DE1966123A1 - Stoffaustrittsduese - Google Patents

Description

Stoffaustrittsdüse

Die Erfindung betrifft eine Stoffaustrittsdüse, die einen Papierstoff strahl auf die nasse Partie einer Papiermaschine richtet, mit zwei Lippen, welche jeweils eine glatte, flache, allgemein rechteckförmige Fläche besitzen, die im Abstand voneinander angeordnet sind, und zwischen sich einen Kanal mit einem durch eine Vorrichtung zum Verstellen wenigstens einer der Lippen justierbaren Konvergenzwinkel bezüglich der Papierlaufrichtung bilden.

Am Stoffaustritt einer Papiermaschine wird der Papierstoff (der Ausdruck "Papier" ist allgemein zu verstehen und umfaßt auch Pappe und andere papierähnliche Erzeugnisse) mit hoher Geschwindigkeit aus einer Düse ausgestoßen. Der Stoffstrom muß dabei über die gesamte Düsenbreite möglichst gleichmäßig sein, da hiervon die Qualität der erzeugten Papierbahn abhängt. ä

Es ist bekannt (USA-Patentschrift 3 345 254), eine Düse mit zwei Lippen zu verwenden, welche flache und glatte Innenflächen besitzen, die nicht parallel zueinander liegen, sondern gegeneinander geneigt sind. Der Konvergenzwinkel ist mittels einer verstellbaren Halterung einer der Lippen zur Anpassung an die jeweiligen Betriebsbedingungen justierbar, und zwar ist die Lippe am hinteren Ende schwenkbar gelagert und kann an ihrem vorderen Ende, an dem schwenkbar ein Gewindebolzen angreift, durch drehen des Bolzens gehoben oder gesenkt werden, wodurch sich zugleich die Größe der Mündung ändert. Eine solche bekannte

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Düse hat den Nachteil, daß sich die Lippen im Betrieb und im Falle der schwenkbaren Lippe auch während der Justierung verbiegen können, so daß der Abstand zwischen den Lippen nicht an allen Punkten über die Breite der Düse gleich ist. Die gebildete Papierbahn wird dadurch ungleichmäßig.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Düse anzugeben, welche beim Austritt des Stoffes mit hoher Geschwindigkeit gewährleistet, daß der Stoff bis zu einer beträchtlichen Entfernung von der Düse als breiter flacher Strahl erhalten und der Stoffstrom dabei quer über die Breite der Düse gleichmäßig bleibt. Der Konvergenzwinkel der Düse soll möglichst einfach einstellbar sein.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Düse der eingangs angegebenen Art die beiden Lippen eine so große Steifheit besitzen, daß der Konvergenzwinkel über die Stoffbahnbreite weitgehend gleich bleibt, und daß der Konvergenzwinkel durch die Verstellvorrichtung zwischen 5 und 10 justierbar ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Düse besitzt eine Lippe eine erste glatte, flache, allgemein rechteckförmige Fläche, die zweite Lippe dagegen zwei verschiedene solche Flächen, die im folgenden als zweite und dritte Fläche bezeichnet werden und einander unter einem bestimmten Winkel schneiden. Die Düsenlippen sind so montiert, daß die erste Fläche einerseits und die zweite und dritte Fläche andererseits im Abstand zueinander liegen und zwischen sich den Ausströmkanal bilden. Die Flächen sind winkelmäßig so ausgerichtet, daß die erste und die dritte Fläche allgemein parallel zueinander liegen, während die zweite Fläche, die stromaufwärts von der dritten Fläche liegt, mit der ersten Fläche in StoffStromrichtung konvergiert.

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Bevorzugte Ausführungsformen von Vorrichtungen gemäß der Er^ findung werden im folgenden anhand der Zeichnung: beschrieben» Die Zeichnung zeigt in:

Fig· 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht, die in größerem Maßstab als dem von Fig. 1 Einzelheiten eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 1 darstellt;

Fig. 3 eine seitliche Schnittansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Teiles einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, und zvar in einem größeren Maßstab als bei Fig. 2; und

Fig. 4: eine seitliche Schnittansicht in größerem Maßstab als bei Fig. 3 eines Teiles der Vorrichtung nach Fig. 3.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Stoffauflauf 10, welcher gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut ist. Für die Stoffzuführung zum Stoffauflauf 10 kann ein herkömmliches Zuleitungskopfstück 12 mit seitlichem Einlaß verwendet werden. Das Kopfstück 12 besitzt einen durch einen Pfeil angedeuteten Einlaß l4, einen ebenfalls durch einen Pfeil angedeuten Umwälzauslaß 16 sowie «ine Mehrzahl von Strompfaden, die mit Pfeilen lO bezeichnet sind und durch eine Reihe von Röhren 20 führen.

Im Betrieb wird ein durch eine Pumpe oder eine andere Vorrichtung (nicht dargestellt) hervorgerufener St off strom köntinuier<lich in den Einlaß l4 eingespeist* Ein Teil des Stoffes strömt längs der Pfade 18 durch die Rohren 20 und zum Stoffauflauf 10,

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ein anderer Teil wird durch den Auslaß 16 umgewälzt. Dieser Teil der Vorrichtung ist an sich bekannt. Zur Zuführung des Stoffes zum Stoffauflauf 10 kann auch eine andere geeignete Einrichtung verwendet werden.

