Verfahren und Stoffauflauf für eine Papiermaschine

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Stoffauflauf für eine Papiermaschine. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Stoffauflauf mit Einbauten zum Herstellen bzw. Beeinflussen der Turbulenz in der Strömung.

[0002] Relevante Dokumente sind:

(1) US 3 769 155

(2) US 3 514 372

(3) DE 43 21 697

(4) DE 32 27 218 A1

(5) US 3 843 470

(6) DE 44 02 625 A1

[0003] Aus diesen Dokumenten ist es bekannt, daß Elemente innerhalb der Strömungskammer des Stoffauflaufes einen Einfluß auf die Strömungshydraulik haben. Solche Elemente können beispielsweise Trennlamellen sein bei Mehrlagen-Stoffaufläufen. Der genannte Einfluß auf die Strömungshydraulik geht hauptsächlich auf die Fluidreibung zurück. Durch die genannten Elemente wird insbesondere der Turbulenzgrad in der Strömung beeinflußt. Dieser hat für die Blattbildung eine große Bedeutung.

[0004] Dokument (5) beschreibt einen Stoffauflauf, bei dem die stromabwärtigen Enden nicht bis in den Bereich des Auslaufspaltes reichen. Dokument (6) beschreibt einen Stoffauflauf, bei dem die Flächen der Strömungselemente veränderbar sind, und zwar bezüglich ihrer Lage im Stoffauflauf.

[0005] Sämtliche bisher bekannten Stoffaufläufe, die innerhalb der Strömungskammer Elemente zum Beeinflussen der Turbulenz aufweisen, haben einen gravierenden Nachteil: Eine Beeinflussung der Strömungsverhältnisse, insbesondere der Turbulenz, während des Betriebes ist hierbei nicht möglich. Jeder Stoffauflauf hat eine ganz bestimmte, unveränderliche Charakteristik. Dies ist deshalb nachteilig, weil während des Betriebes zahlreiche Betriebsparameter einer ständigen Veränderung unterliegen. Hierbei sind z.B. die Stoffzusammensetzung, die Temperatur oder die Strömungsgeschwindigkeit zu nennen.

[0006] US-A-4 133 713 beschreibt einen Stoffauflauf, in dessen Stoffauflaufdüse ein Mikroturbulenz-Erzeuger angeordnet ist. Der Mikroturbulenz-Erzeuger befindet sich zwischen 2,5 cm und 25 cm stromaufwärts der Stelle der kleinsten Durchströmquerschnittsfläche des Stoffauflaufs und er ist mit Mitteln zum Vorstellen oder Zurückstellen in Strömungsrichtung des Stoffbreies oder mit Mitteln zum Drehen um eine im wesentlichen rechtwinklige Achse ausgerüstet.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Stoffauflauf zu schaffen, der derart gestaltet ist, daß während des Betriebes auf veränderliche Weise Einfluß genommen werden kann auf die Hydraulik der Stoffsuspension, besonders auf den Turbulenzgrad.

[0008] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 und Anspruch 10 gelöst.

[0009] Die Erfinder haben erkannt, daß bereits die Veränderung der Größe der strömungsberührten Flächen eine ganz erhebliche Auswirkung auf die Strömungshydraulik haben, somit nicht allein die Gestalt von in der Strömungskammer befindlichen Einsätzen.

[0010] Dokument (4) zeigt und beschreibt einen Mehrlagenstoffauflauf mit einem düsenartigen Auslaufkanal, der in drei Einzelkanäle unterteilt ist. Die Einzelkanäle sind dabei durch Zungen gegeneinander abgegrenzt, die in Strömungsrichtung verschiebbar sind. Das Verschieben dieser Zunge dient jedoch nicht zum Vergrößern der strömungsberührten Flächen, sondern zum Einstellen der Weite des Austrittsspaltes des einzelnen Kanales.

[0011] Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1

zeigt in einer Seitenansicht einen Stoffauflauf für eine Papiermaschine.

Fig. 2

zeigt die Auslaufdüse eines Stoffauflaufes, ebenfalls in Seitenansicht mit Strömungselementen.

Fig. 3

zeigt den Gegenstand von Fig. 2 in Draufsicht.

