DE10327477A1

DE10327477A1 - Doppelsiebformer einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn aus mindestens einer Faserstoffsuspension

Info

Publication number: DE10327477A1
Application number: DE2003127477
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr. Grabscheid; Peter Mirsberger; Helmut Heinzmann; Otmar Kolb; Volker Schmidt-Rohr; Thomas Dr. Jaschinski; Wolfgang Ruf; Johann Moser; Philipp Buchhold
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2005-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Doppelsiebformer (1) einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn (2) aus mindestens einer Faserstoffsuspension (3), mit zwei umlaufenden endlosen Sieben (Innensieb (4), Außensieb (5)), von denen das Innensieb (4) über einen Umfangsbereich (6) eines Formierelements (7) läuft und das Außensieb (5) über einen Umfangsbereich (8) einer Brustwalze (9) läuft und danach im Bereich des Formierelements (7) auf das Innensieb (4) unter Bildung eines keilförmigen Stoffeinlaufspalts (10), der unmittelbar von einem einen Turbulenzerzeuger (12) aufweisenden Stoffauflauf (11) eine Faserstoffsuspension (3) aufnimmt, aufläuft und die beiden Siebe (Innensieb (4), Außensieb (5)) anschließend eine über weitere Elenente geführte Doppelsiebstrecke (13) bilden. DOLLAR A Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Siebe (4, 5) eine jeweilige Siebspannung aufweisen, die größer 12 kN/m, vorzugsweise größer 20 kN/m, ist, dass das Formierelement (7) einen vom Innensieb (4) berührten Krümmungsradius (R¶K¶) von größer 800 mm, vorzugsweise von größer 1600 mm, aufweist und dass der Stoffauflauf (11) mit mindestens einer, vorzugsweise mehreren, Lamellen (14) versehen ist, die vorzugsweise zwischen jeder Zeile (Z) des Turbulenzerzeugers (12) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Doppelsiebformer einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension, mit zwei umlaufenden endlosen Sieben (Innensieb, Außensieb), von denen das Innensieb über einen Umfangsbereich eines Formierelements läuft und das Außensieb über einen Umfangsbereich einer Brustwalze läuft und danach im Bereich des Formierelements auf das Innensieb unter Bildung eines keilförmigen Stoffeinlaufspalts, der unmittelbar von einem einen Turbulenzerzeuger aufweisenden Stoffauflauf eine Faserstoffsuspension aufnimmt, aufläuft und die beiden Siebe (Innensieb, Außensieb) anschließend eine über weitere Elemente geführte Doppelsiebstrecke bilden.

Ein derartiger Doppelsiebformer, ein so genannter Roll-Blade-Former, ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 03 591 A1 (PB10656 DE) des Anmelders bekannt. Dieser und heutige Doppelsiebformer werden mit einer Siebspannung von maximal 10 kN/m betrieben, wodurch die Entwässerung im Bereich, vorzugsweise am Beginn der Doppelsiebstrecke ausreichend beeinflusst bzw. gesteuert werden kann. Eine eventuell notwendige Formationsverbesserung erfolgt in der Formierwalze in Sieblaufrichtung nachfolgenden Leistenabschnitten der Doppelsiebstrecke mittels des vorhandenen Entwässerungsdrucks (Druckimpulse) aufgrund eines gekrümmten Formierschuhs und flexibel anpress barer Leisten. Die flexibel anpressbaren Leisten weisen im Allgemeinen einen vorzugsweise aus einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff bestehenden Führungskörper und einen aus einer Keramik oder einem Verbundwerkstoff bestehenden und vom Sieb berührten Verschleißkörper auf. Flexibel anpressbare Leisten im Bereich von Doppelsiebstrecken sind aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 40 09 627 A1 (PB04714 DE) des Anmelders bekannt.

