Die Erfindung betrifft eine Einrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-oder Kartonbahn.
Zur Beeinflussung von Curl (Rollneigung) von Papierbahnen wird zum Beispiel Wasser mittels Düsen gleichmäßig über die Papierbahnbreite aufgebracht. Wesentlich ist, dass das Wasser einseitig bzw. bei einer beidseitigen Beaufschlagung zumindest in unterschiedlichen Mengen auf die beiden Seiten aufgebracht wird. Damit wird die Quellungsänderung der Fasern zwischen der Ober- und der Unterseite der Bahn beim Trocknungsprozess gezielt beeinflusst und entsprechend das Curl-Verhalten korrigiert.
Das Wasser kann über Düsen oder über spezielle Walzenauftragswerke aufgebracht werden. Insbesondere bei qualitativ hochwertigen Papieren muss zusätzlich noch auf ein möglichst gutes Feuchtequerprofil geachtet werden. Dies wird durch sektional steuerbare Düsenfeuchter erreicht.
Bisher waren zur gleichzeitigen Beeinflussung von Curl und Feuchtequerprofile jeweils separate Vorrichtungen erforderlich. Solche bekannten Ausführungen sind hinsichtlich Investition und Wartung nun aber sehr aufwendig.
Bei den bisher üblichen Düsenfeuchtern zur Einstellung des Feuchtequerprofils liegt die maximale Auftragsmenge je Düse in einem Bereich von 12 bis 15 l/h bei einem Tröpfchendurchmesser nach Sauter ≤ 100 µm. Bei dem sogenannten Sauter-Durchmesser handelt es sich um einen mittleren Durchmesser, der zur Spraycharakterisierung benutzt wird. Ein Tropfen dieses Durchmessers hat das gleiche Verhältnis von Volumen zu Oberfläche wie die gesamte (Spray-)Probe, also die Summe aller Oberflächen und Volumina.
Bei den bisher üblichen Einrichtungen erfolgt die Korrektur des Curls, d.h. der Planlage des Papiers durch eine zweireihige Anordnung der Trockenzylinder zumindest am Ende der Trockenpartie oder einen Dampfauftrag auf der Papierunterseite nach der Trockenpartie und/oder einen zusätzlichen Wasserauftrag auf die Papierbahnunterseite.
Mit den bisher bekannten Einrichtungen ergibt sich teilweise eine relativ schlechte Planlage des Papiers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Einrichtung sowie ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen die zuvor genannten Nachteile beseitigt sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Einrichtung zur Herstellung und/ oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mit einem gleichzeitig sowohl der Beeinflussung des Feuchtequerprofils als auch der Beeinflussung des Curls der Faser-stoffbahn dienenden Düsenfeuchter, wobei das Feuchtequerprofil und der Curl getrennt voneinander beeinflussbar sind,
wobei sich ein jeweiliger Durchsatz des Düsenfeuchters aus einem Anteil zur Feuchtequerprofilbeeinflussung und einem Anteil zur Curlbeeinflussung zusammensetzt und wobei der als Grundlast vorgesehene Anteil zur Curlbeeinflussung in einem Bereich zwischen 10 bis 50 % des Gesamtdurchsatzes liegt oder einstellbar ist.
Beispielsweise ist aus der Patentschrift
Aus der
Die
Aufgrund dieser Ausbildung sind die Korrekturen des Feuchtequerprofils und des Curls nunmehr mittels einer einzigen kompakten Einheit wie z.B. mittels eines einzigen Düsenfeuchters möglich. Dies ist vor allem bei graphischen Papieren wie z.B. Zeitungsdruck- und insbesondere SC-Papieren, die im online-Verfahren (Presse und Supercalander) produziert werden, von erheblichem Vorteil.
