DE102011078925A1

DE102011078925A1 - Method for setting uniform property transverse profile of e.g. paper in headbox of fibrous web manufacturing machine, involves integrating basis weight cross profile and fiber orientation cross profile in respective control circuits

Info

Publication number: DE102011078925A1
Application number: DE201110078925
Authority: DE
Inventors: Holger Humberg
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2013-01-17

Abstract

The method involves measuring current cross-machine grammage profile and setting desired basis weight cross profile by influencing the sectional consistency in the headbox (1). A desired fiber orientation cross profile is attained by enlarging or reducing a nozzle outlet gap (4) by a diaphragm (5) in headbox. The basis weight cross profile and fiber orientation cross profile are integrated in respective control circuits (C,D) that are coupled together. Independent claims are included for the following: (1) headbox; and (2) fibrous web manufacturing machine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung eines gleichmäßigen Eigenschaftsquerprofils einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, bezüglich Flächengewicht und Faserorientierung in einer Maschine zur Herstellung der Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension mit Hilfe eines zumindest stoffdichtebeeinflussten Stoffauflaufs mit einem mittels einer Blende verstellbaren Düsenauslaufspalt.The invention relates to a method for adjusting a uniform property transverse profile of a fibrous web, in particular a paper, board or packaging paper web, with respect to basis weight and fiber orientation in a machine for producing the fibrous web, in particular paper, cardboard or packaging paper web, from at least one pulp suspension with the help an at least fabric-density-influenced headbox with a nozzle outlet gap that can be adjusted by means of a diaphragm.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der Druckschrift EP 0 978 587 B1 bekannt.Such a method is for example from the document EP 0 978 587 B1 known.

Das Querprofil der flächenbezogenen Masse an Stoffaufläufen kann in bekannter Weise durch eine lokale Veränderung des Düsenauslaufspalts beeinflusst und auch geregelt werden. Diese Art der möglichen Regelung hat zunächst den Nachteil einer relativ großen Antwortbreite eines Betätigungsmittels in der Faserstoffbahn und auch den gleichzeitigen Einfluss der Strömungsausrichtung (Regelung durch Verdrängung) und damit der Faserorientierung der Faserstoffbahn.The cross-section of the area-related mass of headboxes can be influenced in a known manner by a local change of the nozzle outlet gap and also regulated. This type of possible control initially has the disadvantage of a relatively large response width of an actuating means in the fibrous web and also the simultaneous influence of the flow orientation (regulation by displacement) and thus the fiber orientation of the fibrous web.

Aufgrund dieser Nachteile wurde ein Stoffauflauf mit einer Stoffdichte-Regelung entwickelt, bei dem die flächenbezogene Masse nicht mehr mit dem Düsenauslaufspalt, sondern mit einer zonal einstellbaren Konsistenz beeinflusst wird. Hierbei wird zonal einem Stoffstrom mit höherer Konsistenz ein Stoffstrom mit niedrigerer Konsistenz in der Menge regelbar zugeführt. Diese Art der Regelung hat bei korrekter Ausführung keinen signifikanten Einfluss auf die Querströmungen am Auslaufspalt und damit auf die Faserorientierung (Volumenkonstanz). Ein derartiger Stoffauflauf mit einer Stoffdichte-Regelung ist beispielsweise aus der Druckschrift EP 0 789 107 B1 bekannt, das entsprechende Verfahren hingegen ist aus der Druckschrift EP 0 785 305 B1 bekannt.Because of these disadvantages, a headbox with a consistency control has been developed in which the basis weight is no longer affected by the nozzle outlet gap, but with a zonally adjustable consistency. Here, zonal a stream with a higher consistency, a stream of lower consistency in the amount supplied controllable. This type of control has no significant effect on the cross flows at the outlet gap and thus on the fiber orientation (volume constancy) when correctly executed. Such a headbox with a consistency control is for example from the document EP 0 789 107 B1 however, the corresponding method is known from the document EP 0 785 305 B1 known.

Hierdurch wurde es erstmals ermöglicht, die Faserorientierung gezielt durch die Blende zu beeinflussen und die Auswirkungen auf die flächenbezogene Masse dabei durch die Stoffdichte-Regelung zu kompensieren.This made it possible for the first time to influence the fiber orientation in a targeted manner through the diaphragm and to compensate for the effects on the area-related mass by means of the consistency control.

Allerdings ist nach wie vor noch der physikalische Einfluss einer Blendenverstellung auf die Faserorientierung und die flächenbezogene Masse vorhanden. Daher wird die Faserorientierung bisher nicht in einem geschlossenen Regelkreis geregelt. Die Optimierung erfolgt durch seltene manuelle Eingriffe an den zonalen Stellgliedern der Blende, namentlich den Spindeln. Sich ändernde weitere Randbedingungen, wie zum Beispiel ein Verschleiß an den Entwässerungselementen und an der Bespannung, werden nicht kontinuierlich ausgeglichen. Für eine hohe Qualität und Stabilität der Faserorientierungsquerprofile wären zeitaufwendige kontinuierliche Einstellungsarbeiten notwendig.However, the physical influence of an aperture adjustment on the fiber orientation and the area-related mass is still present. Therefore, the fiber orientation is not yet regulated in a closed loop. The optimization is done by rare manual interventions on the zonal actuators of the diaphragm, namely the spindles. Changing additional boundary conditions, such as wear on the drainage elements and on the covering, are not compensated continuously. For high quality and stability of the fiber orientation cross profiles, time consuming continuous adjustment would be necessary.