Der den Pfaden 18 folgende Stoff strömt aus den Röhren 20 heraus in einen flachen Verteilerkanal 22, und zwar längs Strömpfaden, die mit Pfeilen 24 bezeichnet sind. Der Verteilerkanal 22 besitzt einen unteren Teil 26 und einen oberen Teil 28, welche beide einen flachen und unbehinderten Stromkanal für den Stoff darstellen.

Der Stoff strömt in einer durch den Pfeil 30 angegebenen Richtung durch den oberen flachen Kanalteil 28, dessen stromabwärts liegendes Ende 32 an die stromaufwärts liegenden Enden 34 einer Mehrzahl von flexiblen Schläuchen 36 angeschlossen ist (von denen in der Zeichnung zur Vereinfachung einige fehlen).

Die stromabwärts !Legenden Enden 38 der flexiblen Schläuche sind jeweils mit dem stromaufwärts liegenden Ende 40 von Expansionsrohren 42 verbunden, welche in einer bezüglich der Papierlaufrichtung ("machine" direction) oder der Stoffstromrichtung quer verlaufenden Reihe und entsprechend der Querreihe, in der die parallelen Schläuche 36 liegen, angeordnet sind. ■

Die stromabwärts liegenden Enden 44 der Expansionsrohre 42 sind mit den stromaufwärts liegenden Enden 46 von Röhren 48 mit sich änderndem Querschnitt verbunden. Auch diese Röhren sind in einer Querreihe angeordnet, und jede Röhre ist an ein gesondertes Rohr 42 angeschlossen. Die Röhren 48 ändern sich allmählich längs ihrer Achse von einem kreisförmigen Querschnitt bei 50 bis zu einem rechteckförmigen Querschnitt bei 52.

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Die stromabwärts liegenden Enden 54 der Röhren 48 sind an das stromaufwärts liegende Ende 56 eines zweiten flachen Kanales 58 angeschlossen.Der Stoff fLießt durch die flexiblen Schläuche 36., die Expansionsrohre 42, die Röhren 48 mit sich änderndem Querschnitt und den zweiten flachen Kanal 48 in eine Richtung, die allgemein mit den Pfeilen 60 und 22 angegeben ist.

Das stromabwärts liegende Ende 64 des zweiten flachen Kanales 58 führt in das stromaufwärts liegende Ende 66 einer Düse 68. Ein StQffstrahl 70 tritt aus der Düse 68 aus und wird zur Ausbildung einer Papierbahn auf ein endloses umlaufendes Siebband oder zwischen zwei solche Bänder der nassen Partie einer Papiermaschine (nicht dargestellt) niedergeschlagen. Das nasse Ende der Siebpartie fördert die beginnende Papierbahn in eine Richtung, die allgemein mit dem Pfeil 72 angegeben ist.

Gemäß der Erfindung sind die Beziehungen der verschiedenen Teile des Stoffauflaufe 10 zueinander nicht willkürlich, sondern genau derart vorgeschrieben, daß sich für den in die Düse 68 eintretenden Stoff ein gleichmäßiger Strom quer durch die Breite der Düse ergibt. Der Stoff muß daher durch die Düse nur noch zur Anpassung an die Geschwindigkeit des Siebbandes oder der Siebbänder an der nassen Partie der Papiermaschine beschleunigt und so focussiert werden, daß sein Zusammenhalt bis zu einer beträchtlichen Entfernung von der Stauvorrichtung gewährleistet ist. Die Gewährleistung des Zusammenhaltes des ausgestoßenen Stoffes, also die Verhinderung eines Auseinanderbrechens, ist vor allem bei hohen Blattbildungsgeschwindigkeiten äußerst wichtig, und auch dann, wenn es wegen der Konstruktion der Düse oder der nassen Partie der Papiermaschine erforderlich ist, den Stoff bis zu einem gewünschten Auftreffpunkt auf dem Siebband oder den Bändern "fliegen zu lassen".

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Für jede Strömungsrate an der Stauvorrichtung ergeben sich entsprechende Strömungsgeschwindigkeiten an den -verschiedenen Stellen längs des Stoffumlaufs 10. Nimmt man an, die Stoff-Strömungsrate an der Düse 68 sei auf einen Wert zwischen ungefähr 54 bis ungefähr 60 1 des Stoffes je Minute je cm der Maschinen- bzw. Bahnbreite (36 bis 40 gallons je Minute je inch) eingestellt, so wird bei der dargestellten Vorrichtung die Geschwindigkeit des Stoff stromes durch die Verteilerröhren 20, deren Innendurchmesser vorzugsweise 1,9 cm beträgt, einen Wert annehmen, der zwischen ungefähr 4,81 m/sek und ungefähr 5t34m/sek liegt.

Die Tiefe des unteren Teiles 26 des Verteilerkanales 22 beträgt in einer Richtung, die normal zu der durch die Richtung des Pfeiles 30 und die Papierlaufquerrichtung gebildeten Ebene verläuft, vorzugsweise ungefähr 7»62 cm. Für den angenommenen, oben angegebenen Bereich der Strömungsraten liegt infolgedessen die Strömungsgeschwindigkeit des Stoffes im unteren Teil 26 des Kanales 22 im Bereich zwischen ungefähr 1,18 m/sek und ungefähr 1»31 m/sek.

Die Tiefe des oberen Teiles 28 des Kanales 22 beträgt vorzugsweise ungefähr 3»8l cm, und die Stoff Stromgeschwindigkeit durch diesen Teil des Kanales liegt zwischen ungefähr 2,36 m/sek (im Falle einer Stoffströmungsrate von 54 l/min/cm) und ungefähr 2,62 m/sek (im Falle einer Stoffströmungsrate von 60 1/ min/cm).

Vorzugsweise beträgt der Innendurchmesser von jedem der flexiblen Schläuche 36 ungefähr 3_f8l cm und der Abstand zwischen den Schläuchen von Mittellinie zu Mittellinie ungefähr 7,62 cm. Jeder Schlauch sollte die richtige Länge haben, vorzugsweise

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229 cm bis 279 cm, oder ungefähr die doppelte Länge in Stromrichtung des oberen Teiles 28 des Kanäles 22. Der obere Teil kann in Stromrichtung beispielsweise 137 cm lang sein.

Die Expansionsrohre 42 besitzen einen Innendurchmesser von 3,81 cm an ihren stromaufwärts liegenden Enden 40 und dehnen sich konisch bis zu einem Innendurchmesser von 5,08 ein'an ihren stromabwärts liegenden Enden 44* Sie sind vorzugsweise etwa 6l cm lang, so daß der Expanionswinkel höchstens 6 beträgt.

Bei den oben vorausgesetzten Strömungsraten sinkt die Strö- ([ mungsgeschwindigkeit vom Bereich zwischen etwa 6,01 m/sek (im Falle einer Strömungsrate von 54 l/Min/cm) und etwa 6,68 m/sek (im Falle einer Strömungsrate von 60 l/min/cm) in den flexiblen Schläuchen 36 und den stromaufwärts liegenden Enden 4o der Expansionsrohre 42 bis zu einem Bereich zwischen etwa 3,38m/sek und etwa 3,76 m/sek (je nach der Strömungsrate) bei den stromabwärts liegenden Enden 44 der Expansionsrohre 42 ab.

Wie die Expansionsrohre Λ2, sind auch die Röhren 48 mit sich änderndem Querschnitt vorzugsweise ungefähr 6l cm lang. Diese Röhren 48 besitzen jedoch im Gegensatz zu den Rohren 42 für den hindurchfließenden Stoff keine zunehmende Stromquerschnitts- -j fläche. Die Stromquerschnittsfläche der stromabwärts liegenden Enden 54 der Röhren 48 ist vielmehr etwas kleiner als die Stromquerschnittsfläche an den stromaufwärts liegenden Enden 46, so daß der durch die Öffnungen mit dem rechteckfÖrmigen Quer^ schnitt 52 und durch den zweiten flachen Kanal 58 fließende Stoff sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die je nach der Strömungsrate zwischen etwa 5,54 m/sek und etwa 3,94 m/sek liegt. .

Die Lange des zweiten flachen Kanäles 58 in Stromrichtung kann bis zu etwa IO 7 cm betragen. Der hindurchfließende Stoff gelangt

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in. die Düse 68. Wesentliche Einzelheiten einer ersten Ausführung sform einer solchen Düse gemäß der Erfindung sind in Fig. 2 dargestellt.

Die in Fig. 2 dargestellte Düse 68 unterscheidet sich wesentlich von bekannten Düsen mit hochflexiblen Lippen. Die Düse besitzt zwei Lippen 80, 82 von hoher Steifheit. Diese Lippen weisen jeweils eine glatte, flache, allgemein rechteckförmige Oberfläche 84 bzw. 86 auf und sind mittels einer Einrichtung, die allgemein mit 88 bezeichnet ist, so montiert, daß die Flächen 84, 86 im Abstand zueinander liegen und zwischen sich einen Kanal 90 zur Aufnahme und zum Ausstoß eines Papierstoff-Strahles bilden. .

Die Flächen 84, 86 sind gegeneinander geneigt und bilden im Kanal 90 einen Papierlaufsrichtungs-Konvergenzweinkel. Dieser Konvergenzwinkel ist in Abhängigkeit von der Maschinen- bzw. Bahnbreite konstant, d.h. er ist an allen Punkten quer durch die Breite der Düse 68 gleich. In Stoffstromrichtung durch den Kanal 90 beträgt der Konvergenzwinkel zwischen den Flächen 84, 86 zwischen 5 und 10°, vorzugsweise etwa 6°.

Bei der Äusführungsform der Düse gemäß Fig. 2 liegt die Oberfläche 84 in der Ebene einer Fläche 92, welche die untere Grenzfläche des Strömungskanals 58 in dem weiter oben erwähnten zweiten flachen Abschnitt definiert* Die Fläche 92 ist die obere Oberfläche eines plattenartigen Gliedes 94, dem an seinem stromabwärts liegenden Ende ein Flansch 96 angeformt ist. An diesem Flansch ist mittels mehrerer Schrauben, beispielsweise einer Schraube 100, ein massiver Träger 93 befestigt. Die Schraube ist durch ein Loch 102 im Träger 98 hindurchgesteckt und in eine.

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Gewindebohrung 104 im Flansch 96 hineingeschraubt.

Der Träger 98 trägt die untere Lippe 80, an der er mittels Schrauben, beispielsweise einer Schraube IO6, befestigt ist. Die Schraube 106 ist durch ein Loch 108 im Träger 98 hindurchgeschraubt. Zugang zu den Köpfen 112 bzw. Il4 der Schrauben 100 bzw. 1Ö6 ist durch eine allgemein prismatische Ausnehmung II6 im Träger 98 möglich.

Der oberen Lippe 82 sind ein oder mehrere allgemein zylindrische* Bauteile II8 integral angeformt, welche eine verschwenkbare Lagerung dieser Lippe 82 ermöglichen. Das Bauteil HS ist mittels eines Halteblockes 120 befestigt, der einen nach unten ragenden Vorsprung oder Flansch 122 besitzt. Ein dem Glied 94 ähnliches plattenartiges Glied 124, dessen Oberfläche 126 parallel zur Fläche 92 und im Abstand von dieser verläuft, besitzt einen nach oben ragenden Flansch 128. Dort, wo das Glied 124 und der Flansch 128 zusammentreffen, ist ein Vorsprung 130 angeformt, welcher eine konkave Fläche 132 aufweist, die zur Außenfläche I34 des zylindrischen Teiles II8 komplementär ist. Dem Halteblock 120 ist ebenfalls eine konkave Außenfläche 136 angeformt, die sich vom Randvorsprung oder Flansch 122 nach oben und bezüglich derStoffstromrichtung nach hinten erstreckt. Die konkaven Flächen 132 und 136 bilden ein Gehäuse, in welchem das zylindrische Bauteil HS sicher, jedoch drehbar gehalten ist. Der Block 120 ist am Flansch 128 mittels einer Schraube I.38 befestigt, die durch ein Loch l40 im Block hindurchgesteckt und in ein Gewindeloch l42 im Flansch 128 hineingeschraubt ist. Die Schraube I38 besitzt einen mit einem Schlitz l46 versehenen Kopf l44_t der sich in einer im Block 120 vorgesehenen Gegenbohrung l48 befindet. Mittels des Schlitzes l46 kann die Schraube 138 gedreht werden.

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Bine Verschwenkung der oberen Lippe 82 ist mittels einer Ein- - stellschraube 15O sowie einer oberen und einer unteren Justiermutter 153 bzw· 154 möglich. Die Einstellschraube 15O sitzt lose in einer Bohrung 152 in einem starren Träger 155» der sich durch die Breite der Düse 63 erstreckt. Wie ohne weiteres zu erkennen ist, kann die Position der Einstellschraube durch entsprechende Justierung der Muttern 153, 1-54. nach oben und unten verstellt werden. Eine Aufwärts- bzw. Abwärtsbewegung der Einstellschraube 150 bewirkt eine Bewegung des linken Endes (in Fig. 2) der oberen Düsenlippe 82 nach oben bzw. nach unten. Die Einstellschraube ist an der oberen Lippe 82 mittels eines Verankerungszapfens 160 befestigt, der durch ein Loch l62 in der Einstellschraube sowie durch Öffnungen l64 und 166 in Ansätzen 168 bzw. 169 gesteckt ist, welche ihrerseits interal der oberen Lippe 82 angeformt sind. Das Loch l62 ist genügend groß, so daß ein leichtes Spiel des Zapfens während der Justierverschwenkung der oberen Lippe 82 möglich ist.

Der Träger I55 ist am Flansch J.28 mittels einer Schraube 170 befestigt, die durch ein Loch 172 im Träger hindurchgesteckt und in ein Gewindeloch 174 im Flansch 2l8 geschraubt ist. Der Zugang zur Justiermutter 153 und zum Kopf I78 der Schraube I7O ist durch eine Ausnehmung I76 möglich.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur die obere Düsenlippe 82 durch Verschwenkung justierbar* während die untere Lippe 80 unverstellbar montiert ist, wobei die Fläche 84 in der Ebene der Fläche 92 liegt. Die Ebene der Fläche 86 schneidet die Ebene der Fläche 126 mit einem Winkel, welcher in engen Grenzen oberhalb oder unterhalb von 6° veränderbar ist. Der Winkel kann beispielsweise 5° oder auch bis zu 10 betragen. ■

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Bei anderen (nicht dargestellten) Ausführungsbeispielen der Erfindung ist sowohl die obere Lippe 82 als auch die untere Lippe 80 schwenkbar montiert, und die Ebenen der Lippen schneiden sich mit einem Winkel, der durch eine Ebene halbiert wird, welche parallel zu den Ebenen der Flächen 92 und 126 liegt * Dabei wird die Ebene der Fläche 8% um einen Winkel von beispielsweise 3° im Uhrzeigersinn (bezüglich Fig. 2) hinsichtlich der Ebenen der Flächen 92 und 126 gedreht, während die Fläche 86 im Gegenzeigersinn tun einen gleichen Winkel hinsichtlich der genannten Ebenen gedreht wird (oder im Uhrzeigersinn be-* züglich der Ebene der Flache 86 in Fig. 2).

