to the illustrated section of the exemplary sheet forming unit 3.
  • the X-direction describes the longitudinal direction of the machine and is also referred to as machine direction MD. This coincides with the passage direction of the fibrous web.
  • the Y-direction describes the direction transverse to the direction of passage of the fibrous web F, in particular the width direction of the machine, and is therefore also referred to as the cross-machine direction CD, while the Z direction corresponds to the height direction.
  • the flow direction coincides in the headbox 1 with the machine direction MD.
  • other arrangements are also conceivable, in particular with an inclination relative to the machine direction MD.
  • the headbox 1 comprises a feed device 5, via which the at least one pulp suspension FS can be distributed over the entire width of the headbox 1.
  • this comprises in the machine transverse direction CD extending, a distribution channel forming element, in particular a distributor tube, which is tapered in the machine direction CD in the flow direction.
  • the pulp suspension FS passes from the feed device 5 to the nozzle 4 via at least one turbulence-generating device 6.
  • only one turbulence-generating device 6 is shown directly upstream of the nozzle 4 in the flow direction.
  • embodiments of headboxes 1 with a plurality of turbulence-generating devices are also conceivable be passed through the interposition of mixers and / or mixing chambers.
  • the nozzle 4 connects to form a nozzle chamber 8, which is suitable to substantially accelerate the flow of the pulp suspension FS during operation and the pulp suspension FS through an exit gap 1 1 to the forming unit 2 for producing a Material web.
  • the exit slit 1 1 is limited here by way of example of an aperture 9 and the nozzle walls 10.1, 10.2.
  • the fibrous suspension FS is divided according to a predefined division and distributed in sub-streams out.
  • the turbulence generating device 6 comprises a multiplicity of turbulence-generating channels 7, x extending in the direction of flow and with at least one direction component in the machine direction MD, which are either machine-width-shaped or parallel to each other in the cross-machine direction CD in rows Rx with x> 1 and in the vertical direction is called perpendicular to one the flow direction and the CD direction CD writable plane are arranged in columns SPy with y> 1 parallel to each other.
  • the first index after the reference numeral describes the arrangement of the individual channel in the respective row Rx, while the second index reproduces the arrangement in the respective column SPy perpendicular to the cross-machine direction CD.
  • channel does not describe a specific, firmly defined structural design and is functionally understood as a flow passage, which can be formed by individual components or through openings integrated into or integrated into a solid body In the simplest case, this comprises a perforated plate which describes the turbulence-generating channels 7.xy and has passage openings and / or a tube bundle forming the individual turbulence-generating channels 7.xy.
  • the individual turbulence-generating channel 7.xy is a flow channel to which means for generating turbulences are assigned or integrated in.
  • an energy input into the partial stream guided in the respective channel takes place with the formation of This region is also referred to as fluidization region 12, wherein at least one such fluidization region 12, in which a pressure change is generated in the individual partial flow of the pulp suspension FS conducted in the latter, is provided within a turbulence-generating channel 7.xy.
  • This can be due to the geometric design of the individual turbulence-generating channel 7.xy, in particular a local change in the cross-sectional area described in the flow direction and / or the arrangement of additional devices for introducing an additional energy input into the individual, in the respective turbulence-generating channel 7.xy Guided partial flow can be achieved.
  • the headbox 1 is designed and executed such that the residence time of the pulp suspension FS, in particular of the individual partial flows in the turbulence generating device 6 or, preferably, and the Nozzle 4 while maintaining a sufficient quality of the emerging from the exit slit 1 1 of the nozzle 4 of the headbox free jet is reduced.
  • the flow-through volume VF is formed by a portion of the turbulence-generating channel 7.xy, which extends from the fluidization region 12 to the outlet 6A from the turbulence generating device 6.
  • the volume VF should be as small as possible in order to ensure the least possible reflocculation.
  • the flow volume VF for the subregion of the individual turbulence-generating channel is 7.xy
  • V F flowed through volume of the turbulence generating device after the last Fluidleiters Committee;
  • k1 constant, with 1 ⁇ k1 ⁇ 10, preferably 3 ⁇ k1 ⁇ 7;
  • the headbox 1 according to the invention is designed and executed such that the residence time of the pulp suspension FS in the nozzle 4 is also reduced while maintaining a sufficient quality of the free jet emerging from the outlet gap 11.
  • the length L of the nozzle 4 is determined as a function of the hydraulic division of the lattice tracking flow in the nozzle 4. Specifically, the length L of the nozzle 4 is set as a function of a division area B T. The smaller the dividing area B T , the shorter the length L of the nozzle 4. The length L of the nozzle 4 corresponds to the extent or the distance between the outlet 6A from the turbulence generating device 6 to the outlet gap 11.
  • the length L of the nozzle 4 is measured in the flow direction, that is perpendicular to the outlet cross section from the turbulence generating device 6.
  • the division surface B T corresponds to the areal proportion of the cross-sectional area of the nozzle 4 at the nozzle start or nozzle inlet 4 E assigned to a hydraulic unit E H.
  • a single turbulence-generating channel 7.xy alone or as part of a total unit having or containing unit is referred to as a hydraulic unit E H.
  • This comprises the channel and at least one wall forming or enclosing it.
  • the division area B T can therefore be determined from the quotient of the cross-sectional area at the nozzle start or inlet 4 E and the number N of the individual flow cross-sections, that is, the number N of the individual turbulence-generating channels 7.xy.
  • FIGS. 3a and 3b show the nozzle 4 and the turbulence generating device 6 which precedes it directly in the direction of flow.
  • FIG. 3a shows the nozzle 4 and the turbulence generating device 6 which precedes it directly in the direction of flow.
  • turbulence-generating channels 7.1 1 to 7.31 are shown here in three rows with the fluidization regions 12.1 1 to 12.31.
  • FIG. 3b shows, by way of example, in a view AA according to FIG. 3a, a view of the outlet 6A from the turbulence generating device 6 with individual turbulence-generating channels extending in the machine transverse direction CD, for example in four rows R1 to R4 and the gaps SPy, here SP1 to SPn 7.1 1 to 7.4n, wherein the individual turbulence-generating channels 7.1 1 to 7.1 n, 7.21 to 7.2n, 7.31 to 7.3n and 7.41 to 7.4n within a single row R1 to R4 each preferably parallel to each other in machine transverse direction CD with preferably the are arranged the same pitch and the arrangement of the rows R1 to R4 perpendicular to the machine transverse direction CD and to the flow direction also preferably takes place parallel to each other.
  • the nozzle start cross-sectional area which can be acted on by a single turbulence-generating channel 7.1 1 to 7.xy is referred to as a division area BT.
  • the individual hydraulic unit EH is reproduced here by way of example in the form of the unit having the individual turbulence-generating channel 7.1 1.
  • the proportion of the total cross section at the entrance 4E into the nozzle 4 assigned to the individual turbulence-generating channel 7.1 1 results from the quotient of the cross-sectional area Q4E at the nozzle start or entry 4E into the nozzle 4 and the number N of the turbulence-generating channels 7.xy.
  • the cross-sectional area Q 4 E at the nozzle beginning 4 E is determined as a function of the extension of the nozzle 4 in the cross-machine direction CD, that is from the width AB and the height h D , which coincide with the width and the height of the turbulence generating device 6 at the outlet 6A that is
  • the portion of the total cross-section at the entrance 4E into the nozzle 4 as a division surface B T assigned to the turbulence-generating channel 7.1 1 can also be shown in the illustrated embodiment with completely adjacent walls of the hydraulic units E H with a rectangular cross-section through the product of the dimensions of the hydraulic Unit E H , in particular the side lengths t1 and t2 are determined.
  • the division area B T corresponds to the area of the individual hydraulic unit E H , that is to say the cross-sectional area of the turbulence-generating channel at the exit from the turbulence-generating device 6 and the surface area resulting from the wall thickness d, ie the sum of the open and closed areas of one hydraulic unit E H.
  • the lateral lengths t1 and t2 correspond to the lengths of a lattice mesh of one of the individual turbulence-generating channel 7.xy assigned to the outlet 6A from the turbulence generating device 6 theoretical grid.
  • the residence time in the nozzle 4 is further influenced by the change in the flow velocity of the individual partial flow when passing from the individual turbulence-generating channel 7.xy into the nozzle 4. If possible, this change should be kept as small as possible.
  • the turbulence generating device 6 is designed and arranged in such a way that the cross-sectional area B T o of the dividing surface B T of the cross-sectional area of the nozzle 4 at the nozzle beginning, which is open at the inlet 4E, is designed and dimensioned in such a way that Occurrence ratio B T o to B T > 0.5, preferably> 0.75.
  • the exit ratio is denoted by z, resulting from
  • B TO corresponds to the open cross-sectional area of the respective turbulence-generating channel 7.xy at the outlet 6A from the turbulence generating device 6 and thus describes the flow cross-section of the respective turbulence generating channel at the exit 6A.
  • FIGS. 4a to 4d illustrate, by way of example, different embodiments, whereby at the same time various possibilities of forming the fluidization region 12 for a hydraulic unit EH having a turbulence-generating channel 7.xy are reproduced using the example of a turbulence tube.
  • 4a illustrates the subdivision into at least two partial regions, a first partial region 18 and a second partial region 13 describing the volume VF which can be flowed through. This region is characterized by a constant flow cross section in the direction of flow until the outlet cross section at the outlet 6A of the turbulence generation device 6 is reached.
  • the fluidization region 12 is locally limited in the flow direction by a step-like cross-sectional change 1 7, in particular enlargement between the first and second portions 18 and 13 formed.
  • FIG. 4b illustrates by way of example a further embodiment of a hydraulic unit EH having a turbulence-generating channel 7.xy, in which region of the plurality of flow volumes VF describing the flow-through volume is formed by sections of different cross-sectional designs.
  • the area describing the volume VF which can flow is characterized here by way of example by three subregions 13.1, 13.2 and 14, wherein the subregions 13.1 and 13.2 are formed in the flow direction with constant but differently sized flow cross sections, ie forming an intermediate region Subregion 14 are interconnected.
  • the portion 14 is characterized by a continuous change in cross section in the flow direction, which is formed as a cross-sectional increase.
  • FIG. 1b illustrates by way of example a further embodiment of a hydraulic unit EH having a turbulence-generating channel 7.xy, in which region of the plurality of flow volumes VF describing the flow-through volume is formed by sections of different cross-sectional designs.
  • the area describing the volume VF which can flow
  • the fluidization region 12 is designed to extend over a partial region of the hydraulic unit EH in the direction of flow, wherein the formation as a function of the geometry and / or dimensioning of the flow path in the individual turbulence-generating channel 7.xy, here the partial region 16 with reduced cross-section compared to the adjacent Areas.
  • FIG. 4 d shows an embodiment according to FIG. 4 b with formation of the fluidization region 12 by at least one static mixing device 19 to be provided in the fluidization region or at least one means for introducing energy to produce the desired pressure loss in the fibrous suspension.
  • the individual hydraulic units E H of the turbulence generating device 6 are designed as outlet pipes with a square cross section.
  • the side lengths t1 and t2 are 25 mm.
  • the wall thickness d is 1 mm.
  • the division area B T results from
  • This length range allows a sufficiently short residence time while maintaining a sufficiently high beam quality.
  • headboxes 1 which are formed with or without lamellae.
  • Decisive here is the choice of the length L of the nozzle 4 as a function of the division area B T , which corresponds to the proportion of a single hydraulic unit at the nozzle start cross-section and are determined as the quotient of the nozzle initial cross-section Q E and the number N of the individual hydraulic units E H can.
  • Such a designed headbox 1 can be further modified in any manner.
  • These can be headboxes which are equipped with lamellae and / or are characterized with the dilution water technology, that is to say at least one metering device for metering in at least one further fluid into the pulp suspension.
  • the headbox 1 according to the invention can also be used in combination with arbitrarily designed forming units 2, in particular wire, hybrid former and twin-wire former.