In bekannter Weise sind beide Profile, also das Flächengewicht und die Faserorientierung, von großer Bedeutung für die Qualität der Faserstoffbahn. Die Gleichmäßigkeit des Querprofils der flächenbezogenen Masse wird in der Regel aber als bedeutender eingestuft und in einem geschlossenen Regelkreis geregelt. Denn das Querprofil der flächenbezogenen Masse ist wichtig für eine gleichmäßige Dicke der Faserstoffbahn, insbesondere für einen guten Rollenaufbau in nachgelagerten Wickelprozessen. Die Faserorientierung hingegen beeinflusst Dehnungsverhalten, Dimensionsstabilität, oder Rollneigung (Curl) in späteren Verarbeitungsprozessen. Somit sind beide Profile im Grunde bedeutend für die Qualität der Faserstoffbahn.In a known manner, both profiles, so the basis weight and fiber orientation, of great importance for the quality of the fibrous web. However, the uniformity of the cross-sectional mass of the area-related mass is generally classified as more important and regulated in a closed loop. Because the cross profile of the basis weight is important for a uniform thickness of the fibrous web, in particular for a good roll structure in downstream winding processes. Fiber orientation, on the other hand, affects stretch, dimensional stability, or curl in later processing. Thus, both profiles are basically important for the quality of the fibrous web.

Es ist also Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass an einem stoffdichtebeeinflussten und einem mittels einer Blende verstellbaren Düsenauslaufspalt aufweisenden Stoffauflauf eine effiziente Regelung sowohl des Flächengewichtsquerprofils als auch des Faserorientierungsquerprofils zum Zwecke der Herstellung einer Faserstoffbahn mit besten Qualitäten ermöglicht wird.It is therefore an object of the invention to improve a method of the type mentioned above, that allows an efficient control of both the basis weight cross profile and the Faserorientierungsquerprofils for the purpose of producing a fibrous web with best qualities at a stoffdichtebeeinflussten and adjustable by means of a diaphragm nozzle headbox becomes.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das aktuelle Flächengewichtsquerprofil gemessen und das gewünschte Flächengewichtsquerprofil durch Beeinflussung der sektionalen Stoffdichte in dem Stoffauflauf eingestellt wird, dass gleichzeitig oder anschließend der Düsenauslaufspalt zur Erreichung eines gewünschten Faserorientierungsquerprofils vorzugsweise sektional vergrößert oder verkleinert wird und dass die beiden Querprofile, also sowohl das Flächengewichtsquerprofil als auch das Faserorientierungsquerprofil, jeweils in einen Regelkreis eingebunden werden, wobei die beiden Regelkreise miteinander gekoppelt werden.This object is achieved in a method of the type mentioned in the present invention that the current basis weight cross profile measured and the desired basis weight cross profile is adjusted by influencing the sectional consistency in the headbox that simultaneously or subsequently the nozzle outlet gap to achieve a desired Faserorientierungsquerprofils preferably enlarged or reduced in sections is and that the two cross sections, so both the basis weight cross profile and the fiber orientation transverse profile, are each incorporated into a control loop, wherein the two control loops are coupled together.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.The object of the invention is completely solved in this way.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens wird also ein geschlossener Regelkreis für die Querprofile der Faserorientierung und der flächenbezogenen Masse an einem stoffdichtegeregelten Stoffauflauf mit einer Blende an dem Auslaufspalt vorgesehen. Somit wird den prozesstechnischen Erkenntnissen, dass das Querprofil der flächenbezogenen Masse wichtig für eine gleichmäßige Dicke der Faserstoffbahn, insbesondere für einen guten Rollenaufbau in nachgelagerten Wickelprozessen ist und dass die Faserorientierung hingegen Dehnungsverhalten, Dimensionsstabilität, oder Rollneigung (Curl) in späteren Verarbeitungsprozessen beeinflusst, genüge getan.Due to the inventive design of the method so a closed loop for the cross sections of the fiber orientation and the basis weight is provided on a substance density regulated head box with a diaphragm at the outlet gap. Thus, the procedural knowledge that the cross-sectional area of the basis weight is important for a uniform thickness of the fibrous web, in particular for a good roll structure in downstream Wrapping is and that the fiber orientation, however, elongation behavior, dimensional stability, or curl (curl) influenced in later processing, done enough.

Das Flächengewichtsquerprofil wird bevorzugt durch eine Stoffdichte-Regelung geregelt, da eine derartige Regelung ohne größeren Aufwand praxisnah und prozesssicher zu realisieren ist und zudem auch nicht das Faserorientierungsquerprofil beeinflusst.The basis weight cross profile is preferably controlled by a consistency control, since such a control is practical and reliable to implement without much effort and also does not affect the fiber orientation transverse profile.

