DE19652442A1

DE19652442A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verteilung einer Faserstoffsuspension

Info

Publication number: DE19652442A1
Application number: DE1996152442
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr Bubik; Volker Schmidt-Rohr
Original assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Current assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Priority date: 1996-12-17
Filing date: 1996-12-17
Publication date: 1998-06-18

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verteilung einer Faserstoffsuspension, insbesondere zur Herstellung einer Papier bahn, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein solches Verfahren, beziehungsweise eine solche Vorrichtung (Stoff auflauf) soll das Stoffdichte- und Faserorientierungsquerprofil der Papier stoffsuspension spätestens vor dem Auslaufspalt derart einstellen, daß das Flächengewichts- und Faserorientierungsquerprofil der Papierbahn über die gesamte Breite den gewünschten Anforderungen entspricht, das bedeutet in der Regel konstant ist.

Ein wesentliches Merkmal für die Qualität des hergestellten Papieres liegt in der Flockigkeit des Papieres. Durch den Einsatz von sogenannten Turbulenzeinsätzen innerhalb des Stoffauflaufes wird angestrebt, die Flockigkeit der Stoffsuspension durch Mikroturbulenzen zu lösen. Gelingt eine solche Auflösung optimal so entsteht ein Endprodukt mit einer sehr gleichmäßigen Formation.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 40 19 593 A1 ist ein solches Verfahren und ein Stoffauflauf bekannt. In dieser Schrift wird ein Stoff auflauf für eine Papiermaschine dargestellt, der mit einem Turbulenzein satz versehen ist, der ein Papier möglichst gleichmäßiger Qualität erzeugen soll. Der Turbulenzeinsatz besteht im wesentlichen aus einem Bündel von Rohren, die eine erste Sektion des Stoffauflaufes mit der Düse verbinden. Beim Durchtritt der Stoffsuspension durch die Rohre entsteht eine Mikroturbulenz in jedem Kanal durch die eine Entflockung der Stoffsuspension angestrebt wird. Allerdings soll die, im Turbulenzein satz erzeugte Turbulenz bis zum Austritt der Stoffsuspension möglichst abgeklungen sein, damit sich die dann gleichmäßig verteilen Fasern bei der anschließenden Entwässerung und Bildung der Faserschicht nicht gestört werden.

Ein Problem dieses beschriebenen Stoffauflaufes und des entsprechen den Verfahrens zur Verteilung der Stoffsuspension auf oder zwischen nachfolgende Siebe liegt darin, daß sich bei zu hohen Strömungsge schwindigkeiten aufgrund des festen Abstandes des Auslaufspaltes vom Ausgang des Turbulenzeinsatzes die Turbulenzen bis zum Blattbildungs prozeß nicht abgebaut sind.

Die Aufgabe der Erfindung ist es das bekannte Verfahren und die be kannte Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß die im Turbulenz einsatz erzeugte Turbulenz auf der Strecke zum Auslaufspalt schneller abgebaut wird.

Diese Aufgabe wird sowohl durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Verfahrensanspruches, als auch durch die Kennzeichnenden Merkmale des ersten Vorrichtungsanspruches gelöst.

Demgemäß wird einerseits vorgeschlagen das an sich bekannte Verfah ren zur Verteilung einer, Faserstoffe enthaltenden Stoffsuspension, insbesondere zur Bildung einer Papierstofflage, bei dem eine gleich mäßige, maschinenbreite Verteilung der zugeführten Stoffsuspension, eine Erzeugung von Turbulenz über die gesamte Maschinenbreite, danach die Beschleunigung der Stoffsuspension und das Auftragen der Stoffsuspension auf ein oder zwischen zwei endlos umlaufende Entwäs serungssiebe stattfindet dahingehend zu verbessern, daß der Stoff suspension über die Maschinenbreite und/oder in Maschinenrichtung verteilt an einer Vielzahl von Stellen Wasserdampf zugeführt wird. Damit kann erreicht werden, daß sich die Turbulenzen, die im Turbulenzeinsatz gebildet wurden, schneller auflösen.

