DE19634995A1 - Naßpartieabschnitt einer Papiermaschine mit einem stoffdichtegeregelten Stoffauflauf und Doppelsieb-Former - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Naßpartieabschnitt einer Papiermaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur Bildung einer laufenden Warenbahn, insbesondere Papierbahn, bei der ein stoffdichtegeregelter Stoffauflauf in Kombination mit einem Doppelsieb-Former zur Formationsbildung eingesetzt wird.

Ein generelles Problem bei der Papierherstellung besteht darin, daß aufgrund der fehlenden Spannung am Außenrand der Papierbahn diese bei der nachfolgenden Trocknung schrumpft, d. h. das Flächengewicht im Randbereich der Papierbahn ansteigt.

Aus dem Stand der Technik sind eine Reihe von Vorrichtungen bekannt geworden, mit denen die Formationsqualität verbessert werden konnte.

So ist aus der DE 43 01 103 eine Siebpartie für eine Papiermaschine bekanntgeworden, mit zwei endlosen Siebbändern - einem ersten Siebband und einem zweiten Siebband - die miteinander auf einem Teil ihres Umfangs eine Doppelsiebzone bilden, mit wenigstens einem im Bereich der Doppelsiebzone angeordnetem Formierzylinder als Stützkörper, dessen Mantelfläche als Stützfläche fungiert, wobei wenigstens ein Teil der Stützfläche das erste Siebband an seiner Innenfläche und das zweite Siebband an seiner Außenfläche abstützt und mit Druckelementen, die auf die Innenfläche des zweiten Siebband es in dem Bereich in dem dieses von der Stützfläche gestützt ist Druck ausüben, wobei die Druckelemente derart ausgebildet sind, daß sie den Druck nur an bestimmten Stellen aufbringen, so daß auch druckfreie Bereiche verbleiben und die Druckstellen über die gesamte Siebbreite verteilt sind. Findet eine derartige Siebpartie wie aus der DE 43 01 103 bekannt öder aber auch aus der EP 0 516 601 Verwendung in einem Naßpartieabschnitt einer Papiermaschine nach dem Stand der Technik so kann man hierdurch die Qualität der laufenden Papierwaren in Bezug auf Zweiseitigkeit, Durchsicht und Gleichmäßigkeit der Formation verbessert werden. Auch ist es mit solchen Siebpartien möglich, die Entwässerung zu intensivieren und der Flockenbildung in der Fasersuspension entgegenzuwirken. In einer speziellen Ausführungsform gemäß der DE 43 01 103 finden als Druckelemente Leisten Verwendung. Diese gestatten es, die Baulänge der Siebpartie gegenüber der aus der EP 0 516 601 bekannten zu verringern und die Entwässerung noch weiter zu forcieren. Allerdings wurden diese Verbesserungen in der Qualität der Papierbahn nicht über die gesamte Maschinenbreite erzielt sondern lediglich im mittleren Zentralabschnitt. An den Rändern haben sich starke Abweichungen des Formations- und Füllstoffquerprofils gegenüber dem Erwünschten gezeigt, d. h. es ergab sich ein unebenes Formationsquerprofil. Desweiteren war an den Siebrändern bei ausreichend guter Formation gegenüber der Siebmitte ein stark erhöhter Verschleiß festzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen Naßpartieabschnitt einer Papiermaschine anzugeben, der zu einer guten Formation und Füllstoffverteilung der Papierbahn über die gesamte Bahnbreite führt und die oben genannten Nachteile vermeidet, sowie ein Verfahren, das eine verbesserte Formation und Füllstoffverteilung der Papierbahn auch in den Randbereichen ermöglicht.

Außerdem ist es erstrebenswert, daß der Siebverschleiß über die Maschinenbreite möglichst gleichmäßig und gering ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Naßpartieabschnitt die Merkmale gemäß Anspruch 1 aufweist, insbesondere aber einen über die Maschinenbreite stoffdichtegeregelten Stoffauflauf der vollständig oder teilweise sektioniert sein kann,sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 19.

Stoffdichtegeregelte Stoffaufläufe, die Bestandteil des erfindungsgemäßen Naßpartieabschnittes sind, sind dem Prinzip nach zwar beispielsweise aus der DE 40 19 593 für sich alleine bekannt geworden. Allerdings hat die Ausbildung des Stoffauflaufes als stoffdichtegeregelter Stoffauflauf in dem Naßpartieabschnitt der Papiermaschine in Kombination mit der entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 ausgebildeten Siebpartie gegenüber dem Stand der Technik zu einer unerwarteten Blattqualität der laufenden Warenbahn, insbesondere an den Blatträndern bei niedrigem Verschleiß der Siebbänder der Doppelsiebzone geführt. Dies war für den Fachmann insbesondere deswegen überraschend, weil mit Hilfe von stoffdichtegeregelten Stoffaufläufen in allen bislang bekannten Naßpartieabschnitten zwar durch entsprechende Verdünnung der Stoffsuspension an den Rändern der Flächengewichtszunahme durch Schrumpfung weitgehend entgegengewirkt werden konnte, sich aber trotzdem eine Papierbahn mit unterschiedlicher Formationsqualität und Füllstoffverteilung in Quermaschinenrichtung und damit eine unzureichende Blattqualität ergab. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird der Abstand d zwischen der Austrittsöffnung des Stoffauflaufes und dem ersten Druckelement der Siebpartie derart gewählt, daß nur eine geringfügige Entwässerung der über den Stoffauflauf eingebrachten Stoffsuspension erfolgt. Hierdurch kann ein besonders ebenes Schichthöhenquerprofil vor der ersten Leiste und damit weitgehend gleichmäßige Entwässerungsbedingungen in Querrichtung erreicht werden.

