DE4239647A1

DE4239647A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Vergleichmäßigung des Flächengewichtsquerprofils mittels Siebkreislaufsektionierung

Info

Publication number: DE4239647A1
Application number: DE4239647A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Begemann
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1992-11-26
Filing date: 1992-11-26
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2012-11-27
Also published as: FI935252A0; DE4239647C2; CA2109911A1; FI935252A; JPH06207396A; US5573642A; FI114721B

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf zur Herstellung einer Papierbahn gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein solcher Stoffauflauf soll das Stoffdichte- und Faserorientierungsquerprofil der Papierstoffsuspension spätestens vor dem Auslaufspalt derart einstellen, daß das Flächengewichts- und Faserorientierungsquerprofil der Papierbahn über die gesamte Breite den gewünschten Anforderungen entspricht, das bedeutet in der Regel konstant ist.

Beim Betrieb einer Papiermaschine gibt es zahlreiche Störfaktoren, die den beiden genannten Anforderungen entgegenstehen. Zu diesen Störfaktoren gehören beispielsweise Temperaturschwankungen, Druckschwankungen und Fertigungstoleranzen aber auch Fehler in der Ausführung oder Einstellung der Papiermaschine für den dem Stoffauflauf folgenden Produktionsprozeß.

Es ist folgender Stand der Technik zur Beeinflussung des Querprofils einer Papierbahn bekannt geworden:

DE 35 14 554 schlägt vor, die Stoffdichte örtlich zu verändern, d. h. je nach Bedarf an bestimmten Stellen die Stoffdichte anzupassen. Dabei bleibt jedoch offen, auf welche Art und Weise dies vorgenommen werden soll.

DE 40 19 593 A1 empfiehlt folgendes Vorgehen: Bei Abweichen des Flächengewichtsprofils der Papierbahn an einer bestimmten Stelle der Bahnbreite soll die Konzentration C_M des betreffenden Sektionsstromes, und damit des aus dem betreffenden Mischer austretenden Stromes entsprechend geändert werden. Um dies zu erreichen, wird das Verhältnis der Mengen der dem Mischer zugeführten Regelströme Q_H/Q_L verändert. Unabhängig von der Zusammensetzung der an dieser Stelle der Papierbahn vorliegenden Flächenmasseabweichung werden zur Korrektur stets Regelströme jeweils konstanter Zusammensetzung eingesetzt. Hierbei kann es sich z. B. bei Q_L um sogenanntes Siebwasser handeln, das bei der Faserbahnentwässerung anfällt und über ein Leitungssystem zurückgeführt wird.

Es ist ferner z. B. aus DE-PS 29 42 966 oder DE-OS 35 35 849 bekannt, die Weite des Auslaufspaltes zu verändern, beispielsweise durch Gewindespindeln zum Verschwenken oder Verbiegen der Oberlippe. Hierdurch kann der Durchsatz der Suspension örtlich verändert werden. Gleichzeitig wird jedoch auch die Strömungsrichtung örtlich beeinflußt, und damit auch die Faserorientierung. Durch eine örtliche Spaltverengung wird nämlich den Fasern an den Engstellen eine andere Strömungsrichtung erteilt, als an anderen Stellen des Auslaufspaltes. Dies bedeutet, daß zwar das Flächengewicht durch diese sogenannte Verdrängungsregelung über die Breite des Stoffauflaufes gleichmäßig gemacht werden kann, daß jedoch die an sich gute Faserorientierung wieder zerstört wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde Abweichungen des Zusammensetzungsquerprofils vom idealen Zustand, die durch unterschiedliche Entwässerung der Faserbahn entstehen, zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Verfahrensanspruches bzw. des ersten Vorrichtungsanspruches gelöst.

