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Die
Erfindung betrifft einen Stoffauflauf in einer Maschine zur Herstellung
einer Faserstoffbahn mit einer mindestens eine in Strömungsrichtung
verlaufende Lamelle aufweisenden Düse zum Ausbringen einer Faserstoffsuspension
in Maschinenrichtung und zur Verteilung der Faserstoffsuspension über die
Breite der Faserstoffbahn, wobei die Düse einen zu der Maschine führenden
Austrittsspalt und zwei gegenüber
der Lamelle geneigte Begrenzungslippen aufweist.
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Aus
der
DE 43 23 050 C1 ist
ein Mehrschichten-Stoffauflauf bekannt, durch den ein vermischungsarmes
Zusammenführen
mindestens zweier Faserstoffsuspensionsströme ermöglicht werden soll.
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Bei
Mehrschichtstoffaufläufen
zur Herstellung von mehrschichtigen Papieren wird der Düsenraum
durch eine oder mehrere Lamellen über die gesamte Maschinenbreite
geteilt. Die Lamelle ragt dabei aus der Düse heraus. Die Schichten unterscheiden
sich in der Regel in der Suspensionszusammensetzung. So wird beispielsweise
versucht, Papiere herzustellen, die in ihrem Grundaufbau aus wiederverwertetem
Altpapier bestehen, während
die ein- oder beidseitige Deckschicht aus hochwertigem Papiermaterial
besteht. Die Suspensionsschichten werden am Lamellenende zusammengeführt und
im nachfolgenden Former auf dem Blattbildungssieb bzw. zwischen
den Blattbildungssieben entwässert. Hierbei
zielt man darauf ab, ein Produkt mit möglichst hoher Schichtenreinheit,
also ohne Schichtenvermischung, herzustellen. Hierfür muss das
Papier so hergestellt werden, dass es in Bezug auf seine Oberflächenqualitäten hochwertigen,
neu hergestellten Papieren entspricht, während die tragende Mittelschicht
aus wiederverwertetem Altpapier besteht.
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Durch
den Einbau von Lamellen wird die Reibungsfläche zwischen der Suspension
und den Führungsflächen, d.
h. den Lamellen und den Außen- oder
Kanalwänden,
vergrößert. Bei
bekannten Stoffaufläufen
wird teilweise bei steigender Strahlgeschwindigkeit die Turbulenzenergie
infolge der Reibung so groß,
dass sich die Einzelschichten im Freistrahl immer stärker vermischen,
wodurch die Qualität
der hergestellten Papiere leidet.
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Eine
große
Turbulenz bewirkt außerdem, dass
sich Tröpfchen
von der Strahloberfläche
ablösen
können
und bei der Blattbildung zu Störungen
im Papier führen
können.
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Bei
dem aus der
DE 43 23
050 C1 bekannten Stoffauflauf wird eine Düse eingesetzt,
die durch mindestens eine maschinenbreite Lamelle unterteilt ist. Die
Lamelle bildet mit der Düse
mindestens zwei maschinenbreite Düsenkanäle. Zumindest der Mittelwert
der lichten Weite mindestens eines Düsenkanals nimmt in Strömungsrichtung
stetig ab, wobei die prozentuale Abnahme der lichten Weite im strömungsmäßig wesentlichen
Endbereich der Düse mindestens
doppelt so groß wie
im Anfangsbereich der Düse
ist.
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Durch
diese Maßnahmen
soll bei diesem bekannten Stoffauflauf erreicht werden, dass eine
möglichst
geringe Vermischung der einzelnen Schichten nach dem Austritt oder
beim Austritt aus der Stoffauflaufdüse entsteht. Insbesondere soll
auch die Neigung zur Tröpfchenbildung
bei hohen Geschwindigkeiten ebenfalls reduziert werden.
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In
einer Ausführungsform
ist bereits vorgesehen, dass eine Düse eine erhöhte Endkonvergenz in ihrem
Endbereich aufweist, wozu im Endbereich der Düse jeweils angewinkelte Endbereiche
der Ober- und Unterwände
vorgesehen werden.
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Auch
aus der
EP 0 209 696
A1 ist ein Stoffauflauf bekannt, in dem eine Faserstoffsuspension über eine
Führungsvorrichtung
in eine erste Zone mit einer geringen Wandneigung eintritt, während eine unmittelbar
vor dem Austrittsspalt lie gende Zone eine wesentlich größere Wandneigung
aufweist. In der ersten Zone tritt eine verbesserte Beruhigung der Suspension
nach der Umlenkung und Turbulenzerzeugung durch die Führungsvorrichtung
ein. In der Endzone wird die Suspension so stark beschleunigt, dass
eine verbesserte Formationsqualität und Längs-/Quer-Festigkeit der aus
der Faserstoffsuspension gebildeten Papierbahn erreicht wird.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, einen Stoffauflauf zu schaffen, mit
dem eine weitgehend vermischungsfreie Zuführung der Faserstoffsuspension gewährleistet
wird.
