DE4497054C1

DE4497054C1 - Doppelsiebformer einer Papiermaschine

Info

Publication number: DE4497054C1
Application number: DE4497054A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Wanke
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1993-09-22
Filing date: 1994-09-22
Publication date: 1997-02-27
Anticipated expiration: 2014-09-23
Also published as: US5730841A; FI113191B; WO1995008669A1; DE4332162C2; JPH08504901A; FI952453A; DE4332162A1; DE4497054D2; US5667640A; CA2150032C; DE4497054C2; CA2150032A1; FI952453A0; DE9421900U1

Description

Die Erfindung betrifft einen Doppelsiebformer für eine Papiermaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Doppelsiebformer für Papiermaschinen, insbesondere sogenannte Gap- Former sind in vielfältigen Ausführungen bekannt. Auf die folgenden Veröffentlichungen wird verwiesen:

1) WO 91/02842 beschreibt einen Doppelsiebformer, der im wesentlichen alle Merkmale des Oberbegriffes von Anspruch 1 enthält. Es handelt sich hierbei um einen Doppelsiebformer, der als Gap-Former ausgebildet ist, bei dem u. a. auch eine initiale Entwässerung über einen feststehenden Formierkasten mit allerdings relativ geringer Krümmung gezeigt ist. Der Formierkasten hat mehrere Entwässerungsschlitze, begrenzt durch Leisten, über die die Siebe mit dem dazwischen befindlichen Papierstoff laufen. Alternativ ist auch initiale Entwässerung über eine rotierende Formierwalze, die z. B. als Saugwalze ausgebildet sein kann, gezeigt.
2) EP 0 335 821 A2 beschreibt eine Variante eines Doppelsiebformers, bei dem versucht wird, die beengten Platzverhältnisse zwischen Stoffauflauf und Siebspalt dahingehend zu verbessern, daß das Obersieb und Untersieb jeweils über ein feststehendes Umlenkungselement mit geringem Krümmungsradius in die erste Entwässerungszone zuzuführen wobei hierbei versucht wird, die an den feststehenden Umlenkungselementen auftretende hohe Reibung zwischen Sieb und Umlenkungselement über eine zusätzliche Wassereindüsung vor dem Umlenkungselement zu reduzieren.

Nachteil der in 1) dargestellten Doppelsiebformer ist, daß man sich entscheiden muß entweder für einen Doppelsiebformer mit einem stationären Formationskasten, der mehrere in Sieblaufrichtung hintereinander angeordnete Leisten hat, die eine initiale Entwässerungszone mit sehr großem Krümmungsradius bilden oder für einen Doppelsiebformer mit einem in der initialen Entwässerungszone liegenden rotierenden Formierelement, das einen relativ kleinen Krümmungsradius hat. Fällt die Entscheidung in Richtung feststehenden Formierkasten, erhält man dank der Vielzahl der Leisten im Ergebnis ein Papier mit guter flockenfreier Formation, jedoch mit schlechteren Flächengewichtsquerprofilen, aufgrund der Neigung des Siebes bei großen Krümmungsradien quer zur Maschinenrichtung Wellen zu bilden. Entscheidet man sich für ein erstes Formierelement mit einem kleinen Krümmungsradius, also einer Formierwalze, so erhält man ein Papier mit verbessertem Flächengewichtsquerprofil, jedoch muß man Einbußen bezüglich der Formation des Papieres in Kauf nehmen. Des weiteren ist es bekannt, daß der Radius der Krümmung des ersten Entwässerungselementes in Maschinenrichtung fortschreitend kleiner wird. Auch kann die Form der Formationsstrecke gerade, konkav, konvex, wellenförmig oder aber beliebig sein, vge. EP 0 369 296 A2, EP 0 427 691 A2, DD-PS 1 46 316 sowie DE 40 02 304 A1.

Aus der US 3 582 467, US 3 438 854 sowie DE 40 37 017 C2 sind weitere Ausführungsformen von Doppelsiebformern bekannt geworden.

