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Title:
DEVICE AND METHOD FOR FORMING A PULP LAYER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/036126
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and a device for the initial formation of a fibrous material layer. The inventive method is characterized in that at least one of the screening surfaces (12, 13) is accompanied, at least in the pulp suspension acceleration (IV) area, by a water-impermeable surrounding surface (10, 11) located on the opposite side to the pulp suspension flow, said surrounding surface moving in the same direction as the screening surface (12, 13). The inventive device is characterized in that a water-impermeable (10, 11) surrounding guiding surface is provided for each screen (12, 13), said surface being able to accompany the screening strip(s) (12, 13) at the same speed and in the same direction as the screening surfaces (12, 13) at least in the pulp suspension acceleration area (IV) located on the opposite side to the pulp suspension flow.

Inventors:
HESS HARALD (DE)
STOTZ WOLF GUNTER (DE)
OPLETAL FRANK (DE)
Application Number:
PCT/DE1998/000414
Publication Date:
August 20, 1998
Filing Date:
February 13, 1998
Export Citation:
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Assignee:
VOITH SULZER PAPIERMASCH GMBH (DE)
HESS HARALD (DE)
STOTZ WOLF GUNTER (DE)
OPLETAL FRANK (DE)
International Classes:
D21F1/02; D21F9/00; (IPC1-7): D21F9/00; D21F1/02; D21F9/02
Foreign References:
EP0504123A11992-09-16
US2760411A1956-08-28
DE2004775A11970-09-03
DE4422907A11996-01-11
DE1561688A11970-04-23
DE575332C1933-04-27
GB1247013A1971-09-22
Attorney, Agent or Firm:
Binder, Armin (Ichenhausen, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. 1 Verfahren zur initialen Bildung einer Faserstofflage, wie z.B. eine Papier, Karton oder VliesBahn, mit folgenden Merkmalen: 1.1 maschinenbreite Verteilung der zugeführten Stoffsuspension, 1.2 Erzeugung von Turbulenz über die gesamte Maschinenbreite, 1.3 Einbringung der Stoffsuspension zwischen zwei endlos umlaufende Entwässerungssiebe, wobei 1.4 die Stoffsuspension über die Maschinenbreite hinweg und über einen wesentlichen Teil der Beschleunigungsstrecke von sich verengenden Siebflächen geführt wird und 1.5 Beschleunigung der Stoffsuspension, dadurch gekennzeichnet, da 1.6 mindestens eine der Siebflächen (12, 13) zumindest im Bereich der Beschleunigung (IV) der Stoffsuspension auf der, vom Stoffsuspensionsstrom abgekehrten, Seite von einer wasserundurchlässigen, umlaufenden Fläche (10, 25, 26), welche sich in gleicher Richtung bewegt wie die Siebfläche (12, 13), begleitet wird.
2. Verfahren zur Bildung einer Faserstofflage, wie z.B. eine Papier, Karton oder VliesBahn, mit folgenden Merkmalen: 2.1 maschinenbreite Verteilung der zugeführten Stoffsuspension, 2.2 maschinenbreite Erzeugung von Turbulenz, 2.3 anschlie end Beschleunigung und Aufbringung der Stoffsuspension auf ein endlos umlaufendes Entwässerungssieb oder Band, wobei 2.4 die Stoffsuspension über die Maschinenbreite hinweg und über einen wesentlichen Teil der Beschleunigungsstrecke von mindestens einer Siebfläche geführt wird, die sich eine in Strömungsrichtung bewegt, dadurch gekennzeichnet, da 2.5 die Siebfläche (12, 13) zumindest im Bereich der Beschleunigung (IV) der Stoffsuspension auf der, vom Stoffsuspensionsstrom abgekehrten, Seite von von einer wasserundurchlässigen Fläche (10, 11, 24, 25) welche sich mit gleicher Geschwindigkeit und Richtung bewegt wie die Siebflächen, begleitet wird.
3. Verfahren gemä einem der Oberbegriffe der Ansprüche 12 oder gemä einem der Ansprüche 12, dadurch gekennzeichnet, da das Verhältnis der Eingangsgeschwindigkeit (VE) der Stoffsuspensionsströmung in den Beschleunigungsbereich (IV) zur Ausgangsgeschwindigkeit (VA) der Stoffsuspension aus dem Beschleunigungsbereich (VENA) kleiner 1/(1,5), vorzugsweise kleiner 1/2, vorzugsweise kleiner 1/3, vorzugsweise kleiner 1/4 vorzugsweise kleiner 1/5 beträgt.
4. Verfahren gemä einem der Oberbegriffe der Ansprüche 12 oder gemä einem der Ansprüche 13, dadurch gekennzeichnet, da der Faserstofflage die Konzentration der Stoffsuspension und / oder die Grö e des Volumenstromes über die Maschinenbreite sektional gesteuert und / oder geregelt wird.
5. Verfahren gemä einem der Ansprüche 14, dadurch gekennzeichnet, da mindestens eine der bewegten Siebflächen (12,13) im Beschleunigungsbereich (IV) entlang einer Kreislinie verläuft.
6. Verfahren gemä einem der Ansprüche 15, dadurch gekennzeichnet, da mindestens eine der bewegten Siebflächen (12, 13) im Beschleunigungsbereich (IV) linear verläuft.
7. Verfahren gemä einem der Ansprüche 16, dadurch gekennzeichnet, da mindestens eine der bewegten Siebflächen (12,13) im Beschleunigungsbereich (IV) entlang einer Parabel oder Hyperbellinie verläuft.
8. Verfahren gemä einem der Ansprüche 17, dadurch gekennzeichnet, da die Geschwindigkeit (VB) der bewegten Siebfläche (12, 13) in einem Bereich liegt, der sich von etwas unter der Eingangsgeschwindigkeit (VE) der Stoffsuspensionsströmung in den Beschleunigungsbereich (IV) bis etwas über der Ausgangsgeschwindigkeit (VA) der Stoffsuspension aus dem Beschleunigungsbereich erstreckt.
9. Verfahren gemä einem der Ansprüche 17, dadurch gekennzeichnet, da die Geschwindigkeit (VB) der bewegten Siebflächen (12, 13) mindestens gleich der Eingangsgeschwindigkeit (VE) der Stoffsuspensionsströmung in den Beschleunigungsbereich (IV) ist.
10. Verfahren gemä einem der Ansprüche 17, dadurch gekennzeichnet, da die Geschwindigkeit (V5) der bewegten Siebfläche(n) (12, 13) im wesentlichen gleich der Ausgangsgeschwindigkeit (VA) der Stoffsuspension aus dem Beschleunigungsbereich (IV) ist.
