[0001] Die Erfindung betrifft eine Lamelle eines Stoffauflaufs einer Papier-, Karton- oder
Tissuemaschine, der von mindestens einer Faserstoffsuspension durchströmt wird und
eine einen Austrittsspalt aufweisende maschinenbreite Stoffauflaufdüse mit einer Düsenlänge
aufweist, die eine obere Düsenwand und eine untere Düsenwand umfasst und in welcher
die Lamelle angebracht ist.
[0002] Eine derartige Lamelle eines Stoffauflaufs in Form eines Mehrschichten-Stoffauflaufs
ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 44 40 079 A1 (PA10101 DE) der Anmelderin
bekannt. In der Stoffauflaufdüse des offenbarten Stoffauflaufs befindet sich mindestens
eine Lamelle, die zwei benachbarte Faserstoffsuspensionsströme bis in den Bereich
eines Austrittsspalts voneinander getrennt hält. Die Lamelle ist symmetrisch bis in
den Bereich des Austrittsspalts ausgeführt und weist an ihrem Lamellenende eine beidseitige
Schräge auf der Ober- und Unterseite von beispielsweise von 2° bis 4° auf.
[0003] Weiterhin ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 29 810 A1 (PA05205 DE)
der Anmelderin eine weitere derartige Lamelle eines Stoffauflaufs bekannt. Die Lamelle
weist in ihrem Endbereich Nuten auf, die vorzugsweise auf der Oberund Unterseite der
Lamelle in verschiedenen Ausgestaltungsarten und Positionierungen beziehungsweise
Ausrichtungen vorgesehen sind.
[0004] Die bekannten Lamellenformen und -strukturen weisen allein oder in Kombination miteinander
den Nachteil auf, dass sie zu instabilen Strömungsverhältnissen und damit zu Schwingungsneigungen
führen, da zum einen die Strömungsverläufe nicht immer symmetrisch, beispielsweise
bei Vorhandensein einer Blende am Austrittsspalt, verlaufen und zum anderen etwaige
Lamellenstrukturen zu Wirbelvermeidungen nicht optimal angeströmt werden. Diese Schwierigkeiten
resultieren in einer Verschlechterung der Strahlqualität und damit in Fehlern in der
Faserstoffbahn.
[0005] Es ist also Aufgabe der Erfindung, einen Stoffauflauf der eingangs genannten Art
derart zu verbessern, dass dessen Lamelle eine verbesserte Geometrie an ihrem Lamellenende
dergestalt aufweist, dass die bekannten Nachteile des Stands der Technik vermieden
werden, insbesondere Instabilitäten in den Strömungsverhältnissen und Schwingungsneigungen.
[0006] Diese Aufgabe wird bei einem Stoffauflauf der eingangs genannten Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, dass die Lamelle mit einer Lamellenlänge an ihrem stromabwärtigen
Lamellenende auf einer Seite, welche einer der beiden Düsenwände zugewandt ist, mit
einer Schräge und auf der gegenüberliegenden Seite mit einer Struktur versehen ist.
Durch diese vorgeschlagene Geometrie ergibt sich der Vorteil der Erreichbarkeit von
stabilen Strömungsverhältnissen auch bei unsymmetrischen Strömungskanälen und der
bestmöglichen Anströmung des strukturierten stromabwärtigen Lamellenendes hinsichtlich
einer Wirbelvermeidung.
[0007] Unter strömungstechnischen Aspekten ist es von Vorteil, wenn die Schräge einen Schrägungswinkel
von 1,5° bis 6°, vorzugsweise von 2,5° bis 5°, aufweist, da hierbei die prozentuale
Erweiterung der Strömungsfläche keinen zu großen Wert annimmt und somit der Erzeugung
von Ablösewirbeln (Turbulenzen) entgegengewirkt wird.
[0008] Das Lamellenende weist bevorzugterweise eine Höhe von 0,4 mm bis 0,6 mm, vorzugsweise
von 0,5 mm, auf. Diese Höhe ist ausreichend, um dem Lamellenende noch die zum optimalen
Betrieb des Stoffauflaufs notwendige Steifigkeit zu verleihen.
