DE2364208C2 - Verfahren zur Bildung einer Bahn aus Fasern und Bahnbildungsmaschine zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung einer Bahn aus Fasern, die sich insbesondere zur Papierherstellung eignen, sowie eine Bahnbildungsmaschine zur Durchführung des Verfahrens. Im einzelnen betrifft die Erfindung die Steuerung der Stoffsuspension während ihres Verlaufes vom Stoffauflauf bis zur vollständigen Ausbildung der Faserbahn.

Bei der Papierherstellung wird eine wäßrige Suspension von zur Papierherstellung geeigneten Fasern, die Stoffsuspension, in einen Einlaßabschnitt mit einer Kammer eingebracht, die als Stoffauflaufkasten bezeichnet wird. Von dem Stoffauflaufkasten strömt die_ Stoffsuspension durch eine Düse, die gemeinhin als »Slice« bekannt ist, in einen Bahnbildungsabschnitt und dort auf ein sich bewegendes, endloses, "siebartiges, der' Bahnbildung dienendes Fließband, das Langsieb. Durch das Langsieb hindurch wird der Suspension Wasser entzogen, wobei eine Bahn aus den zur Papierherstellung geeigneten Fasern auf dem Langsieb gebildet wird, die anschließend zu Papier getrocknet wird.

Bestimmte Ungleichmäßigkei'.en des Endproduktes, besonders bei hohen Hersiellung.feschwindigkeiten, können durch Unregelmäßigkeiten der freien Oberfläche der Stoffsuspension hervorgerufen werden, solange diese auf dem Sieb in die Zone befördert wird, wo sich die Papierbahn bildet. Derartige Unregelmäßigkeiten pflanzen sich durch die gesamte Maschine fort und treten im Endprodukt in Erscheinung. Es hat sich daher als zweckmäßig erwiesen, die freie Oberfläche der Stoffsuspension auf dem Sieb zu regulieren. Zu diesem Zweck kann man eine sog. Zwillingssiebmaschine verwenden, bei der die Stoffsuspension aus dem Stoffauflauf in einen Zwischenraum zwischen einem Paar endloser Siebe geleitet wird.

So ist aus der FR-PS 20 41040 bzw. der US-PS 36 45 842 eine Doppelsiebmaschine bekannt, bei der eine aus den Fasern gebildete Suspension zwischen ein Paar mit gleicher Geschwindigkeit bewegter, endloser Siebe eingebracht und von den Sieben mitgeführt wird, wobei zur Verhinderung einer Großturbulenz vor einer möglichst kurzen Bahnbildungrzone eine die Bildung der Faserbahn bewirkende, beträchtliche Flüssigkeitsentfernung erst vorgenommen wird, wenn die zwischen den Sieben mitgeführten suspendierten Fasern mit etwa gleicher Geschwindigkeit und in etwa gleicher Richtung fortbewegt werden, wie die Siebe, und der zwischen den

fi5 Sieben mitgeführten Suspension vor der bahnbildenden Flüssigkeitsentfernung nur soviel Flüssigkeit entzogen wird, daß sich auf mindestens einem der Siebe gerade eine dünne Faserschicht ausbilden kann. Die Papierbahn

wird somit erst gebildet, nachdem die Stoffsuspension auf ihrem Weg von dem Stoffauflaufkasten zur Bahnbildungszone beruhigt worden ist. Es gibt auf dem Sieb keine freie Oberfläche der Stoffsuspension bis zu der Stelle, an der die Stoffsuspension auf das Langsieb zu Ende aufgebracht ist und sich sämtliche Teile der Stoffsuspension gleichmäßig mit der Geschwindigkeit des Siebes und in die gleiche Richtung wie dieses bewegen. Zu diesem Zweck werden die Siebe im Anschluß an einen konvergierenden Bahnverlauf über eine verhältnismäßig große Entfernung parallel zueinander bewegt Der Flüssigkeitsentzug und die damit verbundene Bahnbildung findet erst auf dieser parallelen Strecke, dem BaJinbildungsabschnitt, statt Hierbei strömt das Wasser unter dem Einfluß von Druck aus der Suspension durch die Siebe nach außen.

Aus der CH-PS 4 57 124 ist bereits eine Doppelsiebmaschine, bekannt, bei der die Bildung der Faserbahn bereits in einem Abschnitt einsetzt, in dem die Siebe konvergierend aufeinander zugeführt werden. Das Wasser strömt auch hier unter dem Einfluß von Druck aus der Suspension durch die Siebe nach außen und hinterläßt auf jedem Sieb eine faserige Ablagerung. Das abgeleitete Wasser wird in einer Anzah! offener Behälter oder Rinnen gesammelt. Dies erfolgt über die Siebe abstützende Abstreiforgane, beispielsweise kurze Stutzen.

Bei diesem Stand der Technik können jedoch unerwünschte Turbulenzen dadurch hervorgerufen werden, daß es infolge des freien Wasserentzugs zur Umgebungsatmosphäre hin im Bahnbildungsabschnitt aufgrund von Unregelmäßigkeiten beim Wasserentzug zu örtlich unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten in der zwischen den Bändern befindlichen Suspension kommen kann. Weiterhin besteht die Gefahr, daß im Bahnbildungsabschnitt längs der Bahnen Druckschwankungen auftreten können, die eine gleichförmige Bahnbildung strören. Dies ist darauf zurückzuführen, daß es im Bereich der Abstreiforgane zu einem gewissen Wasserstau kommen kann, der auf die sich bildende Bann einen Gegendruck ausübt. Ein solcher Gegendruck ist in Bereichen, wo die Bahnen unmittelbar an die Umgebungsatmosphäre angrenzen, nicht vorhanden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, unter Beibehaltung einer stabilisierten Strömung der Fasersuspension im Raum zwischen den konvergierend aufeinander zugeführten Sieben eine sanfte Bahnbildung ohne störende Turbulenzen und Druckunterschiede sicherzustellen.

