WO2001086061A1 - Beeinflussung eines bahneigenschafts-profiles mittels mindestens eines schallfeldes - Google Patents

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WO2001086061A1
WO2001086061A1 PCT/DE2001/001746 DE0101746W WO0186061A1 WO 2001086061 A1 WO2001086061 A1 WO 2001086061A1 DE 0101746 W DE0101746 W DE 0101746W WO 0186061 A1 WO0186061 A1 WO 0186061A1
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sound field
fibrous web
transmitter
suspension layer
web
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PCT/DE2001/001746
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Inventor
Dieter Ronnenberg
Original Assignee
Dieter Ronnenberg
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/009—Fibre-rearranging devices
    • 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
    • D21F1/44—Watermarking devices

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for processing a fibrous web or a suspension layer in a paper, cardboard or coating machine or size press for influencing a web property profile and the paper or cardboard obtained in this way according to the preambles of claims 1, 23 and 25.
  • the two most important properties of a fibrous web at the end of the paper machine are a uniform basis weight and a fiber orientation cross profile. Since the invention of the sectoral (i.e. zoned working width),
  • these cross profiles can be set independently of one another in the headbox. This is published in the special edition p2971 "Fiber Orientation Cross Profile" by Voith Sulzer Paper Technology, among others. Nevertheless, there are also when using this Headboxes often have a fiber orientation cross profile that is faulty.
  • the fiber orientation cross profile in the former only has a slight influence can be. This influencing takes place, for example, by - viewed across the width of the machine - different pressing of the drainage elements. Since in the prior art the dewatering elements are essentially rigid elements, even if the dewatering elements are pressed against the screen in a punctiform manner, neighboring regions of this point are also pressed. This results in a quasi "radiating" effect of the drainage elements. Overall, the actually pressed area of the drainage element can then be up to 1 meter. This different pressing of the dewatering elements then leads to transverse flows (ie transverse to the direction of wire travel) within the fibrous web. This again brings the disadvantages - as described in the cited document p2971 - of the dependent interaction between the basis weight profile, fiber orientation profile and dry content cross profile.
  • Influencing the fibrous web by means of a sound field brings an elementary advantage over the prior art: the sound field can be placed directly at the point of the fibrous web to be influenced, on the side of the screen facing away from the fibrous web.
  • the distance to the fibers between the screen surfaces is less than one millimeter (with a screen thickness of 0.7 millimeters, for example) and not several meters as before.
  • the sieve itself does not pose any significant obstacle
  • Another advantage of the sound field compared to the drainage strips is that there is no "radiating effect" transverse to the machine direction.
  • Kundt's dust figures and the Chladnian sound figures are known from physics.
  • particles are aligned by means of vibrations on a horizontal plane (particle accumulations in the vertical can be neglected because of the relation to the horizontal plane). Alignment of the particles around one of their body axes - as e.g. would be necessary for influencing the fiber orientation - is however not known from these figures.
  • the shapes of the above-mentioned figures cannot be used for influencing the fibrous web, because homogeneity in the plane is expected from a fibrous web.
  • the main direction of the fibers in a paper machine is usually desired in the machine running direction, because this increases the tensile strength of the paper in this direction and thus reduces the risk of web breaks.
  • fibers wood pulp and pulp
  • the direction of propagation of the sound field must be aligned transversely to the machine direction and at the same time as acute as possible to the screen.
  • the fibers of the fibrous web align - at least in part - in a plane which on the one hand points in the machine running direction and on the other is at an angle between the sieves.
  • the fibers can point with one end to one sieve and with their other end to the other sieve and are therefore not in the machine running direction. That is why they do not initially contribute to the increase in strength - the so-called tear length.
  • the inventor recognized that the gradual approach of the screens in the further course of the drainage and the associated drainage flow towards the outer surface of the sieve, these fibers are folded in or against the machine direction - while maintaining their position in the plane generated by the sound field.
  • fibers are ultimately not leaflets - as in the Pohlman cell cited.
  • the fibers are more comparable to rod-shaped bodies. Therefore, fibers can align both parallel to the plane of the wave fronts of a first sound field and to the plane of the wave fronts of a second sound field. The fibers then lie parallel to the line of intersection of these two sound fields and thereby create a new main direction of fiber. If the main fiber direction in the machine direction is desired, the line of intersection of the sound fields must point in the machine direction, which is done by swiveling the sound field around its axis perpendicular to the fiber web.
  • Influencing a fibrous web by means of at least one directional sound field also has another advantage: If the sound field has penetrated the fibrous web and possibly another second sieve, white water is pressed through the outer surface of the second sieve. A skimmer following in the machine direction can then skim off this surface water. This lifting of liquids is also called levitation in physics. Is there a sound field perpendicular to the fibrous web, the effect of levitation is strongest.
  • a directed sound field can also be used to separate fibers that are already hooked together, because the wavy fronts penetrating the fibrous web entrain fibers, but at the latest lay them down again on the inner surface of the second sieve. This effect allows the immobility point in the dewatering section of a former to be shifted further towards the press section.
  • Another advantage is that when several individual fibrous webs are laid one on top of the other to form a multilayer fibrous web, these can be “woven” together by means of a directional sound field.
  • Another advantage of the invention is given by the decoupling of the influence on the fiber orientation and the basis weight in the headbox.
  • the fiber orientation can be accomplished solely by directional sound fields, while the headbox is only responsible for the desired basis weight cross section. It goes without saying, however, that even when using a sectional headbox which is regulated in terms of consistency, the fiber orientation in the subsequent former can be improved by means of the present invention.
  • Color particles generally have no spherical shape. The kaolin used in paper production even has a lamellar structure. Based on what has been said so far, it is clear that color particles can also be aligned.
  • these color particles - or, for example, fine metal flakes - are added to the fiber suspension, they experience a parallel alignment of these particles to the surface of the fiber web through wave fronts of a sound field lying parallel to the fiber web surface. If the - at least one - sound field does not work across the entire width of the fibrous web in this embodiment of the invention, a color signature can be introduced here, which shines through the paper, for example. If the sound field is also operated in an oscillating and intermittent manner, a line and / or grid-shaped signature can even be designed. This has the advantage that, for example, document papers and also paper money can be provided with a signature which is in the paper, is not printed and is therefore particularly forgery-proof.
  • Fibers can also be aligned and provided with a signature, which can then be read and checked, for example, using a special lamp. This method of reading then works on the principle of light reflection and / or light transmission.
  • Color particles in the paint pan of a coating machine or color particles on the fibrous web in a coating machine can also be aligned parallel to the fibrous web surface by means of the invention. This has the advantage that the random ink sheets are arranged in layers and can therefore slide better against each other when applied or when doctoring; ie the shear forces in the coating color are reduced by means of the invention. This sliding does not result in the paint particles getting caught or blocked, which would otherwise lead to a higher - and above all irregular - application rate. As a positive side effect, a
  • Sound field in the paint tray of a coating machine also dissolve clumps of paint and / or remove dissolved gases in the coating color.
  • Another very important advantage of the invention is that the speed of propagation of the sound field in liquid is about 1500 m / s, while the working speed of a modern paper machine is only about 30 m / s. If, for example, a sound field of approximately 100 mm in width and a frequency of 20,000 Hz is used, the fibers experience a total of 67 vibrations when they sweep over this sound field. Compared to previous former designs - with their very limited total number of strips (drainage elements) - an invented sound field according to the invention represents a significantly higher number of impulses, the impulses / vibrations of a sound field not only influencing the drainage but also specifically influencing the fiber orientation. This just mentioned
  • the frequency is selected to be significantly higher. Since the device according to the invention - viewed in the machine running direction - is very narrow, it can be used, for example, between two strips or instead of only a few strips (drainage elements). This means that at least a substantial number of strips are retained for the drainage process.
  • the sound fields according to the invention are generated by electrically operated transmitters.
  • the transmitters consist of a drive unit and a housing.
  • the drive is either by means of a coil, armature and membrane or piezo elements or works on the magnetostrictive or capacitive principle.
  • the surface of the drive unit emitting the sound field exerts an essentially parallel stroke. Since the transmitters are electrically operated, the controls for the drive units can be designed in a variety of ways using electrical engineering and electronics.
  • a central control unit allows individual vibrations to be set for each drive unit. Any periodic pulses can also be generated by superimposing vibrations.
  • the vibrations are defined, for example, in the control unit in terms of their amplitude, phase position, frequency and energy.
  • control takes place via a central control bus. Since different types of paper are manufactured on a paper machine and the production parameters are very diverse, it is advantageous if the parameters of the device according to the invention are stored in a database of the control unit. When a paper type is produced again, these parameters are then called up again. This saves time for finding the parameters again and thus lowers the production costs. It is also advantageous if the control unit is coupled to an online measuring system - for example a so-called measuring frame.
  • Figure 1 embodiment of a former
  • Figure 2 Another embodiment of a former
  • Figure 3 Shaper cutout with drainage elements (strips and blades);
  • FIG. 4 Drainage element foil
  • FIG. 5 Dewatering element register roller
  • Figure 6 Graph of a fiber orientation cross profile
  • Figure 7 Detail and top view of a fibrous web with the main fiber directions shown;
  • FIG. 8 enlarged section from FIG. 7;
  • FIG. 9 cross section through sieves and fibrous web with a sound field perpendicular thereto;
  • Figure 10 cross section through sieves and fibrous web with an oblique sound field
  • FIG. 11 Section A-A of Figure 10;
  • Figure 12 Section A-A of Figure 10 at a later time than in Figure 11;
  • FIG. 13 cross section through sieves and fibrous web with two oblique sound fields arranged one behind the other in the machine running direction;
  • Figure 14 Cross section through sieves and fibrous web with two oblique sound fields directly interfering with each other;
  • FIG. 15 cross section through sieves and fibrous web with two oblique sound fields directly interfering with one another, but arranged alternately;
  • Figure 16 Cross section through sieves and fibrous web with two oblique sound fields di interfering with each other and with sound field duplicator;
  • FIG. 17 cross section through sieves and fibrous web with an original sound field directly interfering with one another and several sound field duplicators;
  • FIG. 18 Cross section through sieves and fibrous web with wedge-shaped sound field and diverging reflector
  • FIG. 19 cross section through sieves and fibrous web with a conical sound field and rotating, diverging reflector
  • Figure 20 Like Figure 19, but reflected sound field perpendicular to the fibrous web;
  • Figure 21 Cross section through sieves and fibrous web with rotating pinhole
  • FIG. 22 Section of a fibrous web with different signatures
  • FIG. 23 cross section through sieves and fibrous web with a trapezoidal sound field
  • FIG. 24 cross section through sieves and fibrous web with arrangement for standing waves
  • Figure 25 Graph of a fiber orientation cross profile
  • Figure 26 Section of a fibrous web
  • FIG. 27 cross section through sieves and fibrous web with wedge-shaped water gap between inclined transmitter and first sieve
  • FIG. 28 cross section through sieves and fibrous web with a wedge-shaped water gap between the vertical transmitter and the first sieve
  • FIG. 29 cross section through sieves and fibrous web with a parallel water gap between the vertical transmitter and the first sieve
  • FIG. 30 top view of fibrous web with device for drawing a signature
  • FIG. 31 section AA from FIG. 30
  • Figure 32 Section through "Fresnel"reflector
  • Figure 33 top view of Figure 32
  • FIG. 34 section through triple prism reflector
  • FIG. 35 detail from view A from FIG. 34
  • FIG. 36 detailed view from FIG.
  • FIG. 39 section AA from FIGS. 37 and 38;
  • Figure 40 Alternative section AA from the figures
  • FIG. 42 section A from FIG. 41
  • FIG. 43 section B from FIG. 41;
  • the suspension jet coming from the headbox 3 is enclosed by the two screens 1 and 2 and is initially in a first drainage section I by means of a curved drainage tion element (here formation shoe) dewatered.
  • the subsequent drainage section II is characterized by partially fixed and partially flexible strips 5.
  • the final drainage section III has at least one stationary drainage element (eg forming shoe, suction box or flat suction device).
  • the forming shoe 4 also consists of lasts, which, in contrast to the lasts 5, are an integral part of the forming shoe 4.
  • the former of FIG. 2 is an embodiment from the document EP 0627 523 AI.
  • the first dewatering element after the headbox 3 is a forming roller 10, which is followed by a forming shoe 4.
  • double strips 9 and simple strips 5 are attached.
  • the drainage in this twin-wire zone ends with a suction box 8 and a suction roller 7.
  • FIG. 3 illustrates the arrangement of spring plates 11 and strips 5 in a twin-wire zone of a former (FIG. 6 from EP 0516 601 AI).
  • the strips 5 have ceramic coverings at their ends facing the screen 1, which are covered by a
  • FIG. 5 the relatively old dewatering principle of the dewatering impulse generation by register rollers 14 is shown.
  • a screen 2 was generally only arranged on the underside of the fibrous web.
  • the tapered gusset between register roller 14 and screen 2 produces a pressure pulse.
  • On the other side of the register roller 14 is an opening gusset which has a suction effect on the fibrous web 12.
  • FIGS. 1 to 5 relating to the prior art have in common that the number of impulses for the drainage and the fiber orientation or formation is very limited and that the contact pressure for the width sections (sectional adjustability) can be individually adjusted Paper machine is insufficient.
  • Figures 6 to 8 must be viewed in context.
  • FIG. 6 shows a graph with a measured 17 and a desired 18 fiber orientation cross profile.
  • the letter A here stands for example for the driver side of a paper machine and the letter B accordingly stands for the drive side.
  • the angle of the main fiber direction to the machine direction 15 is plotted on the left, vertical axis.
  • FIG. 7 shows the section of the fibrous web 12 belonging to the graph of FIG. 6.
  • the solid main fiber directions 20 correspond to the graph 17; the main fiber directions 20 shown in dashed lines correspond to the graph 18.
  • the lengths of the main fiber directions 20 are intended to reflect the amount of the respective tearing length, which in this example was chosen to be the same length or the same size for each main fiber direction 20.
  • FIG. 8 quasi shows the microscopically enlarged detail from FIG. 7.
  • the fibers 21 are not all aligned in one direction - the main fiber direction 20 - but it can be seen that the majority of the fibers are nevertheless in the direction of the main fiber direction 20 lie. If several fibers were now aligned in the main fiber direction 20, the tearing length would increase in this direction - at the expense of the tearing length located transversely thereto.
  • FIG. 9 shows a basic idea of the invention.
  • the screens 1 and 2 and the fibrous web 12 are shown in a greatly enlarged manner in FIG. 9 (and partly also below) compared to the other components.
  • the fibrous web 12 enclosed between the sieves 1 and 2 is penetrated by a sound field 25 which is perpendicular to the sieve plane.
  • the sound field 25 is generated by a transmitter 22, which consists of a drive unit 23 and a housing 24. In this exemplary embodiment, between the housing 24, the
  • flat wavefronts 26 of the sound field 25 emanate from the surface of the drive unit 23.
  • the fibers 21 align themselves parallel to the surface of the drive unit 23. Before the fibers get into the sound field 25 (shown on the left in the figure), they are random. In the sound field 25, the fibers 21 are aligned parallel to the planes of the wave fronts 26.
  • the fibers 21 drawn in a dot shape in the sound field 25 - and also to the right thereof - represent fibers which are "rod-shaped" but are perpendicular to the image plane.
  • the vertical arrangement of the blade The 25 causes a sound pressure that drives white water out of the fibrous web and transports it to the surface of the screen 1.
  • This surface water 31 can then be skimmed off by a skimmer 6.
  • a skimmer 6 Despite the permeability of a sieve to a sound field 25, it nevertheless represents a resistance. The more permeable the sieve is made in this exemplary embodiment, the more surface water 31 is generated.
  • the liquid transmission medium 27 is very similar in composition and composition to the white water; because there is the possibility of mixing with one another, it makes sense if the transmission medium 27 itself consists of white water or clear water.
  • the transmission medium 27 is important for the invention because it provides good acousto-mechanical coupling between the drive unit 23 and the fibrous web 12.
  • the transmitter 22 is at an angle 30 against the planes of FIG Fibrous web 12 inclined.
  • the fibers 21 are not aligned parallel to the screens 1 and 2 here, but are parallel to the cutting plane AA.
  • FIG. 11 shows the section plane AA and the alignment of all fibers in this plane. If the cutting plane AA has moved further in the machine direction 15 and the screens 1 and 2 have moved closer to one another, then finally all the fibers 21 have an orientation transverse to the machine direction 15. Since this orientation is usually not desired, a different orientation of the fibers 21 - based on the machine direction 15 - can be set by changing the pivoting angle 29 of the transmitter 22.
  • the inclination of the transmitter 22 against the fibrous web 12 reduces the effect of expelling white water, but an arrangement of a skimmer 6 would also be conceivable in FIG.
  • the alignment of the fibers 21 with two intersecting sound fields 25 is particularly effective when the sound fields 25 are at right angles to one another. Since a fiber alignment in the machine direction 15 is usually desired, the action of two sound fields 25 in succession in the machine direction 15 is not yet the structurally most favorable solution. If the machine running direction were perpendicular to the image plane in FIG. 13, the sound fields 25 would not intersect.
  • FIG. 15 shows a solution in which the blade the 25 from each side of the fibrous web 12, act on it.
  • this arrangement is not yet structurally satisfactory, because if the desired fiber orientation is changed, if possible both sound fields 25 must be pivoted synchronously by a pivot angle 29. This requires an adjustment mechanism on each side of the fibrous web 12.
  • FIG. 16 A better solution is shown in FIG. 16.
  • two intersecting sound fields 25 act on the fibrous web 12.
  • the first sound field 25 is generated directly by a transmitter 22.
  • a so-called duplicator 32 is arranged in this sound field 25.
  • This duplicator 32 consists of a preferably flat wall.
  • the shape of the second sound field 25 arises according to the reflection laws for sound on the surface of the duplicator wall.
  • the inclination of the duplicator 32 with respect to the first sound field 25 is selected such that both sound fields intersect in the fibrous web 12 (the angle of the duplicator wall to the center line of the first sound field is half as large as the angle between the sound field center lines) ,
  • the advantage of this construction is that only one transmitter 22 is still required, but two sound fields 25 are still available and in the case of a pivoting of the transmitter 22 to a different pivoting angle 29, only one pivoting mechanism is required.
  • FIG. 17 there are also intersecting sound fields 25 that were generated by means of duplicators 32. The difference from FIG. 16 is that only one transmitter 22 (in this case standing vertically on the fibrous web 12) and several duplicators generate the sound fields 25.
  • the vertical sound field 25 also promotes the effect of levitation. Because of the large number of duplicators 32 used here, the distance from the surface of the drive unit 23 to the surface of the screen 2 facing it can be made very short for reasons of geometry. The width and the deflection angle of the duplicated sound fields 25 can be influenced or the “free passages” for the undeflected sound field 25 can be determined by suitable selection of the parameters a, b, c for the duplicators 32.
  • the dashed, vertically drawn lines represent further transmitters 22 - which are viewed in the machine running direction 16 - are arranged, for example, behind the image plane. The other lines drawn in dashed lines represent sound fields 25 and duplicators 32 of these further transmitters 22. In addition, the transmitter 22 could also be pivotable about a sieve normal. In another
  • the transmitter 22 - alone or together with its duplicators 32 - can also be inclined to the plane of the fibrous web 12.
  • the wave fronts 26 do not always have to be flat within the scope of the invention.
  • Figure 18 are the wave fronts 26 bowl-shaped. This is achieved by a trough-shaped surface of the drive unit 23. As a result, the wave fronts 26 approach a focal point.
  • a reflector 34 with - preferably - parallel compensation. If the reflector 34 is designed to be approximately parabolic in two dimensions and the focal point of the bowl-shaped wave fronts 26 coincides with the focal point of the reflector 34, then plane wave fronts 26 are directed onto the fibrous web in the manner shown. With the specified machine running direction 15 there is then a fiber orientation transverse to this.
  • the channel-shaped drive unit 23 has the advantage that the energy of a possibly weak, bowl-shaped sound field is bundled. Because the bowl-shaped wave fronts 26 - at least near the focal point - cannot bring about an unambiguous orientation of the fibers 21, such a sound field is less suitable for aligning fibers 21 without a reflector 34.
  • these bowl-shaped wave fronts 26 are suitable for, for example, white water to expel from the fibrous web 12 or to heat the fibrous web 12, for example to support its dewatering and / or drying process.
  • the surface of the drive unit 23 has a hollow spherical shape, as a result of which the sound field 25 becomes spherical shell-shaped.
  • the reflector 34 is advantageously designed to be three diagonally parabolic, so that the reflected sound field has essentially flat wave fronts 26.
  • the reflector 34 is connected to an annular motor rotor 38 by means of holders 37.
  • the ring-shaped motor rotor 38 is guided by guides 39 in the housing 24 of the transmitter 22.
  • An annular motor stand 35 is attached to the outside of the housing 24.
  • This motor is advantageously a stepper motor.
  • the stepper motor can then be controlled via the connecting cable 36 by means of the step frequency, the control of the running direction and the number of steps in the corresponding running direction. Different speeds, forward and backward running, swiveling movements (possibly only by a fraction of an angular degree) or certain angular positions are possible.
  • the sound field 25 striking the fibrous web 12 is thus no longer stationary and can then "write" together with the movement of the fibrous web 12 in the machine direction 15 or 16.
  • Fibers, color particles or leaflets - for example made of metal - experience a defined orientation through the sound field in the fibrous web 12, which can then be seen as the signature 40 in the finished paper as the sieves 1 and 2 come closer in the further dewatering process.
  • a magnetic signature can also be generated for magnetizable metal particles.
  • the signature can also be made with ponds that are volume-elastic. This has the advantage that a raised signature, for example, which has been smoothed by the surface pressure of the drying cylinders or the smoothing rollers, can then be erected again.
  • a continuous metal strip such as in the case of banknotes, can also be held in position. According to the invention, this metal strip can also be prevented from twisting about its longitudinal axis.
  • An optional reflector 33 can throw the sound field back into the fibrous web. Depending on the dimensioning of the sound field located in the fibrous web 12, this produces either a parallel signature 40 or, in the case of intersecting sound fields, the signature becomes more pronounced. If the sound field 25 coming from the drive unit 23 is operated intermittently, one can control the movements and the speed of the motor rotor 38 and the operation of the drive unit via a control logic depending on the machine direction 15 or 16, the associated speed Write signature 40 (as a defined pattern or lettering) on the paper. In contrast to FIG. 19, the sound field 25 in FIG. 20 is perpendicular to the fibrous web 12. This is possible because the sound field coming from the drive unit 23 can be guided into the reflector 34 by means of a deflection 41.
  • the vertical sound field now brings about an alignment of the fibers and any color particles or metal flakes that are present parallel to the fibrous web surface, without the subsequent approximation of sieves 1 and 2 being necessary.
  • a reflector 33 and a coordinated sound wavelength even the sound field in the fibrous web can be designed as a standing wave.
  • a standing wave basically has the constructive design option that the heavier matter accumulates in the wave bellies. The lighter matter then concentrates away from the wave bellies. This results in a deliberate stratification which, together with the "writing" by means of a sound field 25, creates a three-dimensional signature possibility, which is retained even after the paper has dried and can thus even be felt. Human tactile ability is already given with unevenness of one hundredth of a millimeter.
  • the white water is the lighter material in the described layer formation, it is fed to the sieves and can leave them more easily.
  • This method can also be used to ensure that the smallest - clogging the mesh of the sieves - tear away there and move towards the wave belly. In this way, sieve cleaning is even possible.
  • the use of standing waves can also be used without a "writing" sound field. This will be dealt with in later figures.
  • FIG. 21 Another variant of FIGS. 19 and 20 is shown in FIG. 21.
  • the sound field 25 coming from the drive unit 23 - in this example - applies directly to the fibrous web 12.
  • a pinhole 42 - for example with only one eccentric hole - is arranged in the motor rotor 38.
  • FIG. 21 is intended to show this exemplary embodiment only as an example. The relatively long way shown here from the surface of the drive unit 23 to the fibrous web 12 can be shortened in construction.
  • FIG. 22 shows various signatures 40.
  • the signature in example a) was generated by means of a circular sound field 25 and the movement of the fibrous web 12.
  • the sound field 25 carried out different swiveling movements which were overlaid with the movement of the fibrous web 12.
  • the sound field 25 circled which in turn was overlaid with the translational movement, but the sound field was in intermittent operation, so that a "writing with discontinuation with a fictitious Pen "was also possible.
  • other figures are also possible within the scope of the present invention, for example Lissajous figures, cycloids, epicycloids, lemniscates, etc.
  • FIG. 18 A sound field 25 with shell-shaped wave fronts 26 is shown in FIG.
  • the wavefronts 26 penetrating the fibrous web 12 correspond approximately from the middle section of a sound field 25 between the surface of the drive unit 23 and the focal point of the sound field 25. In this section the wavefronts 26 are sufficiently flat so that in addition to levitation in a fibrous web 12, too a limited fiber orientation is possible. If the wave fronts 26 penetrating the fibrous web 12 originate from a section of the sound field 25 which is even closer to the surface of the drive unit 23, they are to be used to an even better extent for the fiber orientation. If the transmitter 22 is inclined against the plane of the fibrous web 12 or the sieves 1 and 2, the fiber orientation cross profile of a fibrous web 12 can even be influenced.
  • FIG. 24 the embodiment of the invention in a - here inclined - dewatering section of a former will be discussed in more detail.
  • two opposing transmitters 22 are arranged in the left region of the fibrous web 12.
  • the transmission media 27 present between the drive units 23 of these transmitters 22 are provided with feed lines 43 and discharge lines 44.
  • the housings 24 of the transmitters 22 are provided with sliding surfaces 45 (preferably made of ceramic) to the interface of the screens 1 and 2.
  • the sliding lining 45 is provided with an opening in its interior so that the transmission medium 27 and thus also the wave fronts 26 are in a vibration-mechanical connection with the fibrous web 12. Through the movement of the sieves 1 and 2 in the machine direction 15, the transmission medium 27 may be entrained.
  • the supply lines 43 are present. Since in the current exemplary embodiment the transmitters 22 are operated in such a way that a standing shaft 49 forms between them and therefore white water can escape from the side of the sieves 1 and 2 facing away from the fibrous web 12, the rooms with the transmission medium 27 must also be provided with a discharge line 44 so that there is no accumulation of white water or transmission medium 27 or water. Because within the scope of the invention, when working with sound fields 25, especially in the high-frequency range, air bubbles can form in the transmission medium 27, it is important that the discharge line 44 is at the highest point of the transmission medium 27 so that the air bubbles are removed. can be led.
  • the transmission medium 27 also serves to cool the drive unit 23, the sliding linings 45 and the screens 1 and 2.
  • a transmission medium 27 which may become contaminated gradually becomes renewable again and again. If feed lines 43 and discharge lines 44 are used at the same time, care should be taken to ensure that there is no overpressure in the transmission medium 27 relative to the fibrous web 12, because otherwise the transmission medium 27 is pressed into the fibrous web 12.
  • the transmitter 22 is assigned a reflector 33 with a sensor 47. This sensor 47 is equipped with a sensor measuring line 48.
  • This measuring line 48 allows the frequency of this transmitter 22 to be set by means of a control loop in such a way that the desired waveform - here standing wave 49 - is generated.
  • the sliding linings 45 of the reflector 33 and the transmitter 22 are - facing the screens 1 and 2 - provided with a radius or a wedge-shaped bevel, so that small amounts of surface water 31 produce a water film. As a result, there is no dry friction between the sliding linings 45 and the screens 1 and 2.
  • FIG. 25 shows a desired fiber orientation cross profile 18.
  • FIG. 26 illustrates a section of a fibrous web 12 with the sound fields 25 arranged underneath. The elliptical shape of the sound fields 25 results because round sound fields fall onto the fibrous web 12 at an incline.
  • the dashed line which is congruent with the smaller diameter of the ellipse, shows the intersection of the wavefronts 26 with the fibrous web 12 and thus at the same time the main direction of fiber set 20.
  • the sound fields 25 - and thus the transmitters 22 - are not transverse to the machine - NEN running seal 15, arranged side by side, so it is also possible without disadvantage for a fiber orientation cross profile to be set, the arrangement of the sound fields 25 or the transmitter 22 in two rows. This two-row arrangement is even recommended in connection with an overlap 51 of the sound fields 25 because almost all fibers 21 of the fibrous web 12 are exposed to approximately the same length of time or the same amount of energy when they sweep over the sound fields 25. If an edge strip 50 is cut off on each long side of the fibrous web 12 between the former and the press section of a paper machine, the use of sound fields up to the outermost edge of a fibrous web 12 is not necessary. In FIGS.
  • FIGS. 30 and 31 show a write head 53 for writing or drawing signatures 40.
  • This write head 53 is an alternative device to the devices from FIGS. 19 to 21.
  • This device has the advantage that - apart from the drive units 23 - no moving parts are required.
  • FIG. 30 shows the top view of the write head 53 - without screen 1.
  • the device is characterized in that several transmitters 22 - possibly also in planes one above the other - are arranged in a star shape around the area of a fibrous web 12 to be described. are arranged.
  • This star-shaped arrangement allows sound fields 25 to be arranged compactly around the area of a fibrous web 12 to be described.
  • the sound fields 25 are guided into the area to be described by means of channels 55.
  • the diameters of the channels 55 may be only a few millimeters. The result of this is that the fibrous web 12 stays only a fraction of a second over these channels 55 when it sweeps over the channels 55, but these areas of the fibrous web 12 can be sufficiently exposed to wave fronts 26 by a corresponding frequency of the sound fields 25, preferably in the ultrasound range.
  • FIG. 30 are more clearly highlighted.
  • the channels 55 are deflected by means of the reflectors 33.
  • the surface of the write head 53 is either spaced apart from the screen 2 (this gap being wetted with surface water 31) or the latter
  • a flat reflector 33 can be arranged here. With a suitable adjustment of the wavelength, standing waves 49 can even be generated between the reflector 33 and the surface of the drive unit 23 - and thus also in the fibrous web 12.
  • FIG. 32 shows a reflector 33 which is intended to reflect back a sound field 25 which is inclined towards the screen surfaces or the fibrous web 12. For this it is necessary that the reflecting surfaces of the reflector 33 are parallel to the wave fronts 26. Due to the saw-shaped cross section shown, the reflector 33 can be built very flat. To a certain extent, the principle of the flat Fresnel lens was applied here. The indicated, dash-dotted shape of the reflector 33 has a simple structure but builds more in height and is therefore possibly not suitable in terms of design.
  • FIG. 33 The top view of FIG. 32 is shown in FIG. 33.
  • the incompletely shown transmitter 22 is here below the sieves and the fibrous web 12.
  • An ellipse can be seen in the center of FIG. 33. This is the intersection of the sound field 25 with the plane of the sieves or the fibrous web 12.
  • the vertical, dashed lines show the edges of the ribs of the saw-shaped reflector 33. So that the space between the sieve 1 and the reflecting surface is filled, rinsed and / or can be cooled, the reflector 33 has a feed line 43 and a discharge line 44 for the transmission medium. If a different swivel angle 29 of the sound field 25 is required for a correction of the fiber orientation cross profile and the reflection of the sound field 25 is to be retained, a synchronous change in the swivel angle of the reflector 54 is also necessary.
  • FIGS. 34 to 36 A further embodiment of the reflector 33 is shown with FIGS. 34 to 36.
  • the reflective surface consists of several composite triple mirrors. These triple mirrors are known from optics and reflect a light beam on the three mutually perpendicular mirror surfaces after three reflections back to its origin. This reflection also applies to the wave fronts 26 of a sound field 25.
  • This triple mirror reflector has the decisive advantage over the saw-shaped reflector that when the sound field 25 is pivoted, a simultaneous pivoting of the reflector is not necessary. This saves the adjustment facial expressions and is also easier and quicker to use. If a transmission medium supply line 43 is attached in the manner shown and channels 55 direct the transmission medium 27 into the outermost corner of each triple mirror, it cannot close in the corners the particularly easy occurrence of fiber residues or dirt.
  • FIG. 35 shows view A from FIG. 34.
  • the lamellar structure of the triple mirror arrangement is also visible here.
  • This lamellar structure is of great advantage because the corners of a "hollow" triple mirror cannot be machined with a cutting or grinding tool.
  • fixing options 56 for example clamping screws - large triple mirror plates can be assembled from many slats.