[0009] Ferner weist die Lamelle unter festigkeitstechnischen Aspekten eine überwiegende
Lamellendicke von 2 bis 6 mm, vorzugsweise von 4 mm, auf, da diese Werte sich in der
Praxis bei verschiedenen Anwendungsfällen mehrfach bewährt haben.
[0010] Um eine Möglichkeit der Beeinflussung der Faserorientierung in der fertigen Faserstoffbahn
zu erhalten ist die obere Düsenwand im Bereich des Austrittsspalts mit einer vorzugsweise
verstellbaren Blende versehen, wobei die Schräge der Lamelle zur Blende hin gerichtet
ist.
[0011] Unter fertigungs- und strömungstechnischen Aspekten ist es vorteilhaft, wenn die
Struktur in der Lamelle die Form von Nuten mit rechteckiger und/oder keilförmiger
und/oder parabelförmiger und/oder runder Form mit konstanter und/oder unterschiedlicher
Tiefe aufweist.
[0012] Unter Berücksichtigung der neuesten Werkstoffentwicklungen auf dem Gebiet der Polymere
kann die Lamelle aus mindestens einem Hochleistungspolymer gebildet sein. Das Hochleistungspolymer
kann insbesondere ein Polyphenylsulfon (PPSU), ein Polyethersulfon (PES), ein Polyetherimid
(PEI) oder ein Polysulfon (PSU) sein.
[0013] Unter strömungstechnischen Gesichtpunkten wird die an die Erfindung gestellte Aufgabe
verbessert gelöst, wenn die Lamellenlänge einen Wert von mindestens 80 % der Düsenlänge
annimmt und die Strömungsgeschwindigkeit der Faserstoffsuspension im Bereich des stromabwärtigen
Lamellenendes im bereich von größter 5 m/s liegt.
[0014] Die erfindungsgemäße Lamelle kann weiterhin in einem Stoffauflauf mit sektionierter
Stoffdichteregelung (Verdünnungswasser-Technologie) ausgebildet sein.
[0015] Bei dieser Ausgestaltung des Stoffauflaufs wird die Möglichkeit geschaffen, den Durchsatz,
die Stoffdichte und somit das Flächengewicht und die Faserorientierung sektional regeln
zu können, und dies bei Vorhandensein optimaler Lamellen.
[0016] Um den heutigen und zukünftigen Produktionsanforderungen hinsichtlich Produktionsmenge
und dergleichen Rechnung zu tragen, kann die Lamelle in einem Stoffauflauf für eine
Strahlgeschwindigkeit von größer 1.500 m/s, vorzugsweise von größer 1.800 m/s, ausgelegt
ist, eingebaut sein.
[0017] Die Lamelle kann auch in einem als Mehrschichten-Stoffauflauf ausgebildeten Stoffauflauf
eingebaut sein, wobei die Lamelle, die im wesentlichen die vorgenannten Eigenschaften
aufweist, als Zwischenlamelle ausgebildet ist.
[0018] Es versteht sich, dass 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.
[0019] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme
auf die Zeichnung.
[0020] Es zeigen
- Figur 1:
- einen schematischen Längsschnitt eines Stoffauflaufs mit zwei erfindungsgemäßen Lamellen;
- Figur 2:
- eine schematische Raumansicht eines Mehrschichten-Stoffauflaufs mit einer erfindungsgemäßen
Lamelle;
- Figur 3a:
- einen schematischen Längsschnitt eines stromabwärtigen Lamellenendes einer erfindungsgemäßen
Lamelle; und
- Figur 3b:
- schematische Draufsichten auf strukturierte Endbereiche von erfindungsgemäßen Lamellen.