Nachteilhaft hinsichtlich optimaler Formation an diesen bekannten Doppelsiebformern ist, dass die jeweilige Entwässerung der zwischen die beiden Siebe eingebrachten Faserstoffsuspension zu Beginn ohne Druckimpulse (Gleichdruckentwässerung) erfolgt und somit für eine gute Formation ein Leistenteil (Druckimpulse-Scherkräfte) zwingend notwendig wird. Weiterhin kann es wegen fehlender Druckimpulse zu einem Ausflocken im Bereich der Formierwalze kommen.

Es ist also Aufgabe der Erfindung, einen Doppelsiebformer der eingangs genannten Art darzustellen, der im Vergleich zu bekannten Doppelsiebformern eine schnellere, technologisch bessere und prozesssichere Entwässerung aufweist, ohne dabei jedoch wesentliche Qualitätsparameter der herzustellenden Faserstoffbahn negativ zu beeinträchtigen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird bei einem genannten Doppelsiebformer erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die beiden Siebe eine jeweilige Siebspannung aufweisen, die größer 12 kN/m, vorzugsweise größer 20 kN/m, ist, dass das Formierelement einen vom Innensieb berührten Krümmungsradius von größer 800 mm, vorzugsweise von größer 1.600 mm, aufweist und dass der Stoffauflauf mit mindestens einer, vorzugsweise mehreren Lamellen versehen ist, die sich vorzugsweise zwischen jeder Zeile des Turbulenzerzeugers erstrecken.

Hierdurch wird der prozesstechnologische Vorteil erzielt, dass die Entwässerung der Faserstoffsuspension dramatisch beschleunigt wird, die Blattbildung in wenigen Millisekunden abgeschlossen wird und deshalb eine mögliche Flockenbildung entlang der Blattbildungsstrecke gänzlich ausbleibt und ein anschließendes Leistenteil zur Formationsverbesserung entfällt. Die Lamellen optimieren das Turbulenzniveau des Stoffstrahls am Austritt aus der Düse des Stoffauflaufs. Das Resultat ist also eine gleichmäßige Faserstoffbahn mit guter bis sehr guter Formation bei möglichem Wegfall aufwendiger Leistenteile. Die Struktur der herzustellenden Faserstoffbahn wird primär mit dem Stoffauflauf definiert.

In erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Formierelement als eine Formierwalze ausgebildet ist. Damit wird ein etwaiger Siebverschleiß auf ein Mindestmaß bei breit gefächerten Anwendungsmöglichkeiten reduziert.

Auch ist es vorteilhaft hinsichtlich konstruktiver und wirtschaftlicher Aspekte, wenn die Formierwalze als eine offene, vorzugsweise in mindestens einer Zone besaugte Walze (Speichervolumen) ausgebildet ist, die offene Formierwalze eine solche mit gesenkten Bohrungen oder Wabenstruktur aufgeschlossene Walze oder eine Saugwalze ist. Diese soeben genannten Elemente zählen zum bekannten Stand der Technik, besitzen somit eine erhöhte Funktionssicherheit und niedrige Anschaffungskosten, gegebenenfalls auch niedrige Betriebskosten.

Um die Walzendurchbiegungen aufgrund der hohen Siebspannungen insbesondere bei breiten Doppelsiebformern in Grenzen zu halten, ist zumindest die Formierwalze, vorzugsweise auch mindestens eine weitere siebführende Walze, als durchbiegungskompensierte Walze oder als CSR-Walze (Center Supported Roll) ausgebildet.

Damit die Turbulenz und damit die Struktur der herzustellenden Faserstoffbahn gezielt eingestellt werden kann, besteht der Turbulenzerzeuger aus einer Vielzahl von Einzelrohren (Rohrbündel), die vorzugsweise als Stufendiffusoren ausgebildet sind.

Hinsichtlich der Erzeugung möglichst großer Scherkräfte zu Beginn der Blattbildung und Orientierung der Fasern ist vorgesehen, dass die Siebgeschwindigkeit des Doppelsiebformers kleiner oder größer als die Strahlgeschwindigkeit des Stoffauflaufs ist. Die Siebgeschwindigkeit ist dabei vorzugsweise im Bereich von 1 bis 15 %, vorzugsweise im Bereich von 2 % bis 6 %, kleiner oder größer als die Strahlgeschwindigkeit. Es entsteht eine ausgezeichnete Blattanisotropie. Jedoch ist es auch möglich, mit gleichen Geschwindigkeiten den Doppelsiebformer zu betreiben.

