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Stoffverteiler für Papiermaschinen Bei Papier- oder Kartonmaschinen
ist es erforderlich, die durch Rohrleitungen aus einer Vorratsbütte mit verhältnismäßig
hoher Geschwindigkeit herangepumpte Stoffsuspension gleichmäßig über die gesamte
Maschinenbreite zu verteilen und in ihrer Strömungsgeschwindigkeit zu reduzieren.
Die Verzögerung der Strömungsgeschwindigkeit hat den Zweck, das Strömungsprofil
zu glätten und Wirbel oder andere Instabilitäten möglichst weitgehend zu beseitigen.
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Bisher bekannte Vorrichtungen zur Stoffverteilung, wie Verteilerkasten
mit mehreren Umleitungen, Diffusor oder Faltdiffusor, sin in neuerer Zeit bis auf
wenige Ausnahmen verlassen worden, weil mit diesen Verteilern infolge von Ablösungen,
Rückströmungen und Querströmungen bei großer Maschinenbreite zeitlich und örtlich
keine genügend gleichmäßige Verteilung erzielbar ist.
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Spaltstromverteiler können wegen der ungleichen Verteilung der Suspension
über die Breite nur dann eingesetzt werden, wenn zwei Spaltstromverteiler zu einem
Querstromverteiler zusammengesetzt werden. Sie ergeben aber auch in diesem Fall
nur für einen Betriebspunkt eine hinreichend gleichmäßige Verteilung über die Breite
des Stromes. Bei Maschinen großer Breite werden heute vielfach Rohrverteiler mit
tangentialer oder radialer Stoffzuführung eingesetzt, die in einem großen Durchsatzbereich
eine gleichmäßige Verteilung gewährleisten, sofern von den Einzelrohren eine genügend
große Drosselwirkung ausgeübt wird. Die Ströme der Einzelrohre müssen dann zu einem
gleichmäßig über die Breite verteilten Gesamtstrom vereinigt werden, wozu gewöhnlich
eine Misch- oder Wirbelkammer mit nachfolgender Drosselstelle benutzt wird.
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Um eine kontrollierbare Stoffhöhe im Auflaufkasten zu erhalten, muß
die Strömungsgeschwindigkeit verzögert werden, wobei sich aber vorhandene Instabilitäten
oft weiter vergrößern.
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Erfindungsgemäß wird nun ein Stoffverteiler für Papier- oder Kartonmaschinen
vorgeschlagen, der eine Zuleitung für den Stoff und eine hieran anschließende, in
Fließrichtung des Stoffes sich erweiternde Verzögerungskammer aufweist, die in den
Stoffauflaufkasten einmündet, der dadurch gekennzeichnet ist, daß sich die Verzögerungskammer
von der Stoffzuleitung bis zum Stoffauflaufkasten stufenförmig erweitert. Der erfindungsgemäße
Stoffverteiler kann auch mehrere Eintrittsöffnungen für die Stoffsuspension aufweisen.
Bei den heute üblichen, sehr breiten Maschinen werden in der Regel mehrere derartige
Stoffverteiler nebeneinander angebracht. Die Wirkungsweise ist folgende: Beim Durchtritt
der Stoffsuspension durch die stufenförmig sich erweiternde Verzögerungskammer bilden
sich in jedem Stufenknie stabile Wirbel aus, in denen eine genügend hohe Strömungsgeschwindigkeit
herrscht, um Ablagerungen von Fasern in den Stufen zu vermeiden. Auf den Rücken
dieser Wirbel strömt die Fasersuspension weiter, wodurch sich der Vorteil ergibt,
daß der Erweiterungswinkel der Vorrichtung wesentlich größer sein kann, als dies
bei den üblichen Diffusoren mit glatten Wänden der Fall ist. Bekanntlich ist es
so, daß der Erweiterungswinkel eines normalen Diffusors nicht größer als etwa 10°
sein darf, da sich im anderen Fall Totwasserzonen und Ablösungsgebiete an den Diffusorwänden
bilden. Durch Versuche wurde ermittelt, daß das Verhältnis der Stufenlänge zur Stufenhöhe
am günstigsten (10...2) : 1, vorzugsweise (6 ... 3) : 1 ist. Hierbei sollte
die Anordnung so getroffen werden, daß die Stufen, in Fließrichtung des Stoffes
gesehen, größer werdende Höhen aufweisen und das Verhältnis der Höhen und Längen
aufeinanderfolgender Stufen konstant ist.
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Im allgemeinen werden die Stufen wie Treppenstufen ausgebildet, d.
h., sie weisen senkrecht aufeinander stehende, horizontale und vertikale Flächen
auf. Es ist aber auch möglich, daß die Flächen um einen Betrag a <45° von der
Horizontalen und um einen Betrag ß < 45° von der Vertikalen abweichen. Um die
Ausbildung der Wirbel im Stufenknie zu erleichtern, ist es günstig, wenn die Ecken
der Stufen abgerundet sind.