[0021] Die Figur 1 zeigt im schematischen Längsschnitt einen Stoffauflauf 1. Dieser Stoffauflauf
1 umfasst eine Zuführvorrichtung 2 für eine Faserstoffsuspension 3 in den Stoffauflauf
1. Die Zuführvorrichtung 2 ist als ein Querverteilrohr 4 ausgebildet; sie kann in
weiterer Ausführung jedoch auch einen Zentralverteiler mit Zuführschläuchen umfassen.
Der Stoffauflauf 1 besteht weiterhin aus einer maschinenbreiten Vorrichtung zur Erzeugung
von Mikroturbulenzen ("Turbulenzerzeuger") 5, der eine maschinenbreite Vorkammer 6
in Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 3 vorgeordnet ist. Der Turbulenzerzeuger
5 besteht gemäß dem Stand der Technik aus einer Vielzahl von in Zeilen und in Spalten
nebeneinander und übereinander liegenden Turbulenzrohren 5.2 unterschiedlichster Gestalt.
Dem Turbulenzerzeuger 5 ist in Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension
3 eine maschinenbreite Stoffauflaufdüse 7 zum Verteilen der Faserstoffsuspension 3
zwischen zwei Siebe (Untersieb 8.1, Obersieb 8.2) eines nicht näher dargestellten
Doppelsiebformers (Gapformer) 9 nachgeordnet; in weiterer Ausführung kann die Faserstoffsuspension
3 jedoch auch nur auf ein Sieb eines Langsieboder Hybridformers verteilt werden. Die
Stoffauflaufdüse 7 mit einer Düsenlänge L
D ist in Figur 1 anfangsseitig von dem Turbulenzerzeuger 5 und endseitig von einem
Austrittsspalt 7.1 und seitlich von einer oberen Düsenwand 13.1, einer unteren Düsenwand
13.2 und zwei nicht dargestellten Seitenteilen begrenzt. In der Stoffauflaufdüse 7
des Stoffauflaufs 1 sind zwei maschinenbreite Lamellen 10.1, 10.2 angebracht, wobei
die untere Lamelle 10.1 gelenkig und die obere Lamelle starr am Turbulenzerzeuger
5 befestigt ist.
Erfindungsgemäß sind die beiden Lamellen 10.1, 10.2 mit einer jeweiligen Lamellenlänge
L
L an ihren stromabwärtigen Lamellenenden 11.1, 11.2 auf den Seiten, welche der oberen
Düsenwand 13.2 zugewandt sind, mit je einer Schräge 12.11, 12.12 und auf den gegenüberliegenden
Seiten mit Strukturen 12.21, 12.22 versehen ist. Vorzugsweise nimmt die jeweilige
Lamellenlänge L
L einen Wert von mindestens 80 % der Düsenlänge L
D an und die Strömungsgeschwindigkeiten v
S (Pfeil) der Faserstoffsuspensionen 3, 3.1, 3.2 im Bereich der beiden Lamellenenden
11.1, 11.2 liegen im Bereich von größer 5 m/s.
Weiterhin ist die obere Düsenwand 13.2 im Bereich des Austrittsspalts 7.1 mit einer
vorzugsweise verstellbaren Blende 7.2 versehen, wobei die Schrägen 12.11, 12.12 der
Lamelle 10.1, 10.2 zur Blende 7.2 hin gerichtet sind.
Die Lamellen 10.1, 10.2 sind aus mindestens einem Hochleistungspolymer gebildet, wobei
das Hochleistungspolymer insbesondere ein Polyphenylsulfon (PPSU), ein Polyethersulfon
(PES), ein Polyetherimid (PEI) oder ein Polysulfon (PSU) ist.
Um den heutigen und zukünftigen Produktionsanforderungen hinsichtlich Produktionsmenge
und dergleichen Rechnung zu tragen, sind die Lamellen 10.1, 10.2 des Stoffauflaufs
1 unter hydraulischen und strömungstechnischen Gesichtspunkten für eine Strahlgeschwindigkeit
v
St (Pfeil) von größer 1.500 m/s, vorzugsweise von größer 1.800 m/s, ausgelegt.
