Sektionale Stoffzuführung des Stoffauflaufs einer Papiermaschine

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur sektionalen Versorgung des Stoffauflaufes einer Papiermaschine mit Stoffsuspension. Sie ist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• es sind über die Maschinenbreite verteilt eine Vielzahl von Zufuhrleitungen von einem Stoffsuspensionsverteiler zum Stoffauflauf vorgesehen;
• in mindestens einer Zufuhrleitung (Hauptleitung) ist eine Drossel vorgesehen;
• in mindestens einer Hauptleitung ist nach der Drossel mindestens eine Zuführung (Nebenleitung, Nebenstrom) von Flüssigkeit (z.B. Stoffsuspension, Verdünnungswasser oder Wasser) unter einem Winkel vorgesehen, derart, daß
• dieser Winkel zwischen dem Hauptstrom und dem Nebenstrom so gewählt ist, daß eine kleine Änderung der Durchflußmenge des Nebenstroms eine große, gleich gerichtete oder entgegengesetzt gerichtete Änderung der Durchflußmenge des Gesamtstromes (Hauptstrom + Nebenstrom) ergibt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur sektionalen Versorgung des Stoffauflaufes einer Papiermaschine mit Stoffsuspension und ein Verfahren hierzu.

[0002] Es ist aus der WO 88/01318 bekannt einen Stoffauflauf über eine Vielzahl von Leitungen aus einem Verteiler mit Stoffsuspension zu versorgen, wobei die einzelnen Volumenströme durch einstellbare Ventile geregelt werden.

[0003] Weiterhin ist eine sektionale Stoffzuführung zum Stoffauflauf mit einer Mischeinrichtung bekannt aus der Patentanmeldung DE 40 19 593. Hier wird eine Mischeinrichtung vorgestellt, die dazu dient mehrere Teilvolumenströme derart zu mischen, daß ein konstanter Gemischvolumenstrom entsteht. Hierzu werden Teilvolumenströme in Mischer geführt und durch Anwendung einer aufwendigen Ventilsteuerung in Abhängigkeit voneinander geregelt.

[0004] Aus der DE 42 11 291 ist weiterhin ein Stoffauflauf einer Papiermaschine bekannt, dem über die Maschinenbreite verteilt eine Vielzahl von Stoffzuleitungen zugeführt werden. Weiterhin werden die Eigenschaften der Stoffsuspension in den einzelnen Zuführungsleitungen bzw. Kanälen jeweils durch eine Mischung zweier Stoffsuspensionsströme unterschiederlicher Eigenschaften und unterschiedlichen Durchsatzes beeinflußt, indem ein Winkel zum Zuführen des zweiten Suspensionsstromes in den ersten Suspensionsstrom genutzt wird, unter dem sich keine Änderung des Summenstromes beider Teilstöme ergibt, unabhängig von deren Mengenverhältnis. Voraussetzung ist hierbai, daß nach der Mischstelle eine relativ starke Drossel vorgesehen ist. Wird diese Drossel variabel ausgeführt, so besteht zusätzlich zur Beeinflussung der Dichte des Summenstromes auch die Möglichkeit den Summenstrom bezüglich der sektionale Durchflußmenge zu beeinflussen.

[0005] Alle oben genannten Ausführungen bergen jedoch erhebliche Verschmutzungsprobleme, da zur Beeinflussung der Durchsatzmenge der sektionalen Volumenströme, der eine relativ hohe Stoffkonzentration besitzt, ein Ventil eingesetzt werden muß, das wegen seines Ventilaufbaues sehr häufig zu Faserwischbildungen führt und damit die Qualität des hergestellten Papieres beeinträchtigt.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur sektionalen Versorgung des Stoffauflaufes einer Papiermaschine mit Stoffsuspension darzustellen, die die Möglichkeit eröffnet, den Volumenstrom zwischen Stoffsuspensionsverteiler und Stoffauflauf so zu beeinflussen, daß keine Faserwischbildungen auftreten.

[0007] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 und des Verfahrensanspruches gelöst.