11. Verfahren gemä einem der Ansprüche 110, dadurch gekennzeichnet, da bereits im Beschleunigungsbereich (IV) mit der Entwässerung begonnen wird.
12. Verfahren gemä einem der Ansprüche 111, dadurch gekennzeichnet, da der Abstand zwischen dem Ende der Turbulenzerzeugung und dem Ende des Beschleunigungsbereiches an die Maschinengeschwindigkeit und/oder die Konsistenz der Stoffsuspension und/oder der Stoffsorte angepa t wird.
13. Verfahren gemä einem der Ansprüche 112, dadurch gekennzeichnet, da die Wirklänge des turbulenzerzeugenden Bereiches (II) an die Maschinengeschwindigkeit und/oder die Konsistenz der Stoffsuspension und/oder der Stoffsorte angepa t wird.
14. Vorrichtung zur Bildung einer Faserstofflage, wie z.B. eine Papier, Karton oder VliesBahn, mit: 14.1 einer Verteilvorrichtung, die die zugeführte Stoffsuspension über die gesamte Maschinenbreite verteilt, 14.2 mindestens einer Vorrichtung zur Erzeugung von Turbulenz in der Stoffsuspensionsströmung, 14.3 nachfolgend einer Beschleunigungsstrecke mit sich stetig reduzierendem Strömungsquerschnitt und 14.4 ein oder zwei durch einen wesentlichen Teil der Beschleunigungsstrecke verlaufende(s), endlose(s) Sieb(e), dadurch gekennzeichnet, da 14.5 zu mindestens einem Sieb (12,13) eine wasserundurchlässige, umlaufende Führungsfläche (25, 26) vorgesehen ist, welche die mindestens eine Siebbahn zumindest im Bereich der Beschleunigung der Stoffsuspension auf der vom Stoffsuspensionsstrom abgekehrten Seite mit gleicher Richtung und vorzugsweise gleicher Geschwindigkeit wie die Siebflächen begleiten kann.
15. Vorrichtung gemä dem der Oberbegriff des Anspruches 14 oder gemä dem Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, da der Stoffauflauf mindestens zwei Zuführungen (2) für ein zusätzliches Fluid aufweist und der Stoffmengendurchflu und/oder die Stoffkonzentration abschnittsweise einstellbar ist.
16. Vorrichtung gemä einem der Ansprüche 1415, dadurch gekennzeichnet, da mindestens eine Führungsfläche durch ein endloses, undurchlässiges Band (25, 26) gebildet wird.
17. Vorrichtung gemä einem der Ansprüche 1416, dadurch gekennzeichnet, da mindestens eine der Führungsflächen durch Stützelemente (24) gestützt wird.
18. Vorrichtung gemä einem der Ansprüche 1417, dadurch gekennzeichnet, da mindestens eine Führungsfläche durch eine Walze (10,11) gebildet wird.
19. Vorrichtung gemä einem der Ansprüche 1418, dadurch gekennzeichnet, da Mittel vorgesehen sind, wenigstens eine der bewegten Begrenzungsflächen (19, 20) mit einer Geschwindigkeit zu bewegen, die mindestens der Strömungsgeschwindigkeit der vorbeiströmenden Stoffsuspension beziehungsweise deren Mittelwert entspricht.
20. Vorrichtung gemä einem der Ansprüche 1419, dadurch gekennzeichnet, da mindestens im Beschleunigungsbereich (IV) über die Maschinenbreite verlaufend Vorrichtungen zur Trennung, vorzugsweise durch Trennlamellen (23), jeweils mindestens zweier Stoffsuspensionsströme vorgesehen sind.
21. Vorrichtung gemä einem der Ansprüche 1420, dadurch gekennzeichnet, da die einer Vorrichtung zur Erzeugung von Turbulenzen ein Turbulenzeinsatz mit einem Rohrbündel (4) ist, wobei die Wirklänge des Turbulenzeinsatzes verstellbar vorgesehen ist.
22. Vorrichtung gemä Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, da die Rohre des Rohrbündels (4) teleskopartig ausgebildet sind und die einzelnen Abschnitte gegeneinander verschiebbar ausgebildet sind.
23. Vorrichtung gemä einem der Ansprüche 1522, dadurch gekennzeichnet, da der Teil des Beschleunigungsbereiches (IV), durch den das Sieb läuft, mindestens teilweise als Entwässerungselement ausgebildet ist.
24. Vorrichtung gemä Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, da wenigstens eines der Entwässerungselemente über eine Unterdruckabsaugung verfügt.
25. Vorrichtung gemä einem der Ansprüche 1424, dadurch gekennzeichnet, da im Bereich des Siebeinlaufs in den Beschleunigungsbereich (IV) Breitstreckwalzen vorgesehen sind.
26. Vorrichtung gemä einem der Ansprüche 1425, dadurch gekennzeichnet, da die, im Bereich der Vorrichtung verwendeten Walzen zumindest teilweise als durchbiegungsgesteuerte Walzen ausgeführt sind.
27. Vorrichtung gemä einem der Ansprüche 1426, dadurch gekennzeichnet, da im Bereich des Eintritts des Siebes in den Beschleunigungsbereich mindestens eine Umlenkung über gekrümmte Leisten vorgesehen ist und mindestens an einer Stelle eine Wassereinspeisung vorgesehen ist.
28. Vorrichtung gemä einem der Ansprüche 1427, dadurch gekennzeichnet, da der Teil der Beschleunigungsbereiches, durch den das Sieb läuft, eine Anfangshöhe hat, die mindestens 50% der Höhe des Endes des Turbulenzeinsatzes aufweist.
29. Vorrichtung gemä einem der Ansprüche 1428, dadurch gekennzeichnet, da der Teil der Beschleunigungsbereiches, durch den das Sieb läuft, eine Anfangshöhe hat, die mindestens die 1,5 fache, vorzugsweise mindestens die 2fache, vorzugsweise mindestens die 34achse, vorzugsweise mindestens die 4fache, vorzugsweise mindestens die 5fache Höhe des Endes des Beschleunigungsbereiches aufweist.
Description:
Vorrichtung und Verfahren zur Bildung einer Papierstofflage Die Erfindung betriffl eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bildung einer Papierstofflage gemä den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Bei der Herstellung von Papier liegt ein wichtiger und für die spätere Qualität des Papieres entscheidender Schritt in der Formierung, also der anfänglichen Bildung einer Papierstofflage aus einer Stoffsuspension.