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

The invention relates to a headbox (1) comprising at least one feeding device (5) feeding the at least one fibrous material suspension (FS), a nozzle (4) having an outlet gap (11) for dispensing the fibrous material suspension (FS) in a free jet (F) and a turbulence-generating device (6) arranged directly upstream of the nozzle (4) in the flow direction. During operation of the headbox (1), the at least one fibrous material suspension (FS) is guided in partial flows through a plurality of turbulence-generating channels (7, 7.xy, 7.11 -7.4n), at least one region forming a fluidization region (12, 12.11 -12.31) being provided inside each individual turbulence-generating channel (7, 7.xy, 7.11 -7.4n). The headbox (1) according to the invention is characterized in that the turbulence-generating device (6) is designed such that the effective volume (VF) downstream of the fluidization region (12, 12.11 -12.31) which is last in the direction of flow inside an individual turbulence-generating channel (7, 7.xy, 7.11 -7.4n) up to the outlet (6A) from the turbulence-generating device (6) is a function of the open cross-sectional area (BTo) of the individual turbulence-generating channel (7, 7.xy, 7.11 -7.4n) at the outlet (6A) of the turbulence-generating device (6): formula (I), wherein Vf is the effective volume of the turbulence-generating device (6) downstream of the last fluidization region (12, 12.11-12.31); k1 is a constant, with 1 ≤ k1 ≤ 10, preferably 3 ≤ k1 ≤ 7; and BTo is the open cross-sectional area of the turbulence-generating channel (7, 7.xy, 7.11 -7.4n) at the outlet (6A) of the turbulence-generating device (6).

Description

Stoffauflauf und Blattbildungseinheit mit einem Stoffauflauf  Headbox and sheet forming unit with a headbox
Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf für den Einsatz in einer Maschine zur Herstellung von Faserstoffbahnen, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahnen aus wenigstens einer Faserstoffsuspension, mit mindestens einer, die wenigstens eine Faserstoffsuspension zuführenden Zuführvorrichtung, einer einen Austrittsspalt aufweisenden Düse zur Abgabe der Faserstoffsuspension in einem Freistrahl und einer in Strömungsrichtung der Düse unmittelbar vorgeordneten Turbulenzerzeugungseinrichtung, in welcher die mindestens eine Faserstoffsuspension durch eine Vielzahl von turbulenzerzeugenden Kanälen in Teilströmen führbar ist, wobei innerhalb des einzelnen turbulenzerzeugenden Kanals zumindest ein, einen Fluidi- sierungsbereich bildender Bereich vorgesehen ist. The invention relates to a headbox for use in a machine for producing fibrous webs, in particular paper, board or tissue webs of at least one pulp suspension, with at least one feeding device feeding at least one pulp suspension, a nozzle having an outlet slit for dispensing the pulp suspension a free jet and a turbulence generating device directly upstream in the direction of flow of the nozzle, in which the at least one pulp suspension can be passed through a plurality of turbulence-generating channels in partial flows, wherein at least one region forming a fluidization region is provided within the individual turbulence-generating channel.
Die Erfindung betrifft ferner eine Blattbildungseinheit für Maschinen zur Herstellung von Faserstoffbahnen, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahnen, umfassend einen Stoffauflauf und eine diesem nachgeordnete Formiereinheit. Die Stoffdichte einer Faserstoffsuspension bestimmt maßgeblich die Qualität einer im Ergebnis des Herstellungsprozesses vorliegenden Faserstoffbahn. Dabei kann bei Verwendung von Faserstoffsuspensionen mit höherer Stoffdichte eine sich verschlechternde, durch die makroskopische und mikroskopische Verteilung von Fasern und Füllstoffen beschreibbare Formation beobachtet werden. Um dennoch befriedigende Ergebnisse hinsichtlich der Qualität der Faserstoffbahn zu erzielen, werden derzeit mit den bekannten Stoffaufläufen Faserstoffsuspensionen mit Stoffdichten im Bereich von 0,8 bis 1 ,0 Prozent in eine nachgeordnete Formiereinheit eingebracht. Höhere Stoffdichten führen bereits beim Austritt des Strahls aus dem Stoffauflauf durch die starke Faserflockung zu einer grobwolkigen Formation. Daher ist es erforderlich, Maßnahmen zu treffen, die der Zerstörung dieser unerwünschten Flocken und der rechtzeitigen Fixierung der Strömung dienen. Ziel ist die Bereitstellung eines über die gesamte Breite des Stoffauflaufs möglichst flockenfreien Faserstoffsuspensionsstrahls am Austrittsspalt des Stoffauflaufs. Dazu werden verschiedenartigste Mittel, insbesondere turbulenzerzeugende und hydraulische Einheiten eingesetzt, die gewöhnlich eine Vielzahl von Kanälen zur besseren Fluidisierung aufweisen. Diese können verschiedenartig ausgeführt sein und sind im einfachsten Fall durch stufenartige Querschnittsänderungen des Strömungsquerschnitts charakterisiert. Die sich daran anschließenden Düsen weisen im Allgemeinen eine Länge zwischen 600 bis 700 mm auf, um eine ausreichende Strahlstabilität zu erhalten. Die aus der Gitternachlaufströmung entstehenden Wirbel können dabei innerhalb der Düse über diese Länge ausreichend gedämpft werden . Jedoch wird dadurch die Verweildauer für die Faserstoffsuspension innerhalb der Düse größer als die Reflockulationszeit, so dass es zu einer erneu- ten Flockenbildung kommt. Um befriedigende Formationskennwerte für die auszubildende Faserstoffbahn zu erzielen, ist eine Reflockulation der Faserstoffsuspen- sion nach der letzten erfolgten Fluidisierung im Stoffauflauf möglichst gänzlich zu vermeiden. Dies erfordert entsprechend kurz gebaute Einheiten. Die Problematik der Flockenbildung und deren Auswirkung auf die Qualität der entstehenden Faserstoffbahn ist eingehend in der Druckschrift EP 1 31 3 912 B1 beschrieben. Zur Lösung wird eine Ausführung eines Stoffauflaufs mit einer Modifizierung der Turbulenzerzeugungseinrichtung vorgeschlagen, durch welche innerhalb der Turbulenzerzeugungseinrichtung lediglich einmal in einer Stufe eine Fluidisierung in jedem turbulenzerzeugenden Kanal vorgenommen wird, wodurch eine Beschleunigung der Strömung und kurze Verweildauer der Faserstoffsuspen- sion im Stoffauflauf erzielt wird. Der Fluidisierungsgrad kann dann durch die spezielle Gestaltung der Lamellen innerhalb der Düse beibehalten werden. Zur Fluidisierung werden den Fluidisierungsbereich bildende stufenartige Änderungen der Querschnittsflächen und Längen der einzelnen Teilbereiche der Strömungskanäle der Turbulenzerzeugungseinrichtung vorgeschlagen, welche eine Gesamtlänge der Turbulenzerzeugungseinrichtung in einem vorgeschriebenen Bereich ergeben. Zur Verbesserung der Formation der entstehenden Faserstoffbahn ist des Weiteren eine Vielzahl von Maßnahmen vorbekannt, die durch eine Modifikation der Düse oder der Turbulenzerzeugungseinrichtung charakterisiert sind. The invention further relates to a sheet forming unit for machines for producing fibrous webs, in particular paper, board or tissue webs, comprising a headbox and a forming unit downstream therefrom. The consistency of a pulp suspension decisively determines the quality of a fibrous web present as a result of the production process. It can be observed when using fibrous suspensions with higher consistency a deteriorating, writable by the macroscopic and microscopic distribution of fibers and fillers formation. In order nevertheless to achieve satisfactory results in terms of the quality of the fibrous web, fibrous suspensions with fabric densities in the range of 0.8 to 1, 0 percent are currently introduced with the known headboxes in a downstream forming unit. Higher fabric densities lead to a coarsely cloudy formation as soon as the jet emerges from the headbox due to the strong fiber flocculation. Therefore, it is necessary to take measures to destroy these unwanted flocs and to fix the flow in time. The aim is to provide over the entire width of the headbox floc-free as possible pulp suspension jet at the exit slit of the headbox. For this purpose, a variety of means, in particular turbulence generating and hydraulic units are used, which usually have a plurality of channels for better fluidization. These can be designed in various ways and are characterized in the simplest case by step-like cross-sectional changes of the flow cross-section. The adjoining nozzles generally have a length between 600 to 700 mm in order to obtain a sufficient jet stability. The resulting from the lattice wake flow can be sufficiently attenuated within the nozzle over this length. However, as a result, the residence time for the pulp suspension inside the nozzle becomes greater than the reflocculation time, so that renewed flocculation occurs. In order to achieve satisfactory formation characteristics for the fibrous web to be formed, flocculation of the fibrous stock suspension after the last fluidization in the headbox has to be avoided as far as possible. This requires correspondingly short-built units. The problem of flocculation and its effect on the quality of the resulting fibrous web is described in detail in the document EP 1 31 3 912 B1. To solve an embodiment of a headbox is proposed with a modification of the turbulence generating device through which within the turbulence generating device only once in a stage fluidization in each turbulence generating channel is made, whereby an acceleration of the flow and short residence time of Faserstoffsuspen- sion is achieved in the headbox. The degree of fluidization can then be maintained by the special design of the fins within the nozzle. For fluidization, stepwise changes in the cross-sectional areas and lengths of the individual portions of the flow channels of the turbulence generation device which form the fluidization region are proposed, which result in an overall length of the turbulence generation device in a prescribed range. In order to improve the formation of the resulting fibrous web, a plurality of measures, which are characterized by a modification of the nozzle or of the turbulence generating device, are also previously known.
Die Druckschrift DE 101 06 684 A1 offenbart eine Ausführung eines Stoffauflaufs mit zur Vermeidung von Strömungsinstabilitäten innerhalb der Düse und damit einer Schwingungsanregung speziell ausgeführten Lamellenende, das eine Schräge an der zur Düsenwand gerichteten Seite aufweist und an der von dieser weggerichteten Seite mit einer Struktur versehen ist. Document DE 101 06 684 A1 discloses an embodiment of a headbox having a fin end specifically designed to avoid flow instabilities within the nozzle and thus vibrational excitation, which has a slope on the side directed towards the nozzle wall and is provided with a structure on the side away therefrom ,
Zur Formationsbeeinflussung innerhalb der Düse ist es gemäß der Druckschrift DE 199 02 621 A1 vorbekannt, die Düse mit unterschiedlichen geometrischen Bereichen zur Erzeugung unterschiedlicher Strömungsquerschnitte innerhalb der Düse auszubilden. For influencing the formation within the nozzle, it is already known from DE 199 02 621 A1 to form the nozzle with different geometrical regions for producing different flow cross sections within the nozzle.
Die Druckschrift WO 2008/077585 A1 offenbart die Begünstigung der Ausbildung symmetrischer Eigenschaften in Z-Richtung über symmetrisch ausgebildete Stoff- auflaufdüsen und die Ausgestaltung und Dimensionierung dieser. The publication WO 2008/077585 A1 discloses the promotion of the formation of symmetrical properties in the Z direction via symmetrically formed material run-up nozzles and the design and dimensioning of these.
Maßnahmen zur Verbesserung der Quersteifigkeit durch Ausrichtung der Fasern im Bereich des Austritts aus der Düse sind in der Druckschrift EP 1 022 378 A2 beschrieben. Die Ausbildung der Düse erfolgt mit einem Bereich mit stetiger Querschnittsverringerung und sich daran anschließendem Bereich mit stetiger Quer- schnittserweiterung. Measures for improving the transverse stiffness by aligning the fibers in the region of the exit from the nozzle are described in the document EP 1 022 378 A2. The formation of the nozzle takes place with a region with continuous reduction in cross-section and adjoining region with continuous cross-sectional widening.
Um beim Austritt des Freistrahls aus der Düse ein Aufplatzen dessen zu verhindern, offenbart die Druckschrift DE 297 13 433 U1 eine Ausführung eines Stoffauflaufs mit einer aus maschinenbreit verlaufenden Begrenzungsflächen gebilde- ten Düsen, bei welcher zumindest eine der Begrenzungsflächen durch zumindest drei Abschnitte mit unterschiedlichem Konvergenzwinkel charakterisiert ist. Die Druckschrift DE 102 34 550 A1 offenbart eine Ausführung eines Stoffauflaufs in einem Blattbildungssystem, bei welchem die Düse durch eine Länge größer 400 mm charakterisiert ist, wobei die Länge der dieser vorgeordneten Turbulenzerzeugungseinrichtung vorzugsweise ebenfalls in diesem Bereich liegt. In order to prevent the jet from bursting out of the jet when the jet emanates from the nozzle, DE 297 13 433 U1 discloses an embodiment of a headbox with a nozzle formed from machine-bordering boundary surfaces, in which at least one of the boundary faces is defined by at least three sections with different convergence angles is characterized. Document DE 102 34 550 A1 discloses an embodiment of a head box in a sheet forming system, in which the nozzle is characterized by a length greater than 400 mm, wherein the length of the upstream turbulence generator preferably also lies in this range.