Und das Faserorientierungsquerprofil wird bevorzugt primär durch eine Blendenverstellung und gegebenenfalls sekundär durch seitliche Einströmungen innerhalb des Stoffauflaufs geregelt. Auch eine derartige Regelung ist ohne größeren Aufwand praxisnah und prozesssicher zu realisieren. Überdies ermöglicht eine derartige Regelung eine Ausrichtung des Strahlwinkels für eine Beeinflussung des Faserorientierungsquerprofils. Ein möglicher Nachteil ist hierbei, dass das Flächengewichtsquerprofil automatisch auch mit beeinflusst wird. Daher ist eine Kopplung der Blendeverstellung mit einer Stoffdichte-Regelung zur Flächengewichtsquerprofil-Regelung von Vorteil.And the fiber orientation transverse profile is preferably controlled primarily by a diaphragm adjustment and optionally secondarily by lateral inflows within the headbox. Even such a scheme is practical and process reliable to realize without much effort. Moreover, such a control allows for an alignment of the beam angle for influencing the fiber orientation transverse profile. A possible disadvantage here is that the basis weight cross-section is also automatically influenced. Therefore, a coupling of the aperture adjustment with a consistency control for basis weight cross profile control is advantageous.

Weiterhin wird für jede Blendenverstellung zur Regelung des Faserorientierungsquerprofils bevorzugt die Auswirkung auf das Flächengewichtsquerprofil modelliert und in der Regelung des Flächengewichtsquerprofils mittels der Stoffdichte-Regelung berücksichtigt. Dabei erfolgen die einzelnen Regelschritte unter Berücksichtigung etwaiger Totzeiten bevorzugt gleichzeitig oder eng beieinander, insbesondere in einem Zeitraum von 0 bis 5 Minuten, vorzugsweise von 3 bis 5 Minuten. Hierdurch werden die negativen Auswirkungen der Blendenverstellung im Vorhinein kompensiert. Zeitlich eng beieinander bedeutet dabei, dass entweder der vorhergehende oder der nachfolgende Verstellschritt der Blendenregelung genutzt wird.Furthermore, for each diaphragm adjustment for controlling the fiber orientation transverse profile, the effect on the basis weight cross profile is preferably modeled and taken into account in the regulation of the basis weight cross profile by means of the material density control. The individual control steps, taking into account any dead times, preferably take place simultaneously or close to one another, in particular in a period of 0 to 5 minutes, preferably of 3 to 5 minutes. As a result, the negative effects of the aperture adjustment are compensated in advance. Temporally close together means that either the preceding or subsequent adjustment step of the aperture control is used.

Auch erfolgen die Blendenverstellungen zur Regelung des Faserorientierungsquerprofils bevorzugt in sehr kleinen Schritten, insbesondere in Schritten ≤ 1/10 mm, um dadurch die Auswirkungen auf die flächenbezogene Masse ausreichend gering zu halten, beispielsweise ≤ 1/10 mm pro zonales Verstellglied, insbesondere Spindel.The diaphragm adjustments for regulating the fiber orientation transverse profile are also preferably carried out in very small steps, in particular in steps ≦ 1/10 mm, in order to keep the effects on the surface-related mass sufficiently low, for example ≦ 1/10 mm per zonal adjusting element, in particular spindle.

Die Blendenverstellungen erfolgen bevorzugt mittels einer Vielzahl von betätigbaren Stellgliedern, insbesondere Spindeln, wobei zwischen zwei benachbarten Stellgliedern, insbesondere Spindeln ein Gradient ausgebildet wird, der auf maximal 2/10 mm begrenzt wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass das maximale Verstellpotenzial der Stoffdichte-Regelung nicht überschritten wird. Ferner liegt zwischen zwei Blendenverstellungen bevorzugt eine Zeitdifferenz vor, die zumindest gleich, vorzugsweise aber größer als die Zeitdifferenz zwischen zwei Verstellschritten der Stoffdichte-Regelung ist. Hierdurch wird ein Aufschaukeln der Regelungen wirksam verhindert. Auch ist die Veränderung des Faserorientierungsquerprofils langwelliger als die Veränderung des Flächengewichtsquerprofils. Die Bedeutung des Faserorientierungsquerprofils ist zudem der Bedeutung des Flächengewichtsquerprofils untergeordnet. Würden beide Regelungen mit gleichen Zeitdifferenzen erfolgen, so könnten sich die beiden Regelkreise gegenseitig anregen und dabei aufschaukeln.The diaphragm adjustments are preferably carried out by means of a plurality of actuatable actuators, in particular spindles, wherein between two adjacent actuators, in particular spindles, a gradient is formed, which is limited to a maximum of 2/10 mm. This ensures that the maximum adjustment potential of the consistency control is not exceeded. Furthermore, there is preferably a time difference between two diaphragm adjustments, which is at least equal to, but preferably greater than, the time difference between two adjustment steps of the material density control. This effectively prevents a build-up of regulations. Also, the change in the fiber orientation transverse profile is longer wavelength than the change in the basis weight cross profile. The importance of the fiber orientation transverse profile is also subordinate to the significance of the basis weight cross profile. If both arrangements were made with equal time differences, then the two control circuits could stimulate each other and thereby rock.

