DE1511218A1 - Papierbrei-Aufgabevorrichtung fuer Papiermaschinen - Google Patents

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dr. K. R. EIKENBERG"""biipL^CHEM. W. RÜCKER diplhng. S. LEINE

PATENTANWÄLTE

. P»,_an,a_nw_all8 or. BIKan.arg, HUcter & L.»n., 8 Hannover, Am K^-t ,0/1, . 3 HANNOVER. AM KLAGESMARKT 1O-11

7. April 1966

TELEFON I24O2 UND 124O3

KIMBERIY-GLARKCORP. _KABEl._: β,ρλτ

Unsere Zeichen:

240/338

Papierbrei-Aufgabevorrichtung für Papiermaschinen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufgabe des Papierbreis auf den Siebteil von Papiermaschinen. Bevorzugt ist die Erfindung dabei anwendbar bei einer in neuerer Zeit bekanntgewordenen Aufgabevorrichtung, deren Mündungsteil zwei einander im wesentlichen parallele Platten enthält, zwischen denen ein schmaler Durchtrittschlitz gebildet ist, durch den hindurch die Papierbrei-Aufgabe erfolgt.

Die Platten erteilen bei der vorgenannten Aufgabevorrichtung dem strömenden Papierbrei eine feingradige Turbulenz, durch die im Augenblick der Aufgabe des Papierbreis auf den Siebteil eine gleichmäßige Dispersion der Papierfasern gewährleistet ist. Dies wirkt sich sehr vorteilhaft auf die Qualität der gebildeten Papierbahn aus.

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Die Aufgabevorrichtungen des vorgenannten "Schlitz-Typs" oder "Turbulenz-Typs" haben sich als grundsätzlich sehr gut erwiesen. Sie besitzen allerdings noch einige Nachteile, unter denen besonders ihre große Empfindlichkeit gegen Störzonen (z.B. ungleichmäßige Strömungsrichtungen oder aber großvolumige Wirbel) im strömenden Papierbrei zu erwähnen ist. Diese Nachteile, die im übrigen weiter unten noch im einzelnen ψ diskutiert werden, wirken sich ganz besonders stark bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten (und entsprechend hohen Papierbrei-Drücken) aus.

Mit der Erfindung wird nunmehr eine Papierbrei-Aufgabevorrichtung angegeben, die die bisherigen Nachteile vermeidet, und zwar erfindungsgemäß dadurch, daß der Zufuhranschluß für den Papierbrei rechtwinklig zur Achsrichtung des Mündungsteils angeordnet -ist, und daß sich zwischen dem Zufuhranschluß und dem Mündungateil eine Anzahl von leitkanälen befinden, die die Strömungsrichtung des Papierbreis rechtwinklig gegenüber der Strömungsrichtung im Zufuhranschluß ablenken.

Die Leitkanäle sind zweckmäßig als eine Anzahl von achsparallelen Durchtrittsöffnungen ausgebildet, die sich durch ein im übrigen massives, zwischen dem Zufuhranschluß und dem Mündungsteil der Aufgabevorrichtung angeordnetes Bauteil hindurcherstrecken und die den strömenden Papierbrei gleichförmig zum Mündungsteil hinleiten. Dabei beträgt, um eine ordnungsgemäß rechtwinklige Ablenkung des strömenden

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Papierbreis zu gewährleisten, die Länge der DurchtrittsÖffnungen vorzugsweise etwa das Achtfache ihres Durchmessers. Außerdem sind vorzugsweise die Auslaßenden der Durchtrittsöffnungen schräg nach außen hin erweitert, Bo daß die einlaßseitigen Randkanten der Durchtrittsöffnungen einen größeren Abstand voneinander aufweisen als deren auslaßseitige Randkanten. Dadurch wird einerseits verhindert, daß sich auf der Einlaßseite der Durchtrittsöffnungen Papierfasern an den Randkanten "aufhängen" können, und andererseits wird auslaßseitig eine gleichmäßige Austrittströmung des Papierbreis gewährleistet.

Die Durchtrittsöffnungen können eine Vielzahl von Querschnittsformen besitzen. Bevorzugt haben die Durchtrittsöffnungen die Form von schmalen, rechteckigen Schlitzen, deren Längsmittelebenen sich rechtwinklig zur Achsrichtung des Zufuhranschlusses erstrecken, bzw. die Form von Bohrungen mit im wesentlichen zylindrischen Querschnitt, deren Achsen sich rechtwinklig zur Achsrichtung des Zufuhranschlusses erstrecken.

Im übrigen ist es vorteilhaft, im massiven, die Durchtrittsöffnungen enthaltenden Bauteil ein weiteres Bauteil mit einer Kammer nachzuschalten, deren Einlaßöffnung die Auslässe sämtlicher Durchtrittsöffnungen umschließt und deren Auslaßöffnung die gleiche Stärke besitzt wie der Durchtrittschlitz im Mündungsteil, wobei die Kammer mit sich stetig von der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung hin verengenden Wandungen

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versehen ist. Durch diese Maßnahme wird die Strömung in dem schmalen Durchtrittsschlitz zusätzlich beträchtlich vergleichmäßigt .

Nachfolgend werden die Einzelheiten der Erfindung hinsichtlich des Aufbaus und auch hinsichtlich der Wirkungsweise in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei werden zugleich auch die wesentlichen Vorteile, die mit der Erfindung erzielt werden, im Detail dargelegt. In den Zeichnungen stellen dar: Fig. 1 schematisch die Anordnung einer Aufgabevorrichtung in der Naßpartie einer Papiermaschine ,
Fig. 2 die Draufsicht einer erfindungsgemäß

ausgebildeten Aufgabevorrichtung, Fig. 3 einen Längsschnitt in der Ebene 3-3

der Fig. 2,
Fig. 4 eine Ansicht eines Details in der Ebene

4-4 der Fig. 3,

Fig. 5 in gebrochener Darstellung einen Längsschnitt (entsprechend Fig. 3) einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 6 im vergrößerten Maßstab einen Schnitt in

der Ebene 6-6 der Fig. 5,

Fig. 7 einen Schnitt in der Ebene 7-7 der Fig. 6, Fig. 8 einen der Fig 7 analogen Schnitt für eine

weitere Modifikation der Erfindung.