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Gleichzeitig
soll eine Möglichkeit
zur Strahlwinkelverstellung und zur Verstellung des wirksamen Betriebsspalts
des Stoffauflaufs gegeben werden.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe bei einem Stoffauflauf der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
dass mindestens eine der Begrenzungslippen an einem Halterungspunkt
verstellbar an der Düse
angeordnet sind.
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Durch
die mit dem erfindungsgemäßen Stoffauflauf
mögliche
Einstellbarkeit des Öffnungswinkels des
Stoffauflaufs sowie der Breite des Spalts lässt sich die Fluidreibung beeinflussen.
Durch hohe Blendenvorstände
lässt sich
die Fluidreibung reduzieren. Durch die größere Kontraktion und die niedrigere Strömungsgeschwindigkeit
in der Düse
wird das Integral des Druckverlusts in allen Strömungsbereichen der Düse deutlich
geringer.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Stoffauflauf lässt sich
eine messbar bessere Formation erzielen. Es werden glatte Strahloberflächen und
damit auch bessere Einschussbedingungen der Faserstoffsuspension
auf das Sieb erreicht. Dadurch entstehen gegenüber herkömmlichen Stoffaufläufen weniger durch
Lufteinschlüsse
zwischen dem Strahl und dem Sieb, die in der Faserstoffbahn zu hellen
Flecken führen
können.
Durch die Verstellbarkeit der Blendenöffnung lässt sich ein hohes und einstellbares
Reißlängenverhältnis einstellen.
Die Begrenzungslippen können zusätzlich zur
Funktion der Konvergenzeinstellung auch die Funktion der Betriebsspalteinstellung übernehmen.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Beschreibung in
Verbindung mit den Zeichnungen.
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In
einer Ausführungsform
des Stoffauflaufs ist die mindestens eine Begrenzungslippe gegenüber einer
Außenwand,
an der sie an dem Halterungspunkt befestigt ist, verschiebbar befestigt.
Dadurch lässt
sich die Höhe
des Austrittsspalts je nach der Art der Faserstoffsuspension und
entsprechend der gewünschten
Formation einstellen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Maßnahme
ist vorgesehen, dass die mindestens eine Begrenzungslippe gegenüber einer
Außenwand,
an der sie an dem Halterungspunkt befestigt ist, drehbar angeordnet
ist. Insbesondere durch die Winkelverstellbarkeit lässt sich
der Strömungsgang
am Düsenende
massiv beeinflussen; durch die Fluidreibung wirken die Begrenzungslippen
als zusätzliche
Strömungswände und
verursachen Turbulenzänderungen.
Insbesondere in Verbindung mit der oben erwähnten Verschiebbarkeit der
Begrenzungslippen lässt
sich durch die Verdrehung der Begrenzungslippen die gewünschte Strömung der
Faserstoffsuspension am Ausgang des Stoffauflaufs einstellen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist ein Stoffauflauf vorteilhaft so ausgebildet, dass
die Begrenzungslippen um eine Länge
von 5 bis 30 mm gegenüber
den Außenwänden vorstehen.
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Als
vorteilhaft erweist es sich ebenfalls, wenn eine in der Mitte der
Düse angebrachte
Lamelle aus dem Austrittsspalt herausragt und/oder wenn die Symmetrieebene
und der Strömungsgang
hier gerade verläuft.
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Insbesondere
ist bevorzugt auch vorgesehen, dass die Lamelle zwischen 10 und
30 mm, höchstens
um 100 mm, nach vorn aus dem Austritt des Stoffauflaufs her ausragt.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
reichen die außerhalb
der Mitte der Düse angeordnete
Lamellen mit ihren vorderen Enden höchstens bis zu dem Halterungspunkt
für die
Begrenzungslippen in Richtung Austrittsspalt.
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Von
Vorteil ist es, wenn die außerhalb
der Mitte angeordneten Lamellen jeweils kürzer sind als die in der Mitte
angeordnete Lamelle.
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Zusätzlich lässt sich
mit Vorteil vorsehen, dass neben der Bewegbarkeit der Begrenzungslippen
auch mindestens eine der Außenwände bewegbar
angeordnet ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des Stoffauflaufs sind mit Vorteil die Außenwände, die Lamellen und die Begrenzungslippen
symmetrisch angeordnet.