Wie erwähnt, beträgt die Tiefe des Kanäles 58, also der Abstand zwischen den Flächen 92 und 126, vorzugsweise 2,54 Cm. Der Abstand der äußersten Enden ISO und l82 der Lippen 80 bzw· 82 beträgt in diesem Fall ungefähr 1/4 dieser Tiefe öder, genauer gesagt, zwischen annähernd 5,59 mm- und annähernd 7»11 mm. Längs der beispielsweise 15,24"cm betragenden Länge der Düse in S tr ausrichtung findet also eine Verringerung der Stromquerschnitt sflache im Verhältnis von etwa 4:1 und eine entsprechende Beschleunigung des Stoffes um einen Faktor von etwa 4 statt, so daß sich der aus -der Düse ausgestoßene Stoff mit der gewünschten Geschwindigkeit bewegt, nämlich der Geschwindigkeit eines oder mehrerer Papierbi-ldungselemente auf der nassen Partie der Papiermaschine. Eine leichte Justierverschwenkung in der beschriebenen Weise erleichtert die Anpassung der Geschwindigkeit des ausströmenden Stoffes an die Geschwindigkeit des endlosen Blattbildungsbandes der nassen Siebpartie ohne Änderung der Pumpenleistung· Die Pumpen können so eingestellt-, werden, daß sie den Stoff mit einer optimalen Rate fördern, beispielsweise innerhalb des schon genannten Bereiches von 54bis 60 l/min/cm, und zwar in gewissen Grenzen unabhängig von der

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Geschwindigkeit, mit welcher die nasse Partie der Maschine laufen soll.

Die Fig. 3 und 4 zeigen Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform der Düse 68', bei welchem die untere Lippe 198 nicht nur eine, sondern zwei glatte, flache, allgemein rechteckförmige Flächen 200 bzw. 202 besitzt, die mit der ebenfalls glatten, flachen, allgemein rechteckförmigen Fläche 204 der oberen Lippe 2O6 den Kanal 90 bilden. Die Flächen 200 und 202 schneiden einander bei einer Linie 208, die quer zur Richtung W des Stoffstromes quer durch die Düse 68' von einer Seite· der Düse zur anderen verläuft.

Die Düse 68* ist an einen flachen Kanal 58' angeschlossen. Der Stoff strömt zwischen den Flächen 210 und 212 von. plattenartigen Gliedern 2l4 bzw. 2l6. Zwischen den Flächen 210 und 212 befindet sich ein Abstand von ungefähr 2,f>4 cm. Wie aus der Darstellung zu erkennen ist, ist eine Röhre 48 mit sich än~ derdem Querschnitt an den flachen Kanal 58' angeschlossen, und zwar mittels Schrauben 218, die durch Löcher 220 in Ansätzen 222 hindurchgesteckt und in Gewindelöcher 224 in den Gliedern 2l4 und 216 hineingeschraubt sind.

Die untere Lippe I98 liegt an dem plattenartigen Glied 2l4 bei einer Linie 226 an und erstreckt sich quer zur Stoffstromrichtung schräg nach oben und nach links (in Fig. 3) von der Linie 226 bis zur Linie*2O8. In Papierlaufrichtung beträgt die Länge der Lippe I98 vorzugsweise ungefähr 15,24 cm, während die Länge der Fläche 202 in der gleichen. Richtung zwischen 0,63 cm und 1,27 cm beträgt. Mit einer Länge von 0,762 cm wurden ausgezeichnete Ergebnisse erzielt.

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Die schräg abfallende Fläche 200 besitzt somit vorzugsweise in Papierlaufrichtung eine Länge von 14 cm bis l4,6 cm, und die Schräge wird so gewählt, daß die Höhe der Fläche 202 über die Fläche 210, die im wesentlichen parallel zur Fläche 202 liegt, ungefähr 1,59 cm beträgt. Folglich liegt der spitze Dihedralwinkel zwischen der Ebene der schrängen Fläche 200 und der Ebene der Fläche-210 oder 212 im Bereich zwischen Are tg 1,59/14,6 und Are tg l,59/l4, er beträgt also etwas mehr als 6°.

Die Winkelausrichtung der Fläche 204 der oberen Lippe 206 ist so justierbar, daß der Abstand zwischen der Fläche 202 und der Fläche 204 zwischen minimal 5,59 und maximal 9»52 nun betragen kann. Wenn die Lippe 206 so eingestellt ist, daß die Fläche 204 auf einer Höhe von 9,52 mm über der Ebene 202 liegt, so besitzt sie eine Höhe von 15»88 mm zuzüglich 9»52 mm oder 2,54 cm über der Fläche 210 und liegt parallel zu dieser Fläche und in der Ebene der Fläche 212. Ist die Einstellung der Lippe 206 derart, daß zwischen der Ebene 204 und der Ebene 202 der Minimalabstand von 5»59 mm besteht, so beträgt der spitze Dihedralwinkel zwischen der Ebene der Fläche 204 und der Ebene der Fläche 210 oder 212 Are tg 0,394/33 oder weniger als 1°. Dies folgt aus der Tatsache, daß der Unterschied zwischen dem Maximalabstand und dem Minimalabstand zwischen der Fläche und der Fläche 202 0,394 era beträgt, während die Länge der oberen Düsenlippe 206 in Papierlaufrichtung mit etwa 33 cm gewählt wird.

