-
Gegenstand
dieser Erfindung ist ein Entwässerungselement
in der Siebpartie einer Materialbahn-Herstellungsmaschine, wobei diese Siebpartie ein
bewegliches Langsieb aufweist, das in Kontakt mit der Wand des Entwässerungselements
gebracht ist, und diese Wand eine wenigstens siebbreite nichtpulsierende
Saugzone aufweist. Gegenstand der Erfindung ist auch der Deckel
eines Entwässerungselements
einer Materialbahn-Herstellungsmaschine.
-
In
Materialbahn-Herstellungsmaschinen hat man pulsierende und nichtpulsierende
Entwässerungselemente
ein gesetzt. Mit nichtpulsierenden Entwässerungselementen erzielt man
eine gute Retention, mit pulsierenden Entwässerungselementen wiederum
eine gute Formation.
-
Nichtpulsierende
Entwässerung
hat man vielfach mit einer Walzeneinheit mit daran anschließender pulsierender
Leisteneinheit verwirklicht. Mit dieser Anordnung hat man zunächst eine
gute Retention und danach eine verbesserte Formation, d.h. Blattbildung
erzielt. Der Einsatz des Walzen-Doppelsiebformers setzt Grenzen
bezüglich
der Produktionsgeschwindigkeit. Die Möglichkeit für eine Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit
führte
dann zum Einsatz von Leisten-Doppelsiebformern, bei denen gleich
zu Beginn eine pulsierende Entwässerung erfolgt.
Diese lieferten allerdings eine sehr niedrige Retention und in z-Richtung
anisotropes Papier. Bei den vorgenannten Techniken auftretende Probleme hat
man zum Beispiel auf die in der Patentschrift WO2004/018768 beschriebenen
Weisen gelöst.
Bei der darin beschriebenen Technik sind die nichtpulsierenden Entwässerungselemente
mit einer im Entwässerungselement
inbegriffenen nichtpulsierenden Saugzone verwirklicht. Eine solche
nichtpulsierende Entwässerung
liefert bekanntlich eine bessere Retention als eine pulsierende,
jedoch eine schlechtere Formation. Außerdem wächst die Größe der Materialbahn-Herstellungsmaschine
mit zunehmender Produktionsgeschwindigkeit.
-
Aufgabe
dieser Erfindung ist nun die Schaffung eines Entwässerungselements
für die
Siebpartie einer Materi albahn-Herstellungsmaschine, das ein gegenüber bisher
besseres Retentions/Formations-Verhältnis liefert. Die kennzeichnenden
Merkmale des erfindungsgemäßen Entwässerungselements gehen
aus Schutzanspruch 1 hervor.
-
Weiter
soll mit der Erfindung auch ein Deckel für ein Entwässerungselement einer Materialbahn-Herstellungsmaschine
geschaffen werden. Die kennzeichnenden Merkmale des erfindungsgemäßen Deckels
gehen aus Schutzanspruch 5 hervor. An dem erfindungsgemäßen Entwässerungselement und
seinem Deckel ist hinter der Saugzone eine Austrittsrille angeordnet.
Mit dem erfindungsgemäßen Entwässerungselement
lässt sich
mit ein und demselben Entwässerungselement
sowohl pulsierende als auch nichtpulsierende Entwässerung
verwirklichen. Dabei erfolgt unmittelbar auf die nichtpulsierende
Entwässerung
eine pulsierende Entwässerung in
die gleiche Richtung wie die nichtpulsierende Entwässerung.
Da nun nichtpulsierende und pulsierende Entwässerung im gleichen Entwässerungselement vereint
sind, wird insgesamt eine geringere Baugröße erzielt, was ja bekanntlich
ein zentrales Ziel bei der Konstruktion von Papiermaschinen ist,
da sonst die Abmessungen der Maschinen mit steigender Produktionsgeschwindigkeit
ständig
zunehmen würden.
-
Das
erfindungsgemäße Entwässerungselement
kann in der Siebpartie von Materialbahn-Herstellungsmaschinen eingesetzt
werden. Die Siebpartie hat ein als endlose Schlaufe umlaufendes
Langsieb. Dieses Langsieb befin det sich in Kontakt mit einer Wand
des Entwässerungselements,
wobei diese Wand eine wenigstens siebbreite nichtpulsierende Saugzone
aufweist. In Sieblaufrichtung betrachtet hinter der Saugzone ist
in der besagten Wand eine sich im Wesentlichen in Querrichtung der
Materialbahn-Herstellungsmaschine erstreckende Austrittsrille angeordnet.