Im Rahmen der gewünschten Erreichung optimaler Werte hinsichtlich der Turbulenzerzeugung bei zugleich bester Strahlqualität des aus dem Stoffauflauf austretenden Faserstoffsuspensionsstrahls ist es vorteilhaft, wenn die Lamelle eine Länge von mindestens 65 %, vorzugsweise von mindestens 90 % der Düsenlänge und eine Oberflächenrauhigkeit kleiner 0,5 μm, vorzugsweise kleiner 0,3 μm aufweist. Überdies ist es vorteilhaft, wenn der Stoffauflauf 11 eine freie Strahllänge S kleiner 300 mm, vorzugsweise kleiner 150 aufweist.

Der Stoffauflauf kann erfindungsgemäß auch als Mehrschichtenstoffauflauf, vorzugsweise als Zweischichtenstoffauflauf, ausgebildet sein, wobei das Trennelement zwischen zwei Schichten sowohl starr ausgebildet als auch fest am Turbulenzerzeuger angebracht ist.

Ferner kann der Stoffauflauf auch mit einer sektionierten Stoffdichteregelung (Verdünnungswasser-Technologie) versehen sein. Bei dieser Ausgestaltung des Stoffauflaufs wird die Möglichkeit geschaffen, den Durchsatz, die Stoffdichte und somit das Flächengewicht und die Faserorientierung sektional regeln zu können.