Besonders bevorzugt ist hierbei, daß der Abstand von erster Leiste zur Austrittsöffnung des Stoffauflaufes im Bereich des 0,05 bis zum 1fachen des Durchmessers der Formierwalze beträgt. Hervorragende Ergebnisse werden erzielt, wenn der Abstand d das 0,05 bis 0,6fache des Durchmessers der Formierwalze beträgt.

In einer speziellen Ausbildung des erfindungsgemäßen Naßpartienabschnittes ist vorgesehen, daß der stoffdichtegeregelte Stoffauflauf zur Erzeugung geregelter Sektionsströme eine Vielzahl von über die Arbeitsbreite verteilten Niederkonsistenzleitungen umfaßt, die den einzelnen Sektionen des Stoffauflaufes zugeordnet sind. In die einzelnen Sektionen des Stoffauflaufes wird ein Hauptstrom zugeführt, und über die Niederkonsistenzleitungen ein Nebenstrom. Der Hauptstrom der einzelnen Sektionen ist ein Strom von Papierstoffsuspension, während der Nebenstrom als Verdünnungsmittel entweder sich ebenfalls aus Papierstoffsuspension oder aber auch aus reinem Wasser, beispielsweise Siebwasser, zusammensetzen kann. Betreffend die optimalen Winkel, unter denen eine Eindüsung eines Nebenstromes in die einzelnen Sektionen erfolgen sollte, wird auf die DE 43 23 263 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt hiermit voll umfänglich in die Anmeldung mit einbezogen wird.

Als besonders vorteilhaft hat sich für den erfindungsgemäßen Naßpartieabschnitt herausgestellt, einen derart geregelten, teilweise oder vollständig sektionierten Stoffauflauf einzusetzen, bei dem die Sektionsströme des Stoffauflaufes über die Maschinenbreite derart mittels Haupt- und Nebenströmen eingestellt werden, daß der aus dem Stoffauflauf austretende Stoffstrahl über die gesamte Arbeitsbreite der Maschine eine weitgehend konstante Dicke besitzt. Dies geschieht dadurch, daß der Auslaufspalt weitgehend bzw. im wesentlichen parallel ist.

Die konstante Dicke der Fasersuspensionsschicht führt zu gleichmäßigen hydraulischen Eigenschaften in der zwischen die Siebe eingespritzte Suspension in Querrichtung. Bei gleichmäßigem Anpreßdruck der Druckelemente des Formierabschnittes über die Maschinenbreite erhält man somit auch an den Rändern eine annähernd qualitativ gleich gute Formation wie in der Blattmitte. Desweiteren ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung überraschenderweise, daß die Struktureigenschaft der Bahn, wie z. B. Faserorientierung, sowie Flächengewicht als weitere Qualitätsparameter einer Papierbahn über die gesamte Bahnbreite annähernd konstante Werte aufweisen, also auch bezüglich dieser Qualitätsmerkmale Abweichungen an den Rändern vollständig vermieden werden.

Besonders gute Formationsquerprofile können dann erzielt werden, wenn neben dem Abstand d zwischen Austrittsspalt des Stoffauflaufes und dem ersten Druckelement der Siebpartie der Eintrittsbereich der Doppelsiebzone für den Stoffstrahl wie nachfolgend ausgeführt ausgestaltet ist. Zur Bildung der Doppelsiebzone laufen die beiden Siebbänder, also das erste und das zweite Siebband, im Bereich des Formierzylinders zusammen und bilden einen Eintrittsbereich zum Eintritt der aus dem Stoffauflauf austretenden Papierstoffsuspension. In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß eines der Siebbänder, beispielsweise das Obersieb, vor dem Zusammenlaufen von der Formierwalze geführt wird und das andere über eine Brustwalze.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Brustwalze, über die das andere Sieb, beispielsweise das Untersieb, geführt wird, einen Durchmesser aufweist, der geringer ist als der 0,6fache Durchmesser der Formierwalze. Eine derartig klein gewählte Brustwalze ermöglicht es, den Stoffauflauf sehr nahe am Eintrittsspalt der Doppelsiebzone anzuordnen, so daß der aus der Austrittsöffnung des Stoffauflaufes austretende Stoffstrahl nur einen kurzen freien Weg zurücklegen muß, bis er auf einem der Siebe, entweder dem Unter- oder dem Obersieb, auftrifft und dort mäßig entwässert wird. Der kurze freie Weg des Strahles führt dazu, daß dieser nicht aufplatzen kann, was wiederum eine gleichmäßige Formation zur Folge hat.