  • FIG. 36 shows slats in a single view, the first (top) slat having the same pattern of surfaces as the last. If you imagine the third lamella rotated by 180 degrees in the paper plane, you can see that this is also identical to the first and last lamella.
  • FIGS. 37 and 38 show an approximately realistic representation of the proportions of the sieves 1, 2 or the fibrous web 12 to the other components. So far, the screens and the fibrous web have been shown enlarged in the figures - for reasons of illustration.
  • FIG. 37 two sound fields 25 - which are generated by only one transmitter - are crossed with one another.
  • the angle shown is preferably a right angle.
  • the sound field 25 the Has left the surface of the transmitter 22, it is reflected after penetrating the sieves 1, 2 and the fibrous web 12 on the horizontal reflector 13 towards the inclined reflector 33.
  • Two intersecting sound fields 25 are already present in the fibrous web 12.
  • the fibers 21 align in the machine direction 16.
  • the inclined reflector is oriented in such a way that it reflects the reflected sound field back into itself. The sound field thus arrives again at the horizontal reflector 33 and from there to the surface of the transmitter 22.
  • Wave belly lies in the plane of the fibrous web.
  • the transmitter 22 and the inclined reflector 33 are advantageously on a mounting disc
  • the traverse 57 serves as an assembly level on or on which the other components are arranged.
  • the mounting disc 58 is rotatably mounted on the cross member 57 by means of a retaining ring 60.
  • a servomotor for the swivel angles 29, 54 can be attached between the round rim of the mounting disk 58 - which is provided with teeth, for example - and - for example - the retaining ring 60.
  • the device shown in FIG. 38 is intended to show an improved variant of the device from FIG. 37.
  • the diameter of the retaining ring 60 is approximately three times as large as the width of the crossed sound fields in the fibrous web 12.
  • at least three rows of mounting disks 58 lying one behind the other - viewed in the machine direction 16 - should be arranged , which must then be offset from one another transversely to the machine running direction 16, so that the entire width of a fibrous web 12 can be covered with crossed sound fields.
  • the use of a further reflector 33 - here drawn vertically - enables the transmitter 22 to be positioned differently, so that the diameter of the holding ring 60 can be significantly reduced.
  • a desired covering 51 see FIG.
  • a two-row arrangement of the crossed sound fields is sufficient in the device of FIG.
  • a two-row arrangement can thus be installed between strips 5 of a former.
  • the section A-A indicated in FIGS. 37 and 38 can be carried out in the variants of FIGS. 39 and 40.
  • the course of the sound fields 25 in FIGS. 37 and 38 was shown with the reflector of FIG. 39.
  • a slight swivel angle 29 of the transmitter or a slight swivel angle 54 of the reflector was assumed.
  • the recess in the reflector 33 in FIG. 40 causes the reflection plane to shift. In order for the reflection of a sound field to take place with as little energy loss as possible, this recess must be filled with transmission medium 27. Because sound fields 25 can drive white water out of the sieves 1, 2 or the fibrous web 12, the reflector 33 with a recess and a discharge line 44 is advantageous because the white water can then flow away. They also put the sieve 1 touching surfaces, two strips 5 or a double strip 9 with the known advantages. Depending on the hydrodynamic conditions, the transmission medium 27 may also be supplemented via the feed line 43. Since a large number of these feed 43 and exhaust lines 44 are present, these openings 43 and 44 can also be used for flushing the recess and for cooling the reflector 33.
  • screens with narrow meshes - depending on the energy of the sound field - can be so dense that they can also perform the function of a flat reflector.
  • FIGS. 41 to 43 are intended to show a further area of application for directional sound fields. It has already been explained that not only fibers, but also additives in paper production can be aligned by directional sound fields. Figures 41 to 43 are for use in a coating machine, but the solution described can also be used in the so-called gluing of a fibrous web.
  • the counter roller 62 of a coating machine rotates in the direction indicated.
  • the fibrous web 12 which partially wraps around the counter roller 62, is also moved.
  • an application roller 63 is partially immersed in the coating color.
  • the fibrous web 12 runs through in the nip between the application roller 63 and the counter roller 62 and takes over the coating color from the application roller 63.
  • excess coating ink is stripped off the fibrous web 12 by means of a doctor blade 67.
  • the doctor blade 67 can be designed both as a blade and as a roller doctor blade.
  • a transmitter 22 is arranged between the doctor blade 67 and the application roller 63, the ink particles are aligned parallel to the wave fronts (the
  • the coating color is the transmission medium 27 for the wave fronts). Because of the large diameter of the counter-roller 62, the particles are then also virtually parallel to the surface thereof and to the surface of the fibrous web 12. Color particles which have a platelet-like basic shape - such as kaolin - are then arranged in layers in this parallel orientation. If the squeegee then wants to strip off the excess ink, the parallel ink sheets slide better against each other. This significantly reduces the shear forces in the coating color. Under certain circumstances, this means that ink can be applied just the height of one color sheet. This saves coating color and technical effort for drying and energy for the Drying.
  • the ink particles can also be aligned in the ink tank 64 below the surface of the ink bath 65 and in the vicinity of the application roller 63 by means of a transmitter 22, so that the transmitter 22 between the application roller 63 and doctor blade 67 can be omitted if necessary.
  • the transmitter 22 in the ink tray 64 also has the advantage that clumps of paint can be dissolved and / or the coating color can be degassed.
  • the counter-roller 62 and the application roller 63 are in a way a reflector for the transmitters 22 shown here. If the surfaces of the transmitters 22 are also concave and also have the same center of curvature as the rollers assigned to them, one can also generate standing waves here despite the curved surfaces.
  • FIG. 42 shows the enlargement of view A
  • FIG. 43 shows the enlargement of view B from FIG. 41.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Bearbeitung einer Faserstoffbahn oder einer Suspensionsschicht in einer Papier-, Karton- oder Streichmaschine oder Leimpresse zur Beeinflussung eines Bahneigenschafts-Profiles mittels mindestens eines sektionalen, gerichteten Schallfeldes. Dieses heißt, daß das Schallfeld schmaler ist als die Breite der Faserstoffbahn oder der Suspensionsschicht und daß das Schallfeld unter einem definierten Winkel auf Bestandteile der Faserstoffbahn bzw. Suspensionsschicht einwirkt. Durch Schallfelder beeinflußte Bahneigenschafts-Profile sind Schichtung, Ausrichtung im Raum, Faserlage, Trockengehalt, Reißlängenverhältnis, Flokation und Farbschichthöhe. Außerdem ist das Einbringen einer Signatur in der Faserstoffbahn oder Suspensionsschicht möglich.

Description

Beeinflussung eines Bahneigenschafts-Profiles mittels mindestens eines Schallfeldes
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Bearbeitung einer Faserstoffbahn oder einer Suspensionsschicht in einer Papier-, Karton- oder Streichmaschine oder Leimpresse zur Beeinflussung eines Bahneigenschafts-Profiles und das auf diese Weise gewonnene Papier bzw. der auf diese Weise gewonnene Karton, gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 23 und 25.
Da die vorliegende Erfindung sowohl für Papier-, als auch für Kartonmaschinen einsetzbar ist, wird aus sprachlicher Vereinfachung nachfolgend nur von Papiermaschinen gesprochen. Der Übergang von einer Suspensionsschicht zu einer Faserstoffbahn im For- mer einer Papiermaschine, wird in der Fachwelt mit dem sogenannten Immobilitätspunkt bezeichnet. Dieses ist der Punkt, von dem an sich die Fasern - nach bisheriger Auffassung der Fachwelt - in ihrer Lage in der Faserstoffbahn nicht mehr ändern. Weil dieser Punkt aber örtlich nicht genau zu bestimmen ist und weil mittels der vorliegenden Erfindung der Immobilitätspunkt in Richtung Pressenpartie verschiebbar ist, wird auch hier nachfolgend aus Vereinfachungsgründen nur von einer FaserStoffbahn ge- sprochen. Diese sprachlichen Vereinbarung gelten selbstverständlich nicht für die Patentansprüche und die Zusammenfassung dieser Unterlagen.
Aus dem Stand der Technik sind vielfältig Papierma- schinen und deren Baugruppen bekannt. Als Beispiele sollen die Schriften EP 0489094 AI und EP 0627523 AI genannt werden. In diesen genannten Schriften werden speziell Former beschrieben. Diesen Formern ist gemeinsam, daß ein, von einem Stoffauflauf aus kommender, maschinenbreiter Suspensionsstrahl zwischen zwei Siebbändern des Formers eingespritzt wird. Im Former übernehmen dann verschiedene Entwässerungselemente das Entwässern des Suspensionsstrahles, so daß am Ende des Formers eine zusammen- hängende FaserStoffbahn entstanden ist. Diese Fa- serstoffbahn weist aber noch eine derart geringe Festigkeit auf, daß eine Abnahmesaugwalze der nachfolgenden Pressenpartie die Bahn ohne sogenannten "freien Zug" behutsam übernehmen muß.
Die zwei wesentlichsten Eigenschaften einer Faserstoffbahn am Ende der Papiermaschine, sind ein gleichmäßiges Flächengewichts- und ein Faserorien- tierungs-Querprofil. Seit der Erfindung des sektio- nalen (d.h. in Zonen unterteilte Arbeitsbreite) ,
Stoffdichte geregelten Stoffauflaufes, lassen sich diese Querprofile unabhängig voneinander im Stoffauflauf einstellen. Dieses ist unter anderem im Sonderdruck p2971 "Faserorientierungs-Querprofil" der Firma Voith Sulzer Papiertechnik veröffentlicht. Dennoch gibt es auch bei Verwendung dieser Stoffaufläufe oftmals ein Faserorientierungs-Quer- profil, welches fehlerhaft ist.
Bei Stoffaufläufen, die nicht sektional stoffdich- tegeregelt sind, ist die annähernde, richtige Einstellung der gewünschten Flächengewichts- und Fa- serorientierungs-Querpro ile noch wesentlich schwieriger, wie jeder Fachmann aus Erfahrung weiß.
Die Entwässerung einer Faserstoffbahn im Former erfolgt im wesentlichen durch eine Formierwalze und quer zur Sieblaufrichtung angeordnete, maschinenbreite, nachfolgende Entwässerungsleisten. Zum Teil erfolgt die Entwässerung aber auch mittels maschi- nenbreiter Schleppklingen, Foils oder sogenannter Skimmer. Bei Langsiebpapiermaschinen kamen früher hierfür auch Registerwalzen zum Einsatz. Trotz der Erfindung des sektionalen, Stoffdichte geregelten Stoffauflaufes, ergibt sich dennoch ein entschei- dendes Problem der Papierherstellung: Weil die Entwässerungsstrecke von der Stoffauflaufdüse bis zu dem Immobilitätspunkt mehrere Meter beträgt und weil der Suspensionsstrahl hoch turbulent ist, erfährt die Faserorientierung bei der Entwässerung im Former erhebliche Störungen, die wieder zur Verschlechterung des Faserorientierungs-Querprofiles führen.
Ein weiterer Nachteil im Stand der Technik besteht nun auch darin, daß das Faserorientierungs-Quer- profil im Former nur noch geringfügig beeinflußt werden kann. Diese Beeinflussung erfolgt beispielsweise durch - über die Breite der Maschine betrachtet - unterschiedliches Anpressen der Entwässerungselemente. Da im Stand der Technik die Entwäs- serungselemente im wesentlichen starre Elemente sind, werden selbst bei einem punktförmigen Anpressen der Entwässerungselemente an das Sieb auch Nachbarregionen dieses Punktes mit angepreßt. Dadurch ergibt sich eine quasi "ausstrahlende" Wir- kung der Entwässerungselemente. Insgesamt kann dann der tatsächlich angepreßte Bereich des Entwässerungselementes bis zu 1 Meter betragen. Durch dieses unterschiedliche Anpressen der Entwässerungselemente kommt es dann zu QuerStrömungen (d.h. quer zur Sieblaufrichtung) innerhalb der Faserstoffbahn. Dieses bringt wieder die Nachteile - wie in der zitierten Schrift p2971 beschrieben - der abhängigen Wechselwirkung zwischen Flächengewichts-, Faserori- entierungs- und Trockengehalts-Querprofil.
Jedesmal, wenn das Sieb eines Formers über ein Entwässerungselement läuft, entstehen Druckimpulse auf die Faserstoffbahn. Dieses wird beispielsweise in der Firmenschrift p3025e "High Technology Co po- nents for Cost Effective Paper Mashine Upgrading" von Voith Sulzer Paper Technology, Seiten 4 und 5, beschrieben. Ein weiterer Nachteil im Stand der Technik besteht nun darin, daß die Anzahl der Im-' pulse mit der Anzahl der Entwässerungselemente übereinstimmt und daß dadurch die Anzahl der Impulse begrenzt ist. Außerdem stellt der Impuls selbst einen technologischen Nachteil dar: Aus der Fou- rier-Mathematik ist bekannt, daß ein Impuls durch Superposition von verschiedenen Sinus- und Cosinusfunktionen, die ganzzahlige Vielfache einer Grund- frequenz sind, nachgebildet werden kann. Die Impulsform wird durch die hydrodynamischen Gegebenheiten zwischen Entwässerungselement und Sieb bestimmt. Ändern sich nun diese hydrodynamischen Gegebenheiten geringfügig (beispielsweise durch Ver- änderung des Wasserkeiles zwischen Entwässerungselement und Sieb) , so kann es sein, daß beispielsweise der für eine bessere Faserorientierung (oder Retention) verantwortliche Frequenzanteil, nicht mehr vorhanden ist. Impulsform-Änderungen wirken sich dabei vor allen Dingen in den höheren Frequenzanteilen aus, wobei gerade diese höheren Frequenzen besonders energiereich und damit vorteilhaft sind.
Ein weiterer Nachteil im Stand der Technik besteht darin, daß die Impulse im wesentlichen immer nur senkrecht auf der Faserstoffbahn bzw. des Siebes stehen. Außerdem lassen sich die Impulse - über die Breite der Maschine betrachtet - nur über das un- terschiedliche Anpressen der Entwässerungselemente teilweise beeinflussen, welches wieder die oben genannten Nachteile der "ausstrahlenden Wirkung" mit sich bringt.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Papier zu finden, welche die genannten Nachteile des Standes der Technik reduziert oder sogar vermeidet.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1, 23 und 25 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung .
Wie schon beschrieben, gibt es nach Verlassen des Suspensionsstrahles aus dem Stoffauflauf nur noch eine geringfügige und unzureichende Einflußnahmemöglichkeit auf das Flächengewichts- und/oder Fa- serorientierungs-Querprofil durch die Entwässerungselemente. Generell besteht das Problem darin, daß die Faserstoffbahn zwischen zwei Sieben eingeschlossen ist. Da sich die Siebe bewegen, kann man nicht durch diese "hindurch greifen", um z.B. die Faserorientierung zu beeinflussen. Der führer- und triebseitige Spalt zwischen den Sieben bietet auch keine Möglichkeit - beispielsweise auf die Faserorientierung - Einfluß zu nehmen, da sonst von diesem Spalt aus, mindestens über die halbe Maschinenbreite in die FaserStoffbahn hinein gewirkt werden müßte. Dieses ist bei Maschinenbreiten von bis zu 10 Metern und bei einem Siebabstand von nur wenigen Millimetern aus heutiger Sicht nicht beherrschbar, zumal die Bereiche der Faserstoffbahn, die näher zur Führer- oder Triebseite liegen, den Zugriff auf weiter zur Maschinenmitte hin liegende Bereiche versperren. Der Erfinder suchte deshalb nach einem Konstruktionselement, welches es ihm gestattet, durch mindestens eines der Siebe "hindurch zu greifen". Dieses Werkzeug müßte in der Lage sein, durch die sich be- wegenden Siebmaschen in den Bereich zwischen den Sieben hineinzuwirken, ohne selbst in den Maschen plaziert zu sein. Da für den rauhen Einsatz innerhalb einer Papiermaschine kein derart feines, körperliches Werkzeug in Frage kommt, kam der Erfinder auf die Idee, eine gerichtete Energie durch die Siebmaschen zu schicken. Da offene elektrische Energie wegen der Feuchtigkeit nicht praktikabel ist, fiel die Entscheidung zu Gunsten von Schall. Zwar werden die Wellenfronten der Schallwellen durch die Fäden des Siebes zerstört, jedoch bilden sich in den Maschen des Siebes Elementarwellen aus, die - gemäß dem Prinzip von Huyghens - aber nach dem Durchdringen der Maschen, wieder zu Wellenfronten miteinander interferieren .
