DE2607310A1

DE2607310A1 - Hydraulischer stoffauflaufkasten in einer papiermaschine

Info

Publication number: DE2607310A1
Application number: DE19762607310
Authority: DE
Inventors: Alvi Kirjavainen; Jouni Dipl Ing Koskimies
Original assignee: Valmet Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1975-02-25
Filing date: 1976-02-23
Publication date: 1976-09-16
Also published as: FI50650C; FI50650B; SE416829B; CA1042696A; DE2607310C3; JPS51109311A; DE2607310B2; JPS5620397B2; SE7602255L; US4063997A; NO145018B; NO145018C; NO760456L; BR7601128A

Description

Hydraulischer Stoffauflaufkasten in einer Papiermaschine

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Stoffauflaufkasten in einer Papiermaschine, der ein Eintrittsverteilungsrohr umfaßt, mittels dessen die Strömung der Massensuspension bei der Weiterleitung zur Lippenöffnung des Stoffauflaufkastens möglichst gleichmäßig verteilt wird, wobei der Stoffauflaufkasten mit einem Luftbehälter zusammenwirkt, der die zeitlichen Druckschwankungen in der Massensuspension dämpft.

Die bekannten Stoffauflaufkästen von Papiermaschinen können in drei Hauptgruppen eingeteilt werden:

a) Stoffauflaufkästen, an die Luftkissen direkt angebaut sind, sog. Luftkissen-Stoffauflaufkästen,

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b) hydraulische Stoffauflaufkästen, die mit einem von Stoffauflaufkasten gesonderten Luftkissen versehen sind und in denen die Luftbehälter im Zuführ-Rohrsystern für die Papiermassensuspension entweder vor oder nach dem Verteilerstock liegen, und

c) hydraulische Stoffauflaufkästen ohne Luftkissen.

Durch die erwähnte Verwendung eines Luftkissens in Verbindung mit dem Stoffauflaufkasten strebt man an, die vor der Ausströmungsöffnung, der sog. Lippe des Stoffauflaufkastens in der Massenströmung auftretenden zeitlichen Druckschwankungen auszugleichen, die entweder vom Massensystem vor dem Stoffauflaufkasten herrühren können oder auch im Stoffauflaufkasten selbst entstehen. Falls diese Druckschwankungen bis zur Lippenöffnung des Stoffauflaufkastens vordringen, bewirken sie Geschwindigkeitsänderungen in dem austretenden Stoffstrahl mit entsprechenden Flächengewichtsschwankungen in der Massenbahn, die sich auf dem Formungssieb bildet. Solche Schwankungen des Flächengewichts in Längsrichtung der Papiermaschine gleichen sich jedoch im Verlauf der anschließenden Trocknung der Bahn nicht vollends aus; sie sind auch im fertiggestellten Papier sichtbar und setzen seinen Gebrauchswert herab.

Zur Erzielung eines gleichmäßigen mittleren Strömungsprofils auch in Maschinenquerrichtung hat das Eintrittsverteilungsrohr des Stoffauflaufkastens,.der sog. Verteilerstock üblicherweise die Form eines in Strömungsrichtung sich verjüngenden abgeschnittenen Kegels, an dessen Ende oft eine ständige Vorbei strömung vorgesehen ist. Von diesem konischen und ,zur

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Maschine quergestellten Verteilerstock gehen in gleichmäßigen Abständen eine große Anzahl zur Maschine längs verlaufender, sog. Diffusorrohre aus, in denen die Masse aus dem Verteilerstock in den Stoffauflaufkasten fließt. Eine Geometrie des Verteilerstocks ,die in jedem Diffusorrohr gleiche Strömungsgeschwindigkeit und gleiche Massenströmungsmenge ergibt, kann mathematisch nur näherungsweise berechnet werden. Bei der Herstellung des Stoffauflaufkastens wie auch dur,ch Einfluß der während des Betriebs auftretenden Drücke ergeben sich ferner verschiedene Formfehler in der Geometrie des Verteilerstocks, die ihrerseits verschieden große Strömungsgeschwindigkeiten in den verschiedenen Diffusorrohren und damit auch Fehler im Geschwindigkeitsprofil der Massensuspensionsströmung in der Querrichtung hervorzurufen.

