| 1. | Verfahren zum Verbessern der Homogenität der Faserver¬ teilung beim maschinellen Herstellen einer Faserstoff¬ bahn aus FaserstoffSuspensionen, die aus der von Lippen gebildeten Lippenöffnung eines Stoffauflaufs in Form eines StoffStrahles austritt, der zum fortschreitenden Entzug der in ihm enthaltenen Flüssigkeit auf Siebmit¬ tel überführt wird, insbesondere zum Steuern oder Re¬ geln des Stoffauslaufes sowohl in Maschinenrichtung als auch quer dazu, dadurch gekennzeichnet, daß an einer im Bereich des Durchflußkanales und vorzugsweise nahe der Lippenöffnung liegenden Stelle durch steuerbare und flächige Zufuhr eines unter Druck stehenden gasförmigen, dampfförmigen und/oder flüssigen Mediums quer zur Ebene des Stoffflusses auf diesen eingewirkt wird. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zugeführte Medium Luft ist. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zugeführte Medium Wasser ist. |
| 4. | Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das zugeführte Medium Wasserdampf oder ein sonstiger Flüssigkeitsnebel ist. |
| 5. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zugeführte Medium eine Kombination aus Luft und Wasser ist. |
| 6. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium bzw. die Medien eine von der Temperatur des StoffStrahles unterschiedliche Temperatur aufweist bzw. aufweisen. |
| 7. | Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustand¬ größen, insbesondere Druck und Geschwindigkeit bzw. der Medien geregelt werden. |
| 8. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich von einer Seite aus mit dem Medium auf den Stofffluß eingewirkt wird. |
| 9. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von beiden Seiten des Stoffflusses aus mit dem Medium auf den Stofffluß eingewirkt wird. |
| 10. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ■ das Medium in Form feinverteilter, diffuser Strahlung dem Stofffluß zugeführt wird und auf diesen einwirkt. |
| 11. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium in Form gerichteter, laminarer Strahlung dem Stofffluß zugeführt wird und auf diesen einwirkt. |
| 12. | Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stoffluß zunächst ein flüssiges Medium, insbesondere Wasser, zugeführt wird und im Anschluß dar'an ein gasförmiges oder dampfförmiges Medium, z. B. Luft, zugeführt wird. |
| 13. | Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Me¬ dien dem Stofffluß zonenweise steuerbar zugeführt wer¬ den. |
| 14. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich eines in Richtung auf die Lippenöffnung zu sich erweiternden Raumes auf den Stofffluß eingewirkt wird. |
| 15. | Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach An¬ spruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 14, dadurch gekennzeichnet, daß nahe der Lippenöffnung ( 35 ) des Stoffauflaufes (Stoffauflauf ästen 30 ) bzw. nahe dem Ende des Durchflußkanales des Stoffauf¬ laufkastens ( 30 ) ein sich über die Breite des Durch flußkanales erstreckender, luft und/oder flüssigkeits¬ durchlässiger Bereich (Platte 55 ) in der einen und/ oder anderen Wandjung (Lippe 31 oder 32 ) des Durch¬ flußkanals vorgesehen ist, an welchen Bereich sich Mittel (Steuerkasten 39 ) zur steuerbaren Zufuhr eines gas oder dampfförmigen und/oder flüssigen Me¬ diums anschließen. |
| 16. | Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der luft und/oder flüssigkeitsdurchlässige Bereich aus einem oder mehreren plattenförmigen Körpern (Platte 55 ) aus mikroporösem Material besteht. |
| 17. | Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die plattenförmigen Körper (Platte 55 ) in die eine und/oder andere Lippe (31,32) des Durch¬ flußkanals des Stoffauflaufkastens ( 30 ) eingesetzt sind. |
| 18. | Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 17, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die luft und/oder flüssigkeitsdurchlässigen Bereiche auf der dem Durchflußkanal des Stoffauflaufkastens ( 30 ) gegen¬ überliegenden Seite von einem Steuerkasten ( 39 ) für die Zufuhr von Luft, Dampf und/oder Wasser oder ähnli¬ chem gegenüber der umgebenden Atmosphäre abgeschlossen sind. |
| 19. | Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkasten ( 39 ) in quer zur Maschinenrich¬ tung hintereinanderliegende Teilkästen ( 40 bis 50 ) aufgeteilt ist, die je mit einem oder mehreren für die Zufuhr von Luft,. Dampf, Wasser oder ähnlichem versehen sind. |
