DE19926803A1 - Stoffauflauf - Google Patents
StoffauflaufInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf einer Papier- oder Kartonmaschine, mit mindestens einer Stoffsuspensionsführung, mindestens einem Turbulenzerzeuger mit einer Vielzahl von Turbulenzkanälen, die in mindestens einer maschinenbreit verlaufenden Zeile angeordnet sind, und einer Stoffauflaufdüse mit mindestens zwei maschinenbreit orientierten strömungsführenden Flächen, wobei die Turbulenzkanäle an ihrem stromabwärtigen Ende einen offenen Strömungsaustrittsquerschnitt C und die Stoffauflaufdüse an ihrem stromaufwärtigen Anfang einen, dem Turbulenzkanal zugeordneten Strömungseintrittsquerschnitt A aufweist, wobei die Summe aller Strömungsaustrittsquerschnitte C der Turbulenzkanäle den Gesamtaustrittsquerschnitt des Turbulenzerzeugers und die Summe aller zugeordneten Strömungseintrittsquerschnitte A der Stoffauflaufdüse den Gesamteintrittsquerschnitt der Stoffauflaufdüse darstellt, und wobei der Strömungsaustrittsquerschnitt C jedes Turbulenzkanals kleiner als der zugeordnete Strömungseintrittsquerschnitt A in die Stoffauflaufdüse ist, wobei das Erweiterungsverhältnis X = C/A der Strömungsquerschnitte jedes Turbulenzkanals (2.1-2.4) einen Wert im Bereich von 0,6 bis 0,96, vorzugsweise 0,8 bis 0,9, annimmt.
Description
Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf einer Papier- oder
Kartonmaschine mit mindestens einer
Stoffsuspensionszuführung, mindestens einem Turbulenzerzeuger
mit einer Vielzahl von Turbulenzkanälen, die in mindestens
einer maschinenbreit verlaufenden Zeile angeordnet sind, und
einer Stoffauflaufdüse mit mindestens zwei maschinenbreit
orientierten strömungsführenden Flächen, wobei die
Turbulenzkanäle an ihrem stromabwärtigen Ende einen offenen
Strömungsaustrittsquerschnitt C und die Stoffauflaufdüse an
ihrem stromaufwärtigen Anfang einen, dem Turbulenzkanal
zugeordneten Strömungseintrittsquerschnitt A aufweist, wobei
die Summe aller Strömungsaustrittsquerschnitte C der
Turbulenzkanäle den Gesamtaustrittsquerschnitt des
Turbulenzerzeugers und die Summe aller zugeordneten
Strömungseintrittsquerschnitte A der Stoffauflaufdüse den
Gesamteintrittsquerschnitt der Stoffauflaufdüse darstellt,
und wobei der Strömungsaustrittsquerschnitt C jedes
Turbulenzkanales kleiner als der zugeordnete
Strömungseintrittsquerschnitt A in die Stoffauflaufdüse ist.
Stoffaufläufe werden in Papier- oder Kartonmaschinen dazu
verwendet, eine Stoffsuspension möglichst gleichmäßig auf ein
breites umlaufendes Sieb oder zwischen zwei Siebe aufzugeben,
wobei die Gleichmäßigkeit der Aufgabe der Stoffsuspension,
neben vielen anderen Kriterien, ein wesentliches Kriterium
für die spätere Qualität und die Gleichmäßigkeit des
hergestellten Papieres darstellt.
Durch die ständig zunehmenden Qualitätsanforderungen an das
Papier, insbesondere an graphische Papiere, und durch die
weiterhin zunehmenden Maschinengeschwindigkeiten für höhere
Produktionsraten wird es immer schwieriger, die geforderten
Qualitätsstandards zu erfüllen.
Ein wesentliches Kriterium für die Qualität des hergestellten
Papieres stellt die Gleichmäßigkeit der Formation über die
Papierfläche dar. Voraussetzung für eine gleichmäßige
Formation des Papieres ist eine gleichmäßig ausgebildete und
verteilte Turbulenz in der auf ein Sieb oder zwischen zwei
Siebe aufgelegten Stoffsuspension. Diese Turbulenz sorgt
dafür, daß die Ausrichtung der in der Stoffsuspension
enthaltenen Fasern möglichst isotrop ist, also eine
gleichmäßige Unordnung in alle Richtungen aufweist.
