DE19830872A1

DE19830872A1 - Turbulenzerzeuger

Info

Publication number: DE19830872A1
Application number: DE1998130872
Authority: DE
Inventors: Josef Frey
Original assignee: Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 1998-07-10
Filing date: 1998-07-10
Publication date: 2000-01-13

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Turbulenzerzeuger einer Papier- oder Kartonmaschine mit einer Vielzahl von Kanälen, die durch ein Bündel von Rohren (2, 3) gebildet wird, welches eine Einlaufseite und eine Auslaufseite, mit einer ebenen Auslauffläche (5) aufweist, die durch die Enden der Rohre gebildet werden, wobei die Rohre zumindest im Bereich der Auslaufseite Außenflächen aufweisen, die sich bündig an die Außenflächen der jeweils benachbarten Rohre anschließen. DOLLAR A Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der Rohre sich bis an die Auslauffläche erstrecken.

Description

Die Erfindung betrifft einen Turbulenzerzeuger eines Stoffauflaufes einer Papier- oder Kartonmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein ähnlicher Turbulenzerzeuger ist beispielsweise aus der US-Patentschrift US 2,688,276 bekannt. Diese Patentschrift zeigt eine Vorrichtung zum Führen der Stoffsuspension in einem Stoffauflauf einer Papiermaschine, also einen Turbulenzerzeuger einer Papiermaschine, mit einer Vielzahl von in einem Block angeordneter Strömungskanäle, die aus einem Bündel mit rechteckigen Rohren bestehen. Die einzelnen Rohre bilden an ihrem Eintritt eine ebene Eintrittsfläche und an ihrem Austritt eine ebenfalls ebene Austrittsfläche. Die Kanäle sind so gestaltet, daß ihre Kanalwände jeweils an die Kanalwände der benachbarten Kanäle anliegen und auf diese Weise zwischen sich einen Kanalsteg bilden, dessen Dicke der Summe der Wanddicken der benachbarten Kanäle entspricht.

Bei dieser Art der Ausführung eines Turbulenzerzeugers ergeben sich im fertigen Papier Ungleichmäßigkeiten, die mit der Teilung des Turbulenzerzeugers und der Kanalbreite korrelieren. Derartige Ungleichmäßigkeiten sind als Streifen auf dem fertigen Papier wiederzufinden und vermindern damit die Qualität des Papieres.

Es ist Aufgabe der Erfindung einen weiteren Turbulenzerzeuger zur Verfügung zu stellen, der die oben beschriebenen Ungleichmäßigkeiten nicht oder zumindest nur reduziert entstehen läßt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Demgemäß wird vorgeschlagen einen Turbulenzerzeuger einer Papier- oder Kartonmaschine weiterzuentwickeln, der eine Vielzahl von Kanälen, die durch ein Bündel von Rohren gebildet wird, aufweist und über eine Einlaufseite und eine Auslaufseite verfügt, wobei die Auslaufseite eine Auslauffläche aufweist, die durch die Enden von Rohren gebildet wird. Diese Rohre weisen, zumindest im Bereich der Auslaufseite, Außenflächen auf, die sich bündig an die Außenflächen benachbarter Rohre anschließen. Die Weiterentwicklung besteht darin, daß sich nur ein Teil der Rohre, zum Beispiel jedes zweite Rohr, bis an die Auslauffläche erstreckt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Stegbreite im Bereich der Auslaufseite auf die Hälfte vermindert wird. Dies bewirkt, daß die Streifigkeit der fertigen Papierbahn, die durch die Stege der Rohrbündel des Turbulenzerzeugers entsteht, reduziert wird.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Turbulenzerzeugers wird vorgeschlagen, das Rohrbündel des Turbulenzerzeugers derart auszugestalten, daß die Rohre, die sich bis an die Auslauffläche erstrecken, jeweils von Rohren benachbart sind, die sich nicht bis an die Auslauffläche erstrecken. Auf diese Weise wird beim Blick auf die Auslaufseite ein Muster erzeugt, das im Falle von Rohren mit quadratischem Querschnitt schachbrettartig ist, wobei die Rohre, die den "hellen" Feldern entsprechen, von der Auslauffläche zurücktreten, während die Rohre, die der "dunklen" Fläche des Schachbrettmusters entsprechen, bis an die Auslauffläche herantreten beziehungsweise diese bilden.

