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Die
Erfindung betrifft einen Faserverteiler zum Bilden eines luft-gelegten
Faservlieses mit einem endlos laufenden Formdraht, der bei dem Betrieb
im wesentlich horizontal ist, mit einer Saugeinheit, die unter dem
Formdraht angeordnet ist, einem Gehäuse, das oberhalb des Gehäuses angeordnet ist
und mit wenigstem einem Fasereinlass und einer Basis mit einer Anzahl
von Strömungsöffnungen
und einer Anzahl von sich drehenden Flügeln, die oberhalb dieser Basis
angeordnet sind, um die Fasern entlang der Oberseite der Basis zu
verteilen.
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Ein
solcher Faserverteiler wird häufig
in Systemen verwendet, bei denen die Faserschicht auf dem Formdraht
nacheinander einer Anzahl von Verfahrenschritten unterzogen wird,
in denen die Faserschicht zu einem kontinuierlichen Vlies in der
Form von, beispielsweise, Papier oder synthetischen Papiermaterialien
von der Art gewandelt wird, wie sie beispielsweise für die Herstellung
verschiedener Papierprodukte und Hygieneartikel verwendet werden.
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Die
Fasern werden zu dem Fasergehäuse über den
Fasereinlass geführt
und werden in einer Strömung über die
Oberseite der Basis durch die Flügel
geführt,
die während
des Betriebs in einer Art und Weise rotieren, dass die Fasern gleichmäßig über die Gesamterstreckung
der Basis verteilt werden.
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Gleichzeitig
erzeugt die Saugeinheit einen Luftstrom durch die Öffnungen
in der Basis und dem Formdraht. Diese Luftströmung zieht die Fasern nacheinander
durch die Öffnungen
in der Basis mit sich herab. Da die Öffnungen in dem Formdraht kleiner
sind, als die Öffnungen
in der Basis, liegt die Mehrzahl dieser Fasern in einer gewünschten
gleichförmigen
Schicht auf der Oberseite des Formdrahtes oder auf einer Faserschicht,
die zuvor auf dem Formdraht gebildet wurde. Der Formdraht trägt die Faserschicht
kontinuierlich zu den oben erwähnten
nachfolgenden Verarbeitungsschritten.
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Die
Basis weist üblicherweise
ein Netz mit einer quadratischen Maschenweite auf. Wenn die Fasern
aus kurzen Zellulosefasern bestehen oder diese enthalten, muss das
Gewebe mit einer entsprechend kleinen Maschenweite versehen sein.
Ein Faserverteiler dieser Art hat daher eine relativ kleine Kapazität.
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Ein
Vorschlag, dieses Problem zu lösen,
ist in dem US-Patent 4,355,066 beschrieben. Dieses Patent beschreibt
einen Faserverteiler zum Bilden einer kurzfaserigen Zellulosepulpe
auf einem Formdraht über
ein mit rechteckigen Maschen versehenes Basisnetz. Jede Strömungsöffnung in
diesem bekannten Basisnetz hat sowohl eine kleine, als auch eine
große
Erstreckung, was bedeutet, dass der Strömungsbereich jeder einzelnen
Strömungsöffnung und
damit die Kapazität
des Netzes entsprechend vergrößert wird.
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Aus
Gründen
der Ökonomie
und Festigkeit wird häufig
eine Mischung aus billigen und teuren Zellulosefasern verwendet,
längere
synthetische Fasern werden jedoch häufiger verwendet, um ein Faservlies
herzustellen.
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Das
Basisnetz wird vom Differentialdruck, der durch die Saugeinheit
erzeugt wird, beaufschlagt. Dies bedeutet, dass der Draht des Basisnetzes
eine geeignete Dicke haben muss, um der entstehenden relativ großen Last
zu widerstehen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei Verwendung
des mit rechteckigen Maschen versehenen Netzes, wie es im US-Patent
4, 355, 066 beschrieben ist, die kurzen und langen Fasern verstopfen
und die Netzöffnungen blockieren,
wenn diese durch den schmalen Spalt zwischen den dicken Drähten dieses
Netzes hindurchströmen.