Besonders kleine Brustwalzendurchmesser können dann realisiert werden, wenn der Winkel zwischen dem ungestützt verlaufenden Ober- und Untersieb einen Winkel zwischen 160 und 90° einschließt. Auf diese Art und Weise wird erreicht, daß die Brustwalze nur einen geringen Umschlingungswinkel des Siebes aufweist. Ein geringer Umschlingungswinkel wiederum bedeutet aber, daß nur geringe Kräfte auf die umschlungene Walze, in vorliegendem Fall die Brustwalze, wirken. Dadurch wird die Durchbiegung der Walze reduziert. Somit kann bei einem geringen Umschlingungswinkel der Brustwalze diese sehr klein ausgebildet sein, was dazu führt, daß der Austrittsspalt des Stoffauflaufes wie oben aufgezeigt nahe an den Eintrittsspalt der Doppelsiebzone gerückt werden kann, so daß eine sehr kurze freie Strahllänge der Stoffsuspension realisiert wird und damit die oben bereits erwähnten Vorteile erzielt werden können.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das letzte Druckelement der Vorrichtung, die im vorliegendem Ausführungsbeispiel aus einem Traggestell 56 und den nachgiebig abgestützten Druckelementen zur Weiterleitung der Kräfte auf die Siebinnenfläche ausgebildet ist, maximal um einen Winkel von 20° oberhalb der Horizontalen des Formierzylinders angeordnet ist. Dadurch werden Verschmutzungen auf den Leisten verhindert, ebenso wie eine Belagsbildung.

Besonders vorteilhaft ist es des weiteren, die Siebpartie des Naßpapierabschnittes der Papiermaschine in einer weitergebildeten Ausführungsform der Erfindung derart auszugestalten, daß der Abstand zwischen dem Ablaufpunkt der beiden Siebe vom Formierzylinder und dem Auflaufpunkt der beiden Siebe auf die nachfolgende Walze höchstens gleich dem halben Radius des Formierzylinders ist. Als besonders günstig haben sich für den Abstand 100 bis 300 mm herausgestellt. Die dem Formierzylinder nachfolgende zweite Walze, sorgt für die notwendige Gleichseitigkeit des Blattaufbaues. Sie kann ebenfalls mit einer oder mehreren Formierleisten bestückt sein. Der geringe Abstand zwischen dem Formierzylinder und der nachfolgenden Walze hat zum Vorteil, daß keine zusätzlichen stationären Entwässerungsquerelemente zwischen den beiden Walzen benötigt werden. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf die DE 44 20 801 verwiesen, bei der die Siebbänder der Doppelsiebzone zwischen der Formierwalze und der nachfolgenden zweiten Walze immer durch zusätzliche Einrichtungen, wie beispielsweise einen Siebsaugkasten, abgestützt werden mußten.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß vor der zweiten Saugwalze ein Deflektor angeordnet ist, der einen kleinen Abstand vorzugsweise kleiner 1 mm zur Formierwalze aufweist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das erste der Druckelemente etwa 10 bis 30 Grad nach dem Auftreffpunkt des Stoffstrahles auf das zweite Siebband angeordnet ist. Durch eine derartige Anordnung des ersten Druckelementes, das in der Regel als Formationsleiste ausgebildet ist, wird erreicht, daß eine nur geringe Faserflockung auftritt. Da die Fasern in der Suspension hoch beweglich sind, können Fein- und Füllstoffe zur Blattmitte nach außen befördert werden, wodurch sich eine geschlossene Papieroberfläche und eine gute Bedruckbarkeit derselben ergibt. Auch der Siebverschleiß wird durch diese Maßnahme herabgesetzt, da eine gute Schmierung gewährleistet ist. Außerdem sind für eine gute Formation des Blattes bei einer derartigen Anordnung nur wenige Leisten notwendig.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Formierwalze bzw. der Formierzylinder zwei Saugzonen aufweist, eine erste Saugzone mit niedrigem Vakuum, die im Bereich der Formationsleisten angeordnet ist und eine zweite Saugzone, mit höherem Vakuum, die den Formationsleisten nachgeordnet ist, um die Faservliese besser entwässern zu können.

Die der Formierwalze nachgeschaltete Walze, wird bevorzugt als Siebsaugwalze ausgebildet, die ein bis drei Saugzonen, vorzugsweise aber drei Saugzonen aufweist.

Bevorzugt erfolgt die Trennung des Siebes nach der zweiten Saugzone der Siebsaugwalze. Die Erfindung stellt neben der Vorrichtung auch ein Verfahren zur Formierung einer laufenden Warenbahn, insbesondere Papierbahn, zur Verfügung, bei dem über die gesamte Bahnbreite ein ebenes Formations- und/oder Füllstoffquerprofil erzielt wird, wobei das Flächengewicht und das Faserorientierungsquerprofil über die Blattbreite weitgehend konstant gehalten wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das Verfahren sollen anhand der Zeichnungen beispielhaft ohne eine Beschränkung auf diese Ausführungsformen, beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 Der erfindungsgemäße Naßpartieabschnitt mit einem Former mit andrückbaren Leisten und stoffdichtegeregelten Stoffauflauf

Fig. 2 Eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Naßpartieabschnittes, wobei die der Formierwalze nachgeschaltete Walze sich direkt an diese anschließt.

Fig. 3 Ein Längsprofil einer Fasersuspension im Schnitt zwischen den geführten Doppelsieben im Bereich der ersten Andrückleiste.

Fig. 4 Ein Querprofil der aufgebrachten Fasersuspension direkt nach dem Stoffauflauf und vor der ersten Andrückleiste.

Fig. 5 Unerwünschtes Schichthöhenquerprofil bei zu starker Entwässerung vor dem ersten Druckelement.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform des Naßpartieabschnittes gemäß der Erfindung dargestellt.

Diese umfaßt einen Stoffauflauf 1 sowie einen Formierabschnitt 2 an den sich eine hier nicht dargestellte Pressenpartie anschließt.

Der Stoffauflauf ist als stoffdichtegeregelter Stoffauflauf mit Sektionen ausgebildet, wie er beispielsweise in der Schrift DE 40 19 593 bekannt ist, deren Offenbarungsgehalt hiermit voll umfänglich eingeschlossen wird.