Erfindungsgemäß werden also zwei Anforderungen oder Funktionen (Feuchtequerprofil, Planlage) in einem einzigen Aggregat vereint bzw. verwirklicht. Es ist somit beispielsweise eine Egalisierung des Feuchtequerprofils der Faserstoffbahn bei gleichzeitiger Mindest-Rückbefeuchtung der Bahn über die gesamte Breite zur Gewährleistung der Planlage der Faserstoffbahn möglich. Eine zuverlässige Feuchtequerprofilregelung sowie Korrektur der Planlage ist auch noch bei höheren Maschinengeschwindigkeiten, d.h. bei kurzer Verweilzeit der Bahn im Bereich der Befeuchtungseinheit, sichergestellt. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist insbesondere auch für Papiere hohen Flächengewichts geeignet.
Wesentlich ist insbesondere auch, dass die beiden Funktionen (Feuchtequerprofil, Curl) trotz der Verwendung einer einzigen Befeuchtungseinheit nicht nur parallel, sondern auch unabhängig voneinander erfüllt werden können.
Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung umfasst die Befeuchtungseinheit einen gleichzeitig sowohl der Beeinflussung des Feuchtequerprofils als auch der Beeinflussung des Curls der Faserstoffbahn dienenden Düsenfeuchter.
Der Düsenfeuchter kann mit pneumatischen Zerstäuberdüsen versehen sein.
Vorteilhafterweise ist der Düsenfeuchter mit Zweistoff-Düsen versehen. Diese können beispielsweise einen solchen Aufbau besitzen, wie dies in der
Vorzugsweise ist der mittlere Durchsatz der Düsen des Düsenfeuchters, ermittelt aus dem Gesamtdurchsatz der Düsen dividiert durch deren Anzahl, ≥ 15 l/h. Dabei kann der mittlere Durchsatz der Düsen des Düsenfeuchters insbesondere in einem Bereich von 15 l/h bis 30 l/h und vorzugsweise in einem Bereich von 15 l/h bis 20 l/h liegen.
Der mittlere Durchsatz aller Düsen soll also möglichst größer oder gleich 15 l/h sein. Hierbei ist der mittlere Düsendurchsatz definiert durch das Verhältnis des Gesamtdurchsatzes der Befeuchtungseinheit zur Gesamtzahl der Düsen.
Vorzugsweise ist in jedem von der Befeuchtungseinheit erzeugten Sprühstrahl der Tröpfchendurchmesser nach Sauter unabhängig vom jeweiligen Düsendurchsatz ≤ 100 µm.
Damit ist insbesondere auch bei hohen Bahnlaufgeschwindigkeiten von z.B. v ≥ 1200 m/min und insbesondere ≥ 1400 m/min sichergestellt, dass die Tröpfchengrößenverteilung eines jeweiligen Sprühstrahles auch bei größeren Düsendurchsätzen noch fein genug ist. Bei der erfindungsgemäßen Befeuchtungseinheit ist der Düsendurchsatz größer als bei den bekannten Düsenfeuchtern, da sich der Durchsatz aus einem Anteil zur
Curlbeeinflussung und einem Anteil zur Feuchtequerprofilbeeinflussung zusammensetzt.
Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung wird während des Betriebs der mittlere Düsendurchsatz zumindest im Wesentlichen konstant gehalten.
Es kann also zum Beispiel während der Produktion einer bestimmten Papiersorte der mittlere Düsendurchsatz konstant gehalten werden, um die zu verdampfende Wassermenge in der nachfolgenden Trocknung keinen zeitlichen Schwankungen zu unterwerfen, wodurch zeitlich stabile Endtrockengehalte in der Papierbahn erreicht werden.
Der als Grundlast vorgesehene Anteil zur Curlbeeinflussung ist vorzugsweise über die Bahnbreite sektional unterschiedlich einstellbar. Grundsätzlich kann der als Grundlast vorgesehene Anteil zur Curlbeeinflussung jedoch auch über die Bahnbreite konstant sein.
Die Kapazität der Befeuchungseinrichtung ist vorzugsweise so groß gewählt, dass trotz einer Grundlast für den Curl ausreichend Potential für eine Beeinflussung des Feuchtequerprofils vorhanden ist.
Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn der die Curlbeeinflussung betreffende Anteil des mittleren Durchsatzes der Düsen ≥ 2 l/h, insbesondere ≥ 3 l/h und vorzugsweise ≥ 4 l/h beträgt.
Die Befeuchtungseinheit umfasst vorzugsweise mehrere sich jeweils quer zur Bahnlaufrichtung erstreckende Düsenreihen. Dabei können beispielsweise zwei oder vier Düsenreihen vorgesehen sein. Vorteilhafterweise können auch fünf, sechs, sieben oder acht Düsenreihen vorgesehen sein, wobei vorzugsweise sechs oder acht Düsenreihen vorgesehen sind.
Es sind mehrere konstruktive und technologische Konzepte eines Düsenfeuchters zur gleichzeitigen Profilierung und Curlbeeinflussung denkbar.
So können gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung beispielsweise alle Düsen des Düsenfeuchters gleichzeitig sowohl der Beeinflussung des Feuchtequerprofils als auch der Beeinflussung des Curls der Faserstoffbahn dienen.
Bei einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform dient beispielsweise ein Teil der Düsen des Düsenfeuchters ausschließlich der Beeinflussung des Feuchtequerprofils und ein Teil der Düsen ausschließlich der Beeinflussung des Curls.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform dient ein Teil der Düsen des Düsenfeuchters gleichzeitig sowohl der Beeinflussung des Feuchtequerprofils als auch der Beeinflussung des Curls der Faserstoffbahn und ein Teil der Düsen ausschließlich der Beeinflussung des Curls.
Es ist beispielsweise auch eine solche Ausführung denkbar, bei der ein Teil der Düsen des Düsenfeuchters gleichzeitig sowohl der Beeinflussung des Feuchtequerprofils als auch der Beeinflussung des Curls der Faserstoffbahn und ein Teil der Düsen ausschließlich der Beeinflussung des Feuchtequerprofils dient.
Grundsätzlich sind auch beliebige andere Düsenfeuchter-Konzepte denkbar.
Die von der Befeuchtungseinheit abgegebene Sprühmenge zur Beeinflussung des Feuchtequerprofils ist in Querrichtung betrachtet vorzugsweise sektional getrennt einstellbar. Vorzugsweise ist jede Einzeldüse getrennt einstellbar.
Zumindest zur Beeinflussung des Feuchtequerprofils ist vorteilhafterweise wenigstens ein Regelkreis und/oder wenigstens ein Steuerkreis vorgesehen.
Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung erfolgt die Regelung bzw. Steuerung der Beeinflussung des Curls in Abhängigkeit von der mittleren Bahnfeuchte und insbesondere der Größe des im Labortest ermittelten Curls.
Die Befeuchtungseinheit ist vorteilhafterweise in einem Bereich angeordnet, in dem der Trockengehalt der Faserstoffbahn ≥ 80 % und vorzugsweise ≥ 85 % ist.
Die Sektionierung oder Zoneneinteilung ist vorzugsweise variabel. So kann die Zonenbreite beispielsweise in einem Bereich zwischen 25 und 100 mm variierbar sein.
Die Befeuchtungseinheit ist bevorzugt unterhalb der unteren Walzen innerhalb einer einreihigen Trockengruppe angeordnet.
In bestimmten Fällen ist es auch von Vorteil, wenn die Befeuchtungseinheit an der letzten Saugwalze der letzten oder vorletzten Trockengruppe eingebaut ist.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist für eine zusätzliche Beeinflussung des Curls oder der Planlage und der Oberflächenbeschaffenheit der Faserstoffbahn vor oder innerhalb einer Glätteinrichtung im Anschluss an die Trockenpartie ein Dampfblaskasten vorgesehen. Die erfindungsgemäße Befeuchtungseinheit kann also insbesondere auch in Kombination mit einem vor oder innerhalb einer Glätteinrichtung im Anschluss an die Trockenpartie zur weiteren Verbesserung der Planlage und Oberflächenbeschaffenheit des Papiers eingesetzten Dampffeuchter vorgesehen sein.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist mit besonderem Vorteil verwendbar in einem Papierherstellungsprozess mit vollständig oder teilweise einseitiger Trocknung des Papiers bzw. Kartons oder mit einseitiger Oberflächenbehandlung, zum Beispiel Leimen oder Streichen, oder mit einem unsymmetrischen Lagenaufbau.
