-
Die
Erfindung betrifft einen Stoffauflauf einer Maschine zur Herstellung
einer Faserstoffbahn aus mindestens einer Faserstoffsuspension,
mit einer eine obere Düsenwand
und eine untere Düsenwand sowie
zwei Seitenwände
aufweisenden, sich zu einem Spalt verjüngenden und einen von der mindestens
einen Faserstoffsuspension durchströmten Düsenraum aufweisenden Stoffauflaufdüse, wobei
der Düsenraum
der Stoffauflaufdüse
zumindest bereichsweise durch wenigstens eine Lamelle unterteilt ist,
die sich ausgehend von dem in Strömungsrichtung eintrittsseitigen
Düsenende
in den Düsenraum erstreckt.
-
Ein
derartiger Stoffauflauf ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift
DE 37 04 462 C2 bekannt.
Der als Zweischichten-Stoffauflauf ausgebildete Stoffauflauf weist
eine als Trennkeil ausgebildete Lamelle auf. Dieser Trennkeil zwischen
den beiden Düsenräumen ist
zur Einstellung unterschiedlicher Geschwindigkeiten und Drücke der
beiden zugeführten
Faserstoffsuspensionen in den einzelnen Düsenräumen schwenkbar ausgeführt. Hierzu
ist er im Turbulenzerzeuger mit einer als Zylinderschalenlagerung
ausgebildeten Schwenklagerung versehen. Ferner ist eine an einem
Fortsatz des Trennkeils angreifende, eine Schwenkung des Trennkeils
um die Schwenkachse bewirkende Verstelleinrichtung vorgesehen, die
als Schrägnut-Kulissenführung mit
einem in einer schrägen
Nut gleitbaren, mit dem Fortsatz der Trennwand zusammenwirkenden
Gleitstück ausgebildet
ist.
-
Abgesehen
von der hohen Präzision
hinsichtlich der Verstellung des Trennkeils über die Breite des Stoffauflaufs
hinweg ist an diesem offenbarten Mechanismus von Nachteil, dass
er im Grunde doch sehr aufwändig
und kompliziert gestaltet ist.
-
Er
verursacht erhöhte
Herstellungs- und damit Beschaffungskosten und ist überdies
durch betriebliche Risiken und einen erhöhten Wartungsaufwand gekennzeichnet.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoffauflauf der eingangs
genannten Art derart weiterzubilden, dass eine Lagenänderung
der Lamelle in dem Düsenraum
bei gegebener Präzision
auf eine einfachere und kostengünstigere
Weise erfolgen kann.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass zumindest auf einer Seite der Lamelle mindestens ein steuer-/regelbares
Mittel angeordnet ist, welches bei entsprechender Beaufschlagung
eine Formänderung
erfährt
und somit eine Lagenänderung
der Lamelle in dem Düsenraum
der Stoffauflaufdüse
bewirkt.
-
Die
erfindungsgemäße Aufgabe
wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
-
Der
Stoffauflauf gemäß der vorliegenden
Erfindung zeichnet sich also durch eine einfachere und somit kostengünstigere
Konstruktion mit einer reduzierten Anzahl von Bauteilen und -gruppen
im Hinblick auf die gewünschte
Lagenänderung
der Lamelle in dem Düsenraum
der Stoffauflaufdüse
aus. Zudem kann die Lamelle starr zwischen den der Stoffauflaufdüse in Strömungsrichtung
der mindestens einen Faserstoffsuspension vorgeordneten Turbulenzblöcken des
Turbulenzerzeugers angeordnet sein, was wiederum Vorteile in der
Betriebssicherheit und der Festigkeit des Stoffauflaufs erbringt.
Die Lagenänderung
der Lamelle kann zudem kontinuierlich und sanft erfolgen, so dass
im Falle des Betriebs des Stoffauflaufs dieser nicht negativ beeinträchtigt wird.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
erfährt
das die Formänderung
erfahrende Mittel bei entsprechender Beaufschlagung eine Formänderung
in oder annähernd
in Strömungsrichtung
der Faserstoffsuspension und bewirkt somit die Lagenänderung der
Lamelle in dem Düsenraum
der Stoffauflaufdüse durch
eine zumindest bereichsweise Schwenkung der Lamelle. Die Lagenänderung
der Lamelle infolge der zumindest eindimensionalen Längenänderung, das
heißt
Verlängerung
oder Verkürzung
des Mittels kann auch während
des Betriebs des Stoffauflaufs kontinuierlich und sanft erfolgen.