Auch werden seitliche und primär die Randbereiche des Faserorientierungsquerprofils beeinflussende Einströmungen bevorzugt innerhalb des Stoffauflaufs in der Regelung berücksichtigt. Der Einfluss auf das Querprofil der flächenbezogenen Masse ist jedoch gering und muss nicht zwingend mit der Stoffdichte-Regelung gekoppelt sein. Das Faserorientierungsquerprofil wird im Regelfall voreingestellt, so dass mögliche Einflüsse, wie beispielsweise die Einflüsse von Randströmungen und dergleichen im Stoffauflauf, eliminiert werden.Also, lateral and primarily the edge regions of the fiber orientation transverse profile influencing inflows are preferably taken into account within the headbox in the scheme. However, the influence on the cross section of the basis weight is low and does not necessarily have to be coupled with the consistency control. The fiber orientation transverse profile is normally preset, so that possible influences, such as the influences of edge currents and the like in the headbox, are eliminated.

Überdies wird wenigstens eines der beiden Querprofile, also das Flächengewichtsquerprofil und/oder das Faserorientierungsquerprofil bevorzugt online und vorzugsweise kontinuierlich erfasst. Die Erfassung kann beispielsweise mittels eines traversierenden Sensors erfolgen.Moreover, at least one of the two transverse profiles, that is to say the basis weight transverse profile and / or the fiber orientation transverse profile, is preferably recorded online and preferably continuously. The detection can be done for example by means of a traversing sensor.

Alternativ wird wenigstens eines der beiden Querprofile, also das Flächengewichtsquerprofil und/oder das Faserorientierungsquerprofil bevorzugt offline erfasst, wobei das Ergebnis der Erfassung in die dazugehörige Regelung eingespeist wird.Alternatively, at least one of the two transverse profiles, that is to say the basis weight cross profile and / or the fiber orientation transverse profile, is preferably recorded offline, the result of the detection being fed into the associated control.

Alternativ ist die Messung der Faserorientierung auch offline denkbar, so dass am Ende eines jeden Wickels eine Probe in einem Labor gemessen wird und die Ergebnisse dann in die Regelung eingespeist werden. Diese Art der Messung ist zwar aufwändiger, jedoch kann gegebenenfalls ein System für eine Online-Messung des Faserorientierungsquerprofils eingespart werden. Somit können die Investitionskosten merklich gesenkt werden. Letztlich ist auch eine manuelle Verstellung der Spindeln denkbar, so dass die Investitionskosten nochmals gesenkt werden können. Die Daten werden in diesem Fall dann nur manuell in die Flächengewichtsregelung eingegeben und zeitgleich aktiviert, wenn die manuelle Verstellung der Spindeln erfolgt.Alternatively, the measurement of the fiber orientation is also conceivable offline, so that at the end of each roll a sample is measured in a laboratory and the results are then fed into the control. Although this type of measurement is more complicated, a system for online measurement of the fiber orientation transverse profile can optionally be saved. Thus, the investment costs can be significantly reduced. Finally, a manual adjustment of the spindles is conceivable, so that the investment costs can be further reduced. In this case, the data is then only entered manually into the basis weight control and activated at the same time when the manual adjustment of the spindles takes place.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in einem Stoffauflauf für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Kartonoder Verpackungspapierbahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension realisiert bzw. umgesetzt werden. Der Stoffauflauf umfasst dabei eine Stoffdichte-Regelung und einen mittels einer Blende verstellbaren Düsenauslaufspalt, wobei die Verstellung der Blende vorzugsweise mittels einer Vielzahl von betätigbaren Stellgliedern, insbesondere Spindeln erfolgt. Weiterhin ist er mit entsprechenden Mitteln zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einstellung eines gleichmäßigen Eigenschaftsquerprofils der Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, bezüglich Flächengewicht und Faserorientierung versehen.The inventive method can also be realized or implemented in a headbox for a machine for producing a fibrous web, in particular paper, cardboard or packaging paper web, from at least one pulp suspension. The headbox includes one Density control and adjustable by means of a diaphragm nozzle outlet gap, the adjustment of the diaphragm is preferably carried out by means of a plurality of actuatable actuators, in particular spindles. Furthermore, it is provided with appropriate means for carrying out the method according to the invention for setting a uniform property transverse profile of the fibrous web, in particular a paper, board or packaging paper web, with respect to basis weight and fiber orientation.

Selbstverständlich kann auch eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension mit wenigstens einem derartigen Stoffauflauf versehen sein.Of course, a machine for producing a fibrous web, in particular paper, cardboard or packaging paper web, be provided from at least one pulp suspension with at least one headbox of this type.

Das erfindungsgemäße Verfahren, der entsprechende Stoffauflauf und/oder die entsprechende Maschine kann also bei der Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension verwendet werden. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.The inventive method, the corresponding headbox and / or the corresponding machine can therefore be used in the production of a fibrous web, in particular paper, cardboard or packaging paper web, from at least one pulp suspension. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of several preferred embodiments with reference to the drawings.