Fig. 4

zeigt eine weitere Ausführungsform eines Stoffauflaufes, analog der Darstellung gemäß Fig. 2.

Fig. 5

zeigt einen mehrlagigen Stoffauflauf in der Seitenansicht.

Fig. 6

zeigt einen dreilagigen Stoffauflauf in der Seitenansicht.

[0012] Der in Fig. 1 dargestellte Stoffauflauf umfaßt eine Strömungskammer 1. Diese weist einen Zulauf 2 auf. Der Strömungskammer 1 ist eine Auslaufdüse 3 nachgeschaltet.

[0013] Die Strömungskammer 1 enthält ein Bündel aus einer Vielzahl von Röhrchen 1.1. Diese verlaufen in Strömungsrichtung. Sie dienen in bekannter Weise dem Erzeugen einer Mikroturbulenz in der Stoffsuspension.

[0014] Die Auslaufdüse 3 weist äußere Begrenzungswände 3.1 und 3.2 auf, die an ihrem stromabwärtigen Ende miteinander einen Auslaufspalt 3.3 bilden.

[0015] Die Figuren 2 und 3 zeigen im einzelnen den Aufbau der Auslaufdüse 3 mit Strömungselementen. Figur 2 zeigt wiederum die beiden Begrenzungswände 3.1 und 3.2 mit dem Auslaufspalt 3.3. Auf den beiden Figuren 2 und 3 erkennt man Taschen, in denen Strömungselemente gelagert sind. Wie man aus Figur 2 erkennt, sind drei Zeilen von Taschen mit zugehörenden Strömungselementen übereinander angeordnet. Dabei handelt es sich um eine obere Zeile von Taschen 3.4 mit zugehörenden Strömungselementen 3.41, eine mittlere Zeile von Taschen 3.5 mit zugehörenden Strömungselementen 3.51 sowie eine untere Zeile von Taschen 3.6 mit zugehörenden Strömungselementen 3.61. Die Strömungselemente sind im vorliegenden Falle Rundstäbe. Sie sind in Strömungsrichtung ein- und ausfahrbar, was in Fig. 3 durch den Doppelpfeil veranschaulicht ist.

[0016] Mit dem Ein- und Ausfahren der Strömungselemente 3.41, 3.51, 3.61 wird die Größe von deren strömungsberührten Flächen verändert. Damit wird Einfluß genommen auf die Strömungshydraulik. Im vorliegenden Falle sind insgesamt zwölf Rundstäbe mit den zugehörenden Taschen vorgesehen. Man kann nunmehr alle oder einen Teil der Rundstäbe einer einzigen Zeile von Rundstäben unterschiedlich weit ausfahren. Man kann aber auch sämtliche Rundstäbe aller Zeilen von Rundstäben unterschiedlich weit ausfahren. Je nach dem Maß des Ausfahrens der einzelnen Rundstäbe wird die Strömung beeinflußt.

[0017] Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 ist die Auslaufdüse 3 ganz andersartig gestaltet. Die Stoffsuspension wird hierbei durch eine Vielzahl von Kanälen 5.1, 5.2, 5.3 zum Auslaufspalt 3.3 hingeführt. Die Kanäle sind durch massive Blöcke 6.1, 6.2, 6.3 hindurchgebohrt. Die Begrenzungswände 3.1, 3.2 befinden sich im stromabwärtigen Endbereich der Auslaufdüse 3 und sind feststehend.

[0018] Auch hier sind wiederum Strömungselemente vorgesehen, und zwar die Strömungselemente 3.71 und 3.81. Diese Strömungselemente sind plattenförmig. Sie erstrecken sich jeweils über die gesamte Arbeitsbreite. Sie sind wiederum in Taschen 3.7 bzw. 3.8 gelagert. Sie können ebenfalls - genau wie die Rundstäbe gemäß den Figuren 2 und 3 - in Strömungsrichtung verfahren werden, so daß die Größe der strömungsberührten Fläche dieser Strömungselemente 3.71, 3.81 verändert werden kann.

[0019] Wie man sieht, lassen sich diese plattenförmigen Strömungslemente 3.71 und 3.81 im vorliegenden Falle bis über den Auslaufspalt 3.3 hinaus bewegen.