Eine alternative Ausbildungsform sieht vor, daß die Rohre von vorne gesehen in waagrecht gelegenen Zeilen angeordnet sind, wobei alle Rohre einer Zeile gleich lang sind und die Zeilen sich abwechselnd bis an die Auslauffläche erstrecken oder von ihr einen Abstand a aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Rohre zumindest auslaufseitig einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Dies kann beispielsweise ein quadratischer Querschnitt sein, so daß das oben erwähnte Schachbrettmuster entsteht. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Querschnitt der Rohre zumindest im Bereich der Auslaufseite dreieckig, vorzugsweise mit gleich langen Schenkeln, beziehungsweise sechs- oder achteckig, zu gestalten.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Turbulenzerzeugers besteht darin, die Rohre einlaufseitig mit einem runden Öffnungsquerschnitt zu versehen, der dann im Verlauf des Rohres in den auslaufseitigen Querschnitt übergeht.

Bezüglich des Herstellungsverfahrens ist es vorteilhaft, wenn die Rohre zumindest teilweise an den Berührungsflächen zu den benachbarten Rohren mit diesen verschweißt sind, oder miteinander verklebt, oder auch miteinander verlötet werden. Das Löten kann beispielsweise in einem Lötbad stattfinden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Turbulenzerzeugers besteht darin, daß der Abstand a der nicht an die Auslauffläche heranreichenden Rohre von der Auslauffläche 0,5 bis 4-mal, vorzugsweise 2,5 bis 3,5-mal dem hydraulischer Durchmesser der Kanäle im Auslaufbereich entspricht.

Eine andere erfindungsgemäße Weiterentwicklung des Turbulenzerzeugers besteht darin, daß in den Kanälen durchmesserreduzierende Einsätze vorgesehen sind. Diese Einsätze bewirken eine Beeinflussung des Geschwindigkeitsprofils und erzeugen zusätzlich gewünschte Mikroturbulenzen. In einer besonderen Variante ist vorgesehen, daß die Einsätze unterschiedliche Länge aufweisen. Hierbei kann beispielsweise bei gleichbleibendem Eintrittsdurchmesser eine entsprechende Angleichung der Geschwindigkeiten in Kanälen mit sonst unterschiedlichen Durchmessern erreicht werden. Eine andere, auch nutzbare Ausgestaltung besteht darin, daß die Einsätze selbst unterschiedliche hydraulische Durchmesser aufweisen. Auch hierdurch kann das Geschwindigkeitsprofil entsprechend beeinflußt werden, so daß an den Kanalaustritten, über die gesamte Breite des Stoffauflaufes, eine gleichmäßige, gleichbleibende Austrittsgeschwindigkeit erzeugt wird. Durch diese Ausgestaltung der Einsätze in den Kanälen des Turbulenzerzeugers kann also durch entsprechende Veränderung des Eintrittsdurchmessers des Einsatzes, beziehungsweise durch eine Veränderung der Länge des Einsatzes oder auch durch eine Veränderung des gesamten Durchmessers des Einsatzes, eine entsprechende Angleichung der Geschwindigkeit der Suspensionsströmung am Austritt des Turbulenzerzeugers bewirkt werden.