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Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Papiermaschine ist das zum Erzeugen der Papierbahn dienende Siebgewebe 10 in Form einer endlosen Bahn um Walzen 11 bis 19 herumgelegt. Dieses Siebgewebe kann beispielsweise ein übliches Fourdrinier-Sieb sein, das aus miteinander verwebten Metalldrähten oder aus miteinander verwebten synthetischen Fäden besteht. Zwischen den Drähten bzw. Fäden befinden sich dabei zahlreicheDrdnageöffnungen, durch die hindurch, wenn auf das Siebgewebe ein dünnflüssiger Papierbrei aufgebracht wird, das Wasser aus diesem Papierbrei nach unten abtropfen kann. Dadurch bildet sich auf dem Siebgewebe eine Papierbahn aus.

Die Walze 11, die im Vergleich zu den übrigen Walzen einen verhältnismäßig großen Durchmesser besitzt, wird nachfolgend auch als Stauwalze bezeichnet. Die Walze 19, die mit ihrer Achse in der gleichen Vertikalebene liegt wie die Stauwalze 11, kann als Brustwalze bezeichnet werden. Die Walzen 13, H, 17 und 18 sind einfache Lauf walzen, sie besitzen zwei festliegende lagerenden. Die Walze 12 ist eine Kautschwalze, ihre beiden Lagerenden sind ebenfalls fixiert. Die Walze 16 ist eine übliche Streckwalze, die in Verbindung mit einer nicht weiter dargestellten, simultan auf die beiden lagerenden der Walze einwirkenden Stelleinrichtung zum Straffhalten des Siebgewebes* dient. Die Walze 15 schließlich ist eine übliche

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Führungswalze, deren eines Lagerende festliegt und deren anderes Lagerende (mittels einer nicht weiter dargestellten üblichen Einrichtung) so einstellbar ist, daß das Siebgewebe stets in praktisch dem gleichen Weg über die einzelnen Walzenläuft.

Um die Stauwalze 11 ist außer dem Siebgewebe 10 auch noch eine endlose Pilzbahn 20 herumgelegt, und zwar derart, w daß sie sich zwischen dem Siebgewebe 10 und der Walzenoberfläche befindet. Diese Pilzbahn 20 läuft in der Nähe der Stauwalze 11 über drei einfache Laufwalzen 21 bis 23 sowie eine weitere Walze 24, die als Gegenwalze mit der Kautschwalze 12 zusammenwirkt und sich unmittelbar oberhalb der Kautschwalze befindet. Nach dem Passieren des Spaltes zwischen den Walzen 12 und 24, dient die Filzbahn 20 als alleiniger Träger für die auf dem Siebgewebe 10 gebildete Papierbahn, da die Papierbahn in dem Spalt zwischen den Walzen 12 und 24TOn dem Siebgewebe 10 abgehoben wird und auf der Unterseite der FiIz-

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bahn/haften bleibt. Dabei kann die Pilzbahn 20 die Papierbahn einem geeigneten, dampfbeheizten Trockner zuführen, und sie kann außerdem auch zusammen mit der Papierbahn sowie einem üblichen. Unterfilz durch Pressen hindurchlaufen, in denen eine weitere Entwässerung der Papierbahn stattfindet. Die sich an das ¥alzenpaar 12, 24 anschließenden Stationen sind jedoch in fig. 1 nicht mehr weiter dargestellt. Ihre Einzelheiten sind beispielsweise in den schwebenden Patentanmeldungen

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Nr. K 52 119 VIIb/55d und K 57 956 VIIb/55d näher beschrieben.

Zwischen der Walze 11 und der senkrecht darüber angeordneten Walze 19 ist eine schmale Spaltlücke vorgesehen,

deren Breite im allgemeinen geringer ist als etwa 2,5 cm. Das Siebgewebe 10 überbrückt bei seinem Lauf von der Walze 19 zur Walze 11 diese Spaltlücke. Danach umschlingt das Siebgewebe die Walze 11 in einem Winkel von etwa 180°. Die FiIzbahn 20 hingegen überbrückt die Spaltlücke zwischen den Walzen 19 und 11 nicht, sondern legt sich bereits vor dieser Spaltlücke auf die Oberfläche der Walze 11 auf und bildet dementsprechend auch mit der Walze 11 einen größeren Umschlingungswinkel als das Siebgewebe 10. Im Bereich des unteren Umfangsbogens heben sich das Siebgewebe 10 und die Filzbahn 20 gemeinsam von der Walze 11 ab. Sie laufen sodann gemeinsam zu dem Walzenpaar 12, 24, von dem aus die Filzbahn zur Trockenpartie der Papiermaschine weitergeführt wird, während das Siebgewebe den Rücklauf zur Walze 19 beginnt.

Die Aufgabe des Papierbreis erfolgt mittels einer Aufgabevorrichtung 25 zwischen den Walzen 11 und 19 auf denjenigen Teil des Siebgewebes 10, der die Spaltlücke zwischen den Walzen 11 und 19 überbrückt. Der Papierbrei wird dadurch sandwichartig zwischen dem Siebgewebe 10 und der Filzbahn 20 eingebettet, so daß er in Form dieses Sandwiches die Walze 11 umläuft. Da das Siebgewebe 10 infolge seiner Eigenspannung

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einen beträchtlichen Andruck auf die (ihrerseits an der Walzenoberfläche abgestützte) Pilzbahn 20 ausübt, findet im Bereich der Walzenoberfläche eine starke Entwässerung des Papierbreis statt. Das "weiße Wasser" tritt dabei durch die Drainage öffnungen im Siebgewebe hindurch nach außen, so daß sich zwischen dem Siebgewebe und der Filzbahn die Papierbahn ausbildet. Die Entwässerung der Papierbahn wird noch unterstützt durch die beim Umlauf um die Walze 11 auftretenden Zentrifugalkräfte. Eine weitere Entwässerung findet im übrigen auch noch auf dem Laufweg des Siebgewebe-Papierbahn-Pilzbahn-Sandwiches von der Walze 11 zum Walzenpaar 12, 24 statt. Im Walzenpaar 12, 24 trennt sich die Pilzbahn 20 vom Siebgewebe 10, wobei die Papierbahn, wie schon erwähnt, sich von dem Siebgewebe abhebt, aber an der Unterseite der (im Vergleich zum Siebgewebe sehr viel saugfähigeren) Pilzbahn haften bleibt und zusammen mit der Pilzbahn den weiteren Bearbeitungsstationen zugeführt werden kann.