Die Saugzone und die Austrittsrille befinden sich also in jener
Wand, die vom Langsieb berührt
wird. Mit anderen Worten, bewegt sich dieses Sieb, so wird der auf
dem Sieb befindlichen Fasersuspension zuerst in der Saugzone Wasser
entzogen, wonach der Sog mit der Austrittsrille fortgesetzt wird.
Mit der Saugzone bewirkt man eine nichtpulsierende Entwässerung,
mit der Austrittsrille eine pulsierende Entwässerung. Somit wird zunächst in
der Saugzone eine gute Retention erzielt, wonach dann mit der Austrittsrille
die Formation verbessert wird. Da die pulsierende Entwässerung
in der gleichen Richtung wie die nichtpulsierende Entwässerung
und unmittelbar nach dieser erfolgt, ergibt sich für die herzustellende
Materialbahn ein ausgezeichnetes Formationspotenzial. Auch die durch
die nichtpulsierende Entwässerung
bewirkte geringfügige
Markierung wird wirksam eliminiert, weil ja die pulsierende Entwässerung
unmittelbar nach der nichtpulsierenden Entwässerung und in die gleiche
Richtung wie diese erfolgt.
-
Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung ist in Sieblaufrichtung betrachtet vor der Saugzone
in der besag ten Wand eine im Wesentlichen quer zur Materialbahn-Herstellungsmaschine
gerichtete Eintrittsrille vorhanden. Die Eintrittsrille, die Saugzone und
die Austrittsrille sind also in jener Wand angeordnet, die vom Langsieb
berührt
wird. Mit der besagten Eintrittsrille wird Luft, die sich unter
den Stoffstrahl des Stoffauflaufs gemischt hat, entfernt. Durch
die Eintrittsrille wird auch die in den keilförmigen Siebspalt getriebene
Luft, die sich noch nicht mit der Fasersuspension vermischt hat,
sondern als getrennte Phase vorliegt, sehr wirksam entfernt. Da
also die Eintrittsrille einen Großteil der in den Siebspalt
getriebenen und teils unter den Stoffstrahl gemischten Luft eliminiert,
wird in der Saugzone der auf dem Sieb befindlichen Fasersuspension
mehr Wasser entzogen als in einer Saugzone, der keine Eintrittsrille
vorgeschaltet ist. In der auf die Saugzone folgenden Austrittsrille
geschieht die Entwässerung
pulsierend mit der Folge einer verbesserten Formation. Bei einigen Papiersorten
trat das Problem auf, dass das Bohrungsmuster der Löcher der
Entwässerungszone
an der Bahnoberfläche
schwach sichtbar war. Dieses Problem wird mit der Austrittsrille
eliminiert, die das Feuchteprofil der Bahn ausgleicht. Die mit der
Eintrittsrille erfolgende Entlüftung
der breit liegenden Faserstoffschicht erlaubt, bezogen auf gleiche
Produktionsgeschwindigkeit, den Einsatz einer kürzeren Saugzone.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform
besteht die Eintrittsrille oder die Austrittsrille oder bestehen beide
Rillen aus einem ununterbrochenen sich durch die Wand hindurch erstreckenden
Schlitz. Die Länge des
Schlitzes ist so bemessen, dass er im Wesentlichen über die
gesamte Breite des Siebes und der zu bildenden Materialbahn reicht.
Erstreckt sich die Rille so als Schlitz durch die Wand hindurch,
gestaltet sich ihre Bearbeitung einfach. Und da sich dieser die
Rille bildende Schlitz im Wesentlichen über die gesamte Breite des
Siebs erstreckt, wird die auf dem Sieb liegende Faserstoffschicht
gleichzeitig über
ihre gesamte Breite pulsierend entwässert. Eine solche zeitgleich
erfolgende pulsierende Entwässerung
bedeutet für
die Faserstoffbahn ein gutes Formationspotenzial. Die besagte Wand
des Entwässerungselements, an
der sich die Saugzone und die Austrittsrille befinden, kann aus
zahlreichen verschiedenen Werkstoffen hergestellt werden; bevorzugt
wird sie jedoch aus keramischem Werkstoff gefertigt.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen,
in denen einige Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt sind, genauer beschrieben.