Die bekannten Maßnahmen reichen nicht aus, die Reflockulation bei höheren Stoffdichten der Faserstoffsuspension, beispielsweise von über 1 ,0 Prozent, insbesondere von über 1 ,2 Prozent, im gewünschten Maß zu unterbinden beziehungsweise zu reduzieren. The known measures are not sufficient to suppress or reduce the reflocculation at higher densities of the pulp suspension, for example, of more than 1, 0 percent, in particular of more than 1, 2 percent, to the desired extent.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stoffauflauf der eingangs genannten Art für den Einsatz in Maschinen zur Herstellung von Faserstoffbahnen, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahnen, derart weiterzuentwickeln, dass d ie genannten Nachteile vermieden werden und die Reflockulation der Faserstoffsuspension nach dem letzten Fluidisierungsbereich vermindert oder unterbunden wird. Dabei ist insbesondere auf eine Verringerung der Verweildauer der Faserstoffsuspension im Stoffauflauf, insbesondere der Turbulenzerzeugungseinrichtung und der Düse bei gleichbleibender Strahlqualität abzustellen. Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 9 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. The invention is therefore based on the object, a headbox of the type mentioned for use in machines for the production of fibrous webs, especially paper, cardboard or tissue webs, develop such that the d-mentioned disadvantages are avoided and the reflocculation of the pulp suspension after the last fluidizing area is reduced or prevented. It is particularly important to reduce the residence time of the pulp suspension in the headbox, in particular the turbulence generating device and the nozzle with constant beam quality. The solution according to the invention is characterized by the features of independent claims 1 and 9. Advantageous embodiments are described in the dependent claims.
Bei einem erfindungsgemäßen Stoffauflauf für den Einsatz in einer Maschine zur Herstellung von Faserstoffbahnen, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahnen aus wenigstens einer Faserstoffsuspension mit mindestens einer, die wenigstens eine Faserstoffsuspension zuführenden Zuführvorrichtung, einer einen Austrittsspalt aufweisenden Düse zur Abgabe der Faserstoffsuspension in einem Freistrahl und einer in Strömungsrichtung der Düse unmittelbar vorgeordneten Turbulenzerzeugungseinrichtung, in welcher die mindestens eine Faserstoffsuspension durch eine Vielzahl von turbulenzerzeugenden Kanälen in Teilströmen führbar ist, wobei innerhalb des einzelnen turbulenzerzeugenden Kanals zumin- dest ein, einen Fluidisierungsbereich bildender Bereich vorgesehen ist, ist die Turbulenzerzeugungseinrichtung derart ausgebildet, dass das nach dem in Durchströmungsrichtung letzten Fluidisierungsbereich innerhalb des einzelnen turbulenzerzeugenden Kanals durchströmbare Volumen bis zum Austritt aus der Tur- bulenzerzeugungseinrichtung als Funktion der offenen Fläche des einzelnen turbulenzerzeugenden Kanals am Austritt aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung beträgt: In a headbox according to the invention for use in a machine for producing fibrous webs, in particular paper, board or tissue webs from at least one pulp suspension with at least one, the at least one pulp suspension supplying feeder, a nozzle having an outlet gap for delivering the pulp suspension in a free jet and a turbulence generating device directly upstream of the nozzle in which the at least one fibrous suspension can be passed through a plurality of turbulence-generating channels in partial flows, wherein within the individual turbulence-generating channel at least one area forming a fluidizing area is provided, the turbulence generating device is designed such that the volume which can flow through the last fluidizing area within the individual turbulence-generating channel until it exits the turbulence generating device as a function of the open area of the individual turbulence-generating channel at the outlet from the turbulence generating device is:
mit  With
VF durchströmtes Volumen der Turbulenzerzeugungseinrichtung nach dem letzten Fluidisierungsbereich; V F flowed through volume of the turbulence generating device after the last Fluidisierungsbereich;
k1 Konstante, mit 1 < k1 < 10, bevorzugt 3 < k1 < 7; und  k1 constant, with 1 <k1 <10, preferably 3 <k1 <7; and
Bio offene Querschnittsfläche des turbulenzerzeugenden Kanals am  Bio open cross sectional area of the turbulence generating channel at
Austritt aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung.  Exit from the turbulence generating device.
Unter einem Fluidisierungsbereich wird ein Bereich verstanden, in welchem eine homogene Verteilung der die Faserstoffsuspension enthaltenden Bestandteile, wie beispielsweise Fasern und Füllstoffe, vorliegt. Die Einwirkung kann dabei aktiv durch hinsichtlich ihrer Wirkung steuerbare Elemente, wie beispielsweise statische Mischeinrichtungen oder passiv durch die geometrische Ausgestaltung des Strömungswegs und die dadurch bedingte Erzeugung von Turbulenzen auf die Faser- stoffsuspension unter Auflösung von Ansammlungen, insbesondere Flocken erfolgen. Der Bereich kann in Durchströmungsrichtung betrachtet örtlich auf einer Linie in Maschinenquerrichtung beschränkt oder aber sich in Durchströmungsrichtung erstreckend ausgeführt sein. A fluidization region is understood to mean a region in which there is a homogeneous distribution of the constituents containing the pulp suspension, such as, for example, fibers and fillers. The action can be carried out actively by controllable elements with respect to their effect, such as static mixing devices or passively by the geometric design of the flow path and the consequent generation of turbulence on the pulp suspension with dissolution of accumulations, in particular flakes. The region can be locally limited on a line in the cross-machine direction or can be designed to extend in the direction of flow in the direction of flow.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet durch die erfindungsgemäße Abstimmung von durchströmbaren Volumen eines turbulenzerzeugenden Kanals und Austritts- querschnitt aus diesem den Vorteil der Bereitstellung eines geringen vorhandenen zu durchströmenden Volumens nach dem Fluidisierungsbereich zur Reduzierung der Reflockulation und andererseits gleichzeitig die Möglichkeit einer optimalen Befüllung des Austrittsquerschnitts des einzelnen turbulenzerzeugenden Kanals am Austritt aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung. The inventive solution provides by the inventive tuning of the volume flow through a turbulence generating channel and exit cross-section of this the advantage of providing a small existing volume to be flowed to the fluidization to reduce the reflocculation and on the other hand simultaneously the possibility of optimal Filling the outlet cross section of the individual turbulence generating channel at the outlet of the turbulence generating device.
Die geometrische Ausbildung des durchströmbaren Volumens in einem einzelnen turbulenzerzeugenden Kanal nach dem letzten Fluidisierungsbereich kann verschiedenartig erfolgen, insbesondere kann die Form des Volumens bezüglich der Strömungsführung beliebig gewählt werden. Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführung weist das nach dem in Durchströmungsrichtung letzten Fluidisierungsbereich innerhalb des einzelnen turbulenzerzeugenden Kanals durchström- bare Volumen bis zum Austritt aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung zumind e st e i n e n Vo l u m e n be re i ch m i t i n Durchströmungsrichtung konstantem Strömungsquerschnitt auf. Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführung weist das nach dem in Durchströmungsrichtung letzten Fluidisierungsbereich innerhalb des einzelnen turbulenzerzeugenden Kanals durchströmbare Volumen bis zum Austritt aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung zumindest einen Volumenbereich mit in Durchströmungsrichtung stetig zu- oder abnehmenden Strömungsquerschnitt auf. In einer weiteren dritten Ausführung können jeweils Ausführungen gemäß der ersten oder zweiten vorteilhaften Variante miteinander kombiniert werden oder aber Ausführungen gemäß der ersten und zweiten vorteilhaften Vari- ante miteinander. Durch die Möglichkeit der beliebigen Formgebung kann weiteren Aspekten Rechnung getragen werden und es kann auch die Länge des durchströmbaren Volumens variiert werden. The geometric configuration of the volume which can be flowed through in a single turbulence-generating channel after the last fluidization region can be varied, in particular the shape of the volume with respect to the flow guide can be chosen as desired. According to a first advantageous embodiment, the volume which can be flowed through according to the last fluidization region within the individual turbulence-generating channel in the throughflow direction until at the exit from the turbulence generation device has at least one flow cross-section constant flow cross-section. According to a second advantageous embodiment, the volume which can flow through the last fluidization region within the individual turbulence-generating channel in the throughflow direction has at least one volume region with a flow cross-section which increases or decreases steadily in the direction of flow until it leaves the turbulence-generating device. In a further third embodiment, in each case embodiments according to the first or second advantageous variant can be combined with one another or else embodiments according to the first and second advantageous variants with one another. By the possibility of arbitrary shaping further aspects can be taken into account and it can also be the length of the volume flowed through can be varied.
Bezüglich der Ausführung der Fluidisierung, insbesondere der Realisierung des Druckverlusts innerhalb des in Strömungsrichtung letzten Fluidisierungsbereichs vor der Düse besteht eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Dabei kann der letzte Fluidisierungsbereich in Strömungsrichtung betrachtet örtlich stark begrenzt oder aber über einen Teilbereich des turbulenzerzeugenden Kanals in Durchströmungsrichtung erstreckend ausgebildet werden. Der Druckverlust kann passiv, im einfachsten Fall als Funktion der Geometrie und/oder Dimensionierung des Strömungswegs im einzelnen turbulenzerzeugenden Kanal oder aktiv durch Vorsehen zusätzlicher Einrichtungen und/oder Möglichkeiten zum Energieeintrag in die Faserstoffsuspension innerhalb des turbulenzerzeugenden Kanals erzeugt werden. With regard to the execution of the fluidization, in particular the realization of the pressure loss within the last fluidization region in the flow direction in front of the nozzle, there are a number of possibilities. In this case, the last fluidization region viewed in the flow direction can be locally strongly limited or else formed extending over a partial region of the turbulence-generating channel in the direction of flow. The pressure loss may be passive, in the simplest case as a function of the geometry and / or dimensioning of the flow path in the individual turbulence generating channel or actively by providing additional means and / or possibilities for energy input into the Pulp suspension can be generated within the turbulence generating channel.
Der Energieeintrag unter Erzeugung eines Druckverlusts kann verschiedenartig realisiert werden. Gemäß einer besonders bevorzugten ersten Variante zur Erzeugung eines Druckverlusts wird der letzte Fluidisierungsbereich vor dem Eintritt in die Düse von einer örtlichen, stufenartigen Änderung der Querschnittsfläche des einzelnen turbulenzerzeugenden Kanals in Durchströmungsrichtung betrachtet gebildet. Die Querschnittsfläche des Kanals ist durch eine geometrische Form und Dimension beschreibbar. Die stufenartige Änderung bietet den Vorteil der einfachen Erzeugung höherer Druckänderungen in einem örtlich stark begrenzten Bereich innerhalb des Strömungswegs unter Erzeugung einer sehr starken Turbulenz zum Aufbrechen von Flocken, wodurch die Fluidisierung insgesamt verbessert wird. Die dadurch eingestellte hohe Fasermobilität wird dann durch die durch das erfindungsgemäß geringe Volumen bedingte kurze Verweildauer bis zum Austritt aus der Düse beibehalten. The energy input while generating a pressure loss can be realized in various ways. According to a particularly preferred first variant for generating a pressure loss, the last fluidization region before entry into the nozzle is formed by a local, step-like change in the cross-sectional area of the individual turbulence-generating channel in the direction of flow. The cross-sectional area of the channel can be described by a geometric shape and dimension. The step change offers the advantage of easily generating higher pressure changes in a highly localized region within the flow path, producing very high turbulence to break up flocs, thereby improving overall fluidization. The thus set high fiber mobility is then maintained by the short residence time due to the low volume according to the invention until it leaves the nozzle.
In einer weiteren zweiten Variante kann der letzte Fluidisierungsbereich vor dem Eintritt in die Düse von einer stetigen Änderung der Querschnittsfläche des einzel- nen turbulenzerzeugenden Kanals in Durchströmungsrichtung betrachtet gebildet werden. Die Größe der Änderung der Querschnittsfläche bei stufenartiger oder stetiger Änderung von der minimalen Querschnittsfläche zur maximalen Querschnittsfläche, welche als Differenz der die Querschnittsflächen charakterisierenden hydraulischen Durchmesser beschreibbar ist, wird dabei zur Erzeugung der erforderlichen Mindestdruckänderung geeignet gewählt. In a further second variant, the last fluidization region before entry into the nozzle can be formed by a continuous change in the cross-sectional area of the individual turbulence-generating channel in the direction of flow. The size of the change in the cross-sectional area in the case of a step-like or continuous change from the minimum cross-sectional area to the maximum cross-sectional area, which can be described as the difference between the hydraulic diameters characterizing the cross-sectional areas, is suitably selected to produce the required minimum pressure change.