) Die Papierbrei-Aufgabevorrichtung 25 ist in größeren

Einzelheiten in Pig. 2 bis 4 näher dargestellt. Sie setzt sich im wesentlichen aus einem Zufuhranschluß 26, einem Mündungsteil 27 und zwei Zwischenteilen 28 und 29 zusammen. Der Zufuhranschluß 26 besteht dabei aus einem Einlaßrohr 26a von relativ großem Durchmesser, einem Auslaßrohr 26b von relativ geringem Durchmesser und einem sich verengenden Verbindungsstück 26c, das die beiden Rohrteile 26a und 26b mit-

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einander verbindet.

Das Zwischenteil 28 ist ein im wesentliciien massives Bauteil, durch, das sieh eine Anzahl von Bohrungen 30 hindurcherstrecken. Diese Bohrungen sind in vertikalen Reihen a und b (Pig. 4) versetzt zueinander angeordnet, und zwar derart, daß jede Reihe a drei Bohrungen 30 aufweist, während jede Reihe b nur zwei Bohrungen enthält. Die Bohrungen der Reihen a befinden sich dabei in drei Horizontalebenen c, e und g, während die Bohrungen der Reihen b sich in dazwischenliegenden Horizontalebenen d und f befinden. Der Zufuhranschluß 26 besitzt an seiner einen Seite eine Seitenöffnung 26d und ist so mit dem Zwischenteil 28 verschraubt, daß die Bohrungen 30 sämtlich in Verbindung mit der Seitenöffnung 26d stehen.

In dem zeichnerisch dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel ist für die Bohrungen 30 ein Durchmesser von ungefähr 1y mm angenommen. Die Reihen a besitzen untereinander einen Abstand von ungefähr 29 mm, und desgleichen sind auch die Reihen b untereinander jeweils ungefähr 29 mm voneinander entfernt. Der Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden Horizontalebenen c bis g beträgt jeweils ungefähr 25 mm. Dadurch ergibt sich insgesamt, von der Seitenöffnung 26c her gesehen, für das Zwischenteil 28 eine Öffnungsfläche von rund 42 <f>.

Generell sollte der Durchmesser der Bohrungen 30 und der Abstand der einzelnen Reihen bzw. Horizontalebenen so ab-

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gestimmt sein, daß sich zwischen den Randkanten der Bohrungen 30 ein Mindestabstand von ungefähr 9 mm einstellt. Falls nämlich die Randkanten der Bohrungen 30 sehr eng beieinanderliegen oder einander berühren oder gar einander überlappen, besteht die Gefahr, daß sich beim Einfließen des Papierbreis vom Zufuhranschluß 26 über die Seitenöffnung 26d in die Bohrungen 30 Papierfasern an den schmalen, "scharfen" Kantenbereichen der Bohrungen 30 aufhängen können. Bei einem Minimumabstand von ungefähr 9 mm (der bei dem vorangehend erläuterten Zahlenbeispiel erfüllt ist ), ist diese Gefahr hingegen praktisch vollständig vermieden.

Die Bohrungen 30 besitzen über den größten Teil ihrer Länge hinweg einen konstanten Durchmesser,sind jedoch im Bereich ihrer zum Zwischenteil 29 hinweisenden Mündungen mit Erweiterungen 30a versehen. Diese Erweiterungen 30a haben, wie weiter unten noch im einzelnen erläutert werden wird, den Hauptzweck, die Öffnungsfläche des Zwischenteils 28 auf der Seite des Zwischenteils 29 so weit zu vergrößern, daß sich beim Austritt des Papierbreis aus den Bohrungen 30 keine nennenswerte Bildung von separaten Strahlen ergeben kann. Vorzugsweise sollte der Öffnungswinkel der Erweiterungen 30 nicht allzugroß sein. Als besonders günstig hat sich für diesen Öffnungswinkel ein Wert von größenordnungsmäßig 7° erwiesen.

In dem weiter vorn erläuterten Zahlenbeispiel kann der Bereich des konstanten Durchmessers der Bohrungen 30 etwa

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118 mm lang sein, während die Erweiterungen 30a eine Länge von ungefähr 60 mm besitzen können. Dies ergibt für die Stärke des Zwischenteils 28 einen Wert von ungefähr 178 mm. Der Durchmesser der Mündungen der Erweiterungen 30a beträgt etwa 25 mm, so daß durch die Erweiterungen der Minimumabstand zwischen den einzelnen Bohrungen auf ungefähr 3 mm verringert ist. Dies bedeutet, daß die Öffnungsfläche des Zwischenteils 28 auf der Seite des Zwischenteils 29 sich von 42 % auf 68 # erhöht hat.

Das sich an das Zwischenteil 28 anschließende Zwischenteil 29 ist mit einem kammerartigen Hohlraum 31 versehen, dessen zum Zwischenteil 28 hin gerichtete öffnung 31a sehr breit und dessen gegenüberliegende, also zum MünduEgsteil 27 der Aufgabevorrichtung 25 hinweisende öffnung 31b sehr schmal bemessen ist. Zwischen den beiden öffnungen 31a und 31b ist die Kammer 31 mit einem kurvenförmigen Wandabschnitt 31c versehen, durch den der Kammerquerschnitt stetig von der großen Breite der öffnung 31a auf die geringe Breite der öffnung 31b vermindert wird. Um zu gewährleisten, daß die Breite der Kammer 31 nicht zu rasch abnimmt, ist es wünschenswert, das Zwischenteil 29 mit ähnlicher Stärke auszubilden wie das Zwischenteil 28, z.B. mit einer Stärke von etwa 150 mm.