[0022] Der in Figur 2 in schematischer Raumansicht dargestellte Stoffauflauf ist als Mehrschichten-Stoffauflauf
1.1 ausgebildet, der nur schematisch dargestellte Zuführvorrichtungen 2, 2.1, 2.2
zum Zuführen von verschiedenen Faserstoffsuspensionen 3, 3.1, 3.2 aufweist. Die Stoffauflaufdüse
7 ist in bekannter Weise durch zwei maschinenbreite Düsenwände 13.1, 13.2 begrenzt.
Diese sind über je einen bekannten Turbulenzerzeuger 5, 5.1 mit einer mittleren stationären
Trennwand 14 verbunden. Am auslaufseitigen Ende der Trennwand 14 ist wiederum mittels
eines Gelenks 15 eine Trennlamelle 16 schwenkbar befestigt. Abweichend hiervon kann
die Trennlamelle 16 auch starr an der Trennwand 14 befestigt sein.
Erfindungsmäß sind die Vielzahl von Zwischenlamellen 16.1 als erfindungsgemäße Lamellen
10, 10.1 ausgebildet.
Weiterhin ist der Mehrschichten-Stoffauflauf 1.1 erfindungsgemäß als Stoffauflauf
mit sektionierter Stoffdichteregelung (Verdünnungswasser-Technologie), wie er in der
deutschen Offenlegungsschrift DE 40 19 593 A1 (PA04598 DE) der Anmelderin beansprucht
wird, ausgebildet. Der Inhalt dieser Offenlegungsschrift wird hiermit vollumfänglich,
ohne dass hierauf weiter Bezug genommen wird, in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung
mit aufgenommen. Ein erster Faserstoffsuspensionsstrom mit hoher Konsistenz Q
H.1 gelangt über ein Querverteilrohr 4 und über eine davon abgezweigte Reihe von sektionalen
Zuführleitungen 17...17.n zum Turbulenzerzeuger 5. Abweichend von Figur 2 kann in
jeder sektionalen Zuführleitung 17...17.n ein Volumenstromregler vorgesehen sein.
Um nunmehr eine sektionierte Stoffdichteregelung realisieren zu können, wird ein zweiter
Faserstoffsuspensionsstrom mit niedriger Konsistenz Q
L, beispielsweise Siebwasser, vorzugsweise Siebwasser-I, über ein Querverteilrohr 4.1
und sektionalen Zuführleitungen 18...18.n in die sektionalen Zuführleitungen 17...17.n
geführt. Jede der sektionalen Zuführleitungen 18...18.n weist ein Regelventil 19...19.n
auf, um damit einen regelbaren sektionalen Faserstoffsuspensionsstrom Q
L zu je einer zugeordneten Mischstelle 20...20.n zu führen, wo er mit dem sektionalen
Faserstoffsuspensionsstrom Q
H.1 vermischt wird. Ein dritter Faserstoffsuspensionsstrom mit mittlerer oder hoher Konsistenz
Q
H.2 gelangt über ein Querverteilrohr 4.2 und über eine davon abgezweigte Reihe von sektionalen
Zuführleitungen 21...21.n zum Turbulenzerzeuger 5.1. Bei dieser Ausgestaltung des
Mehrschichten-Stoffauflaufs 1.1 wird damit die Möglichkeit geschaffen, den Durchsatz,
die Stoffdichte und somit das Flächengewicht und die Faserorientierung sektional regeln
zu können, und dies bei Vorhandensein einer optimalen Trennlamelle 16.
Selbstverständlich kann auch der in Figur 1 dargestellte Stoffauflauf 1 als Stoffauflauf
mit sektionierter Stoffdichteregelung (Verdünnungswasser-Technologie) ausgebildet
sein, entsprechend vorgenannten Ausführungen.
[0023] Die Figur 3a zeigt einen schematischen Längsschnitt eines stromabwärtigen Lamellenendes
11.1 einer erfindungsgemäßen Lamelle 10.1.