-
Es
zeigen:
-
1 das
erfindungsgemäße Entwässerungselement
im Einsatz in der Siebpartie einer Materialbahn-Herstellungsmaschine;
-
2 den
erfindungsgemäßen Entwässerungselement-Deckel schräg seitlich
betrachtet; und
-
3 ein
Schnittbild des erfindungsgemäßen Entwässerungselement-Deckels.
-
1 zeigt
also das erfindungsgemäße Entwässerungselement 10 im
Einsatz in der Siebpartie einer Materialbahn-Herstellungsmaschine.
Die Siebpartie umfasst zwei Langsiebe 12 und 14,
die als endlose Schlaufen umlaufen. Das Sieb 12 befindet sich
in Kontakt mit der Wand 16 des Entwässerungselements 10,
und diese Wand 16 hat eine nichtpulsierende Saugzone 18 von
wenigstens der Breite des Siebes 12. Gemäß der Erfindung
hat die Wand 16 in Laufrichtung des Siebes 12 betrachtet
hinter der Saugzone 18 nun überraschend eine Austrittsrille 20. Die
Saugzone 18 und die Austrittsrille 20 sind also
an jener Wand angeordnet, die vom Sieb 12 berührt wird.
Die Saugzone ist bevorzugt gelocht. Der Fasersuspension 22 wird,
während
sie das Entwässerungselement 10 passiert,
durch das Sieb 12 hindurch Wasser entzogen, zuerst in der
Saugzone 18 und danach an der Austrittsrille 20.
In der Saugzone erfolgt nichtpulsierende Entwässerung. An der Austrittsrille
wiederum erfolgt pulsierende Entwässerung. Nichtpul sierende Entwässerung
erfolgt in der Siebpartie auf dem Abschnitt P1, pulsierende Entwässerung
wiederum auf dem Abschnitt P2. In der nichtpulsierenden Saugzone
werden zunächst
eine intensive Entwässerung
und eine gute Retention erzielt; mit der darauf folgenden Austrittsrille
wird die Formation verbessert. Da die pulsierende Entwässerung
in die gleiche Richtung wie die nichtpulsierende Entwässerung
und unmittelbar nach dieser erfolgt, ergibt sich für die herzustellende
Materialbahn ein ausgezeichnetes Formationspotenzial; gleichzeitig
wird die von der nichtpulsierenden Entwässerung verursachte Markierung
eliminiert. Der in 1 gezeigte Fall repräsentiert
nur eines der zahlreichen möglichen
Einsatzobjekte des erfindungsgemäßen Entwässerungselements,
das auch in vielen anderen Siebpartie-Typen eingesetzt werden kann.
-
Das
in 1 gezeigte Entwässerungselement 10 hat
außerdem
in Laufrichtung des Siebes 12 betrachtet vor der Saugzone 18 in
der Wand 16 eine Eintrittsrille 24, die sich gleich
der Austrittsrille im Wesentlichen in Querrichtung der Materialbahn-Herstellungsmaschine
erstreckt. Die Eintrittsrille 24, die Saugzone 18 und
die Austrittsrille 20 sind an der gleichen Wand 16 angeordnet.
Das Sieb 12, das auf seiner zur Wand 16 entgegengesetzten
Seite mit Fasersuspension 22 bedeckt ist, berührt die
Wand 16 beim Passieren derselben. Der neben dem Stoffauflauf 26 eingezeichnete
Pfeil zeigt die Laufrichtung des Siebes und der Fasersuspension an.
Die Leitwalzen 28 und 30 dienen zur Führung der
Siebe 12 und 14. Der Fasersuspensionsstrahl 22 wird
aus dem Stoffauflauf 26 zwischen den Leitwalzen 28 und 30 hindurch
zwischen die Siebe 12 und 14 gespritzt. Nach erfolgter Entwässerung
hat sich aus der Fasersuspension 22 die Bahn 46 gebildet.
Die Entwässerung
der Fasersuspension wird durch das erfindungsgemäße Entwässerungselement intensiviert.
Zusammen mit der Fasersuspension gelangt auch Luft zwischen die
beiden Siebe, die mit der Eintrittsrille wirksam entfernt werden
kann. Die Eintrittsrille führt
auf hoch wirksame Weise jene Luft ab, die sich noch nicht mit der
Fasersuspension vermischt hat, d.h. noch als separate Schicht vorliegt.