Konstruktiv besteht das Zwischenteil 29 aus zwei Gehäuseabschnitten 32 und 33, die mit dem massiven Zwischenteil

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28 verschraubt sind und ihrerseits zwei Einsatζstücke 54 und

35 tragen, die die Wandungen der Kammer 31 bilden. Diese Einsatzstücke 34 und 35 können dabei mit den jeweils zugeordneten Gehäuseabschnitten 32 bzw. 33 verschraubt sein. Im übrigen ist es aber auch möglich, die Gehäuseabsennitte und die Einsatzstücke anderweitig miteinander zu verbinden oder sie aus einem Stück herzustellen.

Auch der Mündungsteil 27 ist aus zwei Gehäuseabschnitten

36 und 37 zusammengesetzt. An diesen beiden Gehäuseabschnitten sind jeweils ein geflanschter Einsatz 38 sowie zwei flache Platten 39 und 40 befestigt. Die Teile 38, 39 und 40 bilden dabei an den beiden Gehäus'eabschnitten zwei eina-nder parallel gegenüberliegende, planare Flächen 41 und 42, die einen schmalen schlitzartigen Durchtritt 43 begrenzen. Der Durchtrittsschlitz 43 ist mit der schmalen Öffnung 31b der Kammer 31 im Zwischenteil 29 ausgefluchtet.

Zwischen den Platten 39 und 40 sind jeweils Verbindungsstücke 44 bzw. 45 angeordnet. Diese Verbindungsstücke sind durch Zugbolzen 46 in ihrer lage fixiert. Im übrigen greifen an den Platten 40 in der Nähe ihrer äußeren Enden 40a noch Justierbolzen 47 an, die für eine vollständige Parallelität der Plattenenden in Schlitz-Längsrichtung (also in der Darstellung der Fig. 3 senkrecht zur Zeichenebene) sorgen. Die Plattenenden 40a sind relativ scharfkantig ausgebildet.

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Zum Betrieb der vorangehend erläuterten Aufgabevorrichtung wird der Papierbrei dem großen Einlaßrohr 26a des Zufuhranschlusses 26 zugeführt. Von dort aus fließt der Papierbrei in das Verbindungateil 26c und dann weiter in die Bohrungen 30 des Zwischenteils 28. Ein geringer Anteil des augeführt en Papierbreie, der etwa im Bereich zwischen 7 und 15 96 der Gesamtmenge an zugeführtem Papierbrei liegt, gelangt jedoch nicht in die Bohrungen 30 hinein, sondern tritt über das Auslaßrohr 26b wieder aus dem Zufuhranschluß 26 aus. Dadurch ist sichergestellt, daß sich in der Nähe der Bohrungen im Zufuhranschluß 26 keine "toten Enden" ausbilden können.

Die Bohrungen 30 bewirken, daß der strömende Papierbrei von seiner ursprünglichen Strömungsrichtung (Längsrichtung des Zufuhranschlusses 26) rechtwinklig in die Axialrichtung der Bohrungen 30 gleichförmig abgelenkt wird. Der Papierbrei durchströmt dabei die Bohrungen 30 mit einer relativ geringen Geschwindigkeit. Der Druck des Papierbreis bleibt jedoch relativ hoch, und ea bildet sich in den Bohrungen 30 auch nur eine geringe !Turbulenz aus, da der Bohrungsdurchmesser relativ groß ist. Die verhältnismäßig große Länge des zylindrischen Teils der Bohrungen 30 (die in dem weiter vorn erwähnten Zahlenbeispiel 118 mm beträgt) trägt wesentlich dazu bei, daß der strömende Papierbrei gleichförmig in rechtem Winkel zu seiner ursprünglichen Strömungsrichtung abgelenkt wird.

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Zusätzlich ist durch die große Länge der Bohrungen 30 natürlich aber auch noch für das Zwischenteil 28 eine beträchtliche Festigkeit und Stabilität gewährleistet.

Wegen der !Datsache, daß der Mindest abstand zwischen den Randkanten benachbarter Bohrungen 30 etwa 9 mm beträgt, können als dem strömenden Papierbrei keine Fasern an den Randbereichen der Bohrungen 30 hängen bleiben. Beispielsweise liegt die Faserlänge Ton Kraft- und Sulfit-Fasern (die als relativ lange Fasernanzuaehen sind) generell in der Größenordnung von ungefähr 3 mm. Fasern dieser Länge (und natürlich auch Fasern. von noch geringerer Menge) können sich aber niemals derart quer über die Randbereiche zwischen benachbarten Bohrungen 30 legen, daß ihr eines Ende in die eine Bohrung und ihr anderes Ende in die andere Bohrung hineinragt. Mit anderen Worten wird durch die große Breite dieser Randbereiche tatsächlich ein Hängenbleiben der Fasern wirksam verhindert.

Von den Bohrungen 30 aus gelangt der Papierbrei über die Erweiterungen 30a in die Kammer 31, die im zweiten Zwischenteil 29 gebildet ist. Sa der öffnungswinkel der Erweiterungen 30a vorzugsweise in der Größenordnung von 7° liegt, kann sich keine wesentliche Trennung zwischen den Wandungen der Erweiterungen 30a und dem strömenden Papierbrei einstellen, d.h. es werden durch die Erweiterungen 30a in dem strömenden Papierbrei kein« Wirbel erzeugt. Weiterhin ergeben sich auch

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an den Mündungen der Erweiterungen 30a keine in die Kammer 31 hineingerichteten "Papierbrei-Strahlen", weil durch die Erweiterungen 30a die Öffnungsfläche des Zwischenteils 28 ■ af 68 $> vergrößert bzw. der Abstand der Öffnungs-Randkanten auf ungefähr 3 mm verringert wird.