Es zeigenShow it

1 schematische Darstellungen der parametrischen Zusammenhänge zwischen Wirkbreite und Änderung der flächenbezogenen Masse bei Betätigung eines an einer Blende eines Düsenauslaufspalts eines bekannten Stoffauflaufs wirkenden zonalen Stellglieds und eines Ventils eines bekannten und stoffdichtebeeinflussten Stoffauflaufs; 1 schematic representations of the parametric relationships between effective width and change in basis weight upon actuation of a zonal actuator acting on an orifice of a nozzle headspace of a known headbox and a valve of a known and fabric density-controlled headbox;

2 eine schematische Darstellung einer Faserfehlausrichtung aufgrund einer ausgewählten Geometrie, das heißt Profilierung des Düsenauslaufspalts eines bekannten und stoffdichtebeeinflussten Stoffauflaufs; 2 a schematic representation of a fiber misalignment due to a selected geometry, that is profiling the nozzle outlet gap of a known and substance density-influenced headbox;

3 eine schematische Längsschnittdarstellung eines bekannten und stoffdichtebeeinflussten Stoffauflaufs mit unterschiedlichen und voneinander unabhängigen Regelkreisen; und 3 a schematic longitudinal sectional view of a known and stoffdichtebeeinflüht headbox with different and independent control circuits; and

4 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens bei Verwendung eines bekannten und stoffdichtebeeinflussten Stoffauflaufs. 4 a schematic representation of a preferred embodiment of a method according to the invention using a known and stoffdichteineinflußten headbox.

Die 1 zeigt schematische Darstellungen der parametrischen Zusammenhänge zwischen Wirkbreite W und Änderung der flächenbezogenen Masse M bei Betätigung eines an einer Blende eines Düsenauslaufspalts eines bekannten Stoffauflaufs wirkenden zonalen Stellglieds und eines Ventils eines bekannten und stoffdichtebeeinflussten Stoffauflaufs. In den beiden schematischen Darstellungen ist die Wirkbreite W jeweils auf der Abszisse aufgetragen, wohingegen die Änderung der flächenbezogenen Masse M jeweils auf der negativen Ordinate aufgetragen ist.The 1 FIG. 3 shows schematic representations of the parametric relationships between effective width W and change in basis weight M upon actuation of a zonal actuator acting on an orifice of a nozzle head gap of a known headbox and a valve of a known and fabric-density-controlled headbox. In the two schematic representations, the effective width W is plotted on the abscissa, whereas the change in the mass per unit area M is in each case plotted on the negative ordinate.

Es ist in der oberen Darstellung erkennbar, dass die Betätigung eines an einer Blende eines Düsenauslaufspalts eines bekannten Stoffauflaufs wirkenden zonalen Stellglieds bei einer Wirkbreite von 95 % eine Änderung der flächenbezogenen Masse von –3,2 % bewirkt. Und in der unteren Darstellung ist erkennbar, dass die Betätigung eines Ventils eines bekannten und stoffdichtebeeinflussten Stoffauflaufs bei einer Wirkbreite von 95 % eine Änderung der flächenbezogenen Masse von –10 % bewirkt. Die quantitativen Aussagen hängen stark von der Konstruktion des Stoffauflaufs und dessen Auslegungsgrößen, wie beispielsweise Durchsatz, ab.It can be seen in the upper diagram that the actuation of a zonal actuator acting on an orifice of a nozzle head gap of a known headbox causes a change in basis weight of -3.2% at a 95% effective width. And in the lower diagram, it can be seen that the actuation of a valve of a known and fabric density-influenced headbox with a 95% effective width causes a change in the basis weight of -10%. The quantitative statements are strongly dependent on the headbox construction and its design parameters, such as throughput.

Die 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Faserfehlausrichtung aufgrund einer ausgewählten Geometrie, das heißt Profilierung des Düsenauslaufspalts eines bekannten und stoffdichtebeeinflussten Stoffauflaufs 1 für eine Maschine 100 zur Herstellung einer Faserstoffbahn 2, insbesondere Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension 3.The 2 FIG. 12 is a schematic representation of fiber misalignment due to a selected geometry, that is, profiling of the nozzle exit nip of a known and fabric-density-controlled headbox. FIG 1 for a machine 100 for producing a fibrous web 2 , in particular paper, cardboard or packaging paper web, of at least one pulp suspension 3 ,

Es ist deutlich erkennbar, dass der aus der Stoffauflaufdüse 8 des Stoffauflaufs 1 auftretende Faserstoffsuspensionsstrahl 9 unterschiedliche örtliche Strahlausrichtungen und -geschwindigkeiten aufweist. Diese örtlichen Strahlunterschiede führen gemeinsam mit der Bewegungsrichtung und Bewegungsgeschwindigkeit der Bespannung 10 zu örtlich unterschiedlichen Ausrichtungen der Fasern, die letztlich örtlich unterschiedliche Faserorientierungen FO in der Faserstoffbahn 2 bewirken. Die Faserstoffbahn 2 weist nach ihrer Herstellung auch ein lediglich angedeutete Flächengewicht FG auf.It can be clearly seen that from the headbox 8th of the headbox 1 occurring pulp suspension jet 9 having different local beam orientations and speeds. These local beam differences lead together with the direction of movement and speed of movement of the clothing 10 to locally different orientations of the fibers, which ultimately have spatially different fiber orientations FO in the fibrous web 2 cause. The fibrous web 2 also has a merely indicated basis weight FG after its production.