Ausgehend von einem Verfahren zur Bildung einer Bahn aus Fasern, bei dem eine strömungsmäßig stabilisierte dünnflüssige wäßrige Fasersuspension unter Vermeidung des Auftretens einer freien Oberfläche der Suspension in den Raum zwischen zwei endlose durchlässige Bänder eingeführt wird, die beide kontinuierlich mit etwa derselben Geschwindigkeit wie die Fasersuspension in und durch einen Bahnbildungsabschnitt bewegt und innerhalb des Bahnbildungsabschnittes konvergierend aufeinander zugeführt werden, und bei dem zur Bildung der Faserbahn zwischen den beiden Bändern durch jedes Band, im wesentlichen ohne zu saugen, Wasser aus der Suspension gedrückt und anschließend abgeführt wird, wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, daß das Abführen des durch die Bänder gedrückten Wassers im Bahnbildungsabschnitt getrennt in mehreren, entlang der Bänder aufeinanderfolgenden Bereichen derart vorgenommen wird, daß in jedem Bereich der Wasserspiegel des ausgedrückten Wassers oberhalb von desspn jeweiliger Eintrittstelle gehalten wird, und daß das Abführen des Wassers in den aufeinanderfolgenden Bereichen getrennt gesteuert wird.

Eine Bahnbildungsmaschine zur Durchführung des Verfahrens mit einer Einrichtung zum strömungsmäßig stabilisierten Einführen der dünnflüssigen wäßrigen Fasersuspension in den Raum zwischen zwei endlose

ίο durchlässige Bänder mit einem Einlaßabschnitt, durch dessen Auslaß die Fasersuspension in einen Bahnbildungabschnitt eintritt, ferner mit einer Einrichtung zum kontinuierlichen Bewegen der Bänder in und durch den Bahnbildungsabschnitt mit einer im wesentlichen der Geschwindigkeit der Stoffsuspension entsprechenden Geschwindigkeit und mit einer Einrichtung zum Führen der Bänder im Bahnbildungsabschnitt auf in Strömungsrichtung konvergierenden Bahnen und zum Sammeln des aus der Suspension durch die Bänder gedrückten Wassers in nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Füh y-ίΐ der Bänder und zum Sammein des Wassers im Bahnb:':dungsabschnitt aus mehreren nebeneinanderliegenden abgeschlossenen Kammern besteht, die an der der Suspension gegenüberliegenden Seite angeordnet sind und von denen jede ei':en offenen Einlaß zur Aufnahme des durch das Band gedrückten Wassers und eine derart angeordnete Auslaßvorrichtung zum Abführen des Wassers aus der Kammer aufweist, daß der Wasserspiegel in jeder Kammer oberhalb des Wassereinlasbes der Kammer gehalten wird, und daß den Auslaßvorrichtungen zur getrennten unabhängigen Steuerung des Wasserdurchflusses durch die einzelnen Kammern Strömungsregler zugeordnet sind.

Durch die beanspruchten Maßnahmen wird somit die stabilisierte Stoffsuspension während der gesamten Zeit von ihrem Eintritt in den Bahnbildungsabschnitt bis hin zur Bildung der Bahn kontrolliert und gesteuert. Die mit praktisch gleichmäßiger Geschwindigkeit und Richtung in den Bahnbildungsabschnitt eintretende Suspension kann darin so gesteuert werden, daß sie sich mit pruKtisch gleichmäßiger Geschwindigkeit und Richtung weiterbewegt. Freie, der Umgebungsatmosphäre ausgesetzte Oberflächen der Suspension sind weder beim Übergang vom Einlaßabschnitt in den Bahnbildungsabschnitt, noch längs der Bänder im Bahnbildungsabschnitt vorhanden. Durch die Wasserfüllung auf der Innen- und Außenseite der Bänder im Bahnbildungsabschnitt und die Steuerung der Entfernung des aus der Suspension durch die Bahnen gedrückten Wassers wird in Verbindung mit der möglichst turbulenzfreien Einführung der Suspension in den Bahnbildungsabschnitt eine sanfte Bnhnbildung erzielt. Außer der Vermeidung von Unregelmäßigkeiten in der aus dem Bahnbildungsabschnitt austretenden Bahn wird darüber hinaus gewährleistet, daß die in der Suspension befindlichen Feinteile besser in der Bahn gehalten und beim Wasserentzug nicht ausgewaschen werden. Die erfindungsgemä3en Maßnahmen bieten den zusätzlichen Vorteil, daß durch die allseitige Wasserfüllung die Oxidation bestimmter Zusatzstoffe verhindert wird, die in der Suspension enthalten sein können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran-Sprüchen gekennzeichnet.

In der folgenden Beschreibung ist die Erfindung insbesondere an Hand der Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen stellt dar

Fig.) eine teils schematische und teils im Längsschnitt dargestellte Abbildung einer Papierherstellungsmaschine gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt des Einlaßabschnittes der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen weiteren vergrößerten Schnitt, der den in Fig. I und 2 dargestellten Verschluß im einzelnen darstellt;

Fig. 4 eine teilweise schematische Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß F i g. I zugleich mit den Strömungswegen der Fasersuspension und des Wasserkreislaufs;

F i g. 5 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 4;

F i g. 6 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 6b in Fi g. 5;

F i g. 7 einen vergrößerten Schnitt einer abgewandelten Form des Endteils des in Fig. 2 dargestellten Einlaßabschnittes;

F i g. 8 einen vergrößerten Schnitt einer abgewandelten Form der Einlaß- und Bahnbildungsabschnitte zur Herstellung von zweischichtigem Papier:

Fig. 9 einen vergrößerten Schnitt einer weiteren Abwandlung des Einlaß- und Formbildungsabschnittes zur Herstellung von vielschichtigem Papier und

Fig. 10 einen vergrößerten Schnitt einer weiteren Abwandlung des Einlaß-Bahnbildungsabschnittes zur Herstellung von vielschichtigem, insbesondere gefülltem Papier.