Die Einflußnahme auf die Faserstoffbahn mittels eines Schallfeldes bringt einen elementaren Vorteil gegenüber dem stand der Technik: Das Schallfeld kann direkt an der zu beeinflussenden Stelle der Faserstoffbahn, auf der der Faserstoffbahn abgewandten Seite des Siebes plaziert werden. Der Abstand zu den Fasern zwischen den Sieboberflächen beträgt so weniger als einen Millimeter (bei einer Siebdicke von beispielsweise 0,7 Millimetern) und nicht mehrere Meter wie bisher. Wie gezeigt wurde, stellt das Sieb selbst kein nennenswertes Hindernis dar. Ein weiterer Vorteil des Schallfeldes gegenüber den Entwässerungsleisten besteht darin, daß hier auch keine quer zur Maschinenlaufrichtung "ausstrahlende Wirkung" vorhanden ist.
Aus der Physik sind die Kundtschen Staubfiguren und die Chladnischen Klangfiguren bekannt. Bei diesen Figuren erfahren Partikel mittels Schwingungen eine Ausrichtung auf einer waagerechten Ebene (Partikel- Anhäufungen in der Senkrechten können wegen der Relation zur waagerechten Ebene vernachlässigt werden) . Eine Ausrichtung der Partikel um eine ihrer Körperachsen - wie es z.B. für eine Beeinflussung der Faserorientierung erforderlich wäre - ist von diesen Figuren jedoch nicht bekannt. Ferner lassen sich die Formen der oben genannten Figuren nicht zur Faserstoffbahn-Beeinflussung anwenden, weil von einer Faserstoffbahn Homogenität in der Ebene erwartet wird.
Da bei den heutigen Faserstoffbahn-Breiten von bis zu 10 Metern eine einzige Schallquelle nicht ausreichen würde, käme es bei der Verwendung von mindestens zwei - in Relation zur Maschinenbreite - punktförmigen Schallquellen, zu Interferenz- Hyperbeln, die ein homogenes Schallfeld unmöglich machen würden.
Es stellte sich dann die Frage, wie muß die Form eines Schallfeldes beschaffen sein, um nun beispielsweise die Faserorientierung beeinflussen zu können. Außerdem stellte sich die Frage: Schüttelt ein, die Faserstoffbahn durchdringendes, Schallfeld die Fasern evtl. nur auf, so wie die Federn eines Kopfkissens aufgeschüttelt werden, oder erfahren die Fasern durch die Richtung des Schallfeldes evtl. eine bestimmte Orientierung? Durch den Artikel "Das Ultraschallfeld als Kaltgasfalle" aus "Spektrum der Wissenschaft" vom Januar 2000 (deutsche Ausgabe) erfuhr der Erfinder von der Möglich- keit, Eiskristalle mittels eines Ultraschallfeldes schweben zu lassen. In dem Aspekt, daß mit Hilfe dieser Einrichtung Teilchen zum Schweben gebracht werden können, sah der Erfinder eine Teillösung zu den auf einer Ebene liegenden Partikeln der Kundt- sehen Staubfiguren bzw. der Chladnischen Klangfiguren. Der Ultraschall ist bei der "Kaltgasfalle" nicht zwingend notwendig, jedoch bot er sich - weil er besonders energiereich ist - als Hilfsmittel an. Beim Studium einer Grundlagen-Literatur (Physik und Technik des Ultraschalls, Autor Heinrich Kuttruff, S. Hirzel Verlag, Stuttgart, Ausgabe 1988) entdeckte der Erfinder auf Seite 169 eine Abhandlung über die sogenannte Pohlman-Zelle. Diese Pohlman-Zelle (Zitat) "...ist ein flaches Gefäß mit durchsichti- gen Wänden; die dem einfallenden Schall zugewandte Wand ist eine dünne Folie und damit schalldurchlässig. In dieser Zelle befindet sich eine Flüssigkeit, in der zahlreiche kleine und dünne Metall- blättchen suspendiert sind. Im Ruhezustand sind diese Blättchen regellos orientiert. Werden sie aber von einer Schallwelle getroffen, so stellen sie sich senkrecht zur Schalleinfallsrichtung ...". Auch hier gilt, daß der Ultraschall nicht zwingend erforderlich ist, aber wegen seinen hohen Energiedichte hilfreich ist. Die beschriebene Ausrichtung der Plättchen kommt durch die aus der Physik bekannten "Effekte 2. Ordnung" zustande.
Aus produktionstechnischen Gründen wird in einer Papiermaschine die Faserhauptrichtung meistens in Maschinenlaufrichtung gewünscht, weil dadurch in dieser Richtung dann eine erhöhte Zugfestigkeit des Papieres vorhanden ist und dadurch die Gefahr der Bahnabrisse reduziert wird. Will man nun den Effekt der Pohlman-Zelle für eine Faserausrichtung (Fasern = Holzschliff und Zellstoff) z.B. in Maschinenlaufrichtung ausnutzen, so muß die Ausbreitungsrichtung des Schallfeldes quer zur Maschinenlaufrichtung und zugleich in einem möglichst spitzen Winkel zum Sieb ausgerichtet werden. Durch diese Ausrichtung des Schallfeldes richten sich die Fasern der Faserstoffbahn - zumindest zum Teil - in einer Ebene aus, die zum einen in Maschinenlaufrichtung weist und zum anderen schräg zwischen den Sieben steht. In dieser Ebene können die Fasern aber im Extrem- fall mit ihrem einen Ende zu dem einen Sieb und mit ihrem anderen Ende zum anderen Sieb hin weisen und sind damit nicht in Maschinenlaufrichtung. Deshalb tragen sie zunächst nicht zur Festigkeitssteigerung - zur sogenannten Reißlänge - bei. Hier aber er- kannte der Erfinder, daß durch die allmähliche Annäherung der Siebe im weiteren Entwässerungsverlauf und der damit verbundenen Entwässerungsströmung in Richtung Sieb-Außenfläche, diese Fasern in oder entgegen Maschinenlaufrichtung - bei Beibehaltung ihrer Lage in der durch das Schallfeld erzeugten Ebene - umgelegt werden.
Auch wenn sich Fasern zusammen mit den Sieben- bei ihrem sich Vorbeibewegen an dem Schallfeld - evtl. nur unmerklich in die zur Ausbreitungsrichtung des Schallfeldes rechtwinklig liegende Ebene bewegen, so erfahren die Fasern dennoch einen Drehimpuls, der sie auch nach Verlassen des Schallfeldes die gewünschte Drehung weiter vollziehen läßt.
Zur Vollständigkeit sei erwähnt, daß im Bereich des Formers z.T. die Faserhauptrichtung bewußt - z.B. in den Randbereichen der Faserstoffbahn - in einem spitzen Winkel zur Maschinenlaufrichtung gewünscht wird. Durch den weiteren Entwässerungs- und Trocknungsprozeß der Faserstoffbahn erfahren die Fasern beispielsweise eine Schrumpfung, so daß am Ende der Papiermaschine schließlich die Faserhauptrichtung im wesentlichen parallel zur Maschinenlaufrichtung ist. Das gewünschte Faserorientie- rungs-Querprofil am Ende des Formers ist also keineswegs ein mit der Null-Linie identischer Graph.
Zusätzlich, zu der schon beschriebenen Möglichkeit zur Ausrichtung von Fasern mittels eines Schallfel- des, gibt es aber auch noch die Alternative, die Fasern zwei Schallfeldern auszusetzen. Diese zwei Schallfelder wirken entweder - in Maschinenlaufrichtung betrachtet - nacheinander auf die Fasern ein oder diese Schallfelder treffen gleichzeitig auf die Fasern eines Faserstoffbahn-Breitenab- Schnittes (sektionale Breite) . Wichtig ist bei diesem Erfindungsgedanken, daß die Fasern schließlich keine Blättchen - wie bei der zitierten Pohlman- Zelle - sind. Die Fasern sind eher mit stabförmigen Körpern vergleichbar. Deshalb können sich Fasern sowohl parallel zu der Ebene der Wellenfronten eines ersten Schallfeldes, als auch zu der Ebene der Wellenfronten eines zweiten Schallfeldes ausrichten. Die Fasern liegen dann parallel zur Schnittlinie dieser zwei Schallfelder und erzeugen dadurch eine neue Faserhauptrichtung. Ist die Faserhauptrichtung in Maschinenlaufrichtung gewünscht, so muß die Schnittlinie der Schallfelder in Maschinenlaufrichtung weisen, welches durch entsprechendes Schwenken der Schallfeider um ihre senkrecht zur Faserstoffbahn stehenden Achse erfolgt.
Die Beeinflussung einer Faserstoffbahn mittels mindestens eines gerichteten Schallfeldes hat aber auch noch einen weiteren Vorteil: Hat das Schall- feld die Faserstoffbahn und ein ggf. weiteres, zweites Sieb durchdrungen, so wird Siebwasser durch die Außenfläche des zweiten Siebes gedrückt. Ein in Maschinenlaufrichtung nachfolgender Skimmer kann dann dieses Oberflächenwasser abschöpfen. Dieses Anheben von Flüssigkeiten wird in der Physik auch als Levitation bezeichnet. Steht ein Schallfeld hierbei senkrecht auf der Faserstoffbahn, so ist der Effekt der Levitation am stärksten.
Durch ein gerichtetes Schallfeld kann man aber auch schon miteinander verhakte Fasern wieder voneinander trennen, weil die die Faserstoffbahn durchdringenden Wellenfronten Fasern mitreißen, ' aber spätestens auf der Innenfläche des zweiten Siebes wieder ablegen. Durch diesen Effekt kann der Immobilitäts- punkt in der Entwässerungsstrecke eines Formers, weiter in Richtung Pressenpartie verschoben werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß beim Aufeinanderlegen von mehreren einzelnen Faserstoffbah- nen zu einer mehrlagigen Faserstoffbahn, diese mittels eines gerichteten Schallfeldes miteinander "verwebt" werden können.
Ein anderer Vorteil der Erfindung ist durch die Entkoppelung der Beeinflussung der Faserorientierung und des Flächengewichtes im Stoffauflauf gegeben. Mit anderen Worten: Mittels der Erfindung kann die Faserorientierung allein durch gerichtete Schallfelder bewerkstelligt werden, während der Stoffauflauf lediglich für das gewünschte Flächen- gewichts-Querprofil zuständig ist. Es versteht sich aber, daß auch bei Verwendung eines Stoffdichte geregelten, sektionalen Stoffauflaufes, die Faserorientierung im nachfolgenden Former mittels der vor- liegenden Erfindung verbessert werden kann. Aber nicht nur Fasern lassen sich in ihrer Ausrichtung mittels eines gerichteten Schallfeldes beeinflussen: Farbpartikel haben im allgemeinen keine Kugelform. Das in der Papierfabrikation verwendete Kaolin hat sogar eine blättchenförmige Struktur. Auf Grund des bisher Ausgeführten, wird deutlich, daß auch Farbpartikel ausgerichtet werden können. Wenn diese Farbpartikel - oder auch beispielsweise feine Metallblättchen - der Fasersuspension beige- mischt werden, so erfahren sie durch parallel zur Faserstoffbahn-Oberfläche liegende Wellenfronten eines Schallfeldes, eine ebenfalls parallele Ausrichtung dieser Partikel zur Oberfläche der Faserstoffbahn. Wirkt bei dieser Ausgestaltung der Er- findung das - mindestens eine - Schallfeld nicht über die gesamte Breite der Faserstoffbahn, so kann hier eine farbliche Signatur eingebracht werden, die z.B. durch das Papier hindurchscheint. Wird zusätzlich das Schallfeld oszillierend und intermit- tierend betrieben, so kann sogar eine linien- und/oder rasterförmige Signatur gestaltet werden. Dieses hat den Vorteil, daß beispielsweise Dokumentenpapiere und auch Papiergeld mit einer Signatur versehen werden können, die in dem Papier liegt, nicht aufgedruckt ist und damit besonders fälschungssicher ist. Aber auch Fasern lassen sich so ausrichten und mit einer Signatur versehen, die dann beispielsweise mit Hilfe einer speziellen Lampe gelesen und überprüft werden können. Diese Me- thode des Lesens funktioniert dann nach dem Prinzip der Licht-Reflexion und/oder Licht-Transmission. Auch Farbpartikel in der Farbwanne einer Streichmaschine oder Farbpartikel auf der Faserstoffbahn in einer Streichmaschine können parallel zur Faser- Stoffbahn-Oberfläche mittels der Erfindung ausgerichtet werden. Dieses hat den Vorteil, daß die regellosen Farbblättchen schichtweise angeordnet werden und dadurch beim Auftragen oder beim Abrakeln besser gegeneinander gleiten können; d.h. die Scherkräfte in der Streichfarbe werden mittels der Erfindung reduziert. Durch dieses Gleiten kommt es nicht zum gegenseitigen Verhaken oder Blockieren der Farbpartikel, welches sonst zu einer höheren - und vor allen Dingen unregelmäßigen - Auftragsstär- ke führt. Als positiver Nebeneffekt kann ein
Schallfeld in der Farbwanne einer Streichmaschine auch Farbklumpen auflösen und/oder gelöste Gase in der Streichfarbe entfernen.
Ein weiterer, sehr wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schallfeldes in Flüssigkeit etwa 1500 m/s beträgt, während die Arbeitsgeschwindigkeit einer modernen Papiermaschinen nur bei etwa 30 m/s liegt. Wird beispielsweise ein Schallfeld von etwa 100 mm Breite und einer Frequenz von 20.000 Hz verwendet, so erfahren die Fasern bei ihrem Überstreichen dieses Schallfeldes insgesamt 67 Schwingungen. Gegenüber den bisherigen Former-Konstruktionen - mit ihrer nur sehr begrenzten Gesamtzahl von Leisten (Entwässerungselemente) - stellt ein erfin- dungsgemäßes Schallfeld eine wesentlich höhere Anzahl von Impulsen dar, wobei die Impulse/Schwingungen eines Schallfeldes nicht nur die Entwässerung beeinflussen, sondern auch noch die Faserorientie- rung gezielt beeinflussen. Dieser eben genannte
Vorteil wird noch verstärkt, wenn die Frequenz beispielsweise noch deutlich höher gewählt wird. Da die erfindungsgemäße Vorrichtung - in Maschinenlaufrichtung betrachtet - sehr schmal ist, kann sie beispielsweise zwischen zwei Leisten oder anstelle von nur wenigen Leisten (Entwässerungselementen) eingesetzt werden. Damit bleibt mindestens eine wesentliche Anzahl der Leisten für den Entwässerungs- prozeß erhalten.
Die erfindungsgemäßen Schallfelder werden durch elektrisch betriebene Sender erzeugt. Die Sender bestehen aus einer Antriebseinheit und einem Gehäuse. Der Antrieb erfolgt entweder mittels Spule, An- ker und Membran oder Piezo-Elementen oder funktioniert nach dem magnetostriktiven oder kapazitiven Prinzip. Die das Schallfeld abgebende Oberfläche der Antriebseinheit übt dabei einen im wesentlichen parallelen Hub aus. Da die Sender elektrisch be- trieben sind, lassen sich die Ansteuerungen für die Antriebseinheiten mit den Mitteln der Elektrotechnik und Elektronik vielfältig gestalten. Über eine zentrale Ansteuerungseinheit lassen sich für jede Antriebseinheit individuell Schwingungen einstel- len. Durch Überlagerung von Schwingungen können auch beliebige periodische Impulse erzeugt werden. Die Schwingungen werden beispielsweise in der An- steuerungseinheit in ihrer Amplitude, Phasenlage, Frequenz und Energie definiert. Damit nicht für jede Antriebseinheit ein separates Kabel gelegt wer- den muß, ist es besonders vorteilhaft, wenn die An- steuerung über einen zentralen Steuerungs-Bus erfolgt. Da auf einer Papiermaschine die Fabrikation verschiedener Papiersorten erfolgt und die Produktionsparameter sehr vielfältig sind, ist es vor- teilhaft, wenn die Parameter der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Datenbank der Ansteuerungsein- heit gespeichert werden. Bei erneuter Produktion einer Papiersorte werden diese Parameter dann wieder abgerufen. Dieses spart Zeit für die erneute Findung der Parameter und senkt damit die Produktionskosten. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Ansteuerungseinheit mit einem Online-MeßSystem - beispielsweise einem sogenannten Meßrahmen - gekoppelt ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden nachstehend anhand der in den Figuren 9 bis 43 dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Die Fi- guren 1 bis 8 zeigen erläuternden Stand der Technik.
