DE10009190A1

DE10009190A1 - Verfahren zum Bestimmen der Differenz zwischen Stahl-und Siebgeschwindigkeit in einer Papier-oder Kartonmaschine

Info

Publication number: DE10009190A1
Application number: DE2000109190
Authority: DE
Inventors: Joachim Henssler
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2000-02-26
Filing date: 2000-02-26
Publication date: 2001-08-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Differenz (DELTAv) zwischen der Strahlgeschwindigkeit (v¶Strahl¶) einer Faserstoffsuspension (4), die aus einem einen Düsenraum (3) aufweisenden Stoffauflauf (1) austritt, und der Siebgeschwindigkeit (v¶Sieb¶) eines mindestens ein Sieb (8) aufweisenden Formers (7) in einer Papier- oder Kartonmaschine, DOLLAR A wobei die folgenden Verfahrensschritte vorgesehen sind: DOLLAR A - Berechnen der Strahlgeschwindigkeit (v¶Strahl¶) der Faserstoffsuspension (4) aus einem im von der Faserstoffsuspension (4) durchströmten Düsenraum (3) des Stoffauflaufs (1) gemessenen Druck (p¶STA¶); DOLLAR A - Berechnen eines Differenzdrucks (pDELTA) aus einem gemessenen Staudruck (p¶Stau¶) eines Strahls (4.1), der gerade das Sieb (8) des Formers (7) durchdrungen hat, und dem im Stoffauflauf (1) gemessenen Druck (p¶STA¶); DOLLAR A - Berechnen der Siebgeschwindigkeit (v¶Sieb¶) des Formers (7) durch Summierung des im Stoffauflauf (1) gemessenen Drucks (p¶STA¶) und des berechneten Differenzdrucks (pDELTA); DOLLAR A - Berechnen der Differenz (DELTAv) zwischen Strahl- (v¶Strahl¶) und Siebgeschwindigkeit (v¶Sieb¶) durch Subtraktion der berechneten Strahl- (v¶Strahl¶) und Siebgeschwindigkeit (v¶Sieb¶).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Differenz zwischen der Strahlgeschwindigkeit einer Faserstoffsuspension, die aus einem einen Düsenraum aufweisenden Stoffauflauf austritt, und der Siebgeschwindigkeit eines mindestens ein Sieb aufweisenden Formers in einer Papier- oder Kartonmaschine.

Der Stoffauflauf kann insbesondere ein Einschicht-, Mehrschicht- oder Mehrlagen stoffauflauf sein, der Former kann insbesondere ein Langsieb-, Hybrid- oder Doppel siebformer sein.

Ein wesentlicher Parameter zur Einstellung der Papiereigenschaften an Papier maschinen und Kartoneigenschaften an Kartonmaschinen mit mindestens einem Langsieb- und/oder Hybrid- und/oder Doppelsiebformer ist die Differenz (Δv) zwischen Strahlgeschwindigkeit (v_Strahl) der Faserstoffsuspension und der Siebgeschwindigkeit (v_Sieb) des Formers.

Trägt man gemessene Papier- oder Kartoneigenschaften, nachfolgend Bahneigen schaften genannt, wie beispielsweise das Reisslängenverhältnis L/Q über der vari ierten Differenz (Δv = v_Strahl - v_Sieb) auf, so zeigt sich oft ein erheblicher Abstand des Minimums beziehungsweise Maximums bei anderen Papier- oder Kartoneigen schaften vom DCS angegebenen Δv = v_Strahl - v_Sieb = 0.

Dies führt dazu, dass sich die Optimierung der Bahneigenschaften als teilweise recht schwierig oder doch zumindest sehr zeitaufwendig erweist, wenn nicht schon ent sprechende sogenannte "L/Q-Kurven" vorliegen. Bei Papier- und Kartonmaschinen mit Mehrlagenstoffaufläufen ist dies noch erheblich schwieriger, da hier nicht von der gan zen Papier- oder Kartonbahn auf einzelne Lagen geschlossen werden kann.

Wesentlichen Einfluss auf die Qualität des vom DCS angegebenen Δv = v_Strahl - v_Sieb haben die Messmethoden für die Strahlgeschwindigkeit der Faserstoffsuspension und für die Siebgeschwindigkeit des Formers.

Die Strahlgeschwindigkeit der Faserstoffsuspension wird gegenwärtig mittels hydrody namischer Gleichungen, wie beispielsweise der Bernoullische Geichung oder der Kontinuitätsgleichung, berechnet, die ihre Größen wie Geschwindigkeit, Druck und Dichte eines Fluids als Funktion einer Ortskoordinate des Stoffauflaufs erhalten.

