DE2007308B - Stoffauflauf mit einer Vielzahl von der Ausiaufduse vorgeschalteten Kanälen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf für Papiermaschinen, mit einem vorgeschalteten Verteiler, von dem aus mehrere nebeneinander und übereinander angeordnete, der Strömungsberuhigung dienende Kanäle in einen maschinenbreiten Auslaufkanal einmünden.
• Ein solcher Stoffauflauf ist z. B. aus der USA.-Patentschrift 3 328 236 bekannt. Bei diesem Stoffauflauf sind die Beruhigungskanäle aus Rohren gebildet, die sich unmittelbar an eine maschinenbreite Stoffzufuhrkammer anschließen. Hierbei verlaufen die Rohre im Anschluß an die Stoffzufuhrkammer entlang einem ersten Abschnitt zunächst allesamt parallel zueinander, sodann folgt ein zweiter Abschnitt, entlang dem die Rohre in der Draufsicht zwar parallel zueinander verlaufen, in einer Seitenansicht gesehen jedoch zueinander konvergieren, und schließlich folgt ein dritter Abschnitt, entlang welchem die Rohre wie beim ersten Abschnitt sowohl in derDraufsicht als auch in der Seitenansicht parallel zueinander geführt sind. Eine ganz ähnliche Bauweise ist in der französischen Patentschrift 1 577 753 dargestellt, wobei die Rohre, in einer Seitenansicht gesehen, einen Abschnitt der Parallelführung, einen der Konvergenz, und wieder einen der Parallelführung aufweisen.
• Im Gegensatz zu dieser geschilderten Bauart, bei der eine Vielzahl von Rohren unmittelbar dem Auslaufkanal vorgeschaltet ist, gibt es noch jene andere Bauart, bei der sich zwischen den Rohren und dem Auslauf der konventionelle Auflaufkasten befindet (tJSA.-Patent 3471368). Diese Bauart beansprucht wegen des großen Auflaufkastens viel Raum und ist viel teurer als die eingangs beschriebene kompakte Bauweise.
• Diese kompakte Bauweise liefert allerdings eine Papierbahn, deren Durchsicht und Struktur nicht immer befriedigen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich der Strömungsquerschnitt beim Übertritt des Stoffstromes aus den Rohren in die Ausflußkammer schlagartig beträchtlich erweitert, was einen Eintrittsstoß und Wirbelbildung in der Strömung erzeugt und zu einer über die Bahnbreite, aber auch über die Zeit schwankenden Strömungsgeschwindigkeit führt, die darüber hinaus noch Querkomponenten aufweist Um den Strömungsquerschnitt der Rohre im Mündungsbereich möglichst dem Querschnitt der Ausflußkammer anzupassen, legt man die Rohre im Mündungsbereich so eng wie möglich zusammen. Wegen einer erforderlichen Mindest-Wandstärke der Rohre lassen sich diese jedoch nicht beliebig eng einander annähern, so daß das Problem auf diese Weise nicht zu lösen ist. Man könnte zur Strömungsberuhigung zwar den Auslaufkanal verlängern, doch müßte eine solche Verlängerung derart erheblich sein, daß der Stoffauflauf nicht mehr kompakt wäre. Eine Erhöhung der Anzahl der Rohre und eine gleichzeitige Querschnittsverkleinerung des einzelnen Rohres würde zwar auch die Wirbelbildung vermindern, jedoch können sich enge Rohre erfahrungsgemäß leicht verstopfen, und es tritt Batzenbildung an ihren Einlaufenden auf, welche durch umständliche, nicht immer zuverlässig arbeitende Rührer unterbunden werden muß.