[0008] Demgemäß wird in den Zufuhrleitung der Stoffsuspension vom Verteiler zum Stoffauflauf, bzw. den Sektionen des Stoffauflaufes Flüssigkeit, vorzugsweise Stoffsuspension oder Verdünnungswasser, derart eingedüst, daß ein Impulsaustausch zwischen der Hauptströmung und der Nebenströmung stattfindet, so daß die Summe der Gesamtströmung sich mit zunehmenden Durchsatz der Nebenströmung reduziert.

[0009] Die Erfindung wird anhand der Figuren näher beschrieben. Darin ist im Übrigen folgendes dargestellt:

Fig. 1:

Stand der Technik ohne Mischer;

Fig. 2:

Stand der Technik mit Mischer;

Fig. 3:

Stand der Technik mit Mischer für konstanten Gesamtvolumenstrom;

Fig. 4:

erfindungsgemäße sektionale Stoffzufuhr ohne vorhergehenden Mischer;

Fig. 5:

erfindungsgemäße sektionale Stoffzufuhr mit vorhergehendem Mischer.

[0010] Die Figur 1 zeigt schematisch eine aus der WO 88/01318 bekannte sektionale Stoffzuführung (in der Draufsicht) zu einem Stoffauflauf, bei der die über die Maschinenbreite verteilten Sektionen S_i des Stoffauflaufes STA - mit dem Vorraum VR, dem Turbulenz erzeugenden Bereich TB und der nachfolgenden Auslaufdüse DS - aus einem gemeinsamen Verteiler über Leitungen L_i mit Stoffsuspension gespeist werden. In den Leitungen L_i sind Drosselventile DR_i vorgesehen, die es ermöglichen die sektionalen Volumenströme individuell einzustellen, um z.B. ein verbessertes Faseroientierungsquerprofil zu erreichen.

[0011] Figur 2 zeigt eine aus der DE 40 19 593 bekannte sektionale Stoffzuführung (in Seitenansicht), in der Stoffsuspension aus einem Verteiler VT₁ über Leitungen L1_i einer Vielzahl von Mischern M_i über Drosselventile DR1_i geregelt zugeführt wird. In die Mischer M_i wird aus einem weiteren Verteiler VT_i über Leitungen L2_i eine Stoffsuspension unterschiedlicher Konzentration, z.B. Verdünnungswasser, durch Drosselventile DR2_i geregelt zugeführt. Die Zuführung der einzelnen Teilvolumenströme der Leitungen L1_i und L2_i wird über die Drosselventile DR1_i und DR2_i geregelt, so daß sich sowohl die Konzentration als auch die Menge des Gesamtvolumenstromes, wie in der o.g. Anmeldung beschrieben, einstellen läßt.

[0012] Figur 3 zeigt eine aus der DE 42 11 291 bekannte sektionale Stoffzuführung (in Seitenansicht), in der Stoffsuspension aus einem Verteiler VT₁ über Leitungen L1_i einer Vielzahl von Mischern M_i zugeführt wird. In die Mischer M_i wird aus einem weiteren Verteiler VT_i über Leitungen L2_i eine Stoffsuspension unterschiedlicher Konzentration, z.B. Verdünnungswasser, durch Drosselventile DR1_i geregelt zugeführt. Die Zuführung über die Leitungen L2_i werden, wie in der o.g. Anmeldung beschrieben, unter einem Winkel β_o eingeleitet, bei dem keine Änderung des Gesamtvolumenstromes nach den Mischern bei Änderung des zugeführten Stromes über die Leitung L2_i stattfindet. Sollen die Gesamtvolumenströme jedoch geregelt sein, so muß die nachfolgende, hier notwendige Drossel DR2_i einstellbar ausgeführt werden.

[0013] Bei allen Ausführungsvarianten der Figuren 1 - 3 ergibt sich das Problem, daß eine gezielte Änderung des Gesamtvolumenstromes nur erreicht werden kann, wenn die Drosseln im Gesamtvolumenstrom oder in beiden Teilvolumenströmen variabel gestaltet sind, womit immer eine erhöhte Verschmutzungsgefahr besteht, was zu einer Verminderung der Papierqualität durch Faserwische führt.