Der Stoffauflauf weist eine gemeinsame Zufuhrleitung 10 auf, die sich in den Punkten 12 in die einzelnen Zufuhrleitungen 14 für den Hauptstrom der jeweiligen Sektion des Stoffauflaufes aufteilt. Der zugeführte Haupt- Suspensionsstrom kann mittels des in die gemeinsame Zufuhrleitung 10 eingebrachten Ventils eingestellt werden, beispielsweise in Bezug auf die Papierstoffkonsistenz. Jeder der Haupstromzufuhrleitungen für eine der über die Maschinenbreite verteilten Sektionen ist eine Niederkonsistenz- bzw. Verdünnungsmittel-Zufuhrleitung 20 für einen Nebenstrom zugeordnet. Diese werden von einer gemeinsamen Nebenstromzufuhrleitung 22 gespeist und münden an den Punkten 24 in die Hauptstromzufuhrleitung der jeweiligen Sektion. Jede Niederkonsistenz- bzw. Verdünnungsmittel-Zufuhrleitung 20 umfaßt ein Stellventil 26 zur geregelten Zuführung eines Nebenstromes. Ein derartiger, sektionierter Stoffauflauf ermöglicht es, über die gesamte Maschinenbreite gezielt Einfluß auf das Flächengewichtsquerprofil und das Faserorientierungsquerprofil nehmen zu können, ohne den jeweils anderen Parameter mit zu beeinflussen.

Durch die über die Stellventile 26 geregelte Zuführung eines Nebenstromes zu dem Hauptstrom der jeweiligen Sektion des Stoffauflaufes kann die Dichte des aus Haupt- und Nebenstromes gebildeten Gesamtstromes in der jeweiligen Sektion des Stoffauflaufes genau eingestellt werden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, ein vorgegebenes, ganz bestimmtes Flächengewichtsquerprofil über die Maschinenbreite des Stoffauflaufes zu realisieren. Um bei einer derartigen Einstellung des Flächengewichtsquerprofils das Faserorientierungsquerprofil nicht zu verändern, muß dafür Sorge getragen werden, daß der Volumenstrom im Hauptstrom und nach Zuführung des Nebenstromes hierzu im Gesamtstrom sich nicht ändert. Dies kann bespielsweise dadurch realisiert werden, daß dies gemäß der DE 43 23 263 erfolgt. Nachdem die Gesamtsektionsströme auf die oben beschriebene Art und Weise über die gesamte Maschinenbreite eingestellt wurden, werden sie durch einen Turbulenzeinsatz 32, zur Erzeugung von Turbulenzen im Stoffauflauf geführt.

Der Stoffstrahl tritt aus dem Spalt 34 des Stoffauflaufes maschinenbreit aus und tritt zwischen Ober- und Untersieb bzw. ersten und zweiten Siebband der sich an den Stoffauflauf anschließenden Doppelsiebzone ein.

Der Eintrittsbereich der Doppelsiebzone wird durch das Zusammenführen von Obersieb 42 und Untersieb 40 gebildet. Wie in Fig. 1 dargestellt, wird das Obersieb 42 von der Formierwalze 50 und das Untersieb 40 von der Brustwalze 92 geführt. Die Brustwalze 92 weist einen geringen Durchmesser, der vorzugsweise weniger als das 0,6fache des Durchmessers der Formierwalze 50 ist, auf und ist nahe an der Vorrichtung 54, die die nachgiebig abgestützten Druckelement trägt angeordnet. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht, daß zwischen dem ungestützten Lauf von Obersieb 42 und Untersieb 40 ein Winkel α < als 90° vorliegt, was einen sehr großen freien Raum schafft, so daß der Austrittsspalt des Stoffauflaufes 34 nahe am Eintrittsspalt 91 der Doppelsiebzone angeordnet sein kann. Der Durchmesser der Brustwalze 92 kann umso geringer gewählt werden, je geringer der Umschlingungswinkel durch das Untersieb 40 ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Spannung des Siebes auf die Walze mit geringer werdendem Umschlingungswinkel abnimmt, so daß die Walze weniger massiv ausgebildet werden muß, um eine Durchbiegung zu verhindern.

Dies wiederum ermöglicht, daß der Austrittsspalt des Stoffauflaufes 34 sehr nahe zum Eintrittsspalt der Doppelsiebzone angeordnet werden kann. Damit weist der aus dem Stoffauflauf austretende Stoffstrahl nur eine sehr kurze freie Länge auf bis er auf eines der Siebe, entweder das Unter- oder das Obersieb, trifft. Dies wiederum hat zur Folge, daß der Strahl nur geringfügig aufplatzt, was wiederum zu einer guten Formation beiträgt.