• Es ist zwar aus der USA.-Patentschrift 3 373 080 bekannt, die Kanäle im Mündungsbereich als Diffusoren auszubilden; bei entsprechend gedrängter Anordnung der Kanäle kann man damit annähernd gleiche Strömungsquerschnitte vor und hinter der Mündungsebene erreichen. Doch sind Diffusoren wegen der damit verbundenen Wirbelbildung für die Blattbildung unerwünscht, so daß hier von dieser Lösung ebenfalls abgesehen werden soll.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoffauflauf der beschriebenen kompakten Art mit im Bereich der Mündungsebene eng zusammengeführten Kanälen derart zu gestalten, daß die Strömung im Auslaufkanal ruhig und wirbelfrei ist, so daß sich dementsprechend einBlatt von größererGleichmäßigkeit und besserer Durchsicht bilden kann.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kanäle im Bereich ihrer Einmündung in den Auslaufkanal - in einer Seitenansicht gesehen - konvergieren, in der Draufsicht gesehen aber parallel zueinander verlaufen. Sind die Kanäle, wie bei dem erwähnten bekannten Stoffauflauf, aus Rohren gebildet, so können diese auf dem größten Teil ihrer Länge eine durchaus große Wandstärke haben und lediglich im letzten Bereich bis zur Einmündung in die Auslaufkammer eine sich stetig verringernde Wandstärke aufweisen; die einzelne Wand kann sich sogar derart verjüngen, daß zwischen den Kanälen nur noch messerartige Schneiden verbleiben. Hierdurch gelingt es, das Verhältnis der Querschnittsfläche kurz vor der Mündungsebene zu der Querschnittsfläche kurz hinter der Mündungsebene dem Wert Eins anzunähern, so daß sich die dem Suspensionsstrom zur Verfügung stehende Querschnittsfläche beim Durchgang durch die Mündungsebene wenig oder gar nicht vergrößert. Der genannte Eintrittsstoß wird hierdurch klein gehalten oder völlig unterbunden, so daß Wirbel und Stömungsschwankungen kaum oder gar nicht auftreten und die Papierqualität verbessert wird.
• Die genannte Konvergenz der Kanäle braucht zwar nur im letzten Bereich vor der Einmündung in den Auslaufkanal vorgesehen zu werden, sie kann aber auch auf der gesamten Kanallänge vorhanden sein.
• Der Auslaufkanal kann ebenfalls konvergieren, muß es aber nicht.
• Es ist zwar ein Stoffauflauf bekannt (französisches Patent 1 560 071), bei dem in Strömungsrichtung und in einer Seitenansicht gesehen bis zu ihren Enden konvergierende Kanäle vorgesehen sind, doch erstreckt sich jeder einzelne dieser Kanäle über die gesamte Maschinenbreite, so daß sich im einzelnen Kanal wiederum Wirbel bilden können. Außerdem fehlt bei diesem Stoffauflauf ein Auslaufkanal, vielmehr enden die Kanäle unmittelbar an der Stoffauflaufdüse.
• Für den Erfolg der Erfindung ist es unerheblich, ob der Verteiler den Kanälen unmittelbar oder nur mittelbar vorgeschaltet ist. Auch die Art des Verteilers ist ohne Belang; so kann beispielsweise eine Rohrverzweigung vorgesehen werden. Handelt es sich bei dem Verteiler um den an sich bekannten Vielrohrverteiler, der ein sich über die Maschinenbreite erstreckendes Hauptrohr und eine Anzahl von hieran anschließenden, sich in Maschinenrichtung erstrekkenden Einzelrohren aufweist, so ist es zweckmäßig, jedem dieser einzelnen Rohre dieses Vielrohrverteilers zwei oder mehrere Beruhigungskanäle nachzuschalten. Dies bedeutet, daß der in einem Einzelrohr fließende Stoffstrom aufgeteilt wird. Diese Aufteilung wird im allgemeinen mit einer Strömungsumlenkung verbunden sein, da ja der mittlere Stromfaden des Einzelrohres des Verteilers und der mittlere Stromfaden des zugehörigen Beruhigungskanals gegeneinander versetzt sind. Diese Umlenkung ist ganz im Sinne der Erfindung, da sie eine gewisse Mikroturbulenz bewirkt.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, die Kanäle in massives Material einzubetten, und zwar entweder durch Herausarbeiten der Kanäle aus dem Vollen mittels Bohren, Fräsen od. dgl. oder durch Gießen. Die Kanäle sind hierbei allseits von Material umschlossen, woraus sich eine sehr stabile Konstruktion ergibt, im Gegensatz zur Bildung der Kanäle aus Rohren. Selbstverständlich brauchen die Kanäle nicht aus einem einzigen massiven Block (beispielsweise aus Edelstahl) gebildet zu werden, sondern es kann wegen der von Zeit zu Zeit erforderlichen Reinigung der Kanäle zweckmäßig oder aus Herstellungsgründen sogar erforderlich sein, mehrere Teile zusammenzufügen.