| 20. | Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkasten ( 39 ) bzw. die Teilkästen ( 40 bis 50 ) in Ma¬ schinenrichtung unterteilt sind zur Bildung von Berei¬ chen für die Zufuhr unterschiedlicher Medien, bei¬ spielsweise Luft und Wasser, zum bzw. in den Durch¬ flußkanal des Stoffauflaufkastens ( 30 ). |
| 21. | Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 20, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die luft und/oder flüssigkeitsdurchlässigen Bereiche von dicht benachbart in Maschinenrichtung hintereinanderllegen¬ den und zur Maschinenrichtung bzw. Ebene des Stoff¬ durchflusses vorzugsweise schrägliegenden schmalen Ka¬ nälen gebildet sind zum Zweck der Bildung laminarer Strahlung des betreffenden zuzuführenden Gases, Dampfes oder der betreffenden Flüssigkeit. |
| 22. | Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der luft und/oder flüssigkeitsdurchlässige Bereich von einer bzw. beiden Lippen ( 31 oder 31 und 32 ) gebildet ist, die insgesamt aus mikroporösem Werkstoff, z.B. gesintertem Kunststoff oder gesinterter Keramik, hergestellt sind. |
| 23. | Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt des dem Stofffluß zur Verfü¬ gung stehenden Raumes in Richtung auf die Lippenöffnung zu erweitert (Erweiterung ). |
| 24. | Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt etwa konisch erweitert. |
| 25. | Vorrichtung nach Anspruch 16 und 23, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß sich der Querschnitt der aus mikroporö¬ sem Material bestehenden plattenförmigen Körper bzw. der Lippe oder der Lippen in Richtung auf die Lippen¬ öffnung zu verjüngt (plattenförmige Körper 79,80 ) . |
| 26. | Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 23 25, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmi¬ gen Körper ( 80 ) zusammen mit einer Abdeckung ( 85 ) einen Steuerkasten (86 ) bilden, der in wenigstens zwei in Stoffflußrichtung hintereinanderliegende "Be¬ reiche ( 92 und 93 ) aufgeteilt ist, die je für sich mit dem Medium, insbesondere Luft, mit unterschiedli¬ chem Druck ansteuerbar sind (Anschlüsse 90 und 91 ). |
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Verbessern der Homogenität der Faserverteilung beim maschinellen Herstellen einer Faserstoffbahn aus Faser¬ stoffsuspension, insbesondere beim maschinellen Herstellen einer Papierbahn, die aus der von Lippen gebildeten Lippen¬ öffnung eines Stoffauflaufs in Form eines StoffStrahles austritt, der zum fortschreitenden Entzug der in ihm ent¬ haltenen Flüssigkeit auf Siebmittel überführt wird, insbe¬ sondere zum Steuern oder Regeln des Stoffauslaufes sowohl in Maschinenrichtung als auch quer dazu. Insbesondere auf dem Gebiet der Herstellung von Papier ist in dieser Art der Blattbildung seit langem bekannt.
Bei der Herstellung von Papier hat man in der Vergangenheit
vielfältige Anstrengungen unternommen, um die Gleichmäßig¬ keit der Verteilung der Faserstoffe in der Papierbahn bzw. der sich auf dem Sieb bildenden Papierbahπ zu verbessern. Gerade im Hinblick auf immer dünnere Druckpapier.qualitäten und immer schnellere und kompliziertere Druckmaschinen ist es aus bekannten Gründen wichtig, neben dem Effekt der so¬ genannten Flockigkeit des Papier auch und insbesondere die immer wieder und aus bisher unerklärlichen Gründen auftre¬ tende und außerdem unvorhersehbare Streifenbildύng zu ver¬ ringern, nach Möglichkeit vollständig zu vermeiden.
Weiterhin besteht beim maschinellen Herstellen von Papier ein erhebliches Problem darin, das Flächengewicht der oft bis zu 10 m und darüber hinaus breiten Papierbahn sowohl in Richtung der Bewegung der Papierbahn durch die Papierma¬ schine (Maschinenrichtung) als auch und insbesondere quer zu dieser Richtung möglichst gleichmäßig und auf vorgegebe¬ nen Werten zu halten. Zu diesem Zweck ist es üblich, im Be¬ reich des sogenannten Stoffauflaufkastens der Papiermaschi¬ ne quer zur Maschinenrichtung eine zonenweise getrennte durchführbare Steuerung bzw. Regelung des Stoffauslaufes durchzuführen. Dies geschieht mit Hilfe einer den Durch¬ flußkanal des Stoffauslaufkastens abschließenden Öffnung, nämlich einer von sogenannten lippengebildeten Lippenöff¬ nung, deren eine, einteilig und aus elastisch-nachgiebi¬ gem Material (insbesondere Federstahl) ausgeführte Lippe in gewissem Ausmaß zonenweise von Hand oder motorisch quer zur Ebene des Stoffflusses in der einen oder anderen Rich¬ tung verstellbar ist.
