DE4225297A1 - Mehrschichtstoffauflauf für eine Papiermaschine o.dgl. - Google Patents
Mehrschichtstoffauflauf für eine Papiermaschine o.dgl.Info
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stoffauflauf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
Bekanntlich werden derartige Stoffaufläufe verwendet, um auf einer Papiermaschine
oder dergl. eine Bahn zu bilden, die aus mindestens drei Schichten besteht. Es ist
zu meist sinnvoll, die verschiedenen Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften
herzustellen. Derartige Eigenschaften sind z. B. die Faserart oder -beschaffenheit oder
auch sonstige Parameter, wie etwa Konsistenz, Feinstoffgehalt oder dergleichen. Der
hierzu verwendete Stoffauflauf hat u. a. die Aufgabe, einen Breitstrahl zu erzeugen, der
dann anschließend z. B. in den Formierbereich einer Papiermaschine eintritt. Dazu ist es
zweckmäßig, für jeden der Suspensionsströme einen auch als Düsenraum bezeichneten
Druckkanal im Stoffauflauf auszubilden, der in einen Spalt mündet. Beim Durchtritt
der Stoffsuspension durch den Düsenkanal und Austritt aus dem Spalt wird Druckenergie
in Bewegungsenergie umgewandelt, d. h. die Suspension wird beträchtlich beschleunigt.
Bei den bekannten Drei- und Mehrschichtstoffaufläufen treffen die einzelnen Teilströme
im Strahl unter einem bestimmten Winkel zusammen. Dieser Winkel richtet sich
zumeist nach den baulichen Gegebenheiten des Stoffauflaufes, z. B. dem Platzbedarf für
die Stoffzuführung/-verteilung sowie für Verstelleinrichtungen. Beim
Zusammenführen der verschiedenen Suspensionsteilströme im Strahl haben infolge des
Winkels die weiter außen liegenden Teilströme auch eine Geschwindigkeitskomponente
rechtwinkelig zur Richtung eines benachbarten Teilstrahles. Aufgrund dieser
Geschwindigkeitskomponenten ergeben sich in dieser Querrichtung Strömungsimpulse,
die die Vermischung benachbarter Schichten miteinander verstärken. Diese
Vermischung ist in dem auftretenden Maße unerwünscht. Schließlich ist ein solcher
Mehrschichtstoffauflauf sowohl bei der Herstellung als auch beim Betrieb beträchtlich
aufwendiger als ein Einschichtstoffauflauf. Der Nutzen dieses Aufwandes wird reduziert,
wenn keine ausreichende Trennung der verschiedenen Teilströme im Blatt möglich ist.
Denkbar und gelegentlich praktiziert wird eine weitestmöglich parallele - also
spitzwinkelige - Führung der Teilströme im Stoffauflauf selbst. Dadurch läßt sich zwar
die störende Quergeschwindigkeitskomponente klein halten, andererseits wird der
Stoffauflauf noch größer, da länger und noch aufwendiger.
Bei anderen bekannten kurz gebauten Stoffaufläufen werden die Teilströme bereits im
Stoffauflauf umgelenkt, so daß sie annähernd parallel austreten können. Das kann dazu
führen, daß sich in den Druckkanälen der äußeren Schichten, wo also die Umlenkung
stattfindet, Ablösungen und Sekundärströmungen bilden, welche schädlich für die
Gleichmäßigkeit des Strahles sind.
Es stellt sich daher die Aufgabe, eine möglichst parallele Zusammenführung der
Teilströme und damit eine Verminderung eventuell auftretender Quergeschwindigkeiten
mit einer kompakten Bauform des Stoffauflaufes zu verbinden und dabei Ablösungen und
Strömungsstörungen weitestgehend zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 vollständig gelöst.
Die Unteransprüche 2 bis 16 geben vorteilhafte Ausführungsformen an.
Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Stoffauflaufes werden sich
zweckmäßigerweise die in den Kanälen geführten Stoffsuspensionen nach Art und
Zusammensetzung unterscheiden. Insbesondere bei der Papierherstellung ist man oft
bestrebt, verschiedene Faserqualitäten in verschiedenen Schichten des erzeugten
Papieres einzusetzen.
Die Wirkung des Erfindungsgegenstandes bei der Lösung der Aufgabe kann auch dadurch
noch verbessert werden, daß die Strömungsgeschwindigkeit benachbarter Teilströme
nicht gleich ist.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert anhand von Zeichnungen. Dabei zeigen
schematisch
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Dreischicht-Stoffauflauf, geschnitten, in
Seitenansicht;
Fig. 2 stark vereinfacht eine Variante des in Fig. 1 gezeigten Gegenstandes;
Fig. 3 Ausschnitt von dem in Fig. 1 gezeigten Gegenstand;
Fig. 4 u. 5 jeweils einen Ausschnitt des Erfindungsgegenstandes, geschnitten, in
Seitenansicht;
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform, geschnitten, in Seitenansicht.
Die Darstellung in Fig. 1 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäß
konstruierten Dreischicht-Stoffauflaufes. