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Nasssauger einer Papiermaschine Die Erfindung betrifft einen Nasssauger
einer Papiermaschine mit quer zu einem durchlässigen Element für die Blattbildung
verlaufenden schlitzartigen Kanälen zum Absaugen von Wasser.
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Nasssauger dienen zum Absaugen von Wasser aus- einem Bereich von
Papiermaschinen, wo das sich bildende Papiervlies mit einer Wasserschicht, welche
die Suspension von Fasern enti'iäi, bdeckL ist, Die bekannten Nasssauger enthalten
Saugkästen, die an Vakuumpumpen angeschlossen sind. Das durchlässige Element kann'dabei
entweder ein Flachsieb oder eine zylindrische Walze sein. Sie haben einen bedeutenden
Energieverbrauch, da grosse Luft- und Wassermengen zur Aufrechterhaltung des erforderlichen
Unterdruokes durch sie abgesaugt werden müssen.
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Die Erfindung hat die Schaffung eines Nasssaugers der erwähnten Art
zum Ziel, welcher einen bedeutend kleineren Energieverbrauch als die bisherigen
Nasssauger hat, eventuell vollständig ohne Vakuumpumpe auskommt.
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Der erfindungsgemässe Nasssauger, durch welchen dieses Ziel erreicht
wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Eingänge der Kanäle im wesentlichen in
der Bewegungsrichtung des durchlässigen Elementes verlaufen, und dass sieb der Querschnitt
der Kanäle mit zunehmender Entfernung vom durchlässigen Element diffusorartig ausweitet.
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Durch die erfindungsgemässe Massnahme wardinsbesondere bei höheren
Gesehwindigkeiten des durchlässigen Elementes, z.B. eines Flachsiebes, die kinetische
Energie des Wassers zur Bildung des erforderlichen Unterdruckes ausgenützt. Durch
die diffusorartige Ausweitung der Kanäle wird eine Verzögerung des ursprünglich
in die Kanäle mit der Siebgeschwindigkeit eintretenden Wassers erhalten, wobei dieses
Wasser am Eingang der Kanäle im Bereich des durchlässigen Elementes eine Saugwirkung
ausübt. Um ihren Betrag kann der Unterdruck an den Ausgangsenden der Kanäle, der
sonst von einer Vakuumpumpe geliefert werden musste, verringert werden.
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Vorzugsweise können. die Kanäle derart gekrümmt sein, dass ihr-e
Ausgangsenden im wesentlichen vertikal verlaufen.
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Einerseits wird dadurch die konstruktive Unterbringung verhältnismässig
langer und stark sich ausweitender Kanäle erleichtert,
andererseits
wird in den nach unten veriaufenden vertikalen Abschnitten der Kanäle der-hydrostatische
Druck der Wassersäule zur Bildung eines Unterdruckes ausgenützt.
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Dabei können vorzugsweise-die Enden der Kanäle mit einstellbaren
Drosselvorrichtungen zur Beeinflussung der Ausströmung des Wassers aus den Kanälen
versehen sein. Durch derartige Drosselvorrichtungen kann gewährleistet werden, dass
die Kanäle Jeweils voll mit Wasser gefüllt sind, damit sich die Wassersäule voll
auswirken kann.
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Bei gekrümmten Kanälen können die konvexen Abschnitte der Wände der
Kanäle mit Absaugöffnungen zum Absaugen der Grenzschicht versehen sein, die an eine
Absaugvorrichtung angeschlossen sind. Dadurch kann eine Ablösung der Strömung an
den konvexen Abschnitten verhindert werden und somit eine einwandfreie Funktion
des Nasssaugers im vorliegenden Sinn gewährleistet werden.
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Es ist dabei möglich, die Kanäle in einen gegenüber der Atmosphäre
abgeschlossenen Raum münden zu lassen, der mit einer Regelvorrichtung zur Regelung
des Abflusses von Wasser versehen ist, derart, dass im Kasten ein Wasserspiegel
entstehen kann. Durch diese Massnahme wird bei geeigneter Ausbildung die Bildung
eines Unterdruckes gegenüber der Atmosphäre im Kasten ermöglicht, wodurch die Funktion
der Vorrichtung weiter unterstützt wird.
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Vorzugsweise kann der Kasten mit einem vertikalen Abflussrohr versehen
sein, welches zur Bildung eines Unterdruckes im Kasten unter dem Einfluss einer
im Rohr gebildeten Flüssigkeitssäule dient, wobei am unteren Ende des Abflussrohrs
ein von der Regelvorrichtung betätigbares Absperrorgan angeordnet ist, das im Betrieb
gewährleistet, dass das Abflussrohr mit Wasser gefüllt ist. Dadurch kann die Bildung
des Unterdruckes im Kasten noch weiter unterstützt werden.