-
Das
die Formänderung
erfahrende Mittel ist bevorzugt kraftschlüssig auf der Seite der Lamelle angeordnet.
So wird auch jede noch so kleine Beaufschlagung des Mittels direkt
in die Lagenänderung der
Lamelle in dem Düsenraum
der Stoffauflaufdüse weitergeleitet.
-
Damit
das die Formänderung
erfahrende Mittel keinen Einfluss auf die die Strömungstechnik beeinflussende
Außenkontur
der Lamelle ausübt,
ist es bevorzugt in einer in der Seite der Lamelle angebrachten
Vertiefung, vorzugsweise einer Nut, angeordnet. Die Vertiefung kann
hierbei eine konstante oder sich ändernde Querschnittskontur
aufweisen, je nachdem wie das Mittel dimensionsmäßig ausgebildet ist.
-
Weiterhin
ist es von Vorteil, wenn die das Mittel beherbergende Vertiefung
oberseitig derart mit einer Abdeckung versehen ist, dass die Seite
der Lamelle eine plane Oberfläche
aufweist. Die Abdeckung kann dabei aus dem gleichen Werkstoff wie
die Lamelle gebildet sein. Somit wird wiederum kein Einfluss auf
die Strömungstechnik
ausgeübt.
-
Hinsichtlich
der Erreichung einer möglichst gleichmäßigen Lagenänderung
der Lamelle über
die Breite des Stoffauflaufs hinweg ist es günstig, wenn auf der Seite der
Lamelle mehrere steuer-/regelbare Mittel in mindestens einer Reihe
und zueinander vorzugsweise gleichmäßig beabstandet angeordnet sind.
Je nach Eigenschaft der Lamelle können hierbei mehr oder weniger
Mittel ihre Verwendung finden. Zudem kann auch ein Muster an Mitteln
ausgebildet werden.
-
Damit
die Lamelle zu beiden benachbarten Düsenräumen hin eine Lagenänderung
vollführen kann,
können
auch auf beiden Seiten der Lamelle jeweils mindestens ein steuer-/regelbares
Mittel angeordnet sein. Dabei können
Mittel in Strömungsrichtung
gleich oder auch versetzt auf der Seite der Lamelle angeordnet sein.
-
Unter
praktischen Gesichtspunkten kann das die Formänderung erfahrende und steuer-/regelbare Mittel
wenigstens einen piezoelektrischen Aktor, wie beispielsweise ein
Piezoelement, umfassen, welcher bei Anlegen einer elektrischen Spannung
eine Verformung erfährt
(„inverser
Piezoeffekt"). Der
piezoelektrische Aktor kann hierbei aus einem piezoelektrischen
Kristall wie Quarz, Lithiumniobat, Galliumorthophosphat, Berlinit,
Minerale der Turmalingruppe und Ferroelektrika oder einer piezoelektrischen
Keramik wie Blei-Zirkonat-Titanate
(PZT) und Blei-Magnesium-Niobate (PMN) bestehen. Zudem kann der
piezoelektrische Aktor als piezoelektrisches Grundelement einen
Dickenschwinger, ein Querdehnelement oder ein Bimorph aufweisen.
-
Ferner
kann das die Formänderung
erfahrende und steuer-/regelbare Mittel unter praktischen Gesichtspunkten
wenigstens ein thermisches Element, wie beispielsweise ein Bi-Metall,
umfassen, welches bei Anlegen einer elektrischen Spannung eine Verformung
erfährt.
Auch kann das die Formänderung
erfahrende und steuer-/regelbare Mittel wenigstens ein hydraulisches
oder pneumatisches Element, wie beispielsweise einen Hydraulik-
oder Pneumatikschlauch, umfassen, welches bei Anlegen eines Drucks
eine Verformung erfährt.
Derartige Elemente zeichnen sich unter anderem durch vielfältige Verwendungsmöglichkeiten
selbst unter schwierigsten Bedingungen aus.
-
Auch
kann insbesondere im Hinblick auf die Erzeugung bester Herstellungsqualitäten ein
Regelsystem zur Positionierung der Lamelle vorgesehen sein, wobei
dieses zumindest eine Erkennungseinheit, insbesondere einen Sensor,
einen Regler und die Lamelle als Stellglied umfasst. Der Sensor
kann beispielsweise ein induktiver oder magnetischer Abstandssensor
sein.