• Von der Funktion her läßt sich das beste Ergebnis bei rechteckigem oder sechseckigem Kanalprofil erzielen; bei letzterem sind die Kanäle bienenwabenartig zueinander anzuordnen. Bei zwei übereinander angeordneten Kanalreihen ist auch Fünfeckprofil der einzelnen Kanäle möglich. Bei den genannten Profilen können die Materialstärken zwischen den einzelnen Kanälen überall gleich groß gehalten werden, gleichgültig ob die Kanäle aus Blechrohren oder aus massivem Material gebildet sind. Bei kreisförmigen Kanalprofilen ist dies zwar nicht der Fall, doch ist dieses Profil leichter herstellbar.
• Um die Bildung der bereits erwähnten Mikroturbulenz zu begünstigen, können die Beruhigungskanäle eine unstetige Querschnittserweiterung mit einem Erweiterungsfaktor von 1: 1,1 bis 1: 2,5 aufweisen, wobei sich an dem Abschnitt der Querschnittserweiterung ein Abschnitt konstanter oder sich verringernder Querschnittsfläche anschließt.
• Die Erfindung ist durch die Zeichnung erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Stoffauflauf in einem Längsschnitt, F i g. 2 eine Draufsicht auf den Stoffauflauf gemäß Fig. 1, Fig. 3, 4a, 4b, 5a, 5b, 5c, 6a, 6b, 6c Querschnitte durch den Stoffauflauf gemäß Fig. 1 entsprechend der Schnittlinien III, IV, V, VI F i g. 7 einen weiteren Stoffauflauf im Längsschnitt, F i g. 8 a, 8 b, 8 c Querschnitte durch den Stoffauflauf gemäß F i g. 7 entsprechend der Schnittlinie VIII, F i g. 9 einen weiteren Stoffauflauf im Längsschnitt und Fig. 10, 11 Querschnitte durch den Stoffauflauf gemäß Fig. 9 entsprechend den Schnittlinien X, XI.
• Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Stoffauflauf weist ein Querrohr 1 auf, das an seinem einen Ende einen Zulauf 2 und an seinem anderen Ende einen mit Regelventil 3 versehenen Ablauf 4 hat, und an das mehrere Verteilerrohre 5 angeschlossen sind. Die Papierstoffsuspension fließt nach Durchströmen der Verteilerrohre 5 durch eine Anschlußplatte 5 a und durch eine maschinenbreite Mischkammer 6, sodann durch mehrere, in zwei übereinanderliegenden Reihen angeordnete Beruhigungskanäle 7 in einen maschinenbreiten Auslaufkanal8, der sich auf etwa halber Länge nochmals verengt und in einer Schlitzdüse 9 endet. Mischkammer 6, Beruhigungskanäle 7 und Auslaufkanal 8 sind aus dem Vollen herausgearbeitet, und zwar aus mehreren Teilen massiven Materials, nämlich aus einer Unterplatte 10, einer Oberplatte 11, einem Kern 12, einer Unterlippe 13 und einer Ober- lippe 14. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Beruhigungskanäle 7 im Querschnitt kleiner sind als die Verteilerrohre 5.