Vorteilhaft ist allerdings auch, daß die Kondensation der Dampfblasen kurzzeitig sehr hohe Scherkräfte erzeugt, die in Verbindung mit der zugeführten Temperatur auch die Einzelfasern in ihrer Form beeinflussen und eine Faserkrümmung beziehungsweise Kräuselung entsteht. Da durch wird eine Fahrweise im Stoffauflauf mit höheren Stoffdichten ermöglicht und gleichzeitig ein Papier mit höheren Festigkeiten geschaf fen. Die höhere Temperatur im Stoffauflauf bewirkt eine Flexibilisierung der Faser und eine schnellere Entwässerung, insbesondere bei Tempe raturen über 70°C bis 130°C.

Vorteilhaft ist es, wenn die Dampfzuführung bei einer Dampftemperatur erfolgt, die den Dampf so rechtzeitig abkühlen und damit kondensieren läßt, daß die entstandenen Blasen vor dem Erreichen des Siebes bezie hungsweise Austrittsspaltes verschwunden sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Hierbei ist noch darauf hinzuweisen, daß durch das beschriebene Verfahren selbst auch die gewünschte Turbulenz im Stoffsuspensions strom zwischen Verteiler und Auslaufdüse erzeugt werden kann, wobei dies ausschließlich oder zusätzlich durch Eindüsung von Wasserdampf erfolgt, so daß man auf die bekannten Turbulenzeinsätze verzichten kann und gegebenenfalls nur mehr Gleichrichtergitter für Strömung notwendig sind.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch die Verbesserung einer Vorrichtung zur Verteilung einer Faserstoffsuspension, insbesondere zur Herstellung einer Papierbahn, mit mindestens einer maschienenbreiten Zufuhrvorrichtung für die Stoffsuspension, mindestens einer Vorrichtung zur Erzeugung vom Mikroturbulenz (Turbulenzeinsatz) und einer maschi nenbreiten Auslaufdüse für die Stoffsuspension gelöst, indem zwischen der Zufuhrvorrichtung und dem Ende der Auslaufdüse eine Vielzahl von Vorrichtungen zur Eindüsung von Wasserdampf in die Stoffsuspension vorgesehen werden. Bezüglich des Wirkprinzips wird auf die Ausführun gen zum Verfahren hingewiesen.

Weitergehende Ausgestaltungen der Erfindung sind in den einzelnen Unteransprüchen zur Vorrichtung angegeben.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch gezeigten und erläuterten Merkmale nicht nur jeweils in der ange gebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1-3: Verschiedene Ausführungsbeispiele von Dampfzuführun gen in einen Stoffauflauf mit Turbulenzeinsatz;

Fig. 4-7: Verschiedene Ausführungsbeispiele von Dampfzuführun gen in einen Stoffauflauf mit Rohrverteilgitter, Zwischen raum und Turbulenzeinsatz;

Fig. 8-11: Verschiedene Ausführungsbeispiele von Dampfzuführun gen in einen Stoffauflauf mit Dampfsonden.

Die Fig. 1-3 zeigen schematisch dargestellt einen Stoffauflauf mit einem Querverteiler 1, einem Turbulenzeinsatz 2 bestehend aus Rohr bündeln 2.1, 2.2 und der nachfolgenden Auslaufdüse 3, in der die Stoff suspension zwischen den konisch zulaufenden Ober- und Unterlippe 3.1, 3.2 bis zum Ausstoß beschleunigt wird. Die dargestellten Pfeile zeigen schematisch Orte möglicher Dampfeinspeisungen an.

In Fig. 1 liegt die Dampfeinspeisung am Ende des Turbulenzeinsatzes 2 und zu Beginn der Ober- und Unterlippe 3.1 und 3.2 der Auslaufdüse 3. Fig. 2 zeigt eine Situation, in der die Dampfeinspeisung in die Rohre des Turbulenzeinsatzes direkt erfolgt, um die Turbulenzbildung kurzzeitig zu unterstützen und danach aufzulösen. Fig. 3 zeigt schließlich eine Dampfeinspeisung im Bereich des Einganges zum Turbulenzeinsatz, wodurch aufgrund des langen Weges zum Düsenaustritt eine größere Dampfmenge und damit auch eine bessere Erwärmung der Fasern erreicht werden kann.