Beispielsweise können die zurückliegenden Rohre wegen ihrer größeren Austrittsfläche einen kleineren Eintrittsdurchmesser erhalten, wodurch sie mit einer höheren Geschwindigkeit betrieben werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die vorstehenden Rohre mit einem größeren Eintrittsdurchmesser auszustatten und diese hierdurch mit einer langsameren Strömungsgeschwindigkeit zu betreiben. Durch diese Maßnahme wird die Strömung in der anschließenden Düse des Stoffauflaufes über die gesamte Breite des Stoffauflaufes und auch senkrecht zur Maschinenbreite vergleichmäßigt. Entsprechendes gilt bei gleichem Eintrittsdurchmesser für unterschiedlich lang ausgestaltete Einsätze.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen und in den nachfolgenden Figurenbeschreibungen dargestellt.

Es versteht sich, daß die Vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden 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 der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Die Erfindung soll nachfolgend, anhand der Zeichnungen, näher erläutert werden. Es stellen dar:

Fig. 1 Perspektivische Ansicht der Auslaufseite einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Turbulenzerzeugers gemäß Anspruch 2;

Fig. 2 Perspektivische Ansicht der Auslaufseite einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Turbulenzerzeugers gemäß Anspruch 3;

Fig. 2a Perspektivische Ansicht der Auslaufseite einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Turbulenzerzeugers gemäß Anspruch 4;

Fig. 3 Frontalansicht auf die Auslaufseite einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Turbulenzerzeugers gemäß Anspruch 6;

Fig. 4 Schnitt in Maschinenbreite auf durch einen Turbulenzerzeuger gemäß Anspruch 2;

Fig. 5 Längsschnitt durch die Auslaufseite eines Turbulenzerzeugers gemäß Anspruch 6 mit Inserts.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht des Rohrbündels einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Turbulenzerzeugers im Bereich der Auslaufseite, mit Blickrichtung entgegen der Strömungsrichtung der Stoffsuspension im Stoffauflauf. Der Turbulenzerzeuger 1 besteht aus einer Vielzahl von schachbrettartig angeordneten Rohren 2 und 3, die einen quadratischen Querschnitt aufweisen. Die Rohre 3 sind gegenüber den Rohren 2 um einen Abstand a zurückversetzt, so daß lediglich die Stege 4 der Rohre 2 in einer Ebene miteinander enden, die die Auslauffläche bilden. Da die Rohre 3 um den Abstand a gegenüber den Rohren 2 zurückversetzt enden, wirken sich deren störende Einflüsse in der Stoffsuspensionsströmung nicht bis in die fertige Papierbahn aus. Hierdurch wird erreicht, daß die an sich konstruktiv unvermeidbare Stegbreite b, nicht wie im Stand der Technik üblich, die doppelte Wanddicke der Rohre aufweist, sondern lediglich der einfachen Wanddicke eines Rohres entspricht.

Diese Ausgestaltung des Turbulenzerzeugers ist in der Fig. 4 im Längsschnitt dargestellt. Hierbei sind wieder die Rohre 2 und 3 zu sehen, wobei die Rohre 2 mit ihrem endseitigen Steg 4 die Auslauffläche 6 bilden, während die Rohre 3 um den Abstand a vor der Auslauffläche 6 enden.

In der Fig. 2 ist eine andere erfindungsgemäße Ausgestaltung des Turbulenzerzeugers dargestellt. Die Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts der Auslaufseite des Turbulenzerzeugers gemäß dem Anspruch 2. Hierbei sind die Rohre so gestaltet, daß jeweils eine Zeile von Rohren mit zurückliegenden Rohren 3 und die nächste Zeile mit sich nach vorne erstreckenden Rohre 2 ausgestattet sind. Die zurückliegenden Rohre haben von den sich zur Auslauffläche erstreckenden Rohren 2 einen Abstand a, wodurch sich auch hier, zumindest an den waagrechten Seiten der Rohre, eine Reduktion der Stegbreite von zweimal d auf einmal b ergibt.

Eine andere ähnliche Variante ist in der Fig. 2a dargestellt, in der nicht die Zeilen, sondern die senkrechten Spalten jeweils die gleiche Länge der Rohre aufweisen, so daß in dieser Ausführungsform eine Reduktion der Breite der senkrechten Stege gegenüber dem Stand der Technik erreicht wird.