Die Siebgeschwindigkeit des Formers wird üblicherweise aus einer an einer Walze, vorzugsweise Siebleitwalze, der jeweiligen Siebschlaufe gemessenen Drehfrequenz und aus dem dazugehörigen, im DCS hinterlegten Walzendurchmesser durch Multipli kation berechnet.

Nachteilig an dieser Messmethode ist, dass sowohl Schlupf zwischen Sieb und Walze als auch Abweichungen vom tatsächlichen Walzendurchmesser aufgrund von Ablage rungen, Nachschleifungen und dergleichen zur Fehlbestimmung der Siebgeschwindig keit und somit auch zur Fehlbestimmung von Δv = v_Strahl - v_Sieb führen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Bestimmen der Differenz zwischen Strahl- und Siebgeschwindigkeit in einer Papier- oder Kartonmaschine zu entwickeln, das die Genauigkeit der zu bestimmenden Differenz Δv = v_Strahl - v_Sieb steigert und somit die für die Optimierung der Bahneigenschaften erforderliche Zeit verkürzt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Bestimmen der Differenz zwischen Strahl- und Siebgeschwindigkeit in einer Papier- oder Kartonmaschine vorgeschlagen, das die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Das Verfahren sieht vor, dass die Strahlgeschwindigkeit der Faserstoffsuspension aus einem im von der Faserstoff suspension durchströmten Düsenraum des Stoffauflaufs gemessenen Druck berech net wird und anschließend ein Differenzdruck aus einem gemessenen Staudruck eines Strahls, der gerade das Sieb des Formers durchdrungen hat, und dem im Stoffauflauf gemessenen Druck berechnet wird. Danach wird die Siebgeschwindigkeit des For mers durch Summierung des im Stoffauflauf gemessenen Drucks und des berechneten Differenzdrucks berechnet und abschließend die Differenz zwischen Strahl- und Siebgeschwindigkeit durch Subtraktion der berechneten Strahl- und Siebgeschwindig keit berechnet.

Die Berechnungen erfolgen mittels der Anwendung von hydrodynamischen Glei chungen, wie sie beispielsweise im "Dubbel - Taschenbuch für den Maschinenbau, Springer-Verlag, 1986, 15. Auflage" auf den Seiten 159 ff. wiedergegeben sind.

Um die Genauigkeit der Messung des Staudrucks des Strahls weiter zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass der genannte Staudruck mit einer Staudrucksonde, insbe sondere Pitotrohr, am Siebtisch des Formers oder an einer im Entwässerungsverlauf folgenden Leiste des Formers mit hohem Entwässerungsaufkommen gemessen wird. Es wird auch vorgeschlagen, dass der Staudruck des Strahls mit einer Staudruck sonde gemessen wird, wobei der Messort an einer Stelle innerhalb des Blattbildungs bereichs des Formers liegt und wobei diese Stelle als Randstreifen abgetrennt wurde beziehungsweise wird.

Um die Genauigkeit der Messung des Staudrucks des Strahls, insbesondere bei einem Doppelsiebformer, weiter zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass der ge nannte Staudruck mit einer Staudrucksonde, insbesondere Pitotrohr, gemessen wird, wobei der Messort an einer Stelle außerhalb des Blattbildungsbereichs des Formers liegt und als Strahl Wasser, insbesondere Frisch-, Sieb- oder Klarwasser, verwendet wird.

Hinsichtlich sowohl einer Erhöhung der Lebensdauer als einer Verbesserung der Messgenauigkeit der Staudrucksonde wird vorgeschlagen, dass sie mit einer Gegen stromspülung zur Verhinderung einer Verschmutzung beaufschlagt wird.

Die Genauigkeit der Messung des Staudrucks kann weiterhin dadurch verbessert wer den, dass die Staudrucksonde auch während der Druckmessung mit einer Gegen stromspülung beaufschlagt wird.

Beim Bestimmen der Differenz zwischen Strahl- und Siebgeschwindigkeit in einer Pa pier- oder Kartonmaschine mit mindestens einem Mehrschichtstoffauflauf wird vorge schlagen, dass die Strahlgeschwindigkeiten der einzelnen Faserstoffsuspensionen berechnet werden und anschließend eine durchschnittliche Strahlgeschwindigkeit aus den einzeln berechneten Strahlgeschwindigkeiten unter Berücksichtigung, insbe sondere Gewichtung, der jeweiligen Einzeldurchsätze an Faserstoffsuspension be rechnet wird, die den weiteren Berechnungen zugrunde gelegt wird.