Gemäß einer weiteren dritten Variante kann die Druckänderung zusätzlich oder alternativ durch zumindest eine im Fluidisierungsbereich vorzusehende statische Mischeinrichtung oder zumindest ein Mittel zum Energieeintrag unter Erzeugung des gewünschten Druckverlusts i n d e r Faserstoffsuspension hervorgerufen werden. Diese Möglichkeiten bieten den Vorteil einer einfach zu realisierenden freien Einstellbarkeit der Druckänderung, unabhängig von der Geometrie im turbulenzerzeugenden Kanal. According to a further third variant, the pressure change may additionally or alternatively be caused by at least one static mixing device to be provided in the fluidization region or at least one means for introducing energy to produce the desired pressure loss in the fiber suspension. These options offer the advantage of being easy to implement free adjustment of the pressure change, regardless of the geometry in the turbulence-generating channel.
Um in einer vorteilhaften Weiterentwicklung auch die Länge der Düse und damit die Verweildauer in dieser zu reduzieren, ist die Düse derart ausgeführt, dass deren Länge als Funktion der Größe der einem einzelnen turbulenzerzeugenden Kanal zugeordneten und eine Teilungsfläche beschreibenden Anteilsfläche der Querschnittsfläche der Düse am Eintritt in die Düse beträgt: In order to reduce the length of the nozzle and thus the residence time in this case in an advantageous further development, the nozzle is embodied such that its length as a function of the size of the share area of the cross-sectional area of the nozzle assigned to a single turbulence-generating channel and describing a dividing surface at the inlet the nozzle is:
mit  With
L Länge der Düse;  L length of the nozzle;
k Konstante, wobei 10 < k < 20; und  k constant, where 10 <k <20; and
BT Teilungsfläche. B T division area.
Die Länge der Düse ist durch den Abstand zwischen Austritt aus der vorgeordneten Turbulenzerzeugungseinrichtung und Austrittspalt der Düse charakterisiert und wird senkrecht zur Austrittsfläche aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung gemessen. The length of the nozzle is characterized by the distance between the exit from the upstream turbulence generating device and the exit slit of the nozzle and is measured perpendicular to the exit surface from the turbulence generating device.
Die erfindungsgemäße Lösung nutzt gezielt den Zusammenhang zwischen der hydraulischen Teilung und dem Querschnitt in der Düse, wobei die Ausbildung der Länge der Düse entsprechend dem erfindungsgemäßen funktionalen Zusammenhang den Vorteil einer kurzen Verweildauer der Faserstoffsuspension in der Düse bei gleichzeitiger Beibehaltung der Strahlqualität am Austritt aus dem Austrittsspalt bietet. Durch die Abstimmung der Länge der Düse auf die den einzelnen turbulenzerzeugenden Kanälen zugeordneten Teilungsflächen der Querschnittsfläche am Eintritt in die Düse kann eine optimierte Faser- und Füllstoffverteilung und damit Formation in der Faserstoffsuspension beim Austritt dieser in einem Frei- strahl in die Formiereinheit durch Vermeidung von Faser- und Füllstoffballungen bei gleichzeitig ausreichender Dämpfungswirkung erzielt werden. Die Definition der Teilungsfläche kann verschiedenartig erfolgen. Je nach Ausführung basiert die Bestimmung entweder auf den Abmessungen an der Düse und dem Aufbau der Turbulenzerzeugungseinrichtung oder der Turbulenzerzeugungseinrichtung allein. Die Größe der einzelnen Teilungsfläche wird gemäß einer ersten besonders vorteilhaften Ausführung durch den Quotienten aus der Querschnittsfläche der Düse, insbesondere der Größe der Querschnittsfläche am Eintritt in die Düse und der Anzahl der einzelnen turbulenzerzeugenden Kanäle in der der Düse unmittelbar vorgeordneten Turbulenzerzeugungseinrichtung bestimmt. Diese Definition ist nahezu frei vom Einfluss von Toleranzen. The solution according to the invention specifically uses the relationship between the hydraulic division and the cross-section in the nozzle, wherein the formation of the length of the nozzle according to the functional relationship of the invention has the advantage of a short residence time of the pulp suspension in the nozzle while maintaining the beam quality at the exit from the exit slit offers. By matching the length of the nozzle to the dividing surfaces of the cross-sectional area assigned to the individual turbulence-generating channels at the inlet to the nozzle, an optimized fiber and filler distribution and thus formation in the fibrous suspension can be obtained by exiting this in a free jet into the forming unit by avoiding fiber - And Füllstoffballungen be achieved with sufficient damping effect at the same time. The definition of the division surface can be made in different ways. Depending on the design, the determination is based either on the dimensions at the nozzle and the structure of the turbulence generating device or the turbulence generating device alone. The size of the individual dividing surface is determined according to a first particularly advantageous embodiment by the quotient of the cross-sectional area of the nozzle, in particular the size of the cross-sectional area at the inlet to the nozzle and the number of individual turbulence-generating channels in the turbulence generating device directly upstream of the nozzle. This definition is almost free from the influence of tolerances.
In einer zweiten Ausführung ist die Größe der einzelnen Teilungsfläche durch die Geometrie der Querschnittsfläche der einzelnen, einen turbulenzerzeugenden Kanal aufweisenden oder bildenden hydraulischen Einheit am Austritt aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung bestimmt. Unter einer hydraulischen Einheit wird die einen einzelnen turbulenzerzeugenden Kanal allein oder als Bestandteil einer Gesamteinheit aufweisende oder beinhaltende Einheit verstanden. Diese umfasst den Kanal und zumindest eine diesen bildende beziehungsweise umschließende Wandung. In einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist der einzelne turbulenzerzeugende Kanal der Turbulenzerzeugungseinrichtung derart ausgebildet, dass das Verhältnis des Strömungsquerschnitts des Kanals am Austritt aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung und der diesem zugeordneten Teilungsfläche der Querschnittsfläche der Düse am Eintritt in die Düse im Bereich von jeweils einschließlich 0,5 bis 0,95, vorzugsweise im Bereich von jeweils einschließlich 0,75 bis 0,95, besonders bevorzugt im Bereich von jeweils einschließlich 0,75 bis 0,9 beträgt. In a second embodiment, the size of the individual division surface is determined by the geometry of the cross-sectional area of the individual, comprising a turbulence generating channel or forming hydraulic unit at the exit from the turbulence generating device. A hydraulic unit is understood to mean the unit having a single turbulence-generating channel alone or as part of an overall unit. This comprises the channel and at least one wall forming or enclosing it. In an advantageous further development, the individual turbulence-generating channel of the turbulence-generating device is designed such that the ratio of the flow cross-section of the channel at the outlet from the turbulence-generating device and its associated division surface of the cross-sectional area of the nozzle at the inlet to the nozzle in the range from 0.5 to 0 inclusive , 95, preferably ranging from 0.75 to 0.95, more preferably ranging from 0.75 to 0.9, respectively.
Ein derartig erfindungsgemäß ausgebildeter Stoffauf lauf wird vorzugsweise in einer Blattbildungseinheit für Maschinen zur Herstellung von Faserstoffbahnen, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahnen, umfassend desweiteren eine dieser nachgeordnete Formiereinheit, in welcher die Faserstoffsuspension aus dem Austrittsspalt des Stoffauflaufs auf eine Bespannung unter Definition einer Auftrefflinie in einem Freistrahl auf- bzw. eingebracht wird, zum Einsatz gelangen. Dabei erfolgt die Ausführung des Stoffauflaufs derart, dass die Verweildauer der Faserstoffsuspension in der Düse und in der Turbulenzerzeugungseinrichtung möglichst gering gehalten wird. Such inventively embodied headbox is preferably in a sheet forming unit for machines for producing fibrous webs, in particular paper, board or tissue webs, further comprising a downstream forming unit, in which the pulp suspension from the exit slit of the headbox on a fabric under definition Auftrefflinie in a free jet on or is introduced, get used. The execution of the headbox is carried out such that the residence time of the pulp suspension in the nozzle and in the turbulence generating device is kept as low as possible.
Die Formiereinheit kann dabei als Hybridformer, Spaltformer, umfassend zwei einen Einlaufspalt für die Faserstoffsuspension bildende Siebbänder oder Langsiebformer ausgeführt sein, umfassend ein Siebband, auf dessen Oberfläche die Faserstoffsuspension mittels des Stoffauflaufs aufgebracht wird. The forming unit may be embodied as a hybrid former, gap former, comprising two screen belts or a wire screen forming an inlet gap for the pulp suspension, comprising a screen belt, on the surface of which the pulp suspension is applied by means of the head box.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt: The solution according to the invention is explained below with reference to figures. It details the following:
Figur 1 verdeutlicht anhand eines Diagramms den Zusammenhang zwischen der Größe der Stoffdichte der verwendeten Faserstoffsuspension und der Formation; FIG. 1 shows, on the basis of a diagram, the relationship between the size of the consistency of the pulp suspension used and the formation;
Figur 2 verdeutlicht anhand eines Ausschnitts aus einem Axialschnitt einer Blattbildungseinheit einer Maschine zur Herstellung einer Materialbahn einen erfindungsgemäßen Stoffauflauf;  FIG. 2 illustrates, on the basis of a section of an axial section of a sheet forming unit of a machine for producing a material web, a headbox according to the invention;
Figur 3a zeigt im Detail einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Stoffauflauf gemäß Figur 2;  Figure 3a shows in detail a section of a headbox according to the invention according to Figure 2;
Figur 3b zeigt eine Ansicht A-A gemäß Figur 3a; und  FIG. 3b shows a view A-A according to FIG. 3a; and
Figuren 4a bis 4d zeigen mögliche geometrische Ausbildungen der durchströmbaren Volumen nach dem letzten Fluidisierungsbe- reich in einem turbulenzerzeugenden Kanal.  FIGS. 4a to 4d show possible geometric configurations of the volumes which can be flowed through after the last fluidizing region in a turbulence-generating channel.