Die 3 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung eines bekannten und stoffdichtebeeinflussten Stoffauflaufs 1 mit unterschiedlichen und voneinander unabhängigen Regelkreisen A, B. Der dargestellte Stoffauflauf 1 eignet sich für eine Maschine 100 zur Herstellung einer Faserstoffbahn 2, insbesondere Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension 3.The 3 shows a schematic longitudinal sectional view of a known and stoffdichteineinflußten headbox 1 with different and independent control circuits A, B. The illustrated headbox 1 is suitable for a machine 100 for producing a fibrous web 2 , in particular paper, cardboard or packaging paper web, of at least one pulp suspension 3 ,

Der erste Regelkreis A des Stoffauflaufs 1 umfasst eine Stoffdichte-Regelung bei Verwendung eines mittels einer Blende 5 verstellbaren Düsenauslaufspalts 4, wobei die Verstellung der Blende 5 vorzugsweise mittels einer Vielzahl von betätigbaren Stellgliedern 6, insbesondere Spindeln erfolgt. Ein derartiger Regelkreis samt Verfahren ist beispielsweise aus der Druckschrift EP 0 978 587 B1 bekannt.The first control loop A of the headbox 1 includes a consistency control when using a diaphragm 5 adjustable nozzle outlet gap 4 , where the adjustment of the aperture 5 preferably by means of a plurality of actuatable actuators 6 , in particular spindles takes place. One Such control loop including method is for example from the document EP 0 978 587 B1 known.

Und der zweite Regelkreis B des Stoffauflaufs 1 umfasst eine Stoffdichte-Regelung, bei dem die flächenbezogene Masse nicht mehr mit dem Düsenauslaufspalt 4, sondern mit einer zonal einstellbaren Konsistenz beeinflusst wird. Hierbei wird zonal einem Stoffstrom QH mit höherer Konsistenz ein Stoffstrom QL mit niedrigerer Konsistenz in der Menge regelbar zugeführt. Ein derartiger Regelkreis samt Verfahren ist beispielsweise aus den Druckschriften EP 0 789 107 B1 und EP 0 785 305 B1 bekannt.And the second control loop B of the headbox 1 includes a consistency control, in which the basis weight no longer with the nozzle outlet gap 4 but is influenced by a zonally adjustable consistency. In this case, zonally a material flow QH with higher consistency, a stream QL with lower consistency in the amount controllably supplied. Such a control loop including method is for example from the publications EP 0 789 107 B1 and EP 0 785 305 B1 known.

Die 4 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens bei Verwendung eines bekannten und stoffdichtebeeinflussten Stoffauflaufs 1. Da der Aufbau dieses Stoffauflaufs 1 im Wesentlichen dem Aufbau des Stoffauflaufs 1 der 3 entspricht, wird auf dessen Beschreibung verwiesen.The 4 shows a schematic representation of a preferred embodiment of a method according to the invention using a known and stoffdichteineinflußten headbox 1 , Because the construction of this headbox 1 essentially the construction of the headbox 1 of the 3 reference is made to its description.

Der dargestellte Stoffauflauf 1 eignet sich in besonderer Weise zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einstellung eines gleichmäßigen Eigenschaftsquerprofils einer Faserstoffbahn 2, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, bezüglich Flächengewicht und Faserorientierung in einer Maschine 100 zur Herstellung der Faserstoffbahn 2 aus wenigstens einer Faserstoffsuspension 3. Der zumindest stoffdichtebeeinflusste Stoffauflauf 1 weist dazu einem mittels einer Blende 5 verstellbaren Düsenauslaufspalt 4 auf, wobei die Verstellung der Blende 5 vorzugsweise mittels einer Vielzahl von betätigbaren Stellgliedern 6, insbesondere Spindeln erfolgt.The illustrated headbox 1 is particularly suitable for use of the method according to the invention for setting a uniform property transverse profile of a fibrous web 2 , in particular a paper, board or packaging paper web, in terms of basis weight and fiber orientation in a machine 100 for the production of the fibrous web 2 from at least one pulp suspension 3 , The at least fabric-density-influenced headbox 1 points to one by means of a diaphragm 5 adjustable nozzle outlet gap 4 on, with the adjustment of the aperture 5 preferably by means of a plurality of actuatable actuators 6 , in particular spindles takes place.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das aktuelle Flächengewichtsquerprofil gemessen und das gewünschte Flächengewichtsquerprofil durch Beeinflussung der sektionalen Stoffdichte in dem Stoffauflauf 1 eingestellt wird, dass gleichzeitig oder anschließend der Düsenauslaufspalt 4 zur Erreichung eines gewünschten Faserorientierungsquerprofils vorzugsweise sektional vergrößert oder verkleinert wird und dass die beiden Querprofile, also sowohl das Flächengewichtsquerprofil als auch das Faserorientierungsquerprofil, jeweils in einen Regelkreis C, D eingebunden werden, wobei die beiden Regelkreise C, D miteinander gekoppelt werden.The inventive method is characterized in that the current basis weight cross-profile measured and the desired basis weight cross-profile by influencing the sectional consistency in the headbox 1 is set, that simultaneously or subsequently the nozzle outlet gap 4 to achieve a desired fiber orientation transverse profile is preferably enlarged or reduced sectionally and that the two cross sections, so both the basis weight cross profile and the Faserorientierungsquerprofil, each in a control loop C, D are involved, the two control loops C, D are coupled together.