Der Erfinder hat erkannt, daß ein wesentlicher Teil der Abweichung des Flächengewichtsquerprofils vom idealen Profil durch nicht gleichmäßige Entwässerung der Faserbahn bedingt ist. Diese ungleichmäßige Entwässerung ist z. B. auf eine über die Maschinenbreite ungleichmäßige Durchlässigkeit der Siebe der Siebpartie zurückzuführen. Bedingt durch die ungleichmäßige Durchlässigkeit werden sektional unterschiedliche Mengen an Fasern und Füllstoffen der Faserbahn entzogen. Dies bezieht sich jedoch nicht nur auf die absoluten Mengen an Fasern und Füllstoff sondern auch auf die relativen Anteile der Fasern unterschiedlicher Längen und der Füllstoffe.

Ein Grund hierfür ist, daß die bei der Entwässerung der Papierbahnen durch das Sieb hindurchtretenden Mengen an Fasern unterschiedlicher Länge und Füllstoffe von zahlreichen Faktoren abhängig sind, die über die Maschinenbreite hinweg unterschiedlich sein können. Dies gilt in besonderem Maße für Doppelsiebformer, bei denen die Faserbahn zwischen zwei Sieben entwässert wird. So kann z. B. beobachtet werden, daß lokal der Anteil an langen Fasern, der durch das Sieb bei der Blattbildung hindurchfällt, prozentual höher ist als der Durchschnitt.

Da das Entwässerungsverhalten des Siebes instationär sein kann, entsteht eine Faserbahn, deren Flächengewichts- und Zusammensetzungsquerprofil über die Breite nicht konstant ist und zeitlich veränderlich sein kann.

Wie oben beschrieben, kann eine wirksame Flächengewichtsquerprofilkorrektur mittels sektionaler Geometrieänderungen an bzw. Stoffdichteänderungen im Stoffauflauf vorgenommen werden. Die Zusammensetzung der Faserbahn über die Breite läßt sich jedoch mit keiner der bekannten Maßnahmen vereinheitlichen.

Bei Papiermaschinen, die dem Stand der Technik entsprechen, wird das Siebwasser der gesamten Maschinenbreite an unterschiedlichen Stellen der Siebpartie jeweils in einem gemeinsamen Behälter aufgefangen und anschließend dem System wieder zugeführt. Die Stoffdichte und Zusammensetzung des Siebwassers entspricht demzufolge dem Mittelwert des über die Maschinenbreite bei der Entwässerung anfallenden sektional unterschiedlichen Siebwassers. Es wird somit einer jeden Sektion des Stoffauflaufes Siebwasser wieder zugeführt, das in der Zusammensetzung nicht der entspricht, die in der entsprechenden Sektion durch das Sieb beim Entwässerungsprozeß gefallen ist. Demzufolge entspricht die Zusammensetzung des Faservlieses an einer bestimmten Stelle nicht notwendigerweise der Zusammensetzung der dem Gesamtsystem zugeführten, neuen Stoffsuspension.

Fängt man das bei der Entwässerung durch das Sieb hindurchtretende Siebwasser Q_Li sektioniert über die Maschinenbreite auf und führt es anschließend derselben Sektion im Stoffauflauf zusammen mit einem Stoffstrom konstanter Zusammensetzung und der Menge Q_Hi zu, so wird nach einer endlichen Einschwingzeit das Siebwasser Q_Li im Kreis geführt und hat somit keinen Einfluß auf die Eigenschaft der Faserbahn in der betrachteten Sektion. Zusammensetzung und Flächengewicht der Faserbahn entsprechen Q_Hi und sind gemäß Annahme absolut konstant.

Veränderungen der Faserorientierung können z. B. mit der Blende des Stoffauflaufes oder durch sektionale Änderung des Summenvolumenstromes Q_Hi + Q_Li vorgenommen werden.