Um den heutigen und zukünftigen Produktionsanforderungen hinsichtlich Produktionsmenge und dergleichen Rechnung zu tragen, ist der Stoffauflauf für eine Strahlgeschwindigkeit von größer 1.500 m/min, vorzugsweise von größer 1.800 m/min, ausgelegt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt die einzige Figur eine schematisierte Seitenansicht einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Doppelsiebformers.
Der Doppelsiebformer 1 einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn 2, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension 3, mit zwei umlaufenden endlosen Sieben (Innensieb 4, Außensieb 5), von denen das Innensieb 4 über einen Umfangsbereich 6 eines Formierelements 7 läuft und das Außensieb 5 über einen Umfangsbereich 8 einer Brustwalze 9 läuft und danach im Bereich des Formierelements 7 auf das Innensieb 4 unter Bildung eines keilförmigen Stoffeinlaufspalts 10, der unmittelbar von einem einen Turbulenzerzeuger 12 aufweisenden Stoffauflauf 11 eine Faserstoffsuspension 3 aufnimmt, aufläuft und die beiden Siebe (Innensieb 4, Außensieb 5) anschließend eine über weitere, nicht dargestellte Elemente geführte Doppelsiebstrecke 13 bilden. Die Doppelsiebstrecke 13 kann in bekannter Weise in allen vier Quadranten verlaufen, also vertikal von unten bzw. oben, horizontal von links bzw. rechts oder schräg nach oben bzw. unten.
Es ist nun vorgesehen, dass die beiden Siebe 4, 5 eine jeweilige Siebspannung T aufweisen, die größer 12 kN/m, vorzugsweise größer 20 kN/m, ist, dass das Formierelement 7 einen vom Innensieb 4 berührten Krümmungsradius R_K von größer 800 mm, vorzugsweise von größer 1.600 mm, aufweist und dass der Stoffauflauf 11 mit mindestens einer, vorzugsweise mehreren Lamellen 14 zur Feinabstimmung der Turbulenz versehen ist, die vorzugsweise zwischen jeder Zeile Z des Turbulenzerzeugers 12 angeordnet sind.
Das Formierelement 7 ist als eine einen geringen Siebverschleiß verursachende Formierwalze 7.1 ausgebildet, es kann in weiterer Ausgestaltung jedoch auch als Formiersauger ausgebildet sein. Die Formierwalze 7.1 ist vorteilhaft als eine offene, vorzugsweise in mindestens einer Zone besaugte Walze ausgebildet ist, wobei sie vorzugsweise eine solche mit gesenkten Bohrungen oder Wabenstruktur aufgeschlossene Walze oder eine Saugwalze (Saugformierwalze) ist.
Weiterhin ist zumindest die Formierwalze 7.1, vorzugsweise auch mindestens eine weitere, nicht dargestellte und siebführende Walze, als durchbiegungskompensierte Walze oder als CSR-Walze ausgebildet. Eine derartige siebführende Walze kann beispielsweise auch die Brustwalze 9 sein. Diese Walzenarten gehören zum bekannten Stand der Technik und sie sind hinsichtlich vielerlei Aspekte in unzähligen Druckschriften beschrieben.
Der Turbulenzerzeuger 12 des Stoffauflaufs 11 besteht aus einer Vielzahl von Einzelrohren (Rohrbündel) 15, die vorzugsweise als bekannte Stufendiffusoren ausgebildet sind. Jedoch kann der Turbulenzerzeuger auch konstruktiv andersartig ausgeführt sein.
Überdies ist die Siebgeschwindigkeit v_S (Pfeil) des Doppelsiebformers 1 kleiner oder größer als die Strahlgeschwindigkeit v_J (Pfeil) des Stoffauflaufs 11. Die Sieb geschwindigkeit v_S (Pfeil) ist vorzugsweise im Bereich von 1 % bis 15 %, vorzugsweise im Bereich von 2 % bis 6 %, kleiner oder größer als die Strahlgeschwindigkeit v_J (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3.
Letztlich weist die Lamelle 14 eine Länge L von mindestens 65 %, vorzugsweise von mindestens 90 % der Düsenlänge D und eine Oberflächenrauhigkeit (R) kleiner 0,5 μm, vorzugsweise kleiner 0,3 μm aufweist.
Der Stoffauflauf 11 weist bevorzugt eine freie Strahllänge S kleiner 300 mm, vorzugsweise kleiner 150 auf.
Der schematisch dargestellte Stoffauflauf 11 kann in weiterer, jedoch in nicht explizit dargestellter Ausführungsform selbstverständlich auch als Mehrschichtenstoffauflauf, vorzugsweise als Zweischichtenstoffauflauf, ausgeführt sein, wobei das Trennelement zwischen zwei Schichten sowohl starr ausgebildet als auch fest am Turbulenzerzeuger 12 angebracht sein kann.
Auch kann der Stoffauflauf 11 in weiterer Ausgestaltung mit einer sektionierten Stoffdichteregelung (Verdünnungswasser-Technologie) versehen sein, wie er in der deutschen Patentschrift DE 40 19 593 C2 (PA04598 DE) des Anmelders offenbart ist. Da ein derartiger Stoffauflauf seit geraumer Zeit zum bekannten Stand der Technik zählt, wird an dieser Stelle von dessen Darstellung und Beschreibung Abstand genommen.
Ferner kann der Stoffauflauf 11 für eine Strahlgeschwindigkeit v_J von größer 1.500 m/min, vorzugsweise von größer 1.800 m/min, ausgelegt sein.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Doppelsiebformer der eingangs genannten Art geschaffen wird, der im Vergleich zu bekannten Doppelsiebformern eine schnellere, technologisch bessere und prozesssichere Entwässerung aufweist, ohne dabei jedoch wesentliche Qualitätsparameter der herzustellenden Faserstoffbahn negativ zu beeinträchtigen.