Es ist also für die Herstellung eines Papieres mit
gleichmäßiger Formation notwendig, eine nicht-laminare
Stoffsuspensionsströmung mit möglichst gleichmäßig verteilter
Mikroturbulenz zu erzeugen, durch die die Ausrichtung der in
der Stoffsuspension enthaltenen Fasern in alle Raumwinkel
möglichst gleichmäßig verteilt sind, wobei auch die örtliche
Verteilung der Fasern und der sonstigen in der
Stoffsuspension enthaltenen Festteilchen möglichst
gleichmäßig angelegt sind.
Bei der Herstellung des Papieres zeigt sich, daß sehr häufig
eine streifige Struktur - bekannt unter dem Namen "Tiger-
Strips" - entsteht, deren genaue Herkunft und deren genauen
Ursachen bis jetzt nicht eindeutig geklärt ist. Es wird
angenommen, daß diese Streifen durch sich regelmäßig
wiederholende Instabilitäten in der Strömung, über die
Maschinenbreite hinweg, entstehen, oder daß sie zumindest
durch diese Instabilitäten initiiert werden. Denkbar ist
hierbei, daß eine Art Selbstorganisation chaotischer Zustände
entsteht, in der sich makroskopisch sichtbare Strukturen
ausbilden. Da die Gesetzmäßigkeiten der Entstehung solcher
Strukturen nicht stetig verlaufen, genügen bereits geringste
Störungen, um einen makroskopisch sehr gut sichtbaren und
daher unerwünschten Effekt im Stoffsuspensionsstrahl zu
erzeugen. Bezüglich der Entstehung solcher makroskopischer
Strukturen aus einem chaotischen System wird auf die
allgemeine Chaos-Theorie verwiesen.
Stoffaufläufe mit Turbulenzerzeugern, die ihre Turbulenzen in
Turbulenzkanälen herstellen und anschließend durch eine
Erweiterung in die Stoffauflaufdüse übergeben sind
hinlänglich bekannt. Beispielhaft wird auf die
Patentanmeldung DE 40 19 235 hingewiesen, welche die
Turbulenzkanäle durch Rohrbündel erzeugt. Weiterhin wird auf
die Patentanmeldung DE 44 33 445 hingewiesen, in der die
Turbulenz in breiteren Kanälen erzeugt wird und schließlich
wird auf die Patentanmeldung eines Mehrschichten-
Stoffauflaufes mit in der Düse liegender Lamelle mit dem
Aktenzeichen DE 44 40 079 hingewiesen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Stoffauflauf einer
Papier- oder Kartonmaschine mit einem Turbulenzerzeuger mit
Turbulenzkanälen und einer anschließenden Stoffauflaufdüse
mit mindestens einer Lamelle derart zu gestalten, daß in dem
dadurch erzeugten Stoffsuspensionsstrahl die Ausbildung
makroskopischer Strukturen weitestgehend verhindert oder wenn
möglich sogar vollständig vermieden wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des
Anspruches 1 gelöst.
Die Erfinder haben erkannt, daß eine mögliche Störung,
aufgrund der sich eine makroskopisch sichtbare Struktur im
Stoffsuspensionsstrahl eines Stoffauflaufes bildet,
wesentlich durch die Art und Weise der Erweiterung des
Strömungsquerschnittes vom Strömungsaustrittsquerschnitt aus
den Turbulenzkanälen des Turbulenzerzeugers in den
Eintrittsquerschnitt der Stoffauflaufdüse beeinflußt wird. Es
hat sich hierbei gezeigt, daß ein bestimmtes Verhältnis der
Erweiterung vom Strömungsaustrittsquerschnitt C aus dem
Turbulenzerzeuger zum Strömungseintrittsquerschnitt A der
Stoffauflaufdüse besonderes vorteilhaft ist, um die Bildung
der oben genannten makroskopisch sichtbaren Strukturen im
Stoffsuspensionsstrahl zu vermeiden.
Entsprechend dem Erfindungsgedanken schlagen die Erfinder
vor, einen Stoffauflauf einer Papier- oder Kartonmaschine mit
mindestens einer Stoffsuspensionszuführung, mindestens einem
Turbulenzerzeuger mit einer Vielzahl von Turbulenzkanälen,
die in mindestens einer maschinenbreit verlaufenden Zeile
angeordnet sind, und einer Stoffauflaufdüse mit mindestens
zwei maschinenbreit orientierten strömungsführenden Flächen,
wobei die Turbulenzkanäle an ihrem stromabwärtigen Ende einen
offenen Strömungsaustrittsquerschnitt C und die
Stoffauflaufdüse an ihrem stromaufwärtigen Anfang einen, dem
Turbulenzkanal zugeordneten Strömungseintrittsquerschnitt A
aufweist, wobei die Summe aller
Strömungsaustrittsquerschnitte C der Turbulenzkanäle den
Gesamtaustrittsquerschnitt des Turbulenzerzeugers und die
Summe aller zugeordneten Strömungseintrittsquerschnitte A der
Stoffauflaufdüse den Gesamteintrittsquerschnitt der Düse
darstellt, und wobei der Strömungsaustrittsquerschnitt C
jedes Turbulenzkanales kleiner als der zugeordnete
Strömungseintrittsquerschnitt A in die Stoffauflaufdüse ist,
dahingehend weiterzuentwickeln, daß das
Erweiterungsverhältnis X = C/A der Strömungsquerschnitte jedes
Turbulenzkanales einen Wert im Bereich von 0,6 bis 0,96,
vorzugsweise 0,8 bis 0,9 annimmt.