Hierzu wird die Stoffsuspension - abgesehen von bestimmten gewünschten Abweichungen - möglichst gleichmä ig über die Maschinenbreite verteilt einem Stoffauflauf zugeführt. Im Stoffauflauf wird meistens der Stoffsuspension mit Hilfe eines Turbulenzeinsatzes eine gewünschte Mikroturbulenz auferlegt, die dafür sorgt, da trotz der vorhandenen, ausrichtenden Kräfte in der Strömung keine vorherrschende Lagerichtung der Faserstoffe zum Tragen kommt, damit das Papier möglichst isotrope, beziehungsweise Eigenschaften in der gewünschten Ausrichtung erhält.

Nachfolgend wird die Stoffsuspension vor dem Durchgang durch eine Düse beschleunigt und mit einer Geschwindigkeit auf oder zwischen Siebe eingebracht, die etwa der Strahlgeschwindigkeit am Auftreffpunkt entspricht.

In dieser Beschleunigungsphase sollen nun im Gegensatz zum Bereich des Turbulenzeinsatzes möglichst keine (zusätzlichen, makroskopischen) Turbulenzerscheinungen auftreten, da diese aufgrund ihrer Ausdehnung die Gleichmä igkeit der Blattbildung stören. Im weiteren Verlauf des Prozesses triffl der Stoffsuspensionsstrahl mit hoher Geschwindigkeit - insbesondere bei schnell laufenden Papiermaschinen - auf die Oberfläche der Siebe auf.

Bei der Auftreffgeschwindigkeit der Suspension auf das Sieb wird teilweise auch mit einer bestimmten Differenzgeschwindigkeit zwischen Suspensionsstrahl und Sieb gearbeitet, um die Faserausrichtung an der Oberfläche des entstehenden Papieres zu beeinflussen. Bei diesem Auftreffen des Suspensionsstrahles treten Impulse auf, die unerwünschte

Begleiteffekte mit sich bringen. So kann beispielsweise ein unerwünschter Einflu auf die Faserorientierung entstehen, oder ein unerwünscht vermehrter Durchtritt von Fasern und Füllstoffen durch das Sieb die Folge sein.

In der Fachwelt besteht das Bestreben, die oben genannten und unerwünschten Effekte soweit wie möglich zu vermeiden.

In der US 5,298,125 wird zur Vermeidung der beschriebenen Effekte beim Auftreffen des Suspensionsstrahls auf die Sieboberfläche eines Langsiebes vorgeschlagen, die Sieboberfläche vor dem Auftreffen der Stoffsuspension mit einer Wasserschicht zu belegen. Nachteilig ist hierbei allerdings, da das beschriebene Verfahren einerseits nicht auf moderne und schnell laufende Doppelsiebmaschinen anwendbar ist und andererseits bei hohen Strahlgeschwindigkeiten die Gefahr des Durchschlagens des Stoffstrahles auf das Sieb besteht, wobei dann wieder die bekannten Nachteile entstehen.

Au erdem wird auf diese Weise der Wasserkreislauf erhöht, was zu einer ungünstigen Kostenrechnung führt.

Eine weitere Möglichkeit zur Reduktion der oben beschriebenen Nachteile ist dadurch gegeben, da das Sieb beziehungsweise die Siebe die zur Entwässerung der Stoffsuspension dienen durch den Düsenraum des Stoffauflaufes hindurchgeführt werden. Hiermit wird versucht die Probleme am sonst gegebenen Auftreffpunkt des Stoffstrahles zu vermeiden.

Diesbezüglich wird auf die Schriften DE-PS 732 987, DE-PS 575 332, DE- GM 73 39 859, DE-OS 20 04 775, DE-AS 1931 686, DE-OS 1561 688, GB 12 47 013 und US 1875 075 hingewiesen.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur initialen Blattbildung einer Papierstofflage zu beschreiben, welche eine weiter verbesserte Formation und Gleichmä igkeit des Papieres bewirkt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemä durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Verfahrensansprüche, beziehungsweise der unabhängigen Vorrichtungsansprüche gelöst.

Demgemä wird das Verfahren mit den Merkmalen der Oberbegriffe aus den Ansprüchen 1 und 2 dahingehend verbessert, da die Stoffsuspension über die Maschinenbreite hinweg und über einen wesentlichen Teil der Beschleunigungsstrecke von sich verengenden Begrenzungsflächen, die sich in Strömungsrichtung bewegen, geführt wird. Damit wird erreicht, da die Differenzgeschwindigkeit mit zunehmender Beschleunigung zwischen den wesentlichen Begrenzungsflächen des Düsenraumes und der Stoffsuspensionsströmung, statt grö er zu werden, reduziert wird und damit auch die Neigung zu Turbulenzen verringert wird.

Verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungsformen dieses Verfahrens liegen darin, da mindestens eine der bewegten Begrenzungsflächen entlang einer Ebene, einer Zylinderfläche oder entlang einer Parabel- oder Hyperbellinie verläuft, wobei natürlich auch Kombinationen gewählt werden können.