1: Doppelsiebformer
2: Faserstoffbahn
3: Faserstoffsuspension
4: Sieb (Innensieb)
5: Sieb (Außensieb)
6: Umfangsbereich
7: Formierelement
7.1: Formierwalze
8: Umfangsbereich
9: Brustwalze
10: Keilförmiger Stoffeinlaufspalt
11: Stoffauflauf
12: Turbulenzerzeuger
13: Doppelsiebstrecke
14: Lamelle
15: Einzelrohr
D: Düsenlänge
L: Länge (Lamelle)
R: Oberflächenrauhigkeit (Lamelle)
R_K: Krümmungsradius
S: Strahllänge
T: Siebspannung
Z: Zeile
v_J: Strahlgeschwindigkeit (Pfeil)
v_S: Siebgeschwindigkeit (Pfeil)

Claims

Doppelsiebformer (1) einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn (2), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension (3), mit zwei umlaufenden endlosen Sieben (Innensieb (4), Außensieb (5)), von denen das Innensieb (4) über einen Umfangsbereich (6) eines Formierelements (7) läuft und das Außensieb (5) über einen Umfangsbereich (8) einer Brustwalze (9) läuft und danach im Bereich des Formierelements (7) auf das Innensieb (4) unter Bildung eines keilförmigen Stoffeinlaufspalts (10), der unmittelbar von einem einen Turbulenzerzeuger (12) aufweisenden Stoffauflauf (11) eine Faserstoffsuspension (3) aufnimmt, aufläuft und die beiden Siebe (Innensieb (4), Außensieb (5)) anschließend eine über weitere Elemente geführte Doppelsiebstrecke (13) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Siebe (4, 5) eine jeweilige Siebspannung aufweisen, die größer 12 kN/m, vorzugsweise größer 20 kN/m, ist, dass das Formierelement (7) einen vom Innensieb (4) berührten Krümmungsradius (R_K) von größer 800 mm, vorzugsweise von größer 1.600 mm, aufweist und dass der Stoffauflauf (11) mit mindestens einer, vorzugsweise mehreren Lamellen (14) versehen ist, die vorzugsweise zwischen jeder Zeile (Z) des Turbulenzerzeugers (12) angeordnet sind.
Doppelsiebformer (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formierelement (7) als eine Formierwalze (7.1) ausgebildet ist.
Doppelsiebformer (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formierwalze (7.1) als eine offene, vorzugsweise in mindestens einer Zone besaugte Walze ausgebildet ist.
Doppelsiebformer (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Formierwalze (7.1), vorzugsweise auch mindestens eine weitere siebführende Walze, als durchbiegungskompensierte Walze oder als CSR-Walze ausgebildet ist.
Doppelsiebformer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbulenzerzeuger (12) aus einer Vielzahl von Einzelrohren (Rohrbündel) besteht, die vorzugsweise als Stufendiffusoren ausgebildet sind.
Doppelsiebformer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebgeschwindigkeit (v_S) des Doppelsiebformers (1) kleiner oder größer als die Strahlgeschwindigkeit (v_J) des Stoffauflaufs (11) ist.
Doppelsiebformer (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebgeschwindigkeit (v_S) im Bereich von 1 % bis 15 %, vorzugsweise im Bereich von 2 % bis 6 %, kleiner oder größer als die Strahlgeschwindigkeit (v_J) ist.
Doppelsiebformer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelle (14) eine Länge (L) von mindestens 65 %, vorzugsweise von mindestens 90 % der Düsenlänge (D) und eine Oberflächenrauhigkeit (R) kleiner 0,5 μm, vorzugsweise kleiner 0,3 μm aufweist.
Doppelsiebformer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoffauflauf (11) eine freie Strahllänge (S) kleiner 300 mm, vorzugsweise kleiner 150 aufweist.
Doppelsiebformer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoffauflauf (11) als Mehrschichtenstoffauflauf, vorzugsweise als Zweischichtenstoffauflauf, ausgebildet ist.
Doppelsiebformer (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement zwischen zwei Schichten sowohl starr ausgebildet als auch fest am Turbulenzerzeuger (12) angebracht ist.
Doppelsiebformer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoffauflauf (11) mit einer sektionierten Stoffdichteregelung (Verdünnungswasser-Technologie) versehen ist.
Doppelsiebformer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoffauflauf (11) für eine Strahlgeschwindigkeit (v_J) von größer 1.500 m/min, vorzugsweise von größer 1.800 m/min, ausgelegt ist.