Eine vorteilhafte erfindungsgemäße Ausgestaltung des
Stoffauflaufes sieht vor, daß die mindesten zwei
maschinenbreit orientierten strömungsführenden Flächen eine
erste und eine zweite Stoffauflaufdüsenaußenwand darstellen.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn mindestens eine
maschinenbreit orientierte strömungsführende Fläche in der
Stoffauflaufdüse durch eine Lamelle gebildet wird. Diese
Ausbildungsform entspricht einem mindestens zweischichtigen
Stoffauflauf, wobei die unterschiedlichen Schichten mit der
gleichen Stoffsuspension oder mit unterschiedlichen
Stoffsuspensionen beaufschlagt werden können.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Stoffauflaufes
sieht vor, daß der Turbulenzerzeuger im Austrittsbereich
rechteckige Turbulenzkanäle mit einer offenen
Querschnittshöhe a (= innere Kantenlänge a), einer offenen
Querschnittsbreite b (= innere Kantenlänge b) und einem
umlaufenden Steg mit einer Stegbreite s aufweist, wobei der
freie Strömungsaustrittsquerschnitt C = a.b ist und für den
zugeordneten Strömungseintrittsquerschnitt A = h.t gilt, mit
einer Zeilenhöhe h und eine Teilung t = s + b + s.
Eine andere Ausgestaltung dieses erfindungsgemäßen
Stoffauflaufes kann darin bestehen, daß für die innere
Kantenlänge a und die innere Kantenlänge b mindestens eines,
vorzugsweise aller, Turbulenzkanäle gilt: a/b < 1,
vorzugsweise 0,5 ≦ a/b ≦ 0,7. Hierdurch wird erreicht, daß
die rechteckigen Turbulenzkanäle ihre größte Ausdehnung in
Richtung der Maschinenbreite aufweisen.
Eine weitere Möglichkeit der Ausgestaltung dieses
erfindungsgemäßen Stoffauflaufes besteht darin, daß für die
innere Kantenlänge a und die innere Kantenlänge b mindestens
eines, vorzugsweise aller Turbulenzkanäle gilt: a/b = 1. Das
bedeutet, daß die Turbulenzkanäle einen quadratischen
Strömungsquerschnitt aufweisen.
Vorteilhaft kann es weiterhin sein, wenn die in horizontaler
Richtung verlaufende Stege eine Breite sv und die in
vertikaler Richtung verlaufende Stege eine Breite sh
aufweisen, wobei die Stegbreiten unterschiedlich ausgebildet
sind.
Bei dieser Ausgestaltung des Stoffauflaufes mit Stegen
unterschiedlicher Stegbreite ist es besonders vorteilhaft für
eine gleichmäßige Erweiterung der Querschnitte und damit eine
gleichmäßige Ausbildung der Turbulenzen, wenn für die innere
Kantenlänge a in vertikaler Richtung und innere Kantenlänge b
in horizontaler Richtung mindestens eines, vorzugsweise aller
Turbulenzkanäle gilt: a/b = (a + sv)/(b + sh).
Anscheinend entsteht bei dem angegebenen
Erweiterungsverhältnis eine turbulente Strömungssituation im
Bereich des Übergangs vom kleineren auf den größeren
Strömungsquerschnitt, die einer Ausbildung einer
makroskopisch sichtbaren Struktur am besten entgegenwirkt.
Obwohl das oben angegebene Erweiterungsverhältnis bereits
eine wesentliche Reduktion der makroskopisch sichtbaren
Strukturen im Stoffsuspensionsstrahl bewirkt, kann eine
weitere Verbesserung dadurch erreicht werden, daß das
Erweiterungsverhältnis nicht nur der absolute Betrag der
Strömungsquerschnitte betrachtet wird, sondern daß auch die
räumliche Orientierung, also die Richtungskomponente des
Erweiterungsgradienten, berücksichtigt wird.