Durch eine Verstellung eines entsprechenden Bereiches der betreffenden Lippe wird zweifellos an der betreffenden Stelle in dem gewünschten Sinne auf den Stofffluß und damit auf den vom Sieb der Papiermaschine aufgenommenen Stoff¬ strahl und die spätere Papierbahn eingewirkt. Eine derar-
tige Einflußnahme hat aber auch verschiedene weitere un¬ erwünschte Wirkungen zur Folge, die im Hinblick auf eine zufriedenstellende Regelung des Flächengewichtes der Pa¬ pierbahn nachteilig oder störend sind und nicht selten sogar das angestebte Regelergebnis geradezu verhindern oder sogar ins Gegenteil umkehren. - Ohne auf die vorstehend an¬ gedeuteten und in Fachkreisen seit langem bekannten Schwie¬ rigkeiten in diesem Zusammenhang hier erschöpfend einzuge¬ hen, sei nur beispielsweise darauf hingewiesen, daß sich für den einmal angenommenen Fall der Verstellung nur ei¬ ner einzigen Zone der betreffenden Lippe des Stoffauflauf- kastens in nicht annähernd genau vorhersehbarem Maß das - über die Breite der Bahn gemessene - mittlere Flächenge¬ wicht ändert und das sich an der betreffenden Stelle der Lippe im Vergleich zu den Nachbarbereichen auch die Durch¬ fluß- bzw. Stoffaustrittsgeschwindigkeit ändert. Den Nach¬ teil der Änderung des mittleren Flächengewichts versucht man in der Praxis dadurch auszugleichen, daß man in den der erwähnten Zone benachbarten Zonen mehr oder weniger große Verstellungen der Lippe im einen oder anderen Sinn vor¬ nimmt, was dann natürlich wieder zusätzliche Probleme schafft.
Die vorgenannnten Probleme werden darüber hinaus noch da¬ durch vergrößert, daß sich die Auswirkungen einer Änderung des Durchflußquerschnittes an irgendeiner Stelle des Stoff¬ auflaufes auf dem Sieb der Papiermaschine noch in gewissem Maß strahlen- bzw. wellenförmig ausbreiten und sich mit den Auswirkungen von Einflußnahmen an anderen Stellen der Lip¬ penöffnung interferenzartig überlagern. Da eine Verstellung des Durchflußquerschnittes der Lippe an irgendeiner Stelle des Stoffauflaufes zwangsläufig eine Änderung der Aus¬ trittsgeschwindigkeit der FaserstoffSuspension zur Folge hat, ergeben sich aus dem damit dann abweichenden Verhält¬ nis von Geschwindigkeit des FaserstoffSuspensionsstrahles
und Geschwindigkeit des Siebes weitere, an sich bekannte Probleme.
Ein weiteres Problem bei der Regelung des Flächengewichtes einer Papierbahn mit den bekannten Konstruktionen eines Stoffauflaufes, bei denen der Stofffluß allseits von festen Körperteilen, nämlich von den beiden Lippen der Lippenöff¬ nung des Stoffauflaufs begrenzt ist, besteht in dem Wir¬ kungsverhalten der bekannten verstellbaren Lippen. Wird nämlich an einer beliebigen Stelle (Zone) die Lippe im einen oder anderen Sinn quer zum Stofffluß verstellt, so werden die Nachbarbereiche dieser Zone infolge der Eintei¬ ligkeit, d. h. des mechanischen Zusammenhangs der einzelnen Lippenbereiche oder Zonen mehr oder weniger mit ausgelenkt, abhängig von den Gegebenheiten im Gegensinn, gelegentlich aber auch im gleichen Sinn.
Zur Frage der Gleichmäßigkeit des Flächengewichtes, insbe¬ sondere bei der Herstellung von Papier, wirkt sich in er¬ heblichem Maß auf die Gestaltung der Herstellungskosten des Papiers aus. Dies insbesondere deswegen, weil ein vom Ab¬ nehmer bzw. Verbraucher des Papiers gefordertes Flächenge¬ wicht nur eingehalten und ein entsprechendes Papier nur beanstandungsf ei geliefert werden kann, wenn die bei der Papierherstellung auftretenden Ungleich äßigkeiten des Flä¬ chengewichts durch entsprechende Rohstoffzugäbe (Faserstoff und ggfs. Zusatzstoffe) soweit berücksichtigt werden, daß das geforderte Flächengewicht nicht unterschritten wird. In einer möglichst hohen Gleichmäßigkeit des Flächengewichtes einer solchen Bahn steckt demnach ein erhebliches Potential zur Verringerung der Herstellungskosten. Deswegen, aber auch wegen der besseren Laufeigenschaften und dem entspre¬ chend geringeren Anfälligkeit für Bahnrisse und Maschinen¬ stillstände der Papiermaschine eines bezüglich des Fläche¬ gewichtes möglichst gleichmäßigen Papiers und im Hinblick
auf die Tatsache, daß in letzter Zeit mehr und mehr auf dünnere Druckpapierqualitäten und schnellere und kompli¬ ziertere Druckmaschinen übergegangen wird, ist eine erheb¬ liche Verbesserung der Gleichmäßigkeit solcher Bahnen drin¬ gend erforderlich.
A u f g a b e
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Gattung so zu verbessern, daß aus StoffSuspension, insbesondere FaserstoffSuspension, maschinell hergestellte Bahnen, insbesondere Papierbahnen, sowohl in Maschinenrichtung als auch und insbesondere quer zur Maschinenrichtung mit einer wesentlich besseren Gleich¬ mäßigkeit herstellbar sind.