Erfindungsgemäß wird die eingangs angegebene Aufgabe überdies gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung und/ oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, bei dem zur Beeinflussung des Feuchtequerprofils und zur Beeinflussung des Curls der Faserstoffbahn eine gemeinsame Befeuchtungseinheit verwendet wird, über die das Feuchtequerprofil und der Curl getrennt voneinander beeinflussbar sind.
Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Lösung ist somit eine einzige Einheit ausreichend, um die Feuchte und die Planlage zu korrigieren. Insgesamt ergibt sich ein geringerer Investitionsbedarf sowie ein geringerer Wartungsaufwand. Nachdem mit der erfindungsgemäßen Einheit zur Rückfeuchtung der Faserstoffbahn zur gleichzeitigen Beeinflussung des Feuchtequerprofils und der Planlage der Faserstoffbahn der Einsatz einer nachgeschalteten Befeuchtungseinrichtung zur Curl-Korrektur entfällt, ist auch eine nachträgliche unerwünschte Beeinflussung des Feuchteprofils sowie der Oberflächeneigenschaften des Papiers ausgeschlossen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
Im Bereich der Trockenpartie 14, im vorliegenden Fall unterhalb einer Saugwalze 18 einer oberen Trockenzylinder 20 umfassenden einreihigen Trockengruppe, ist eine gleichzeitig sowohl der Beeinflussung des Feuchtequerprofils als auch der Beeinflussung des Curls der Faserstoffbahn 12 dienende Befeuchtungseinheit 22 vorgesehen, der eine Steuer- und/ oder Regeleinheit 24 zugeordnet ist.
Die Befeuchtungseinheit 22 kann insbesondere einen gleichzeitig sowohl der Beeinflussung des Feuchtequerprofils als auch der Beeinflussung des Curls der Faserstoffbahn 12 dienenden Düsenfeuchter umfassen.
Wie anhand der
Es sind mehrere konstruktive und technologische Konzepte eines Düsenfeuchters zur gleichzeitigen Profilierung und Curlbeeinflussung denkbar.
So können gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung beispielsweise alle Düsen des Düsenfeuchters gleichzeitig sowohl der Beeinflussung des Feuchtequerprofils als auch der Beeinflussung des Curls der Faserstoffbahn dienen.
Bei einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform dient beispielsweise ein Teil der Düsen des Düsenfeuchters ausschließlich der Beeinflussung des Feuchtequerprofils und ein Teil der Düsen ausschließlich der Beeinflussung des Curls.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform dient ein Teil der Düsen des Düsenfeuchters gleichzeitig sowohl der Beeinflussung des Feuchtequerprofils als auch der Beeinflussung des Curls der Faserstoffbahn und ein Teil der Düsen ausschließlich der Beeinflussung des Curls.
Es ist beispielsweise auch eine solche Ausführung denkbar, bei der ein Teil der Düsen des Düsenfeuchters gleichzeitig sowohl der Beeinflussung des Feuchtequerprofils als auch der Beeinflussung des Curls der Faserstoffbahn und ein Teil der Düsen ausschließlich der Beeinflussung des Feuchtequerprofils dient.
Grundsätzlich sind auch beliebige andere Düsenfeuchter-Konzepte denkbar.