Entsprechend diesem Gedanken schlagen die Erfinder weiterhin
vor, daß ein Richtungsquotient Xh/Xv des
Erweiterungsverhältnisses Xh in horizontaler Richtung zum
Erweiterungsverhältnis Xv in vertikaler Richtung im
Wertebereich von 0 bis 2, vorzugsweise von 0 bis 1, liegt.
Geht man von einem rechteckigen Strömungsaustrittsquerschnitt
C = a.b aus, so gilt für das Erweiterungsverhältnis Xh in
horizontaler Richtung Xh = b/(b + 2.sh) und für das
Erweiterungsverhältnis Xv in vertikaler Richtung Xv = a/(a + 2.sv).
Eine weitere Verbesserung der Strömungssituation, am Übergang
zwischen dem Strömungsaustritt vom Turbulenzerzeuger zum
Strömungseintritt in die Stoffauflaufdüse, kann dadurch
erreicht werden, daß die Erweiterungsverhältnisse nicht nur
bezüglich der horizontalen und vertikalen Richtungen
betrachtet werden, sondern daß der Gradient der Erweiterung
der Strömungsquerschnitte im Übergangsbereich zwischen
Turbulenzerzeuger und Stoffauflaufdüse in einem vorgegebenen
Bereich, unabhängig von der Richtung die der Gradient
einnimmt, gehalten wird. Betrachtet man den
Strömungsaustrittsquerschnitt eines Turbulenzkanales, so
verfügt der Turbulenzkanal über eine Mittellinie, die im
Querschnitt in der Strömungsaustrittsebene einen Mittelpunkt
erzeugt. Legt man durch diesen Mittelpunkt beliebige Geraden
in beliebige Winkeln zueinander, so erhält man einen ersten
und einen zweiten durch den Mittelpunkt des
Strömungsaustrittsquerschnittes A geführten Schnitt d1 und d2,
die entlang eines Teils ihrer Strecke dxq Element des
Strömungsaustrittsquerschnittes A sind und einen weiteren Teil
ihrer Strecke dxs über die jeweils angrenzenden Stege des
Turbulenzkanals führen und somit Element der, durch das
Turbulenzrohr gebildeten Stegfläche sind.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, daß für jeweils
diesen ersten und zweiten durch den Mittelpunkt des
Strömungsaustrittsquerschnittes A geführten Schnitt d1 und d2
mit jeweils einem Streckenanteil dxq (mit x = 1,2), der über
dem offenen Strömungsaustrittsquerschnitt A liegt, und dem
Streckenanteil dxs (mit x = 1,2), der über die jeweils
angrenzenden Stege führt, gilt: 0 ≦ d1q/d1s : d2q/d2s ≦ 2,
vorzugsweise 0,5 ≦ d1q/d1s : d2q/d2s ≦ 1,5.
Die Werte d1q/d1s stellen hierbei das Erweiterungsverhältnis
in Richtung des Schnittes d1 dar, während der Wert d2q/d2s das
Erweiterungsverhältnis des zweiten Schnittes d2 darstellt.
Die Schnitte d1 und d2 schneiden sich unter einem beliebigen
Winkel α, der zwischen 0° und 180° liegt, wobei jeweils
unabhängig von den betrachteten Schnitten das Verhältnis der
Richtungsquotienten der Erweiterungsverhältnisse im
angegebenen Bereich liegen muß.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen
Stoffauflaufes sieht vor, daß die Breite der Stegflächen
eines Turbulenzkanales im Bereich von 0,2 mm bis 1,5 mm,
vorzugsweise zwischen 0,9 mm bis 1,1 mm, liegt.
Entsprechend dem Erfindungsgedanken besteht auch die
Möglichkeit, daß zwischen mindestens zwei maschinenbreit
orientierten strömungsführenden Flächen (zum Beispiel
Lamellen, Oberwand oder Unterwand der Stoffauflaufdüse)
mindestens zwei Zeilen Turbulenzkanäle enden. Bei dieser
Ausführungsform ist zu beachten, daß die in einem
Turbulenzkanal beziehungsweise einem
Strömungsaustrittsquerschnitt eines Turbulenzkanals ein
Strömungseintrittsquerschnitt in die Stoffauflaufdüse
zugeordnet ist, der der Aufteilung der Zeilen in dem
Zwischenbereich zwischen den strömungsführenden Flächen und
der Teilung der Zeile entspricht.