In Fig. I ist eine Papiermaschine dargestellt, die einen Einlaßabschnitt 10 aufweist, der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist. Der Einlaßabschnitt 10 weist einen Einlaß 12 zum Einbringen einer Suspension aus Fasern zur Papierherstellung sowie einen Auslaß 14 zum Abführen der Suspension auf. Die Suspension strömt in den Einlaß 12 von einem Verteilungssystem 15 aus. das in herkömmlicher Weise ausgeführt sein kann und eine wäßrige Suspension aus zur Papierherstellung geeigneten Fasern, die yloicli·" i Big über die Breite der Papiermaschine verteilt ist. zuliefert.

Wie in den Fig. I und 2 gezeigt, kann die Stoffsuspension in dem Einlaßabschnitt über eine bestimmte Entfernung oberhalb der Stelle, von der an die Papierbahn gebildet werden soll, horizontal strömen. Der Einlaßabschnitt 10 erweitert sich in einem Übergangsabschnitt 16, in dem die Strömung mit Hilfe der gekrümmten Wandabschnitte 18 und 20 derart abgelenkt wird, daß sie durch einen engen, länglichen Durchlaß 22 abwärts strömt. Flügel 24, die innerhalb des Übergangsabschnittes 16 angeordnet sind, dienen dazu, die Strömung der Stoffsuspension in kleinere Einzelströme aufzusparen und sie um die Biegung in den geraden, engen Durchlaß 22 zu dirigieren. Durch Aufbrechen des Stromes in kleinere Teilströme und durch das Ablenken der einzelnen Teile wird eine große Turbulenz in der Strömung verhindert Der verhältnismäßig lange Durchlaß 22 wird durch verhältnismäßig gerade Wandabschnitte 26 und 28 gebildet, die dem Durchlaß praktisch konstanten Querschnitt verleihen und die Stoffsuspension in eine gegebene Richtung, dargestellt als senkrecht nach unten gerichtet, leiten und dies über eine verhältnismäßig große Entfernung hin sicherstellen, die dazu reicht, daß jegliche Wirbel praktisch beseitigt werden.

Auf diese Weise erreicht beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Strömung der Stoffsuspension den Einlaß 12 in praktisch gleichmäßig über den Querschnitt der Papiermaschine verteilter Form und wird durch den Übergangsabschnitt 16 in den sich verengenden Durchlaß 22 geleitet. Der Durchlaß 22 besitzt einen wesentlich kleineren Querschnitt als der Übergangsabschnitt 16. was unweigerlich zu einem ' beträchtlichen Ansteigen der Geschwindigkeit führt. Die durch diese Querschnittsänderung hervorgerufene Beschleunigung läßt Kräfte wirksam werden, die die Fasern in der Suspension auszurichten trachten. Eine Beschleunigung, die die Geschwindigkeit um einen

ι» Faktor der Größenordnung von 2 : I verändert, hat sich als ausreichend erwiesen. Die beschleunigte Suspension strömt dann durch den verhältnismäßig langen Durchlaß 22. Da der Durchlaß 22 einen im wesentlichen konstanten Querschnitt besitzt, strömt die Suspension

ii durch ihn mit konstanter Geschwindigkeit. Die Suspension wird stabilisiert, da die Strömung verhältnismäßig lange bei konstanter Geschwindigkeit in dieselbe Richtung fließt; dadurch strömt die Suspension, wenn sie sich dem Auslaß 14 nähert, im Hinblick auf Richtung

-'Ii und Geschwindigkeit praktisch gleichmäßig. Das bedeutet, daß sämtliche Fasern und das suspendierende Wasser mit praktisch gleicher Geschwindigkeit nach unten strömen. Natürlich gibt es eine Grenzschicht an den Wandabschnitten 26 und 28. wie weiter unten näher erläutert.

Stromaufwärts vom Auslaß 14 sind ein paar Langsiebe 30 und 32 in den Einlaßabschnitt tO hineingerichtet. Die Langsiebe 30 und 32 gelangen in den Einfaßabschnitt 10 durch Verschlüsse 34 und 36. die

w Verschlußteile 38 bzw. 40 aus Kunststoff enthalten können. Die Langsiebe 30 und 32 gelangen in den Finlaßabschnitt IG außerdem über Wandendabschnitte 42 bzw. 44. Wie am besten in Fig. 3 dargestellt, sind die^e Wandendabschnitte 42 und 44 jeweils vorzugsweise um ei-τ Kunststoffbeschichtung 43 überzogen, um die Abnut/i.fig der Langsiebe 30 und 32 zu verringern. Der Verschluß 34 ermöglicht den Durchtritt des ! nnesiebes 30 zwischen dem Verschlußteil 38 und der K^.^istnfn-ic^chichtung 43 auf dem Wandendabschnitt

■«ο 42. Der Verschluß 36 ermöglicht entsprechend den Durchtritt des Langsiebes 32 zwischen dem Verschlußteil 40 und der Kunststoffbeschichtur.g 43 auf dem Wandendabschnitt 44. Die Langsiebe 30 und 32 werden beim Eintritt in den Einlaßabschnitt 10 über die Wandabschnitte 42 und 44 gebogen, da dadurch ein glatter Übergang beim Eintritt der Langsiebe in den Durchlaß 22 ermöglicht wird. Im Inneren des Einlaßab schnittes 10 umfassen die Wandendabschnitte 42 und 44 die Endabschnitte der Wände, die den engen Durchlaß 22 bilden. Diese Wandendabschnitte 42 und 44 sind praktisch wasserundurchlässig wie auch die geraden Wandabschnitte 26 und 28, damit die gesamte stabilisierte Suspensionsströmung gleichmäßig mit der gleichen Geschwindigkeit zwischen die Langsiebe 30 und 32 und in die Bewegungsrichtung der Langsiebe, wie dargestellt, strömen kann.