Dabei weisen die Doppelsiebformer gemäß der DE 40 37 017 C2 und der US 3 438 854 keine stationären sondern rotierende Entwässerungselemente zur Bildung der ersten Entwässerungszone auf. Bei der US 3 582 467 weist zwar die Doppelsiebzone ein nicht rotierendes erstes Entwässerungselement auf, wobei diese jedoch weit hinter dem Strahlauftreffpunkt beginnt. Überdies wird zur Blattbildung noch ein weiteres, rotierendes Bewässerungselement in Gestalt einer Blattbildungswalze benötigt.

Nachteilig bei dem in 2) dargestellten Doppelsiebformer ist der sehr hohe Siebverschleiß und vor allem die Notwendigkeit einer separaten Wassereindüsung, um eine Schmierung zwischen Sieb und feststehenden Umlenkelementen zu gewährleisten. Der auf die Umlenkelemente folgende Formationskasten hat wiederum einen sehr großen Krümmungsradius mit dem Ergebnis eines schlechten Flächengewichtsprofiles.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Doppelsiebformer darzustellen, der zwei Forderungen gleichzeitig erfüllt. Es soll nämlich ein Papier erzeugt werden, welches eine sehr gute, d. h. möglichst flockenfreie Formation aufweist, zusammen mit einem möglichst gleichmäßigen Flächengewichtsquerprofil. Letzteres soll also dem Flächengewichtsquerprofil eines Papieres entsprechen, das mit einer Formierwalze als erstes Entwässerungselement hergestellt ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Der Erfinder hat erkannt, daß sich die Vorteile eines Doppelsiebformers mit einer Formierwalze als erstes Entwässerungselement und die Vorteile eines Doppelsiebformers, dessen erstes Entwässerungselement ein feststehender Formierkasten ist, kombinieren lassen. Ist in einem Doppelsiebformer als erstes Entwässerungselement eine Formierwalze vorgesehen, so ergibt sich aufgrund des relativ kleinen Krümmungsradius der Formierwalze ein sauberes und wellenfreies Anliegen beider Doppelsiebe aufgrund der vorhandenen Spannung der Siebe, insbesondere der Spannung des Siebes, welches der Formierwalze gegenüberliegt. Diese ausgezeichnete Siebführung bedingt wiederum ein sehr gleichmäßiges Querprofil der entstehenden Papierbahn. Gleichzeitig erscheint jedoch nachteilig eine Reduktion der Formationsqualität der Papierbahn. Wird andererseits ein feststehender und mehrere Leisten aufweisend er Formierkasten zur Initialentwässerung der entstehenden Papierbahn genutzt, so zeigt die entstehende Papierbahn sehr gute und gleichmäßige Formationseigenschaften, während jedoch die Gleichmäßigkeit des Querprofils zu wünschen läßt, da die Siebe über dem Formierkasten zu Wellenbildung neigen.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, die jeweils positiven, oben genannten Eigenschaften gleichzeitig zu erreichen, indem zum einen auf eine rotierende Formierwalze verzichtet wird und statt dessen ein feststehender Formierkasten als erstes Entwässerungselement vorgesehen wird. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf den Anfangsbereich des Formierkastens gelegt, bei einem besonderen Ausführungsbeispiel speziell auf die erste Entwässerungsleiste. Erfindungsgemäß wird eine Straffung beider Siebe erreicht, dadurch, daß zumindest der (zulaufseitige) Anfangsbereich des Formierkastens einen Krümmungsradius aufweist, der nur ungefähr demjenigen einer Formierwalze entspricht (Größenordnung 0,5 bis 1,5 m). Der nachfolgende Bereich hat dann in der Regel einen wesentlich größeren Krümmungsradius. Das genannte besondere Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß die erste Entwässerungsleiste mit mindestens zwei unterschiedlich großen Krümmungsradien ausgebildet ist, wobei als erstes eine starke Krümmung mit einem weniger als 1 m betragenden Krümmungsradius vorgesehen ist, auf dem (in weiterer Ausgestaltung der Erfindung) ein siebberührter Sehnenweg von weniger als 100 mm vorgesehen ist. Direkt nachfolgend auf der gleichen ersten Leiste ist ein zweiter Abschnitt vorgesehen mit einem Krümmungsradius, der dem derzeitigen Stand der Technik entspricht, also mit einem Radius im Bereich von 2-5 m. Der Stoffsuspensionsstrahl wird dabei so zwischen die beiden Siebe eingespritzt, daß der Auftreffpunkt sich kurz vor der vorderen Kante der ersten Entwässerungsleiste befindet, so daß ca. 10% des Siebwassers an dieser ersten Kante abgestreift wird. Von hier an werden beide Siebe in einem gleichgerichteten Krümmungsradius mit der Stoffsuspension zwischen den Sieben über die erste Entwässerungsleiste geführt. Es ergibt sich hierbei auch für das "äußere" Sieb eine gleichmäßige Spannung über eine gekrümmt geführte Oberfläche, wodurch eine Wellenbildung - und somit ein ungleichmäßiges Flächengewichtsquerprofil - vermieden wird. Gleichzeitig ergibt sich aus der Vielzahl hintereinander angeordneter Leisten, die - zwecks Vermeidung von Flockenbildung - Druckimpulse in der Stoffsuspension erzeugen, eine gute Formation (d. h. gute "Durchsicht"). Es kommt also die gewünschte Kombination von Eigenschaften in der fertigen Papierbahn zustande. Durch das sofortige Abstreifen eines Teils des Siebwassers an der ersten auflaufseitigen Kante wird gleichzeitig eine genügend große Schmierung des Siebes an dieser Stelle bewirkt und ein Verschleiß der Sieboberfläche und des Entwässerungselementes vermieden.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, das erste Entwässerungselement so zu gestalten, daß ein kontinuierlicher Übergang von einer starken Krümmung mit kleinem Krümmungsradius auf eine flache Krümmung mit einem größeren Krümmungsradius stattfindet. Ebenso besteht die Möglichkeit, dieses erste Entwässerungselement mit mindestens zwei Krümmungsradien durch zwei oder mehrere hintereinander liegende einzelne Entwässerungselemente mit mindestens zwei verschiedenen Krümmungsradien zu ersetzen, wobei zwischen den einzelnen Elementen ein Entwässerungsspalt vorhanden ist. Die dem ersten Entwässerungselement folgenden Leisten können auf einem weiteren flachen Krümmungsradius angeordnet sein, der in gleicher oder entgegengesetzter Richtung gekrümmt ist, bzw. auch auf einer Ebene angeordnet sein. Die Ausgestaltung der nachfolgenden Entwässerungsstrecken kann dem Stand der Technik entsprechen.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im übrigen ist folgendes dargestellt