In einem Luftkissen-Stoffauflaufkasten der vorstehend unter a) angeführten Art werden die zeitlichen Druckschwankungen in der Regel wirksam gedämpft, da in diesem die Fläche der in Berührung mit dem Luftkissen stehenden fließenden Masse verhältnismäßig groß ist und die Höhe des Massenraums senkrecht zur Strömungsrichtung gering ist. Diese Stoffauflaufkästen haben auch den Vorzug, daß das Luftkissen sich im allgemeinen bis ganz in die Nähe der Austrittslippe des Stoffauflaufkastens erstreckt, weshalb die Wahrscheinlichkeit gering ist, daß Druckschwankungen im Bereich zwischen der Wirkungsstelle des Luftkissens und der Lippe entstehen.

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Trotz der im Vorhergehenden hervorgehobenen \örteile haben die beschriebenen Luftkissen-Stoffauflaufkästen in den neuesten schnellaufenden Papiermaschinen in letzter Zeit oftmals den unter b) und c) erwähnten hydraulischen oder vollhydraulischen Stoffauflaufkästen weichen müssen. Der Grund liegt einerseits in der leichteren Anbringung der hydraulischen und vollhydraulischen Stoffauflaufkästen in Verbindung mit den neuen, mit zwei Sieben ausgestatteten Bahnformungsteilen, den sog. Doppelsiebformern und andererseits in ihren niedrigeren Herstellungskosten. Die höhere Turbulenz des von der Lippe austretenden Stoffstrahls und seine günstige Intensitätsverteilung sowie die daraus folgende bessere Homogenität der Massensuspension haben auch zur Einführung dieser hydraulischen Stoffauflaufkästen beigetragen.

In den hydraulischen Stoffauflaufkästen haben sich jedoch Schwierigkeiten gezeigt, die von den oben besprochenen Druckschwankungen verursacht werden. Man hat oft einen ursprünglich als vollhydraulisch konstruierten Stoffauflaufkasten nachträglich mit einem oder mehreren getrennten Luftbehältern versehen müssen, welche das Luftkissen des Luftkissens-Stoffauflaufkastens ersetzen sollen. Bei der Anbringung dieser gesonderten Luftbehälter sind verschiedene Lösungen bekannt: die Luftbehälter sind entweder in das Stoffleitungssystem vor dem Stoffauflaufkasten geschaltet, oder sie liegen über dem Stoffauflaufkasten selbst und sind durch Verbindungsrohre oder durch einen Verbindungs- ·' . kanal mit dem oberen Teil des Stof fauf laufkastens verbunden.

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Die erstgenannte Lösung hat, obwohl vor dem Behälter entstandene DruckSchwankungen u.U. genügend gedämpft werden können, den Nachteil, daß im Bereich zwischen dem Luftbehälter und der Lippe des Stoffauflaufkastens neue Druckschwankungen infolge von verschiedenen Störungsquellen, z.B. von Fehlern in der Form des Verteilungsstocks, entstehen können, die nunmehr ungedämpft zur Lippe des Stoffauflaufkastens gelangen und die oben beschriebenen Schwankungen des Flächengewichts hervorrufen.

Die andere Lösung wiederum ist mit dem Mangel behaftet, daß in einem über dem Stoffauflaufkasten angebrachten Luftbehälter der Pegel der freien Flüssigkeitsoberfläche über der Mittelachse der Flüssigkeitsströmung ansteigt; andernfalls müßte iman die Verbindungsrohre bzw. den -Kanal im Verhältnis zum Hauptströmungskanal eng bemessen. In beiden Fällen werden die Dämpfungseigenschaften für die Druckschwankungen im Vergleich zu einem normalen Luftkissen-Stoffauflaufkasten erheblich geschwächt.

Der erfindungsgemäße Stoffauflaufkasten soll die in Verbindung mit einem hydraulischen Stoffauflaufkasten auftretenden Druckschwankungen mit Hilfe eines derart angeordneten Luftbehälters wirksam dämpfen, daß man die obenstehend beschriebenen Mängel der gesonderten Luftbehälter vermeidet und in den Dämpfungseigenschaften möglichst nahe an das Dämpfungsvermögen eines normalen Luftkissen-Stoffauflaufkastens herankommt. Zum Erreichen der angegebenen Ziele ist die Erfindung in der Hauptsache dadurch

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gekennzeichnet, daß der Luftbehälter in Verbindung mit dem Eintrittsverteilungsrohr des Stoffauflaufkastens angebracht ist.