Erfindungsgemäß weist die Schräge 12.11 weisen einen Schrägungswinkel α
S von 1,5° bis 6°, vorzugsweise von 2,5° bis 5°, auf, wohingegen das Lamellenende 11.1
eine Höhe H von 0,4 mm bis 0,6 mm, vorzugsweise von 0,5 mm, aufweist. Die Lamelle
10.1 besitzt eine überwiegende Lamellendicke D von 2 bis 6 mm, vorzugsweise von 4
mm.
[0024] Das strukturierte Lamellenende 11.1 weist in weiterer Gestaltung die Struktur von
Nuten 22 mit rechteckiger und/oder keilförmiger und/oder parabelförmiger und/oder
runder Form mit konstanter und/oder unterschiedlicher Tiefe T auf.
[0025] Die Figur 3b zeigt drei schematische und beispielhafte Draufsichten gemäß des Ansichtspfeils
E der Figur 3a auf strukturierte Lamellenenden 11.1 von erfindungsgemäßen Lamellen
10.1.
Es ist klar ersichtlich, dass die strukturierten Lamellenenden 11.1 der erfindungsgemäßen
Lamellen 10.1 eine Vielzahl an Nuten 22 mit rechteckiger (A) und/oder keilförmiger
(B) und/oder parabelförmiger (C) und/oder runder Form mit konstanter und/oder unterschiedlicher
Tiefe aufweisen können.
Weitere Kombinationen hinsichtlich der Ausgestaltung der strukturierten Endbereiche
sind aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 29 810 A1 (PA05205 DE) der Anmelderin
bekannt. Der Inhalt dieser Offenlegungsschrift wird hiermit vollumfänglich, ohne dass
hierauf weiter Bezug genommen wird, in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung mit
aufgenommen.
[0026] Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Stoffauflauf der eingangs
genannten Art geschaffen wird, dessen Lamelle eine verbesserte Geometrie an ihrem
Lamellenende dergestalt aufweist, dass die bekannten Nachteile des Stands der Technik
vermieden werden, insbesondere Instabilitäten in den Strömungsverhältnissen und Schwingungsneigungen.
Bezugszeichenliste
[0027]
- 1
- Stoffauflauf
- 1.1
- Mehrschichten-Stoffauflauf
- 2, 2.1, 2.2
- Zuführvorrichtung
- 3, 3.1, 3.2
- Faserstoffsuspension
- 4, 4.1, 4.2
- Querverteilrohr
- 5, 5.1
- Turbulenzerzeuger
- 5.2
- Turbulenzrohr
- 6
- Vorkammer
- 7
- Stoffauflaufdüse
- 7.1
- Austrittsspalt
- 7.2
- Blende
- 8.1
- Untersieb
- 8.2
- Obersieb
- 9
- Doppelsiebformer (Gapformer)
- 10.1,10.2
- Lamelle
- 11.1, 11.2
- Lamellenende
- 12.11, 12.12
- Schräge
- 12.21, 12.22
- Struktur
- 13.1
- Untere Düsenwand
- 13.2
- Obere Düsenwand
- 14
- Trennwand
- 15
- Gelenk
- 16
- Trennlamelle
- 16.1
- Zwischenlamelle
- 17...17.n
- Sektionale Zuführleitung
- 18...18.n
- Sektionale Zuführleitung
- 19...19.n
- Regelventil
- 20...20.n
- Mischstelle
- 21...21.n
- Sektionale Zuführleitung
- 22
- Nut
- A, B, C
- Draufsicht
- D
- Lamellendicke
- E
- Ansichtspfeil
- H
- Höhe
- LD
- Düsenlänge
- LL
- Lamellenlänge
- QH.1
- Erster Faserstoffsuspensionsstrom mit hoher Kons.
- QH.2
- Dritter Faserstoffsuspensionsstrom mit mittl./hoh. Kons.
- QL
- Zweiter Faserstoffsuspensionsstrom mit niedriger Kons.