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Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung schematisch dargestellter
Ausführungsbeispiele erläutert.
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Es zeigen: Fig.l ein Schema des Nasssaugers, der unter einem Flachsieb
angeordnet ist, und die Fig.2 und 3 Detaile anderer Ausführungsformen einer die
Kanäle bildenden Leiste.
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Die Figur 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt des Nasssaugers,
der sichuiter einem Flachsieb der Papermaschine befindet. Auf dem Sieb 1 baut sich
ein Papiervlies 2 äus einer Suspension 3 auf, indem das Wasser aus der Suspension
3 durch das Sieb 1 nach unten abfliesst. Unter dem Sieb 1 befindet sich' ion bekannter
Weise ein Siebschutzband 4, das Jedoch weggelassen werden kann. Das Sieb und das
Siebschutzband bewegen sich zusammen mit der auf ihnen befindlichen Suspension mit
einer Geschwindigkeit U nach rechts. Mit praktisch der gleichen Geschwindigkeit
tritt das Wasser in Eingänge
5 von Kanälen 6 ein, die sich unterhalb
des Siebschutzbandes befindet. Die Kanäle werden durch Zwischenräume zwischen Leisten-9
gebildet, die quer zur Bewegungsrichtung des Siebes 1 verlaufen. Die Leisten 9 sind
mit vorstehenden Rippen 7 versehen, mit denen sie sich gegenseitig abstützen, so
dass eine gewünschte Kanalbreite eingehalten wird.
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Wie aus der Fig.l ersichtlich ist, verlaufen die Eingänge 5 der Kanäle
im wesentlichen in der Bewegungsrichtung des Siebes 1, wobei sich ihre unteren Begrenzungsflächen
tangential an die Bewegungsrichtung des Siebes 1 anschmiegen.
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Das gleiche gilt auch für die Leisten eines Nasssaugers, der sich
in einer zylindrischen Saugwalze befindet.
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Die Kanäle 6 haben einen Querschnitt, der sich mit zunehmender Entfernung
vom Sieb 1 diffusorartig ausweitet.
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Gleichzeitig sind die Kanäle 6 derart gekrümmt, dass ihre Ausgangsenden
8 im wesentlichen vertikal verlaufen.
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An den Enden 8 befinden sich keilförmige verstellbare Leisten 10,
die in vertikaler Richtung beweglich sind und als Drosselvorrichtungen zur Beeinflussung
der Ausströmung des Wassers aus den Kanälen 6 dienen.
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Da bekanntlich bei gekrümmten, diffusorartigen Kanälen eine Gefahr
der Ablösung der Strömung im Bereich von konvexen Abschnitten der Kanalwände besteht,
sind beim Nasssauger nach der Fig.1 in diesen Abschnitten Absaugöffnungen 11- angeordnet,
welche die Kanäle 6 mit einem inneren Hohlraum 12 der Leisten 9
verbinden.
Die inneren Hohlräume 12 der einzelnen Leisten sind an eine Absaugleitung 13 angeschlossen,
die zu einer nicht dargestellten Vakuumpumpe führt.
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Wie ebenfalls aus der Fig.1 hervorgeht, ist der Nasssauger mit einem
Kasten 14 versehen, welcher gegenüber der Atmosphäre, mit Ausnahme der Kanäle 6,
abgeschlossen ist. Im Boden des Kastens 14 ist ein vertikales Abflussrohr 15 angeordnet,
an dessen unterem Ende sich ein Ventilteller 16 befindet, durch welchen das Abflussrohr
abschliessbar ist.
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Der Ventilteller 16 ist durch eine Stange 17 mit einem zweiarmigen
Hebel 18 verbunden, der auf einer Stütze 20 drehbar gelagert ist. Am anderen Ende
des Hebels 18 ist ein Gegengewicht 21 befestigt, das gleichzeitig die Funktion eines
Schwimmers hat.
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Wie noch aus der Fig.1 hervorgeht, ist.die Absaugleitung 13 mit einer
Zweigleitung 22 versehen, welche durch ein Dreiwegventil 23 an den Innenraum des
Kastens 14 angeschlossen werden kann.
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Im Betrieb strömt das Wasser aus der Schicht 3 durch das Sieb 1 und
das Schutzband 4 in die Eingänge 5 der Kanäle 6, wobei es anfänglich die gleiche
Geschwindigkeit U wie das Sieb 1 hat. Diese Geschwindigkeit kann bis zu einige Hundert
Heter pro Minute betragen. In den Kanälen 6 wird diese Geschwindigkeit verkleinert,
wobei der Druck des Wassers steigt.
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Wenn dabei die keilförmigen Leisten 10 so eingestellt sind, dass gerade
gewährleistet ist, dass die Kanäle 6 durch das abfliessende Wasser gefüllt sind,
ohne dass der Wasserstrom zu stark gebremst wird, wird zusätzlich noch das statische
Gewicht der Wassersäule zur Bildung von Unterdruck im Bereich des Siebes 1 ausgenützt.
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Das aus den Kanälen 6 ausströmende Wasser wird im Kasten 14 gesammelt.
Die durch die Teile 16 bis 21 gebildete Regelvorrichtung gewährleistet dabei, dass
im Kasten 1 ein Wasserspiegel N entsteht. Der Abfluss aus dem Kasten 14 wird durch
die Regelvorrichtung so gesteuert, dass das Abflussrohr 15 voll bleibt und zusätzlich
noch Wasser im Kasten 14 enthalten ist. Die Höhe der Flüssigkeitssäule in diesen
Teilen wirkt sich ebenfalls vermindernd auf den Druck im Kasten 14 aus. Dadurch
wird die Wirkung der Kanäle 6 und somit der ganzen Vorrichtung unterstützt.
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Wenn eine Gefahr der Ablösung der Strömung in den gekrümmen Bereichen
der Kanäle 6 besteht, kann die nicht dargestellte Absaugvorrichtung in Betrieb gesetzt
werden, so dass in den Hohlräumen 12 ein Unterdruck entsteht. Durch diesen Unterdruck
wird die Grenzschicht der Strömung der Flüssigkeit, welche sich entlang der konvexen
Abschnitte 24 der Eanalwände bewegt, abgesaugt. Die zum Absaugen der Grenzschicht
erforderliche Leistung ist dabei nur ein kleiner Bruchteil der
Leistung
der bisherigen Nassauger. Wenn jedoch aus irgendeinem Grund, z.B. ,bei zu kleinen
Siebgeschwindigkeiten U, die vorliegende Vorrichtung nicht voll wirksam sein sollte,
ist es möglich, durch Umstellung des Dreiwegventiles 23 die Vakuumpumpe direkt an
den Innenraum-des Gehäuses 14 anzuschliessen. In einem solchen Fall arbeitet der
Nasssauger gleich wie die bekannten Vorrichtungen.
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Die Fig.2 zeigt eine räumliche Darstellung eines Abschnittes einer
anderen Ausführungsform der Leiste. Die Leiste 9t nach der Fig.2 enthält an der
Stelle von Absaugöffnungen 11' eine dünne, gebogene Platte 30, welche im Körper
der Leiste 9' eingeschweisst ist. Die Absaugöffnungen 11' sind als schmale Schlitze
ausgebildet, die in mehreren Reihen angeordnet sind.
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Die Fig.3 zeigt im Schnitt eine weitere Ausführungsform der Leiste.
Die Leiste 9" nach der Fig.3 ist im Bereich der Auflagestelle des Siebes 1 mit einem
verschleissfesten Einsatz 40, z.B. aus Hartmetall oder einem keramischen Material,
versehen. Es kann Jedoch auch ein leicht auswechselbar er Einsatz aus Kunststoff
vorgesehen werden, welcher zwar einer grösseren Abnützung unterliegt, jedoch eine
kleinere Abnützung des Siebes 1 zur Folge hat.
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Wie noch aus der Fig.3 hervorgeht, ist,in der Bewegungsrichtung des
durchlässigen Elementes t betrachtet, die
vordere Kante 41 der
Leiste 9" derart abgeschrägt, dass ihre Fläche in der Bewegungsrichtung des Siebes
1 ansteigt. Nach der Fig.3 bildet die Fläche mit der Ebene des Siebes 1 einen Winkel
a. Diese Ausbildung hat einerseits eine geringere Abnützung des Siebes gegenüber
einer scharfen Kante, die in der Ebene des Siebes liegen würde, zur Folge. Gleichzeitig
entsteht Jedoch dabei in der auf dem Sieb befindlichen Flüssigkeit an der Stelle
der Kante 41 ein Druckstoss, welcher sich vorteilhaft auf die Blattbildung auswirkt.
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Es versteht sich, dass der vorliegende Nasssauger im Rahmen der folgenden
Ansprüche in verschiedener Weise abgeändert werden kann. So kann an der Stelle eines
ebenen Siebes 1 eine zylindrische Walze verwendet werden, mit deren Innenwand die
vorliegende Vorrichtung zusammenwirkt. Auch können die Absaugöffnungen in den Leisten
9, 9' und 9" in verschiedener Weise ausgebildet werden. So können runde Bohrungen
, längliche Schlitze oder eine poröse Platte nach der Art der Platte 30 in der Fig.2
verwendet werden. Bei Bohrungen oder Schlitzen können sich diese nach der Fig.3
nach innen ausweiten, um Verstopfungen der Absaugöffnungen zu vermeiden.