Die Suspension wird zwischen den Langsieben 30 und 32 gehalten und bewegt sich mit diesen aus dem Einlaßabschnitt 10 hinaus und in einen Bahnbildungsab schnitt 46 hinein, bevor jedoch eine wesentliche Bahnbildung stattfindet Der Bahnbildungsabschnitt umfaßt eine Anzahl von abgeschlossenen Kammern 48 und 50, die an den Seiten der Langsiebe 30 und 32 auf der der Suspension aus Papier bildenden Fasern abgewandten Seite angeordnet sind. Der Einlaß jeder abgeschlossenen Kammer 48 und 50 weist eine entsprechende, mit Durchlässen versehene Siebhalterung 52 bzw. 54 auf, die das entsprechende Langsieb 30

bzw. 32 unterstützt, ohne jedoch die Strömung in die abgeschlossenen Kammern 48 bzw. 50 wesentlich zu beeinträchtigen. Die Siebhalterungen 52 und 54 veranlassen die entsprechenden Siebe bei ihrer Abwärtsbewegung durch den Bahnbildungsabschnitt 46 aufeinander zuzulaufen. In dem Maße, wie die Suspension durch den Bahnbildungsabschnitt 46 zwischen den Sieben 30 und 32 nach unten strömt, wird suspHdierende Flüssigkeit durch die Siebe 30 und 32 hindurch und von dort durch die Siebhalterungen 52,54 der entsprechenden abgeschlossenen Kammern 48, 50 und von dort durch die abgeschlossenen Kammern selbst gedrückt.

Die Siebhalterungen 52 und 54 können in verschiedener Weise ausgeführt sein. Sie können, wie dargestellt, aus einfachen schmalen Stäben bestehen, die quer zu den Langsieben 30 und 32 angeordnet sind; jedoch können sie auch kompliziertere Formen aufweisen, um Festigkeit und eine verhältnismäßig geringe Störung des Flüssigkeitsabzuges durch die Langsiebe 30 und 32 hindurch zu gewährleisten. Die zur Maschine hin gerichteten Teile der Siebhalterungen 52 und 54 sind von den entsprechenden Sieben 30 bzw. 32 im Abstand angeordnet, so daß sie bei dem späteren Papier keine Markierungen verursachen. Die Halterungen 52 und 54 unterstützen die entsprechenden Siebe 30 und 32 bei ihrer Bewegung längs konvergierender Wege.

Die abgeschlossenen Kammern 48, 50 sind nacheinander längs den entsprechenden Sieben 30 und 32 vom Auslaß 14 des Einlaßabschnittes 10 bis zum Konvergenzpunkt der Siebhalterungen 52 und 54. der den Aur'aß 56 des Bahnbildungsabschnittes 46 darstellt, angeordnet.

In dem Maße, wie die suspendierende Flüssigkeit von der Suspension entfernt wird, werden die suspendierten Fasern auf den entsprechenden Sieben 30 und 32 unter Bahnbildung auf jedem der Siebe abgelagert. Die entsprechenden Bahnen werden durch das Aufeinanderzulaufen der Siebe 30 und 32 zu einer einzigen einheitlichen Bahn vereinigt. Die Konvergenz der Langsiebe zwischen den Siebhalterungen 52 und 54 versperrt für die Suspension den Durchtritt aus dem Bahnbildungsabschnitt 46 durch den Auslaß 56 und gestattet lediglich das Hindurchtreten der Langsiebe 30 und 32 mit der dazwischenliegenden gebildeten einheitlichen Bahn.

Jede der Batterien von abgeschlossenen Kammern 48 und 50 ist vorzugsweise auf einem gemeinsamen Montageteil montiert, das beweglich gehaltert ist. so daß der Auslaß 56 des Bahnbildungsabschnittes 46 reguliert werden kann, so daß verschiedene Langsiebe 30 und 32 benutzt und verschiedene Bahndicken ermöglicht werden können.

Nach Verlassen des Bahnbildungsabschnittes 46 kann die Bahn mit herkömmlichen Mitteln weiter entwässert werden, wie beispielsweise mit Hilfe von Saugkästen 5β, wonach sie einem herkömmlichen oder andereir— nicht dargestellten — Trockner getrocknet werden kann.

Auf der Länge seines Weges wird das Langsieb 30 von den Walzen 60,62,64,66,68,70 und 72 sowie durch den Wandendabschnitt 42 und die Siebhalterung 52 unterstützt. Das Langsieb 32 wird analog durch Walzen 72,74,76,78 und 80 sowie durch den Wandendabschnitt 44 und die Siebhalterang 54 unterstützt. Mindestens eine Walze in jedem Walzensatz ist eine motorbetriebene Antriebswalze, die das entsprechende Langsieb 30 bzw. 32 mit für beide gleicher lineargeschwindigkeit antreibt Bestimmte Walzen können verstellbar oder geneigt sein, um die richtige Spannung der Langsiebe 30 und 32 aufrechtzuerhalten.

