-
Die Erfindung betrifft einen Stoffauflaufkasten für eine Papiermaschine
mit einer dem Austrittsspalt vorgeschalteten Strömungskammer, in der zur Vergleichmäßigung
der Stoffströmung in Richtung zum Austrittsspalt hin eine quer über die Breite des
Kastens verlaufende Stauplatte eine Vielzahl nebeneinanderliegender, etwa paralleler
Durchtrittsöffnungen aufweist. Eine solche Anordnung ist zur Erzielung einer gleichförmigen
Faserverteilung in der Stoffströmung in der Aufrechterhaltung längs des Strömungsweges
im Stoffauflauf vor dem Austrittsspalt bekannt.
-
Daneben kennt man ebenfalls in der Strömungskammer vor dem Austrittsspalt
angeordnete Gleichrichterwalzen, mit denen man vor allem darauf abzielt, Querströme
innerhalb der Papierstoffsuspension zu verhindern, um über die Breite der Maschine
eine gleichmäßige Konsistenz und Profildicke zu erzielen. Für diese Zwecke haben
sich Gleichrichterwalzen zwar bewährt, sofern ihre Öffnungen einen geringen Durchmesser
besitzen und somit eine Vielzahl von Strahlen erzeugen. Diese Strahlen führen jedoch
zu einen ziemlich starken Störungskegel hinter der Walze. Bei zu großen Öffnungen
der Walze wird die nachträgliche Strömungsstörung geringer, jedoch verringert sich
gleichzeitig die Vergleichmäßigungswirkung, die zur Beseitigung von Querströmungen
innerhalb des Papierstoffes erwünscht ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wirkung der zur Vergleichmäßigung
der Stoffströmung bekannten Stauplatten mit darin angeordneten Öffnungen weiterzubilden
und dahingehend zu verbessern, daß in den Öffnungen solcher Stauplatten die Geschwindigkeit
der Stoffströmung möglichst abrupt erhöht wird, um eine Vielzahl gleichgerichteter
paralleler Strahlen zu erzeugen, in denen die Stoffströmung eine gleichmäßige Parallelität
erreicht, um danach allmählich wieder an Geschwindigkeit zu verlieren, ohne daß
die Parallelität verlorengeht. In Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich ein Stoffauflaufkasten
der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch aus, daß die öffnungen
der Platte mit Diffusoren verbunden sind, deren Auslaßmündungen stromabwärts von
der Stauplatte liegen. Auf diese Weise wird die Stoffströmung durch die Vielzahl
paralleler Strahlen hoher Geschwindigkeit in eine gleichbleibende Richtung übergeführt
und auf Grund der mit den Diffusoren erzielbaren Geschwindigkeitsänderungen eine
Auflockerung der Suspension gewährleistet.
-
Eine Steuerung der mit den Diffusoren erzielbaren Geschwindigkeitsänderungen
der Stoffströmung ist erfindungsgemäß entweder dadurch möglich, daß die Anströmfläche
der Stauplatte im wesentlichen mit dem Einlaß der Diffusoren in einer Ebene liegt
oder daß sich die Anströmfläche der Stauplatte stromab hinter den Einlaßöffnungen
der Diffusoren befindet, so daß die Einlaßöffnungen entgegen der Strömungsrichtung
aus der Anströmfläche der Platte hervorragen.
-
Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
-
F i g. 1 zeigt einen schematischen Aufriß eines Stoffauflaufkastens
mit teilweise geschnittener Darstellung; F i g. 2 zeigt eine einzelne Diffusordüse
in einer Anordnung gemäß der Erfindung; F i g. 2A zeigt eine andere Halterungsart
der Diffusordüse in einer quer zur Strömung verlaufenden Wandung; F i g. 3 ist eine
schematische Darstellung gemäß einem Schnitt längs der Schnittlinie III-III in F
i g. 1 mit einem Teil einer Stauplatte in dem Stoffauflaufkasten; F i g. 4 ist ein
Schnitt längs der Schnittlinie IV-IV in F i g.1 und zeigt die Anordnung der Diffusordüsen
in ihrem sich erweiternden Bereich; F i g. 5 ist ein Schnitt längs der Schnittlinie
V-V in F i g. 1 im Bereich der völlig aufgeweiteten Wandungen von Diffusordüsen
mit einem rechteckigen Querschnitt.