Das Flächengewichtsquerprofil wird bevorzugt durch eine Stoffdichte-Regelung C geregelt und das Faserorientierungsquerprofil wird bevorzugt primär durch eine Blendenverstellung und gegebenenfalls sekundär durch seitliche Einströmungen innerhalb des Stoffauflaufs 1 geregelt.The basis weight cross profile is preferably controlled by a consistency control C and the fiber orientation transverse profile is preferably primarily by a diaphragm adjustment and optionally secondarily by lateral inflows within the headbox 1 regulated.

Weiterhin wird für jede Blendenverstellung zur Regelung des Faserorientierungsquerprofils die Auswirkung auf das Flächengewichtsquerprofil bevorzugt modelliert und in der Regelung des Flächengewichtsquerprofils mittels der Stoffdichte-Regelung C bevorzugt berücksichtigt.Furthermore, for each diaphragm adjustment for controlling the fiber orientation transverse profile, the effect on the basis weight transverse profile is preferably modeled and preferably taken into account in the regulation of the basis weight transverse profile by means of the material density control C.

Die einzelnen Regelschritte unter Berücksichtigung etwaiger Totzeiten erfolgen bevorzugt gleichzeitig oder eng beieinander, insbesondere in einem Zeitraum von 0 bis 5 Minuten, vorzugsweise von 3 bis 5 Minuten. Ferner erfolgen die Blendenverstellungen zur Regelung des Faserorientierungsquerprofils in sehr kleinen Schritten, insbesondere in Schritten ≤ 1/10 mm. Die Blendenverstellungen erfolgen mittels einer Vielzahl von betätigbaren Stellgliedern 6, insbesondere Spindeln und zwischen zwei benachbarten Stellgliedern 6, insbesondere Spindeln wird ein Gradient ausgebildet, der auf maximal 2/10 mm begrenzt wird. Ferner liegt zwischen zwei Blendenverstellungen eine Zeitdifferenz vor, die zumindest gleich, vorzugsweise aber größer als die Zeitdifferenz zwischen zwei Verstellschritten der Stoffdichte-Regelung ist. Zudem können aus seitliche und primär die Randbereiche des Faserorientierungsquerprofils beeinflussende Einströmungen innerhalb des Stoffauflaufs 1 in der Regelung berücksichtigt werden.The individual control steps taking into account any dead times are preferably carried out simultaneously or close to each other, in particular in a period of 0 to 5 minutes, preferably from 3 to 5 minutes. Furthermore, the diaphragm adjustments to control the fiber orientation transverse profile are carried out in very small steps, in particular in steps ≤ 1/10 mm. The diaphragm adjustments are made by means of a plurality of actuatable actuators 6 , in particular spindles and between two adjacent actuators 6 , Spindles in particular, a gradient is formed, which is limited to a maximum of 2/10 mm. Furthermore, there is a time difference between two diaphragm adjustments, which is at least equal to, but preferably greater than, the time difference between two adjustment steps of the material density control. In addition, inflows from the side and primarily the edge regions of the fiber orientation transverse profile can influence within the headbox 1 be taken into account in the scheme.

Auch wird wenigstens eines der beiden Querprofile, also das Flächengewichtsquerprofil und/oder das Faserorientierungsquerprofil online und vorzugsweise kontinuierlich erfasst. Die Erfassung kann beispielsweise mittels eines traversierenden Sensors 7 erfolgen. Alternativ kann wenigstens eines der beiden Querprofile, also das Flächengewichtsquerprofil und/oder das Faserorientierungsquerprofil auch offline erfasst und das Ergebnis der Erfassung in die dazugehörige Regelung eingespeist werden.Also, at least one of the two transverse profiles, ie the basis weight transverse profile and / or the fiber orientation transverse profile, is recorded online and preferably continuously. The detection can, for example, by means of a traversing sensor 7 respectively. Alternatively, at least one of the two transverse profiles, that is to say the basis weight transverse profile and / or the fiber orientation transverse profile, can also be detected offline and the result of the detection fed into the associated control.