Fig. 1 und 2 verschiedene Doppelsiebformer in schematischer Seitenansicht.

Fig. 3 Querschnitt durch die erste Entwässerungsleiste des in Fig. 1 dargestellten Doppelsiebformers.

Die beiden in den Fig. 1 gezeigten Doppelsiebformer weisen jeweils ein umlaufendes Siebband 1, 2 auf. Ein Stoffauflauf spritzt einen maschinenbreiten Stoffstrahl 3 in einen keilförmigen Einlaufspalt, der aus den beiden Sieben 1, 2 gebildet ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist eine erste Entwässerungsleiste 6 vorgesehen, die Bestandteil eines Formationskastens 7 ist. Die Entwässerungsleiste ist derart angeordnet, daß ihre in Sieblaufrichtung gesehene vordere Kante unmittelbar am Auftreffpunkt des Strahles 3 liegt. Die Leiste 6 ist konvex gekrümmt. Dabei ändert sich die Krümmung in Sieblaufrichtung, und zwar nimmt sie ab, anders ausgedrückt: Die Krümmungsradien nehmen zu.

An Formationskasten 7 schließen sich weitere Entwässerungskästen 8 an. Auch diese verleihen den beiden Sieben 1, 2 eine konvexe Krümmung. Dabei ist der Krümmungsradius dieser beiden Kästen etwa gleich dem letzten Krümmungsradius von Formationskasten 7, nämlich R₂.