Die langen synthetischen Fasern neigen dazu, sich auf den Drähten des
Netzes aufzuwickeln. Dies bedeutet, dass der Faserverteiler regelmäßig gewartet
werden muss und dass die Struktur der Faserschicht auf dem Formdraht
sehr uneben ist.
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Aus
der EP-A-0 226 939 ist ein Faserverteiler bekannt, der ein Strömungskanalgehäuse hat,
um die Fasern während
des Betriebs auf eine stromabwärts
liegende Fläche
eines Formdrahts aufzulegen, die auf einem äußeren Randabschnitt einer zylindrischen
Trommel-Anordnung angeordnet ist. Das Gehäuse ist nicht mit einer Basis
mit einer Anzahl von Strömungsöffnungen
versehen, wie bei dem Faserverteiler des oben genannten US-Patentes.
Die Fasern werden daher während
der Drehung der Trommel direkt auf den runden Formdraht aufge bracht. Die
zylindrische Trommelanordnung hat weiter einen inneren Trommelring
oder eine Dämpfungsschicht mit
einer Anzahl von kleinen Öffnungen,
die in einem Ausführungsbeispiel
kleine sich verjüngende
oder konische Bohrungen sein können.
Der einzige Zweck dieser Dämpfungsschicht
ist das Vermindern des Differentialdrucks, der von einem Unterdruck
von dem zentralen Vakuumkanal auf die sich bildende Fläche des
Formdrahts aufgebracht wird,. Die kleinen Bohrungen werden notwendigerweise
nur einen begrenzten Teil des Gesamtbereichs der Dämpfungsschicht
belegen. Infolgedessen ist diese Schicht bei einem Formdraht nicht
anwendbar.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Faserverteiler
von der eingangs genannten Art zu schaffen, der auch bei einer Mischung
aus kurzen und langen Fasern und mit einer hohen Kapazität konstant
eine gleichförmige
und homogene Faserschicht auf dem Formdraht besser bilden kann, als
dies heute der Fall ist.
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Die
neuen und einzigartigen Merkmale der Erfindung, durch die dieses
erreicht wird, ist die Tatsache, dass die Strömungsöffnungen der Basis durch Trennwände gebildet
wird, die nach unten hin divergieren. Der sich bildende Rutscheffekt,
der durch die Öffnungen
der Basis erzeugt wird, verhindert so wirksam, dass die Fasern sich
festsetzen.
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Jede Öffnung kann,
beispielsweise, eine quadratische oder rechteckige Erstreckung haben.
In beiden Fällen
kann derselbe erhebliche Vorteil erreicht werden, dass die Fasern
nicht gefangen werden und die Öffnungen
nicht blockieren.
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In
Abhängigkeit
von der Struktur, die das sich ergebende Fasergewebe haben soll
und den Eigenschaften der verwendeten Fasern, können sich die beiden gegenüberliegenden
Seiten jeder der Öffnungen
in derselben Richtung wie der Transportrichtung des Formdrahtes
erstrecken, oder kann alternativ, einen Winkel zu dem Formdraht
bilden.
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Bei
einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel
kann die Basis des Faserverteilers ein Gitter mit Gitterstangen
bilden, wobei jede Gitterstange zwei Seiten hat, die in einer Richtung
nach unten konvergieren, und die eine Teilung in der Flussöffnung bilden.
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Ein
solches Gitter kann leicht eine ausreichende Stärke besitzen, um der Last der
Differenz der Brücke
zu widerstehen, die die Saugeinheit am Gitter erzeugt. Der Rutscheffekt
am Gitter tritt auf, da die Gitterstäbe im Querschnitt von der Oberseite
des Gitters gesehen sich zur Unterseite des Gitters verjüngen.
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Da
Gitter kann zweckdienlicherweise mit sich kreuzenden Gitterstangen
gebildet werden, die an den Ecken der Öffnungen, z. B. durch Schweißen oder
Löten,
befestigt sind. Solche Befestigungen können leicht Unregelmäßigkeiten
in der Oberfläche aufweisen,
in denen die Fasern festgehalten werden können. Um dieses Risiko zu vermindern,
kann das Gitter z. B. mit Teflon beschichtet werden. Dieses Teflon
wird nicht nur die Unregelmäßigkeiten
decken, sondern wird auch dem Gitter eine gleichmäßige und ebene
Oberfläche
mit einem sehr niedrigen Reibungskoeffizienten geben.