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Der erfindungsgemäße Stoffverteiler kann einen runden oder rechteckigen
Querschnitt aufweisen. Der Aufbau der Stofflaufpartien in Papier- oder Kartonmaschinen
bringt es mit sich, daß die Eintrittsöffnung für die Suspension im allgemeinen rund
ist und die Austrittsöffnung rechteckig. Dem kann dadurch Rechnung getragen werden,
daß der Querschnitt des Verteilers zunächst rund ausgeführt wird und erst in der
letzten
Stufe eine rechteckige Form erhält, oder dadurch, daß sich bei mehreren Stoffzuleitungen
an eines der Stoffzuführungsrohre zunächst ein Diffusor anschließt, der den Stoff
auf die Breite einer Einheit verteilt und gleichzeitig in einen rechteckigen Querschnitt
überführt, worauf der stufenförmig ausgebildete Abschnitt der Vorrichtung folgt.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele
erläutert. Es zeigt A b b. 1 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Stoffverteiler,
A b b. 2 einen Querschnitt durch eine im Querschnitt kreisrunde Ausführungsform,
A b b. 3 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Stoffverteilers, A b b. 4 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform,
A b b. 5 einen Längsschnitt durch einen Stoffauflaufkasten mit vorgeschaltetem stufenförmig
ausgebildetem Stoffverteiler, A b b. 6 einen Längsschnitt durch einen Stoffauflaufkasten
mit vorgeschaltetem einseitig stufenförmig ausgebildetem Stoffverteiler, A b b.
7 den Stufenverlauf bei abgerundeten Kanten, A b b. 8 den Stufenverlauf mit scharfen
Kanten.
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In den Abbildungen ist die sich stufenförmig erweiternde Kammer in
ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnet. Die Kammer weist eine Stoffzuleitung 2 auf und
mündet bei 3 in den Stoffauflaufkasten. Die Länge 4,4' verhält sich zur Höhe
5,5' der Stufen wie (10 ... 2) : 1, vorzugsweise wie (6...
3) : 1. Aus A b b. 1 ist zu ersehen; daß die Stufen 6, in Strömungsrichtung gesehen,
größer werdende Höhen 5,5' usw. haben und daß das Verhältnis der Höhen und
Längen aufeinanderfolgender Stufen gleich ist.
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Da die Zuführungsleitung 2 für die Papierstoffsuspension im allgemeinen
ein Rohr mit rundem Querschnitt ist, ergeben sich die beiden Möglichkeiten, zunächst
die runde Form beizubehalten und diese stufenförmig zu erweitern, wie dies in A
b b. 2 und 3 dargestellt ist. In diesen Abbildungen ist ein Zulauf wiedergegeben,
bei dem erst die letzte Stufe von der runden Querschnittform in die rechteckige
übergeht. .
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, unmittelbar an jedes Stoffzuführungsrohr
2, 10 ein Diffusor 11 üblicher Bauart anzuschließen, der den Stoff auf die Breite
einer Einheit 12 verteilt und in einen rechteckigen Strömungsquerschnitt überführt,
woran sich der stufenförmig ausgebildete Abschnitt der Verzögerungsvorrichtung anschließt.
Hierbei ist die Breite der Einheit 12 so gewählt, daß im Diffusor 11 keine Totwasserzonen
oder Ablösungsgebiete auftreten.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann so gebaut sein, daß nur eine
Wand Stufen 6 aufweist, wie dies in A b b. 6 angedeutet ist, oder - wie dies die
Regel sein wird - daß zwei einander gegenüberliegende Wände stufenförmig erweitert
sind. Welche der möglichen Ausführungsformen im Einzelfall gewählt wird, hängt von
der Konzentration der Suspension, deren Fließgeschwindigkeit und von den allgemeinen
Daten der Maschine ab.
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In A b b. 7 ist eine Folge von Stufen 6 gezeigt, deren vertikal angeordnete
Flächen 13 senkrecht auf der Horizontalen stehen, deren Flächen 14 jedoch geneigt
angeordnet sind, wobei der Neigungswinkel a < 45° ist. Aus A b b. 7 ist weiter
zu ersehen, daß das Knie jeder Stufe abgerundet ist, was die Ausbildung stabiler
Wirbel begünstigt.
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Die neue Vorrichtung gestattet es, den Stoffzuführungsteil einer Papier-
oder Kartonmaschine einfacher als bisher zu gestalten und ihm einen gedrängteren
Aufbau zu geben. Die neue Vorrichtung arbeitet in einem verhältnismäßig weiten Bereich
der Strömungsgeschwindigkeit stabil. _'