L ö s u n g
Entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 wird die genannte Aufgabe bei einem Verfahren der ein¬ gangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an einer im Bereich des Durchflußkanales und vorzugsweise nahe der Lippenöffnung liegenden Stelle durch steuerbare und flächige Zufuhr eines unter Druck stehenden gasförmi¬ gen, dampfförmigen und/oder flüssigen Mediums quer zur Ebe¬ ne des Stoffflusses auf diesen eingewirkt wird. Diese Ein¬ wirkung, die entweder über die gesamte Breite des Stoffauf-
laufkastens oder aber für einzelne Zonen getrennt und je¬ denfalls flächig - also gleichmäßig über die gesamte Breite der Papierbahn bzw. gleichmäßig über die gesamte Breite einer Zone - erfolgt, kann so durchgeführt werden, daß sich auf der Einwirkungsseite des Stoffflusses in der Nähe der Lippenöffnung ein weiterer, von dem zugeführten Medium ge¬ bildeter, über die Breite des Stoffauflaufkastens gesehen zusammenhängender Strahl mit ggfs. variierendem Querschnitt ergibt, der den Stoffstrahl noch eine gewisse Strecke - al¬ so bis zur Lippenöffnung des Stoffauslaufs - begleitet.
V o r t e i 1 e
Die Einwirkung auf den Stoffstrahl im Bereich der Lippen¬ öffnung des Stoffauslaufs entsprechend dem vorgeschlagenen, erfindungsgemäßen Verfahren hat zunächst die vorteilhafte Wirkung, daß die eingangs erwähnte Streifenbildung weitest- gehend verhindert werden kann. Dies läßt sich derzeit nur mit dem an sich bekannten Effekt ("teapot-Effekt") erklä¬ ren, nachdem eine Flüssigkeit entgegen der Wirkung der Gra¬ vitation an einer mehr oder weniger der Erde zugekehrten Fläche eines festen Körpers haften bleibt. Dies kann dann bei StoffauflaufVorrichtungen bekannter Art dazu führen, daß sich - insbesondere an der oberen Lippe der Lippenöff¬ nung eines Stoffauflaufs - in unregelmäßigen Abständen und jedenfalls unvorhersehbar die FaserstoffSuspension be¬ reichsweise und sporadisch zusammenzieht, was dann im wei¬ teren Verlauf der Bahnbildung die bekannte Streifenbildung mit entsprechend quer zur Maschinenrichtuπg variierendem Flächengewicht der späteren Papierbahn zur Folge hat.
Mit der Erfindung wird also zunächst erreicht, daß es zu den erwähnten Zusammenziehungen oder Zusammenballungen von FaserstoffSuspension an der Lippe, insbesondere Oberlippe, des Stoffauflaufs nicht mehr kommt, so daß aus diesem Ef¬ fekt resultierende Streifenbildung - und in gewissem Aus¬ maß auch die damit ggfs. verbundene Flockigkeit der Papier¬ bahn - verhindert werden kann.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be¬ steht darin, daß in dem jeweils gewünschten Ausmaß auf eine oder mehrere Zonen der gesamten Breite des Stoffauslaufes auf die Durchflußleistung an der betreffenden Stelle einge¬ wirkt werden kann, ohne daß dies wie im Fall der bekannten, einteiligen mechanischen Lippenkonstruktionen zwangsläufig Einfluß auf die benachbarten Zonen (also Steuerbereiche) hätte. Aus diesem Grund ist es dann auch wesentlich ein¬ facher, das durch irgendeine Einflußnahme insgesamt verän¬ derte mittlere, quer zur Bahn gemessene Flächengewicht durch entsprechende Steuerung benachbarter Bereiche wieder auf den gewünschten Mittelwert einzustellen. Besonders leicht kann dies bei den heutigen technischen Möglichkeiten selbstverständlich unter Anwendung eines Rechners gesche¬ hen, der z.B. die mit einem der bekannten traversierenden Meßwertgeber durchgeführte sogenannte Querprofilmessung auswertet.
Entsprechend den Vorschlägen nach den Ansprüchen 2 - 5 kann das Medium, mit dem quer zur Ebene des Stoffflusses auf diesen eingewirkt wird, Luft, Wasser, Wasserdampf oder ein sonstiger Flüssigkeitsnebel oder auch eine Kombination aus Luft und Wasser sein. Vorzugsweise wird allerdings Luft (Druckluft) verwendet; erste Versuche mit diesem Medium ha¬ ben bereits erfreuliche Ergebnisse gebracht.
Weiterhin kann es entsprechend dem Vorschlag nach Anspruch
6 zweckmäßig sein, wenn das Medium bzw. die Medien eine von der Temperatur des StoffStrahles unterschiedliche Tempera¬ tur aufweist bzw. aufweisen. Eine gewisse Temperaturdiffe¬ renz zwischen dem Medium bzw. den Medien und dem Stoff¬ strahl (Mischung aus im wesentlichen Wasser und Faserstoff) kann den angestrebten Erfolg verbessern helfen.