In der Kammer 31 im Zwischenteil 29, und zwar in Richtung von der breiten Kammeröffnung 31a zur schmalen Kammeröffnung 3ib, verringert sich die Schichtstärke des strömenden Papierbreis stetig, wobei sich die Strömungsgeschwindigkeit beträchtlich erhöht, während der Druck des Papierbreis ab-, nimmt. Die Kammer 31 bewirkt eine Vergleichmäßigung der Strömung in längerichtung der Aufgabevorrichtung 25 (d.h. in Richtung der Maschinenbreite, die gleich ist der Axialrichtung des Zufuhranschlusses 26), so daß längs des Durchtrittschlitzes 43» von dessen einem Ende bis zu dessen anderem Ende der Papierbrei praktisch den gleichen Druck und auch die gleiche Geschwindigkeit besitzt.

Bei dem schon erwähnten Zahlenbeispiel beträgt die Breite der großen Kammeröffnung 31a ungefähr 12? mm und die Breite der schmalen Kammeröffnung 31b ungefähr 10 mm. Wegen der Tatsache, daß die Stärke des Zwischenteils 29 vorzugsweise etwa 150 mm beträgt und dementsprechend auch die Kammer 31, in Strömungsrichtung gesehen, eine Länge von ungefähr 150 mm besitzt, bedeutet dies, daß die Abnahme der Schicht-

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stärke des strömenden Papierbreis in der Kammer 31 nicht unzulässig abrupt erfolgt. Demzufolge können sich keine nennenswerten Separationszonen zwischen dem Papierbrei und den Wandungen der Kammer 31 ergeben, so daß sich auch praktisch keine Wirbel innerhalb der Kammer 31 in dem Papierbrei ausbilden können.

Während des Durchströmens des Durchtrittschlitzes 4-3 wird dem Papierbrei eine feingradige Turbulenz erteilt, und zwar infolge der Reibung zwischen dem strömenden Papierbrei und den verhältnismäßig dicht einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen 41 und 42 des Schlitzes 43. Nach dem Durchströmen des Schlitzes 43 tritt der Papierbrei (an den Außenkanten 40a) aus der Aufgabevorrichtung 25 aus. Er gelangt sodann, wie schon erwähnt, im Bereich der Spaltlücke zwischen den Walzen 11 und 19 auf das Siebgewebe 10. Die dem Papierbrei innerhalb des Schlitzes 43 erteilte feingradige Turbulenz führt dabei zu dem wünschenswerten, sehr vorteilhaften Ergebnis, daß die auf dem Siebgewebe gebildete Papierbahn quer zur Laufrichtung des Siebgewebes (also quer zur Maschinenrichtung) nahezu die gleiche festigkeit bekommt, wie in der Mas chinenr1chtung.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß die vorangehend beschriebene Papierbrei-Aufgabevorrichtung eine Aufgabevorrichtung vom "Turbulenz-Typ" (also eine solche, bei der der Papierbrei zwischen zwei parallelen, verhältnismäßig

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nahe beieinanderliegenden Platten abgegeben wird) ist, die in besonders vorteilhafter Weise an die hohen, für große Arbeitsgeschwindigkeiten (d.h. für große Bildungsgeschwindigkeiten der Papierbahn) wünschenswerten Papierbrei-Drücke angepaßt ist. Der Papierbrei wird nämlich unter hohen Drücken von der Seite her durch den zylindrischen bzw. runden Zufuhranschluß 26 hindurch der Aufgabevorrichtung zugeführt, und es erfolgt dann innerhalb der Aufgabevorrichtung ein sorgfältiger Druckabbau, bevor der Papierbrei den Schlitz zwischen den parallelen Platten erreicht. Die runden Wandungen des Zufuhranschlusses 26 können den durch die Papierbrei-Drücke hervorgerufenen Beanspruchungen sehr gut widerstehen, während bei den bisher bekannten Aufgabevorrichtungen, bei denen der Papierbrei z.B. vom Maschinenende her direkt zwischen die flachen Platten geleitet wird, keine vergleichbar gute Druckbeständigkeit gegeben ist. Im übrigen besitzt die vorangehend beschriebene Aufgabevorrichtung trotz ihrer außerordentlich guten Druckbeständigkeit einen kompakten Aufbau, ein geringes Gewicht und eine einfache Konstruktion. Die in den Zwischenteilen 28 und 29 enthaltenen Einrichtungen zur Verteilung und Führung des strömenden Papierbreis stellen sicher, daß die Papierbrei-Strömung quer zur Maschinenrichtungvon dem einen Ende der Aufgabevorrichtung bis zu deren anderen Ende optimal gleichförmig ist. Wegen

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der relativ großen Länge der Bohrungen 30 wird der Papierbrei sehr wirksam aus der ursprünglichen Strömungsrichtung, die er im Zufuhranschluß 26 besitzt, rechtwinklig abgelenkt·? Um dabei diese Ablenkung ordnungsgemäß zu gewährleisten, d.h. um zu verhindern, daß der Papierbrei die Aufgabevorrichtung in einem schiefen Winkel, bezogen auf die Maschinenrichtung, durchströmt (wie dies bei Verwendung einer einfachen, verhältnismäßig dünnwandigen perforierten Platte anstelle des Zwischenteils 28 beobachtet wurde), sollte die länge der Bohrungen 30 vorzugsweise achtfach größer sein, als der Bohrungs-Durchmesser. Zusätzlich gewährleistet aber auch die teilweise Rezirkulation des Papierbreis durch das Auslaßrohr 26b des Zufuhranschlusses 26 hindurch eine gute Strömungsverteilung des in die Bohrungen 30 einströmenden Papierbreis.

Die Bohrungen 30 weisen an ihren Eintrittsenden einen geringeren Durchmesser auf als an ihren Austrittsenden. Dadurch lassen sich auf der Eintrittsseite des Zwischenteils 28 jegliche schmalen, scharfen Grate zwischen den Bohrungen 30 vermeiden, so daß auf der Eintrittsseite des Zwischenteils 28 keine Fasern aus dem Papierbrei hängenbleiben können. Außerdem können aber auch wegen der erweiterten Austrittsenden 3Öa der Bohrungen 30 auf der Austrittsseite des Zwischenteils 28 nicht die scharf begrenzten Papierbrei-Strahlen auftreten, die bei

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engen, düsenartigen Austrittsenden der Bohrungen 50 zu befürchten sind.