Eine weitere, spezielle Ausbildung des Stoffauflaufes sieht
vor, daß noch zwei Lamellen vorhanden sind und der
Stoffauflauf ein Dreischichten-Stoffauflauf ist. Das
bedeutet, daß in dem Zwischenraum zwischen den beiden
Lamellen eine innere Stoffsuspensionsschicht eingebracht
wird, und daß die beiden, die innere Schicht begrenzenden
Schichten jeweils mit einer Stoffsuspension mit einer anderen
Eigenschaft, beispielsweise einem erhöhten Feinstoffanteil
oder Stoffsuspension mit einem stoffunterschiedlichen
Mahlgrad, beschickt werden.
Eine weitergehende, vorteilhafte Ausgestaltung dieses
Stoffauflaufes mit zwei Lamellen kann vorsehen, daß zwischen
der ersten maschinenbreiten Außenwand und der ersten Lamelle
n Zeilen Turbulenzkanäle, zwischen den zwei Lamellen m Zeilen
Turbulenzkanäle und zwischen der zweiten Lamelle und der
zweiten maschinenbreiten Außenwand n Zeilen Turbulenzkanäle
enden, wobei n und m ganze Zahlen sind und n < m, vorzugsweise
n = m/2, vorzugsweise n = 1 und m = 2, ist. Hierdurch kann
vorteilhaft eine verbesserte Feststoffverteilung (zum
Beispiel Ascheverteilung, Füllstoffverteilung) im
hergestellten Papier erreicht werden.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und
nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht
nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher
erläutert werden. Es stellen dar:
Fig. 1 Erfindungsgemäßer Stoffauflauf im Längsschnitt im
Bereich des Turbulenzerzeugers und der
Stoffauflaufdüse;
Fig. 2 Schnitt X-X durch den Übergang vom
Turbulenzerzeuger zur Stoffauflaufdüse;
Fig. 3 Vergrößerung des Ausschnittes A aus der Fig. 2;
Fig. 4 Vergrößerung eines Ausschnittes A aus einem
Turbulenzerzeuger mit runden
Strömungsaustrittsquerschnitten der
Turbulenzkanäle.
Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Stoffauflauf
1 im Bereich des Turbulenzerzeugers und der Stoffauflaufdüse.
Im Turbulenzerzeuger sind vier Zeilen mit Turbulenzrohren 5.1
bis 5.4 eines Stufendiffusors dargestellt, die die
Stoffsuspension zu der anschließenden Stoffauflaufdüse, die
durch die Düsenoberwand 4.1 und Düsenunterwand 4.2 gebildet
wird, leitet.
In der Stoffauflaufdüse befinden sich drei Lamellen 3.1 bis
3.3, die in Strömungsrichtung sich verjüngend auslaufen.
Durch die Lamellen 3.1 bis 3.3 wird die Stoffauflaufdüse in
vier maschinenbreiten Suspensionskanäle 8.1 bis 8.4
aufgeteilt, die jeweils durch eine Zeile von Turbulenzkanälen
3.1 bis 3.4 versorgt werden. Am Übergang (Schnitt X-X)
zwischen dem Turbulenzerzeuger erweitern sich die
Strömungskanäle von einem Strömungsaustrittsquerschnitt des
jeweils einzelnen Turbulenzkanals zu einem
Strömungseintrittsquerschnitt in den von den Lamellen
beziehungsweise einer Lamelle und einer Ober- und Unterwand
des Stoffauflaufes gebildeten Kanal.
Betrachtet man einen Teilbereich, der der Teilung der
jeweiligen Zeilen entsprechend den Breiten der einzelnen
Turbulenzrohre entspricht, so ergibt sich eine Erweiterung
des Strömungsaustrittsquerschnittes aus dem Turbulenzkanal
zum Eintrittsquerschnitt der betrachteten Teilung in den
suspensionsführenden Kanal zwischen den Lamellen
beziehungsweise Lamelle und Stoffauflaufober- beziehungsweise
Stoffauflaufunterwand.
In der Fig. 2 ist der Schnitt X-X dargestellt, mit der
Aufsicht auf die vier Zeilen der Turbulenzkanäle 2.1 bis 2.4,
die die Stoffsuspension zwischen die Lamellen 3.1 bis 3.3
einleiten. Am rechten oberen Rand der Figur ist ein Bereich Y
gestrichelt umrandet, der in der Fig. 3 zum besseren
Verständnis vergrößert wiedergegeben ist.