Die gebildete Bahn wird von den beiden Langsieben 30 und 32 bis /u einer ßahnübertragungswalze 82 -. eingeschlossen, wo sich das Langsieb 32 von der Bahn wegbewegt, so daß die Bahn nur noch von dem Langsieb 30 unterstützt wird. Bei einer Bahnübertragungsaugwalze 84 kann die Bahn auf ein Trocknungsgewebe 86 überführt werden.

ίο Der vollständige Strömungsweg der Suspension und des umlaufenden Wassers läßt sich am besten den Fig.4, 5 und 6 entnehmen. In einem Ansatzgefäß 100 wird die Stoffsuspension in herkömmlicher Weise «ingesetzt. Das dazu benötigte Wasser wird durch eine

ι s Leitung 102 von einem Tank 104 aus. der als Staugefäß für das von der sich bildenden Bahn abgezogene Wasser dient, hergeleitet. Die Fasern und anderen Zusätze werden von einem Vorratsgefäß 106 über Leitung 108 zugeführt. Die Stoffsuspension wird aus dem Ansatzge-

in faß 100 über eine Leitung 110 mit Hilfe einer Kreiselpumpe 112 abgepumpt und dadurch über Leitungen 114 und 116 dem Verteilersystem 15 zugeführt. Strömung und Druck können mit Hilfe eines Ventils 118 zwischen den Leitungen 114 und 116 sowie

:ϊ durch Steuerung des Pumpenantriebs reguliert werden. Eine weitere Steuerung ist durch die Umgehungsleitung 120 vorgesehen, die ein entsprechendes Steuerventil 122 enthält. Die Umgehungsleitung 120 führt eine bestimmte Menge des Ausstoßes der Kreiselpumpe 112 von

w Leitung 114 in den Tank 104 zurück.

Wie oben beschrieben, wird durch das Verteilungssystem 15 die Stoffsuspension gleichmäßig quer über den Einlaß 12 verteilt und dem Einlaßabschnitt 10 zugeführt. Vom Einlaßabschnitt 10 strömt sie unter dem von der

j-, Kreiselpumpe 112 erzeugten Druck in den Bahnbildungsabschnitt 46, wo das Wasser aus der Suspension durch die Langsiebe 30 und 32 in die abgeschlossenen Kammern 48 und 50 gedruckt wird. Wie am besten in den F i g. 4,5 und 6 dargestellt, sind die abgeschlossenen Kammern 48 und 50 der Atmosphäre gegenüber abgeschlossen. Jede der abgeschlossenen Kammern 48 und 50 besitzt eine einzelne abgeschlossene Entlee rungsleitung 124. die sich von ihr bis zu dem Tank 104 erstreckt, in den sie unterhalb des normalen Wasserspiegels mündet. In jeder Abfuhrleitung 124 sind ein Strömungsmesser 126 sowie ein Steuerventil 128 vorgesehen. Gewünschtenfalls können an den verschiedensten Stellen des Strömungsweges Druckmeßgeräte angeordnet werden. Das aus dem Kreislaufsystem

so entfernte Wasser wird durch Zugabe von Frischwasser aus einer nicht dargestellten Quelle über Leitung 129 in den Sammeltank 104 ersetzt.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Tatsache, daß die Maschine in geflutetem Zustand betrieben werden kann. Das heißt daß die abgeschlossenen Kammern 48 und 50 mit Wasser gefüllt gehalten werden. Dadurch wird sichergestellt daß die Einlasse zu den einzelnen abgeschlossenen Kammern 48 und 50 mit Wasser gefüllt sind. Da die Strömung der Suspension von der Kreiselpumpe 112 bis m den Bahnbildungsabschnitt 46 abgeschlossen ist wird Luft von dem System ausgeschlossen, bis sich die Bahn gebildet hat und aus dem Bahnbildungsabschnitt 46 an dessen Auslaß 56 heraustritt Wie dargestellt sind die abgeschlossenen Kammern 48 und 50 von ihren Einlassen weg nach oben geneigt so daß Luft die dennoch in das System gelangt ist wie beispielsweise von Anfang an enthaltene oder gelöste oder in die in die Kreiselpumpe 112 eintretende

Stoffsuspension eingeschlagene Luft, in den Einlassen nach oben zu den abgeschlossenen Kammern 48 und 50 aufsteigt. Die Abfuhrleitungen 124 können die entsprechenden Kammern 48 und 50 an ihren höchsten Punkten verlassen, so daß die abgeschlossenen Kammern stets mit Wasser gefüllt sind.

Die Kammern 48 und 50 sind zwar geschlossen, jedoch an den Einlassen, die durch die Siebhalterungen 52 und 54 abgttfeckt sind, und an den Abfuhrleitungen 124 offen. Sie werden von undurchlässigen Deckenwän den 134, Bodenwänden 136, Rückwänden 138, Endwänden 140 (Fi g. 5) sowie gemeinschaftlichen Wänden 142 gebildet, die die einzelnen abgeschlossenen Kammern voneinander trennen. Am offenen Einlaß sind die gemeinsamen Wände 142 an den Siebhalterungen 52 und 54 in der Weise befestigt, daß die Teile der Siebhalterungen die aufeinanderfolgenden abgeschlossenen Kammern praktisch bis zu den l.angsieben 30 und 32 hin getrennt halten, wodurch eine unabhängige Strömlingssteuerung durch jede Kammer gewährleistet ist.