Die Figur 1 verdeutlicht anhand eines Diagramms den Einfluss der Stoffdichte SD einer Faserstoffsuspension FS auf die Formation. Das Diagramm veranschaulicht im Einzelnen die Ausbildung der Flockenstruktur FL im sich bei Austritt der Faserstoffsuspension FS aus einer Düse eines Stoffauflaufs ergebenden Freistrahl hinsichtlich der Dimension der sich ausbildenden Flocken FL in Abhängigkeit von der Stoffdichte SD. Daraus ersichtlich ist der Zusannnnenhang zwischen hoher Stoffdichte SD und einer hinsichtlich der Anordnung der Fasern und Füllstoffe ungleichen und grobwolkigen Formation durch erhöhte Flockenbildung (Pfeil FL+), das heißt, die Tendenz zum Vorliegen größerer Flocken FL im aus dem Austritts- spalt eines Stoffauflaufs austretenden Freistrahl einer Faserstoffsuspension FS bei herkömmlichen bekannten Stoffaufläufen . Ersichtlich ist ferner, dass bei Faserstoffsuspensionen FS mit geringeren Stoffdichten (Pfeil FL-) unterhalb eines Stoffdichtekennwerts SDk von ca. 1 ,2 % die Flockenbildung geringer ist, das heißt nur noch kleinere Flocken in einem Freistrahl am Austritt aus dem Austrittsspalt des Stoffauflaufs zu beobachten sind. Die Figur 1 verdeutlicht dabei lediglich den Grundzusammenhang zwischen der Konsistenz einer Faserstoffsuspension FS und der Flockenneigung. Diese ist auch vom gewählten Faserstoff selbst abhängig- Die Figur 2 verdeutlicht in schematisiert stark vereinfachter Darstellung einen Ausschnitt eines erfindungsgemäß ausgebildeten Stoffauflaufs 1 für den Einsatz in Maschinen zur Herstellung von Materialbahnen, insbesondere Maschinen zur Herstellung von Faserstoffbahnen in Form von Papier-, Karton- oder Tissuebah- nen mit erfindungsgemäßer Länge L der Düse 4 zur Reduzierung der Reflockula- tion, das heißt Rückflockung innerhalb der Faserstoffsuspension FS vor oder beim Austritt aus dem Stoffauflauf 1 . Der Stoffauflauf 1 ist einer Formiereinheit 2, welche hier nur anhand einer Bespannung beispielhaft angedeutet ist, vorgeordnet und bildet mit dieser eine Blattbildungseinheit 3. Die Funktion des Stoffauflaufs 1 besteht dabei im maschinenbreiten Ausbringen zumindest einer Faserstoffsus- pension FS in die Formiereinheit 2, was über zumindest eine Düse 4 erfolgt. Zur Verdeutlichung der einzelnen Richtungen wird an den dargestellten Ausschnitt aus der beispielhaft wiedergegebenen Blattbildungseinheit 3 ein Koordinatensystem angelegt. Die X-Richtung beschreibt die Längsrichtung der Maschine und wird auch als Maschinenrichtung MD bezeichnet. Diese fällt mit der Durchlaufrichtung der Faserstoffbahn zusammen. Die Y-Richtung beschreibt die Richtung quer zur Durchlaufrichtung der Faserstoffbahn F, insbesondere Breitenrichtung der Maschine, und wird daher auch als Maschinenquerrichtung CD bezeichnet, während die Z-Richtung der Höhenrichtung entspricht. Im dargestellten Fall fällt die Durchströmungsrichtung im Stoffauflauf 1 mit der Maschinenrichtung MD zusammen. Denkbar sind jedoch auch andere Anordnungen, insbesondere mit Neigung gegenüber der Maschinenrichtung MD. FIG. 1 illustrates the influence of the pulp density SD of a pulp suspension FS on the formation on the basis of a diagram. The diagram illustrates in detail the formation of the flake structure FL in the free jet resulting from the exit of the pulp suspension FS from a nozzle of a headbox with respect to the dimension of the flakes FL forming as a function of the consistency SD. This shows the relationship between high consistency SD and an uneven and coarse-grained formation with regard to the arrangement of the fibers and fillers due to increased flocculation (arrow FL +), ie the tendency for larger flocs FL to emerge in the free jet emerging from the exit slit of a headbox a pulp suspension FS in conventional known headboxes. It can also be seen that in pulp suspensions FS with lower substance densities (arrow FL) below a consistency value SDk of about 1.2%, the flocculation is lower, that is to observe only smaller flocs in a free jet emerging from the exit slit of the headbox are. FIG. 1 illustrates only the basic relationship between the consistency of a fibrous suspension FS and the tendency of the flock to tilt. This is also dependent on the chosen pulp selbst- Figure 2 illustrates a schematic highly simplified representation of a section of an inventively designed headbox 1 for use in machines for producing webs, especially machines for the production of fibrous webs in the form of paper, cardboard or Tissuebah- nen with inventive length L of the nozzle 4 to reduce the reflo- tion, ie back flocculation within the pulp suspension FS before or at the exit from the headbox. 1 The headbox 1 is a forming unit 2, which is here only exemplified by a stringing, upstream, and forms with this a sheet forming unit 3. The function of the headbox 1 consists in the machine width deployment of at least one Faserstoffsus- pension FS in the forming unit 2, what about at least one nozzle 4 takes place. To clarify the individual directions, a coordinate system is applied to the illustrated section of the exemplary sheet forming unit 3. The X-direction describes the longitudinal direction of the machine and is also referred to as machine direction MD. This coincides with the passage direction of the fibrous web. The Y-direction describes the direction transverse to the direction of passage of the fibrous web F, in particular the width direction of the machine, and is therefore also referred to as the cross-machine direction CD, while the Z direction corresponds to the height direction. In the case shown, the flow direction coincides in the headbox 1 with the machine direction MD. However, other arrangements are also conceivable, in particular with an inclination relative to the machine direction MD.
Der Stoffauflauf 1 umfasst eine Zuführvorrichtung 5, über welche die zumindest eine Faserstoffsuspension FS über die gesamte Breite des Stoffauflaufs 1 verteilt werden kann. Diese umfasst im einfachsten Fall ein sich in Maschinenquerrich- tung CD erstreckendes, einen Verteilkanal bildendes Element, insbesondere ein Verteilrohr, das in Durchströmungsrichtung in Maschinenquerrichtung CD verjüngend ausgebildet ist. Von der Zuführvorrichtung 5 gelangt die Faserstoffsuspension FS über zumindest eine Turbulenzerzeugungseinrichtung 6 zur Düse 4. Dargestellt ist hier lediglich eine der Düse 4 in Strömungsrichtung unmittelbar vorgeordnete Turbulenzerzeugungseinrichtung 6. Denkbar sind jedoch auch Ausführun- gen von Stoffaufläufen 1 mit einer Mehrzahl von Turbulenzerzeugungseinrichtungen, welche nacheinander unter Zwischenordnung von Mischern und/oder Mischkammern durchlaufen werden. An den Austritt 6A aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung 6 schließt sich die Düse 4 unter Ausbildung eines Düsenraums 8 an, der geeignet ist, im Betrieb die Strömung der Faserstoffsuspension FS wesentlich zu beschleunigen und die Faserstoffsuspension FS durch einen Austrittsspalt 1 1 an die Formiereinheit 2 zur Herstellung einer Materialbahn abzugeben. Der Austrittsspalt 1 1 wird hier beispielhaft von einer Blende 9 und den Düsenwandungen 10.1 , 10.2 begrenzt. Innerhalb der einzelnen Turbulenzerzeugungseinrichtung, hier der Turbulenzerzeugungseinrichtung 6, wird die Faserstoffsuspension FS entsprechend einer vordefinierten Teilung aufgeteilt und in Teilströmen verteilt geführt. Die Turbulenzerzeugungseinrichtung 6 umfasst dazu eine Vielzahl von sich in Durchströmungsrichtung und mit zumindest einer Richtungskomponente in Maschinenrichtung MD erstreckenden turbulenzerzeugenden Kanälen 7.xy, welche entweder maschinenbreit ausgebildet sind oder in Maschinenquerrichtung CD parallel zueinander in Reihen Rx mit x>1 und in vertikaler Richtung, das heißt senkrecht zu einer durch die Durchströmungsrichtung und die Maschinenquerrichtung CD beschreibbaren Ebene in Spalten SPy mit y>1 parallel zueinander angeordnet sind. Der erste Index nach der Bezugsziffer beschreibt die Anordnung des einzelnen Kanals in der jeweiligen Reihe Rx, während der zweite Index die Anordnung in der jeweili- gen Spalte SPy senkrecht zur Maschinenquerrichtung CD wiedergibt. Der Begriff „Kanal" beschreibt keine konkrete fest definierte konstruktive Ausführung und ist funktional als Strömungsgang zu verstehen. Dieser kann von einzelnen Komponenten oder in einen Vollkörper integrierten beziehungsweise eingearbeiteten Durchgangsöffnungen gebildet werden. Erkennbar sind hier die einzelnen turbu- lenzerzeugenden Kanäle 7.1 1 bis 7.31 der ersten Spalte SP1 . Die Turbulenzerzeugungseinrichtung 6 bildet ein Strömungsgitter und kann dazu verschiedenartig ausgeführt sein. Im einfachsten Fall umfasst diese eine die turbulenzerzeugenden Kanäle 7.xy beschreibende und Durchgangsöffnungen aufweisende Lochplatte und/oder ein die einzelnen turbulenzerzeugenden Kanäle 7.xy bildendes Rohr- bündel. Der einzelne turbulenzerzeugende Kanal 7.xy ist ein Strömungskanal, welchem Mittel zur Erzeugung von Turbulenzen zugeordnet oder in diesem integriert sind. Über die Mittel erfolgt ein Energieeintrag in den im jeweiligen Kanal geführten Teilstrom unter Ausbildung von Turbulenzen. Dieser Bereich wird auch als Fluidisierungsbereich 12 bezeichnet, wobei innerhalb eines turbulenzerzeu- genden Kanals 7.xy zumindest ein derartiger Fluidisierungsbereich 12, in welchem eine Druckänderung im in diesen geführten einzelnen Teilstrom der Faserstoffsuspension FS erzeugt wird, vorgesehen ist. Dieser kann durch die geometrische Ausführung des einzelnen turbulenzerzeugenden Kanals 7.xy, insbesondere eine örtliche Änderung der diesen in Durchströmungsrichtung beschreibenden Quer- schnittsfläche und/oder die Anordnung von zusätzlichen Einrichtungen zum Einbringen eines zusätzlichen Energieeintrags in den einzelnen, im jeweiligen turbulenzerzeugenden Kanal 7.xy geführten Teilstrom erzielt werden. The headbox 1 comprises a feed device 5, via which the at least one pulp suspension FS can be distributed over the entire width of the headbox 1. In the simplest case, this comprises in the machine transverse direction CD extending, a distribution channel forming element, in particular a distributor tube, which is tapered in the machine direction CD in the flow direction. The pulp suspension FS passes from the feed device 5 to the nozzle 4 via at least one turbulence-generating device 6. Here, only one turbulence-generating device 6 is shown directly upstream of the nozzle 4 in the flow direction. However, embodiments of headboxes 1 with a plurality of turbulence-generating devices are also conceivable be passed through the interposition of mixers and / or mixing chambers. At the outlet 6A from the turbulence generating device 6, the nozzle 4 connects to form a nozzle chamber 8, which is suitable to substantially accelerate the flow of the pulp suspension FS during operation and the pulp suspension FS through an exit gap 1 1 to the forming unit 2 for producing a Material web. The exit slit 1 1 is limited here by way of example of an aperture 9 and the nozzle walls 10.1, 10.2. Within the individual turbulence generating device, here the turbulence generating device 6, the fibrous suspension FS is divided according to a predefined division and distributed in sub-streams out. For this purpose, the turbulence generating device 6 comprises a multiplicity of turbulence-generating channels 7, x extending in the direction of flow and with at least one direction component in the machine direction MD, which are either machine-width-shaped or parallel to each other in the cross-machine direction CD in rows Rx with x> 1 and in the vertical direction is called perpendicular to one the flow direction and the CD direction CD writable plane are arranged in columns SPy with y> 1 parallel to each other. The first index after the reference numeral describes the arrangement of the individual channel in the respective row Rx, while the second index reproduces the arrangement in the respective column SPy perpendicular to the cross-machine direction CD. The term "channel" does not describe a specific, firmly defined structural design and is functionally understood as a flow passage, which can be formed by individual components or through openings integrated into or integrated into a solid body In the simplest case, this comprises a perforated plate which describes the turbulence-generating channels 7.xy and has passage openings and / or a tube bundle forming the individual turbulence-generating channels 7.xy. The individual turbulence-generating channel 7.xy is a flow channel to which means for generating turbulences are assigned or integrated in. Via the means, an energy input into the partial stream guided in the respective channel takes place with the formation of This region is also referred to as fluidization region 12, wherein at least one such fluidization region 12, in which a pressure change is generated in the individual partial flow of the pulp suspension FS conducted in the latter, is provided within a turbulence-generating channel 7.xy. This can be due to the geometric design of the individual turbulence-generating channel 7.xy, in particular a local change in the cross-sectional area described in the flow direction and / or the arrangement of additional devices for introducing an additional energy input into the individual, in the respective turbulence-generating channel 7.xy Guided partial flow can be achieved.
Der erfindungsgemäße Stoffauflauf 1 ist derart ausgebildet und ausgeführt, dass die Verweildauer der Faserstoffsuspension FS, insbesondere der einzelnen Teilströme in der Turbulenzerzeugungseinrichtung 6 oder, vorzugsweise und der Düse 4 unter Beibehaltung einer ausreichenden Qualität des aus dem Austrittsspalt 1 1 der Düse 4 des Stoffauflaufs austretenden Freistrahls reduziert wird. The headbox 1 according to the invention is designed and executed such that the residence time of the pulp suspension FS, in particular of the individual partial flows in the turbulence generating device 6 or, preferably, and the Nozzle 4 while maintaining a sufficient quality of the emerging from the exit slit 1 1 of the nozzle 4 of the headbox free jet is reduced.