Die Fig. 3 zeigt zwei im Bereich Y liegender Turbulenzrohre
mit ihrem Austrittsquerschnitt, entsprechend der Schnittlinie
X-X aus der Fig. 1. Das rechte der beiden Turbulenzrohre ist
zur besseren Beschriftung ohne die Schraffur für den massiven
Teil des Rohres dargestellt. Die Breite t der Teilung und die
Höhe h des jeweiligen Eintrittsquerschnittes in den Kanal 8.1
ist beschriftet. Das Turbulenzrohr verfügt über zwei
horizontale Stege 6 und zwei vertikale Stege 7 mit einer
horizontalen Stegbreite sh des vertikalen Steges 7 und einer
vertikalen Stegbreite sv des horizontalen Steges 6. Der
rechteckige Austrittsquerschnitt des Rohres weist eine
Kantenlänge a in vertikaler Richtung und eine Kantenlänge b
in horizontaler Richtung auf. Der Mittelpunkt beziehungsweise
die Mittellinie des Turbulenzrohres ist mit M bezeichnet. Es
ergibt sich auf diese Weise ein Erweiterungsverhältnis des
Austrittsquerschnittes C = a.b zum Eintrittsquerschnitt A = t.h
in die Stoffauflaufdüse (betrachtet jeweils für einen
Teilabschnitt mit einer Teilung t). Gestrichelt dargestellt
ist außerdem die im Turbulenzkanal stromaufwärts liegende
Stufe zur Erzeugung von Mikroturbulenzen in der
Stoffsuspension.
Erfindungsgemäß ist der Übergang zwischen dem
Strömungsaustrittsquerschnitt C zum
Strömungseintrittsquerschnitt A bezüglich der vorhandenen
Stegbreiten sh, beziehungsweise sv derart ausgestaltet, daß das
Erweiterungsverhältnis X = C/A der Strömungsquerschnitte einen
Wert im Bereich von 0,6 bis 0,96, vorzugsweise 0,9 bis 0,9,
annimmt. Es wird darauf hingewiesen, daß die hier gezeigten
schematischen Darstellungen keine maßstabsgerechten
Zeichnungen sind und Größenverhältnisse aus diesen
Darstellungen nicht entnommen werden können.
Die Stege mit den Stegbreiten sh und sv sind im Beispiel der
Fig. 3 rundum mit gleicher Wandstärke ausgeführt, wobei die
Kantenlänge b des offenen Rechteckquerschnittes größer als
die Kantenlänge a ist. Hierdurch ergibt sich, betrachtet man
die Erweiterung des Strömungsquerschnittes in horizontaler
und vertikaler Richtung getrennt, daß die relative
Erweiterung des Querschnittes in horizontaler Richtung
geringer ausfällt, als die relative Erweiterung in vertikaler
Richtung. Dies rührt daher, daß der
Strömungsaustrittsquerschnitt eine Rechteckform mit
unterschiedlicher Kantenlänge a und b aufweist. Da die
Kantenlänge b in horizontaler Richtung größer ist als die
vertikale Kantenlänge a, ist auch der Quotient zwischen
horizontaler Kantenlänge b und der Teilung t (= b + 2.sh)
kleiner als der entsprechende Quotient in vertikaler
Richtung. Somit ergibt sich eine relativ stärkere Erweiterung
in vertikaler Richtung, als in horizontaler Richtung. Durch
diese Anisotropie entsteht eine zwar geringe, doch merkliche
Richtungsausbildung in erzeugten Turbulenzen der
Stoffsuspensionsströmung im Bereich der Strömungserweiterung,
wodurch wiederum makroskopisch sichtbare Strukturen im
Stoffsuspensionsstrahl der aus der Stoffauflaufdüse austritt
entstehen können.
Derartige Anisotropien können vermieden werden, wenn die
Stegbreite - wie es in der Fig. 3 dargestellt ist - in
horizontaler und vertikaler Richtung unterschiedlich
ausgeführt wird. Das heißt bei einem rechteckigen
Strömungsaustrittsquerschnitt aus einem Turbulenzrohr mit
unterschiedlicher Kantenlänge a und b wird der größeren
Kantenlänge auch eine größere Stegbreite zugeordnet und der
kleineren Kantenlänge eine kleinere Stegbreite zugeordnet.
Vorteilhaft ist eine Zuordnung der Stegbreiten zur
Kantenlänge derart, daß das Verhältnis von Stegbreite in
horizontaler Richtung zur Kantenlänge in horizontaler
Richtung gleich der Stegbreite in vertikaler Richtung zur
Kantenlänge in vertikaler Richtung entspricht.