Die Steuerung des Wasserabzuges wird durch die Steuerung der Ventile 128 bewirkt. Diese sind insbesondere dann wirksam, wenn die Ab/ugslcitung 124 mindestens bis zu den Steuerventilen 128 hinauf aiit Wasser gefüllt ist. Die Strömungsmesser 126 ermögli chen die Beobachtung de.· Strömung, aufgrund deren die Regulierung der Steuerventile 128 durchgeführt werden kann, so daß die erwünschten Strömungsgeschwindigkeiten erreicht werden. Allgemein ist es vorzuziehen, die Stoffsuspension durch den Bahnbildungsabschnitt 46 mit konstanter Geschwindigkeit strömen zu lassen. Sonst bildet sich eine Turbulenz aus. die die Bahnbildung unterbrechen kann. Zu diesem Zweck wird die Strömung durch die aufeinanderfolgenden abgeschlossenen Kammern 48 und 50 durch die Ventile 128 so gesteuert, daß die Verminderung des Querschnittes durch die Konvergenz der Langsiebe 30 und 32 gerade wettgemacht wird, wodurch ein ungehemmter Durchfluß der übrigen Suspension gewährleistet wird.

Wenngleich die Konvergenz der Langsiebe 30 und 32 in dem Bahnbildungsabschnitt 46 verschiedene Formen aufweisen kann, wird in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die symmetrische Form angewandt, um das Wasser in gleichem Maße von beiden Seiten der Suspension abzuziehen. Wie dargestellt, verlaufen bei der bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Konvergenzlinien gerade durch den Bahnbildungsabschnitt 46 hindurch, so daß die Bahn gleichmäßig längs dieses Weges gebildet werden kann. Jedoch können selbstverständlich gewünschtenfalls auch Konvergenzarten angewandt werden, bei denen das Wasser mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten abgezogen wird, wie beispielsweise um den empfindlicheren Anfangsteil der Bahn langsamer und sanfter zu bilden als den Rest.

Der Wasserabzug gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere der gesteuerte Von-Flüssigkeit-zu-Flüssigkeit-Wasserabzug von der Suspension, ist weniger heftig als der Wasserabzug bei herkömmlichen Langsieb-Maschinen, bei-denen Registerwalzen, Streichleisten (Foils) und Absaugkästen in dem Bahnbildungsabschnitt verwendet werden. Durch den Abzug des Wassers aus der Suspension ohne plötzliche Druckänderungen, wie sie bei dem Schüttelf! und Pulsieren der herkömmlichen Maschinen erfolgen, werden die Bahnbildung besser gesteuert und die Feinteiie in der Bahn

besser gehalten und nicht in den Sammeltank gewaschen. Gemäß ,inem Aspekt des erfindtingsgemäßen Verfahrens wird die sich bildende Bahn vor derartigen plötzlichen Druckänderungen bewahrt, bis ihre Konsi stenz mindestens etwa 12% erreicht hat. Auf diese Weise wird ein billigeres Produkt ohne Qualitätsverlust erzielt. Außerdem wird die Anreicherung von Feinteilen im Siebwasser vermindert und die Abfallbeseitigung erleichtert.

Wie oben erwähnt, wird durch die Konvergenz der Langsiebe 30 und 32 der Durchtritt von Suspension durch den Auslaß 56 des Bahnbildungsabschnittes 46 verhindert. Dadurch wird sichergestellt, daß das Wasser aus der Suspension abgezogen wird, bevor die gebildete Bahn den Bahnbildungsabschnitt verläßt. Nach der Konvergenz verlassen die Langsiebe 30 und 32 mit der gebildeten Bahn zwischen sich den Bahnbildungsabschnitt 46. Von den Stellen an. an denen die Langsiebe 30 und 32 ihre Halterungen 52 und 54 verlassen, werden die Einlasse zu den Kammern 48 und 50 durch Verschlußteile 130 und 132 abgeschlossen, um zu verhindern, daß Wasser aus den abgeschlosseneen Kammern hinter den l.angsieben 30 und 32 zurückfließt.

Ein wichtiger Vorteil des Von-Flüssigkeit-zu-Flüssigkeit-Abzugssystems gemäß der Erfindung ist die Verringerung der Menge an eingeschlossener Luft und des dadurch erzeugten Schaumes, der große Schwierigkeiten in der Handhabung der Flüssigkeit mit sich brachte Außerdem wird die Oxydation bestimmter Zusatzstoffe, die in der Suspension enthalten sein können, verhindert. Unterstützt wird dieses Vorgehen durch die Entleerung der abgeschlossenen Kammern 48 und 50 unterhalb des Wasserspiegels in Sammeltank 104.

Das erfindtingsgemaße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind verschiedenster Abänderungen fähig. Beispielsweise wurden die Wandabschnitte 26 und 28 als praktisch undurchlässig beschrieben mit der Ausnahme, daß sie die Langsiebe 30 und 32 hindurchlassen müssen, was durch Verschlußteile 34 bzw. 36 erfolgt. Andererseits kann erfindungsgemaß ein Teil der strömenden Suspension vor seinem Austria aus dem Einlaßabschnitt 10 abgezogen werden. Insbesondere ist es manchmal zweckmäßig, mindestens einen Teil der Grenzschicht der Suspension, die den Wandabschnitten 26 und 28 am nächsten strömen, abzuziehen, insbesondere unter den Bedingungen einer Pfropfen-oder laminaren Strömung, wie sie auf herkömmliche Weise hergestellt werden kann.