Der durch die Ebenen der Flächen 200 und 204 gebildete spitze Dihedralwinkel ist gleich der Summe aus dem spitzen Dihedralwinkel, der durch die Ebene der Fläche 200 und die Ebenen

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der Flächen 21O oder 212 gebildet wird, und dem durch die Ebenen der Flächen 204 und 210 oder 212 gebildeten spitzen Dihedralwinkel.

In der Darstellung der Fig. 4 ist die obere Lippe 206 so eingestellt, daß der minimale Abstand zwischen der Fläche 204 und der Fläche 202 0,635 cm beträgt.

In ihren gewünschten Stellungen werden die Lippen 198 und 206 durch geeignete Befestigungsmittel gehalten. Die Lippe 198 ist mittels einer Schraube 230 befestigt, die durch ein Loch 232 in einem Halteblock 234 gesteckt und in eine Gewindebohrung 236 geschraubt ist. Diese Gewindebohrung ist vom hinteren Ende 238 der Lippe 193 ebenso weit entfernt wie das Loch 232 von einer Schulter 240, die dem Halteblock 234 angeformt ist. Infolgedessen liegt das Ende 238 der Lippe I98 an der Schulter 240 an, wenn die Schraube 230 diese Lippe am Halteblock 234 festspannt.

Die Länge des Halteblockes 234 in Papierlaufrichtung von der Schulter 240 bis zu seinem stromaufwärts liegenden Ende 242 ist gleich der Tiefe einer Ausnehmung 244, die in einer integral dem plattenartigen Glied 2l4 angeformten massiven Endteil 246 vorgesehen ist. Eine Schraube 248 ist durch eine Bohrung 25Ο, die in einem Halteglied 252 vorgesehen ist, hindurchgesteckt und in ein Gewindeloch 254 im Endteil 246 geschraubt. Die Schraube 248 kann mittels ihres hexagonalen Kopfes 256 festgezogen werden.

An der der Schulter 24O gegenüber liegenden Seite ist dem Halteblock 234 eine weitere Schulter 258 angeformt. Diese Schulter 258 greift an eine komplementär geformte Schulter 260 an, die im Halteglied 252 gebildet ist.

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Die Schraube 248 drückt also die Schulter 260 des Haltegliedes 252 fest gegen die Schulter 253 des Halteblockes 234, der seinerseits die Lippe 198 festhält, so daß deren Ende fest gegen den Endteil 246 stößt. Es entsteht daher bei der Querlinie 226 kein Leck für den Papierstoff.

Der oberen Lippe 206 ist an ihrem stromaufwärts liegenden Ende 264 ein allgemein zylindrisches Bauteil 266 angeformt. Dieses zylindrische Bauteil wird durch einen Vorsprung 268 gehalten, der einem Halterungsteil 270 angeformt ist. Die Oberfläche

272 des Halterungsteiles 27O verläuft vom Vorsprung 268 bis " zu ihrer Schnittlinie mit der stromabwärts liegenden Fläche 274 eines dem plattenartigen Glied 2l6 angeformten Flansches 276 schräg nach oben und bezüglich der StoffStromrichtung nach hinten.

Die genannte Fläche 274 erstreckt sich von ihrer Schnittlinie mit der Fläche 272 derart nach unten und bezüglich der Stoffstromrichtung nach vorne, daß die Flächen 272 und 274 für das zylindrische Bauteil 266 ein Gehäuse bilden.

Das Halterungsteil 270 ist am Flansch 276 mittels Schrauben

273 befestigt, die durch Löcher 280 im Halterungsteil hindurch- ί gesteckt in Bohrungen 232 im Flansch 276 hineingeschraubt

Im stromabwärts liegenden Ende 284 des Halterungsteiles 270 befindet sich eine Bohrung 286, durch welche eine Justieschraube 288 hindurchgesteckt ist. Die Höhe dieser Justierschraube ist mittels Justiermuttern 290 und 292 verstellbar. Durch ein Loch 296 in der Justierschraube 288 und durch ein

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weiteres (nicht dargestelltes) Loch in einem Ansatz 298 ist ein Verankerungszapfen 294 gesteckt. Der Zapfen 294 ist zugleich in eine Gewindebohrung 300 in einem weiteren Ansatz 302 geschraubt. Die Ansätze 298 und 302 sind einem Block angeformt, der seinerseits ein Teil der oberen Lippe 206 ist.

Durch Verstellen der Justiermuttern 290, 292 kann die obere Lippe 206 zur Verstellung ihrer Winkellage um das zylindrische Bauteil 266 geschwenkt werden.

Es versteht sich, daß quer über die Bahnbreite der Maschine mehrere Befestigungseinrichtungen der beschriebenen Art mit dem zylindrischen Bauteil 266 und den verschiedenen Schraubenvorgesehen werden können, um eine sichere Halterung der Lippen I9S und 206 zu gewährleisten. Die Lippen sind jedoch in jedem Fall so steif, daß ihre Justierung praktisch auf eine Justierung ihres Konvergenzwinkels beschränkt ist. Eine merkliche Verbiegung oder Krümmung über ihre Breite tritt nicht auf.