[0020] Die Ausführungsbeispiele nach den Figuren 2 bis 4 stellen keine Erfindungsgemaßen Ausführungsformen der.

[0021] Eine besonders interessante Ausführungsform kann sich daraus ergeben, daß die Strömungselemente - und Stäbe oder Platten - in Verschieberichtung gesehen - Bereiche unterschiedlicher Rauhigkeit haben. So kann beispielsweise ein stromabwärtiger Teil eine besonders niedrige Rauhigkeit haben, während die Rauhigkeit stromaufwärts gesehen zunimmt. Damit wird die Wirkung des Ausfahrens der einzelnen Strömungselemente progressiv gesteigert.

[0022] Bei der Erfindungsgemäßen Ausführungsform in Fig. 5 ist das turbulenzerzeugende Element 3.41 über die Auslaufspalte 3.31 und 3.32 hinausragend. Das Strömungselement 3.41 erzeugt durch die Grenzschichtreibung mit der nicht dargestellten - schon aus der Düse 3 ausgetretenen - Fasersuspension eine zusätzliche Turbulenz. Solange das Strömungselement 3.41 mit seiner Spitze nicht hinter die Spalte 3.31 und 3.32 zurückgezogen wird, bleiben die Weiten der Austrittsspalte 3.31 und 3.41 konstant. Entsprechend gilt auch, wenn die Strömungselemente sich nur innerhalb der Düse bewegen. Auf diese Weise läßt sich der Turbulenzgrad in der Suspension einstellen, ohne die Ausflußmenge der Suspension dabei zu verändern.

[0023] In der Fig. 6 ist eine Erfindungsgemäße Variante zu der Fig. 5 zu sehen. Statt nur eines Strömungselementes sind hier zwei Strömungselemente vorhanden (es sind aber auch noch weitere denkbar). Innerhalb der Düse 3 ist aus strömungstechnischen Gründen der Verlauf der Strömungselemente 3.41 und 3.51 in Strömungsrichtung konvergierend angeordnet. Damit beim Verstellen der Strömungselemente 3.41 und 3.51 sich nicht die Weiten der Austrittsspalte 3.31, 3.32 und 3.33 verändern, ist es erforderlich, daß die Strömungselemente 3.41 und 3.51 elastisch und im Verlauf der Austrittsöffnungen zueinander parallel sind.

[0024] Diese parallele Ausrichtung entsteht durch eine gezielte Beeinflussung des Druckes der Teilströmungen in der Düse 3 und der Dimensionierung der Biegespannung in den Strömungselementen 3.41 und 3.51.

[0025] Die Strömungselemente in den Figuren 5 und 6 sind flächig als Platten ausgebildet.

Ansprüche

1. Stoffauflauf für eine ein Papiermaschinensieb aufweisende Papiermaschine mit einer ein Bündel aus einer Vielzahl von Röhrchen (1.1) enthaltende Strömungskammer (1), die wenigstens annähernd gleich der Arbeitsbreite des Papiermaschinensiebes ist und der eine Auslaufdüse (3) mit einem Auslaufspalt (3.3) nachgeschaltet ist, in welcher mindestens ein Strömungselement (3.41, 3.51) angeordnet ist,
wobei das mindestens eine Strömungselement (3.41, 3.51) aus einer Platte besteht, die sich wenigstens über einen Teil der Arbeitsbreite des Papiermaschinensiebes hinweg erstreckt und über den Auslaufspalt (3.3) hinausragt, und
wobei das mindestens eine Strömungselement (3.41, 3.51) in einer Tasche (3.4, 3.5) gelagert ist und aus dieser ganz oder teilweise ausfahrbar ist, und die von der Stoffsuspension berührten Flächen des mindestens einen Strömungselements (3.41, 3.51) während des Betriebes bei Konstanthaltung der Ausflußmenge der Stoffsuspension aus dem Auslaufspalt (3.3) im Sinne einer Vergrößerung oder Verkleinerung veränderbar sind.

2. Stoffauflauf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der ausgefahrene Teil des Strömungselements (3.41, 3.51) sich in Strömungsrichtung erstreckt.

3. Stoffauflauf nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Strömungselement (3.41, 3.51) um 10 bis 300 mm, vorzugsweise um 50 bis 200 mm, aus der Tasche ausfahrbar ist.

4. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Tasche (3.4, 3.5) auf dem Verschiebeweg des Strömungselements (3.41, 3.51) eine Umlenkung aufweist.

5. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die strömungsberührten Flächen des Strömungselements (3.41, 3.51) - in Strömungsrichtung gesehen - Zonen unterschiedlicher Rauhigkeit aufweisen.

6. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens zwei Strömungselemente (3.41, 3.51) innerhalb der Auslaufdüse (3) angeordnet sind.

7. Stoffauflauf nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungselemente (3.41, 3.51) in Strömungsrichtung innerhalb der Auslaufdüse (3) konvergierend angeordnet sind.

8. Stoffauflauf nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungselemente (3.41, 3.51) elastisch und im Verlauf des Austrittsspalt (3.3) zueinander parallel sind.

9. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Weite des Auslaufspaltes (3.3) während des Betriebes unveränderbar ist.

10. Verfahren zur Beeinflussung der Strömung in einer Stoffsuspension, die in einem Stoffauflauf einer ein Papiermaschinensieb aufweisenden Papiermaschine mit einer ein Bündel aus einer Vielzahl von Röhrchen (1.1) enthaltenden Strömungskammer (1), die wenigstens annähernd gleich die Arbeitsbreite des Papiermaschinensiebes ist und der eine Auslaufdüse (3) mit einem Auslaufspalt (3.3) nachgeschaltet ist, in welcher mindestens ein aus einer Platte bestehendes, über den Auslaufspalt (3.3) hinausragendes Strömungselement (3.41, 3.51) angeordnet ist, geführt wird,
wobei der Turbulenzgrad in der Stoffsuspension mittels Vergrößerung oder Verkleinerung der von der Stoffsuspension berührten Flächen des Strömungselements (3.41, 3.51) während des Betriebes bei Konstanthaltung der Ausflußmenge der Stoffsuspension aus dem Auslaufspalt (3.3) eingestellt wird.

Claims

1. Headbox for a papermaking machine having a papermaking machine wire, comprising a flow chamber (1) which contains a bundle comprising a large number of tubes (1.1), which is at least approximately equal to the working width of the papermaking machine wire and downstream of which an outlet nozzle (3) with an outlet gap (3.3) is connected, in which at least one flow element (3.41, 3.51) is arranged, the at least one flow element (3.41, 3.51) comprising a plate which extends at least over part of the working width of the papermaking machine wire and projects beyond the outlet gap (3.3), and
the at least one flow element (3.41, 3.51) being mounted in a pocket (3.4, 3.5) and being capable of being moved wholly or partly out of the latter and the surfaces of the at least one flow element (3.41, 3.51) that are touched by the stock suspension during operation being capable of being varied, with the effect of enlargement or reduction in size, while keeping the quantity of the stock suspension flowing out from the outlet gap (3.3) constant.

2. Headbox according to Claim 1, characterized in that the part of the flow element (3.41, 3.51) that is moved out extends in the flow direction.

3. Headbox according to Claim 1 or 2, characterized in that the flow element (3.41, 3.51) can be moved out of the pocket by 10 to 300 mm, preferably by 50 to 200 mm.

4. Headbox according to one of the preceding claims, characterized in that the pocket (3.4, 3.5) has a deflection on the displacement path of the flow element (3.41, 3.51).

5. Headbox according to one of the preceding claims, characterized in that the surfaces of the flow element (3.41, 3.51) that are touched by the flow have zones of different roughness, as viewed in the flow direction.

6. Headbox according to one of the preceding claims, characterized in that at least two flow elements (3.41, 3.51) are arranged within the outlet nozzle (3).

7. Headbox according to Claim 6, characterized in that the flow elements (3.41, 3.51) are arranged so as to converge in the flow direction within the outlet nozzle (3).

8. Headbox according to Claim 6 or 7, characterized in that the flow elements (3.41, 3.51) are resilient and parallel to one another in the course of the outlet gap (3.3).

9. Headbox according to one of the preceding claims, characterized in that the width of the outlet gap (3.3) cannot be varied during operation.