Entsprechend einer weiteren Verbesserung des erfindungsgemä en Verfahrens kann vorgesehen werden, da die Geschwindigkeit V der bewegten Begrenzungsfläche in einem Bereich liegt, der sich von etwas unter der Eingangsgeschwindigkeit VE der Stoffsuspensionsströmung in den Beschleunigungsbereich bis etwas über der Ausgangsgeschwindigkeit VA der Stoffsuspension aus dem Beschleunigungsbereich erstreckt. Das hei t

die Geschwindigkeit kann einen Wert von z.B. 0,9 x VE VB < 1,1 X VA annehmen.

Wird die Geschwindigkeit der bewegten Begrenzungsfläche gleich oder nahe der Ausgangsgeschwindigkeit der Stoffsuspension aus dem Beschleunigungsbereich gewählt, so entsteht am Eintritt in den Beschleunigungsbereich eine positive Geschwindigkeitsdifferenz von der Strömung zur Begrenzungsfläche. Hierdurch wird die Beschleunigung der Stoffsuspension in der Nähe der Begrenzungsflächen unterstützt.

Vorteilhaft ist auch, wenn das Verhältnis VENA der Eingangsgeschwindigkeit VE der Stoffsuspensionsströmung in den Beschleunigungsbereich IV zur Ausgangsgeschwindigkeit VA der Stoffsuspension aus dem Beschleunigungsbereich kleiner 1/(1,5), vorzugsweise kleiner 1/2, vorzugsweise kleiner 1/3, vorzugsweise kleiner 1/4, vorzugsweise kleiner 1/5 beträgt.

Alle o.g. Ma nahmen zur Reduktion der Differenzgeschwindigkeit führen zu einer sanfteren und frühzeitigen Schichtbildung von Papierstoff auf der Oberfläche des Siebes und damit zu einer Verbesserung der Retention von Füllstoffen.

Gemä einer weiteren Fortbildung des erfindungsgemä en Verfahrens wird bereits im Beschleunigungsbereich mit der Entwässerung begonnen. Hiermit wird die Ausrichtungstendenz der Fasern in Laufrichtung erhöht, was für manche Papiersorten wünschenswert ist.

Bei der erfindungsgemä en Vorrichtung - beziehungsweise allgemein bei einem Stoffauflauf mit durch den Düsenbereich verlaufenden Sieben - können Fehler bezüglich des Massenquerprofils und des

Faserorientierungsquerprofils auftretend. Dabei kann es dadurch, da keine Möglichkeit zur Veränderung des Auslaufspaltes durch sektional veränderbare Lippen besteht, vermehrt zu Flächengewichtsquerprofil- Fehlern kommen, insbesondere dadurch, da das durchlaufende Sieb über die Maschinenbreite hinweg unterschiedliche Filtereigenschaften beziehungsweise Wasseraufnahmefähigkeit aufweist. Entsprechend einem forfführenden Erfindungsgedanken kann dieses Problem durch abschnittsweise Steuerung und/oder Regelung der Konzentration der Stoffsuspension und/oder der Grö e des Volumenstroms der Stoffsuspension über die Maschinenbreite ausgeglichen werden. Hierdurch wird in erster Linie eine Beeinflussung und Verbesserung des Flächengewichtsquerprofiis, aber auch des Faserorientierungsquerprofils erreicht. Bezüglich dieser Ausgestaltung der Querprofilbeeinflussung und Steuerung wird auf die Schriften DE 35 14 554, DE 40 19593 und DE 4422 907 der Anmelderin hingewiesen. Der Offenbarungsgehalt dieser Schriften wird hiermit vollinhaltlich in diese Anmeldung übernommen.

Ein weiteres Problem wird durch die hochwertige Ausgestaltung des Stoffauflaufes sichtbar. Der erfindungsgemä e Stoffauflauf ist mit einem Turbulenzeinsatz versehen ist, der eine gleichmä ige Mikroturbulez erzeugt, um ein Papier möglichst gleichmä iger Qualität zu erzeugen. Beispielsweise kann der Turbulenzeinsatz im wesentlichen aus einem Bündel von Rohren bestehen. Beim Durchtritt der Stoffsuspension durch die Rohre entsteht eine Mikroturbulenz in jedem Kanal durch die eine Enfflockung der Stoffsuspension angestrebt wird. Da die Konstruktion der Auslaufdüse in Verbindung mit dem Turbulenzeinsatz auf eine bestimmte Maschinengeschwindigkeit und auf eine bestimmte Papierqualität - d.h. eine bestimmte Zusammensetzung der Stoffsuspension - abgestimmt ist, gibt es nur einen kleinen Bereich der Maschinengeschwindigkeit und Stoffzusammensetzung, in dem der gegebene Stoffauflauf mit seinem

Turbulenzeinsatz optimal arbeitet. In den benachbarten Geschwindigkeitsbereichen kommt es dazu, da die Teilung des Turbulenzeinsatzes "durchschlägt" und sich Entmischungsstreifen beziehungsweise Faserorientierungsstreifen im fertigen Papier bilden. D.h.

es bildet sich die Strukturfleilung des Turbulenzeinsatzes auf dem fertigen Papier ab. Dieses Verhalten ist besonders ausgeprägt, wenn Gap-Former eingesetzt werden, beziehungsweise bei der Herstellung von Druckpapieren.

Erfindungsgemä kann dieses Problem nun dadurch gelöst werden, da die Wirklänge des Turbulenzeinsatzes verstellt wird, beziehungsweise da der Abstand zwischen dem Ende der Turbulenzerzeugung und dem Ende des Beschleunigungsbereiches - dies ist meist der Beginn des Entwässerungsbereich - variiert und an die jeweilige Maschinengeschwindigkeit und/oder die jeweilige Konsistenz der Stoffsuspension und/oder der Stoffsorte angepa t wird.

Die oben dargestellten Verfahren eignen sich ebenso für die Herstellung von einschichtigen, wie auch mehrschichtigen Papieren und Kartons.