Es hat sich gezeigt, daß die in Fig. 4 dargestellte flache Oberfläche 202 wesentlich zur Gewährleistung des geschlossenen Strahles jenseits der Düsenlippen beiträgt. Der Druckabfall im Papierstoff bei der Düse geschieht praktisch vollständig in dem stromaufwärts von der Fläche 202 befindlichen Teil der Düse. Diesem von einer entsprechenden Beschleunigung im Düsenteil stromaufwärts von der Fläche 202 begleiteten Druckabfall folgt der Teil der Düse bei der Fläche 202, welcher als Führung für den Stoffstrom wirkt. Dieser Aufbau erleichtert die Gewährleistung des Zusammenhaltes des Stoffstrahles bis zu einer maximalen Entfernung von der Düse. Ein wesentlicher Vorteil der Vorrichtung besteht darin, daß sie es ermöglicht, einen integralen Stoffstrahl zwischen zwei Blatt-

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bildungssiebe der nassen Partie einer Papiermaschine auf eine Stelle zu richten, die eine beträchtliche Entfernung von der Düse besitzt. Dadurch ist die Verwendung von Brustwalzen mit den gewünschten Durchmessern in großen Papiermaschinen möglich.

Die Flächen 84 und 86 der Düse 68 und die Flächen 200, 202 und 204 der Düse 68' sollten möglichst genau überarbeitet sein, und zwar mit einer Toleranz von höchstens 0,025 mm auf eine Spanne von 40,64 cm. Dies bedeutet, daß der Abstand quer zur Stoffstromrichtung zwischen den den Stromkanal bildenden gegenüber liegenden Flächen der Lippen, wenn diese ohne Verkrümmung im Stoffauflauf montiert sind, mit einer Toleranz von 0,05 mm auf eine Weite von 40,64 cm konstant ist. Dies gilt nicht nur für die stromabwärts liegenden Enden der Düsenlippen, sondern auch für andere Stellen der Lippen. Die Biegeverstellung der oberen bzw. der justierbaren Düsenlippe wird unter diesen Umständen niemals mehr als 0,05 nun auf 40,64 cm betragen. Die genaue Einstellung innerhalb dieser nicht überschrittenen Grenze wird dadurch ermöglicht, daß die Lippen weitgehend starr sind.

Vorzugsweise wird diejenige Düsenlippe justierbar montiert, deren Kanalfläche in oder ungefähr in der Ebene einer der Kanalflächen des flachen Abschnittes liegt. Zur Erläuterung dieses Prinzips sei auf die Vorrichtung gemäß Fig. 3 verwiesen, bei welcher die Fläche 200, die mit der Stoffstromrichtung schärfer konvergiert als die Fläche 204, nicht verstellt werden muß. Eine gegebenenfalls notwendige Einstellung verursacht daher praktisch kein Auseinanderbrechen des ausgestoßenen StoffStrahles.

Im Betrieb ist es mittels des Stoffauflaufs gemäß der Erfindung möglich, einen Stoffstrom zu erzeugen, aus welchem Papier auch höchster Qualität schnell und wirtschaftlich herstellbar

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ist. Der Stoffauflauf eignet sich besonders gut für moderne Papiermaschinen der Art, wie sie in der USA-Patentschrift Serial No. 407,307 vom 29. Oktober 1964 beschrieben sind. Der aus den Röhren 20 herausfließende Stoff wird nach dem Eintritt in den unteren Teil 26 des ersten flachen Abschnittes oder Kanales 22 abrupt gebremst und dann im oberen Teil 28 beschleunigt. Wenn er in die flexiblen Schläuche 36 gelangt, ■wird der Stoff weiter beschleunigt und zugleich in eine Mehrzahl von Teilströmen oder Strompfaden aufgeteilt, nachdem er zuvor in einer einzigen breiten Schicht geströmt war. Anschließend wird der Stoff beim Eintritt in die Expansionsrohre abgebremst und in den Röhren 48 mit sich änderndem Querschnitt wieder leicht beschleunigt. Zugleich ändern sich die Ströme längs der getrennten Strompfade von einem kreisförmigen zu einem rechteckförmigen Querschnitt, wodurch die Wiedervereinigung der Ströme im zweiten flachen Abschnitt oder flachen Kanal 58 zu einem einzigen breiten flachen Strom erleichtert wird. Schließlich wird der Stoff in der Düse 68 oder 68' stark beschleunigt und mit Blattbildungsgeschwindigkeit ausgestoßen.

Die Wechsel zwischen Beschleunigung und Verlangsamung und zwischen der Strömung in einem einzigen breiten flachen Kanal und der Strömung in mehreren getrennten Pfaden in der oben beschriebenen Weise verhindert Stoffausflockungen und einen Schleimansatz und hält den Stoff in einem homogenen, turbulenten Zustand. Der Ausstoß des Stoffes aus der Düse erfolgt in einer derart geregelten Weise, daß bis zu einer beträchtlichen Entfernung von der Düse ein breiter flacher Stoffstrahl erhalten bleibt.