Die Kammer 51 im zweiten Zwischenteil 29 besitzt keine scharfwinklig gebogenen Flächen, sondern verengt sich graduell von der relativ breiten Eintrittsöffnung aus zu der relativ schmalen, schlitzartigen Austrittsöffnung« Daher können beim Durchströmen der Kammer 51 auch keine Separationszonen auftreten, in denen sich die Strömung des Papierbreis von den Kammerwandungen abhebt. Dies wiederum hat zur Folge, daß in dem strömenden Papierbrei keine großvolumigen Wirbel auftreten können, die au Störungen und Schlieren in der Papierbahn führen. Im übrigen bewirkt die sich verengende Kammer 51 zusammen mit dem schmalen Durchtrittsschlitz 45 auch noch eine sehr gute Vergleichmäßigung der Papierbrei-Strömung in Schlitz-Längsrichtung (d.h. quer zur Maschinenrichtung) die beträchtlich zur Gleichförmigkeit der Papierbahn quer zur Maschinenrichtung beiträgt.

Bei der vorangehend erläuterten Papierbrei-Aufgabevorrichtung ist mithin zwischen dem Zufuhranschluß 26 und den Außenkanten des DurchtrittSchlitzes 45 ein gut abgestimmter, gradueller Übergang von Strömungskanälen vorhanden, in denen die hohen Papierbrei-Drücke abgebaut werden, in denen zugleich aber auch das Auftreten irgendwelcher Störungen in der Strömung des Papierbreis sicher vermieden sind. Dadurch tritt der Papierbrei in einem optimal günstigen Zustand in den Schlitz

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ein, so daß die in dem Schlitz 43 dem strömenden Papierbrei erteilte feingradige Turbulenz voll zum Tragen kommen kann. Dabei kann sich auf dem Siebgewebe selbst bei hohen und sehr hohen Arbeitsgeschwindigkeiten eine Papierbahn von gleichförmiger Schichtstärke und gleichmäßiger Verteilung der Paserrlchtung (also praktisch gleichmäßiger Festigkeit in Maschinenrichtung und quer zur Maschinenrichtung) ausbilden, ohne daß die (bei herkömmlichen Aufgäbevorrichtungen häufig beobachtete) Gefahr besteht), daß sich infolge von großvolumigen Virbein oder sonstigen Strömungs-Störungen in dem engen Durchtritt sscbli ta 43 Störzonen ausbilden, die in der gebildeten * Papierbahn zu Gebieten von verminderter Schichtdicke führen. Da das zweite Zwischenteil 29 vorzugsweise nur ungefähr 125 bis 150 mm lang 1st (gemessen in Strömungsrichtung), ist mithin das als Strömungsumlenker wirkende erste Zwischenteil 28 sehr dicht vor der "Turbulenz-Düse" angordnet, die durch die Teile 38, 39 und 40 (also dem Schlitz 43) gebildet ist. Irgendwelche Verteilungswalzen, Verteilungsstäbe oder Beruhigungeabschnitte, die eine alternierende Beschleunigung oder Verzögerung der Papierbrei-Strömung bewirken, brauchen nicht vorgesehen zu sein, sondern können ersatzlos entfallen.

Die Bohrungen 30 in dem Zwischenteil 28 lassen sich leicht herstellen. Beispielsweise kann das Zwischenteil 28 aus rostfreiem Stahl oder Bronze bestehen, und die Bohrungen 30 können entweder bei der Herstellung mit eingeformt sein oder

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aber auch nachträglich eingebohrt sein. Der vorangehend verwendete Ausdruck "Bohrungen" soll jedenfalls alle üblichen Methoden der Herstellung von sich durch das. Zwischenteil 28 hindurcherstreckenden öffnungen einschließen.

Das Zwischenteil 28 hat im übrigen noch die funktion eines Verbindungsstückes bzw. Aussteifungsstückes für die übrigen Teile der Aufgabevorrichtung. Es besitzt trotz der Bohrungen 30 eine ausreichende Festigkeit, um zu verhindern, daß sich die Seitenöffnung 26 d im Zufuhranschluß 26 unter den hohen Drücken des Papierbreis aufweiten kann. Auch wirkt es einem Auseinanderklaffen der im zweiten Zwischenteil 29 bzw. im Mündungsteil 27 der Aufgabevorrichtung ^vorgesehenen oberen und unteren Gehäuseabschnitte 32, 33 bzw. 36, 37 entgegen, so daß diese Gehäuseabschnitte nicht unter dem Druck des Papierbreis (der auf die Teile 34, 35, 38, 39 und 40 einwirkt) auseinanderklaffen können. Die der Aufgabevorrichtung durch das Zwischenteil 28 erteilte hohe Strukturfestigkeit ist · besonders wichtig bei Papiermaschinen mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit, da in solchen Maschinen besonders hohe Papierbreidrücke benutzt werden müssen. Im Zusammenhang mit solchen hohen Drücken 1st natürlich auch eine möglichst kurze Baulänge für das zweite Zwischenteil 29 bedeutsam, damit sich zwischen dem Austrittsende des Zwischenteils 28 und dem Eintrittsende des Schlitzes 43 für die in Spreizrichtung wirkenden, auf dem Druck des Papierbreis beruhenden Kräfte ein möglichst kurzer

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"Hebelarm" in bezug auf die Verschraubung der Gehäuseabsehnitte 32 und 33 mit dem Zwischenteil 28 ergibt.

Da das Zwischenteil 28 vorzugsweise ebenfalls verhältnismäßig kurz gehalten ist (nämlich in seiner Länge in der Größenordnung von rd. 150 mm liegt), ergibt sich ein nur

geringer Abstand zwischen dem Zufuhranschluß 26 und dem Schlitz 43. Dies führt in vorteilhafter Weise dazu, daß in der Papierbrei-Strömung vom Zufuhranschluß 26 zum Schlitz 43 nur ein verhältnismäßig geringer Druckverlust auftritt. Allgemein läßt sich sagen, daß die Baulänge des Zwischenteils 28 einer seits durch die strukturelle festigkeit diktiert ist, die das Zwischenteil 28 haben muß, um die oberen G-ehäuseabschnitte 32, 36 und die unteren Gehäuseabschnitte 33, 37 sowie die Kanten der Stitenöffnung 26d zusammen-zuhalten, und daß andererseits.auch die Forderung nach einer ausreichenden Länge der Bohrungen 30 zu berücksichtigen ist, damit die rechtwinklige Ablenkung der Papierbrei-Strömung ordnungsgemäß sichergestellt ist. In dieser Hinsicht hat sich eine Baulänge des Zwischenteils 28 von dem Sechsfachen des geringsten Durchmessers der einzelnen Bohrungen 30 als ausreichend erwiesen. Zahlen mäßig stellt eine Gesamtlänge von ungefähr 125 mm für die Bohrungen 30 im wesentlichen die minimal wünschenswerte Länge dar.