Wird nun mit der Eintrittsrille ein beträchtlicher Teil der von der
auf dem Sieb ausgebreiteten Fasersuspension mitgeführten Luft
eliminiert, so erfolgt in der auf die Eintrittsrille folgenden Saugzone
eine intensivere Entwässerung
der auf dem Sieb befindlichen Fasersuspensionsschicht als in einer
Saugzone ohne vorgeschaltete Eintrittsrille. In der auf die Saugzone
folgenden Austrittsrille erfolgt eine pulsierende Entwässerung,
was zu verbesserter Formation führt.
Die mit der Eintrittsrille erfolgende Entlüftung der auf dem Sieb befindlichen
Fasersuspensionsschicht ermöglicht
den Einsatz einer kürzeren
Saugzone oder einer Saugzone geringeren Vakuums. Infolge der intensiveren
Entwässerung
besteht auch die Möglichkeit,
die Produktionsgeschwindigkeit anzuheben.
-
Bei
dem in 1 gezeigten Entwässerungselement 10 durchbrechen
die Eintrittsrille 24 und die Austrittsrille 20 den
Deckel 36, d.h. beide Rillen bestehen aus Schlitzen. Das
erforderliche Pulsieren kann zum Beispiel mit der Austrittsrille,
an die über passende
Kanäle
(nicht dargestellt) ein Vakuum gelegt ist, bewirkt werden. Bevorzugt
besteht die Austrittsrille 20 aus einem Austrittsschlitz 32,
der sich durch die Wand 16 hindurch erstreckt. Dabei erfolgt dann
die Entwässerung
gleichmäßig über die
gesamte Schlitzlänge.
Auch lässt
sich der Austrittsschlitz einfacher herstellen als z.B. komplizierte
Kanäle.
Die Eintrittsrille 24 besteht entsprechend bevorzugt aus einem
Eintrittsschlitz 34. Der Eintrittsschlitz ermöglicht entsprechend
eine gleichmäßige Entwässerung über die
gesamte Siebbreite. Die besagte Entwässerungselement-Wand mit ihrer
Eintrittsrille, Saugzone und Austrittsrille kann aus zahlreichen
verschiedenen Werkstoffen gefertigt werden; bevorzugt wird sie aus
keramischem Werkstoff hergestellt.
-
Der
in 2 gezeigte erfindungsgemäße Deckel 36 des Entwässerungselements
hat eine Eintrittskante 38 und eine Austrittskante 40.
Weiter hat der Deckel 36 eine Saugzone 18. Gemäß der Erfindung
ist am Deckel 36 zwischen der Saugzone 18 und
der Austrittskante 40 eine Austrittsrille 20 angeordnet.
Die Laufrichtung des Siebes ist in 2 durch
Pfeil angegeben. Das Sieb befindet sich in Kontakt mit dem Deckel
und erreicht diesen an der Vorder-, d.h. Eintrittskante 38 und
verlässt
ihn an der Hinter-, d.h. Austrittskante 40. Die Austrittsrille 20 verläuft im Wesentlichen
in Querrichtung des Deckels 36, kann aber 0–20°, bevorzugt
0–10° von der Querrichtung
der Materialbahn-Herstellungsmaschine
abweichen. In Richtung der Deckeloberfläche betrachtet brauchen die
Rillen nicht gerade zu verlaufen, sondern können z.B. Zickzackform haben
(nicht dargestellt). Auch können
mehrere solche Rillen vorhanden sein (nicht dargestellt). Wesentlich
ist, dass mit der Saugzone eine nichtpulsierende Entwässerung
und mit der Austrittsrille eine pulsierende Entwässerung bewirkt wird. In der
nichtpulsierenden Saugzone wird zunächst eine gute Retention erzielt, worauf
dann mit der Austrittsrille die Formation verbessert wird. Da die
pulsierende Entwässerung
in die gleiche Richtung wie die nichtpulsierende Entwässerung
und unmittelbar nach dieser erfolgt, erreicht man für die herzustellende
Materialbahn ein sehr gutes Formationspotenzial. Außerdem wird
die durch die nichtpulsierende Entwässerung eventuell verursachte
Markierung durch die in die gleiche Richtung erfolgende pulsierende
Entwässerung
effektiv eliminiert. Die in 2 gezeigten
im Draufblick runden Löcher
sind eine Möglichkeit
zur Verwirklichung nichtpulsierender Entwässerung. Nichtpulsierende Entwässerung
kann aber auch durch angenähert
in Maschinenrichtung verlaufende Rillen verwirklicht werden. Verlaufen
diese Rillen fast in Maschinenrichtung, verursachen sie keine abrupte Druckveränderung,
sondern richten das Vakuum sukzessiv auf verschiedene Stellen in
Querrichtung der Materialbahn-Herstellungsmaschine. Die von ihnen
bewirkte Entwässerung
ist dann nichtpulsierend. Bevorzugt dienen jedoch im Wesentlichen
runde Löcher
zur Beaufschlagung der auf der anderen Siebseite befindlichen Fasersuspension
mit Vakuum.