An einem Beispiel soll die Funktionsweise nachfolgend erläutert werden. Fallen von den in jede Sektion einheitlich eingespeisten Volumenströmen Q_Hi in einer Sektion überproportional viele kurze Fasern beim Entwässern der Papierbahn durch das Sieb hindurch, müssen dem Volumenstrom Q_Hi dieser Sektion ebenfalls besonders viele kurze Fasern im Stoffauflauf zugemischt werden, um eine Papierbahn mit konstanten Eigenschaften zu erhalten. Dies geschieht dadurch, daß der Siebwasserstrom der betrachteten Sektion in dieselbe Sektion des Stoffauflaufes zugeführt wird. Das heißt: Stoffbestandteile, die in einer Sektion vermehrt durch das Sieb fallen, sind in dieser Sektion in erhöhter Konzentration im Kreislauf Stoffauflauf/Siebpartie zu finden; und entsprechend sind Stoffbestandteile, die in einer Sektion vermehrt durch das Sieb zurückgehalten werden, im Kreislauf dieser Sektion in geringerem Umfang vorhanden.

Der erfindungsgemäße Gedanke hat folgende Vorteile:

- die Papierbahnzusammensetzung ist an jeder Stelle der Bahn gleich;
- das Flächengewichtsquerprofil ist konstant;
- der Stoffstrom mit geringer Stoffdichte muß nicht oder nur in wesentlich geringerem Umfang als zur Zeit verstellt werden;
- eine Beeinflussung der Faserorientierung durch die Flächengewichtsverstellung ist ausgeschlossen.

Das Verfahren und die Vorrichtungen lassen sich auf alle Stoffauflauf-Typen (z. B. Einschichtenstoffaufläufe, Mehrlagen- und Mehrschichtenstoffaufläufe, Stoffaufläufe für Spaltformer, Stoffaufläufe für Langsiebe, etc.) anwenden.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin ist im übrigen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt schematisch die Feststoff-Massenbilanz eines Stoffauflaufes mit Siebpartie im sektionierten Umlauf. Der Pfeil 1 stellt den eintretenden Feststoff-Massenstrom _ai dar, der in einen dem Stoffauflauf vorgeschalteten Mischer eintritt. Bei diesem Mischer kann es sich z. B. um den Siebwasser I-Behälter oder die in DE 40 19 593 A1 beschriebenen Mischeinheiten handeln. Der Pfeil 2 stellt den aus dem Stoffauflauf STA austretenden Massenstrom _bi = _ai + _c1i dar, der in die Siebpartie SP wiederum eintritt. Der Pfeil 3 zeigt den Massenstrom _di, der aus der Siebpartie austritt und gleichzeitig damit die papierbildende Bahn darstellt. Weiterhin ist der Massenstrom _c1i von der Siebpartie SP zum Stoffauflauf STA gezeigt, der eine Funktion der Retention in der Sektion i ist.

Für den Fall, daß der aus der Siebpartie SP ebenfalls austretende Feststoff-Massenstrom _c2i sehr viel kleiner als _c1i ist, gilt für den aus der Siebpartie austretenden Massenstrom _di = _ai. In diesem Fall ist die Zusammensetzung der Papierbahn gleich der Zusammensetzung des Feststrom-Massenstromes _ai und somit konstant über die Papiermaschinenbreite und unabhängig von Störgrößen in der Siebpartie.

Die Annahme, daß _c2i sehr viel kleiner als _c1i ist, ist zumeist erfüllt, da die zugehörige Stoffwassermenge Q_c2i stets kleiner als Q_c1i ist, und die Stoffdichten C_1i in der Regel größer als die Stoffdichten C_2i sind.