Zur Lösung der Aufgabe der Erfindung wird auch eine Vorrichtung zur Bildung einer Papierstofflage mit den Merkmalen der Oberbegriffe der unabhängigen Vorrichtungsansprüche vorgeschlagen, wobei zu jedem Sieb je eine wasserundurchlässige, umlaufende Führungsfläche vorgesehen ist, welche dir Siebbahn(en) zumindest im Bereich der Beschleunigung der Stoffsuspension auf der, jeweils vom Stoffsuspensionsstrom abgekehrten Seite mit gleicher Richtung und vorzugsweise auch gleicher Geschwindigkeit wie die Siebflächen begleiten kann beziehungsweise können.

Gemä dem weiteren Aspekt der Flächengewichtsquerprofilregelung wird vorgeschlagen den Stoffauflauf gemä der Oberbegriffe der unabhängigen Vorrichtungsansprüche dahingehend weiterzubilden, da der Stoffauflauf

mindestens zwei Zuführungen für ein zusätzliches Fluid aufweist und damit der Stoffmengendurchflu und/oder die Stoffkonzentration abschnittsweise einstellbar oder regelbar ist.

Eine anderer Aspekt der Erfindung besteht darin, die Wirklänge des Turbulenzeinsatzes variabel zu gestalten beziehungsweise den Abstand des Turbulenzeinsatzes vom Ende des nachfolgenden Beschleunigungsbereiches variabel zu gestalten und damit die Blattbildungsvorrichtung einfach an unterschiedliche Maschinengeschwindigkeiten anpassen zu können. Dies kann beispielsweise durch eine teleskopartige Ausbildung des Turbulenzeinsatzes geschehen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in den nachfolgenden Figurenbeschreibungen dargestellt.

Es versteht sich, da die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Nachfolgend wird die Erfindung in besonderen Ausgestaltungsformen beschrieben. Die Figuren zeigen im einzelnen: Figur 1: Erfindungsgemä e Vorrichtung mit zwei kreisförmig gekrümmten Begrenzungsflächen; Figur 1 a: Erfindungsgemä e Vorrichtung mit einer kreisförmig gekrümmten Begrenzungsfläche;

Figur 2: Erfindungsgemä e Vorrichtung mit zwei kreisförmig gekrümmten Begrenzungsflächen und nachfolgend gekrümmten, feststehenden Entwässerungselement; Figur 3: Erfindungsgemä e Vorrichtung mit zwei ebenen Begrenzungsflächen im Beschleunigungsbereich; Figur 3a: Vorrichtung wie Fig. 3, jedoch zusätzlich mit wasserundurchlässigen umlaufenden Band; Figur 4: Vorrichtung entsprechend Figur 3, jedoch mit Entwässerungselement im gesamten Düsenbereich; Figur 5: Vorrichtung entsprechend Figur 3, jedoch mit Entwässerungselement im Teil des Düsenbereichs; Figur 6: Vorrichtung entsprechend Figur 3, jedoch mit einem Trennelement im Düsenbereich; Figur 6a: Vorrichtung wie Fig. 6, jedoch zusätzlich mit wasserundurchlässigen umlaufenden Band; Figur 7: Vorrichtung entsprechend Figur 6, jedoch mit zwei Trennelementen und Entwässerungselementen im Düsenbereich; Figur 8: Vorrichtung mit undurchlässigem Band als bewegte Begrenzungsfläche; Figur 9: Vorrichtung mit undurchlässigem Band zur Versiegelung des Siebes im Düsenbereich; Figur 10-13: Teile der erfindungsgemä en Vorrichtung in 3-dimensionaler Darstellung; Figur 14: Stoffauflauf mit kombiniert längenverstellbarer Auslaufdüse und Turbulenzeinsatz und Siebdurchführung durch einen Teil der Auslaufdüse.

Die Figur 1 zeigt schematisch im Querschnitt eine erfindungsgemä e Vorrichtung zur Bildung einer Papierstofflage mit der am Unterrand der Figur

dargestellten korrespondierenden Bereichseinteilung. Im ersten Stoffzufuhrbereich list die maschinenbreite Stoffzuführung mit dem Hauptstoffstrom 1 und dem Stoffstrom zur Profilkorrektur 2 nur angedeutet, diese entspricht dem derzeitigen Stand der Technik einer sektionalen Volumenstrom- und Stoffdichtebeeinflussung. Der Stoffzuführung folgt der Turbulenzbereich II mit dem Turbulenzerzeuger 3, der beispielhaft mit einem Rohrbündel 4 ausgestattet ist. Auch im Rohrbündel 3,4 kann Stoffstrom zur Profilkorrektur 2 vorgesehen werden. Das Rohrbündel 4 wird auf der Ober- und Unterseite von Kanalwänden 5 begrenzt, die in diesem Beispiel sogar über das Rohrbündel 4 hinausreichen und einen Zwischenraum 6 mit parallel verlaufender Ober- und Unterseite und ohne Turbulenz erzeugende Mittel bilden. Dieser Zwischenraum 6 stellt den Übergangsbereich III dar und grenzt direkt an den Beschleunigungsbereich IV an, der beispielhaft von den beiden Sieben 12 und 13 gebildet wird, wobei diese Siebe in diesem Bereich von jeweils einer Brustwalze 10 und 11 gestützt werden und einen stetig enger werdenden Düsenraum 7 bilden, dessen Begrenzungsflächen 19, 20, mit Ausnahme der Seitenschilde, sich in Strömungsrichtung bewegen. Somit ist der Strahlnip 21 des Stoffauflaufes zwischen die beiden Brustwalzen verlagert worden und gleichzeitig ein freier Stoffstrahl, wie er im Stand der Technik üblich ist, vermieden worden. Es ist vorteilhaft mindestens eine Brustwalze 10 und/oder 11 als innengestützte Walze auszuführen, am besten sogar mit zonaler Steuerung (Regelung), um den Strahlnip über die Bahnbreite genau justieren zu können. Ebenso kann mindestens eine Brustwalze 10,11 im Falle einer Flächengewichtssteuerung mit Hilfe abschnittsweiser Zuführung eines konzentrationsändernden Fluides (z.B.