Bekanntlich bewegt sich die Suspension unter den Bedingungen einer Pfropfenströmung praktisch als einheitlicher Pfropfen mit der Ausnahme der Stellen, an denen die Strömung an die umgebenden Wände grenzt. Diese Grenzschichten sind frei von Fasern, und es ist manchmal zweckmäßig, dieses faserfreie Wasser abzuziehen, um die strömende Suspension zu steuern. Diese Erscheinung wird von Bugliarello und Daily in »Rheological Models and Laminar Shear Row of Fiber Suspensions«, The TAPPI Journal of the Technical'· Association of The Pulp and Paper Industry, 44, 881 —895 (196i) beschrieben. In dieser Veröffentlichung wird die Anwesenheit von faserfreiem Wasser und die Wirkung der Turbulenz im faserfreien Wasser auf das Aufbrechen der pfropfenförmigen Strömungsweise erörterL

Um die durch die Grenzschichtströmung hervorgerufenen Schwierigkeiten zu lindern, kann ein Teil oder die Gesamtheit dieser Schicht durch die m Fig. 7

dargestellte Abwandlung der eriindungsgemäßen Vorrichtung entfernt werden. Wie dort zu sehen ist, sind die Wände 26 ynd 28 knapp oberhalb des Eintrittes der Langsiebe JO und 32 für das Wasser etwas durchlässig gemacht, und die Grenzschichten strömen durch öffnungen 188 und 190 in den Wandabschnitten 26 bzw. 28 in Sammelkästen 192 bzw. 194 hinein, von wo das Wasser genau wie das in den abgeschlossenen Kammern 48 und 50 gesammelte Wasser entfernt werden kann.

Der stabilisierte mittlere Teil der Suspension wird anschließend auf die Langsiebe 30 und 32 aufgebracht und zwischen ihnen aus dem Einlaßabschnitt 10 gefördert, ohne daß sich auf den Langsieben 30 und 32 eine wesentliche Bahnbildung abspielt. Die Menge an in der Grenzschicht abgezogener Suspension ist im Verhältnis zn dem Volumen der mittleren Strömung vernachlässigbar gering.

Einer der Vorteile der Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht in der Möglichkeit, ein verhältnismäßig großflächiges Blatt herzustellen. Bei herkömmlichen Papiermaschinen sind die Fasern vorzugsweise in der Maschinenrichtung ausgerichtet, wodurch sie dem erhaltenen Papier eine entschieden größere Festigkeit in der Maschinenrichtiing verleihen. Aufgrund der vorliegenden Erfindung ist es jedoch möglich, die Festigkeiten in der Maschinenrichtung und quer dazu verhältnismäßig gleich zu machen, indem man die Geschwindigkeit der Langsiebe 30 und 32 praktisch an die der Suspension angleicht. Andererseits erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Steuerung des Verhältnisses von Festigkeit in der Maschinenrichtung zu Festigkeit in der Richtung quer dazu, indem man die Geschwindigkeiten der Langsiebe im Verhältnis /u Geschwindigkeit der Suspension steuert.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich insbesondere zur Herstellung von vielschichtigem Papier ausnutzen. Abwandlungen der Erfindung zur Herstellung von vielschichtigem Papier sind in den F i g. H,9 und 10 dargestellt.

In Fig. 8 ist eine Abwandlung der Erfindung zur Herstellung von zweischichtigem Papier dargestellt. Ein zweiter Stoffsuspensionsstrom wird dem Einlaßab schnitt 10 durch einen zweiten Einlaß 1% zugeführt, und die beiden Ströme werden durch eine Trennwand 198. die sich praktisch in den Bahnbildungsabschnitt 46 hinein erstrecken kann, getrennt voneinander gehalten. um sicherzustellen, daß die Bahnen praktisch getrennt aus den entsprechenden Strömen auf den entsprechenden Langsieben 30 oder 32 gebildet werden. Die Trennwand 198 erstreckt sich parallel zu den Wandabschnitten 26 und 28 und bildet auf diese Weise mit den Abschnitten 26 und 28 zwei Teile des Durchlasses 22. von denen jeder den entsprechenden Stoffsuspensionsstrom stabilisiert. Nach dem Ende der Trennwand 196 können die Bahnen vereinigt und, wie oben beschrieben, weiterverarbeitet werden. Die beiden Ströme können unterschiedliche Fasern oder verschieden gefärbte Fasern enthalten, so daß Papier mit unterschiedlichen Eigenschaften auf den beiden Seiten hergestellt werden kann. Es können auch verschiedene Arten von Fasern

verwendet werden, wie beispielsweise solche aus Holzstoff und solche aus synthetischem Material.

In Fig.9 ist eine Abwandlung der Erfindung zur Herstellung von dreischichtigem Papier dargestellt, wobei die äußeren Schichten von derselben Stoffsuspension hergestellt werden. In diesem Faiie wird die zweite Stoffsuspension dem Einlaßaoschnitt 10 durch einen zweiten Einlaß 200 zugeführt. Der zweite Strom wird zwischen den beiden Teilen des ersten Stromes eingeführt und von diesem durch Trennwände 202 und 204, die sich parallel zu den Wandabschnitten 26 und 28 erstrecken und die entsprechenden Suspensionen stabilisieren, getrennt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann die zweite Suspension wie in der in F ι g. 9 erläuterten bevorzugten Ausführungsform wirksam in den Bahnbildungsabschnitt 46 nur dann eingeführt werden, nachdem eine beträchtliche Entwässerung der ersten Suspension durch die entsprechenden Langsiebe 30 und 32 hindurch erfolgt ist und in beträchtlichem Ausmaß Bahnen aus den Fasern in der ersten Suspension auf den Langsieben gebildet sind, bevor das Wasser aus der zweiten Suspension entfernt wird.