- S
- Strömungsrichtung (Pfeil)
- T
- Tiefe
- vS
- Strömungsgeschwindigkeit (Pfeil)
- vSt
- Strahlgeschwindigkeit (Pfeil)
- αS
- Schrägungswinkel
1. Lamelle (10.1, 10.2) eines Stoffauflaufs (1, 1.1) einer Papier-, Karton- oder Tissuemaschine,
der von mindestens einer Faserstoffsuspension (3, 3.1, 3.2) durchströmt wird und eine
einen Austrittsspalt (7.1) aufweisende maschinenbreite Stoffauflaufdüse (7) mit einer
Düsenlänge (LD) aufweist, die eine obere Düsenwand (13.1) und eine untere Düsenwand (13.2) umfasst
und in welcher die Lamelle (10.1, 10.2) angebracht ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lamelle (10.1, 10.2) mit einer Lamellenlänge (LL) an ihrem stromabwärtigen Lamellenende (11.1, 11.2) auf einer Seite, welche einer
der beiden Düsenwände (13.1, 13.2) zugewandt ist, mit einer Schräge (12.11, 12.12)
und auf der gegenüberliegenden Seite mit einer Struktur (12.21, 12.22) versehen ist.
2. Lamelle (10.1, 10.2) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schräge (12.11, 12.12) einen Schrägungswinkel (αS) von 1,5° bis 6°, vorzugsweise von 2,5° bis 5°, aufweist.
3. Lamelle (10.1, 10.2) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das stromabwärtige Lamellenende (11.1, 11.2) eine Höhe (H) von 0,4 mm bis 0,6 mm,
vorzugsweise von 0,5 mm, aufweist.
4. Lamelle (10.1, 10.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lamelle (10.1, 10.2) eine überwiegende Lamellendicke (D) von 2 bis 6 mm, vorzugsweise
von 4 mm, aufweist.
5. Lamelle (10.1, 10.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die obere Düsenwand (13.1) im Bereich des Austrittsspalts (7.1) mit einer vorzugsweise
verstellbaren Blende (7.2) versehen ist und
dass die Schräge (12.11, 12.12) zur Blende (7.2) hin gerichtet ist.
6. Lamelle (10.1, 10.2)nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Struktur die Form von Nuten (22) mit rechteckiger und/oder keilförmiger und/oder
parabelförmiger und/oder runder Form mit konstanter und/oder unterschiedlicher Tiefe
(T) aufweist.
7. Lamelle (10.1, 10.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lamelle (10.1, 10.2) aus mindestens einem Hochleistungspolymer gebildet ist und
dass das Hochleistungspolymer ein Polyphenylsulfon (PPSU), ein Polyethersulfon (PES),
ein Polyetherimid (PEI) oder ein Polysulfon (PSU) ist.
8. Lamelle (10.1, 10.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lamellenlänge (LL) einen Wert von mindestens 80 % der Düsenlänge (LD) annimmt.
9. Lamelle (10.1, 10.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Strömungsgeschwindigkeit (vS) der Faserstoffsuspension (3, 3.1, 3.2) im Bereich des stromabwärtigen Lamellenendes
(11.1, 11.2) im Bereich von größer 5 m/s liegt.
10. Lamelle (10.1, 10.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lamelle (10.1, 10.2) in einem Stoffauflauf (1, 1.1) mit sektionierter Stoffdichteregelung
(Verdünnungswasser-Technologie) eingebaut ist.
11. Lamelle (10.1, 10.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Lamelle (10.1, 10.2) in einem Stoffauflauf (1) für eine Strahlgeschwindigkeit
(vSt) von größer 1.500 m/s, vorzugsweise von größer 1.800 m/s, ausgelegt ist, eingebaut
ist.
12. Lamelle (10.1, 10.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lamelle (10.1, 10.2) in einem als Mehrschichten-Stoffauflauf (1.1) ausgebildeten
Stoffauflauf (1) als Zwischenlamelle (16.1) eingebaut ist.