-
Der
in 2 gezeigte Deckel 36 hat zwischen der
Eintrittskante 38 und der Saugzone 18 eine Eintrittsrille 24,
die sich im Wesentlichen in Querrichtung der Materialbahn-Herstellungsmaschine
erstreckt. Zusammen mit der Fasersuspension gelangt zwischen die
beiden Siebe Luft, die sich mit der Eintrittsrille wirksam eliminieren
lässt.
Wird nun mit der Eintrittsrille ein beträchtlicher Teil der mit der auf
dem Sieb ausgebreiteten Fasersuspension mitlaufenden Luft eliminiert,
so erfolgt in der auf die Eintrittsrille folgenden Saugzone eine
intensivere Entwässerung
der Fasersuspensionsschicht als bei einem Deckel 36 ohne
Eintrittsrille. Die Eintrittsrille 24 und die Austrittsrille 20 erstrecken
sich beide durch den Deckel 36 hindurch, d.h. die Eintrittsrille
besteht aus einem Eintrittsschlitz 34, die Austrittsrille 20 aus einem
Austrittsschlitz 32. Der Eintrittsschlitz 34 und der
Austrittsschlitz 32 lassen sich leicht bearbeiten, und
beide Schlitze erstrecken sich im Wesentlichen in Querrichtung des
Deckels 36. Der Eintrittsschlitz 34 und der Austrittsschlitz 32 entsprechen
in ihrer Länge
im We sentlichen der Breite des Siebes und der Saugzone. Der Eintrittsschlitz 34 und
der Austrittsschlitz 32 erstrecken sich mit ihren Längsachsen in
Querrichtung der Materialbahn-Herstellungsmaschine. Der Eintrittsschlitz 34 und
der Austrittsschlitz 32 haben als Fortsätze Rillen, wobei die Eintrittsrille 24 und
die Austrittsrille 20 die gesamte Breite des Deckels decken
können.
Die Breite der Austrittsrille, d.h. ihre Ausdehnung in Längsrichtung
der Materialbahn-Herstellungsmaschine,
also in Maschinenrichtung, beträgt
5–40 mm,
bevorzugt 10–20
mm. Die Länge
des Deckels in Maschinenrichtung beträgt 200–700 mm, bevorzugt 350–500 mm.
-
In 3 ist
der Deckel 36 des erfindungsgemäßen Entwässerungselements im Schnitt
gezeigt, Die Außenfläche 42 des
Deckels 36, die vom Sieb berührt wird, ist gewölbt. Durch
den gewölbten
Deckel wird der Siebspalt geschlossen. Der Krümmungsradius der Außenfläche beträgt 300–8000 mm,
bevorzugt 900–2000
mm. In der Mitte des Deckels befindet sich die Saugzone 18.
Zwischen der Eintrittskante 38 und der Saugzone 18 befindet
sich der Eintrittsschlitz 34, zwischen der Saugzone 18 und der
Austrittskante 40 der Austrittsschlitz 32. Der
Eintrittsschlitz 34 und der Austrittsschlitz 32 verlaufen beide
schräg
zum Deckelende. Auch die bevorzugt runden Bohrungen/Löcher 44 der
Saugzone 18 verlaufen schräg zur Sieblaufrichtung.
-
Nichtpulsierende
Entwässerung
bedeutet hier Wasserentzug aus der Fasersuspension in dem Fall,
wenn auf die Faserstoffschicht keine von der Form des Entwässerungselements
verursachten Druckimpulse wirken. Solche „pulsationsfreie“ Formen
sind runde und ovale Löcher
und im Wesentlichen in Bahnlaufrichtung verlaufende Rillen. Im Bereich
der nichtpulsierenden Entwässerung
erfolgt der Wasserentzug aus der Fasersuspension infolge der Wirkung
von Vakuum, Siebspannung und Deckelwölbung.
-
Im
Bereich der pulsierenden Entwässerung werden
auf die Fasersuspension von der Form des Entwässerungselements verursachte
Druckimpulse gerichtet. Solche Formen sind u.a. in Maschinenquerrichtung
verlaufende Entwässerungsleisten.