Die im vorliegenden Fall durch einen Düsenfeuchter gebildete Befeuchtungseinheit 22 kann insbesondere mit pneumatischen Zerstäuberdüsen 26 und beispielsweise mit Zweistoff-Düsen 26 versehen sein, wie sie in der
Der mittlere Durchsatz der Düsen 26, ermittelt aus dem Gesamtdurchsatz der Düsen 26 dividiert durch deren Anzahl, ist vorzugsweise ≥ 15 l/h. Vorteilhafterweise ist in jedem von den Düsen 26 erzeugten Sprühstrahl 28 der Tröpfchendurchmesser nach Sauter unabhängig vom jeweiligen Düsendurchsatz ≤ 100 µm.
Während die in Bahnlaufrichtung L vordere Düsenreihe zur Curlbeeinflussung vorgesehen ist, dienen die darauffolgenden verbleibenden drei Düsenreihen 26 der Feuchtequerprofilbeeinflussung. Wie bereits erwähnt, ist grundsätzlich auch eine beliebige andere Anzahl von Düsenreihen denkbar.
Im Bereich zwischen der Trockenpartie 14 und der Wickelvorrichtung 16 ist eine traversierende Messeinrichtung 29 vorgesehen, die Einzelmesswerte x für die Bahnfeuchte und entsprechend jeweilige Momentaufnahmen des Feuchtequerprofils an die Steuer- und /oder Regeleinheit 24 liefert.
Über die Steuer- und/oder Regeleinheit 24 werden Ventile 30 in zu den Düsenreihen 26 führenden Leitungen 32 entsprechend angesteuert bzw, geregelt.
Die von den betreffenden Düsenreihen 26 zur Beeinflussung des Feuchtequerprofils abgegebenen Sprühmengen sind in Querrichtung betrachtet vorzugsweise sektional getrennt einstellbar. Es ist insbesondere auch eine solche Ausführung denkbar, bei der das Feuchtequerprofil für jede betreffende Düsenreihe getrennt einstellbar ist. Zur Beeinflussung des Feuchtequerprofils kann die Steuer- und/oder Regeleinheit 24 einen oder mehrere Regel- und/ oder Steuerkreise 34 umfassen. Auch zur Beeinflussung des Curls umfasst die Steuer- und/oder Regeleinheit 24 vorzugsweise wieder einen oder mehrere Regel- und/oder Steuerkreise 36. Zudem können z.B. auch ein oder mehrere diesen übergeordneten Steuer-und/oder Regelkreise vorgesehen sein. Generell ist eine beide Funktionen (Feuchtequerprofil, Curl) umfassende Steuerung und/ oder Regelung denkbar.
Zur Curlbeeinflussung wird die betreffende Düsenreihe 26, hier z.B. die in Bahnlaufrichtung L betrachtet erste Düsenreihe, über die Steuer-und/oder Regeleinheit 24 mit einer entsprechenden Stellgröße beaufschlagt, die in der Steuer- und/oder Regeleinheit 24 z.B. durch eine Mittelwertbildung über die Breite erzeugt wurde und über die die Grundlast eingestellt wird, die den Anteil des Düsendurchsatzes zur Curlbeeinflussung bestimmt.
Über die mit den Steuerausgängen x1 - xn der Steuer- und/oder Regeleinheit 24 verbundenen Steuerleitungen 42 werden die Ventile 26 der der Feuchtequerprofilbeeinflussung dienenden restlichen Ventilreihen mit den betreffenden lokalen Feuchtewerten xi beaufschlagt. Dabei kann insbesondere eine Feuchtequerprofilregelung erfolgen. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Steuerung denkbar. Auch bezüglich der Curlbeeinflussung ist grundsätzlich sowohl eine Steuerung als auch eine Regelung denkbar.
Die Stellgröße für die Curlbeeinflussung kann grundsätzlich auch von Hand einstellbar sein.
Zur Herstellung einer jeweiligen Papiersorte kann der durchschnittliche mittlere Düsendurchsatz zumindest im Wesentlichen konstant gehalten werden.
In dem Diagramm gemäß
In dem Diagramm gemäß
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