Ein weiterführender erfindungsgemäßer Gedanke ist in der
Fig. 4 dargestellt. Diese zeigt einen Ausschnitt aus dem
Schnitt X-X eines Stoffauflaufes zwischen zwei Lamellen 3.1
und 3.2 mit Turbulenzrohren 5.2, die einen runden
Austrittsquerschnitt aufweisen. Gemäß dem weiterführenden
Erfindungsgedanken wird gefordert, daß für jeweils einen und
einen zweiten durch den Mittelpunkt M eines
Strömungsaustrittsquerschnittes führten Schnitt d1 und d2 der
Quotient der beiden betrachteten Erweiterungsverhältnisse
sich an einem Bereich von 0,5 bis 1,5 oder noch besser
zwischen 0,9 und 1,1 bewegen soll.
Die einzelnen Streckenanteile der Schnitte sind in der
Zeichnung jeweils angegeben. Der betrachtete Quotient der
Erweiterungsverhältnisse in die verschiedenen Richtungen
betrifft nicht nur runde Austrittsquerschnitte, sondern
Austrittsquerschnitte in beliebiger Form.
Insgesamt wird somit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
eines Stoffauflaufes erreicht, daß in dem erzeugten
Stoffsuspensionsstrahl die Ausbildung makroskopischer Figuren
weitgehend verhindert bis vollständig vermieden wird.
1
Stoffauflauf
2.1
bis
2.4
Turbulenzkanäle
3.1
bis
3.3
Lamellen
4.1
Oberwand
4.2
Unterwand
5.1
bis
5.4
Turbulenzrohre
6
horizontaler Steg
7
vertikaler Steg
8.1.
bis
8.4
maschinenbreite Kanäle in der Stoffauflaufdüse
t Teilung
h Höhe/Abstand zwischen zwei Lamellen beziehungsweise Lamelle und Ober- oder Unterwand
a, b Kantenlänge
M Mittellinie des Turbulenzkanals
sh
t Teilung
h Höhe/Abstand zwischen zwei Lamellen beziehungsweise Lamelle und Ober- oder Unterwand
a, b Kantenlänge
M Mittellinie des Turbulenzkanals
sh
horizontale Stegbreite des vertikalen Stegs
sv
sv
vertikale Stegbreite des horizontalen Stegs
d1
d1
, d2
Schnitt durch Strömungsaustrittsquerschnitt
dxq
dxq
Streckenanteil des
Strömungsaustrittsquerschnittes
dxs
dxs
Streckenanteil des Schnittes über den Steg
C Strömungsaustrittsquerschnitt aus einem Turbulenzkanal
A C zugeordneter Strömungseintrittsquerschnitt in die Stoffauflaufdüse
C Strömungsaustrittsquerschnitt aus einem Turbulenzkanal
A C zugeordneter Strömungseintrittsquerschnitt in die Stoffauflaufdüse
Claims (15)
1. Stoffauflauf einer Papier- oder Kartonmaschine mit
mindestens einer Stoffsuspensionszuführung, mindestens
einem Turbulenzerzeuger mit einer Vielzahl von
Turbulenzkanälen, die in mindestens einer
maschinenbreit verlaufenden Zeile angeordnet sind, und
einer Stoffauflaufdüse mit mindestens zwei
maschinenbreit orientierten strömungsführenden Flächen,
wobei die Turbulenzkanäle an ihrem stromabwärtigen Ende
einen offenen Strömungsaustrittsquerschnitt C und die
Stoffauflaufdüse an ihrem stromaufwärtigen Anfang
einen, dem Turbulenzkanal zugeordneten
Strömungseintrittsquerschnitt A aufweist, wobei die
Summe aller Strömungsaustrittsquerschnitte C der
Turbulenzkanäle den Gesamtaustrittsquerschnitt des
Turbulenzerzeugers und die Summe aller zugeordneten
Strömungseintrittsquerschnitte A der Stoffauflaufdüse
den Gesamteintrittsquerschnitt der Stoffauflaufdüse
darstellt, und wobei der Strömungsaustrittsquerschnitt
C jedes Turbulenzkanales kleiner als der zugeordnete
Strömungseintrittsquerschnitt A in die Stoffauflaufdüse
ist, dadurch gekennzeichnet, daß das
Erweiterungsverhältnis X = C/A der Strömungsquerschnitte
jedes Turbulenzkanales (2.1-2.4) einen Wert im
Bereich von 0,6 bis 0,96, vorzugsweise 0,8 bis 0,9
annimmt.
2. Stoffauflauf gemäß dem der voranstehenden Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei
maschinenbreit orientierten strömungsführenden Flächen
eine erste und eine zweite Stoffauflaufdüsenaußenwand
(4.1, 4.2) darstellen.
3. Stoffauflauf gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1
bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine
maschinenbreit orientierte strömungsführende Fläche in
der Stoffauflaufdüse durch eine Lamelle (3.1-3.3)
gebildet wird.