Zur Reduzierung der Verweildauer der Faserstoffsuspension FS in der Turbulenz- erzeugungseinrichtung 6, insbesondere des einzelnen Teilstroms in einem turbulenzerzeugenden Kanal 7.xy, wird dieser derart ausgeführt, dass das vom einzelnen Teilstrom durch ström bare beziehungsweise durchströmte Volumen VF, eine gute Füllung der offenen Querschnittfläche BTO in Form der offenen Fläche am Austritt 6A aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung 6 und somit am Eintritt 4E in die Düse 4 erreicht wird. Das durchströmte Volumen VF wird dabei von einem Teilbereich des turbulenzerzeugenden Kanals 7.xy gebildet, welcher sich vom Fluidisierungsbereich 12 bis zum Austritt 6A aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung 6 erstreckt. Dabei sollte das Volumen VF, möglichst klein sein, um eine möglichst geringe Reflockulation zu gewährleisten. Erfindungsgemäß beträgt dabei das durchströmte Volumen VF für den Teilbereich des einzelnen turbulenzerzeugenden Kanals 7.xy, To reduce the residence time of the pulp suspension FS in the turbulence generating device 6, in particular of the individual partial flow in a turbulence generating channel 7.xy, this is carried out such that the individual partial flow through ström bare or through-flowed volume VF, a good filling of the open cross-sectional area BTO is achieved in the form of the open area at the outlet 6A from the turbulence generating device 6 and thus at the inlet 4E into the nozzle 4. The flow-through volume VF is formed by a portion of the turbulence-generating channel 7.xy, which extends from the fluidization region 12 to the outlet 6A from the turbulence generating device 6. The volume VF should be as small as possible in order to ensure the least possible reflocculation. According to the invention, the flow volume VF for the subregion of the individual turbulence-generating channel is 7.xy,
mit  With
VF durchströmtes Volumen der Turbulenzerzeugungseinrichtung nach dem letzten Fluidisierungsbereich; V F flowed through volume of the turbulence generating device after the last Fluidisierungsbereich;
k1 Konstante, mit 1 < k1 < 10, bevorzugt 3 < k1 < 7; und  k1 constant, with 1 <k1 <10, preferably 3 <k1 <7; and
Bio offene Querschnittsfläche des turbulenzerzeugenden Kanals 7.xy am Austritt 6.A aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung 6.  Bio open cross-sectional area of the turbulence-generating channel 7.xy at the exit 6.A from the turbulence generating device. 6
In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist der erfindungsgemäße Stoffauflauf 1 derart ausgebildet und ausgeführt, dass auch die Verweilzeit der Faserstoffsuspension FS in der Düse 4 unter Beibehaltung einer ausreichenden Qualität des aus dem Austrittsspalt 1 1 austretenden Freistrahls reduziert wird. Zur Reduzierung der Verweildauer in der Düse 4 bei noch ausreichender Strahlqualität im Austrittsspalt 1 1 ist die Länge L der Düse 4 als Funktion der hydraulischen Teilung der Gitternachlaufströmung in der Düse 4 bestimmt. Im Einzelnen ist die Länge L der Düse 4 als Funktion einer Teilungsfläche BT festgelegt. Je kleiner die Teilungsfläche BT ist, je kürzer ist die Länge L der Düse 4. Die Länge L der Düse 4 entspricht der Erstreckung beziehungsweise des Ab- Stands zwischen dem Austritt 6A aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung 6 bis zum Austrittsspalt 1 1 . Die Länge L der Düse 4 wird in Strömungsrichtung gemessen, das heißt senkrecht zum Austrittsquerschnitt aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung 6. Um die gewünschte Strahlqualität im Austrittsspalt 1 1 zu erzielen, beträgt die ausgeführte Länge L der Düse 4 als Funktion der hydrauli- sehen Teilung: In a particularly advantageous embodiment, the headbox 1 according to the invention is designed and executed such that the residence time of the pulp suspension FS in the nozzle 4 is also reduced while maintaining a sufficient quality of the free jet emerging from the outlet gap 11. To reduce the residence time in the nozzle 4 with sufficient beam quality in the exit slit 1 1, the length L of the nozzle 4 is determined as a function of the hydraulic division of the lattice tracking flow in the nozzle 4. Specifically, the length L of the nozzle 4 is set as a function of a division area B T. The smaller the dividing area B T , the shorter the length L of the nozzle 4. The length L of the nozzle 4 corresponds to the extent or the distance between the outlet 6A from the turbulence generating device 6 to the outlet gap 11. The length L of the nozzle 4 is measured in the flow direction, that is perpendicular to the outlet cross section from the turbulence generating device 6. In order to achieve the desired beam quality in the exit slit 1 1, the executed length L of the nozzle 4 as a function of the hydraulic see division:
L = k.^T L = k. ^ T
mit  With
L Länge der Düse 4;  L length of the nozzle 4;
k Konstante, wobei 10 < k < 20; und  k constant, where 10 <k <20; and
BT Teilungsfläche. B T division area.
Die Teilungsfläche BT entspricht dem einer hydraulischen Einheit EH zugeordneten Flächenanteil an der Querschnittsfläche der Düse 4 am Düsenanfang bezie- hungsweise Düseneintritt 4E. Dabei wird die einen einzelnen turbulenzerzeugenden Kanal 7.xy allein oder als Bestandteil einer Gesamteinheit aufweisende oder beinhaltende Einheit als hydraulische Einheit EH bezeichnet. Diese umfasst den Kanal und zumindest eine diesen bildende beziehungsweise umschließende Wandung. Die Teilungsfläche BT kann daher aus dem Quotienten der Quer- schnittsfläche am Düsenanfang beziehungsweise Eintritt 4E und der Anzahl N der vereinzelten Strömungsquerschnitte, das heißt der Anzahl N der einzelnen turbulenzerzeugenden Kanäle 7.xy bestimmt werden. The division surface B T corresponds to the areal proportion of the cross-sectional area of the nozzle 4 at the nozzle start or nozzle inlet 4 E assigned to a hydraulic unit E H. Here, a single turbulence-generating channel 7.xy alone or as part of a total unit having or containing unit is referred to as a hydraulic unit E H. This comprises the channel and at least one wall forming or enclosing it. The division area B T can therefore be determined from the quotient of the cross-sectional area at the nozzle start or inlet 4 E and the number N of the individual flow cross-sections, that is, the number N of the individual turbulence-generating channels 7.xy.
Die Bestimmung und Darstellung dieser Größen ist in den Figuren 3a und 3b bei- spielhaft anhand eines Ausschnitts aus einem Stoffauflauf 1 gemäß Figur 2 wiedergegeben. Figur 3a zeigt die Düse 4 und die dieser unmittelbar in Strömungsrichtung vorgeordnete Turbulenzerzeugungseinrichtung 6. Zur Veranschaulichung sind hier lediglich turbulenzerzeugende Kanäle 7.1 1 bis 7.31 in drei Reihen mit den Fluidi- sierungsbereichen 12.1 1 bis 12.31 dargestellt. The determination and representation of these variables is reproduced by way of example in FIGS. 3a and 3b on the basis of a detail from a headbox 1 according to FIG. FIG. 3a shows the nozzle 4 and the turbulence generating device 6 which precedes it directly in the direction of flow. To illustrate, only turbulence-generating channels 7.1 1 to 7.31 are shown here in three rows with the fluidization regions 12.1 1 to 12.31.
Figur 3b zeigt beispielhaft in einer Ansicht A-A gemäß Figur 3a eine Ansicht auf den Austritt 6A aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung 6 mit sich in Maschinen- querrichtung CD erstreckenden, beispielhaft in vier Reihen R1 bis R4 und den Spalten SPy, hier SP1 bis SPn angeordneten einzelnen turbulenzerzeugenden Kanälen 7.1 1 bis 7.4n, wobei die einzelnen turbulenzerzeugenden Kanäle 7.1 1 bis 7.1 n, 7.21 bis 7.2n, 7.31 bis 7.3n und 7.41 bis 7.4n innerhalb einer einzelnen Reihe R1 bis R4 jeweils vorzugsweise parallel zueinander in Maschinenquerrich- tung CD mit vorzugsweise der gleichen Teilung angeordnet sind und die Anordnung der Reihen R1 bis R4 senkrecht zur Maschinenquerrichtung CD und zur Durchströmungsrichtung ebenfalls vorzugsweise parallel zueinander erfolgt. Der von einem einzelnen turbulenzerzeugenden Kanal 7.1 1 bis 7.xy beaufschlagbare Düsenanfangsquerschnittsbereich wird dabei als Teilungsfläche BT bezeichnet. Die einzelne hydraulische Einheit EH ist hier beispielhaft in Form der den einzelnen turbulenzerzeugenden Kanal 7.1 1 aufweisenden Einheit wiedergegeben. Der dem einzelnen turbulenzerzeugenden Kanal 7.1 1 zugeordnete Anteil am Gesamtquerschnitt am Eintritt 4E in die Düse 4 ergibt sich aus dem Quotienten aus der Querschnittsfläche Q4E am Düsenanfang beziehungsweise Eintritt 4E in die Düse 4 und der Anzahl N der turbulenzerzeugenden Kanäle 7.xy. FIG. 3b shows, by way of example, in a view AA according to FIG. 3a, a view of the outlet 6A from the turbulence generating device 6 with individual turbulence-generating channels extending in the machine transverse direction CD, for example in four rows R1 to R4 and the gaps SPy, here SP1 to SPn 7.1 1 to 7.4n, wherein the individual turbulence-generating channels 7.1 1 to 7.1 n, 7.21 to 7.2n, 7.31 to 7.3n and 7.41 to 7.4n within a single row R1 to R4 each preferably parallel to each other in machine transverse direction CD with preferably the are arranged the same pitch and the arrangement of the rows R1 to R4 perpendicular to the machine transverse direction CD and to the flow direction also preferably takes place parallel to each other. The nozzle start cross-sectional area which can be acted on by a single turbulence-generating channel 7.1 1 to 7.xy is referred to as a division area BT. The individual hydraulic unit EH is reproduced here by way of example in the form of the unit having the individual turbulence-generating channel 7.1 1. The proportion of the total cross section at the entrance 4E into the nozzle 4 assigned to the individual turbulence-generating channel 7.1 1 results from the quotient of the cross-sectional area Q4E at the nozzle start or entry 4E into the nozzle 4 and the number N of the turbulence-generating channels 7.xy.
Q Q
N  N
mit  With
Q4E Querschnittsfläche am Düsenanfang/Eintritt 4E in die Düse 4; undQ 4 E cross-sectional area at the nozzle start / inlet 4E into the nozzle 4; and
N Anzahl der einzelnen Strömungsgänge in der vorgeordneten Turbulenzerzeugungseinrichtung, insbesondere Anzahl der turbulenzerzeugenden Kanäle. Die Querschnittsfläche Q4E am Düsenanfang 4E bestimmt sich als Funktion der Erstreckung der Düse 4 in Maschinenquerrichtung CD, das heißt aus der Breite AB und der Höhe hD, welche mit der Breite und der Höhe der der Turbulenzerzeugungseinrichtung 6 am Austritt 6A zusammenfallen das heißt N number of individual flow passages in the upstream turbulence generating device, in particular number of turbulence-generating channels. The cross-sectional area Q 4 E at the nozzle beginning 4 E is determined as a function of the extension of the nozzle 4 in the cross-machine direction CD, that is from the width AB and the height h D , which coincide with the width and the height of the turbulence generating device 6 at the outlet 6A that is
Der dem turbulenzerzeugenden Kanal 7.1 1 zugeordnete Anteil am Gesamtquerschnitt am Eintritt 4E in die Düse 4 als Teilungsfläche BT kann ferner bei der dar- gestellten Ausführung mit vollständig aneinander angrenzenden Wandungen der hydraulischen Einheiten EH bei rechteckigem Querschnitt durch das Produkt aus den Abmessungen der hydraulischen Einheit EH, insbesondere die Seitenlängen t1 und t2 bestimmt werden. Die Teilungsfläche BT entspricht dabei der Fläche der einzelnen hydraulischen Einheit EH, das heißt der Querschnittsfläche des turbu- lenzerzeugenden Kanals am Ausgang aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung 6 und des sich durch die Wandstärke d ergebenden Flächenbereiches, das heißt der Summe aus offener und geschlossener Fläche einer hydraulischen Einheit EH. Sind die einzelnen hydraulischen Einheiten EH derart ausgebildet, dass deren Wandungen frei von einer Berührung miteinander sind, entsprechen die Seiten- längen t1 und t2 den Längen einer dem einzelnen turbulenzerzeugenden Kanal 7.xy zugeordneten Gittermasche eines an den Austritt 6A aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung 6 angelegten theoretischen Gitternetzes. The portion of the total cross-section at the entrance 4E into the nozzle 4 as a division surface B T assigned to the turbulence-generating channel 7.1 1 can also be shown in the illustrated embodiment with completely adjacent walls of the hydraulic units E H with a rectangular cross-section through the product of the dimensions of the hydraulic Unit E H , in particular the side lengths t1 and t2 are determined. The division area B T corresponds to the area of the individual hydraulic unit E H , that is to say the cross-sectional area of the turbulence-generating channel at the exit from the turbulence-generating device 6 and the surface area resulting from the wall thickness d, ie the sum of the open and closed areas of one hydraulic unit E H. If the individual hydraulic units E H are designed such that their walls are free of any contact with each other, the lateral lengths t1 and t2 correspond to the lengths of a lattice mesh of one of the individual turbulence-generating channel 7.xy assigned to the outlet 6A from the turbulence generating device 6 theoretical grid.
In einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung wird die Verweildauer in der Düse 4 ferner durch die Änderung der Strömungsgeschwindigkeit des einzelnen Teilstroms beim Übertritt vom einzelnen turbulenzerzeugenden Kanal 7.xy in die Düse 4 beeinflusst. Nach Möglichkeit soll diese Änderung so gering wie möglich gehalten werden. Erfindungsgemäß wird dazu die Turbulenzerzeugungseinrichtung 6 derart ausgeführt und angeordnet, dass die am Eintritt 4E in die Düse 4 offene Querschnittsfläche BTo der Teilungsfläche BT der Querschnittsfläche der Düse 4 am Düsenanfang, derart ausgeführt und dimensioniert ist, dass das Aus- trittsverhältnis BTo zu BT > 0,5, vorzugsweise > 0,75 beträgt. Das Austrittsverhältnis ist mit z bezeichnet, ergibt sich aus In a particularly advantageous further development, the residence time in the nozzle 4 is further influenced by the change in the flow velocity of the individual partial flow when passing from the individual turbulence-generating channel 7.xy into the nozzle 4. If possible, this change should be kept as small as possible. According to the invention, the turbulence generating device 6 is designed and arranged in such a way that the cross-sectional area B T o of the dividing surface B T of the cross-sectional area of the nozzle 4 at the nozzle beginning, which is open at the inlet 4E, is designed and dimensioned in such a way that Occurrence ratio B T o to B T > 0.5, preferably> 0.75. The exit ratio is denoted by z, resulting from
und definiert das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeiten des in Strömungsrichtung letzten Strömungsquerschnitts in der Turbulenzerzeugungseinrichtung 6 und des Anfangsquerschnitts der Düse 4. BTO entspricht dabei der offenen Querschnittsfläche des jeweiligen turbulenzerzeugenden Kanals 7.xy am Austritt 6A aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung 6 und beschreibt damit den Strömungsquerschnitt des jeweiligen turbulenzerzeugenden Kanals am Austritt 6A. and defines the ratio of the flow velocities of the last flow cross-section in the turbulence generating device 6 and the initial cross section of the nozzle 4. B TO corresponds to the open cross-sectional area of the respective turbulence-generating channel 7.xy at the outlet 6A from the turbulence generating device 6 and thus describes the flow cross-section of the respective turbulence generating channel at the exit 6A.
Das durch ström bare Volumen VF kann hinsichtlich der Form der Strömungsführung beliebig ausgebildet werden. Die Figuren 4a bis 4d verdeutlichen beispielhaft unterschiedliche Ausführungen, wobei gleichzeitig auch verschiedene Möglichkeiten der Ausbildung des Fluidisierungsbereichs 12 für eine, einen turbulenzerzeugenden Kanal 7.xy aufweisende hydraulische Einheit EH am Beispiel eines Turbulenzrohrs wiedergegeben sind. Figur 4a verdeutlicht die Unterteilung in zumindest zwei Teilbereiche, einen ersten Teilbereich 18 und einen zweiten, das durchströmbare Volumen VF beschreibenden Teilbereich 13. Dieser ist bis zum Erreichen des Austrittsquerschnitts am Austritt 6A der Turbulenzerzeugungseinrichtung 6 durch einen konstanten Strömungsquerschnitt in Durchströmungsrichtung charakterisiert. Der Fluidisierungs- bereich 12 wird hier örtlich in Durchströmungsrichtung begrenzt durch eine stufenartige Querschnittsänderung 1 7, insbesondere Vergrößerung zwischen dem ersten und zweiten Teilbereich 18 und 13 gebildet. The volume that can be flowed through VF can be configured as desired with regard to the shape of the flow guide. FIGS. 4a to 4d illustrate, by way of example, different embodiments, whereby at the same time various possibilities of forming the fluidization region 12 for a hydraulic unit EH having a turbulence-generating channel 7.xy are reproduced using the example of a turbulence tube. 4a illustrates the subdivision into at least two partial regions, a first partial region 18 and a second partial region 13 describing the volume VF which can be flowed through. This region is characterized by a constant flow cross section in the direction of flow until the outlet cross section at the outlet 6A of the turbulence generation device 6 is reached. The fluidization region 12 is locally limited in the flow direction by a step-like cross-sectional change 1 7, in particular enlargement between the first and second portions 18 and 13 formed.
Die Figur 4b verdeutlicht beispielhaft eine weitere Ausbildung einer einen turbulenzerzeugenden Kanal 7.xy aufweisenden hydraulischen Einheit EH, bei welcher der das durchströmbare Volumen VF beschreibende Bereich von einer Mehrzahl von Teilbereichen unterschiedlichster Querschnittsausführungen gebildet wird. Der das durch ström bare Volumen VF beschreibende Bereich ist hier beispielhaft durch drei Teilbereiche 13.1 , 13.2 und 14 charakterisiert, wobei die Teilbereiche 13.1 und 13.2 sich in Strömungsrichtung erstreckend mit konstanten, jedoch unter- schiedlich großen Strömungsquerschnitten ausgebildet sind , d ie über einen Zwischenbereich bildenden Teilbereich 14 miteinander verbunden sind. Der Teilbereich 14 ist durch eine stetige Querschnittsänderung in Strömungsrichtung charakterisiert, die als Querschnittszunahme ausgebildet ist. Demgegenüber verdeutlicht Figur 4c die Ausbildung des Zwischenbereichs als Teilbereich 15 mit stetiger Querschnittsabnahme. In beiden Ausführungen wird der Fluidisierungsbereich 12 über einen Teilbereich der hydraulischen Einheit EH in Durchströmungsrichtung erstreckend ausgeführt, wobei die Ausbildung als Funktion der Geometrie und/oder Dimensionierung des Strömungswegs im Einzelnen turbulenzerzeugenden Kanal 7.xy, hier dem Teilbereich 16 mit verringertem Querschnitt gegenüber den benachbarten Bereichen erfolgt. FIG. 4b illustrates by way of example a further embodiment of a hydraulic unit EH having a turbulence-generating channel 7.xy, in which region of the plurality of flow volumes VF describing the flow-through volume is formed by sections of different cross-sectional designs. The area describing the volume VF which can flow is characterized here by way of example by three subregions 13.1, 13.2 and 14, wherein the subregions 13.1 and 13.2 are formed in the flow direction with constant but differently sized flow cross sections, ie forming an intermediate region Subregion 14 are interconnected. The portion 14 is characterized by a continuous change in cross section in the flow direction, which is formed as a cross-sectional increase. On the other hand, FIG. 4c illustrates the formation of the intermediate region as partial region 15 with a continuous reduction in cross section. In both embodiments, the fluidization region 12 is designed to extend over a partial region of the hydraulic unit EH in the direction of flow, wherein the formation as a function of the geometry and / or dimensioning of the flow path in the individual turbulence-generating channel 7.xy, here the partial region 16 with reduced cross-section compared to the adjacent Areas.
Die Figur 4d zeigt eine Ausführung gemäß Figur 4b mit Ausbildung des Fluidisie- rungsbereichs 12 durch zumindest eine im Fluidisierungsbereich vorzusehende statische Mischeinrichtung 19 oder zumindest ein Mittel zum Energieeintrag zur Erzeugung des gewünschten Druckverlusts in der Faserstoffsuspension. FIG. 4 d shows an embodiment according to FIG. 4 b with formation of the fluidization region 12 by at least one static mixing device 19 to be provided in the fluidization region or at least one means for introducing energy to produce the desired pressure loss in the fibrous suspension.
Ausführungsbeispiel : Die einzelnen hydraulischen Einheiten EH der Turbulenzerzeugungseinrichtung 6 sind als Auslassrohre mit quadratischen Querschnitt ausgebildet. Die Seitenlängen t1 und t2 betragen 25 mm. Die Wandstärke d beträgt 1 mm. Exemplary embodiment: The individual hydraulic units E H of the turbulence generating device 6 are designed as outlet pipes with a square cross section. The side lengths t1 and t2 are 25 mm. The wall thickness d is 1 mm.
Die Teilungsfläche BT ergibt sich aus The division area B T results from
= tl * t2 = tl * t2
T 625 mm  T 625 mm
Die Länge L der Düse 4 entspricht mit L = k .^ The length L of the nozzle 4 corresponds with L = k. ^
zwischen einschließlich 250 mm bis 500 mm. Dieser Längenbereich ermöglicht eine ausreichend kurze Verweildauer bei gleichzeitiger Beibehaltung einer ausreichend hohen Strahlqualität. between 250 mm to 500 mm inclusive. This length range allows a sufficiently short residence time while maintaining a sufficiently high beam quality.
Das Austrittsverhältnis z ergibt für das Ausführungsbeispiel mit k=10 einen Wert von 0,84. The exit ratio z gives for the embodiment with k = 10 a value of 0.84.
Das durchströmbare Volumen vF · Βτ0 ergibt für: The flowable volume v F · Β τ0 yields for:
VF(k1 =1 ) = 12.167 mm3 V F (k1 = 1) = 12,167 mm 3
VF(k1 =10) = 12.1670 mm3 V F (k1 = 10) = 12.1670 mm 3
VF(k1 =3) = 36.500 mm3 V F (k1 = 3) = 36,500 mm 3
VF(k1 =7) = 85.000 mm3 V F (k1 = 7) = 85,000 mm 3
Die erfindungsgemäße Lösung gilt für Stoffaufläufe 1 , die mit oder ohne Lamellen ausgebildet sind. Entscheidend ist hier die Wahl der Länge L der Düse 4 in Ab- hängigkeit der Teilungsfläche BT, welche dem Anteil einer einzelnen hydraulische Einheit am Düsenanfangsquerschnitt entspricht und als Quotient aus dem Düsenanfangsquerschnitt Q E und der Anzahl N der einzelnen hydraulischen Einheiten EH bestimmt werden kann. Ein derart ausgestalteter Stoffauflauf 1 kann in beliebiger Art und Weise weiter modifiziert werden . Es kann sich dabei um Stoffaufläufe handeln, welche mit Lamellen ausgestattet sind und/oder mit der Verdünnungswassertechnologie, das heißt zumindest einer Zudosiereinrichtung zur Zudosierung mindestens eines weiteren Fluids in die Faserstoffsuspension charakterisiert sind. Der erfindungsgemäße Stoffauflauf 1 kann ferner in Kombination mit beliebig ausgebildeten Formiereinheiten 2, insbesondere Langsieb, Hybridformer und Doppelsiebformer eingesetzt werden. The solution according to the invention applies to headboxes 1, which are formed with or without lamellae. Decisive here is the choice of the length L of the nozzle 4 as a function of the division area B T , which corresponds to the proportion of a single hydraulic unit at the nozzle start cross-section and are determined as the quotient of the nozzle initial cross-section Q E and the number N of the individual hydraulic units E H can. Such a designed headbox 1 can be further modified in any manner. These can be headboxes which are equipped with lamellae and / or are characterized with the dilution water technology, that is to say at least one metering device for metering in at least one further fluid into the pulp suspension. The headbox 1 according to the invention can also be used in combination with arbitrarily designed forming units 2, in particular wire, hybrid former and twin-wire former.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Stoffauflauf 1 headbox
2 Formiereinheit  2 forming unit
3 Blattbildungseinheit  3 sheet forming unit
4 Düse  4 nozzle
4E Eintritt in Düse, insbesondere Düsenanfang  4E entry into nozzle, in particular nozzle beginning
5 Zuführvorrichtung  5 feeder
6 Turbulenzerzeugungseinrichtung  6 turbulence generating device
6A Austritt aus der turbulenzerzeugenden Einrichtung 7; 7.xy Turbulenzerzeugender Kanal 6A exit from the turbulence generating device 7; 7.xy turbulence generating channel
η, 7.21 -7.2Π Turbulenzerzeugende Kanäle η, 7.21 -7.2Π Turbulence-generating channels
7.41 -7.4n Turbulenzerzeugende Kanäle  7.41 -7.4n turbulence generating channels
8 Düsenraum  8 nozzle space
9 Blende  9 aperture
10.1 , 10.2 Düsenwandung  10.1, 10.2 nozzle wall
1 1 Austrittsspalt 1 1 exit slit
2.1 1 -12.31 Fluidisierungsbereich2.1 1 -12.31 Fluidization area
, 13.1 , 13.2 Teilbereich , 13.1, 13.2 subarea
14 Teilbereich  14 subarea
15 Teilbereich  15 subarea
16 Teilbereich  16 subarea
17 Stufenartige Querschnittsänderung  17 Step-like cross section change
18 Teilbereich  18 subarea
19 Mischeinrichtung  19 mixing device
A-A Ansicht A-A view
AB Breite des Düsenanfangsquerschnitts bzw. der Turbulenzerzeugungseinrichtung in Maschinenquerrichtung AB width of the nozzle initial cross section or the turbulence generating device in the cross machine direction
BT Teilungsfläche Bio Offene Fläche der Teilungsfläche; offene B T division area Bio Open area of the division area; open
Querschnittsfläche des turbulenzerzeugenden Kanals am Austritt aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung Cross-sectional area of the turbulence-generating channel at the outlet of the turbulence generating device
CD Maschinenquerrichtung CD cross machine direction
d Wandstärke  d wall thickness
EH Hydraulische Einheit E H Hydraulic unit
FL Flocken  FL flakes
FS Faserstoffsuspension  FS pulp suspension
hD Höhe der Düse, Höhe der Turbulenzerzeugungseinrich- tung h D Height of the nozzle, height of the turbulence generating device