Vorangehend wurden für gewisse Abmessungen einzelner Bestandteile der Aufgabevorrichtung 25 Zahlenbeispiele angege-

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ben. Natürlich, ist die Erfindung aber nicht .auf die Verwendung solcher ZabJLenwerte beschränkt. So sollen die Stege an dem Eintxittsend® der Bohrungen 30 so schmal als möglich sein, andererseits aber auch ein "Aufhängen" von Papierbrei-Fasern verhindern. Dieses Ziel wird mit der als Beispiel angegebenen Stegbreite*von ungefähr 9 ram gut erreicht, aber eine Stegbreite in der Größenordnung von 6 bis 7 mm ist in zahlreichen Fällen ebenfalls zulässig.

Weiterhin ist der Durchmesser der Bohrungen 30 in erster Linie durch die zulässige Stegbreite am Austrittsende der Bohrungen 30 bestimmt sowie auch durch wirtschaftliche Über legungen beim Einbohren bzw. "Eingießen¹¹ oder Einformen der Bohrungen. Ein Bohrunge-Durchmesser von ungefähr 19 mm stellt den optimalen Wert dar, jedoch können die Durchmesserwerte durchaus im Bereich zwischen z.B. 12 und 19 mm liegen. Natürlich ist es dabei zweckmäßig, bei geringerem Durchmesser der Bohrungen 30 die Anzahl der Bohrungen zu erhöhen und entsprechend auch die Anzahl der vertikalen Reihen bzw. Horizontalebenen (vergl. Fig. A) zu vergrößern.

Die Breite der Stege zwischen den Bohrungen 30 am ■"•ustrittsende des Zwischenteil! 28 sollte so gering wie möglich gehalten sein. In dieser Hinsicht stellt der vorangehend gegebene Zahlenwert von rd. 3 mm bereits etwa die obere Grenze dar, und eine Stegbreite in der Größenordnung von ungefähr 1,5an wird für günstiger gehalten. Die maximale Entfernung zwischen

♦Unter dem Begriff "Stegbreite" wird hierbei - 24 der Kantenabstand zwischen zwei benachbarten Bohrungen entlang ihrer verbindenden Mittellinie verstanden. _{g 098 45 /0} 3 ₀₃

irgendeinem Punkt auf einem Steg und der nächstgelegenen Bohrung 30 sollte am Austrittsende der Bohrungen vorzugsweise nicht größer als ungefähr 3 mm sein. Diese Forderung beschränkt den maximalen Durchmesser der Bohrungen 30 auf den Wert von rd. 25 mm.

Da einerseits die Stegbreite am Austrittsende der Bohrungen 30 nich/*größer als rd. 3 mm sein soll, und da andererseits die Stegbreite zwischen den Bohrungen 30 am Eintrittsende im Bereich zwischen 6 bis 9 mm liegen soll, ist es erforderlich, den Durchmesser der Bohrungen am Austrittsende zu vergrößern. Um einen minimalen Druckverlust zu erhalten und um auch die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Schlamm und Ablagerungen zu vermindern, ist am Austrittsende der Bohrungen 30 eine Erweiterung mit schrägen Wandungen zweckmäßig (wenngleich in gewissen Fällen auch durchaus eine Erweiterung in einer oder mehreren Stufen vorgesehen sein kann) Der öffnungswinkel für die Erweiterungen wurde mit vorzugsweise 7° angegeben, aber er kann ohne weiteres im Bereich von 3° bis 10° liegen.

Es sei abschließend noch erwähnt, daß anstelle der zylindrischen Bohrungen 30 im Zwischenteil 28 auch durchaus andere Formen von Durchtrittsöffnungen verwendet werden können. So ist beispielsweise in Fig. 5, 6 und 7 eine geschlitzte Konstruktion erläutert.

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Ih der Darstellung der Pig. 5 besitzt das Teil 50, das dem Zwischenteil 28 gemäß I¹Ig. 2 bis 4 entspricht, eine Anzahl von durchgehenden Schlitzen 51 von rechteckigem Querschnitt. Diese Schlitze sind durch Rippen bzw. Trennwandungen 52 definiert, die sich rechtwinklig zu den im Mündungsteil 27 liegenden Platten 39 und 40 erstrecken. Über den größten Teil ihrer länge (beispielsweise über eine länge von rd. 75 mm, bezogen auf eine Gesamtlänge von etwa 125 mm) sind die Rippen 52 mit einer gleichförmigen Wandstärke versehen, während sich im restlichen Teil ihrer länge die Wandstärke stetig vermindert. Dadurch ergeben sich am Auslaßende der Schlitze 51 schräg nach außen gespreizte Wandabschnitte 51a und 51b, die eine entsprechen· de Erweiterung der Schlitz-Auslaßöffnungen gegenüber den Schlitzeinlaßöffnungen zur Folge haben.