Claims

1. Verfahren zur Vergleichmäßigung des Flächengewichtsquerprofils eines von einer Maschine, insbesondere einer Papiermaschine, erzeugten Vlieses mit folgenden Verfahrensschritten:

1.1 die Fasersuspension wird mit Hilfe eines Stoffauflaufes über die Breite der Maschine gleichmäßig auf ein Sieb bzw. zwischen Siebe verteilt;
1.2 der auf das Sieb bzw. zwischen diesen Siebe abgelegten Fasersuspension wird in einer Entwässerungszone der Großteil der Feuchte entzogen;
1.3 die Stoffsuspension wird im Stoffauflauf zumindest über einen Teil der Maschinenbreite sektioniert zugeführt;

gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte

1.4 im Entwässerungsbereich wird das Siebwasser zumindest über einen Teil der Maschinenbreite sektioniert abgezogen (sektionales Siebwasser);
1.5 das sektionale Siebwasser wird der entsprechenden Sektion des Stoffauflaufes wieder zugeführt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierqualität sektional beeinflußt wird indem den betreffenden Sektionen Chemikalien wie Retentionsmittel und/oder Stoffsuspension unterschiedlicher Zusammensetzung zugeführt wird. (z. B. Zugabe von Langfasern ergibt höhere Reißfestigkeit im Randbereich).

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Siebwasser vollständig in die entsprechende Sektion zurückgeführt wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Siebwasser nur teilweise in die entsprechende Sektion zurückgeführt wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Siebwasser die Papierbahn beeinflussende Zusatzstoffe gegebenenfalls sektionsweise unterschiedlich zugeführt werden.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge oder die Stoffkonzentration des neu zugeführten Stoffes gegebenenfalls sektionsweise unterschiedlich eingestellt werden kann.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Gesamtvolumenstromes einer Sektion geregelt werden kann.

8. Verfahren gemäß Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelung zur Einstellung des Profils von Faserorientierung, Flächengewicht und Papierzusammensetzung vorgesehen ist.

9. Flächengewichtsquerprofilregelung einer ein Vlies bildenden Maschine, insbesondere einer Papiermaschine mit folgenden Merkmalen:

9.1 es ist ein über die Maschinenbreite verlaufender Stoffauflauf vorgesehen, der eine sektionale Zuführung von Stoffsuspension aufweist;
9.2 es ist mindestens ein Sieb zur Entwässerung der Faserbahn vorgesehen;
9.3 es ist eine Entwässerungsstrecke zum Abzug des Siebwassers vorgesehen;

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

9.4 es ist eine über die Maschinenbreite sektionierte Auffangvorrichtung des Siebwassers im Entwässerungsbereich vorgesehen;
9.5 es sind Verbindungs- und Transportelemente zum Fördern des Siebwassers zwischen der Sektion der Auffangvorrichtung und der zugeordneten Sektion des Stoffauflaufes vorgesehen;
9.6 es sind Bereiche vorgesehen, die das umlaufende Siebwasser der einzelnen Sektionen mit der neu zugeführten Stoffsuspension sektionsweise mischen.

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stoffauflauf vorgesehen ist, der zur Beeinflussung des Faserorientierungsquerprofils und Flächengewichtsquerprofils eine verstellbare Blende am Auslaufspalt besitzt.

11. Vorrichtung gemäß Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß an geeigneter Stelle des Stoffauflaufes Zuführungen zur Beimischung von Flüssigkeit zur Einstellung des Faserorientierungsquerprofiles und Flächengewichtsquerprofiles vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9-11, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die die hydraulischen Widerstandsbeiwerte der einzelnen Sektionen verändern.

13. Mehrlagenstoffauflauf dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Teilstoffaufläufe mit den kennzeichnenden Merkmalen mindestens eines der vorhergehenden Ansprüche ausgestattet ist.

14. Mehrlagenstoffauflauf gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Siebe im Entwässerungsbereich der Faserbahn vorgesehen sind und eine getrennte Behandlung des sektionierten Siebwassers des Ober- und Untersiebes vorgesehen ist.

15. Verfahren gemäß Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die kinetische und/oder potentielle Energie des Stoffstrahles, die nach Durchtritt des Strahles durch das Sieb verbleibt, zumindest teilweise genutzt wird, die sektionierten Siebwasserströme dem Stoffauflauf wieder zuzuführen.