In der Schlaufe des - hier oberen - Siebes 1 befindet sich ein Obersiebsaugkasten. Dieser ist durch eine hier vertikale Trennwand unterteilt, so daß das anfallende Wasser bereits "an der Quelle" in zwei Quanten getrennt wird.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist zu Beginn der ersten Entwässerungszone als gekrümmtes Entwässerungselement ein Formationskasten 12 vorgesehen. Diesem geht eine untere Brustwalze 11 voraus. Die untere Brustwalze 11 und der Formationskasten 12 ersetzen eine Formierwalze 13, die strichpunktiert angedeutet ist. Formierwalze 13 hätte normalerweise einen Radius von R₁. Kasten 12 hat eine Mehrzahl von Leisten, und zwar im vorliegenden Fall fünf Leisten. Die Leisten führen die beiden Siebe 1, 2 wiederum auf einem gekrümmten Verlauf. Die Krümmung ist konvex. Der Krümmungsradius beträgt R₂.

Bezüglich der Gestaltung und Anordnung der genannten fünf Leisten gibt es die beiden folgenden Möglichkeiten:
Entweder liegen alle Leisten auf einem Bogen mit dem Radius R₁ oder nur die vorderen bzw. die ersten Leisten bilden einen Bogen mit dem Radius R₁, so wie dargestellt, während die nachfolgenden Leisten einen Bogen mit dem größeren Radius R₂ bilden.

An den Formationskasten 12 schließt sich eine Leistenbank 14 an. Die Einzelleisten sind nachgiebig gelagert und mit einstellbarer Kraft gegen das Untersieb 2 andrückbar.

Auch bei dieser Ausführungsform ist wiederum ein Obersiebsaugkasten vorgesehen. Dieser weist ebenfalls eine Vielzahl von Leisten auf. Er hat eine Mehrzahl von quer verlaufenden Trennwänden zum getrennten Auffangen verschiedener Siebwasserquanten. Dabei sind die Leisten des Obersiebsaugkastens sowie die Einzelleisten der Siebbank 14 derart gestaltet und angeordnet, daß sich eine Krümmung ergibt, die der Krümmung an Kasten 12 entgegengerichtet ist.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die erste Entwässerungsleiste 6 eines Formationskastens im Bereich des Strahlauftreffpunktes. Es ist von links kommend ein Obersieb 1 und ein Untersieb 2 zu erkennen, während der Strahl 3 mit seiner Strahldicke 4 im Bereich der Vorderkante der Entwässerungsleiste 6 auf das Untersieb auftrifft. Die Entwässerungsleiste ist auf ihrer dem Sieb zugewandten Seite gekrümmt dargestellt, wobei zunächst eine Krümmung mit einem Radius R₁ gegeben ist, die dann im weiteren Verlauf auf einen Krümmungsradius R₂, welcher größer als der Krümmungsradius R₁ ist, übergeht. Die Sehnenhöhe 5 über den Krümmungsradius R₁ ist vorzugsweise größer als die halbe Strahldicke 4 des Stoffstrahles 3. Erfindungsgemäß ist das Obersieb 1 derart ausgeführt, daß es mit dem Stoffstrahl 3 ebenfalls im Bereich der Vorderkante der ersten Leiste 6 in Kontakt kommt, vorzugsweise eine kurze Strecke hinter dieser Vorderkante.

Claims

1. Doppelsiebformer zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papierbahn, ausgebildet als Gap- Former mit folgenden Merkmalen:

1.1 es sind ein erstes und ein zweites Siebband vorgesehen, die gemeinsam ein Doppelsieb bilden;
1.2 es ist ein Stoffauflauf vorgesehen, der die Stoffsuspension unmittelbar zwischen das Doppelsieb einspritzt;
1.3 es ist mindestens eine erste Entwässerungszone vorgesehen, die aus einer - in Maschinenrichtung gesehen - gekrummten, nicht rotierenden, durchbrochenen Oberfläche - z. B. einem Formierschuh oder mehreren eine Oberfläche bildende Leisten - besteht;

gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

1.4 es ist zu Beginn der ersten Entwässerungszone unmittelbar am Strahlauftreffpunkt beginnend ein konvex gekrümmtes Entwässerungselement vorgesehen, das - in Maschinenrichtung gesehen - mindestens zwei siebberührte Krümmungsradien R_i besitzt, wobei jeder Krümmungsradius R_i jeweils kleiner als der in Maschinenrichtung folgende Krümmungsradius R_i+1 vorgesehen ist.