Durch die Konstanthaltung des Volumenstromes in sämtlichen Sektionen des Stoffauflaufes gemäß der zuvor beschriebenen Maßnahmen, ergibt sich nach Eintritt des Stoffstrahles in die Doppelsiebzone bzw. Auftreffen des Stoffstrahles auf einem der Siebbänder, in vorliegendem Fall dem Untersiebband, vor der Entwässerung in der Doppelsiebzone am Formierzylinder 50 eine Papierstoffsuspension die über die gesamte Maschinenbreite eine konstante Höhe aufweist. Hierbei wird der gewünschte Wert des Flächengewichtsquerprofiles über die Bahnbreite eingestellt und dort gehalten. Die Papierstoffsuspensionsschicht konstanter Dicke wird in einer nachfolgenden Doppelsiebzone formiert. Die Doppelsiebzone weist einen Formierzylinder 50 sowie einen diesem nachgeordneten Zylinder 52 auf. Der Formierzylinder 50 als Zentraleinheit wird von den zwei endlosen Siebbändern 40 und 42 auf einem Teil seines Umfanges umschlungen (Doppelsieb-Umschlingungszone). Der Formierzylinder ist innerhalb des endlosen Siebbandes 42 und einer Vorrichtung 54, die im Ausführungsbeispiel aus einem Traggestell 56 und den nachgiebig abgestützten Druckelementen 58 zur Weiterleitung der Kräfte auf die Siebbandinnenfläche des Siebbandes 40 im Umschlingungsbereich mit dem Formierzylinder 50 besteht, angeordnet. In diesem Zusammenhang wird auf die ausführliche Beschreibung einer derartigen Siebpartieanordnung in der DE 43 01 103 verwiesen. Zur Unterstützung der Entwässerung kann der Formierzylinder auch besaugte Bereiche aufweisen. Dargestellt ist eine erste Saugzone 98 im Bereich der Druckelemente 58 sowie eine hiervon getrennte zweite Saugzone 96, die nach den Druckelementen 58 angeordnet ist.

Der Formierzylinder stützt mit seiner Mantelfläche das zweite Siebband, das vorliegend ist, das Obersiebband 42 an seiner Außenseite und das erste Siebband, das vorliegend das Untersiebband 40 ist, an seiner Innenseite ab. Selbstverständlich ist auch die nicht dargestellte Anordnung möglich, bei der das zweite Siebband, das vom Formierzylinder an der Außenseite abgestützt wird, das Untersieb, und das erste Siebband, das vom Formierzylinder an seiner Innenseite abgestützt wird, das Obersiebband ist. Die Andrückleisten würden in einer derartigen Ausführungsform auf das Obersiebband einwirken. Die nachgiebig abgestützten Druckelemente 58 können wie in dem US-Patent 5 078 835 ausgeführt sein. Bevorzugt wird jedoch eine Ausführung derselben als Leisten 60, wie in der DE 43 01 103 oder DE 44 20 801. In Fig. 3 ist die Wirkung einer Andrückleiste 60 auf eine zwischen die Doppelsiebe 40 und 42 eingebrachte Fasersuspension 70 dargestellt. Bis zur ersten Leiste wird vorzugsweise eine Gleichdruckentwässerung durchgeführt, und zwar solange bis sich eine Filterhilfsschicht 72, 74 am Unter- und Obersieb gebildet hat. Die anfängliche Gleichdruckentwässerung führt dank der richtig eingestellten Turbulenz des Stoffauflaufes zu einer guten Formation und Retention. Da sich die Turbulenzen des Stoffauflaufes mit größer werdenden Entfernung vom Auftreffpunkt in Turbulenzen größerer Wellenlänge verwandeln, kommt es zur Bildung von Faserflocken in der Suspension. Grund hierfür sind die Änderungen des Turbulenzspektrums. Um eine möglichst gute Papierbahnqualität in Bezug auf die Gleichmäßigkeit der Formation zu erzielen, werden mittels der Druckelemente 58 Druckimpulse in die Fasersuspension eingeleitet, die wie in der DE 43 01 103 beschrieben, zu Druckimpulsen in der Suspension führt, die die Flocken bzw. Batzen in der Suspension auflöst. Aufgrund der Verwendung von Leisten anstelle von Klingen wird eine zweiseitige Entwässerung ermöglicht sowie eine gleichmäßige Ablagerung der Fasermatte auf beiden Seiten des Siebes. Durch die Auflösung der Flocken und die Forcierung der Entwässerung mittels der Druckleisten wird die Formationsbildung unterstützt.

Wenn die kritische Stoffdichte in der Suspension erreicht ist, die mit einem bestimmten Punkt der Doppelsiebzone korreliert, wird wieder ausschließlich mit Gleichdruck entwässert, d. h. keine Druckimpulse mehr eingeleitet. Die kritische Stoffdichte ist die Stoffdichte, zu dem die Fasern bereits so intensiv miteinander in Eingriff stehen, daß das Netzwerk nur durch die Formation verschlechternde Impulse wieder aufgebrochen werden kann. Die zweite Gleichdruckentwässerung findet vorzugsweise auf der dem Formierzylinder nachgeschalteten zweiten Walze statt, oder am Ende des Umschlingungsbereiches der Formierwalze. Bei der auf die Leistenentwässerung folgenden zweiten Gleichdruckentwässerung wird der Trockengehalt dann auf das zur Weiterverarbeitung in der Pressenpartie übliche Niveau eingestellt.

Ein besonders gleichmäßiges Formations- und Füllstoffquerprofil kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht werden, wenn für eine möglichst geringe Entwässerung der mittels des Stoffauflaufes in die Doppelsiebzone eingebrachten Papiersuspension bis zu dem Punkt der Doppelsiebzone, an dem die Leistenentwässerung beginnt, gesorgt wird.

Eine Möglichkeit der Erklärung für die sich dann ergebende Gleichmäßigkeit des Formationsquerprofils gibt Fig. 4 und 5.

Wie bereits zuvor erwähnt, ist ein generelles Problem bei der Papierherstellung das der Schrumpfung in den Randbereichen der Papierbahn bei der Trocknung. Hierdurch steigt das Flächengewicht in den Randbereichen an.