Die Fig. 4 bis 11 zeigen eine andere Variante des Stoffauflaufes mit einem zusätzlichen Verteilgitter 5 und einem Zwischenraum 4 vor dem Turbulenzeinsatz 2. Die Ausführungsform von Fig. 4 entspricht im wesentlichen der Fig. 1. Fig. 5 stellt eine Variante mit beidseitigen Eindüsungen mit und entgegen der Strömungsrichtung in den Zwischen raum 4 dar, während in der Fig. 6 jeweils Eindüsungen in den Zwi schenraum 4 und die Auslaufdüse 3 dargestellt werden, die in Strö mungsrichtung erfolgen. Fig. 7 zeigt schließlich die Situation aus Fig. 6 mit zusätzlicher Verstärkung der Turbulenzbildung durch Dampfein düsung im Endbereich der Rohre des Turbulenzeinsatzes 2.

Fig. 8 zeigt die vorteilhafte Möglichkeit im Zwischenraum 4 eine Viel zahl von Dampfsonden 6 anzubringen, wodurch hier der Turbulenzein satz durch ein einfaches Gleichrichtgitter ersetzt worden ist.

Eine weitergehende Verbesserung ist in der Fig. 9 und der Fig. 10 dargestellt. Hier ist der bekannte Turbulenzeinsatz vollkommen wegge fallen und durch eine Reihe von Dampfsonden 6 beziehungsweise 6 und 7 ersetzt worden. Fig. 9 zeigt 4 hintereinander angeordnete vertikal verlaufende Dampfsonden 6, die - wie alle zuvor gezeigten Dampfein düsungen auch - getrennt angesteuert werden können und somit gezielt die erzeugte Turbulenz über die Maschinenbreite regeln können. Im Falle der Ausführung von Fig. 11 sind zusätzlich 2 Reihen von horizon tal verlaufender Dampfsonden 5 vorgesehen, mit deren Hilfe auch noch das Turbulenzprofil in Richtung der z-Achse beeinflußt werden kann.

In allen Figuren ist aus Gründen der Obersichtlichkeit eine Eindüsung des Dampfes in Maschinenrichtung dargestellt, jedoch liegt es auch im Rahmen der Erfindung, die Eindüsungsrichtung entgegen und/oder quer zur Strömungsrichtung oder in alle Richtungen vorzunehmen. Hierdurch besteht insbesondere die Möglichkeit die Turbulenzerzeugende Wirkung der Dampfeindüsung zu beeinflussen. Dies kann auch beispielsweise dadurch geschehen, daß eine oder mehrere Sonden um ihre Längsachse drehbar ausgeführt werden und so die Eindüsungsrichtung individuell beziehungsweise sektional beeinflußt werden kann.

Fig. 10 zeigt eine Kombination von Dampfsonden 5 im Zwischenraum 4 mit einem konventionellen Turbulenzeinsatz 2 und einer Dampfein speisung am Auslaufgitter des Turbulenzeinsatzes in die Auslaufdüse 3.

Claims

1. Verfahren zur Verteilung einer, Faserstoffe enthaltenden Stoff suspension, insbesondere zur Bildung einer Papierstofflage mit folgenden Merkmalen:

1.1. gleichmäßige, maschinenbreite Verteilung der zugeführten Stoff suspension,
1.2. Erzeugung von Turbulenz über die gesamte Maschinenbreite
1.3. Beschleunigung der Stoffsuspension und
1.4. auftragen der Stoffsuspension auf ein oder zwischen zwei endlos umlaufende Entwässerungssiebe, dadurch gekennzeichnet, daß
1.5. der Stoffsuspension über die Maschinenbreite und/oder in Maschi nenrichtung verteilt an einer Vielzahl von Stellen Wasserdampf zugeführt wird.

2. Verfahren gemäß vorgehendem Verfahrensanspruch dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfzuführung bei einer Dampftempe ratur erfolgt, die den Dampf vor dem Erreichen des Siebes bezie hungsweise Austrittsspaltes am Stoffauflauf kondensieren läßt.