2. Doppelsiebformer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste siebberührte Krümmungsradius R₁ des ersten Entwässerungselementes zwischen 100 und 1000 mm liegt.

3. Doppelsiebformer gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sehnenhöhe über R₁ größer oder gleich der halben Dicke des Stoffstrahles ist.

4. Doppelsiebformer gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der größte siebberührte Krümmungsradius des ersten Entwässerungselementes größer als 2000 mm vorgesehen ist.

5. Doppelsiebformer gemäß Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Entwässerungselement genau zwei Krümmungsradien R₁ und R₂ besitzt.

6. Doppelsiebformer gemäß Oberbegriff des Anspruches 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

6.1 es ist zu Beginn der ersten Entwässerungszone ein erstes konvexes Entwässerungselement mit mindestens einem Radius <1000 mm vorgesehen;
6.2 es ist dem ersten Element unmittelbar folgend ein zweites konvexes Entwässerungselement mit mindestens einem Krümmungsradius <2000 mm vorgesehen.

7. Doppelsiebformer gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Abstand zwischen dem ersten und zweiten Entwässerungselement maximal 100 mm beträgt.

8. Doppelsiebformer gemäß Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Entwässerungselement so angeordnet ist, daß die siebberührte, auflaufseitige Kante ausreichend Siebwasser abstreift, um eine Schmierung zwischen Sieb und Leiste sicherzustellen.

9. Doppelsiebformer gemäß Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß für den siebberührten Sehnenweg S₁ über dem Bereich des ersten Entwässerungselementes mit R 1000 mm 100 mm gilt.

10. Doppelsiebformer gemäß Anspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Entwässerungselement über die Maschinenbreite in Abschnitte A_i unterschiedlicher Radien R_i unterteilt ist, und zwischen diesen Abschnitten nicht siebtragende Abschnitte vorgesehen sind.

11. Doppelsiebformer gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Leistenabschnitte A_i so angeordnet sind, daß deren Tangente an der ablaufenden Kante deckungsgleich mit der Tangente der auf laufenden Kante des folgenden Abschnittes vorgesehen ist.

12. Doppelsiebformer gemäß Anspruch 1-11, dadurch gekennzeichnete daß der Ablaufpunkt des Obersiebes von der letzten Umlenkwalze sich im Winkelsektor zwischen der Tangente zu Beginn des großen Radius R_max und der Tangente zu Beginn des kleinen Radius R₁ befindet.

13. Verfahren zur Erzeugung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papierbahn mit folgenden Merkmalen:

13.1 es wird mit Hilfe zweier endloser Siebschlaufen ein Einlaufspalt gebildet;
13.2 aus einem Stoffauflauf wird Stoffsuspension möglichst gleichmäßig in den Einlaufspalt zwischen die Siebe gespritzt;
13.3 die zwischen den Sieben befindliche Stoffsuspension wird über mindestens eine Entwässerungseinheit entwässert, so daß sich eine Faserbahn bildet;
13.4 die erste Entwässerung erfolgt auf einem konvex gekrümmten Entwässerungselement, welches aus einer Vielzahl von hintereinander angeordneten Entwässerungsleisten besteht;
dadurch gekennzeichnet, daß
13.5 beide Siebe vom Strahlauftreffpunkt an gekrümmt und unter Spannung geführt werden, wobei das Sieb auf der Seite des ersten Entwässerungselementes auf der ersten siebberührten Fläche über mindestens zwei Radien geführt wird, wobei der erste Radius wesentlich kleiner als der letzte Radius ist.