DE1290797B - Stoffauflaufkasten fuer eine Papiermaschine - Google Patents

Stoffauflaufkasten fuer eine Papiermaschine

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DE1290797B
DE1290797B DEB87255A DEB0087255A DE1290797B DE 1290797 B DE1290797 B DE 1290797B DE B87255 A DEB87255 A DE B87255A DE B0087255 A DEB0087255 A DE B0087255A DE 1290797 B DE1290797 B DE 1290797B
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DE
Germany
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flow
diffusers
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headbox
plate
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Pending
Application number
DEB87255A
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English (en)
Inventor
Justus Edgar J
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Beloit Corp
Original Assignee
Beloit Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21FPAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02Head boxes of Fourdrinier machines
    • D21F1/026Details of the turbulence section
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21FPAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02Head boxes of Fourdrinier machines

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  • Paper (AREA)

Description

  • 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.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. 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 Durchtrittsöffnungenaufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen der Platte mit Diffusoren (14; 24; 34) verbunden sind, deren Auslaßmündungen Stromabwärts von der Stauplatte (13; 23; 33) liegen.
  2. 2. Stoffauflaufkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anströmfläche der Stauplatte (13; 23; 33) im wesentlichen mit den Einlässen (25) der Diffusoren in einer Ebene liegt.
  3. 3. Stoffauflaufkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anströmfläche der Stauplatte (23') stromab hinter den Einlaßöffnungen (25) der Diffusoren befindet, so daß die Einlaßöffnungen entgegen der Strömungsrichtung aus der Anströmfläche der Platte hervorragen.
DEB87255A 1965-05-27 1966-05-24 Stoffauflaufkasten fuer eine Papiermaschine Pending DE1290797B (de)

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