[0014] Figur 4 zeigt die Lösung der Aufgabe der Erfindung gemäß Anspruch 1. Es ist eine sektionale Stoffsuspensionszuführung zum Stoffauflauf gezeigt, in der die Sektionen des Stoffauflaufes STA im wesentlichen über die Leitungen L1_i gespeist werden, wobei erfindungsgemäß in diesen Leitungen feste, nicht einstellbare Drosseln DR1_i vorgesehen sind, die so gestaltet werden können, daß sie keiner besonderen Verschmutzung unterliegen, und es sind stromabwärts dieser Drosseln Flüssigkeitszuführungen (Nebenströme) vorgesehen, die derart in den Hauptstrom eingeleitet werden, daß kleine Änderungen des Nebenstromes große Änderungen des gesamten Sektionsstromes nach der Zuführung hervorruft.

[0015] Figur 5 zeigt ebenfalls eine Lösung der Aufgabe der Erfindung, hier jedoch in Verbindung mit vorgeschalteten Mischern M_i in den sektionalen Zufuhrleitungen. Es sind ähnlich der Figuren 2 und 3 zwei Verteiler VT₁ und VT₂ vorgesehen, wobei der Verteiler VT₁ Stoffsuspension normale Konzentration enthält, während über den Verteiler VT₂ Verdünnungsflüssigkeit mit nur geringer Konzentration oder ohne Faserstoffanteile zugeführt wird. Bei der dargestellten Ausführung wird Stoffsuspension hoher Konzentration aus dem Verteiler VT₁ über Leitungen L1_i dem Mischer M_i zugeführt. Im Mischer M_i wird die Stoffsuspension in gewünschter Weise über Zufuhr von Verdünnungsflüssigkeit (z.B. Siebwasser) aus dem Verteiler VT₂ über die Leitungen L2_i - geregelt durch einstellbare Drosselventile DR1_i - dem Mischer in einem Winkel β_o zugeführt, so daß sich keine Änderungen des Gesamtströmungsvolumens in Abhängigkeit von der Menge der zugeführten Verdünnungsflüssigkeit ergeben. Hinter dem Mischern M_i ist eine feste Drossel DR3_i installiert, die für den notwendigen Druckabfall sorgt. Über die Leitungen L3_i wird nun ebenfalls Verdünnungsflüssigkeit aus dem Verteiler VT₂ - geregelt durch einstellbare Drosselventile DR2_i - in die, aus dem Mischer austretenden Hauptströme H_i unter einem Winkel α eingedüst. Der Winkel α wird dabei so gewählt, daß eine kleine Volumenstromänderung des Nebenstromes N_i eine große Volumenstromänderung des Gesamtstromes G_i, der zur jeweiligen Stoffauflaufsektion führt, bewirkt wird.

[0016] Abhängig vom gewählten Winkel α sind die folgenden Konstellationen möglich:

a) 180° ≧ α >> β_o, vorzugsweise α ≈ 180° und hohe Geschwindigkeit des Nebenstromes bei kleinem Volumen des Nebenstromes:
Hierbei wird durch eine Erhöhung des Nebenstromes durch Impulsaustausch eine überproportionale Reduktion des Gesamtstromes erreicht. Gegengerichtete Strömung.

b) β_o >> α ≧ 0°, vorzugsweise α ≈ 0° und hohe Geschwindigkeit des Nebenstromes bei kleinem Volumen des Nebenstromes:
Hierbei wird durch eine Erhöhung des Nebenstromes ebenfalls eine überproportionale Erhöhung des Gesamtstromes erreicht. Gleichgerichtete Strömung.

c) α ≈ 90°, Geschwindigkeit des Nebenstromes ist sehr groß gegenüber der des Hauptstromes:
Hierbei wird durch eine Erhöhung des Nebenstromes der Gesamtstrom überproportional reduziert. Nadelstrahl mit Sperrwirkung, Erzeugung stark turbulenter Strömung.

[0017] Der besondere Vorteil der dargestellten Ausführungen liegt darin, daß bei allen Ausführungsformen das oder die einstellbaren und zur Verschmutzung neigenden Drosselventile nicht in der Suspensionsströmun mit hoher Konzentration liegen müssen, sondern jeweil im Strang der Verdünnungsflüssigkeit liegen. Insbesondere bei der Lösung in Verbindung mit einer Konzentrations-Regulierung der Sektionsströme ist auch die geringfügig auftretende Änderung der Stoffkonzentration des entsprechenden Abschnittes problemlos, da dies durch Einstellung der Konzentration des Stoffsusoension des Hauptstromes mit dem davor liegenden Mischer wieder kompensiert werden kann.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur sektionalen Versorgung des Stoffauflaufes einer Papiermaschine mit Stoffsuspension mit folgenden Merkmalen:

1.1 es sind über die Maschinenbreite verteilt eine Vielzahl von Zufuhrleitungen von einem Stoffsuspensionsverteiler zum Stoffauflauf vorgesehen;

1.2 in mindestens einer Zufuhrleitung (Hauptleitung) ist eine Drossel vorgesehen;

1.3 in mindestens einer Hauptleitung ist nach der Drossel mindestens eine Zuführung (Nebenleitung, Nebenstrom) von Flüssigkeit (z.B. Stoffsuspension, Verdünnungswasser oder Wasser) unter einem Winkel vorgesehen, derart, daß

1.4 dieser Winkel zwischen dem Hauptstrom und dem Nebenstrom so gewählt ist, daß eine kleine Änderung der Durchflußmenge des Nebenstroms eine große, gleich gerichtete oder entgegengesetzt gerichtete Änderung der Durchflußmenge des Gesamtstromes (Hauptstrom + Nebenstrom) ergibt.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

2.1 es ist in mindestens einer Hauptleitung eine Mischeinheit vorgesehen;

2.2 jeder Mischeinheit ist mindestens eine weitere Zufuhrleitung zum Zuführen von Stoffsuspension oder Verdünnungswasser unterschiedlicher Zusammensetzung zugeordnet;

2.3 in mindestens einer der zusätzlichen Zufuhrleitungen zur Mischeinheit ist ein Mittel zur Beeinflussung der jeweiligen Durchflußmenge vorgesehen;

2.4 die Mischeinheiten sind vor der Zuführung der Nebenleitung vorgesehen.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

3.1 es ist in mindestens einer Hauptleitung eine Mischeinheit vorgesehen;

3.2 jeder Mischeinheit ist mindestens eine weitere Zufuhrleitung zum Zuführen von Stoffsuspension oder Verdünnungswasser unterschiedlicher Zusammensetzung zugeordnet;

3.3 in mindestens einer der zusätzlichen Zufuhrleitungen zur Mischeinheit ist ein Mittel zur Beeinflussung der jeweiligen Durchflußmenge vorgesehen;

3.4 die Mischeinheiten sind hinter der Zuführung der Nebenleitung vorgesehen.

4. Stoffzuführung gemäß einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenstrom dem Hauptstrom gleich- bzw. gegengerichtet ist.

5. Stoffzuführung gemäß einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuströmgeschwindigkeit der Nebenströmung wesentlich größer als die Geschwindigkeit der Hauptströmung ist und der Volumenstrom der Nebenströmung wesentlich kleiner als der der Hauptströmung ist.

6. Stoffzuführung gemäß einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß

6.1 Haupt- und Nebenstrom einen rechten Winkel bilden;

6.2 das Verhältnis der Querschnitte des Haupt- zum Nebenstrom H/N > 10 beträgt (Nadelstrahl) und

6.3 die Geschwindigkeit des Nebenstromes größer als die des Hauptstromes ist.

7. Stoffzuführung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselung nach der Mischeinrichtung groß ist und die Geschwindigkeit des Nebenstromes klein gegen die des Hauptstromes ist.

8. Verfahren zur sektionalen Versorgung des Stoffauflaufes einer Papiermaschine mit Stoffsuspension mit folgenden Merkmalen:

8.1 dem Stoffauflauf wird über die Maschinenbreite verteilt Stoffsuspension über eine Vielzahl von Zufuhrleitungen von einem Stoffsuspensionsverteiler zugeführt;

8.2 die Stoffzufuhr (Hauptzufuhr) wird an einer Stelle gedrosselt;

8.3 in der Hauptzufuhr wird stromabwärts der Drosselstelle Verdünnungsflüssigkeit (z.B. Stoffsuspension, Verdünnungswasser oder Wasser) unter einem derartigen Winkel zugeführt, daß

8.4 durch eine kleine Änderung der Durchflußmenge des Nebenstroms eine große, gleich gerichtete oder entgegengesetzt gerichtete Änderung der Durchflußmenge des Gesamtstromes (Hauptstrom + Nebenstrom) erzeugt wird.

Zeichnung