Mittels der Erfindung gelingt es, die Dämpfungsstelle genügend nahe an die Lippenöffnung des Stoffauflaufkastens zu legen, wenn man gleichzeitig den Stoffauflaufkasten so konstruiert,· daß der Stoffstrom nach dem Verteilerstock zumindest keinen scharfen Richtungsänderungen,unterliegt, die neue Druckschwankungen hervorrufen könnten. Durch das Anbringen des Luftbehälters in Verbindung mit dem Verteilerstock erhält man eine verhältnismäßig große, direkt auf die Flüssigkeitsströmung einwirkende freie Fläche im Luftbehälter; zugleich "läßt sich die Höhe dieser Fläche über der Mittelachse der Hauptströmung gering halten; beide Umstände verbessern die Dämpfungseigenschaften des Luftbehälters. überdies können die aus Formfehlern des Verteilerstocks erwachsenden Fehler im Querprofil bekämpft werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert:

Fi.g. 1 zeigt einen Stof f auf lauf kasten im Vertikalschnitt in Längsrichtung der Maschine.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht längs der Linie II-II in Fig. 1.

F;.g. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel in teil-

weisem Vertikalschniti- bei dem Verteilerrohr.

Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 3.

Fig. 5 zeigt einen der Fig. 3 entsprechenden Vertikalschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels.

Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht längs der Linie VI-VI in Fig. 5.

Fig. 7 zeigt im Vertikalschnitt ein viertes Ausführungsbeispiel.

Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht längs der Lirie VIII-VIII in Fig. 7.

Fig. 9 zeigt im Vertikalschnitt ein fünftes Ausführungsbeispiel.

Fig. 10 zeigt eine Schnittar.sicht längs der Linie X-X in Fig. 9.

Gemäß der Darstellung in den Fig. 1 und 2 fließt der Stoff- -•uspensionsstrom F. vom Stoffsystem von verschieder artigen

Misch-und Reinigungsvorrichtungen kommend durch das Rohr 21 in den Stoffauflaufkasten. Das Rohr 21 schließt sich an ein in Querrichtung der Papiermaschine sich verjüngendes Eintrittsverteilungsrohr 10 an, aus dem Querströmungen F durch Öffnungen in seiner Vorderwand direkt in die von den Lamellen 17 des Stoffauflaufkastens gebildeten Kanäle oder in ein besonderes Diffusorrohrsystem (nicht dargestellt).gehen. Der rückwärtige Rand des Eintrittsverteilerrohrs 10 besteht in Fig. 1 und 2 aus einem Wehr 32a, über das ein Teil des StoffStroms als Nebenstrom F fließt und durch ein Rohr 23 als Strömung F in den Nebenströmungs-

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kanal gerät. Der Boden 25 des Verteilungsrohrs 10 und eine gewölbte Decke 2O begrenzen zusammen mit dem Verteilungsrohr 10 einen Luftbehälter V, der als Luftkissen arbeitend die zeitlichen DruckSchwankungen im Stoffstrom dämpft. In Querrichtung der Maschine nähert sich die vordere Vertikalwand 31 des Wehrs 32a der mit den Öffnungen 19 versehenen Vorderwand des Verteilungsrohrs 10, um im Verteilungsrohr 10 einen möglichst konstanten Druck der Querströmung F, über die gesamte Breite des Stoffauflaufkastens zu erzielen. Es ist jedoch vor allem aus herstellungstechnischen Gründen unmöglich, eine völlig konstanten Druck erzeugende Querschnittsform des Verteilungsrohrs 10 zu erreichen, wenn die gesamte Durchströmung im Verteilungsrohrs 10 als Qaerströmung F_t in die Zwischenräume der Lamellen 17 bzw. in das DiffusorrohrsysLem gelenkt wird.

Deshalb ist als Fortsetzung des Verteilerrohrs 10 ein Nebenstromrohr 22 vorgesehen, durch das ein Teil des StoffStroms

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ohne Änderung seiner Richtung als Nebenströmung F fließt, die in das Stoffsystem zurückgeführt wird. Eine ähnliche Wirkung erzielt der über das Wehr 32a tretende Nebenstrom F . Das Luft-

kissen im Luftbehälter V sorgt zusammen mit dem Wehr 32a dafür, daß im Verteilungsrohr 10 auf der gesamten Breite des Stoffauflauf kastens ein und derselbe Druck herrscht. Der über das Wehr 32a fließende Stoff F kehrt durch das Abflußrohr 23 und einen darauffolgenden Wasserverschluß (nicht dargestellt) in das Stoffsystem zurück.