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Es
wird so weiter der erhebliche Vorteil erreicht, dass die Fasern
leichter über
die obere Seite des Gitters streichen und so die Verteilung entlang seiner
Fläche
verbessern. Die Fasern werden gleichförmiger verteilt. Gleichzeitig
werden die Fasern während
ihrer Passage durch die Gitteröffnungen
einen minimalen Widerstand erfahren.
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Es
ist zu beachten, dass derselbe Vorteil durch das Beschichten einer
Basis, die nicht wie ein Gitter geformt ist, erreicht werden kann
und dass die Öffnungen
nicht notwendigerweise quadratisch oder rechteckig sein müssen oder
sondern auch jede andere geeignete Form haben, beispielsweise rhombisch
sein können.
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Die
Erfindung wird im Folgenden in größeren Einzelheiten beschrieben,
die lediglich ein Ausführungsbeispiel
zeigen mit vorteilhaften Eigenschaften und Wirkungen der Erfindung
wie sie sich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ergeben. Es zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht eines Faserverteilers entsprechend der
Erfindung, der über
einen teilweise dargestellten Formdraht angeordnet ist;
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2 eine
Draufsicht des Faserverteilers aus 1;
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3 eine
perspektivische Draufsicht eines Fragments des Basisgitters des
Faserverteilers dargestellt in 1 und 2;
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4 einen
Querschnitt einer Gitterstange für
ein Basisgitter aus 3;
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5 dieselbe
Gitterstange, aber mit einer beschichteten Oberfläche und
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6 eine
zweite Ausführungsform
eines Basisgitters entsprechend der Erfindung.
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Im
Folgenden wird angenommen, dass der Faserverteiler nach der Erfindung
zu einem System gehört,
dass ein Papiervlies in der Form von Papier oder synthetischen Papiermaterialien
von der Art, die typischerweise für verschiedene Papierprodukte
und Hygieneartikel verwendet werden, gehört.
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In
den 1 und 2 ist der Faserverteiler 1 mit
einem relativ geringen Abstand oberhalb eines Formdrahtes 2 der
ein Teil des Systems ist, angeordnet.
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Der
Faserverteiler hat ein Gehäuse 3 mit
einem kombinierten Faser- und Lufteinlass 4 und einer Basis 6 mit
einer großen
Anzahl von gleichmäßig verteilten
Strömungsöffnungen 7.
In dem gezeigten Beispiel sind drei Reihen von Rotoren 8 oberhalb
der Basis angeordnet. In jeder Reihe sind acht Rotoren 8 vorgesehen,
die jeweils eine sich drehende vertikale Welle mit einem unteren
Flügeln 10 aufweisen.
Während
des Betriebs werden die Rotoren von einer (nicht gezeigten) Antriebseinheit
in Drehung versetzt.
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Lediglich
das vordere Ende des Formdrahtes 2 ist dargestellt. Während des
Betriebs läuft
dieses mit einem oberen Drahtteil 11 und einem unteren Drahtteil 12 über Rollen 13 in
der Richtung, die durch den Pfeil angegeben ist. Der Formdraht weist
ein Netz mit einer Maschenweite auf, die klein genug ist, um eine
erhebliche Menge der Fasern daran zu hindern, hindurch zu treten.
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Eine
Saugbox 14 ist unter dem oberen Drahtteil 11 des
Formdrahts angeordnet. Während
des Betriebs saugt eine Vakuumpumpe 15 Luft aus diesen durch
einen Luftkanal 16.
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Wenn
das System in Betrieb ist, erzeugt die Vakuumpumpe 15 einen
Unterdruck in der Saugbox 14. Der Unterdruck wird über das
Sieb in dem oberen Drahtteil 11 des Formdrahts 2 und
die Öffnungen 7 der
Basis 6 auf das Gehäuse 3 übertragen.
Von hier werden die Fasern, bzw. die Luft in das Gehäuse über den
kombinierten Faser- und Lufteinlass 4 gesaugt. Die Luft
strömt
weiter durch die Öffnungen
der Basis und des Siebes des Formdrahts herab zu dem Saugkasten 14.