3. Verfahren gemäß einem der vorgehendem Verfahrensansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfzuführung über die Maschinenbreite sektioniert geregelt und/oder gesteuert wird.

4. Verfahren gemäß einem der vorgehendem Verfahrensansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfzuführung in Maschi nenrichtung sektioniert geregelt und/oder gesteuert wird.

5. Verfahren gemäß einem der vorgehendem Verfahrensansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfzuführung bezüglich Temperatur und/oder Menge geregelt und/oder gesteuert wird.

6. Verfahren gemäß einem der vorgehendem Verfahrensansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschte Turbulenz im Stoffsuspensionsstrom zwischen Verteiler und Auslaufdüse aus schließlich oder zusätzlich durch Eindüsung von Wasserdampf erzeugt wird.

7. Vorrichtung zur Verteilung einer Faserstoffsuspension, insbeson dere zur Herstellung einer Papierbahn (Stoffauflauf) mit:

7.1. mindestens einer maschienenbreiten Zufuhrvorrichtung für die Stoffsuspension,
7.2. mindestens einer Vorrichtung zur Erzeugung vom Mikroturbulenz (Turbulenzeinsatz) und
7.3. einer maschinenbreiten Auslaufdüse für die Stoffsuspension dadurch gekennzeichnet, daß
7.4. zwischen der Zufuhrvorrichtung und dem Ende der Auslaufdüse eine Vielzahl von Vorrichtungen zur Eindüsung von Wasserdampf in die Stoffsuspension vorgesehen sind.

8. Stoffauflauf gemäß vorgehendem Vorrichtungsanspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindüsungen im Bereich der maschi nenbreiten Verteilung der Stoffsuspension vorgesehen sind.

9. Stoffauflauf gemäß einem der vorgehenden Vorrichtungsansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindüsungen im Bereich des Turbulenzeinsatzes vorgesehen sind.

10. Stoffauflauf gemäß einem der vorgehendem Vorrichtungsan spruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindüsungen in Turbu lenzrohren des Turbulenzeinsatzes vorgesehen sind.

11. Stoffauflauf gemäß einem der vorgehenden Vorrichtungsansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindüsungen im Bereich des Auslaufdüse vorgesehen sind.

12. Stoffauflauf gemäß einem der vorgehenden Vorrichtungsansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindüsungen über die Maschinenbreite sektioniert vorgesehen sind.

13. Stoffauflauf gemäß einem der vorgehenden Vorrichtungsansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindüsungen in Maschi nenrichtung sektioniert vorgesehen sind.

14. Stoffauflauf gemäß einem der vorgehenden Vorrichtungsansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindüsungen in z-Rich tung sektioniert vorgesehen sind.

15. Stoffauflauf gemäß einem der vorgehenden Vorrichtungsansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Eindüsung in Strömungsrichtung und/oder entgegen der Strömungsrichtung und/oder quer zur Strömungsrichtung erfolgt.

16. Stoffauflauf gemäß einem der vorgehenden Vorrichtungsansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochdurchmesser der Versorgungsleitungen der Eindüsungen 0,5-7 mm beträgt.

17. Stoffauflauf gemäß einem der vorgehenden Vorrichtungsansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnung der Ein düsungen einen Durchmesser von 0,1-1 mm aufweist.

18. Stoffauflauf gemäß einem der vorgehenden Vorrichtungsansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnung der Ein düsungen einen Durchmesser von 1-10 mm aufweist.

19. Stoffauflauf gemäß einem der vorgehenden Vorrichtungsansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsgeschwindigkeit des Dampfes zwischen dem 0,5-14fachen der vorbeiströmenden Suspension beträgt.

20. Stoffauflauf gemäß einem der vorgehenden Vorrichtungsansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnung für die Eindüsung des Dampfes dadurch gebildet wird, daß eine Versor gungsleitung den Umfang eines Turbulenzrohres anschneidet.

21. Stoffauflauf gemäß einem der vorgehenden Vorrichtungsansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungen von Dampf und Stoffsuspension vertauscht sind.