Außerdem ist es nach Anspruch 7 möglich, daß der von dem Medium bzw. den Medien gebildete weitere Strahl oder einer der weiteren Strahlen aus Teilstrahlen vorbestimmter Breite zusammengesetzt ist, deren Zustandsgrößen wie Druck oder Geschwindigkeit geregelt werden. Auf diese Weise ist eine differenzierte und feinfühlige Regelung des Flächengewich¬ tes der späteren Papierbahn möglich.
Weiterhin kann entsprechend dem Vorschlag nach Anspruch 8 lediglich von einer Seite aus mit dem Medium auf den Stoff¬ fluß eingewirkt werden. Es ist aber ebenso möglich und kann eine weitere Verbesserung des erzielten Ergebnisses bewir¬ ken, wenn gemäß Anspruch 9 von beiden Seiten des Stoffflus¬ ses aus mit dem Medium auf den Stofffluß eingewirkt wird.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren derart durchgeführt, daß das Medium in Form feinverteilter, diffu¬ ser Strahlung dem Stofffluß zugeführt wird und auf diesen einwirkt, wie es im Anspruch 10 angegeben ist.
Allerdings kann nach Maßgabe von Anspruch 11 das Medium auch in Form gerichteter, laminarer Strahlung dem Stofffluß zugeführt werden und auf diesen einwirken.
Für den Fall der Zufuhr zweier Medien zum Stofffluß ist es nach Anspruch 12 zweckmäßg, daß dem Stofffluß zunächst ein flüssiges Medium, insbesondere Wasser, zugeführt wird und daß im Anschluß daran ein, gasförmiges oder dampfförmiges Medium, z.B. Luft, zugeführt wird.
In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung des erfindungsge¬ mäßen Verfahrens wird das Medium bzw. werden die Medien dem Stofffluß zonenweise steuerbar zugeführt, entsprechend dem Vorschlag nach Anspruch 13.
Eine besonders vorteilhafte weitere Ausgestaltung des er¬ findungsgemäßen Verfahrens besteht gemäß Anspruch 14 darin, daß im Bereich eines in Richtung auf die Lippenöffnung zu sich erweiternden Raumes auf den Stofffluß eingewirkt wird. Diese Maßnahme, die entgegen der vorherrschenden Meinung der Fachwelt - wonach sich der Durchflußquerschnitt im Be¬ reich der Lippenöffnung des Stoffauflaufs verjüngen soll - vorgeschlagen wird, hat bereits bei ersten Versuchen posi¬ tive Wirkungen im Hinblick auf die gewünschte, zu erzielen¬ de Gleichmäßigkeit bei der Bahnbildung, selbstverständlich im Zusammenwirken mit dem Verfahren nach Anspruch 1, ge¬ zeigt.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Durch¬ führen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Vorrichtung ist nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, daß nahe der Lippenöffnung des Stoffauflaufes (Stoffauflaufkästen) bzw. nahe dem Ende des Durchflußkanales des Stoffauflauf astens ein sich über die Breite des Durchflußkanales erstrecken¬ der, luft- und/oder flüssigkeitsdurchlässiger Bereich in der einen und/oder anderen Wandung (Lippe) des Durchflußka¬ nals vorgesehen ist, an welchen Bereich sich Mittel zur steuerbaren Zufuhr eines gas- oder dampfförmigen und/oder flüssigen Mediums anschließen.
Weitere zweckmäßige oder vorteilhafte Ergänzungen der Vor¬ richtung nach Anspruch 15 sind in den Ansprüchen 16 - 26 angegeben.
Erläuterung der Erfindung
Anhand der Figuren 1 bis 12 der Zeichnung werden das er¬ findungsgemäße Verfahren und verschiedene mögliche Vor¬ richtungen zum Durchführen dieses Verfahrens im folgenden näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 einen an sich bekannten Stoffauflauf einer Papiermaschine in sche atischer Darstellung,
Figur 2 ein Detail des Stoffauflaufs nach Figur 1, ergänzt um erfindungsgemäß vorgesehene Vorrichtungsteile,
Figur 3 eine andere mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufs,
Figur 4 eine weitere mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufs,
Figur 5 eine gegenüber den Lösungen nach den Figuren 2 bis 4 ergänzte und erweiterte Ausführungs¬ form eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufs,
Figur 6 den Bereich des Stoffauflaufs einer Papier¬ maschine schematisch und in perspektivischer
Darstellung,
Figur 7 ein Detail aus der Darstellung in Figur 6 im Schnitt und in größerem Maßstab,
Figur 8 eine Variante zu der Vorrichtung nach Figur 7
Figur 9 den Bereich der Lippenöffnung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Vor¬ richtung in größerem Maßstab im Schnitt,
Figur 10 eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Seiten¬ ansicht im Schnitt,
Figur 11 eine Variante zu der Vorrichtung nach Figur 10, und
Figur 12 eine weitere mögliche Ausgestaltung einer Vorrichtung entssprechend Figur 10 oder Fi¬ gur 11.