In der Fig. 3 ist die schachbrettartige Anordnung der Rohre 2 und 3 in der Frontalansicht auf die Auslauffläche des Turbulenzerzeugers dargestellt, wobei darauf hinzuweisen ist, daß der Hauptgedanke der Erfindung nicht in der Querschnittsform der Rohre liegt, sondern darin, daß hier der wirksame Steg an der Auslaufseite des Turbulenzerzeugers dadurch reduziert wird, daß die einzelnen turbulenzerzeugenden Rohre so zusammengesetzt sind, daß die einzelnen Kanäle einerseits durch Innenwandungen der Rohre selbst und andererseits durch die Außenwandungen der benachbarten Rohre gebildet werden. Anders ausgedrückt, es wird jedes zweite Rohr weggelassen, wodurch wiederum ein Kanal entsteht und an der Auslaßseite nur die Stegbreite eines Rohres wirksam wird. In der dargestellten Draufsicht sind die schachbrettartig angeordneten Rohre 2 zu erkennen, wobei zwischen den Rohren 2 jeweils Freiräume sind, die selbst einen Kanal ausbilden. Sowohl in den Rohren 2, als auch in den Freiräumen zwischen den Rohren 2, sind Einsätze 7 vorgesehen. In erfindungsgemäßer Weise sind die Einsätze in den Rohren unterschiedlich zu den Einsätzen in den Freiräumen zwischen den Rohren gestaltet, so daß letztendlich, trotz der unterschiedlichen Austrittsdurchmesser der Kanäle, gleiche Austrittsgeschwindigkeiten für die durchfließende Flüssigkeit bestehen. Wie oben beschrieben, kann dies einerseits durch unterschiedlich lang ausgestaltete Einsätze oder durch Einsätze mit unterschiedlichen Öffnungsdurchmessern oder einer Kombination von beiden verwirklicht werden.

In der Fig. 5 ist ein Längsschnitt durch die Auslaufseite eines Turbulenzerzeugers, entsprechend der Fig. 3 und den Merkmalen des Anspruches 6 dargestellt, wobei es sich um eine Ausführung eines Turbulenzerzeugers in C-Klammer-Bauweise handelt. In der Mitte ist die über die Maschinenbreite verlaufende Grundplatte 10 gezeigt. Diese weist Bohrungen 9 auf, die abwechselnd für eine Siebwasserzufuhr in die einzelnen Kanäle, beziehungsweise für eine Verschraubung dienen können. Auf der rechten Seite der Grundplatte sind die Rohre 2 zu erkennen, die jeweils zwischen sich eine freie Lücke lassen, so wie es in der Fig. 3 dargestellt ist. Sowohl in den freien Lücken, als auch in den Rohren selbst sind Einsätze 7.1 und 7.2 dargestellt. Die Einsätze 7.1 in den größer ausfallenden Kanälen weisen eine größere Länge auf, als die Einsätze 7.2 in den Rohren 2 selbst. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Austrittsgeschwindigkeit der Stoffsuspension, trotz des gleichen Durchmessers der Eintrittsöffnungen 8 an der Auslauffläche, konstant ist.

Durch diese und die anderen oben dargestellten Ausgestaltungsformen wird erreicht, daß die Stegbreite an der Auslaufseite des Turbulenzerzeugers sich gegenüber dem Stand der Technik reduziert, womit die Aufgabe der Erfindung gelöst ist. Denn durch die Reduktion der Stegbreite werden Ungleichmäßigkeiten im Geschwindigkeitsprofil des Stoffauflaufes reduziert, die sonst zu Streifen auf dem fertigen Papier führen und die Qualität des Papieres vermindern.