Siebwasser, Konzentrat) auch als Formierwalze ausgestaltet sein, so da die Entwässerung bereits hier beginnt. Im Anschlu an die Brustwalzen 10 und 11 folgt der Formationsbereich V, der hier nur mit seinem ersten Teil dargestellt ist und anfangs geradlinig mit dem Entwässerungselement 14 beginnt.

Die Figur 1a zeigt eine erfindungsgemä e Vorrichtung in Ausbildung eines Langsiebes mit der am Unterrand der Figur dargestellten korrespondierenden Bereichseinteilung. Wie in Figur 1 ist im ersten Stoffzufuhrbereich I die maschinenbreite Stoffzuführung mit dem Hauptstoffstrom 1 und dem Stoffstrom zur Profilkorrektur 2 nur angedeutet, diese entspricht dem derzeitigen Stand der Technik einer sektionalen Volumenstrom- und Dichtebeeinflussung. Der Stoffzuführung folgt der Turbulenzbereich II mit dem Turbulenzerzeuger 3, der beispielhaft mit einem Rohrbündel 4 ausgestattet ist. Auch im Rohrbündel 4 kann ein Fluid zur Profilkorrektur 2 zugeführt werden. Das Rohrbündel 4 wird auf der Ober- und Unterseite von Kanalwänden 5 begrenzt, die in diesem Beispiel sogar über das Rohrbündel 4 hinausreichen und einen Zwischenraum 6 mit parallel verlaufender Ober- und Unterseite und ohne Turbulenz erzeugende Mittel bilden. Dieser Zwischenraum 6 stellt den Übergangsbereich III dar und grenzt direkt an den Beschleunigungsbereich IV an. Dieser Bereich IV wird auf der Oberseite von der Oberlippe 32 und auf der Unterseite vom Sieb 13, das über die geschlossene Walzenoberfläche der Walze 11 verläuft, begrenzt und bildet einen stetig enger werdenden Düsenraum 7, dessen Begrenzungsfläche 20 sich, mit Ausnahme der Seitenschilde, in Strömungsrichtung bewegt. Erfindungsgemä kann der Raum zwischen dem Luftabstreifer 8 und dem Raum 7 als Wasserkammer 33 ausgebildet werden, durch die Wasser mit in den Raum 7 eingetragen werden kann. Die Oberlippe 32 ist beispielshaft mit einer Blende 34 ausgestattet und am Drehpunkt 35 drehbar gelagert.

Figur 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemä en Vorrichtung aus Figur 1 zwei kreisförmig gekrümmten Begrenzungsflächen, jedoch nachfolgend mit einem gekrümmtem, feststehenden Entwässerungselement 14 und einem Stoffauflauf mit einem

Steigungswinkel von ca. 45". Ansonsten entspricht die Vorrichtung der Ausführung aus Figur 1.

Eine grundsätzlich andere Ausgestaltung der erfindungsgemä en Vorrichtung ist in der Figur 3 dargestellt. Im ersten Stoffzufuhrbereich list die maschinenbreite Stoffzuführung wieder mit dem Hauptstoffstrom 1 und dem Stoffstrom zur Profilkorrektur 2 nur angedeutet. Der Stoffzuführung folgt der Turbulenzbereich II mit dem Turbulenzerzeuger 3, der beispielhaft mit einem Rohrbündel 4 ausgestattet ist. Das Rohrbündel 4 wird auf der Ober- und Unterseite von Kanalwänden 5 begrenzt. Auf den Au enseiten der Kanalwände 5 befinden sich Luftabstreifer 16, die das Mitschleppen von Fehlluft in den Düsenbereich 7 durch die hindurchgeführten Siebe 12 und 13 verhindern. Ein Zwischenraum 6 als Übergangsbereich III ist in diesem Fall nicht vorhanden, kann jedoch auch vorgesehen werden. Der Turbulenzbereich grenzt daher direkt an den Düsenraum 7 beziehungsweise den Beschleunigungsbereich IV an. Der Düsenraum 7 wird durch die beiden eben verlaufenden Siebe 12 und 13 gebildet, die über die Leitwalzen 17 und 18 herumlaufend entlang der sich konisch nähernden Au enlippen 15 zu den Brustwalzen 10 und 11 geführt werden. Die Seitenschilde sind in dieser Darstellung aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Im Anschlu an die Brustwalzen 10 und 11 folgt der Formationsbereich V, der hier nicht weiter dargestellt ist.

Figur 3a zeigt eine Variante der Figur 3, in der die beiden Siebe 12, 13 auf der von der Stoffsuspensionsströmung abgewandten Seite von einem wasserundurchlässigen Band 24, 25 begleitet werden. Hierdurch kann eine frühzeitige Entwässerung verhindert und die Lebensdauer des Siebes verlängert werden.

Eine weitere Variante der Vorrichtung aus Figur 3 ist in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Hier sind beispielhaft die Au enlippen 15 mit Entwässerungselementen 22 ausgestattet, wobei in Figur 4 der gesamte Düsenbereich 7 überstrichen wird, während in der Variante der Figur 5 der Düsenraum 7 nur zum Teil mit Entwässerungselementen 22 ausgestattet ist.

Die Figuren 6 und 7 zeigen zwei weitere Ausgestaltungen der Erfindung in Verbindung mit einer mehrschichtigen Blattbildung. Figur 6 zeigt eine Vorrichtung für ein zweischichtiges Papier entsprechend der Ausführung aus Figur 3, wobei dem Turbulenzbereich folgend ein Trennelement 23 zwischen den einzelnen Schichten dargestellt ist. Es ist möglich die einzelnen Schichten mit Stoffsuspensionen unterschiedlicher Konsistenz zu beschicken, jedoch ist auch ein Mehrschichtbetrieb mit einer Stoffsorte möglich, bei dem eine einheitliche Stoffsuspension in allen Schichten gefahren wird.