Der Stoffauflauf nach Figur 1 ist allgemein mit 1 bezeich¬ net und besteht im wesentlichen aus einem Stoffauflauf- kasten 2 mit einer von Oberlippe 3 und Unterlippe 4 gebil¬ deten Lippenöffnung 5. über eine Zuführung 6 wird dem Stoffauflaufkästen 2 FaserstoffSuspension 7 zugeführt. Die im Stoffauflaufkästen 2 ggfs. noch intensiv vermischte und
bewegte FaserstoffSuspension 7 verläßt den Stoffauflauf- kasten 2 durch die Lippenöffnung 5 unter Bildung eines StoffStrahles 8, der nach Zurücklegen eines relativ kur¬ zen Weges bei einer Geschwindigkeit von z.B. 700 m/min von einem Sieb 9 in bekannter Weise übernommen wird, auf dem dann unter beginnender Bildung einer Bahn 10 die Fa¬ serstoffsuspension nach und nach entwässert wird.
Figur 2 zeigt eine mit 11 bezeichnete Lippenöffnung eines nicht weiter dargestellten Stoffauflaufkastens 12. Im Be¬ reich der Lippenöffnung 11 ist ein Kanal 13 vorgesehen, über den in erfindungsgemäßer Weise Luft derart dem mit 14 bezeichneten Lippenstrahl zugeführt bzw. an diesen heran¬ geführt wird, daß sich ein weiterer Strahl 15 bildet, der den Lippenstrahl bis zur Lippenöffnung 11 und noch ein gewisses Maß darüber hinaus (dann als Stoffstrahl 16 be¬ zeichnet) begleitet. Der weitere Strahl 15 trennt den Lip¬ penstrahl 14 von der mit 17 bezeichneten Oberlippe des Stoffauslaufs bzw. der Lippenöffnung 11 , so daß sich der eingangs erwähnte "teapof-Effekt nicht auswirken kann und eine wesentlich bessere Verteilung der Fasern auf dem Sieb bzw. in der späteren Papierbahn erzielt wird.
Figur 3 zeigt eine konstruktive Variante zur Ausführungs¬ form nach Figur 2. Im Fall der Ausführungsform nach Figur 3 ist der mit 18 bezeichneten Oberlippe eines im übrigen nicht näher bezeichneten Stoffauflaufs ein .über die Breite des Stoffauflaufs bzw. der Oberlippe 18 erstreckender Ka¬ nal 19 "aufgesattelt", dem ebenfalls Druckluft - über eine Leitung 20 - zugeführt wird, die den Kanal 19 im Bereich der mit 21 bezeichneten Düsenöffnung verläßt.
Die weitere mögliche Ausführungsform nach Figur 4 erklärt sich nach der vorangegangenen Erläuterung der Ausführungs¬ formen nach den Figuren 1 bis 3 von selbst. Unterschied-
lieh zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist jedoch, daß sich die obenliegende Begrenzung 22 des Kanals noch um ein gewisses Maß über die hier mit 23 bezeichnete Lippenöffnung hinaus erstreckt.
Figur 5 zeigt einer mit 24 bezeichneten Lippenöffnung auf¬ gesattelte Kanäle 25 und 26, von denen der Kanal 25 der Zu¬ fuhr eines dünnen Wasserfilms zum Stoffstrahl 27 dient, während der Kanal 26 der Zufuhr von Luft bzw. Drucklust zum Stoffstrahl 27 dient.
Der bzw. die weiteren Strahlen, die angewendet werden, um den eingangs erläuterten Effekt in seiner Auswirkung auf die Homogenität der Faserverteilung möglichst auszuschal¬ ten, können zur weiteren Verbesserung des Erfolges parziell - also quer zur Maschiπenrichtung -, nämlich zonenweise, geregelt werden. Hierzu bedarf es lediglich einer entspre¬ chenden Unterteilung der erwähnten Kanäle für die Zufuhr der Luft bzw. des Dampfes oder Wassers und einzeln regelba¬ rer Zufuhr dieser Medien zu den betreffenden Teilkanälen.
Figur 6 zeigt von einem im übrigen nicht weiter dargestell¬ ten, an sich bekannten Stoffauflaufkästen 30 den von Lippen 31 und 32 sowie Seitenwandungen 33 und 34 begrenzten Aus¬ laufquerschnitt, nämlich die sogenannte Lippenöffnung 35. Aus der Lippenöffnung 35 tritt in bekannter Weise im Fall der Herstellung von Papier ein FaserstoffSuspensionsstrahl 36 aus, der auf ein in Pfeilrichtung 37 umlaufendes Sieb 38 gegeben wird zum Zwecke der Entwässerung der FaserstoffSus¬ pension.
An der Lippe 31 ist in der Nähe der Lippenöffnung 35 und quer über die gesamte Breite der Lippe 31 ausgedehnt ein Steuerkasten 39 angeordnet. Der Steuerkasten 39 besteht aus voneinander getrennten, jedoch dicht benachbart hinterein-
anderliegend angeordneten Teilkästen 40 bis 50.