-
Zudem
kann überdies
ein übergeordnetes Prozessleitsystem
zur Beaufschlagung des Reglers vorgesehen sein, so dass die Lagenänderung
der Lamelle in dem Düsenraum
des Stoffauflaufs als aktiver Herstellungsparameter verwendet werden
kann.
-
Der
Stoffauflauf kann selbstverständlich auch
als ein Mehrschichtenstoffauflauf, insbesondere als ein Zweischichtenstoffauflauf,
ausgebildet sein, der wenigstens eine als vorzugsweise fester Trennkeil
ausgebildete Lamelle aufweist. Somit können mehrschichtige Faserstoffbahnen
mit unterschiedlichen Schichtenqualitäten erzeugt werden. Hierbei weist
der wenigstens eine Trennkeil bevorzugt eine Trennkeillänge im Bereich
von 80 bis 120%, vorzugsweise im Bereich von 95 bis 110% der Länge der Stoffauflaufdüse auf,
so dass ausreichend lange eine Schichtenreinheit der Faserstoffsuspensionen
garantiert werden kann.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme
auf die Zeichnung.
-
Es
zeigen
-
1 eine
schematisierte und geschnittene Seitenansicht eines Stoffauflaufs
gemäß einer
erfindungsgemäßen Ausführungsform;
und
-
2 eine
schematische Detailansicht der 1.
-
Die 1 zeigt
eine schematisierte und geschnittene Seitenansicht eines Stoffauflaufs 1 für eine Maschine
zur Herstellung einer Faserstoffbahn aus mindestens einer Faserstoffsuspension 2.
Bei der aus der mindestens einen Faserstoffsuspension 2 gebildeten
Faserstoffbahn kann es sich insbesondere um eine Papier-, Karton-
oder Tissuebahn handeln.
-
Der
dargestellte Stoffauflauf 1 verfügt über eine Zuführvorrichtung 3,
der in Strömungsrichtung
S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 2 Turbulenzerzeuger 4 nachgeordnet
ist. Der Turbulenzerzeuger 4 weist eine Vielzahl von vorzugsweise
in Zeilen und in Spalten angeordneten Strömungskanälen 5 auf. Die Strömungskanäle 5 sind
in bekannter Weise vorzugsweise als dünnwandige Turbulenzrohre und/oder Turbulenzrohrinserts
mit zumindest streckenweise konstanten, zumindest streckenweise
divergierenden, zumindest streckenweise konvergierenden und/oder
sprunghaften Strömungsquerschnitten
ausgebildet.
-
Dem
Turbulenzerzeuger 4 ist in Strömungsrichtung S (Pfeil) der
Faserstoffsuspension 2 eine Stoffauflaufdüse 6 nachgeordnet,
die eine obere Düsenwand 7 und
eine untere Düsenwand 8 sowie
zwei nicht dargestellte Seitenwände 9 aufweist.
Die beiden Düsenwände 7, 8 können gelenkig
gelagert sein, vorzugsweise direkt im Anschluss an den Turbulenzerzeuger 4.
Auch kann in nicht dargestellter Weise zumindest an einer Düsenwand 7, 8 auslaufseitig eine
mittels mehrerer Elemente verschiebbare und sich über die
Breite B (Pfeil) des Stoffauflaufs 1 erstreckende Blende
angeordnet sein, wobei das Element beispielsweise als eine Gewindespindel
ausgebildet sein kann, die oben an der Blende angreift und ihrerseits
durch ein Handrad oder dergleichen betätigbar ist.
-
Die
Stoffauflaufdüse 6 verjüngt sich
in Strömungsrichtung
S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 2 zu einem Spalt 10 und
weist mindestens einen von der Faserstoffsuspension 2 durchströmten Düsenraum 11 auf.
Ferner ist der Düsenraum 11 der
Stoffauflaufdüse 6 bereichsweise
durch eine Lamelle 12 unterteilt, die sich ausgehend von
dem in Strömungsrichtung
S (Pfeil) eintrittsseitigen Düsenende 13 in den
Düsenraum 11 erstreckt.