10. Method of influencing the flow in a stock suspension which is guided in a headbox of a papermaking machine having a papermaking machine wire, comprising a flow chamber (1) which contains a bundle comprising a large number of tubes (1.1), which is at least approximately equal to the working width of the papermaking machine wire and downstream of which an outlet nozzle (3) with an outlet gap (3.3) is connected, in which at least one flow element (3.41, 3.51) comprising a plate and projecting beyond the outlet gap (3.3) is arranged,
the level of turbulence in the stock suspension being set by means of enlarging or reducing the size of the surfaces of the flow element (3.41, 3.51) that are touched by the stock suspension during operation, while keeping the quantity of the stock suspension flowing out from the outlet gap (3.3) constant.

Revendications

1. Caisse de tête pour une machine à papier présentant une toile de machine à papier avec une chambre d'écoulement (1) contenant une botte avec une multitude de tubes (1.1), qui est au moins presque semblable à la largeur de travail de la toile de la machine à papier, et en aval de laquelle est branchée une tuyère d'écoulement (3) avec une fente d'écoulement (3.3), à l'intérieur de laquelle au moins un élément d'écoulement (3.41, 3.51) est aménagé, moyennant quoi l'un au moins des éléments d'écoulement (3.41, 3.51) se compose d'une plaque s'étendant au moins au-delà d'une partie de la largeur de travail de la toile de la machine à papier et qui dépasse la fente d'écoulement (3.3), et moyennant quoi l'un au moins des éléments d'écoulement (3.41, 3.51) est logé dans une poche (3.4, 3.5) et peut être déployé entièrement ou partiellement à l'extérieur de celle-ci, et les surfaces en contact avec la suspension pâteuse de l'un au moins des éléments d'écoulement (3.41, 3.51) peuvent être modifiées dans le sens d'un agrandissement ou d'une diminution pendant le fonctionnement, en maintenant constante la quantité d'écoulement de la suspension pâteuse hors de la fente d'écoulement (3.3).

2. Caisse de tête selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie déployée de l'élément d'écoulement (3.41, 3.51) s'étend dans la direction de l'écoulement.

3. Caisse de tête selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'élément d'écoulement (3.41, 3.51) peut être déployé hors de la poche de 10 à 300 mm, et de préférence de 50 à 200 mm.

4. Caisse de tête selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la poche (3.4, 3.5) présente un retournement sur le parcours de déplacement de l'élément d'écoulement (3.41, 3.51).

5. Caisse de tête selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les surfaces de l'élément d'écoulement (3.41, 3.51) en contact avec l'écoulement - lorsque vu dans la direction de l'écoulement - présentent des zones à rugosité différente.

6. Caisse de tête selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins deux éléments d'écoulement (3.41, 3.51) sont aménagés à l'intérieur de la tuyère d'écoulement (3).

7. Caisse de tête selon la revendication 6, caractérisée en ce que les éléments d'écoulement (3.41, 3.51) dans la direction de l'écoulement sont aménagés de manière convergente à l'intérieur de la tuyère d'écoulement (3).

8. Caisse de tête selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que les éléments d'écoulement (3.41, 3.51) sont élastiques et parallèles les uns par rapport aux autres dans le parcours de la fente d'écoulement (3.3).

9. Caisse de tête selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la largeur de la fente d'écoulement (3.3) ne peut être modifiée pendant le fonctionnement.

10. Procédé pour influencer l'écoulement dans une suspension pâteuse guidée dans une caisse de tête d'une machine à papier présentant une toile de machine à papier avec une chambre d'écoulement (1) contenant une botte avec une multitude de tubes (1.1), qui est au moins presque semblable à la largeur de travail de la toile de la machine à papier, et en aval de laquelle est branchée une tuyère d'écoulement (3) avec une fente d'écoulement (3.3), à l'intérieur de laquelle est aménagé au moins un élément d'écoulement (3.41, 3.51) composé d'une plaque et dépassant la fente d'écoulement (3.3), moyennant quoi le degré de turbulence dans la suspension pâteuse est réglé moyennant l'agrandissement ou la diminution des surfaces de l'élément d'écoulement (3.41, 3.51) en contact avec la suspension pâteuse pendant le fonctionnement, en maintenant constante la quantité d'écoulement de la suspension pâteuse hors de la fente d'écoulement (3.3).

Zeichnung