Figur 7 zeigt den Teilkasten 45 des Steuerkastens 39, der - in seinem Aufbau den übrigen Teilkästen 40 bis 44 und 46 bis 50 entspricht. Der Teilkasten 45 besteht aus einer Ab¬ deckhaube 51, die über Befestigungswinkel 52 und 53 gas- bzw. flüssigkeitsdicht mit der beispielsweise aus Stahl be¬ stehenden Lippe 31 verbunden ist. Auf der der Abdeckkappe 51 gegenüberliegenden Seite des von der Abdeckkappe 51 um¬ faßten Raumes 54 ist eine Platte 55 aus 'einem mikroporösem, gas- und/oder flüssigkeitsdurchlässigen Material in die Lippe 31 eingesetzt.
Die Abdeckkappe 51 weist einen Anschluß 56 für die Zufuhr eines Gases iizw. Luft zum Raum 54 auf; der Anschluß 56 ist über eine Leitung 57 mit einer nicht näher dargestellten Quelle für ein gas- oder dampfförmiges Medium oder auch für ein flüssiges Medium verbunden.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung nach den Figuren 6 und 7 ist folgendermaßen:
Die mit 58 bezeichnete FaserstoffSuspension durchfließt mit vorgegebener Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles 59 den von den Lippen 31 und 32 gebildeten Durchflußkanal 60. Am freien Ende des Durchflußkanals 60, nämlich an der Lippen¬ öffnung 35, verläßt die FaserstoffSuspension 58 den Durch¬ flußkanal 60 bzw. die Lippen 31 und 32 als Faserstoffsus- pensionsstrahl 36. Während die FaserstoffSuspension 58 den Durchflußkanal 60 in Pfeilrichtung 59 mit vorgegebener Ge¬ schwindigkeit durchfließt, wird über die Leitung 57 mit vorgegebenem Druck Luft in den Raum 54 gegeben, die aus dem Raum 54 sodann durch die mikroporös ausgeführte Platte 55 als mehr oder weniger diffuse Luftstrahlung dem Durchflu߬ kanal 60 zugeführt wird. Entsprechend dem Druck und dem
Fördervolumen der Luft auf der dem Raum 54 abgekehrten Sei¬ te der Platte 55 wird sich zwischen der betreffenden Seite 61 der Platte 55 und der gegenüberliegenden Fläche bzw. -Seite 62 der FaserstoffSuspension 58 ein mehr oder weniger großer Abstand einstellen, was gleichbedeutend mit der Ein¬ stellung eines entsprechenden - verbleibenden restlichen - Durchflußquerschnittes für den Durchfluß der FaserstoffSus¬ pension ist. Durch entsprechende Steuerung oder Regelung des Druckes der dem Raum 54 zugeführten bzw. der durch die Platte 55 gedrückten Luft kann demnach der Durchflußquer¬ schnitt an der betreffenden Stelle des Stoffauflaufes einer Papiermaschine gesteuert oder geregelt werden.
Wie in Figur 7 gestrichelt angedeutet, ist es selbstver¬ ständlich auch möglich, statt an der Lippe 31 an der Lippe 32 oder zusätzlich an dieser eine Einrichtung der beschrie¬ benen Art vorzusehen.
Ferner ist es möglich, die in Figur 7 dargestellte, der Lippe 31 zugeordnete Einrichtung derart zu variieren, daß der Raum 54 in nicht näher bezeichnete Teilräume unterteilt ist, die durch eine Trennwand 63 - gestrichelt gezeichnet - voneinander getrennt sind, wobei diesen Teilräumen über ebenfalls gestrichelt dargestellte Anschlüsse 64 und 65 zum einen der FaserstoffSuspension 58 zunächst in vorbestimmtem Maß Wasser zugeführt wird und zum anderen daran anschlie¬ ßend in vorbestimmtem Maß Luft.
Figur 8 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrich¬ tung, die sich von der Vorrichtung nach den Figuren 6 und 7 im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß anstelle der Platte 55 aus mikroporösem Material nunmehr ein kleine und schräg nebeneinanderliegende Kanäle aufweisender Körper 66 vorgesehen ist, der bewirkt, daß das zuzuführende Medium, beispielsweise Luft, als entsprechend gerichtete, laminare
Strahlung dem Fluß der FaserstoffSuspension 67 zugeführt wird. Selbstverständlich kann auch im Falle einer derarti¬ gen Lösung die getrennte und gesonderte Zufuhr eines Gases oder dampfförmigen Mediums sowie einer Flüssigkeit verwirk¬ licht werden wie im Fall der Vorrichtung nach den Figuren 6 und 7.
Das in Figur 9 in größerem Maßstab dargestellte Ende des Durchflußkanals 60 mit der Lippenöffnung 35 zeigt schema¬ tisch, wie sich in einem gegebenen Fall der gesamte, mit 68 bezeichnete Öffnungsquerschnitt der Lippe 35 für den Durch¬ laß der FaserstoffSuspension 58 bzw. 67 und der dieser - in diesem Fall nur einseitig zugeführten oder "angelagerten" - zugegebenen weiteren Medien aufteilen kann.