Die Rippen 52 erstrecken sich zwischen zwei massiven Abschnitten 50a und 50b des Zwischenteils 50 und sind vorzugsweise mit den Abschnitten 50a und 60b aus einem Stück gegossen. Im übrigen sind auch die Abschnitte 50a und 50b im Bereich der Schlitz-Auslaßöffnungen in der gleichen Weise abgeschrägt wie die Rippen 52, so daß sich auch im Bereich der oberen und der unteren Schlitzkanten schräg nach außen erweiterte Wandabschnitte 51e und 51d ergeben (Fig. 7). Die Wandstärke der Rippen 52 kann unterschiedlich sein. Voraugewtiit liegt di· WandetÄrk· dieser Rippen, und damit also auch dl· SiatrlttMtitig· Sttg-

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breite 52b zwischen zwei benachbarten Schlitzen 51 im Bereich zwischen ungefähr 6 mm und 9 mm. Die austrittseitige Stegbreite 52a zwischen zwei benachbarten Schlitzen besitzt vorzugsweise einen Wert zwischen ungefähr 1,5 mm und 3mm. Die Breite der Schlitze 51 selbst kann bevorzugt im Bereich zwischen ungefähr 12 und 25 mm liegen. Die Länge der Schlitze 51 kann den schon erwähnten Wert von rd. 125 mm aufweisen, liegt aber vorzugsweise im Bereich zwischen 150 mm und 250 mm. Die Höhe H der Schlitze 51 (Fig. 7) hat vorzugsweise den Wert von rd. 63 mm bis 125 mm.

Hinsichtlich ihrer Wirkung auf den Papierbrei unterscheiden sich die Schlitze 51 nicht von den schon eingehend besprochenen Bohrungen 30. In einzelnen fällen lassen sich die Schlitze 51 aber leichter herstellen als die Bohrungen Im Beispiel der Pig. 8 sind anstelle der Rippen 52, die mit den beiden Abschnitten 50a und 50b des Zwischenteils 50 aus einem Stück bestehen, gesonderte Trennwände 55 verwendet, zwischen denen Schlitze 56 ausgebildet sind. Diese Trennwände 55 sind aus flachen, plattenartigen Werkstücken hergestellt und mittels Schweißnäten 58 und 59 mit den Abschnitten 57a und 57b,(die den Zwischenteil-Abschnitten 50a und 50b entspre chen) verschweißt. Hinsichtlich ihrer Dineneionierung unter scheiden sich die Trennwände 55 aber nicht von den vorangehend besprochenen Rippen 52. Sie bilden Schlitie 56 von der gleichen

i, die auch die Schlitze 51 aufweisen. An ihren

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OHlQiNAL

austrittseitigen Ende sind sie mit schräg nach außen verlaufenden Erveiterungen 56a und 56b versehen, die den Wandabschnitten 51a und 51b entsprechen. Im übrigen kann die aus-

■ ■ ■ ■ ■ ■ i

trittseltige und auch die eintrittseitige Stegbreite, die durch die Trennwände 55 zwischen zwei benachbarten Schlitzen 56 gebildet wird, gleich sein der durch die Rippen 52 gebildeten Stegbreite.

Vorangehend wurden als spezielle Beispiele Bohrungen von runden Querschnitt und Schlitze 51 bzw. 56 von rechteckigem Querschnitt erläutert. Natürlich können aber auch in.dem Zwischenteil 28 (bzw. 50 bzw. 57) Durchtrittsöffnungen von noch anderer Querschnittsform vorgesehen sein, beispielsweise Durchtrittsöffnungen von sechseckiger Querschnitteform.

- Ansprüche -

SRE/gü

9 0 9 8 4 5/ G 3 0 3_; . ; _BAD

Claims (8)

Ansprüche :

1. Papierbrei-Aufgäbevorrichtung für Papiermaschinen, vorzugsweise für solche Papiermaschinen, deren Aufgabevorrichtung ein Mündungsteil mit zwei einander im wesentlichen parallelen Platten enthält, zwischen denen ein schmaler Durchtrittsschlitz gebildet ist, durch den hindurch die Aufgabe des Papierbreis auf den Siebteil der Papiermaschine erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhranschluß für den Papierbrei rechtwinklig zur Achsrichtung des Mündungsteils angeordnet ist, und daß sich zwischen dem Zufuhranschluß und dem Mündungsteil eine Anzahl von Leitkanälen befinden, die die Strömungsrichtung des Papierbreis rechtwinklig gegenüber der Strömungsrichtung im Zufuhrärischluß ablenken.

2. Aufgabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitkanäle als eine Anzahl von achsparallelen Durchtrittsöffnungen ausgebildet sind, die sich durch ein im übrigen massives, zwischen dem Zufuhranschluß und dem Mündungsteil angeordnetes Bauteil hindurch erstrecken.

- A2 -

90 9 8 4 5 /03 0.3 . :■·.·..■ ,

-JA-

3. Aufgabevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Randkanten der Durchtrittsöffnungen auf der Einlaßseite voneinander einen Abstand von etwa 6 bis 9 mm aufweisen, um ein Aufhängen von Papierfasern aus dem strömenden Papierbrei zu vermeiden.

4. Aufgabevorrichtung nach Anspruch 2 oder 3« dadurch gekennzeichnet, daß die Randkanten der Durchtrittsöffnungen auf der Auslaßseite voneinander einen Abstand von etwa 1,5 bis 3 mm aufweisen, um eine gleichmäßige Austrittströmung des Papierbreis zu gewährleisten.

5. Aufgabevorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Durchtrittsöffnungen etwa das Achtfache ihres Durchmessers beträgt und daß die Auslaßenden der Durchtrittsöffnungen schräg nach außen hin erweitert

6. Aufgabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen die 3?orm von schmalen, rechteckigen Sehlitzen besitzen, deren·Längsmittelebenen senkrecht zur Achsrichtung des Zufuhranschlusses verlaufen.

- A3 -

9.0 9 8.4 5/0 3 0 3-

3D

7. Aufgabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 his 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen die Form von Bohrungen mit im wesentlichen zylindrischem Querschnitt besitzen, deren Achsen senkrecht zur Achsrichtung des Zufuhranschlusses verlaufen.

8. Aufgabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem massiven, die Durchtrittsöffnungen enthaltenden Bauteil ein weiteres Bauteil mit einer Kammer nachgeschaltet ist, deren Einlaßöffnung die Auslässe sämtlicher Durchtrittsöffnungen umschließt und deren Auslaßöffnung die gleiche Stärke besitzt wie der Durchtrittsschlitz im Mündungsteil, wobei die Kammer mit sich stetig von der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung hin verengenden Wandungen versehen ist.

KRE/gü

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