Die Berechnung der Strahlgeschwindigkeit der Faserstoffsuspension kann auch außerhalb des Stoffauflaufs, insbesondere Mehrschichtstoffauflauf, aus einem im Be reich des Siebs gemessenen Staudruck des Strahls erfolgen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläu ternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Be zugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigen

Fig. 1: eine Vorrichtung zum erfindungsgemäßen Bestimmen der Differenz zwischen Strahl- und Siebgeschwindigkeit in einer Papier- oder Kar tonmaschine in Seitenansicht;

Fig. 2: eine weitere Vorrichtung zur erfindungsgemäßen Messung des Stau drucks eines Strahls in Seitenansicht.

Die Fig. 1 zeigt im prinzipiellen Aufbau einen Einschichtstoffauflauf 1 samt einem Turbulenzerzeuger 2 und einem Düsenraum 3, die nacheinander von einer Faserstoff suspension 4 durchflossen werden. Die Mündung des Düsenraums 3 stellen eine Blende 5 und ein Düsenspalt 6 dar. Durch den Düsenspalt 6 wird die Faserstoffsus pension 4 in Form eines Strahls 4.1 auf ein Langsieb 8 eines Langsiebformers 7 mit einer Sieblaufrichtung S aufgebracht. Das Langsieb 8 ist im dargestellten Bereich über eine unterhalb des Düsenspalts 6 des Einschichtstoffauflaufs 1 liegende Brustwalze 9 geführt. Danach ist das Langsieb 8 über einen Siebtisch 10, mehrere Foils 11, zwei Foilkästen 12 und mehrere Flachsauger 13 geführt, ehe es dann über eine Siebsaug walze 14 nach unten weg geführt ist.

Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist an den Düsenraum 3 des Einschichtstoffauflaufs 1 mittels einer Leitung 15 ein Druckaufnehmer 16 zur Messung des im Düsenraum 3 herrschenden Drucks p_STA angeschlossen, an den wiederum mittels einer Leitung 17 eine Auswerteeinheit 18 zur Berechnung der Strahlgeschwin digkeit v_Strahl der Faserstoffsuspension 4 angeschlossen ist. Weiterhin ist die erste Entwässerungsleiste 10.1 des Siebtisches 10 mit einer Messbohrung 19 p_Stau ver sehen, an die mittels einer Leitung 20 ein Differenzdruckaufnehmer 21 angeschlossen ist, der sein zweites Signal p_STA über die Leitung 15 erhält. An den Differenzdruckauf nehmer 21 ist mittels einer Leitung 22 eine Auswerteeinheit 23 zur Berechnung der Siebgeschwindigkeit v_Sieb des Langsiebformers 7 angeschlossen, die ihr zweites Signal p_STA mittels einer Leitung 24 erhält, die an den Druckaufnehmer 16 angeschlossen ist. Die Differenz Δv wird in einer Auswerteeinheit 25 berechnet, die ihre Werte über die Leitung 26 (v_Strahl) und über die Leitung 27 (v_Sieb) erhält.

Die Fig. 2 stellt eine weitere Vorrichtung zur erfindungsgemäßen Messung des Stau drucks p_Stau eines Strahls 4.1 in Seitenansicht dar. Als Strahl 4.1 wird hierbei Wasser 28 eingesetzt, das von einer Wasseraufgabeeinrichtung 29 in das Langsieb 8 einge geben wird. Auf der der Wasseraufgabeeinrichtung 29 entgegengesetzten Seite des Langsiebs 8 ist in Sieblaufrichtung S eine Staudrucksonde 30 angebracht, die an eine nicht weiters dargestellte Messeinrichtung mittels einer nicht weiters dargestellten Leitung angeschlossen ist. Hinter der Staudrucksonde 30 ist eine Auffangeinrichtung 31 angebracht, die gegebenenfalls mit einer nicht näher dargestellten Absaugung ver sehen ist. Diese Vorrichtung bietet ihre Verwendung geradezu an, wenn außerhalb des Blattbildungsbereichs eines Formers der Staudruck beziehungsweise die Siebge schwindigkeit gemessen werden soll.

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen der Differenz zwischen Strahl- und Siebgeschwindigkeit in einer Papier- oder Kartonmaschine geschaffen wird, das die Genauigkeit der zu bestimmenden Differenz Δv = v_Strahl - v_Sieb steigert und somit die für die Optimierung der Bahneigen schaften erforderliche Zeit verkürzt.