Anhand der Figuren 10 bis 12 werden weitere, bevorzugte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie die in diesem Zusammenhang vorgeschlagenen Verfahrens¬ schritte erläutert.
Figur 10 zeigt einen Stoffauflauf 70 mit Lippen 71 und 72. Ein plattenförmiger Körper 73 aus mikroporösem Material - wie z.B. der plattenförmige Körper 55 im Fall der Dar¬ stellung nach Figur 7 - bildet zusammen mit einer Abdeck¬ kappe 74 einen Steuerkasten 75. Der Steuerkasten 75 ist über eine Leitung 76 an eine nicht weiter dargestellte Druckmittelquelle, insbesondere Druckluftquelle angeschlos¬ sen.
Die obere, mit 71 bezeichnete Lippe des Stoffauflaufs 70 verjüngt sich in ihrem Querschnitt in Richtung des Stoff¬ flusses, also in Richtung des Pfeiles 77. Diese Verjüngung bewirkt im Bereich der Lippenöffnung einen freien Raum oder eine Erweiterung 78. Die Erweiterung 78 im Bereich der Lip¬ penöffnung des Stoffauflaufs 70 bewirkt zusammen mit dem
Einfluß der über den plattenförmigen Körper 73 dem Stoff¬ fluß zugegebenen Luft eine Verringerung des eingangs er¬ wähnten, sogenannten "teapof'-Effektes und damit eine Ver¬ gleichmäßigung oder bessere Homogenität der Faserverteilung der auf diese Weise hergestellten Faserstoffbahnen.
Zur weiteren Verbesserung der Homogenität der Faservertei¬ lung tragen Lösungen bei, wie sie in den Figuren 11 und 12 dargestellt sind.
Im Fall der Vorrichtungen nach den Figuren 11 und 12 ist der aus mikroporösem Material bestehende, mit 79 bzw. 80 bezeichnete plattenförmige Körper in Richtung des Stoff¬ flusses verjüngt ausgeführt, so daß sich im Bereich der Lippenöffnung des mit 81 bzw. 82 bezeichneten Stoffauflaufs jeweils ein freier Raum oder eine Erweiterung 83 bzw. 84 ergibt.
Bei den Lösungen nach den Figuren 11 und 12 wirkt die von einem Steuerkasten 85 bzw. 86 über den plattenförmigen Kör¬ per 79 bzw. 80 ausgehende Luft nicht nur über eine Fläche auf den Stofffluß ein, die parallel zum Stofffluß bzw. pa¬ rallel zu der dem plattenförmigen Körper benachbarten Seite des Stoffflusses verläuft, sondern wirkt zusätzlich über, einen zur Ebene des Stoffflusses geneigten Bereich auf den Stofffluß ein, nämlich im Bereich der in Richtung des Stoffflusses liegenden Verjüngungen der plattenförmigen Körper 79 bzw. 80 mit den daraus resultierenden Erweiterun¬ gen 83 bzw. 84.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 12 ist weiterhin die Möglichkeit vorgesehen, das verwendete Medium, insbesondere Luft, mit in Richtung des Stoffflusses unterschiedlichem Druck dem plattenförmigen Körper 80 zuzuführen. Hierzu weist der Steuerkasten 86 eine Trennwand 87 auf, die vor-
teilhaft in Richtung der Pfeile 88 und 89 bewegbar ist. Über Anschlüsse 90 und 91 kann den auf diese Weise gebil¬ deten, in Stoffflußrichtung hintereinanderliegenden Berei¬ chen 92 und 93 des Steuerkastens 86 Luft mit unterschiedli¬ chem Druck zugeführt werden. Dementsprechend wird sich die Abgabe der Luft im Bereich der dem Stofffluß benachbarten Fläche des plattenförmigen Körpers 80 einstellen. Die er¬ wähnte Verjüngung des plattenförmigen Körpers 80 in Stoff¬ flußrichtung entsprechend Pfeil 89 hat nach Maßgabe der Verjüngung und de°s damit reduzierten Durchflußwiderstandes des plattenförmigen Körpers 80 eine in Richtung des Stoff¬ flusses zunehmende Abgabe von Luft zur Folge bei konstantem Druck im betreffenden Raum oder Bereich 93 des Steuerka¬ stens 86.
Die vorstehend erwähnten Besonderheiten bei dem Ausfüh¬ rungsbeispiel nach Figur 12 können bei entsprechender Wahl der Drücke des Mediums - der Luft - und im Hinblick auf die Gegebenheiten an der Produktionsmaschine, insbesondere Papierherstellungsmaschine, weitere vorteilhafte Auswirkun¬ gen auf die Verminderung des erwähnten "teapot"-Effektes und darüber hinaus auch im Hinblick auf eine sowohl in Ma¬ schinenrichtung als auch und insbesondere quer zur Maschi¬ nenrichtung verbesserte Regelung oder Steuerung der Faser¬ verteilung haben.
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