Die notwendige Steifigkeit der Düsenlippen 80, 32 wird dadurch erreicht, daß sie sehr dick und aus einem festen Werk-

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stoff hergestellt sind, und zwar sind sie vorzugsweise 5»08 cm dick und bestehen aus rostfreiem Stahl. Durch eine Verstellung der Einstellschraube 150 und der Justiermuttern 153» 154 gemäß Fig. 2 und der entsprechenden Teile gemäß Fig. 3 wird also die obere Lippe 82 bzw. 206 nicht so stark verbogen, daß Qualitätsmängel des ausgestoßenen Stoffes zu erwarten sind, und zwar selbst dann nicht, wenn längs der Breite der Lippe eine Mehrzahl solcher Justiereinrichtungen vorgesehen sind. Die Einstellung der Düsenmündung ist infolgedessen außerordentlich einfach, denn sie beschränkt sich praktisch auf eine Anpassung der Stoffgeschwindigkeit an die Siebgeschwxndigkeit, und die Ergebnisse hinsichtlich der Qualität des fertigen Erzeugnisses ist der mit bekannten Stoffaufläufen erzielbaren Qualität überlegen, da der Spalt zwischen den äußeren Rändern der Lippen über die gesamte Breite der Düse in einem Maße gleichförmig ist, wie es bisher nicht möglich war.

Auf (,. Zusammenwirken zwischen dem Kanal 58 und der Düse 68 oder 68 !sei besonders hingewiesen. Der Kanal 58 gewährleistet die richtige Geschwindigkeit für einen Papierstoffbrei. Diese geregelte Geschwindigkeit ist genügend groß, um eine Flockenbildung der Fasern zu verhindern, und hält gleichzeitig die Turbulenzhöhe so niedrig, daß in die Blattbildungs- oder Entwässerungszone auf der nassen Partie der Papiermaschine keine Wirbel herausgelangen können, übermäßige Turbulenzen führen zu dünnen, schwachen Bereichen in der sich ergebenden Papierbahn. Die am Ende des Kanales 58 durch die Düse 68 oder 68* gebildete Konvergenz von vorzugsweise etwa 6 erteilt dem ausgestoßenen Stoff eine Richtung, die etwas von den Ebenen der Flächen 84 und 86 oder 20O₉ 202 und 204 abweicht. Dies bedeutet, daß die Stromlinien des ausgestoßenen Stoffes aufgrund der Form der Düse ihre Richtung derart ändern, daß der ausgestoßene Stoffstrahl geschlossen bleibt. Versuche haben gezeigt, daß es möglich ist, ohne Beeinträchtigung der Qualität des fertiger

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Papiers den Stoff bis zu einer Entfernung von 22,86 cm bis . 30,48 cm zwischen den Blattbildungssieben fließen zu lassen.

Von besonderer Bedeutung ist auch der Einfluß der flexiblen Schläuche 36. Mit ihren angegebenen Längen verhüten die Schläuche Faserausflockungen und lösen hereinfließende Flocken auf, so daß eine Faser-Wasser-Konsistenz und Strömungsraten ergeben, die für die nasse Partie der Maschine rni besten geeignet sind.

Die Vorrichtungen und Verfahren gemäß der Erfindung zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus und erleichtern die Stoff zuführung zur nassen Partie ekier Papiermaschine, die wirtschaftlich und mit hoher Geschwindigkeit Papier von höchster Qualität erzeugt. Selbstverständlich können die beschriebenen Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise abgewandelt werden. Beispielsweise kann das Kopfstück 12 durch einen Querstromverteiler mit einem konischen, bei niedriger Geschwindigkeit betriebenen Einlaßteil und einer perforierten Platte ersetzt werden. Ferner kann anstelle der Verankerungszapfen 16O und 294 und der zugehörigen Teile gemäß der Fig. und 3 eine Kugel-Pfannen-Anordnung verwendet werden. Schließlich sind auch statt der horizontalen Ausrichtung des Stoffauflauf s 10 gemäß der Darstellung andere Anordnungen möglich.

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Claims (3)

1. - 21 -

   tentanspriiche

   Stoffaustrxttsduse, die einen Papierstoffstrahl auf die nasse Pc\rtie einer Papiermaschine richtet, mit zwei Lippen, welche jeweils eine glatte, flache, allgemein rechteckförmige Fläche besitzen, die im Abstand voneinander angeordnet sind und zwischen sich einen Kanal mit einem durch eine Vorrichtung zum Verstellen wenigstens einer der Lippen justierbaren Konvergenzwinkel bezüglich der Papierlaufrichtung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lippen (oO, 82) eine so große Steifheit besitzen, daß der Konvergenzwinkel über die Stoffbahnbreite weitgehend gleich bleibt, und daß der Konvergenzwinkel durch die Verstellvorrichtung (150) zwischen 5 und 10 justierbar ist.
2. 2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel auf etwa 6 eingestellt ist.
3. 3. Düse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Lippen (l9'3) zwei verschiedene f leiche, glatte allgemein rechteckförmige, einander winkelig schneidende Flächen (200, 202) besitzt, von denen die eine, stromabwärts von der anderen liegende Fläche (202) allgemein parallel zur Stoffstromrichtung und zur Fläche (204) der anderen Lippe (206) angeordnet ist, während die andere Fläche (200) mit der Fläche der anderen Lippe in Stoffstromrichtung konvergiert, und daß die beiden Flächen (200, 202) einerseits und die Fläche (204) der anderen Lippe andererseits zwischen sich den Kanal (90) zum Ausstoßen des Stoffstrahles bilden.

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