Ein Anstieg des Flächengewichtes in den Randbereichen kann vermieden werden, wenn die Stoffdichte in den Randbereichen durch entsprechende Einstellung des Stoffauflaufes erniedrigt wird. Bei herkömmlichen Stoffaufläufen geschieht dies durch Blendenverstellung, was zu einer abfallenden Suspensionshöhe in den Randbereichen führt. Bei einem stoffdichtegeregelten Stoffauflauf kann die Stoffdichte durch Verdünnung in den Randbereichen entsprechend eingestellt werden, so daß die Suspension beim Eintritt in die Doppelsiebzone eine über die gesamte Breite konstante Höhe aufweist.

Dies ist in Fig. 4 dargestellt. Im Randbereich 200 der Suspensionsschicht 70 befindet sich eine geringere Anzahl von Papierfasern 202 als in der Mitte 204 der Schicht. Die Schichthöhe bzw. Schichtdicke d ist über die gesamte Breite b konstant.

Wird, bevor die Leisten auf die Fasersuspension einwirken können, zulange entwässert, so wird die Suspension an den Rändern aufgrund der geringeren Stoffdichte und damit des geringeren Entwässerungswiderstandes stärker als in der Mitte entwässert, und es ergibt sich dann das in Fig. 5 dargestellte unerwünschte, unebene Schichthöhen- bzw. Schichtdickenprofil am Ende der Naßpartie.

Trägt man aber dafür Sorge, daß bis zum ersten Druckelement 58a keine signifikante Ungleichmäßigkeit der Entwässerung auftritt, so bleibt die anfänglich konstante Schichtdicke über die Bahnbreite im gesamten Naßpartieabschnitt erhalten und die Papierbahn weist am Ende der Naßpartie immer noch ein gleichmäßiges Schichtdickenquerprofil auf.

Wie zuvor erwähnt kann der Formierzylinder kann im Bereich der Leistenentwässerung eine erste Saugzone 98 aufweisen und daran anschließend eine zweite Saugzone 96. In der ersten Saugzone 98 kann mit einem gegenüber der zweiten Saugzone 96 niedrigeren Vakuum gearbeitet und damit weniger stark entwässert werden. Das letzte Druckelement 58 der Vorrichtung 54 ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung immer derart am Formierzylinder 50 angeordnet, daß es zu keiner Belagbildung auf den Leisten durch beispielsweise Verschmutzungen kommt. Hierzu ist vorgesehen, daß das letzte Druckelement 58b in Materialflußrichtung maximal um einen Winkel γ = 20° oberhalb der Horizontalen 89 des Formierzylinders angeordnet ist.

Sowohl Ober- wie Untersieb der Doppelsiebzone verlassen gemeinsam tangential die Formierwalze 50 und werden gemeinsam zu einer weiteren, nachfolgenden Walze 52 geführt. Die beiden Siebe laufen auf der zweiten Walze wie dargestellt tangential auf. Die zweite Walze 52 ist vorzugsweise als Siebsaugwalze ausgebildet. In der dargestellten Ausführungsform umfaßt die Siebsaugwalze zwei Saugzonen 82 und 84, die hier ebenso wie beim Formierzylinder stationär ausgebildet sind. Die Trennung der Siebe 40, 42 erfolgt im Bereich der zweiten Saugzone 82 der zweiten Walze 52. Die Formierwalze 50 ist bei der dargestellten Ausführungsform innerhalb des Obersiebes 42 angeordnet, während die zweite Walze innerhalb des Untersiebes 40 angeordnet ist. Die Faserstoffbahn wird wie zuvor beschrieben vom Stoffauflauf auf das Untersieb aufgebracht und von diesem bis zur nicht dargestellten Pick up-Stelle getragen, d. h. daß die Faserstoffbahn sich mit dem Untersieb 40 um die zweite Walze herum bewegt, während das Obersieb von der Bahn getrennt wird und durch Umlenkrollen 86 und 88 zum Formierzylinder zurückgeführt wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besitzen sowohl die Formierwalze bzw. der Formierzylinder als auch die nachfolgende Walze, die meist als Siebsaugwalze ausgebildet ist, denselben Durchmesser.

Die Reinigung und Entwässerung der beiden Siebe erfolgt mit Hochdruckwirbeldüsen auf der Außenseite und Reinigungsdüsen auf der Siebinnenseite.

Aufgrund der von dem stoffdichtegeregelten Stoffauflauf zur Verfügung gestellten konstanten Suspensionshöhe über die gesamte Maschinenbreite ist es möglich, bei einem gleichmäßigen Anpreßdruck der Formierleisten über die gesamte Maschinenbreite eine unerwartet gleichmäßige Formation und Retention der Papierbahn ohne Abweichungen an den Rändern zu erreichen. Dies wird ermöglicht durch ein annähernd gleiches Wasserangebot an den Formationsleisten.