4. Stoffauflauf gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1
bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Turbulenzerzeuger im Austrittsbereich rechteckige
Turbulenzkanäle (2.1-2.4) mit einer offenen
Querschnittshöhe a (innere Kantenlänge a), einer
offenen Querschnittsbreite b (innere Kantenlänge b) und
einem umlaufenden Steg (6, 7) mit einer Stegbreite s
aufweist, wobei der freie Strömungsaustrittsquerschnitt
C = a.b ist und für den zugeordneten
Strömungseintrittsquerschnitt A = h.t gilt, mit einer
Zeilenhöhe h = s + a + s und eine Teilung t = s + b + s.
5. Stoffauflauf gemäß dem voranstehenden Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß für die innere Kantenlänge
a und die innere Kantenlänge b mindestens eines,
vorzugsweise aller, Turbulenzkanäle gilt: a/b < 1,
vorzugsweise 0,5 ≦ a/b ≦ 0,7.
6. Stoffauflauf gemäß dem voranstehenden Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß für die innere Kantenlänge
a und die innere Kantenlänge b mindestens eines,
vorzugsweise aller, Turbulenzkanäle gilt: a/b = 1.
7. Stoffauflauf gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in horizontaler
Richtung verlaufenden Stege eine vertikale Breite sv und
die in vertikaler Richtung verlaufenden Stege eine
horizontale Breite sh aufweisen, wobei die Stegbreiten
unterschiedlich ausgebildet sein können.
8. Stoffauflauf gemäß dem voranstehenden Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß für die innere Kantenlänge
a und die innere Kantenlänge b mindestens eines,
vorzugsweise aller, Turbulenzkanäle gilt:
a/b = (a + sv)/(b + sh).
9. Stoffauflauf gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient (Xh/Xv)
des Erweiterungsverhältnisses Xh in horizontaler
Richtung zum Erweiterungsverhältnis Xv in vertikaler
Richtung im Wertebereich von 0 bis 2, vorzugsweise von
0 bis 1, liegt.
10. Stoffauflauf gemäß dem voranstehenden Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß für das
Erweiterungsverhältnis Xh in horizontaler Richtung
Xh = b/(b + 2.sh) und für das Erweiterungsverhältnis Xv in
vertikaler Richtung Xv = a/(a + 2.sv) gilt.
11. Stoffauflauf gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für jeweils einen
ersten und einen zweiten durch den Mittelpunkt eines
Strömungsaustrittsquerschnittes A geführten Schnitt d1
und d2 mit jeweils einem Streckenanteil dxq, der über
dem offenen Strömungsaustrittsquerschnitt A liegt, und
einem Streckenanteil dxs, der über die jeweils
angrenzenden Stege führt, gilt: 0 ≦ d1q/d1s : d2q/d2s ≦ 2,
vorzugsweise 0,5 ≦ d1q/d1s : d2q/d2s ≦ 1,5.
12. Stoffauflauf gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der
Stegflächen eines Turbulenzkanales im Bereich von 0,2 mm
bis 1,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,9 mm bis 1,1 mm,
liegt.
13. Stoffauflauf gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1
bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwischen
zwei maschinenbreit orientierten strömungsführenden
Flächen mindestens zwei Zeilen Turbulenzkanäle (3.x)
enden.
14. Stoffauflauf gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1
bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Lamellen (3.1,
3.2) vorgesehen sind und der Stoffauflauf ein
Dreischichten-Stoffauflauf ist.
15. Stoffauflauf gemäß dem voranstehenden Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten
maschinenbreiten Außenwand (4.1) und der ersten Lamelle
(3.1) n Zeilen Turbulenzkanäle (3.x), zwischen den zwei
Lamellen (3.2) m Zeilen Turbulenzkanäle (3.x) und
zwischen der zweiten Lamelle (3.2) und der zweiten
maschinenbreiten Außenwand (4.2) n Zeilen
Turbulenzkanäle (3.x) enden, wobei n und m ganze Zahlen
sind und gilt: n < m, vorzugsweise n = m/2, vorzugsweise
n = 1 und m = 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999126803 DE19926803A1 (de) | 1999-06-12 | 1999-06-12 | Stoffauflauf |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999126803 DE19926803A1 (de) | 1999-06-12 | 1999-06-12 | Stoffauflauf |
Publications (1)
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DE19926803A1 true DE19926803A1 (de) | 2000-12-14 |
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ID=7911013
Family Applications (1)
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DE1999126803 Withdrawn DE19926803A1 (de) | 1999-06-12 | 1999-06-12 | Stoffauflauf |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19926803A1 (de) |
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