-
Gemäß F i g. 1 wird auf dem über eine Brustwalze 10 geführten
Langsieb F die Papierbahn gebildet, welche durch Auflauf der Papierstoffsuspension
aus dem Austrittsspalt S entsteht. Der Austrittsspalt bzw. die zugeordnete Stauleiste
befindet sich am vorderen Ende des Auflaufkastens 11, in dem vor dem Austrittsspalt
eine Kammer vorgesehen ist, in der die Strömung in Richtung zum Austrittsspalt vergleichmäßigt
wird. .: Der Papierstoff wird der Kammer 11 in einer relativ engen Leitung 12 mit
hoher Geschwindigkeit z. B. von einer Kreiselpumpe zugeführt. Die Leitung 12 besteht
aus einem sich verjüngenden, quer zur Maschine liegenden Verteiler mit einem Einlaß
12a an der in F i g. 1 sichtbaren Seite des Aufladekastens 11 und weist an der Rückseite
einen Auslaß 12 b mit verringerter Querschnittsfläche auf, so daß der Papierstoff
etwa quer in Richtung zur Maschine fließt. Es kann eine beliebige Anzahl bekannter
Zuführungen vorgesehen sein, um die Stoffströmung in Querrichtung zur Maschine in
dem Verteiler 12 mit im wesentlichen gleichförmigem Druck im Bereich der perforierten
Querplatte 13 aufrechtzuerhalten. Die Platte 13 erstreckt sich quer über die Oberseite
der Verteilerkammer 12 und enthält mehrere Öffnungen 13 a, 13 b und
13 c usw.; die zueinander parallel und unter Abständen quer über die Platte 13 angeordnet
sind. An der Platte 13 sind mehrere Diffusoren 14 a, 14 b, 14 c befestigt, und zwar
jeweils einer in einer der Öffnungen 13 a, 13 b bzw. 13 c.
-
Gemäß F i g.1 ist im Bereich S1 eine erste Gruppe von Diffusoren vorgesehen,
in der die einzelnen Stoffströme aus ihrer quer zur Maschine verlaufenden Richtung
in eine etwa senkrechte parallele Strömung hoher Geschwindigkeit umgelenkt werden.
Da sich die Düsen aufweiten, sinkt die Geschwindigkeit allmählich ab (vorzugsweise
ohne Kavitation), wobei sich jedoch die allgemeine Richtung innerhalb der Düsen
14 nicht ändert. Der Papierstoff verläßt die Diffusorgruppe S1 und gelangt in eine
mit einem Luftpolster ausgestattete Vergleichmäßigungszone A1, deren Druck mittels
einer steuerbaren Zuführung 15 in der Kapsel A auf einem überatmosphärischen Wert
gehalten wird.
-
In Richtung zum Austrittsspalt sind weitere Bereiche S2 und S3 vorgesehen,
die in ihrem Aufbau und in ihrer Anordnung jeweils dem Bereich S1 gleichen, wobei
die einander entsprechenden Bauteile mit den gleichen Bezugszifferendungen, jedoch
mit Zehner-, Zwanziger- bzw. Dreißiger-Zahlenserien versehen sind. An derAustrittsseite
derBereiche S., und S.3 befinden sich Vergleichmäßigungszonen A2 b-zw. A3.
-
Die allgemeine Funktion und der Aufbau von Diffusoren sei zunächst
im Zusammenhang mit dem
Diffusor 24 c in F i g. 2 betrachtet,
wozu aus schematischer Darstellung gemäß F i g. 3 hervorgeht, daß die Querplatte
23 eine Vielzahl von unter Abständen stehenden Öffnungen 23 c,
23 c' und 23 c" enthält, die in horizontaler Richtung quer über die
Maschine verteilt snid, während die Öffnungen 23 c, 23 b und 23a in Abständen übereinand'erliegen.
Auf die Anströmungsseite 23f der Platte 23 gemäß F i g. 2 wirkt der Druck der Fasersuspension
im Bereich der Zone A1. Die Seite 23 f fluchtet mit dem Einlaßkanal 24 c-1. des
Diffusors 24 c, der bis an eine Stelle 24 c-2 einen etwa gleichbleibenden Querschnitt
über die stromabwärtige Entfernung Dl (etwa 6mal r1) aufweist.