Durch die Zwischenräume zwischen den Lamellen 17 fließt der Stoffstrom F_fc in Längsrichtung der Maschine zu einer Lippenöffnung L des Stoffauflaufkastens, von wo sich die Strömung in einem Stoffstrahl auf ein über die Brustwalze 11 laufendes Formungssieb ergießt. In Fig. 1 ist der Unterlippenbalken des Stoffauflaufkastens mit 13 bezeichnet und dar in seiner Lage verstellbare Oberlippenbalken mit 12. Die Vers eelIgIieder für den Oberlippenbalken 12, mit denen das Stellen der Lippencffnungsgröße erfolgt, tragen die Bezeichnung 15.

Der Stoffauflaufkasten mit seinem Verteilungsrohr 10 ist auf einem Rahmen 16 aufgebaut. Der den Luftbehälter V und das Verteilungsrohr 10 umfassende Teil wird von Balken getragen, die in Längsrichtung der Maschine verlaufen und auf denen der Boden 25 ruht. Die letztgenannten Teile sird mit einem Gelenk mit einem auf dem Gestell liegenden Rumpfbalken versehen. Mit Hilfe einer Kraftvorrichtunr 26 läßt sich die Durchbiegung des Bodens 25 kompensieren, bzw. auf einen gewünschter. Wert einsteller.

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Was den Aufbau und den Zweck des von den Lamellen 17 gebildeten Teils des Stoffauflaufkastens betrifft, so wird auf die finnische Patentanmeldung Nr. 748/71 verwiesen. Die se: tlichen Vertikalwände des von den Lamellen gebildeten Teils sir.d mit und die seitlichen Vertikalwände des vom Verteilungsrol rs und vom Luftbehälter gebildeten Teils sind mit 24 bezeichnet.

Was die Bauweise des obenstehend beschriebenen ^r-Jehrs 32a betrifft, so weist es gemäß der Darstellung in den Fig 1 und in Abstand voneinander befindliche Vertikal^ände 31 mi-: einem mit Packungen versehenen Wehrteil zwischen \eren obere:.. Enden auf, das mit Hilfe von Schraubenvorrichtunc η 33 in seiner Höhe geregelt werden kann; es sind mindestens zv i Schraubervorrichtungen vorgesehen. Das Wehr 32a legt die Höhe der :reien Oberfläche S des im Verteilungsrohr 10 flie3enden Stof„Stroms fest. Die Aufgabe der Erfindung --ird dadurch gelöst, d^.ß diese verhältnismäßig ausgedehnte freie Fläche der Wirkung des im Luftbehälters V gebildeten Luftkissens unterliegt. In ilen Fig. 1 und 2 erstreckt sich die freie Fläche S über die gesamte Breite a des Stoffauflaufkastens.

Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausfuhrungs.form der Erfindung unterscheidet sich von dem vorstehend Dargestellten darin, daß das Verteilungsrohr 10 eine geschlossene Deckenwandung 33a und eine perforierte, in Querrichtung der Maschine schrägstehende Seitenwandung 34 aufweist, durch welche ein Teil des StoffStroms in den vom Wehr 32b begrenzten Nebenströmungs-

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raum hindurchtreten kann. In diesem Raum bildet sich die freie Oberfläche S des StoffStroms, deren Höhe vom Wehr 32b bestimmt ist. Die freie Oberfläche S unterliegt in der in der Erfindung beabsichtigten Weise der Wirkung des Luftkissens im Behälter V. Ein gleichmäßiges Druckprofil in Längsrichtung des Verteilungs- ' rohrs 10 wird durch eine hinreichend große Gesamtfläche der Löcher in der Seitenwand 34 erzielt (etwa 50%). Die Menge der Strömung F wird jedoch beispielsweise durch eine Pegeleinstellung im Seitenströmungsraum festgelegt. Stützflansche für die obere Wandung des Luftbehälters V sind mit 28 bezeichnet

Das Ausführungsbeispiel· gemäß der Darstellung in den Fig. 5 und 6 ist dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten ähnlich, nur weist darin das Verteilungsrohr 10 eine von übereinanderliegenden horizontalen Wandungen 40 und 41 gebildete Decke auf, deren Rand einen schmalen Strömungskanal 50 begrenzt, durch den die frej Oberfläche S der Stoffsuspension auf die Decke hinaufsteigen kann. Die Höhe der freien Fläche S wird durch eine Wehrwand 39 festgelegt, die als Fortsetzung der Seitenwand des Verteilungsrohrs 10 vorgesehen ist. Die Nebenströmung F des Stoffs entsteht und arbeitet in oben beschriebener Weise.