Bezugszeichenliste

1

Einschichtstoffauflauf (Stoffauflauf)

2

Turbulenzerzeuger

3

Düsenraum

4

Faserstoffsuspension

4.1

Strahl

5

Blende

6

Düsenspalt

7

Langsiebformer (Former)

8

Langsieb (Sieb)

9

Brustwalze

10

Siebtisch

11

Foil (Leiste)

12

Foilkasten

13

Flachsauger

14

Siebsaugwalze

15

,

17

,

20

,

22

24

,

26

,

27

Leitung

16

Druckaufnehmer

18

,

23

,

25

Auswerteeinheit

19

Messbohrung

21

Differenzdruckaufnehmer

28

Wasser

29

Wasseraufgabeeinrichtung

30

Staudrucksonde

31

Auffangeinrichtung
Δv Differenz
p_Δ

Differenzdruck
p_STA

Gemessener Druck
p_Stau

Staudruck
S Sieblaufrichtung
v_Sieb

Siebgeschwindigkeit
v_Strahl

Strahlgeschwindigkeit
v_Strahl-D

Durchschnittliche Strahlgeschwindigkeit
v_Strahl-E

Einzeln berechnete Strahlgeschwindigkeit
v_Strahlen

Strahlgeschwindigkeiten

Claims

1. Verfahren zum Bestimmen der Differenz (Δv) zwischen einer Strahlgeschwindig keit (v_Strahl) einer Faserstoffsuspension (4), die aus einem einen Düsenraum (3) aufweisenden Stoffauflauf (1) austritt, und einer Siebgeschwindigkeit (v_Sieb) eines mindestens ein Sieb (8) aufweisenden Formers (7) in einer Papier- oder Karton maschine, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

- Berechnen der Strahlgeschwindigkeit (v_Strahl) der Faserstoffsuspension (4) aus einem im von der Faserstoffsuspension (4) durchströmten Düsenraum (3) des Stoffauflaufs (1) gemessenen Druck (p_STA);
- Berechnen eines Differenzdrucks (p_Δ) aus einem gemessenen Staudruck (p_Stau) eines Strahls (4.1), der gerade das Sieb (8) des Formers (7) durch drungen hat, und dem im Stoffauflauf (1) gemessenen Druck (p_STA);
- Berechnen der Siebgeschwindigkeit (v_Sieb) des Formers (7) durch Summierung des im Stoffauflauf (1) gemessenen Drucks (p_STA) und des berechneten Dif ferenzdrucks (p_Δ);
- Berechnen der Differenz (Δv) zwischen Strahl- (v_Strahl) und Siebgeschwindigkeit (v_Sieb) durch Subtraktion der berechneten Strahl- (v_Strahl) und Siebgeschwindig keit (v_Sieb).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Staudruck (p_Stau) des Strahls (4.1) mit einer Staudrucksonde (30), ins besondere Pitotrohr, am Siebtisch (10) des Formers (7) oder an einer im Ent wässerungsverlauf folgenden Leiste (11) des Formers (7) mit hohem Ent wässerungsaufkommen gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Staudruck (p_Stau) des Strahls (4.1) mit einer Staudrucksonde (30) ge messen wird, wobei der Messort an einer Stelle innerhalb des Blattbildungsbe reichs des Formers (7) liegt und wobei diese Stelle als Randstreifen abgetrennt wurde beziehungsweise wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Staudruck (p_Stau) des Strahls (4.1) mit einer Staudrucksonde (30), ins besondere Pitotrohr, gemessen wird, wobei der Messort an einer Stelle außer halb des Blattbildungsbereichs des Formers (7) liegt und als Strahl (4.1) Wasser (28), insbesondere Frisch-, Sieb- oder Klarwasser, verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Staudrucksonde (30) mit einer Gegenstromspülung zur Verhinderung einer Verschmutzung beaufschlagt wird.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Staudrucksonde (30) auch während der Druckmessung mit einer Gegenstromspülung beaufschlagt wird.

7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Mehrschichtstoffauflauf (1) die Strahlgeschwindigkeiten (v_Strahlen) der einzelnen Faserstoffsuspensionen (4) berechnet werden und anschließend eine durchschnittliche Strahlgeschwindigkeit (v_Strahl-D) aus den einzeln berech neten Strahlgeschwindigkeiten (v_Strahl-E) unter Berücksichtigung, insbesondere Gewichtung, der jeweiligen Einzeldurchsätze an Faserstoffsuspension (4) be rechnet wird, die den weiteren Berechnungen zugrunde gelegt wird.