Als weiterer Vorteil ist der Siebverschleiß stark minimiert, da über die gesamte Maschinenbreite ein gleichmäßiger Anpreßdruck der Leisten an das Untersieb herrscht und die Stoffdichte zum Zeitpunkt des Leisteneintritts deutlich geringer und damit die verschleißmindernde Schmierwirkung höher ist. Trägt man des weiteren noch dafür Sorge, daß vor dem ersten Druckkörper 58a nur wenig entwässert wird, so erreicht man zudem noch eine über die Bahnbreite weitgehend gleichmäßige Schichtdicke.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Gegenüber Fig. 1 ist hier die zweite, nachgeschaltete Walze 52 mit geringem Abstand zur Formierwalze 50 angeordnet. Vor der zweiten Walze befindet sich ein Deflektor 100, der nur einen geringen Abstand zur Formierwalze aufweist. Meist ist er geringer als 1 mm. Der Abstand zwischen dem Ablaufpunkt der beiden Siebe vom Formierzylinder und dem Auflaufpunkt der beiden Siebe an der nachfolgenden zweiten Walze, ist im Fall von nahe beieinander angeordneten Walzen höchstens gleich dem halben Radius des Formierzylinders. Vorzugsweise liegt der Abstand im Bereich von 100 bis 300 mm. Sämtlichen anderen Einrichtungen der Ausführungsform in Fig. 2 sind identisch zu denen in Fig. 1 und daher mit denselben Bezugsziffern versehen. Wie in Fig. 1 ist die Vorrichtung 56, die die Druckelemente 58 trägt, von dem Untersieb 40 abschwenkbar. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 wird der Gegendruck, zu dem Druck, der über die Druckelemente in die Doppelsiebzone eingeleitet wird, vom Formierzylinder, der gleichzeitig als Stützfläche dient aufgebaut.

Im Unterschied zur in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die Brustwalze 92 gemäß Fig. 2 vom Untersiebband 40 sehr stark umschlungen, so daß sich hohe Durchbiegungskräfte hierauf ergeben.

Die Druckelemente können abweichen von den dargestellten Federelementen auch mittels von Druckschläuchen angepreßt werden. Aufgrund der erfindungsgemäßen Kombination eines stoffdichtegeregelten Stoffauflaufes mit der zuvor beschriebenen Siebpartie, ist es möglich, im Bereich der Druckelemente zu einer qualitativ hochwertigen Formation bereits mit 5 oder noch weniger Druckelementen zu gelangen, die nur entlang eines kurzen Abschnittes der Entwässerungszone an der Formierwalze angeordnet sind.

Die dargestellte Vorrichtung eignet sich in besonderer Art und Weise für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, zur Erzielung einer gleichmäßigen Formation der Papierbahn über die Maschinenbreite, bei gleichbleibendem Flächengewicht- und Faserorientierungsprofil. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß die Betriebsparameter des Stoffauflaufes wie Stoffdichte, Faserorientierung und Volumenstrom derart mittels Haupt- und Nebenströmen als Regelströme eingestellt werden, daß die Stoffsuspension wenn sie auf das Untersieb auftrifft, eine Suspensionsschicht mit annähernd konstanter Höhe über die gesamte Maschinenbreite bildet, und einem nachfolgenden Formierabschnitt mit Druckelementen zugeführt wird.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es wie oben ausführlich dargestellt somit erstmals möglich, eine Papierbahn herzustellen, die über die gesamte Maschinenbreite ein gleichbleibend gutes Flächengewichts- und Faserorientierungsquerprofil aufweist sowie eine gleichbleibend qualitativ hochwertige Formation. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren vermeiden dabei Abweichungen irgend eines dieser zuvor genannten Qualitätsmerkmale an den Rändern der Papierbahn.

Claims (20)

1. Naßpartieabschnitt einer Papiermaschine mit

• 1. 1 einem Stoffauflauf
• 1.2 einer Siebpartie, wobei die Siebpartie umfaßt:
• 1.3 zwei endlose Siebbänder - ein erstes Siebband (40) und ein zweites Siebband (42) -, die miteinander auf einem Teil ihres Umfanges eine Doppelsiebzone bilden;
• 1.4 wenigstens einem im Bereich der Doppelsiebzone angeordneten Formierzylinder (50) als Stützkörper, dessen Mantelfläche als Stützfläche fungiert, wobei
• 1.5 wenigstens ein Teil der Stützfläche des ersten Siebbandes (40) an seiner Innenfläche und des zweiten Siebbandes (42) an seiner Außenfläche abstützt;
• 1.6 mindestens einem Druckelement (58), wobei
• 1.7 die Druckelemente (58) den Druck nur an bestimmten Stellen (Druckstellen) aufbringen, so daß auch druckreduzierte Bereiche verbleiben und
• 1.8 die Druckelemente (58) berührend am ersten Sieb (40) anliegen und
• 1.9 mit einer Walze (52), die dem Formierzylinder nachgeschaltet ist,
  dadurch gekennzeichnet, daß
• 1.10 der Stoffauflauf ein stoffdichtegeregelter Stoffauflauf ist, der Mittel zur Erzeugung von geregelten Sektionsströmen mittels mindestens zweier geregelter Ströme, einem Sektionshauptstrom und einem Sektionsnebenstrom umfaßt.

2. Naßpartieabschnitt gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste (58a) der Druckelemente (58) in Maschinenlaufrichtung mit einem solchen Abstand (d) zum Austrittsspalt (94) des stoffdichtegeregelten Stoffauflauf angeordnet ist, daß vor dem ersten Druckelement (58a) nur eine geringfügige Entwässerung der zwischen das erste und zweite Siebband eingebrachten Suspension erfolgt derart, daß unabhängig vom Stoffdichtequerprofil ein mit weitgehend ebenes Schichthöhenquerprofil für den ersten Leisten erreicht wird.

3. Naßpartieabschnitt gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand d im Bereich des 0,05 bis 1fachen des Durchmessers des Formierzylinders (50) liegt.

4. Naßpartieabschnitt gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand d im Bereich des 0,05 bis 0,6fachen des Durchmessers des Formierzylinders liegt.