Das in den Fig. 7 und 8 dargestellte Ausführungsbeispiel weicht von den bereits beschriebenen nur darin ab, daß ein Wehr 37 mit dreieckigem Querschnitt unmittelbar am Rand einer Strömungsöffnung 50 liegt und daß der Nebenstrom F über eine Decke

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35 und eine Seitenwandung 36 in den Nebenstromkanal und in das

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Abflußrohr 23 fließt.

Das in den Fig. 9 und 10 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten insofern, als eine vertikale Seit.enwandung 42 des oben offenen Verteilungsrohrs 10 in ihrer Form veränderbar ist. Deshalb ist die einigermaßen biegsame Seitenwandung 42 über Arme 43 mit Schraubenvorrichtunger, 44 verbunden,· mit deren Hilfe die Forrr der Wandung 42 verändert werden kann, um die Druckverteilung im Verteilungsrohr in dessen Längsrichtung auszugleichen oder in gewpnschter Weise einzustellen.

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Claims

Patentansprüche

ί 1.jHydraulischer Stoffauflaufkasten in einer Papiermaschine, der ein Eintrittsverteilungsrohr (10) umfaßt, durch das der Stoffsuspensionsstrom bei der Weiterleitung zu einer Lippenöffnung (L) des Stoffauflaufkastens möglichst gleichmäßig verteilt wird, und wobei der Stoffauflaufkasten mit einem Luftbehälter (V^x zusammenwirkt, der die zeitlichen Druckschwankungen im Stoffsu^pensionsstrom dämpft, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftbehälter (V) unmittelbar am Eintrittsverteilungsrohr (1O^X angebracht ist.
2. Hydraulischer Stoffauflaufkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Eintrittsverteilungsrohr (10) fließende Stoffsuspension eine erheblich große freie Fläche (S) mit dem Luftkissen im Luftbehälter (V) gemeinsam hat.
3. Hydraulischer Stoff auf laufkasten .lach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die freie Oberfläche (E) der Stoffsuspension im wesentlichen aber die gesamte Länge (a) des Eintrittsverteilungsrohrs (10) erstreckt.
4. Hydraulischer Stoffauflaufkasten nach Anspruch 2 oder dadurch gekennzeichnet, daß sich die freie Oberfläche (S) der Stoffsuspension im wesentlichen über die gesamte freie Breite des Eintrittsverteilungsrohrs (O) erstreckt (Fig.1,2;9,10).

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5. Hydraulischer Stoffauflaufkasten nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Oberfläche (S) der Stoffsuspension mit dem Eintrittsverteilungsrohr (10) durch eine im Vergleich zu dessen Breite wesentlich schmälere Öffnung (50) hindurch in Verbindung steht (Fig.5,6;7,8).
6. Hydraulischer Stoffauflaufkasten nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Oberfläche (S) der Stoff-Suspension über einen Strömungswiderstand mit dem Eintrittsverteilungsrohr (10) in Verbindung steht.
7. Hydraulischer Stoffauflaufkasten nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand aus einer durchlöcherten Platte (34) besteht, die zugleich die Seitenwandung des Eintrittsverteilungsrohrs (10) bildet.
8. Hydraulischer Stoffauflaufkasten nach einem der Ansprüct 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der freien Oberfläche (S) der Stoffsuspension durch ein im Luftbehälter (V) befindliche Wehr (32a,-32b,-37;39,-42) festgelegt ist.
9. Hydraulischer Stoffauflaufkasten nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Wehr (32a;32b;39;37;42) im wesentlichen über die gesamte Länge (a) des Eintrittsverteilungsrohrs (10) erstreckt.

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10. Hydraulischer Stoffauflaufkasten nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Wehr (32a;32b;42) die der Lippen-■jffnung (L) des Stoff auf laufkastens gegenüberliegende vertikale "Wandung des Eintrittsverteilungsrohrs (10) bildet.
11. Hydraulischer Stoffauflaufkasten nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Wehr (32a) Ln seiner Höhe regelbar angeordnet ist.
12. Hydraulischer Stoffauflaufkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, äeZ die Seitenwandung (42) des Wehrs zur Regelung des Profils der Strömungsqierschnittsflache im Eintrittsverteilungsrohr _v10) in dessen vertikaler Richtung in ihrer Lage verstellbar is-c (Fig. 9 urd 10) .

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