-
Der Diffusor weitet sich in dem anschließenden Bereich 24 c-3 allmählich
mit einem Winkel kleiner als 151, vorzugsweise kleiner als 7 = auf. Wie in
F i g. 4 angedeutet, findet die Aufweitung sämtlicher nebeneinander angeordneter
Diffusoren.24 mit der gleich,-li Steigung statt. Der Diffusor 24c gemäß F i g. 2
besteht aus einem zylindrischen Eingangsabschnitt 24c-1, der sich bis zur
Stelle 24c-2 erstreckt, und von dort aus setzt die konische Aufweitung im Bereich
24 c-3 ein. Er besitzt eine Mittel-oder Symmetrieachse, die mit der beabsichtigten
Richtung des Strömungsverlaufes übereinstimmt. Sämtliche Mittelachsen CL der einzelnen
Diffusoren 24 liegen in jeder Gruppe 14, 24 oder 34 etwa zueinander parallel. Die
Wirkung dieser Anordnungen besteht darin, daß die Anströmseite der Platte 23 die
kleinste Öffnungsfläche entsprechend dem Einlaß 24c-1 bezüglich der ankommenden
Strömung besitzt.
-
Die durchschnittliche Öffnungsfläche als Verhältnis zwischen den.
Öffnungen der Diffusoren 24c-1 und der geschlossenen Plattenfläche
23 f liegt im Bereich zwischen 0,3 und 0,1, womit hohe Eintrittsverluste
bei der überführung der Strömung von A1 in den Bereich entstehen, der durch die
Plattenfläche 23f und den Kanal 24c-2 gegeben ist.
-
Die verschiedenen, hier vorgeschlagenen Diffusoren sind an sich bekannt;
nicht bekannt ist jedoch die Anwendung solcher Diffusoren in einer dem Austrittsspalt
einer Papiermaschine vorgeschalteten Kammer. Bei der in F i g. 2 gezeigten Darstellung
findet ein plötzlicher Kontraktions- oder Eintrittsverlust an der scharfkantigen
Öffnung 24c-1 statt, wobei der Reibungsverlust in einem Verlust kinetischer Energie
meßbar ist, und zwar gemäß folgender Gleichun,-:
wobei gc die Erdbeschleunigung und K ein Faktor ist, der das Verhältnis des kleineren
Querschnitts S, zum größeren Querschnitt S1 berücksichtigt. Für -
während V, die lineare Geschwindigkeit (m/s) in dem engsten Kanalabschnitt
24 c-1 bis 24 c-2 der F i g. 2 und 3 ist. Dieser Verlust entsteht
im Anfangsbereich des Kanalabschnittes 24c-1 bis 24c-2, dem sich der
Diffusor anschließt, dessen D.ivergenzwinkel eine gesteuerte Verzögerung bewirkt
und gleichzeitig die Bildung größerer Wirbelströme verhindert.
-
Dieses Verhalten stimmt mit der beabsichtigten Wirkung überein, nämlich
einen hohen Verlust beim Eintritt in den Diffusor zu erzielen und dennoch die Beeinflussung
der Strömungsgeschwindigkeit im Auslaßbereich des Diffusors aufrechtzuerhalten.
Indem die Strömung stetig beeinflußbar bleibt, werden größere Instabilitäten an
der Abströmseite wirksam vermieden oder verringert. Die grundlegenden Merkmale der
diffusorartigen Düsen gemäß der Erfindung ergeben stromauf jeder Diffusorgruppe
Öffnungen mit relativ kleinen Querschnitten, so daß hier in bezug auf die Gesamtfläche
der Stauplatten der geschlossene Flächenanteil überwiegt, während an der Abströmseite
die sich aufweitenden Düsen einen maximalen offenen Flächenanteil gewährleisten.
-
F i g. 2 A zeigt einen überstehenden öffnungsabschnitt 25 in Form
eines Borda-Mundstückes, mit dem bei einer Messung mit reinem Wasser ein höherer
Koeffizient als 0,5 bei einer scharfkantigen Eintrittsöffnung bei dem Diffusor gemäß
der Erfindung erreichbar ist.
-
F i g. 5 ist eine mit F i g. 4 vergleichbare Darstellung für Diffusor-Konstruktionen,
die einen viereckigen Querschnitt 34c aufweisen, jedoch auch polygonal ausgeführt
sein können, d. h. drei- oder sechseckig, um an der Auslaßseite der Diffusoren 34
den gesamten Querschnitt der Strömungskammer vollständig ausfüllen zu können.