-
Der
in der 1 dargestellte Stoffauflauf 1 ist ein
Einschichtenstoffauflauf, dessen Düsenraum 11 durch eine
als fester Trennkeil 14 ausgebildete Lamelle 11 in
einen oberen Düsenteilraum 11.O und
einen unteren Düsenteilraum 11.U unterteilt
ist. Der Trennkeil 14 weist hierbei Trennkeillänge L.14
im Bereich von 80 bis 120%, vorzugsweise im Bereich von 95 bis 110%
der Länge
L.6 der Stoffauflaufdüse 6 auf. Im
dargestellten Fall ist die Trennkeillänge L.14 ungefähr 115%
der Länge
L.6 der Stoffauflaufdüse 6.
-
In
weiterer Ausgestaltung kann der in der 1 dargestellte
Stoffauflauf 1 auch als ein Mehrschichtenstoffauflauf,
insbesondere als ein Zweischichtenstoffauflauf, ausgebildet sein,
der wenigstens eine als vorzugsweise fester Trennkeil ausgebildete
Lamelle aufweist. Hierbei wird der Stoffauflauf 1 dann
mit mindestens zwei Faserstoffsuspensionen gespeist, die im Regelfall
dann unterschiedliche Eigenschaften, wie beispielsweise Konsistenzen,
aufweisen.
-
Der
dargestellte Stoffauflauf 1 kann in mindestens einem seiner
beiden Düsenteilräume 11.O, 11.U auch
Lamellen 15 (gestrichelte Darstellung) aufweisen, die wenigstens
bereichsweise mit einer strukturierten Oberfläche versehen sein können. Die strukturierten
Oberflächen
können
hierbei stromabwärtige
und strukturierte Lamellenspitzen bilden, wobei die jeweilige Struktur
die Form von Nuten mit rechteckiger und/oder keilförmiger und/oder
parabelförmiger
und/oder runder Form mit konstanter und/oder unterschiedlicher Tiefe
umfassen kann.
-
Es
ist nun auf einer unteren Seite S.U der als vorzugsweise fester
Trennkeil 14 ausgebildeten Lamelle 12 mindestens
ein steuer-/regelbares, lediglich symbolisch dargestelltes Mittel 16 angeordnet,
welches bei entsprechender Beaufschlagung eine Formänderung
erfährt
und somit eine einseitige, das heißt gleichseitige Lagenänderung
der Lamelle 12 in dem Düsenraum 11 der
Stoffauflaufdüse 6 bewirkt. Dabei
erfährt
das steuer-/regelbare Mittel 16 bei entsprechender Beaufschlagung
eine Formänderung
in oder annähernd
in Strömungsrichtung
S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 2, was letztlich die
einseitige, das heißt
gleichseitige Lagenänderung
der Lamelle 12 in dem Düsenraum 11 der
Stoffauflaufdüse 6 durch
eine zumindest bereichsweise Schwenkung A (Doppelpfeil) der Lamelle 11 bewirkt.
Damit wird das jeweilige Volumen des benachbarten Düsenteilraums verändert, das
heißt
gegeneinander verschoben.
-
In
der in der 2 dargestellten Detailansicht
Z der 1 ist ersichtlich, dass das Mittel 16 kraftschlüssig auf
der unteren Seite S.U der als vorzugsweise fester Trennkeil 14 ausgebildeten
Lamelle 12 angeordnet ist. Hierzu ist das steuer/regelbare Mittel 16 in
einer in der Seite S.U der Lamelle 12 angebrachten Vertiefung 17,
vorzugsweise einer Nut 18, angeordnet, die oberseitig derart
mit einer vorzugsweise abnehmbaren Abdeckung 19 (schraffiert) versehen
ist, dass die untere Seite S.U der Lamelle 12 eine plane
Oberfläche 20 aufweist.
Die Abdeckung 19 kann dabei aus dem gleichen Werkstoff
wie die Lamelle 12 gebildet sein, so dass Einfluss auf
die Strömungstechnik
ausgeübt
wird.
-
In
der dargestellten Ausführungsform
sind lediglich in einer Reihe R.1 mehrere steuer-/regelbare Mittel 16 angeordnet.
Ergänzend
oder auch alternativ können
die steuer-/regelbaren Mittel 16, wie dies zumindest teilweise
gestrichelt dargestellt ist, auch auf beiden Seiten S.U, S.O der
Lamelle 12, in mehreren Reihen R.1, R.2, R.3 und/oder zueinander
gleichmäßig beabstandet
angeordnet sein.