• Die in den F i g. 3, 4 a, 4 b, 5 a, 5 b, 5 c und 6 a, 6 b, 6c dargestellten Querschnitte veranschaulichen einige von vielen möglichen Kanalprofilen. Die Verteilerrohre S weisen meist Kreisprofil auf, wie in F i g. 3 dargestellt. Hingegen kann das Profil der Beruhigungskanäle 7 sehr unterschiedlich sein, also z. B. kreisrund wie gemäß der F i g. 4 a, 4 b, 5 c und 6 c veranschaulicht, oder rechteckig, wie gemäß der F i g. 5 a und 6 a, oder fünfeckig, wie gemäß der Fig. 5 b und 6 b wie in den Fig. 4 a und 4 b veranschaulicht. Auch können die Beruhigungskanäle 7 gegenüber den Verteilerrohren 5 auf verschiedene Arten angeordnet werden. Aus den F i g. 6 a und 6 b erkennt man, daß die Kanäle 7 in der Mündungsebene nur noch durch dünne, aus dem Kern 22 gebildete Schneiden 14, 24 voneinander getrennt sind, während zwischen den kreisrunden Kanälen 7 gemäß F i g. 6 c noch etwas mehr »Fleisch« 34 verbleibt. Dies wurde dadurch erreicht, daß die Kanäle in der Draufsicht gesehen zwar parallel verlaufen, aber über ihre ganze Länge sehr dicht aneinandergelegt sind, und daß sie in der Seitenansicht gesehen, wie aus F i g. 1 hervorgeht, in Maschinenrichtung konvergieren.
• Der in F i g. 7 dargestellte Stoffauflauf weist gegenüber dem gemäß Fig. 1 drei übereinanderliegende Reihen von Beruhigungskanälen 17 a, 17 b auf. Diese sind unmittelbar, also ohne Zwischenschalten einer Wirbelkammer, an Verteilerrohre 15 eines Rohrverteilers 10 angeschlossen, bilden also deren Fortsetzung. Die Beruhigungskanäle sind jeweils aus einem ersten Abschnittl7a und einem zweiten Abschnitt 17b zusammengesetzt. Die ersten Abschnitte 17a der drei Reihen verlaufen parallel zueinander, während die zweiten Abschnitte 17b gegeneinander konvergieren. Die zweiten Abschnitte 17b sind gegenüber den ersten Abschnitten im Querschnitt erweitert. Den Beruhigungskanälen 17 ist wiederum ein Auslaufkanal 18 mit Schlitzdüse 19 nachgeschaltet. Die Kanäle sind durch Ausbohren oder Fräsen hergestellt und sind aus den massiven Teilen 41, 42, 43, 44 und 45 gebildet.
• Die Figuren 8 a, 8 b und 8 c zeigen mögliche Kanalprofile und -anordnungen.
• Der in den Fig. 9, 10 und 11 dargestellte Stoffauflauf mit Rohrverteiler 20 und Verteilerrohren 25 weist zwei maschinenbreite Mischkammern 16 auf, die durch einen Kern 32 voneinander getrennt sind.
• An die Mischkammern 16 schließen sich wiederum Beruhigungskanäle 27 an, ferner ein maschinenbreiter Auslaufkanal 28, der in einer schlitzförmigen Düse 29 endet.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Stoffauflauf für Papiermaschinen mit einem vorgeschalteten Verteiler, von dem aus mehrere, nebeneinander und übereinander angeordnete, der Strömungsberuhigung dienende Kanäle in einen Auslaufkanal einmünden, d a d u reh g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Beruhigungskanäle (7, 17 a, 17 b, 27) im Bereich ihrer Einmündung in den Auslaufkanal (8, 18, 28) - in Seitenansicht gesehen - konvergieren.

2. Stoffauflauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler ein Vielrohrverteiler ist und daß jedem einzelnen Rohr (5, 25) dieses Vielrohrverteilers wenigstens zwei der Beruhigungskanäle (7, 27) nachgeschaltet sind.

3. Stoffauflauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beruhigungskanäle (7, 17 a, 17 b, 27) - wie an sich bekannt - in massives Material eingebettet sind.

4. Stoffauflauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beruhigungskanäle (17 a, 17b) eine unstetige Querschnitts erweiterung mit einem Erweiterungsfaktor von 1 : 1,1 bis 1: 2,5 aufweisen und daß der Querschnittserweiterung ein Kanalabschnitt (17 b) konstanter oder sich verringernder Querschnittsfläche folgt.