Bezugszeichenliste

1

Turbulenzerzeuger

2

vordere Rohre

3

zurückgesetzte Rohre

4

Steg der vorderen Rohre

5

Steg der zurückgesetzten Rohre

6

Auslauffläche

7

,

7.1

,

7.2

Einsätze

8

Eintrittsöffnung

9

Öffnung für Verdünnungswasser beziehungsweise Verschraubung

10

Grundplatte
aAbstand
bStegbreite

Claims

1. Turbulenzerzeuger einer Papier- oder Kartonmaschine mit

1. 1.1 einer Vielzahl von Kanälen, die durch ein Bündel von Rohren (2, 3) gebildet wird, welches
2. 1.2 eine Einlaufseite und eine Auslaufseite, mit einer ebenen Auslauffläche (5) aufweist, die durch die Enden der Rohre gebildet wird,
3. 1.3 wobei die Rohre zumindest im Bereich der Auslaufseite Außenflächen aufweisen, die sich bündig an die Außenflächen der jeweils benachbarten Rohre anschließen, dadurch gekennzeichnet, daß
4. 1.4 nur ein Teil der Rohre sich bis an die Auslauffläche erstrecken.

2. Turbulenzerzeuger gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2), die sich bis an die Auslauffläche erstrecken, von Rohren (3) benachbart sind, die sich nicht bis zur Auslauffläche erstrecken.

3. Turbulenzerzeuger gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2) von vorne gesehen in waagrecht gelegenen Zeilen angeordnet sind, wobei alle Rohre einer Zeile gleich lang sind, die Zeilen sich aber abwechselnd bis an die Auslauffläche erstrecken oder von ihr einen Abstand a aufweisen.

4. Turbulenzerzeuger gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2) von vorne gesehen in senkrecht gelegenen Spalten angeordnet sind, wobei alle Rohre einer Spalte gleich lang sind, die Spalten sich aber abwechselnd bis an die Auslauffläche erstrecken oder von ihr einen Abstand a aufweisen.

5. Turbulenzerzeuger gemäß einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand a der nicht an die Auslauffläche heranreichenden Rohre von der Auslauffläche 0,5 bis 4-mal, vorzugsweise 2, 5 bis 3,5-mal dem hydraulischen Durchmesser der Kanäle im Auslaufbereich entspricht.

6. Turbulenzerzeuger einer Papier- oder Kartonmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle alternierend von den Innenseiten eines Rohres und den Außenseiten benachbarter Rohre gebildet werden.

7. Turbulenzerzeuger gemäß einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen der Rohre (2, 3), zumindest auslaufseitig, einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.

8. Turbulenzerzeuger gemäß einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen der Rohre (2, 3), zumindest auslaufseitig, einen quadratischen Querschnitt aufweisen.

9. Turbulenzerzeuger gemäß einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen der Rohre (2, 3), zumindest auslaufseitig, einen dreieckigen Querschnitt, mit vorzugsweise gleich langen Schenkeln, aufweisen.

10. Turbulenzerzeuger gemäß einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenflächen der Rohre (2, 3), zumindest auslaufseitig, einen 8- oder 6-eckigen Querschnitt, mit vorzugsweise gleich langen Schenkeln, aufweisen.

11. Turbulenzerzeuger gemäß einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2, 3) einlaufseitig einen runden Öffnungsquerschnitt aufweisen.

12. Turbulenzerzeuger gemäß einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2, 3), zumindest teilweise, an den Berührungsflächen zu den benachbarten Rohren mit diesen verschweißt sind.

13. Turbulenzerzeuger gemäß einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (2, 3), zumindest teilweise, an den Berührungsflächen zu den benachbarten Rohren mit diesen verklebt sind.

14. Turbulenzerzeuger gemäß einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre, zumindest teilweise, an den Berührungsflächen zu den benachbarten Rohren mit diesen verlötet sind.

15. Turbulenzerzeuger gemäß einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle Durchmesser reduzierende Einsätze aufweisen.

16. Turbulenzerzeuger gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze unterschiedliche Länge aufweisen.

17. Turbulenzerzeuger gemäß einem der Ansprüche 14-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze unterschiedliche hydraulische Durchmesser aufweisen.