k Konstante  k constant
k1 Konstante  k1 constant
L Länge der Düse  L length of the nozzle
MD Maschinenrichtung  MD machine direction
N Anzahl  N number
Q4E Querschnittsfläche am Düsenanfang Q 4 E Cross-sectional area at the nozzle start
R1 -R4; Rx Reihe  R1 -R4; Rx series
SD Stoffdichte  SD consistency
SDk Stoffdichtekennwert SD k consistency value
SP1 -SPy Spalte  SP1 -Spy column
t1 , t2 Seitenlänge  t1, t2 page length
VF Durchströmtes Volumen V F Flowed volume
X, Y, Z Koordinaten  X, Y, Z coordinates
z Austrittsverhältnis  z exit ratio

Claims

Stoffauflauf und Blattbildungseinheit mit einem Stoffauflauf Patentansprüche Headbox and sheet forming unit with a headbox claims
Stoffauflauf (1 ) für den Einsatz in einer Maschine zur Herstellung von Faserstoffbahnen, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahnen aus wenigstens einer Faserstoffsuspension (FS), mit mindestens einer, die wenigstens eine Faserstoffsuspension (FS) zuführenden Zuführvorrichtung (5), einer einen Austrittsspalt (1 1 ) aufweisenden Düse (4) zur Abgabe der Faserstoffsuspension (FS) in einem Freistrahl und einer in Strömungsrichtung der Düse (4) unmittelbar vorgeordneten Turbulenzerzeugungseinrichtung (6), in welcher die mindestens eine Faserstoffsuspension (FS) durch eine Vielzahl von turbulenzerzeugenden Kanälen (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) in Teilströmen führbar ist, wobei innerhalb des einzelnen turbulenzerzeugenden Kanals (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) zumindest ein, einen Fluidisierungsbereich (1 2, 1 2.1 1 -12.31 ) bildender Bereich vorgesehen ist, Headbox (1) for use in a machine for producing fibrous webs, in particular paper, cardboard or tissue webs from at least one fibrous suspension (FS), with at least one feed device (5) which supplies the at least one fibrous suspension (FS), one Nozzle (4) having an outlet gap (1 1) for dispensing the fibrous suspension (FS) in a free jet and a turbulence generating device (6) immediately upstream of the nozzle (4), in which the at least one fibrous suspension (FS) is produced by a plurality of turbulence-generating devices Channels (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) can be guided in partial flows, with at least one fluidization area (1 2, 1 2.1 1) within the individual turbulence-generating channel (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n). -12.31 ) forming area is provided,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Turbulenzerzeugungseinrichtung (6) derart ausgebildet ist, dass das nach dem in Du rchströmungsrichtung letzten Fluidisierungsbereich (12, 12.1 1 -12.31 ) durchströmbare Volumen (VF) innerhalb eines einzelnen turbulenzerzeugenden Kanals (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) bis zum Austritt (6A) aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung (6) als Funktion der offenen Querschnittsfläche (Bio) des einzelnen turbulenzerzeugenden Kanals (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) am Austritt (6A) aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung (6) beträgt: that the turbulence generating device (6) is designed in such a way that the volume (V F ) through which flow can flow after the last fluidization region (12, 12.1 1 -12.31) in the flow direction is within a single turbulence-generating channel (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n ) to the exit (6A) from the turbulence generating device (6) as a function of the open cross-sectional area (Bio) of the individual turbulence generating channel (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) at the exit (6A) from the turbulence generating device (6). :
mit with
VF durchströmtes Volumen der Turbulenzerzeugungseinrichtung (6) nach dem letzten Fluidisierungsbereich (12, 12.1 1 -12.31 ); k1 Konstante, mit 1 < k1 < 10, bevorzugt 3 < k1 < 7; und V F volume through which the turbulence generating device (6) flows after the last fluidization region (12, 12.1 1 -12.31); k1 constant, with 1 <k1 <10, preferably 3 <k1 <7; and
Bio offene Querschnittsfläche des turbulenzerzeugenden Kanals (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) am Austritt (6A) aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung (6). Bio open cross-sectional area of the turbulence-generating channel (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) at the outlet (6A) from the turbulence generating device (6).
Stoffauflauf (1 ) nach Anspruch 1 , Headbox (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das nach dem in Durchströmungsrichtung letzten Fluidisierungsbereich (12, 12.1 1 -12.31 ) innerhalb des einzelnen turbulenzerzeugenden Kanals (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) durchströmbare Volumen (VF) bis zum Austritt (6A) aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung (6) zumindest einen Volumenbereich (13, 13.1 , 13. that after the last fluidization area (12, 12.1 1 -12.31) in the flow direction within the individual turbulence-generating channel (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) the volume (V F ) through which flow can flow up to the exit (6A) from the turbulence generating device ( 6) at least one volume area (13, 13.1, 13.
2) mit in Durchströmungsrichtung konstantem Strömungsquerschnitt aufweist. 2) has a constant flow cross section in the flow direction.
3. Stoffauflauf (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, 3. headbox (1) according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das nach dem in Durchströmungsrichtung letzten Fluidisierungsbereich (12, 12.1 1 -12.31 ) innerhalb des einzelnen turbulenzerzeugenden Kanals (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) durchströmbare Volumen (VF) bis zum Austritt (6A) aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung (6) zumindest einen Volumenbereich (14, that after the last fluidization area (12, 12.1 1 -12.31) in the flow direction within the individual turbulence-generating channel (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) the volume (V F ) through which flow can flow up to the exit (6A) from the turbulence generating device ( 6) at least one volume area (14,
15) mit in Durchströmungsrichtung stetig zu- oder abnehmenden Strömungsquerschnitt aufweist. 15) with a flow cross section that constantly increases or decreases in the direction of flow.
Stoffauflauf (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Headbox (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der letzte Fluidisierungsbereich (12, 12.1 1 -12.31 ) vor dem Eintritt (4E) in die Düse that the last fluidization area (12, 12.1 1 -12.31) before the entry (4E) into the nozzle
(4) von einer örtlichen stufenartigen Änderung (17) und/oder einer stetigen Änderung der Querschnittsfläche der Querschnittsfläche des einzelnen turbulenzerzeugenden Kanals (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) in Durchströmungsrichtung und/oder einer Mischeinrichtung (19) gebildet wird. (4) is formed by a local step-like change (17) and/or a constant change in the cross-sectional area of the cross-sectional area of the individual turbulence-generating channel (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) in the flow direction and/or a mixing device (19). .
5. Stoffauflauf (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 5. headbox (1) according to one of the preceding claims, characterized,
dass die Düse (4) eine Länge (L) aufweist, die als Funktion der Größe der einem einzelnen turbulenzerzeugenden Kanal (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) zugeordneten und eine Teilungsfläche (BT) beschreibenden Anteilsfläche der Querschnittsfläche (Q4E) der Düse (4) am Eintritt (4E) in die Düse (4) beträgt: that the nozzle (4) has a length (L) which is a function of the size of the portion of the cross-sectional area (Q) assigned to an individual turbulence-generating channel (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) and describing a division area (B T ). 4 E) of the nozzle (4) at the inlet (4E) into the nozzle (4) is:
mit with
L Länge der Düse (4); L length of nozzle (4);
k Konstante, wobei 10 < k < 20; und k constant, where 10 < k < 20; and
Teilungsfläche. Partition area.
6. Stoffauflauf (1 ) nach Anspruch 5, 6. headbox (1) according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Größe der einzelnen Teilungsfläche (BT) dem Quotienten aus der Querschnittsfläche (Q4E) der Düse (4) am Eintritt (4E) in die Düse (4) und der that the size of the individual division area (B T ) is the quotient of the cross-sectional area (Q 4 E) of the nozzle (4) at the inlet (4E) into the nozzle (4) and the
Anzahl (N) der einzelnen turbulenzerzeugenden Kanäle (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) in der der Düse (4) unmittelbar vorgeordneten Turbulenzerzeugungseinrichtung (6) entspricht. 7. Stoffauflauf (1 ) nach Anspruch 5 oder 6, Number (N) of the individual turbulence-generating channels (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) in the turbulence generating device (6) immediately upstream of the nozzle (4). 7. headbox (1) according to claim 5 or 6,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die einzelne Teilungsfläche (BT) von der Querschnittsfläche der einzelnen, einen turbulenzerzeugenden Kanal (7, 7.xy, that the individual dividing surface (B T ) depends on the cross-sectional area of the individual, a turbulence-generating channel (7, 7.xy,
7.1 1 -7.4n) aufweisenden oder bildenden hydraulischen Einheit (EH) am Austritt (6A) aus der Turbu- lenzerzeugungseinrichtung (6) gebildet ist. 7.1 1 -7.4n) having or forming hydraulic unit (E H ) is formed at the outlet (6A) from the turbulence generating device (6).
8. Stoffauflauf (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. headbox (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der einzelne turbulenzerzeugende Kanal (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) der Turbulenzerzeugungseinrichtung (6) derart ausgebildet ist, dass das Verhältnis (Z) der den Strömungsquerschnitt am Austritt (6A) aus der Turbulenzerzeugungseinrichtung (6) beschreibenden offenen Querschnittsfläche (BTo) des einzelnen turbulenzerzeugenden Kanals (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) und der diesem zugeordneten Teilungsfläche (BT) der Querschnittsfläche (Q4E) am Eintritt (4E) in die Düse (4) im Bereich von jeweils einschließlich 0,5 bis 0,95, vorzugsweise im Bereich von jeweils einschließlich 0,75 bis 0,95, besonders bevorzugt im Bereich von jeweils einschließlich 0,75 bis 0,9 beträgt. that the individual turbulence-generating channel (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) of the turbulence generating device (6) is designed such that the ratio (Z) of the open cross-sectional area describing the flow cross section at the outlet (6A) from the turbulence generating device (6). (B T o) of the individual turbulence-generating channel (7, 7.xy, 7.1 1 -7.4n) and the dividing surface (B T ) of the cross-sectional area (Q 4 E) assigned to it at the inlet (4E) into the nozzle (4) in the range of 0 inclusive .5 to 0.95, preferably in the range from 0.75 to 0.95 inclusive, particularly preferably in the range from 0.75 to 0.9 inclusive.
9. Blattbildungseinheit (3) für Maschinen zur Herstellung von Faserstoffbahnen, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuebahnen, umfassend einen Stoffauflauf (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 und eine dieser nachgeordnete Formiereinheit (2), in welcher die Faserstoffsuspension (FS) aus dem Austrittsspalt (1 1 ) des Stoffauflaufs (1 ) in einem Freistrahl auf- bzw. eingebracht wird. 9. Sheet forming unit (3) for machines for producing fibrous webs, in particular paper, cardboard or tissue webs, comprising a headbox (1) according to one of claims 1 to 8 and a forming unit (2) arranged downstream thereof, in which the fibrous suspension (FS ) is applied or introduced from the outlet gap (1 1) of the headbox (1) in a free jet.
10. Blattbildungseinheit (3) nach Anspruch 9, 10. Sheet forming unit (3) according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Formiereinheit (2) als eine der nachfolgenden Einheiten ausgeführt ist: that the forming unit (2) is designed as one of the following units:
- Hybridformer; - Hybrid former;
- Spaltformer, umfassend zwei einen Einlaufspalt für die Faserstoffsuspen- sion (FS) bildende Bespannungen, insbesondere Siebbänder; - Gap former, comprising two coverings forming an inlet gap for the fiber suspension (FS), in particular sieve belts;
- Langsiebformer, umfassend ein Siebband, auf dessen Oberfläche die Faserstoffsuspension (FS) mittels des Stoffauflaufs (1 ) aufgebracht wird. - Fourdrinier wire former, comprising a wire belt, on the surface of which the fibrous suspension (FS) is applied by means of the headbox (1).
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