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Nachfolgend
wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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Die
einzige Figur zeigt einen Stoffauflauf in einer schematischen Seitenansicht.
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Ein
Stoffauflauf 1 (1)
hat einen (hier nicht näher
dargestellten) Zulauf 2, über den eine Faserstoffsuspension
zugeführt
wird. Anschließend strömt die Faserstoffsuspension
innerhalb des Stoffauflaufs zwischen Außenwänden 3, 4 und
Lamellen 5, 6 und 7 zu einem Austrittsspalt
oder Auslauf 8.
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Zur
Steuerung der Strömung
innerhalb des Stoffauflaufs 1 sind an wenigstens einer
der Außenwände 3, 4 zur
Seite des Zulaufs 2 hin Gelenke 9, 10 vorhanden, über die
die Außenwände 3, 4 jeweils
in Richtung von Pfeilen A, B verschwenkt werden können. Zur
Durchführung
der Verschwenkbewegung dienen beispielsweise Schrittmotoren. Darüber hinaus
sind die Außenwände 3, 4 in
Richtung von Pfeilen C, D transversal verschiebbar; auch diese Bewegung
lässt sich
mittels Schrittmotoren vollziehen.
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Auch
an ihren anderen Enden sind die Außenwände mit 3, 4 mit
Gelenken 11, 12 versehen, die als Halterungspunkte
für auslaufseitige
Begrenzungslippen 13, 14 dazu dienen, dass diese
in Richtung von Pfeilen E, F verschwenkt werden können. Zusätzlich lässt sich
vorsehen, dass die Begrenzungslippen 13, 14 in
Richtung von Pfeilen G, H verschoben werden, um den Spalt des Austrittsspalts 8 in
seiner Breite zu verändern.
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Die
Winkelstellung der Begrenzungslippen 13, 14 und
ihr Abstand zu einander beeinflusst die Breite des Strahls der Faserstoffsuspension,
die den Auslauf 8 verlässt
und ebenso auch den Strahlwinkel sowie die Turbulenzen innerhalb
des Strahls der Faserstoffsuspension, die den Stoffauflauf 1 verlässt. Der
Strahlwinkel lässt
sich im Bereich von Pfeilen I, J beliebig variieren; dies geschieht
insbesondere durch das Bewegen der Außenwände 3, 4 als
auch durch die Veränderung
des Blendenvorstandes der Begrenzungslippen 13, 14.
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Jede
der oben beschriebenen Maßnahmen kann
entweder symmetrisch bezüglich
der zentralen Lamelle 6 in der Mitte des Strahlauflaufs 1 erfolgen, oder
es findet nur eine einseitige Veränderung statt.
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Der
Vorstand der als Blenden wirkenden Begrenzungslippen 13, 14 bezüglich der
vorderen Enden der Außenwände 3, 4 beträgt vorzugsweise
zwischen 5 mm und 30 mm, aber auch andere Abstände sind denkbar. Besonders
bevorzugt ist ein beidseitiger Standardlamellensatz mit jeweils
20 mm. Dies bedeutet, dass auf der Unter- und der Oberseite des Stoffauflaufs 1 jeweils
relativ große
Blendenvorstände
vorgesehen sind.
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Die
Lamelle 6 in der Mitte des Stoffauflaufs 1 kann
aus dem vorderen Ende der Düse,
d. h. des Auslaufs 8, herausragen. Dabei kann der Überstand bis
zu 100 mm betragen, wobei bevorzugt ein Überstand zwischen 10 und 30
mm gewählt
wird. Die Lamellen 5, 7 reichen bevorzugt nur
bis zu dem im Bereich der Gelenke 11, 12 gebildeten
Strömungsknick.
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Standardlängen der
Lamellen 5, 6 und 7 bei einer 700 mm
langen Düse
sind beispielsweise 500 mm bzw. 690 mm bzw. 500 mm.
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In
weiteren, jedoch nicht dargestellten Ausgestaltungen können die
Begrenzungslippen 13, 14 auch um die Gelenke 11, 12 drehbar
sein oder die Begrenzungslippen 13, 14 können biegeweich
ausgebildet und durch mindestens eine Einrichtung beaufschlagt sein.
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- 1
- Stoffauflauf
- 2
- Zulauf
- 3,
4
- Außenwand
- 5,
6, 7
- Lamelle
- 8
- Austrittsspalt
(Auslauf)
- 9,
10
- Gelenk
- 11,
12
- Gelenk
- 13,
14
- Begrenzungslippe
- A,
B
- Pfeil
- C,
D
- Pfeil
- E,
F
- Pfeil
- G,
H
- Pfeil
- I,
J
- Pfeil