Figur 1: Ausführungsbeispiel eines Formers; Figur 2: Weiteres Ausführungsbeispiel eines For- mers; Figur 3: Former-Ausschnitt mit Entwässerungsele- menten (Leisten und Klingen) ;
Figur 4: Entwässerungselement Foil;
Figur 5: Entwässerungselement Registerwalze;
Figur 6: Graph eines Faserorientierungs- Querprofiles;
Figur 7: Ausschnitt und Draufsicht aus einer Faserstoffbahn mit eingezeichneten Faserhauptrichtungen;
Figur 8: Vergrößerter Ausschnitt aus Figur 7;
Figur 9: Querschnitt durch Siebe und Faserstoffbahn mit einem dazu senkrechten Schallfeld;
Figur 10: Querschnitt durch Siebe und Faserstoffbahn mit einem dazu schrägen Schallfeld;
Figur 11: Schnitt A-A aus Figur 10;
Figur 12: Schnitt A-A aus Figur 10 zu einem späteren Zeitpunkt als in Figur 11;
Figur 13: Querschnitt durch Siebe und Faserstoffbahn mit zwei schrägen Schallfeldern in Maschinenlaufrichtung hintereinander angeordnet;
Figur 14: Querschnitt durch Siebe und Faserstoffbahn mit zwei schrägen Schallfeldern direkt miteinander interferierend;
Figur 15: Querschnitt durch Siebe und Faserstoff- bahn mit zwei schrägen Schallfeldern direkt miteinander interferierend, aber wechselseitig angeordnet;
Figur 16: Querschnitt durch Siebe und Faserstoffbahn mit zwei schrägen Schallfeldern di- rekt miteinander interferierend und mit Schallfeld-Duplizierer;
Figur 17: Querschnitt durch Siebe und Faserstoffbahn mit einem Ursprungs-Schallfeld di- rekt miteinander interferierend und mehreren Schallfeld-Duplizierern;
Figur 18: Querschnitt durch Siebe und Faserstoffbahn mit keilförmigem Ursprungs- Schallfeld und divergierendem Reflektor; Figur 19: Querschnitt durch Siebe und Faserstoffbahn mit kegelförmigem Ursprungs- Schallfeld und rotierendem, divergierendem Reflektor;
Figur 20: Wie Figur 19, jedoch reflektiertes Schallfeld senkrecht auf Faserstoffbahn;
Figur 21: Querschnitt durch Siebe und Faserstoffbahn mit rotierender Lochblende;
Figur 22: Ausschnitt aus einer Faserstoffbahn mit verschiedenen Signaturen; Figur 23: Querschnitt durch Siebe und Faserstoffbahn mit trapezförmigem Schallfeld;
Figur 24: Querschnitt durch Siebe und Faserstoffbahn mit Anordnung für stehende Wellen;
Figur 25: Graph eines Faserorientierungs- Querprofiles;
Figur 26: Ausschnitt aus einer Faserstoffbahn;
Figur 27: Querschnitt durch Siebe und Faserstoffbahn mit keilförmigem Wasserspalt zwischen schrägem Sender und erstem Sieb; Figur 28: Querschnitt durch Siebe und Faserstoffbahn mit keilförmigem Wasserspalt zwischen senkrechtem Sender und erstem Sieb; Figur 29: Querschnitt durch Siebe und Faserstoff- bahn mit parallelem Wasserspalt zwischen senkrechtem Sender und erstem Sieb; Figur 30: Draufsicht auf Faserstoffbahn mit Vorrichtung zum Zeichnen einer Signatur; Figur 31: Schnitt A-A aus Figur 30; Figur 32: Schnitt durch "Fresnel"-Reflektor; Figur 33: Draufsicht zu Figur 32; Figur 34: Schnitt durch Tripel-Prismen-Reflektor; Figur 35: Ausschnitt von Ansicht A aus Figur 34; Figur 36: Detailansicht aus Figur 35; Figur 37: Querschnitt durch Siebe und Faserstoffbahn, Sender und zwei Reflekoren; Figur 38: Querschnitt durch Siebe und Faserstoffbahn, Sender und drei Reflekoren; Figur 39: Schnitt A-A aus den Figuren 37 und 38; Figur 40: Alternativer Schnitt A-A aus den Figuren
37 und 38; Figur 41: Streichaggregat einer Streichmaschine; Figur 42: Ausschnitt A aus Figur 41; Figur 43: Ausschnitt B aus Figur 41;
In der Figur 1 wird eine Former-Variante aus der bereits zitierten Schrift EP 0489 094 AI gezeigt. Der aus dem Stoffauflauf 3 kommende Suspensionsstrahl wird von den zwei Sieben 1 und 2 einge- schlössen und zunächst in einem ersten Entwässerungsabschnitt I mittels eines gekrümmten Entwässe- rungselementes (hier Formierschuh) entwässert. Der nachfolgende Entwässerungsabschnitt II ist durch teilsweise feststehende und teilweise nachgiebige Leisten 5 gekennzeichnet. Der abschließende Entwäs- serungsabschnitt III verfügt über mindestens ein stationäres Entwässerungselement (z.B. Formierschuh, Saug'kasten oder Flachsauger) . Der Formierschuh 4 besteht ebenfalls aus Leisten, die aber im Gegensatz zu den Leisten 5, fester Bestandteil des Formierschuhes 4 sind.
Bei dem Former der Figur 2 handelt es sich um ein Ausführungsbeispiel aus der Schrift EP 0627 523 AI. Das erste Entwässerungselement nach dem Stoffauf- lauf 3 ist hier eine Formierwalze 10, der ein Formierschuh 4 folgt. In einer weiteren Einheit sind Doppelleisten 9 und einfache Leisten 5 angebracht. Die Entwässerung in dieser Doppelsiebzone endet mit einem Saugkasten 8 und einer Saugwalze 7.
Mit der Figur 3 wird die Anordnung von Federblechen 11 und Leisten 5 in einer Doppelsiebzone eines Formers veranschaulicht (Fig. 6 aus EP 0516 601 AI). Die Leisten 5 weisen an ihren dem Sieb 1 zugewand- ten Enden Keramikbeläge auf, die mittels einer
Schwalbenschwanz-Passung fixiert sind. Die Federbleche 11 bewirken- ähnlich wie die Leisten 5 - Druckimpulse auf die Siebe 1 und 2 bzw. auf die dazwischen liegende Faserstoffbahn 12 bei deren Bewe- gung in Maschinenlaufrichtung 15. Das in Figur 4 dargestellte Foil streift mit Hilfe einer vorgezogenen Nase das Siebwasser ab, welches einen Druckimpuls auf die Faserstoffbahn 12 ausübt. Bei dem weiteren Weg des Siebes 2 gelangt dieser Siebabschnitt in dem sich öffnenden Keil zwischen Foil 13 und Sieb 2. Der Siebaußenfläche anhaftendes Siebwasser bewirkt dann durch die weitere Bewegung des Siebes eine Sogwirkung auf die Faserstoffbahn 12.
In dem Beispiel der Figur 5 wird das relativ alte Entwässerungsprinzip der Entwässerungs-Impulserzeu- gung durch Registerwalzen 14 gezeigt. Dabei war im allgemeinen nur auf der Unterseite der Faserstoff- bahn ein Sieb 2 angeordnet. Bei dem - in Maschinenlaufrichtung 15 betrachtet - sich verjüngenden Zwickel zwischen Registerwalze 14 und Sieb 2 entsteht ein Druckimpuls. Auf der anderen Seite der Registerwalze 14 ist ein sich öffnender Zwickel, der saugend auf die Faserstoffbahn 12 wirkt.
Den Ausführungsbeispielen in den Figuren 1 bis 5 zum Stand der Technik, ist gemeinsam, daß die Anzahl der Impulse für die Entwässerung und die Fa- serorientierung bzw. Formation sehr begrenzt ist und eine individuelle Einstellbarkeit der Leisten- anpressung für Breitenabschnitte (sektionale Einstellbarkeit) der Papiermaschine nur unzureichend gegeben ist. Die Figuren 6 bis 8 müssen im Zusammenhang betrachtet werden. Die Figur 6 zeigt einen Graphen mit einem gemessenen 17 und einem gewünschten 18 Fasero- rientierungs-Querprofil. Der Buchstabe A steht hier beispielsweise für die Führerseite einer Papiermaschine und der Buchstabe B steht dementsprechend für die Triebseite. Auf der linken, senkrechten Achse ist der Winkel der Faserhauptrichtung zur Maschinenlaufrichtung 15 aufgetragen. In der Figur 7 ist der zu dem Graphen der Figur 6 zugehörige Ausschnitt der Faserstoffbahn 12 dargestellt. Die durchgezogen gezeichneten Faserhauptrichtungen 20 entsprechen dem Graphen 17; die gestrichelt gezeichneten Faserhauptrichtungen 20 entsprechen dem Graphen 18. Die Längen der Faserhauptrichtungen 20 sollen den Betrag der jeweiligen Reißlänge wiedergeben, die in diesem Beispiel für jede Faserhauptrichtung 20 gleich lang bzw. gleich groß gewählt wurde. Die Figur 8 zeigt quasi den mikrosko- pisch vergrößerten Ausschnitt aus der Figur 7. Die Fasern 21 sind zwar nicht alle in eine Richtung - der Faserhauptrichtung 20 ausgerichtet - aber es läßt sich erkennen, daß dennoch die Mehrzahl der Fasern in der Richtung der Faserhauptrichtung 20 liegen. Würden jetzt noch mehrere Fasern in Faserhauptrichtung 20 ausgerichtet werden, so würde sich die Reißlänge in dieser Richtung - zu Lasten der quer dazu befindlichen Reißlänge - erhöhen. Ein Reißlängenverhältnis aus Reißlänge längs (=RL) durch Reißlänge quer (=RQ) würde sich also, durch eine weitere Verlagerung von Fasern 21 in Faserhauptrichtung 20, erhöhen.
Mit der Figur 9 wird ein Grundgedanke der Erfindung dargestellt. Zur besseren Darstellung der Erfindung sind in der Figur 9 (und teilweise auch nachfolgend) die Siebe 1 und 2 und die Faserstoffbahn 12, gegenüber den anderen Bauteilen, stark vergrößert dargestellt. Die zwischen den Sieben 1 und 2 einge- schlossene Faserstoffbahn 12 wird von einem senkrecht zu der Siebebene stehenden Schallfeld 25 durchdrungen. Das Schallfeld 25 wird von einem Sender 22 erzeugt, der aus einer Antriebseinheit 23 und einem Gehäuse 24 besteht. In diesem Ausfüh- rungsbeispiel ist, zwischen dem Gehäuse 24, der
Siebaußenfläche des Siebes 2 und der dem Sieb 2 zugewandten Oberfläche der Antriebseinheit 23, das Übertragungsmedium 27 eingeschlossen. Von der Oberfläche der Antriebseinheit 23 gehen in diesem Aus- führungsbeispiel ebene Wellenfronten 26 des Schallfeldes 25 aus. Nach dem bereits erläuterten Prinzip der Pohlman-Zelle richten sich die Fasern 21 parallel zu der Oberfläche der Antriebseinheit 23 aus. Bevor die Fasern in das Schallfeld 25 gelangen (in der Figur links dargestellt), sind sie regellos. In dem Schallfeld 25 richten sich die Fasern 21 parallel zu den Ebenen der Wellenfronten 26 aus. Die punktförmig gezeichneten Fasern 21 im Schallfeld 25 - und auch rechts davon - stellen Fasern dar, die zwar "stabförmig" sind, aber senkrecht zur Bildebene liegen. Die senkrechte Anordnung des Schaufel- des 25 bewirkt einen Schalldruck, der Siebwasser aus der Faserstoffbahn austreibt und an die Oberfläche des Siebes 1 transportiert. Dieses Oberflächenwasser 31 kann dann durch einen Skimmer 6 abgeschöpft werden. Trotz der Durchlässigkeit eines Siebes, gegenüber einem Schallfeld 25, stellt es dennoch einen Widerstand dar. Je durchlässiger das Sieb in diesem Ausführungsbeispiel ausgeführt ist, desto mehr Oberflächenwasser 31 wird erzeugt.
Das flüssige Übertragungsmedium 27 ist dem Siebwasser in der Zusammensetzung und Beschaffenheit sehr ähnlich; weil die Möglichkeit des sich miteinander Vermischens besteht, ist es sinnvoll, wenn das Übertragungsmedium 27 selber aus Siebwasser oder auch aus Klarwasser besteht. Das Übertragungsmedium 27 ist insofern wichtig für die Erfindung, weil dadurch eine gute akusto-mechanische Koppelung zwischen der Antriebseinheit 23 und der Faserstoffbahn 12 erfolgt. Wäre beispielsweise - zumindest zum
Teil - ein Luftpolster zwischen der Antriebseinheit 23 und der Faserstoffbahn 12 vorhanden, so würde die Energie der Antriebseinheit 23 nur im geringen Maße auf die Faserstoffbahn 12 übertragen werden. Ein Luftpolster in den Siebmaschen ist in der Entwässerungsstrecke eines Formers nicht zu erwarten, weil die Maschen der Siebe hier mit Siebwasser gefüllt sind.
Im Gegensatz zu der Figur 9, ist in der Figur 10 der Sender 22 um den Winkel 30 gegen die Ebenen der Faserstoffbahn 12 geneigt. Die Fasern 21 richten sich hier nicht parallel zu den Sieben 1 und 2 aus, sondern sie sind parallel zu der Schnittebene A-A. Die Figur 11 zeigt die Schnittebene A-A und die Ausrichtung aller Fasern in dieser Ebene. Hat sich die Schnittebene A-A weiter in Maschinenlaufrichtung 15 bewegt und die Siebe 1 und 2 haben sich weiter einander genähert, so nehmen schließlich alle Fasern 21 eine Ausrichtung quer zur Maschinen- laufrichtung 15 ein. Da diese Ausrichtung meistens nicht gewünscht ist, kann man durch Ändern des Schwenkwinkels 29 des Senders 22, eine andere Ausrichtung der Fasern 21 - bezogen auf die Maschinenlaufrichtung 15 - eingestellt werden. Durch die Neigung des Senders 22 gegen die Faserstoffbahn 12 wird der Effekt des Siebwasser-Austreibens verringert, aber dennoch wäre auch in der Figur 10 eine Anordnung eines Skimmers 6 denkbar.
Durch die Anordnung eines geneigten Senders 22 in der Figur 10, ist eine Ausrichtung der Fasern 21 möglich, die auf das Faserorientierungs-Querprofil eine Auswirkung hat.
Mit der Figur 13 wird ein weiterer Grundgedanke der Erfindung gezeigt. In Maschinenlaufrichtung 15 betrachtet, wird die Faserstoffbahn 12 nacheinander von zwei Schallfeldern 25 beeinflußt. Wenn sich die Fasern 21 zunächst nach dem linken Schallfeld 25 ausrichten, so werden beim Durchlaufen der Fasern 21 des rechten Schallfeldes 25, diejenigen Fasern 21 ausgerichtet, die zum rechten Schallfeld 25 quer liegen. Spätestens nach Durchlaufen der Faserstoffbahn 12 durch das rechte Schallfeld 25 sind alle Fasern quer zur Maschinenlaufrichtung 15 ausgerich- tet. Die Ausrichtung der Fasern 21 mit zwei sich kreuzenden Schallfeldern 25 ist dann besonders wirkungsvoll, wenn die Schallfelder 25 zueinander im rechten Winkel stehen. Da meistens eine Faserausrichtung in Maschinenlaufrichtung 15 gewünscht wird, ist das in Maschinenlaufrichtung 15 nacheinander erfolgende Einwirken zweier Schallfelder 25 noch nicht die konstruktiv günstigste Lösung. Wäre in der Figur 13 die Maschinenlaufrichtung senkrecht zur Bildebene, so würden sich die Schallfelder 25 nicht kreuzen.