In F i g. 10 ist eine weitere Abwandlung der Erfindung erläutert, die insbesondere zur Herstellung von gefülltem Papier nützlich ist. Bei vielen Papieren ist es erwünscht, das Papier mit Zusatzstoffen, wie beispielsweise Ton, zu füllen, wodurch dem Papier eine größere Opazität verliehen wird. Derartige Füllstoffe liegen häufig in der Form verhältnismäßig feiner Teilchen vor. von denen viele in herkömmlichen Langsieb-Papiermaschinen aus der Bahn herausgewaschen werden. In der Ausführungsform gemäß der Erfindung, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist, wird die Suspension aus Füllstoffteilchen erst dann in den Bahnbildungsabschnitt 46 eingeführt, nachdem sich Bahnen aus den zur Papierherstellung geeigneten Fasern mindestens teilweise iijf den entsprechenden Langsieben 30 und 32 gebildet nahen, wodurch die Bahnen mehr Füllstoffteilchen zurückhalten als in dt.m Fall, bei dem der Füllstoff in die Stoffsuspension aus zur Papierherstellung geeigneten Fasern eingeführt wurde. Wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 9 wird die /weite Suspension einem Einlaß 206 zugeführt und - · >n dort /wischen den Wänden 208 und 210 in den Bahnbildungsabschnitt zwischen den Liingsieben 30 und 32 an eine Stelle etwas stromabwärts von der Stelle des Beginns der Bahnbildung geleitet.

Die vorliegende Erfindung läßt sich auf die Bahnbildung aus verschiedenen Materialien anwenden. Somit ist der im vorliegenden Falle verwendete Ausdruck »Papier« nicht auf Bahnen aus einer bestimmten Faserart beschränkt. Außer den verhältnismäßig kurzen Holzfasern, wie sie gewöhnlich bei der Papierherstellung verwendet werden, können erfindtingsgemäß verhältnismäßig lange künstliche Fasern zur Bildung der Bahn oder der verschiedenen Schichten der Bahn verwendet werden. In den Fällen, in denen lange Fasern verwendet werden, können sie unter Druck stromabwärts von der Kreiselpumpe 112 eingeführt werden, um die Schwierigkeiten beim Pumpen von langen Fasern zu vermeiden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bildung einer Bahn aus Fasern, bei dem eine strömungsmäßig stabilisierte dünnflüssige wäßrige Fasersuspension unter Vermeidung des Auftretens einer freien Oberfläche der Suspension in den Raum zwischen zwei endlosen durchlässigen Bändern eingeführt wird, die beide kontinuierlich mit etwa derselben Geschwindigkeit wie die Fasersuspension in und durch einen Bahnbildungsabschnitt bewegt und innerhalb des Bahnbildungsabschnitts konvergierend aufeinander zugeführt werden, und bei dem zur Bildung der Faserbahn zwischen den beiden Bändern durch jedes Band im wesentlichen ohne zu saugen. Wasser aus der Suspension gedruckt und anschließend abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abführen des durch die Bänder gedrückten Wassers im Bahnbildungsabschnitt getrennt in mehreren, entlang der Bänder aufeinanderfolgenden Bereichen derart vorgenommen wird, daß in jedem Bereich der Wasserspiegel des ausgedrückten Wassers oberhalb von dessen jeweiliger Eintrittsstelle gehalten wird, und daß das Abführen des Wassers in den aufeinanderfolgenden Bereichen getrennt gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Band auf seiner freien Seite mit Wasser bedeckt gehalten wird, bis die Konsistenz der Bahn mindestens etwa 12% erreicht hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Strömungsgrenzschicht aus der Suspension entfernt wird, bevor die Suspension die Bänder erreicht.

4. Verfahren nach ei.iem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Suspensionen mit der gleichen Geschwindigkeit in den Raum zwischen den Bändern eingeführt werden und zusammen zu einer aus Schichten bestehenden Bahn verarbeitet werden, wobei die unterschiedlichen Suspensionen erst dann in den Raum zwischen den Bändern zusammengeführt werden, wenn sich auf den Bändern bereits eine beträchtliche Bahnbüdung vollzogen hat.

5. Bahnbildungsmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Einrichtung zum strömungsmäßig stabilisierten Einführen der dünnflüssigen wäßrigen Fasersuspension in den Raum zwischen zwei endlose durchlässige Bänder mit einem Einlaßabschnitt, durch dessen Auslaß die Fasersuspension in einen Bahnbildungsabschnitt eintritt, ferner mit einer Einrichtung zum kontinuierlichen Bewegen der Bänder in und durch den Bahnbildungsabschnitt mit einer im wesentlichen der Geschwindigkeit der Stoffsuspension entsprechenden Geschwindigkeit und mit einer Einrichtung zum Führen der Bänder im Bahnbildungsabschnitt auf in Strömungsrichtung konvergierenden Bahnen und zum Sammeln des aus der Suspension durch die Bänder gedrückten Wassers, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Führen der Bänder und zum Sammeln des Wassers im Bahnbildungsabschnitt (46) aus mehreren nebeneinanderliegenden abgeschlossenen Kammern (48, 50) besteht, die an der der Suspension gegenüberliegenden Seite angeordnet sind und von denen jede einen offenen Einlaß zur Aufnahme des durch das Band gedrückten Wassers und eine derart angeordnete Auslaßvorrichtung (124) zum Abführen des Wassers aus der Kammer aufweist, daß der Wasserspiegel in jeder Kammer oberhalb des Wassereinlasses der Kammer gehalten wird, und daß den Auslaßvorrichtungen (124) zur getrennten unabhängigen Steuerung des Wasserdurchflusses durch die einzelnen Kammern (48, 50) Strömungsregler (128) zugeordnet sind.

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar stromaufwärts der Bänder (30,32) zusätzliche Kammern (192,194) vorgesehen sind, die dazu dienen, mindestens einen Teil der Grenzschicht der Strömung zu entfernen, bevor die Suspension die Bänder erreicht.