5. Naßpartieabschnitt nach einem der Ansprüche 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung der Sektionsströme eine Vielzahl von über die Maschinenbreite angeordneten Verdünnungswasserleitungen, die den Sektionen des Stoffauflaufes zugeordnet sind, umfassen.

6. Naßpartieabschnitt gemäß einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Doppelsiebzone die Siebbänder im Bereich des Formierzylinders zusammenlaufen, wobei eines der Siebbänder vor dem Zusammenlaufen von der Formierwalze geführt wird und das andere über eine Brustwalze (92) geführt wird.

7. Naßpartieabschnitt gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brustwalze (92) einen Durchmesser aufweist, der geringer als das 0,6fache des Durchmessers der Formierwalze ist.

8. Naßpartieabschnitt gemäß einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel β zwischen den Sieben im ungestützten Siebeinlauf zwischen 90° und 160° liegt.

9. Naßpartieabschnitt nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das letzte Druckelement (58b) in Materialflußrichtung maximal um einen Winkel γ = 20° oberhalb der Horizontalen (89) des Formierzylinders berührend am ersten Sieb (40) anliegt.

10. Naßpartieabschnitt nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektionsströme des sektionierten, stoffdichtegeregelten Stoffauflaufes über die Maschinenbreite derart mittels der sektionalen Haupt- und Nebenströme eingestellt, werden, daß der aus dem sektionierten Stoffauflauf austretende Stoffstrahl nach Auftreffen auf eines der Siebbänder, Untersiebband (40) oder Obersiebband (42) und vor der Entwässerung am Formierzylinder (50) eine Fasersuspensionsschicht mit über die gesamte Arbeitsbreite der Maschine weitgehend konstanter Suspensionshöhe ausbildet.

11. Naßpartieabschnitt nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ablaufpunkt der beiden Siebe (40, 42) vom Formierzylinder (50) und Auflaufpunkt der beiden Siebe (40, 42) auf die Walze (52) der Abstand höchstens gleich dem halben Radius des Formierzylinders (50) ist.

12. Naßpartieabschnitt nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand vorzugsweise 100 bis 300 mm beträgt.

13. Naßpartieabschnitt nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Formierzylinder (50) und mindestens einem der Siebe (40, 42) ein Deflektor (100) zugeordnet ist.

14. Naßpartieabschnitt nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement bzw. das erste Druckelement bei einer Vielzahl von Druckelementen (58) im Bereich des Formierzylinders (50) 10 Grad bis 30 Grad nach dem Auftreffpunkt des Stoffstrahles auf das Unter- oder Obersiebband angeordnet ist.

15. Naßpartieabschnitt nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß der Formierzylinder (50) zwei Saugzonen (96, 98) umfaßt, wobei die erste Saugzone (98) in dem Bereich des Formierzylinders angeordnet ist, in dem die Druckelemente auf das Untersieb (40) wirken und eine weitere (96) in dem nachfolgenden Bereich der Formierwalze (50), in dem keine Druckelemente (58) auf das Untersiebband wirken.

16. Naßpartieabschnitt gemäß einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Formierzylinder nachgeschaltete Walze (52) eine Siebsaugwalze ist.

17. Naßpartieabschnitt nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebsaugwalze (52) drei Saugzonen aufweist.

18. Naßpartieabschnitt nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebe (40, 42) der Doppelsiebzone im Bereich der zweiten Saugzone (82) der Siebsaugwalze (52) von dieser getrennt werden.

19. Verfahren zur Formierung einer laufenden Warenbahn, insbesondere Papierbahn mit über die gesamte Bahnbreite ebenem Formations­ und/oder Füllstoffquerprofils umfassend folgende Merkmale:

• 19.1 Es wird ein maschinenbreiter Stoffstrahl erzeugt, der aus einer Mehrzahl von Teil- bzw. Sektionsströmen gebildet wird, die über die Maschinenbreite verteilt aus einem Stoffauflauf austreten; und die
• 19.2 ihrerseits jeweils aus wenigstens zwei geregelten Strömen, einem Haupt- und mindestens einem Nebenstrom erzeugt werden;
• 19.3 die einzelnen Betriebsparameter des Stoffauflaufes, wie Stoffdichte, Faserorientierung und Volumenstrom werden derart mittels der geregelten Ströme in den einzelnen Sektionen eingestellt, daß die Stoffsuspension, wenn sie zwischen die Siebbänder der nachfolgenden Doppelsiebzone eingebracht wird, eine Fasersuspensionsschicht mit einem Stoffdichtequerprofil ausbildet, die eine über die Maschinenbreite eine konstante Höhe aufweist; und
• 19.4 Formation einer laufenden Warenbahn insbesondere Papierbahn nach Aufbringen der Fasersuspension auf das zweite Siebband in der Doppelsiebzone, die wenigstens einen Formierzylinder umfaßt, der wenigstens ein Teil des Obersiebbandes an seiner Außenfläche abstützt, wobei die Doppelsiebzone mindestens ein Druckelement, das auf die Außenfläche des Untersiebbandes in dem Bereich, in dem dieses von der Stützfläche gestützt ist, Druck ausübt, umfaßt.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß bis zum ersten Druckelement (58a) die Fasersuspension nur derart geringfügig entwässert wird, daß unabhängig vom Stoffdichtequerprofil der Fasersuspension eine laufende Warenbahn, insbesondere Papierbahn formiert wird, die ein weitgehend ebenes Schichthöhenprofil aufweist.