Figur 6a zeigt eine Variante der Figur 6, in der die beiden Siebe 12, 13 auf der von der Stoffsuspensionsströmung abgewandten Seite von einem wasserundurchlässigen Band 24, 25 begleitet werden.

Figur 7 zeigt eine Vorrichtung zur Bildung einer dreischichtigen Papierbahn mit zwei Trennelementen, wobei die obere Schicht im gesamten Düsenbereich 7 über ein Entwässerungselement 22 verfügt, die untere Schicht lediglich über einen Teil der Beschleunigungsstrecke entwässert wird und die Mittelschicht bis zum Ende des Düsenraumes wegen der Trennelemente 23 nicht entwässert ist. Mit der Vorrichtung gemä Figur 7 können die Eigenschaften der Schichten sowohl durch die Zuführung unterschiedlicher Stoffsuspension als auch durch die unterschiedliche Entwässerung beeinflu t werden.

Die Figur 8 zeigt eine weitere erfindungsgemä e Variante der Erfindung, wobei hier die bewegten Begrenzungsflächen im Beschleunigungsbereich alleine durch jeweils ein undurchlässiges oberes und unteres Band 26, 27 gebildet werden. Zur Unterstützung der Bänder können Stützelemente, beispielsweise Stützwalzen 24, 25 vorgesehen werden. Die Stützelemente können aber auch als Gleitschuhe oder aus einer Vielzahl von Leisten oder Rollen gebildet werden, die gegebenenfalls auch verstellbar ausgebildet sind und so unterschiedliche Konturen der Bandoberfläche erzeugen.

Eine weitergehende Ausgestaltungsform der Erfindung ist in Figur 9 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel kommen die umlaufenden Bänder der Figur 8 nicht direkt mit der Stoffsuspension in Berührung, sondern dienen lediglich als Versiegelung der an sich wasserdurchlässigen Siebe 12, 13 im Beschleunigungsbereich IV der Stoffsuspension. Ebenso wie in der Ausführung aus Figur 8 können die Bänder auch hier durch Stützelemente 24 (gepunktet dargestellt) unterstützt werden. Werden die Stützelemente 24 verstellbar ausgeführt können dadurch unterschiedliche Konturverläufe des Düsenraums 7 und damit unterschiedliche Beschleunigungsprofile erreicht werden. Erfindungsgemä kann die Anzahl der Stützelemente erhöht werden, wodurch eine noch bessere Ausrichtung der Konturverläufe ermöglicht wird. Die dargestellten, walzenartigen Stützelemente sind nur beispielhaft, es können auch Rollen, Gleitschuhe - wie zum Beispiel in der Figur 12 bei 30 und 31 gezeigt - oder Leisten verwendet werden.

Figur 10 zeigt einen Teilbereich der erfindungsgemä en Vorrichtung aus Figur 3 in 3-dimensionaler Darstellung mit dem Turbulenzerzeuger 3, den Kanalwänden 5 und dem anschlie enden Düsenraum 7, der von den Seitenschilden 9 begrenzt wird. Weiterhin sind, seitlich am Turbulenzerzeuger 3 und den Seitenschilden 9 anliegend, Führungsschienen 27 dargestellt (die gegebenenfalls in Strahlrichtung

verschiebbar ausgebildet sind), die die (nicht dargestellten) Siebe und/oder Bänder positionieren, welche wiederum als Begrenzung des Düsenraumes wirken.

Die Figur 11 zeigt den Teilbereich aus Figur 10, jedoch ohne die Führungsschienen. Zusätzlich ist eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung dargestellt, indem in den Randbereichen jeweils Wasserzuführungen 28 vorgesehen sind, die Wasser zwischen die Gleitflächen 9.1 der Seitenschilde 9 und die darüber gleitenden Siebe oder Bänder 12,13, 25, 26 führt und damit einerseits das Austreten von Stoffsuspension verhindert und andererseits für einen Gleiffilm sorgt.

In der Figur 12 ist ebenfalls der Teilbereich der Vorrichtung aus Figur 10 dargestellt, wobei zusätzlich die obere und untere Begrenzungsfläche 19, 20 in Form einer massiven Ober- und Unterwand 30, 31 gebildet wird, die auf den seitlichen Führungsschienen 27 aufliegen und einen Sieblaufspalt 29 für die durchlaufenden Siebe und/oder Bänder 12,13, 25, 26 frei lassen.

Zur Vermeidung einer Ausbuchtung der Ober- und Unterwand 30, 31 durch den im Inneren des Düsenraumes 7 herrschenden Druck, kann diese mit einem maschinenbreiten Hohlraum ausgeführt werden, der mit einem Fluid (z.B. Stoffsuspension aus den Räumen 6 und/oder 7) unter Gegendruck gesetzt wird. Auf diese Weise beult sich zwar die Au enseite der hohlen Begrenzungsfläche aus, jedoch bleibt die der Stoffsuspension zugewandten Seite eben, da sich die beiden Drücke - im Innenraum der Düse 7 und im Innenraum der Ober- und/oder Unterwand 30, 31 - gegenseitig aufheben.

Figur 13 zeigt schlie lich den Teilbereich der Vorrichtung aus Figur 12 mit dem zusätzlich dargestellten Obersieb 12, das durch den Sieblaufspalt 29 geführt wird.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich, wenn bei Langsieb- Bahnbildung das Langsieb entsprechend der Figuren 1 oder 3 die Strahlbeschleunigung auf der Unterseite begleitet, während die Oberseite des Strahls in konventioneller Weise von einer Oberlippe abgedeckt wird, so da der Auslaufspalt von der Oberlippe und der Brustwalze 11 gebildet wird.

Au erdem kann es weiterhin ist es Vorteilhaft sein, wenn ein Siebband mit Hilfe mindestens einer der Walzen 10,11,17,18 quer zur Laufrichtung geschüttelt wird, um die Faserlage zu beeinflussen.

Zusätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn mindestens eine der Walzen 10, 11,17,18 als innengestütze Walze ausgeführt wird, um die Siebspannung über die Breite zu korrigieren, einen kleineren Radius der entsprechenden Walze zu ermöglichen, oder den Spalt zwischen dem entsprechenden Sieb bzw. der entsprechenden Walze und den stehenden Elementen zu optimieren.