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Die
Rotoren 8 versetzen die Fasern über die obere Seite der Basis 6 entlang
der Wege, die durch die gepunkteten Linien angegeben ist, in Strömung. Die
Fasern werden so gleichförmig über die
gesamte Erstreckung der Basis verteilt.
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Der
Luftstrom durch die Öffnungen 7 der
Basis 6 sammelt nacheinander einige der Fasern, die entlang
der oberen Seite der Basis herab auf den Formdraht 2 strömen, ab,
wo die Mehrzahl der Fasern verbleiben, da sie nicht dazu in der
Lage sind, das feine Sieb des Formdrahts zu durchdringen. Der obere
Weg 11 des Formdrahts 2 transportiert die gebildete
Faserschicht 17 weiter in die Richtung des Pfeils zur Behandlung
in der nachfolgenden Verarbeitungsstufe des Systems.
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3 zeigt
fragmentarisch eine Faserverteilungsbasis in der Form eines Gitters 18,
die aus miteinander verschweißten,
gekreuzten Gitterstangen 19 besteht. Diese definieren die
Strömungsöffnungen 20.
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Die
Gitterstangen müssen
ein ausreichendes Widerstandsmoment gegen Biegung haben, um sicherzustellen,
dass das Gitter in seiner Gesamtheit fest genug ist, um Last von
dem Differentialdruck über
dem Gitter, der durch die Vakuumpumpe gebildet ist, zu absorbieren.
Um die Kapazität
des Faserverteilers auf dem erforderlichen hohen Niveau zu halten,
müssen
die Stangen verhältnismäßig schmal sein,
so dass sie nicht zu sehr den gesamten Strömungsbereich des Gitters blockieren.
Da die Gitterstangen ein vergleichsweise großes Widerstandsmoment haben,
ist es erforderlich, dass die Stangen verhältnismäßig groß sind.
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Die
Strömungsöffnung 20 hat
daher das Erscheinungsbild von Kanälen, durch die sich die Fasern
bei dem Passieren zwischen der oberen und der unteren Seite des
Gitters hindurch zwängen
müssen. Die
Fasern werden dagegen dazu neigen, sich zu verdichten und die kanalförmigen Strömungsöffnungen
zu blockieren.
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Wie
in 4 gezeigt, verjüngen sich die Gitterstangen
in einer Richtung nach unten, so dass eine Gleitfläche in den
kanalförmigen
Strömungsöffnungen
gebildet wird. Dies hindert die Fasern daran, sich zu verdichten.
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Die
beiden Seiten jeder Stange bilden zueinander einen Winkel zwischen
5 und 35° und
bevorzugt zwischen 10 und 25°.
Dies bewirkt ein gutes Gleiten bei gleichzeitiger Festigkeit der
Stange.
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Eine
feste Stange, die gleichzeitig den Strömungsbereich des Gitters so
wenig wie möglich
blockiert, wird auch dadurch erreicht, dass die Höhe der Stange
zwischen dem ein- und fünffachen
größer ist, als
die Breite an der oberen Seite des Gitters. Der Vorteil eines solchen
engen und schmalen Gitterstangenprofils besteht darin, dass es für die langen synthetischen
Fasern unmöglich
oder wenigstens sehr schwierig ist, sich an den Stangen zu verhaken.
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5 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
nach der Erfindung, bei dem alle Gitterstangen 21 mit,
beispielsweise, Teflon 22 beschichtet sind. Dies dient dazu,
den Reibungskoeffizienten der Fläche
zu reduzieren und Unregelmäßigkeiten,
wie sie sich beispielsweise aus Schweißungen in den Ecken zwischen
einander kreuzenden Stangen entstehen, zu glätten.
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6 zeigt
eine Abwandlung 23 des in 3 gezeigten
Ausführungsbeispiels 18.
Hier werden dieselben Gitterstangen 19 verwendet, in diesem Fall
sind sie aber übereinander
angeordnet. Bei einer solchen Ausbildung ist es einfach, die Gitterstangen miteinander
durch Punktschweißung
zu verbinden. Diese Ausbildung ist insbesondere für Gitter
mit rechteckigen Öffnungen
geeignet.