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art derart verbessert wird, dass an einem stoffdichtebeeinflussten und einem mittels einer Blende verstellbaren Düsenauslaufspalt aufweisenden Stoffauflauf eine effiziente Regelung sowohl des Flächengewichtsquerprofils als auch des Faserorientierungsquerprofils zum Zwecke der Herstellung einer Faserstoffbahn mit besten Qualitäten ermöglicht wird.In summary, it should be noted that a method of the type mentioned above is improved such that at a stoffdichtebeeinfläften and adjustable by means of a diaphragm nozzle outlet headbox efficient control of both the basis weight cross profile and the Faserorientierungsquerprofils for the purpose of producing a fibrous web with best qualities is possible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Stoffauflauf headbox
22: Faserstoffbahn Fibrous web
33: Faserstoffsuspension Fibrous suspension
44: Düsenauslaufspalt Nozzle outlet gap
55: Blende cover
66: Stellglied actuator
77: Sensor sensor
8 8th: Stoffauflaufdüse headbox
99: Faserstoffsuspensionsstrahl Fibrous suspension beam
1010: Bespannung covering
100100: Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn Machine for producing a fibrous web
AA: Regelkreis loop
BB: Regelkreis loop
CC: Regelkreis loop
DD: Regelkreis loop
FGFG: Flächengewicht grammage
FOFO: Faserorientierung fiber orientation
MM: Flächenbezogene Masse area based size
QHQH: Stoffstrom mit höherer Konsistenz Material flow with higher consistency
QLQL: Stoffstrom mit niedrigerer Konsistenz Stream with lower consistency
WW: Wirkbreite effective width

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0978587 B1 [0002, 0034]
EP 0789107 B1 [0004, 0035]
EP 0785305 B1 [0004, 0035]

Claims

Method for setting a uniform transverse property profile of a fibrous web ( 2 ), in particular a paper, board or packaging paper web, in terms of basis weight (FG) and fiber orientation (FO) in a machine ( 100 ) for producing the fibrous web ( 2 ), in particular paper, board or packaging paper web, from at least one pulp suspension ( 3 ) by means of an at least fabric-density-influenced headbox ( 1 ) with one by means of a diaphragm ( 5 ) adjustable nozzle outlet gap ( 4 ), characterized in that the current basis weight cross-section measured and the desired basis weight cross-profile by influencing the sectional density in the headbox ( 1 ), that simultaneously or subsequently the nozzle outlet gap ( 4 ) is preferably enlarged or reduced to achieve a desired fiber cross-sectional profile and that the two cross sections, so both the basis weight cross profile and the Faserorientierungsquerprofil, each in a control loop (C, D) are involved, the two control circuits (C, D) coupled together become.

A method according to claim 1, characterized in that the basis weight cross profile is regulated by a material density control.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the fiber orientation transverse profile primarily by an aperture adjustment and optionally secondarily by lateral inflows within the headbox ( 1 ) is regulated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that for each diaphragm adjustment for controlling the fiber orientation transverse profile, the effect on the basis weight cross profile is modeled and taken into account in the regulation of the basis weight cross profile by means of the material density control.

A method according to claim 4, characterized in that the individual control steps taking into account any dead times simultaneously or close to each other, in particular in a period of 0 to 5 minutes, preferably from 3 to 5 minutes done.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the diaphragm adjustments for controlling the fiber orientation transverse profile in very small steps, in particular in steps ≤ 1/10 mm, take place.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the diaphragm adjustments by means of a plurality of actuatable actuators ( 6 ), in particular spindles, and that between two adjacent actuators ( 6 ), in particular spindles a gradient is formed, which is limited to a maximum of 2/10 mm.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that there is a time difference between two diaphragm adjustments, which is at least equal, but preferably greater than the time difference between two adjustment steps of the material density control.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that lateral and primarily the edge regions of the fiber orientation transverse profile influencing inflows within the headbox ( 1 ) are taken into account in the scheme.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the two transverse profiles, ie the basis weight cross profile and / or the fiber orientation transverse profile is detected online and preferably continuously.

Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that at least one of the two transverse profiles, ie the basis weight cross profile and / or the fiber orientation transverse profile is detected offline and that the result of the detection is fed into the associated control.

Headbox ( 1 ) for a machine ( 100 ) for producing a fibrous web ( 2 ), in particular paper, board or packaging paper web, from at least one pulp suspension ( 3 ), comprising a consistency control (C) and one by means of a diaphragm ( 5 ) adjustable nozzle outlet gap ( 4 ), wherein the adjustment of the diaphragm ( 5 ) preferably by means of a plurality of actuatable actuators ( 6 ), in particular spindles, characterized in that it is provided with appropriate means ( 4 . 5 . 6 , QH, QL) for carrying out the method according to the invention for setting a uniform property transverse profile of the fibrous web ( 2 ), in particular a paper, board or packaging paper web, in terms of basis weight (FG) and fiber orientation (FO) is provided.

Machine ( 100 ) for the production a fibrous web ( 2 ), in particular paper, board or packaging paper web, from at least one pulp suspension ( 3 ) with at least one headbox ( 1 ) according to claim 12.

Use of the method, headbox ( 1 ) and / or the machine ( 100 ) according to one of the preceding claims in the production of a fibrous web ( 2 ), in particular paper, board or packaging paper web, from at least one pulp suspension ( 3 ).