Eine andere weiterführende Ausgestaltung der Erfindung ist in der Figur 14 schematisch dargestellt. Hier wird ein Stoffauflauf mit kombiniert längenverstellbarem Turbulenzeinsatz 42 und Auslaufdüse 43 und Siebdurchführung durch einen Teil der Auslaufdüse 43 gezeigt. Der Stoffzuführung 41, die hier als normaler Querverteiler dargestellt ist, folgt ein, in seiner Wirklänge verstellbare Turbulenzeinsatz 42 mit Rohrbündeln, die teleskopartig verstellt werden können und auf diese Weise den Abstand zwischen Turbulenzeinsatz und Beginn des konvergenten Bereichs der nachfolgenden Auslaufdüse 43 variieren. Der Stoffauflauf geht dann in den sich verengenden Düsenbereich der Auslaufdüse 43 über, wobei die Auslaufdüse erfindungsgemä aus einem ersten Teil 43.a besteht, der konventionell ausgebildet ist und einem zweiten Teil 43.b, durch den jeweils die Siebe 44.1 und 44.2 hindurchlaufen. Entgegen der bekannten Kombination eines Stoffauflaufes mit einem nachfolgen Former beginnt

hierbei der Formationsteil bereits in der Auslaufdüse 43 mit einem relativ gro en Abstand der Sieboberflächen und in einer Phase, in der die Siebsuspension noch beschleunigt wird. In diesem Beispiel sind im Formationsteil 43.b mehrere, mit Unterdruck P- beaufschlagte Kammern 43.2.2, 43.2.3 und einseitig 43.2.4 dargestellt, die zum Sieb hin mit einer Vielzahl von Leisten versehen sind.

In der besonderen Ausgestaltung dieses Beispiels ist weiterhin im Bereich der Siebdurchführung zum Innenraum der Auslaufdüse 43 eine Querprofilregelung der Papierbahn durch einen über die Maschinenbreite sektionierten Siebwasserkasten 43.2.1 vorgesehen. Der Siebwasserkasten ist auf der Siebseite mit Leisten ausgestattet und kann je Sektion gesteuert unterschiedliche Mengen Wasser durch das Sieb in den Innenbereich der Auslaufdüse drücken, auf diese Weise die beladene Stoffsuspension sektioniert verdrängen und dadurch das Querprofil der erzeugten Papierbahn beziehungsweise Faserbahn beeinflussen.

Für einen problemlosen Einlauf des Siebes in den Spalt zwischen den Düsenteilen 43.2 und 43.1 sind in diesem Bereich Breitstreckwalzen 45.1, 45.2 vorgesehen, die eine Faltenbildung des Siebes verhindern. Beispielhaft sind auch mehrere Drehpunkte D angegeben, um die die jeweiligen Bauteile geschwenkt werden können.

Bei dieser Ausgestaltung des Stoffauflaufes ist es, neben dem Vorteil der Einstellung der Länge des Turbulenzeinsatzes und des Düsenbereichs, besonders Vorteilhaft, da die Stoffsuspension ohne freien Strahl geführt wird und noch im Düsenbereich durch die beginnende Entwässerung eine Matten gebildet wird, durch die die weitere Entwässerung stattfindet. Die "Matte" wirkt dann als Filterschicht, die dazu führt, da sich die Retention erheblich erhöht. Hierdurch wird eine Verbesserung der Formation

insgesamt und insbesondere eine Verbesserung der Papierqualität in z- Richtung erreicht.

Andere Ausführungen des Stoffauflaufes, insbesondere ohne die durch das Bauteil 43.2.4 gebildete D-Sektion und nachfolgende geradlinige oder auch später einsetzende Krümmung des Formationsteils sind ebenfalls möglich.

Die dargestellte Orientierung des Stoffauflaufes mit nach unten gerichteter Stoffströmung soll ebenfalls keine Einschränkung der Erfindung darstellen sondern nur eine beispielhafte Ausführung sein, die auch in Richtung auf einen waagrechten Verlauf oder einen senkrechten oder schrägen Anstieg der Suspensionsströmung ausgebildet werden kann.

Bezugszeichenliste 1 Hauptstoffzufuhr 2 Profilkorrektur 3 Turbulenzerzeuger 4 Rohrbündel 5 Kanalwände 6 Zwischenraum 7 Düsenraum 8 Luftabstreifer 9 Seitenschild 10 obere Brust- beziehungsweise Formierwalze 11 untere Brust- beziehungsweise Formierwalze 12 oberes Sieb 13 unteres Sieb 14 Entwässerungsvorrichtung 15 Au enlippen 16 Luftabstreifer 17 obere Leitwalze 18 untere Leitwalze 19 obere Begrenzungsfläche 20 untere Begrenzungsfläche 21 Strahlnip 22 Entwässerungselement 23 Trennelement 24 Stützelemente 25 oberes wasserundurchlässiges Stützband 26 unteres wasserundurchlässiges Stützband 27 seitliche Führungsschiene

28 Wasserzuführung 29 Sieblaufspalt 30 Oberwand 31 Unterwand 32 Oberlippe 33 Wasserkammer 34 Blende 35 Drehpunkt 41 Stoffzuführung 42 verstellbarer Turbulenzeinsatz 43 Auslaufdüse 43.a erster Teil der Auslaufdüse 43.b zweiter Teil der Auslaufdüse 43.b Formationsteil 43.1, 43.2 Düsenteile 43.2.1 sektionierter Siebwasserkasten 43.2.2, 43.2.3, 43.2.4 mit Unterdruck beaufschlagte Kammern 44.1, 44.2 Siebe 45.1, 45.2 Breitstreckwalzen D Drehpunkt HT Austrittshöhe des Turbulenzeinsatzes HD Eintrittshöhe in zweiten Teil der Auslaufdüse Stoffzufuhrbereich II Turbulenzbereich III Übergangsbereich IV Beschleunigungsbereich V Formationsbereich