In der Figur 14 sind zwei Schallfelder 25 derart angeordnet, daß sie sich in der FaserStoffbahn 12 schneiden. Die eingezeichnete Maschinenlaufrichtung 16 (senkrecht zur Bildebene; Pfeil in oder aus der Bildebene heraus) macht deutlich, daß nun die Fasern mit der Maschinenlaufrichtung 16 parallel sind. Auch hier gilt wieder, daß eine besonders wirkungsvolle Ausrichtung der Fasern 21 dann er- folgt, wenn die Schallfelder 25 im rechten Winkel zueinander stehen.
Die sich in der Faserstoffbahn 12 kreuzenden Schallfelder 25 müssen aber nicht von einer Seite der Faserstoffbahn 12 her einwirken. Mit der Figur 15 wird eine Lösung gezeigt, bei der die Schaufel- der 25 von je einer Seite der Faserstoffbahn 12 her, auf diese einwirken. Diese Anordnung ist aber konstruktiv noch nicht zufriedenstellend, weil bei einer Änderung der gewünschten Faserausrichtung, möglichst beide Schallfelder 25 synchron um einen Schwenkwinkel 29 geschwenkt werden müssen. Dieses erfordert beiderseits der Faserstoffbahn 12 je einen Verstellmechanismus.
Eine bessere Lösung wird in der Figur 16 gezeigt. Hier wirken ebenfalls zwei sich kreuzende Schallfelder 25 auf die Faserstoffbahn 12 ein. Das erste Schallfeld 25 wird direkt durch einen Sender 22 erzeugt. In diesem Schallfeld 25 ist ein sogenannter Duplizierer 32 angeordnet. Dieser Duplizierer 32 besteht aus einer vorzugsweise ebenen Wand. Die Form des zweiten Schallfeldes 25 entsteht nach den Reflexionsgesetzen für Schall auf der Oberfläche der Duplizierer-Wand. Die Neigung des Duplizierers 32 gegenüber dem ersten Schallfeld 25 ist so gewählt, daß beide Schallfelder sich in der Faserstoffbahn 12 kreuzen (der Winkel der Duplizierer- Wand zur Mittellinie des ersten Schallfeldes ist halb so groß wie der Winkel zwischen den Schallfel- der-Mittellinien) . Der Vorteil dieser Konstruktion besteht darin, daß nur noch ein Sender 22 benötigt wird, dennoch aber zwei Schallfelder 25 vorhanden sind und im Falle eines Schwenken des Senders 22 auf einen anderen Schwenkwinkel 29, nur ein Schwenkmechanismus benötigt wird. Auch in der Figur 17 gibt es sich kreuzende Schallfelder 25, die mittels Duplizierer 32 erzeugt wurden. Der Unterschied zu Figur 16 besteht darin, daß nur ein Sender 22 (in diesem Falle senkrecht auf der Faserstoffbahn 12 stehend) und mehrere Duplizierer die Schallfelder 25 erzeugen. Durch das senkrecht stehende Schallfeld 25 wird zugleich auch der Effekt der Levitation gefördert. Wegen der hier verwendeten Vielzahl von Duplizierern 32 kann aus Gründen der Geometrie der Abstand von der Oberfläche der Antriebseinheit 23 - zu der ihr zugewandten Oberfläche des Siebes 2 - sehr kurz gestaltet werden. Durch geeignete Wahl der Parameter a, b, c für die Duplizierer 32, lassen sich die Breite und der Ablenkwinkel der duplizierten Schallfelder 25 beeinflussen bzw. lassen sich dadurch die "freien Durchgänge" für das nicht abgelenkte Schallfeld 25 bestimmen. Die gestrichelt, senkrecht gezeichneten Linien stellen weitere Sender 22 dar - die in Ma- schinenlaufrichtung 16 betrachtet - beispielsweise hinter der Bildebene angeordnet sind. Die anderen gestrichelt gezeichneten Linien stellen Schallfelder 25 und Duplizierer 32 dieser weiteren Sender 22 dar. Zusätzlich könnte der Sender 22 auch um eine Sieb-Normale schwenkbar sein. In einer weiteren
Ausgestaltung kann der Sender 22 - allein oder zusammen mit seinen Duplizierern 32 - auch zur Ebene der Faserstoffbahn 12 geneigt sein.
Die Wellenfronten 26 müssen im Rahmen der Erfindung aber nicht immer eben sein. Bei der Figur 18 sind die Wellenfronten 26 schalenförmig. Dieses wird durch eine rinnenförmige Oberfläche der Antriebs- einheit 23 erzielt. Dadurch laufen die Wellenfronten 26 auf einen Brennpunkt zu. Hier befindet sich ein Reflektor 34 mit einer - vorzugsweise - Paral- lel-Kompensation. Wenn der Reflektor 34 zweidimen- sional annähernd parabolförmig ausgestaltet ist und der Brennpunkt der schalenförmigen Wellenfronten 26 mit dem Brennpunkt des Reflektors 34 zusammenfällt, dann werden ebene Wellenfronten 26 in der gezeigten Weise auf die Faserstoffbahn gelenkt. Bei der angegebenen Maschinenlaufrichtung 15 ergibt sich dann eine Faserorientierung quer zu dieser. Wenn zusätzlich ein Reflektor 33 - beispielsweise als ebenes Gebilde - verwendet wird, so würde das vom Reflektor 34 kommende Schallfeld zur Faserstoffbahn 12 zurückgeworfen werden und eine weitere Ausrichtung der Fasern 21 gemäß der Figur 13 bewirken. Die rinnenförmige Antriebseinheit 23 hat den Vorteil, daß die Energie eines gegebenenfalls schwachen, schalenförmigen Schallfeldes gebündelt wird. Weil die schalenförmigen Wellenfronten 26 - zumindest nahe dem Brennpunkt - keine eindeutige Ausrichtung der Fasern 21 bewirken können, eignet sich ein derarti- ges Schallfeld ohne einen Reflektor 34 weniger gut zum Ausrichten von Fasern 21. Diese schalenförmigen Wellenfronten 26 sind aber geeignet, um beispielsweise Siebwasser aus der Fasersto fbahn 12 auszutreiben oder die Faserstoffbahn 12 zu erwärmen, um beispielsweise ihren Entwässungs- und/oder Trocknungsprozeß zu unterstützen. In der Figur 19 ist die Oberfläche der Antriebseinheit 23 hohlkugelförmig gestaltet, wodurch das Schallfeld 25 kugelschalenförmig wird. Der Reflek- tor 34 ist vorteilhafterweise dreidi ensonal parabolförmig gestaltet, damit das reflektierte Schallfeld im wesentlichen ebene Wellenfronten 26 aufweist. Der Reflektor 34 ist mittels Halterungen 37 mit einem ringförmigen Motor-Läufer 38 verbunden. Der ringförmigen Motor-Läufer 38 wird von Führungen 39 im Gehäuse 24 des Senders 22 geführt. Außen am Gehäuse 24 ist ein ringförmiger Motor-Ständer 35 angebracht. Vorteilhafterweise ist dieser Motor ein Schrittmotor. Über das Anschlußkabel 36 kann dann der Schrittmotor mittels der Schrittfrequenz, der Steuerung der Laufrichtung und der Anzahl der Schritte in der entsprechenden Laufrichtung gesteuert werden. So sind verschiedene Drehzahlen, Vor- und Rückwärtslauf, Schwenkbewegungen (ggf. nur um Bruchteile eines Winkelgrades) oder auch bestimmte Winkelpositionen möglich. Das die Faserstoffbahn 12 treffende Schallfeld 25 ist somit nicht mehr ortsfest und kann dann zusammen mit der Bewegung der Faserstoffbahn 12 in Maschinenlaufrichtung 15 oder 16 "schreiben". Fasern, Farbpartikel oder Blättchen - beispielsweise aus Metall - erfahren durch das Schallfeld in der Faserstoffbahn 12 eine definierte Ausrichtung, die dann bei der weiteren Annäherung der Siebe 1 und 2 im weiteren Entwässerungsprozeß, als Signatur 40 im fertigen Papier zu sehen sind. Bei magnetisierbaren Metallteilchen kann auch eine magnetische Signatur erzeugt werden.
Die Signatur kann auch mit Teichen erfolgen, die volumenelastisch sind. Dieses hat den Vorteil, daß eine beispielsweise erhabene Signatur, die durch die Oberflächenpressung der Trockenzylinder oder der Glättwalzen geglättet wurde, sich anschließend wieder aufrichten kann.
Im Rahmen der Erfindung kann auch ein durchlaufender Metallstreifen, wie beispielsweise bei Banknoten, in seiner Lage gehalten werden. Auch kann dieser Metallstreifen er indungsgemäß an einem Ver- drillen um seine Längsachse gehindert werden.
Ein optionaler Reflektor 33 kann hierbei das Schallfeld in die Faserstoffbahn zurückwerfen. Hiermit wird je nach Dimensionierung des sich in der Faserstoffbahn 12 befindlichen Schallfeldes, entweder eine parallele Signatur 40 erzeugt oder bei sich kreuzenden Schallfeldern, die Signatur intensiver ausgeprägt. Wenn das von der Antriebsein- heit 23 kommende Schallfeld 25 intermittierend be- trieben wird, so kann man über eine Steuerungslogik in Abhängigkeit von der Maschinenlaufrichtung 15 bzw. 16, der dazugehörigen Geschwindigkeit die Bewegungen und die Geschwindigkeit des Motorläufers 38 und des Betriebes der Antriebseinheit eine Si- gnatur 40 (als definiertes Muster oder definierten Schriftzug) in das Papier hineinschreiben. Im Unterschied zur Figur 19, ist in der Figur 20 das Schallfeld 25 senkrecht zu der Faserstoffbahn 12. Dieses ist möglich, weil das von der An- treibseinheit 23 kommende Schallfeld mittels einer Umlenkung 41 in den Reflektor 34 geleitet werden kann. Das senkrechte Schallfeld bewirkt nun ein zur Faserstoffbahn-Oberfläche paralleles Ausrichten der Fasern und der ggf. vorhandenen Farbpartikel bzw. Metallblättchen, ohne daß die nachfolgende Annäherung der Siebe 1 und 2 erforderlich ist. Durch eine optionale Verwendung eines Reflektors 33 und einer abgestimmten Schall-Wellenlänge, kann sogar das Schallfeld in der Faserstoffbahn, als stehende Wel- le gestaltet werden. Eine stehende Welle hat grundsätzlich die konstruktive Gestaltungsmöglichkeit, daß sich in den Wellenbäuchen die schwerere Materie ansammelt. Abseits der Wellenbäuche konzentriert sich dann die leichtere Materie. Dadurch ergibt sich eine gezielte Schichtenbildung, die zusammen mit dem "Schreiben" mittels eines Schallfeldes 25, eine dreidimensionale Signatur-Möglichkeit schafft, die auch nach dem Trocknen des Papieres erhalten bleibt und damit sogar fühlbar wird. Das menschli- ehe Tastvermögen ist schon bereits bei Unebenheiten von einem hundertstel Millimeter gegeben. Ist bei der beschriebenen Schichtenbildung beispielsweise das Siebwasser die leichtere Materie, so wird es den Sieben zugeführt und kann diese leichter ver- lassen. Auch kann diese Methode dazu dienen, daß kleinste - die Maschen der Siebe verstopfende - Fa- sern sich dort losreißen und sich zum Wellenbauch hin bewegen. Auf diese Weise ist sogar eine Siebreinigung möglich. Es versteht sich, daß der Einsatz von stehenden Wellen auch ohne ein "schreiben- des" Schallfeld eingesetzt werden kann. Dieses wird bei späteren Figuren noch behandelt.
In der Figur 21 wird eine weitere Variante zu den Figuren 19 und 20. Hier nun trifft das von der An- triebseinheit 23 her kommende - in diesem Beispiel - ebene Schallfeld 25 direkt auf die Faserstoffbahn 12. Um ein schmales Schallfeld zum "Schreiben" zu erhalten, ist in dem Motor-Läufer 38 eine Lochblende 42 - beispielsweise mit nur einem exzentrischen Loch - angeordnet. Die Figur 21 soll dieses Ausführungsbeispiel nur exemplarisch zeigen. Der hier gezeigte, relativ lange Weg von der Oberfläche der Antriebseinheit 23 zur Faserstoffbahn 12, kann konstruktiv noch verkürzt werden.
Die Figur 22 zeigt verschiedene Signaturen 40. Die Signatur im Beispiel a) wurde mittels eines kreisenden Schallfeldes 25 und der Bewegung der Faserstoffbahn 12 erzeugt. Im Beispiel b) führte das Schallfeld 25 unterschiedliche Schwenkbewegungen aus, die mit der Bewegung der Faserstoffbahn 12 überlagert wurden. Beim Beispiel c) schließlich kreiste das Schallfeld 25, welches wiederum mit der translatorischen Bewegung überlagert wurde, jedoch war das Schallfeld im intermittierenden Betrieb, so daß ein "Schreiben mit Absetzen mit einem fiktiven Schreibstift" möglich war. Selbstverständlich sind auch noch andere Figuren im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, so z.B. Lissajous-Figuren, Zy- kloiden, Epizykloiden, Lemniskaten usw.
In der Beschreibung der Figur 18 wurde darauf eingegangen, daß schalenförmige Wellenfronten 26 - zumindest nahe dem Brennpunkt - für eine Ausrichtung der Fasern 21 nicht gut geeignet sind. In der Figur 23 wird ein Schallfeld 25 mit schalenförmigen Wellenfronten 26 gezeigt. Die die Faserstoffbahn 12 durchdringenden Wellenfronten 26 entsprechen etwa aus dem mittleren Abschnitt eines Schallfeldes 25 zwischen der Oberfläche der Antriebseinheit 23 und dem Brennpunkt des Schallfeldes 25. In diesem Abschnitt sind die Wellenfronten 26 ausreichend eben, so daß zusätzlich zur Levitation in einer Faserstoffbahn 12, auch eine begrenzte Faserorientierung möglich ist. Entstammen die die Faserstoffbahn 12 durchdringenden Wellenfronten 26, aus einem Abschnitt des Schallfeldes 25, der noch näher zur Oberfläche der Antriebseinheit 23 liegt, so sind sie in einem noch besseren Maße für die Faserorientierung zu verwenden. Wird der Sender 22 gegen die Ebene der Faserstoffbahn 12 bzw. der Siebe 1 und 2 geneigt, so läßt sich sogar das Faserorientierungs- Querprofil einer Faserstoffbahn 12 beeinflussen.