-
Das
steuer-/regelbare Mittel 16 umfasst wenigstens einen piezoelektrischen
Aktor 21, wie beispielsweise ein Piezoelement 22,
welcher bei Anlegen einer elektrischen Spannung V eine Verformung U
(gestrichelte Andeutung) erfährt
(„inverser
Piezoeffekt"). Die
Beaufschlagung des steuer-/regelbaren Mittels 16 stellt
also das Anlegen der elektrischen Spannung V dar.
-
Der
piezoelektrische Aktor 21 kann hierbei aus einem piezoelektrischen
Kristall wie Quarz, Lithiumniobat, Galliumorthophosphat, Berlinit,
Minerale der Turmalingruppe und Ferroelektrika oder einer piezoelektrischen
Keramik wie Blei-Zirkonat-Titanate (PZT)
und Blei-Magnesium-Niobate (PMN) bestehen. Zudem kann der piezoelektrische
Aktor als piezoelektrisches Grundelement einen symbolisch dargestellten
Dickenschwinger, ein Querdehnelement oder ein Bimorph aufweisen.
-
In
ergänzender
oder alternativer Ausführung kann
das steuer-/regelbare Mittel 16 auch wenigstens ein thermisches
Element, wie beispielsweise ein Bi-Metall, oder ein hydraulisches
oder pneumatisches Element, wie beispielsweise einen Hydraulik- oder
Pneumatikschlauch, umfassen, welches bei Anlegen einer elektrischen
Spannung beziehungsweise eines Drucks eine Verformung erfährt.
-
Weiterhin
ist, wie in der 1 schematisch angedeutet, ein
Regelsystem 23 zur Positionierung der als vorzugsweise
fester Trennkeil 14 ausgebildeten Lamelle 12 vorgesehen,
wobei dieses zumindest eine Erkennungseinheit 24, insbesondere
einen Sensor 25, einen Regler 26 und die Lamelle 12 als
Stellglied 27 umfasst. Der Sensor 25 kann beispielsweise ein
induktiver oder magnetischer Abstandssensor sein. Zudem kann überdies
ein übergeordnetes
Prozessleitsystem 28 zur Beaufschlagung des Reglers 26 mit
einer Sollgröße s vorgesehen
sein, so dass die Lagenänderung
der Lamelle 12 in dem Düsenraum 11 des
Stoffauflaufs 1 als aktiver Herstellungsparameter verwendet
werden kann.
-
Zusammenfassend
kann festgehalten werden, dass durch die Erfindung ein Stoffauflauf
geschaffen wird, der eine Lagenänderung
der Lamelle in dem Düsenraum
bei gegebener Präzision
auf eine einfachere und kostengünstigere
Weise ermöglicht.
-
- 1
- Stoffauflauf
- 2
- Faserstoffsuspension
- 3
- Zuführvorrichtung
- 4
- Turbulenzerzeuger
- 5
- Strömungskanal
- 6
- Stoffauflaufdüse
- 7
- Obere
Düsenwand
- 8
- Untere
Düsenwand
- 9
- Seitenwand
- 10
- Spalt
- 11
- Düsenraum
- 11.O
- Oberer
Düsenteilraum
- 11.U
- Unterer
Düsenteilraum
- 12
- Lamelle
- 13
- Düsenende
- 14
- Trennkeil
- 15
- Lamelle
- 16
- Mittel
- 17
- Vertiefung
- 18
- Nut
- 19
- Abdeckung
- 20
- Oberfläche
- 21
- Piezoelektrischer
Aktor
- 22
- Piezoelement
- 23
- Regelsystem
- 24
- Erkennungseinheit
- 25
- Sensor
- 26
- Regler
- 27
- Stellglied
- 28
- Prozessleitsystem
- A
- Schwenkung
(Doppelpfeil)
- B
- Breite
(Pfeil)
- L.6
- Länge (Stoffauflaufdüse)
- L.14
- Trennkeillänge
- R.1
- Reihe
- R.2
- Reihe
- R.3
- Reihe
- S
- Strömungsrichtung
(Pfeil)
- s
- Sollgröße
- S.O
- Obere
Seite
- S.U
- Untere
Seite
- V
- Elektrische
Spannung
- U
- Verformung
- Z
- Detailansicht