Mit der Figur 24 soll nun näher auf die Ausgestal- tung der Erfindung in einer - hier geneigten - Entwässerungsstrecke eines Formers eingegangen werden. In diesem Ausführungsbeispiel sind im linken Bereich der Faserstoffbahn 12 zwei sich gegenüberliegende Sender 22 angeordnet. Die zwischen den Antriebseinheiten 23 dieser Sender 22 vorhandenen Übertragungsmedien 27, sind mit Zufuhr- 43 und Abzugsleitungen 44 versehen. Die Gehäuse 24 der Sender 22 sind zur Grenzfläche der Siebe 1 und 2, mit Gleitbelägen 45 (vorzugsweise aus Keramik) versehen. Der Gleitbelag 45 ist in seinem Inneren mit einer Öffnung versehen, damit das Übertragungsmedium 27 und damit auch die Wellenfronten 26, in schwingungsmechanischer Verbindung mit der Faserstoffbahn 12 stehen. Durch die Bewegung der Siebe 1 und 2 in Maschinenlaufrichtung 15, wird ggf. das Übertragungsmedium 27 mitgerissen. Um diesen Verlust von Übertragungsmedium 27 zu kompensieren, sind die Zufuhrleitungen 43 vorhanden. Da in dem aktuellen Ausführungsbeispiel die Sender 22 derart betrieben werden, daß sich zwischen ihnen eine ste- hende Welle 49 ausbildet und deshalb Siebwasser aus der der Faserstoffbahn 12 abgewandten Seite der Siebe 1 und 2 austreten kann, müssen die Räume mit dem Übertragungsmedium 27, auch mit einer Äbzugs- leitung 44 versehen sein, damit es nicht zum Stau von Siebwasser bzw. Übertragungsmedium 27 bzw. Wasser kommt. Weil es im Rahmen der Erfindung, beim Arbeiten mit Schallfeldern 25, besonders im hochfrequenten Bereich, zu Luftbläschenbildung im Übertragungsmedium 27 kommen kann, ist es wichtig, daß die Abzugsleitung 44 am höchsten Punkt des Übertragungsmediums 27 liegt, damit die Luftbläschen abge- führt werden können. Bei einem gleichzeitigen Vorhandensein einer Zufuhrleitung 43 und einer Abzugsleitung 44 ist ein kontinuierlicher Austausch des Übertragungsmedium 27 möglich. Dieses ist von Vor- teil, weil das Übertragungsmedium 27 auch als Kühlung der Antriebseinheit 23, der Gleitbeläge 45 und der Siebe 1 und 2 dient. Außerdem ist ein möglicherweise, allmählich sich verschmutzendes Übertragungsmedium 27, dadurch immer wieder erneuerbar. Bei gleichzeitigem Einsatz von Zufuhr- 43 und Abzugsleitungen 44 sollte darauf geachtet werden, daß im Übertragungsmedium 27 kein Überdruck gegenüber der Faserstoffbahn 12 entsteht, weil sonst das Übertragungsmedium 27 in die Faserstoffbahn 12 ge- drückt wird. Bei der oberen Anordnung in der Figur 24, ist dem Sender 22 ein Reflektor 33 mit einem Sensor 47 zugeordnet. Dieser Sensor 47 ist mit einer Sensor-Meßleitung 48 ausgestattet. Diese Meßleitung 48 gestattet es, über einen Regelkreis, diesen Sender 22 in seiner Frequenz derart einzustellen, daß die gewünschte Wellenform - hier stehende Welle 49 - erzeugt wird. Die Gleitbeläge 45 des Reflektors 33 und der Sender 22 sind - den Sieben 1 und 2 zugewandt - mit einem Radius oder einer keilförmigen Fase versehen, so daß geringe Mengen von Oberflächenwasser 31 einen Wasserfilm erzeugen. Dadurch kommt es zu keiner trockenen Reibung zwischen den Gleitbelägen 45 und den Sieben 1 und 2.
Die Figuren 25 und 26 müssen gemeinsam betrachtet werden. Schon bei den Figuren 6 und 7 wurden die Zusammenhänge der Beeinflussung des Faserorientie- rungs-Querprofiles dargelegt. Die Figur 25 zeigt ein gewünschtes Faserorientierungs-Querprofil 18. Die Figur 26 veranschaulicht einen Ausschnitt aus einer Faserstoffbahn 12 mit den darunter angeordneten Schallfeldern 25. Die Ellipsenform der Schallfelder 25 ergibt sich, weil runde Schallfelder geneigt auf die Faserstoffbahn 12 fallen. Die gestrichelte Linie, die mit dem kleineren Durchmesser der Ellipse deckungsgleich ist, zeigt die Schnittlinie der Wellenfronten 26 mit der Faserstoffbahn 12 und damit zugleich die eingestellte Faserhauptrichtung 20. Wenn aus Platzgründen die Schallfelder 25 - und damit die Sender 22 - sich nicht quer zur Maschi- nenlauf ichtung 15, nebeneinander anordnen lassen, so ist auch ohne Nachteil für ein einzustellendes Faserorientierungs-Querprofil, die Anordnung der Schallfelder 25 bzw. der Sender 22 auch in zwei Reihen möglich. Diese zweireihige Anordnung emp- fiehlt sich in Verbindung mit einer Überdeckung 51 der Schallfelder 25 sogar, weil damit nahezu alle Fasern 21 der Faserstoffbahn 12 ungefähr gleich langen Zeitabschnitten bzw. gleich großen Energiemengen, bei ihrem Überstreichen der Schallfelder 25, ausgesetzt sind. Wenn zwischen dem Former und der Pressenpartie einer Papiermaschine an jeder Längsseite der Faserstoffbahn 12 je ein Randstreifen 50 abgetrennt wird, ist ein Einsatz von Schallfeldern bis zum äußersten Rand einer Faserstoffbahn 12 nicht erforderlich. In den Figuren 27, 28 und 29 soll die Maschinenlaufrichtung senkrecht zur Bildebene sein. In diesen Figuren handelt es sich um Sender die - beispielsweise - magnetostriktiv betrieben werden. Das Übertragungsmedium 27 ist in diesen Ausführungsbei- spielen nur als Flüssigkeitsfilm vorhanden. In den Figuren 27 und 28 ist ein keilförmiger Spalt zwischen der Senderoberfläche und dem Sieb 2 vorhanden. Außerdem ist die Senderoberfläche zur Schwin- gungsrichtung 52 geneigt. Wenn die Wellenfronten 26 die Senderoberfläche verlassen, so werden sie durch den Übergang vom dichteren zum dünneren Medium (=flüssiges Übertragungsmedium 27) in der gezeigten Weise abgelenkt. Dieses stellt eine Brechung eines Schallfeldes 25 dar. Ein durch die Bewegung der
Siebe 1, 2 und der Faserstoffbahn 12 bedingter Verlust an Übertragungsmedium 27 wird durch Oberflä- chenwasser 31 ausgeglichen.
Mit den Figuren 30 und 31 wird ein Schreibkopf 53 zum Schreiben bzw. Zeichnen von Signaturen 40 gezeigt. Dieser Schreibkopf 53 ist eine alternative Vorrichtung zu den Vorrichtungen aus den Figuren 19 bis 21. Diese Vorrichtung hat den Vorteil, daß - abgesehen von den Antriebseinheiten 23 - keine beweglichen Teile erforderlich sind. In der Figur 30 wird die Draufsicht auf den Schreibkopf 53 - ohne Sieb 1 - gezeigt. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sender 22 - evtl. auch in Ebenen übereinander - sternförmig um den zu beschreibenden Bereich einer Faserstoffbahn 12 ange- ordnet sind. Diese sternförmige Anordnung gestattet es, daß Schallfelder 25 kompakt um den zu beschreibenden Bereich einer Faserstoffbahn 12 angeordnet werden können. Die Schallfelder 25 werden mittels Kanäle 55 in den zu beschreibenden Bereich geleitet. Durch das Überstreichen der Faserstoffbahn 12 dieses Schreibkopfes 53, entstehen zellenförmige Bereiche, für die jeweils mindestens ein Sender 22 die Schreibarbeit erledigt. Durch eine geeignete Steuerung - ähnlich der Steuerung für einen Nadeloder Tintenstrahldrucker - kann aus einzelnen Schallfeld-Aktivitäten, insgesamt eine Figur oder ein Zeichen oder eine andersartige Signatur erzeugt werden. Die Durchmesser der Kanäle 55 sind evtl. nur wenige Millimeter groß. Hieraus resultiert, daß die Faserstoffbahn 12 bei ihrem Überstreichen der Kanäle 55 nur Bruchteile einer Sekunde über diesen Kanälen 55 verweilt, diese Bereiche der Faserstoffbahn 12 aber durch eine entsprechende Frequenz der Schallfelder 25 - vorzugsweise im Ultraschallbereich - ausreichend mit Wellenfronten 26 beaufschlagt werden können.
Mit der Figur 31 soll der Weg der Schallfelder 25 von den Sendern 22 zur Faserstoffbahn 12 aus der
Figur 30 deutlicher hervorgehoben werden. Die Kanäle 55 erfahren mittels der Reflektoren 33 eine Um- lenkung. Die Oberfläche des Schreibkopfes 53 ist zum Sieb 2 entweder beabstandet (wobei dieser Spalt mit Oberflächenwasser 31 benetzt ist) oder diese
Oberfläche ist mit einem Gleitbelag 45 versehen. Um die Energie, der - durch das Sieb 1 möglicherweise austretenden - Schallfelder 25 zurückzugewinnen, kann ein ebener Reflektor 33 hier angeordnet werden. Bei geeigneter Abstimmung der Wellenlänge kann man sogar stehende Wellen 49 zwischen Reflektor 33 und der Oberfläche der Antriebseinheit 23 - und damit auch in der Faserstoffbahn 12 - erze'ugen.
Die Figur 32 zeigt einen Reflektor 33, der ein, zu den Sieboberflächen bzw. zur Faserstoffbahn 12, geneigtes Schallfeld 25 in sich zurückwerfen soll. Hierfür ist erforderlich, daß die reflektierenden Flächen des Reflektors 33 zu den Wellenfronten 26 parallel sind. Durch den gezeigten sägeförmigen Querschnitt kann der Reflektor 33 sehr flach gebaut werden. Hier wurde gewissermaßen das Prinzip der flachen Fresnel-Linse angewendet. Die angedeutete, strichpunktierte Form des Reflektors 33 hat einen einfachen Aufbau aber baut mehr in die Höhe und ist deshalb ggf. konstruktiv nicht geeignet.
Die Draufsicht zu der Figur 32 wird in der Figur 33 gezeigt. Der unvollständig dargestellte Sender 22 liegt hier unterhalb der Siebe und der Faserstoff- bahn 12. Im Zentrum der Figur 33 ist eine Ellipse zu sehen. Dieses ist die Schnittfläche des Schallfeldes 25 mit der Ebene der Siebe bzw. der Faserstoffbahn 12. Die senkrechten, gestrichelten Linien, zeigen die Kanten der Rippen des sägeförmigen Reflektors 33. Damit der Raum zwischen dem Sieb 1 und der reflektierenden Oberfläche gefüllt, gespült und/oder gekühlt werden kann, verfügt der Reflektor 33 über eine Zufuhr- 43 und eine Abzugsleitung 44 für das Übertragungsmedium. Ist für eine Korrektur des Faserorientierungs-Querprofiles ein anderer Schwenkwinkel 29 des Schallfeldes 25 erforderlich und man will die Reflexion des Schallfeldes 25 in sich, beibehalten, so ist auch eine synchrone Änderung des Schwenkwinkels des Reflektors 54 erforderlich.
Eine weitere Ausführungsform des Reflektors 33 wird mit den Figuren 34 bis 36 gezeigt. Hier besteht die reflektierende Oberfläche aus mehreren, zusammengesetzten Tripel-Spiegeln. Diese Tripel-Spiegel sind aus der Optik bekannt und reflektieren einen Lichtstrahl auf den drei senkrecht zueinander stehenden Spiegelflächen nach dreimaliger Reflexion wieder zu seinem Ursprung zurück. Diese Reflexion gilt auch für die Wellenfronten 26 eines Schallfeldes 25. Dieser Tripel-Spiegel-Reflektor hat gegenüber dem sägeförmigen Reflektor den entscheidenen Vorteil, daß bei einem Schwenken des Schallfeldes 25, ein gleichzeitiges Verschwenken des Reflektors nicht erforderlich ist. Dieses spart die Verstellmimik und ist zudem von der Handhabung her leichter und schneller zu bedienen. Wenn eine Zufuhrleitung 43 für das Übertragungsmedium in der gezeigten Weise angebracht wird und Kanäle 55 das Übertragungsmedium 27 in die äußerste Ecke eines jeden Tripel- Spiegels leiten, so kann es in den Ecken nicht zu dem hier besonders leicht auftretenden Festsetzen von Faserresten oder Schmutz kommen.
Die Figur 35 stellt die Ansicht A aus der Figur 34 dar. Hier wird auch der lamellenartige Aufbau der Tripel-Spiegel-Anordnung sichtbar. Dieser lamellenartige Aufbau ist deshalb von großem Vorteil, weil mit einem zerspanenden oder einem schleifenden Werkzeug nicht die Ecken eines "hohlen" Tripel- Spiegels bearbeitet werden können. Mittels Fixiermöglichkeiten 56 - beispielsweise Spannschrauben - können so aus vielen Lamellen, große Tripel- Spiegel-Platten montiert werden. Die Figur 36 zeigt Lamellen in der Einzelschau, wobei die erste (obe- re) Lamelle das gleiche Muster an Flächen aufweist, wie die letzte. Wenn man sich die dritte Lamelle um 180 Grad in der Papierebene gedreht vorstellt, so stellt man fest, daß auch diese mit der ersten und der letzten Lamelle identisch ist.
Mit den Figuren 37 und 38 erfolgt eine annähernd realistische Wiedergabe der Größenverhältnisse der Siebe 1, 2 bzw. der Faserstoffbahn 12, zu den anderen Bauteilen. Bisher wurden in den Figuren - aus Gründen der Veranschaulichung - die Siebe und die Faserstoffbahn vergrößert dargestellt.
In der Figur 37 sind zwei Schallfelder 25 - die von nur einem Sender erzeugt werden - zueinander ge- kreuzt. Der eingezeichnete Winkel ist vorzugsweise ein rechter Winkel. Nachdem das Schallfeld 25 die Oberfläche des Senders 22 verlassen hat, wird es nach Durchdringen der Siebe 1, 2 und der Faserstoffbahn 12 an dem waagerechten Reflektor 13 zum geneigten Reflektor 33 hin reflektiert. Schon jetzt sind zwei sich kreuzende Schallfelder 25 in der Faserstoffbahn 12 vorhanden. Dadurch richten sich die Fasern 21 in Maschinenlaufrichtung 16 aus. Um das reflektierte Schallfeld energetisch weiter nutzen zu können, ist der geneigte Reflektor derart ausge- richtet, daß er das reflektierte Schallfeld wieder in sich zurückwirft. Damit gelangt das Schallfeld erneut zum waagerechten Reflektor 33 und von da aus zur Oberfläche des Senders 22. Durch eine geeignete Auswahl der Wellenlänge und der Abstandsmaße, kann sogar eine stehende Welle erzeugt werden, deren
Wellenbauch in der Ebene der Faserstoffbahn liegt.
Der Raum zwischen dem Sieb 2 und der - vorzugsweise über die ganze Maschinenbreite sich erstreckenden - Traverse 57 ist mit dem Übertragungsmedium 27 gefüllt. Der Sender 22 und der geneigte Reflektor 33 sind vorteilhafterweise auf einer Montage-Scheibe
58 angeordnet. Dadurch fallen der Schwenkwinkel 29 des Senders und der Schwenkwinkel 54 des - hier ge- neigten - Reflektors 33 zusammen und somit ist nur eine Verstellmimik erforderlich. Die Traverse 57 dient in diesem Beispiel als Montage-Ebene, an oder auf der die anderen Bauteile angeordnet werden. Die Montage-Scheibe 58 ist mittels eines Halteringes 60 an der Traverse 57 drehbar gelagert. Eine Dichtung
59 verhindert ein Durchsickern des Übertragungsme- diums 27 in den unteren Teil des Gehäuses 61, der wegen der elektrischen Leitungen 46 trocken bleiben soll. Zwischen dem runden Kranz der Montage-Scheibe 58 - der beispielsweise mit einer Verzahnung verse- hen ist - und - beispielsweise - dem Haltering 60, kann ein Stellmotor für die Schwenkwinkel 29, 54 angebracht sein.
Die in der Figur 38 gezeigte Vorrichtung soll eine verbesserte Variante zu der Vorrichtung aus der Figur 37 zeigen. In der Figur 37 ist der Durchmesser des Halteringes 60 etwa dreimal so groß, wie die Breite der gekreuzten Schallfelder in der Faserstoffbahn 12. Dadurch müßten auf der Traverse 57 - in Maschinenlaufrichtung 16 betrachtet - mindestens drei hintereinander liegende Reihen von Montage- Scheiben 58 angeordnet sein, die dann quer zur Maschinenlaufrichtung 16 zueinander versetzt sein müssen, damit die gesamte Breite einer Faserstoff- bahn 12 mit gekreuzten Schallfeldern abgedeckt werden kann. Durch die Verwendung eines weiteren Reflektors 33 - hier senkrecht gezeichnet - wird eine andere Positionierung des Senders 22 möglich, so daß der Durchmesser des Halteringes 60 deutlich re- duziert werden kann. Bei einer gewünschten Überdek- kung 51 (siehe bei Figur 26) , genügt bei der Vorrichtung der Figur 38 insgesamt eine zweireihige Anordnung der gekreuzten Schallfelder. Eine zweireihige Anordnung läßt sich damit eher zwischen Leisten 5 eines Formers einbauen. Obwohl in der Figur 38 die gezeigte Entfernung (Verlauf der strich- punktierten Linie = mittlerer Wellenstrahl) vom geneigten zum waagerechten Reflektor anders ist, als die Entfernung von waagerechten Reflektor zur Oberfläche des Senders 22, kann dennoch ein Wellenbauch in der Ebene der Faserstoffbahn positioniert werden, indem für die Gesamtstrecke mehrere Wellenbäuche (= stehende Wellen) erzeugt werden und einer dieser Wellenbäuche in die Ebene der Faserstoffbahn 12 gelegt wird.
Der in den Figuren 37 und 38 angedeutete Schnitt A- A kann in den Varianten der Figuren 39 und 40 ausgeführt werden. Der Verlauf der Schallfelder 25 in den Figuren 37 und 38 wurde mit dem Reflektor der Figur 39 gezeigt. Um den Verlauf des einfallenden Schallfeldes 25 zu dem reflektierten Schallfeld 25 besser hervorzuheben, wurde von einem geringfügigen Schwenkwinkel 29 des Senders bzw. wurde von einem geringfügigen Schwenkwinkel 54 des Reflektors aus- gegangen.
Durch die Aussparung beim Reflektor 33 der Figur 40 kommt es zur Verlagerung der Reflexionsebene. Damit die Reflexion eines Schallfeldes mit möglichst we- nig Energieverlust vonstatten geht, muß diese Aussparung mit Übertragungsmedium 27 gefüllt sein. Weil Schallfelder 25 Siebwasser aus die Siebe 1, 2 bzw. die Faserstoffbahn 12 austreiben können, ist der Reflektor 33 mit einer Aussparung und einer Ab- zugsleitung 44 vorteilhaft, weil dann das Siebwasser abfließen kann. Zusätzlich stellen die das Sieb 1 berührenden Flächen, zwei Leisten 5 bzw. eine Doppelleiste 9 mit den bekannten Vorteilen dar. Je nach den hydrodynamischen Gegebenheiten erfolgt evtl. auch eine Ergänzung des Übertragungsmediums 27 über die Zufuhrleitung 43. Da über die Breite der Papiermaschine eventuell eine Vielzahl dieser Zufuhr- 43 und Abzugsleitungen 44 vorhanden sind, können diese Öffnungen 43 und 44 auch zum Spülen der Aussparung und zum Kühlen des Reflektors 33 verwendet werden.
Es soll an dieser Stelle auch erwähnt sein, daß Siebe mit engen Maschen - je nach Energie des Schallfeldes - derart dicht sein können, daß sie auch die Funktion eines ebenen Reflektors erfüllen können.
Mit den Figuren 41 bis 43 soll ein weiteres Anwendungsgebiet von gerichteten Schallfelder gezeigt werden. Es wurde schon erläutert, daß nicht nur Fasern, sondern auch Zusätze der Papierfabrikation durch gerichtete Schallfelder ausgerichtet werden können. In den Figuren 41 bis 43 handelt es sich um die Anwendung in einer Streichmaschine, aber die beschriebene Lösung kann auch beim sogenannten Leimen einer Faserstoffbahn benutzt werden.
In der Figur 41 dreht sich die Gegenwalze 62 einer Streichmaschine in die angegebenen Richtung. Die Faserstoffbahn 12, die teilweise die Gegenwalze 62 umschlingt, wird dabei mitbewegt. In einer Farbwan- ne 64 taucht eine Auftragswalze 63 teilweise in die Streichfarbe ein. In dem Nip zwischen Auftragswalze 63 und der Gegenwalze 62 läuft die Faserstoffbahn 12 hindurch und übernimmt dabei von der Auftrags- walze 63 die Streichfarbe. Im weiteren Verlauf der Drehung der Gegenwalze 62, wird überschüssige Streichfarbe mittels eines Rakels 67 von der Faserstoffbahn 12 abgestreift. Die Rakel 67 kann dabei sowohl als Klinge, als auch als Roll-Rakel ausge- bildet sein.
Wenn - wie in der Figur 41 dargestellt - ein Sender 22 zwischen der Rakel 67 und der Auftragswalze 63 angeordnet wird, so erfahren die Farbpartikel eine parallele Ausrichtung zu den Wellenfronten (die
Streichfarbe ist hierbei das Übertragungsmedium 27 für die Wellenfronten) . Wegen des großen Durchmessers der Gegenwalze 62 sind die Partikel dann auch quasi parallel zu deren Oberfläche und zur Oberflä- ehe der Faserstoffbahn 12. Farbpartikel, die eine blättchenförmige Grundform haben - wie beispielsweise Kaolin - sind bei dieser parallelen Ausrichtung dann in Schichten angeordnet. Wenn dann die Rakel die überschüssige Farbe abstreifen will, so gleiten die zueinander parallelen Farbblättchen besser gegeneinander. Die Scherkräfte in der Streichfarbe werden dadurch deutlich heruntergesetzt. Dadurch kann unter Umständen ein Farbauftrag von der Höhe nur eines Farbblättchens realisiert werden. Dieses spart Streichfarbe und technischen Aufwand für die Trocknung bzw. Energie für die Trocknung. Die Farbpartikel können aber auch schon in der Farbwanne 64 unterhalb der Oberfläche des Farbbades 65 und in der Nähe der Auftragswalze 63 mittels eines Senders 22 ausgerichtet werden, so daß der Sender 22 zwischen Auftragswalze 63 und Rakel 67 gegebenenfalls entfallen kann. Der Sender 22 in der Farbwänne 64 hat zudem den Vorteil, daß Farbklumpen aufgelöst werden können und/oder die Streichfarbe entgast werden kann.
Die Gegenwalze 62 und die Auftragswalze 63 stellen für die hier gezeigten Sender 22 in gewisser Weise einen Reflektor dar. Wenn die Oberflächen der Sender 22 zudem noch konkav gewölbt sind und außerdem noch den gleichen Krümmungsmittelpunkt haben, wie die ihnen zugeordneten Walzen, so kann man auch hier trotz der gewölbten Oberflächen, stehende Wellen erzeugen.
Die Figur 42 zeigt die Vergrößerung der Ansicht A und die Figur 43 zeigt die Vergrößerung der Ansicht B aus der Figur 41. Diese Figuren bedürfen keiner weiteren Erklärung, da sie - vor allen Dingen in Verbindung mit der Bezugszeichenliste - selbster- klärend sind.
Bezugszeichenliste
1 Sieb
2 Sieb 3 Stoffauflauf
4 Gekrümmter Formierschuh
5 Leiste
6 Skimmer
7 Saugwalze 8 Saugkasten
9 Doppelleiste
10 Formierwalze
11 Federblech
12 Faserstoffbahn/Suspensionsschicht 13 Foil
14 Registerwalze
15 Maschinenlaufrichtung in der Bildebene
16 Maschinenlaufrichtung senkrecht zur Bildebene
17 gemessenes Faserorientierungs-Querprofil 18 gewünschtes Faserorientierungs-Querprofil
19 Winkel der Faserhauptriehtung
20 Faserhauptrichtung
21 Faser
22 Sender 23 Antriebseinheit
24 Gehäuse
25 Schallfeld 26 Wellenfront
27 Übertragungsmedium 28 Ausbreitungsrichtung des Schallfeldes
29 Schwenkwinkel des Senders Neigung des Senders zur Sieb-Normalen Oberflächenwasser Duplizierer Reflektor Reflektor mit Parallel-Kompensation Ringförmiger Motor-Ständer Anschlußkabel Halterung Ringförmiger Motor-Läufer Führung für Motor-Läufer Signatur Umlenkung Lochblende Zufuhrleitung für Übertragungsmedium Abzugsleitung für Übertragungsmedium Gleitbelag Elektrischer Anschluß Sensor Sensor-Meßleitung Stehende Welle Randstreifen Überdeckung Schwingungsrichtung Schreibkopf Schwenkwinkel des Reflektors Kanal Fixierungsmöglichkeit Traverse Montage-Scheibe Dichtung Haltering Gehäuse Gegenwalze Auftragswalze Farbwanne Oberfläche des Farbbades Farbauftrag Rakel

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren für die Bearbeitung einer Faserstoffbahn oder einer Suspensionsschicht (12) in ei- ner Papier-, Karton- oder Streichmaschine oder
Leimpresse zur Beeinflussung eines Bahneigenschafts-Profiles, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung des Bahneigenschafts-Pro- files, mindestens ein sektionales, gerichtetes
Schallfeld (25) verwendet wird, d.h. das das Schallfeld schmaler ist als die Breite der Faserstoffbahn oder Suspensionsschicht (12) und das das Schallfeld (25) unter einem definierten Winkel auf Bestandteile der Faserstoffbahn oder
Suspensionsschicht (12) einwirkt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bahneigenschafts-Profil ein senkrecht zur
Ebene der Faserstoffbahn oder Suspensionsschicht (12) stehendes Profil - das sogenannte Z-Profil - ist.
3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bahneigenschafts-Profil ein Querprofil ist, d.h. dieses Profil quer zur Maschinenlaufrich- tung (15, 16) und in der Ebene der Faserstoffbahn oder Suspensionsschicht (12) liegt.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das von einem Sender (22) erzeugte Schallfeld
(25) mittels eines flüssigen Übertragungsmediums (27) übertragen wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiteres sektionales, gerichtetes Schallfeld (25) auf eine Sektion der Bestandteile einer Faserstoffbahn oder Suspensi- onsschicht (12) einwirkt, wobei dieses weitere
Schallfeld (25) - in Maschinenlaufrichtung (15, 16) betrachtet - zum ersten Schallfeld (25) versetzt sein kann.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schallfeld (25) und das zweite Schallfeld (25) gleichzeitig auf die Bestandteile einer Faserstoffbahn oder Suspensions- schicht (12) einwirken und dabei - zumindest teilweise - miteinander interferieren.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Schallfeld (25) , durch Reflexion - von mindestens einem Teil - des ersten Schallfeldes (25) erzeugt wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Bestandteile der Faserstoffbahn oder der Suspensionsschicht (12) eine stehende Welle (49) einwirkt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die stehende Welle aus mindestens einem Schall- feld (25) und aus - mindestens einem Teil - seiner Reflexion besteht.
10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung des Schallfeldes (25) mittels Brechung an seinem Übergang von fester zu flüssiger Materie abgelenkt wird.
11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mittels mindestens eines Schallfeldes (25) die
Schichtung der Bestandteile der Faserstoffbahn bzw. einer Suspensionsschicht (12) in Z-
Richtung beeinflußt wird.
12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mittels mindestens eines Schallfeldes (25) die
Ausrichtung von Bestandteilen der Faserstoffbahn bzw. einer SuspensionsSchicht (12) zu den Raum-Achsen beeinflußt wird.
13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mittels mindestens eines Schallfeldes (25) die Faserorientierung - also die Fasern in der Ebe- ne einer Faserstoffbahn bzw. einer Suspensionsschicht (12) - beeinflußt wird.
14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mittels mindestens eines Schallfeldes (25) der Trockengehalt einer Faserstoffbahn bzw. einer Suspensionsschicht (12) beeinflußt wird.
15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mittels mindestens eines Schallfeldes (25) das
Reißlängenverhältnis einer Faserstoffbahn bzw. einer Suspensionsschicht (12) beeinflußt wird.
16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mittels mindestens eines Schallfeldes (25) die Flokation einer Faserstoffbahn bzw. einer Suspensionsschicht (12) beeinflußt wird.
17. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß mittels mindestens eines Schallfeldes (25) die Schichthöhe eines Farbauftrages auf einer Faserstoffbahn bzw. einer Suspensionsschicht (12) beeinflußt wird.
18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mittels mindestens eines Schallfeldes (25) die Schichthöhe eines Leimauftrages auf einer Faserstoffbahn bzw. einer Suspensionsschicht (12) beeinflußt wird.
19. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß mittels mindestens eines Schallfeldes (25) mindestens zwei aufeinander liegende Faserstoffbahnen bzw. Suspensionsschichten (12) iteinan- der verwoben werden.
20. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schallfeld (25) intermittierend betrieben ist.
21. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen des mindestens einen Schallfeldes (25) durch Superposition ^ro mindestens zwei überlagerten Schwingungen verschiedener Frequenzen gebildet werden.
22. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Schallfeldes (25) mehr als
20000 Hertz beträgt.
23. Papier bzw. Karton nach mindestens einem der Verfahrensansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Bahneigenschafts-Profil mittels mindestens eines sektionalen, gerichteten
Schallfeldes (25) beeinflußt wird.
24. Papier bzw. Karton nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffbahn bzw. die Suspensionsschicht
(12) durch mindestens ein Schallfeld (25) er- zeugte - mindestens eine - Signatur (40) enthält.
25. Papier bzw. Karton nach mindestens einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffbahn bzw. die Suspensionsschicht
(12) magnetisierbare Teilchen enthält.
26. Papier bzw. Karton nach mindestens einem der
Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffbahn bzw. die Suspensionsschicht
(12) volumenelastische Teilchen enthält.
27. Papier bzw. Karton nach mindestens einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Faserstoffbahn bzw. ein in der Sus- pensionsschicht (12) befindlicher Metallstreifen mittels mindestens eines Schallfeldes (25) in seiner Lage fixiert wird.
28. Vorrichtung für die Bearbeitung einer Faser- Stoffbahn oder einer Suspensionsschicht (12) in einer Papier-, Karton- oder Streichmaschine oder Leimpresse zur Beeinflussung eines Bahneigenschafts-Profiles, dadurch gekennzeichnet, daß - mindestens ein sektionaler Sender (22) ein
Schallfeld (25) erzeugt, - und zwischen dem Sender (22) und den Bestandteilen der Faserstoffbahn oder der Suspensionsschicht (12) ein flüssiges Übertragungsmedium (27) angeordnet ist.
29. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (22) in einer Siebpartie (Former) angeordnet ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (22) in einer Pressenpartie angeordnet ist, wobei die Oberfläche des Senders (22) direkt auf einen Preßfilz oder auf die Faserstoffbahn - zum Austreiben oder zum Erwärmen von Wasser - gerichtet ist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (22) in einer Trockenpartie angeordnet ist, wobei die Oberfläche des Senders (22) direkt auf die Faserstoffbahn (12) - zum Erwärmen des Wassers in der Faserstoff - gerichtet ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (22) in einer Streichmaschine ange- ordnet ist.
33. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (22) in einer Leimpresse angeordnet ist.
3 . Vorrichtung nach mindesten einem der Ansprüche 25 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (22) über eine Zufuhrleitung (43) für Übertragungsmedium (27) verfügt.
35. Vorrichtung nach mindesten einem der Ansprüche 25 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (22) über eine Abzugsleitung (44) für Übertragungsmedium (27) verfügt, wobei vorzugsweise die Abzugsleitung (44) am höchsten Punkt des Übertragungsmediums (27) am Sender (22) angebracht ist.
36. Vorrichtung nach mindesten einem der Ansprüche 25 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sender (22) mindestens ein Reflektor (33) zugeordnet ist.
37. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (33) im wesentlichen eben gestal- tet ist.
38. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (33) konkav gewölbt - vorzugsweise parabolisch - gestaltet ist.
39. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (33) sägezahnförmig gestaltet ist.
40. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (33) in Form - mindestens - eines Hohl-Tripel-Spiegels gestaltet ist.
41. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Hohl-Tripel-Spiegel aus einzelnen Lamellen aufgebaut ist.
42. Vorrichtung nach mindesten einem der Ansprüche 25 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (24) des Senders (22) , an dem der Faserstoffbahn (12) bzw. dem Sieb (2) zugewandten Ende, mit einem Gleitbelag (45) versehen ist.
43. Vorrichtung nach mindesten einem der Ansprüche 25 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß das Schallfeld (25) mittels eines Motores - vorzugsweise eines Schrittmotores - bewegt wird.
44. Vorrichtung nach mindesten einem der Ansprüche 25 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß das mehrere Schallfelder (25) mittels Kanäle (55) eines - vorzugsweise sternförmigen - Schreibkopfes (53) auf die Faserstoffbahn oder
Suspensionsschicht aufgebracht werden.
45. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 25 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß der - mindestens eine - Sender (22) auf einer Traverse (57) montiert ist - die sich vorzugsweise quer durch die Maschine erstreckt.
46. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß der - mindestens eine - Sender (22) auf einer drehbaren Montagescheibe (58) angebracht und auf einen Schwenkwinkel 29 einstellbar ist und diese Montagescheibe (58) an der Traverse (57) angebracht ist.
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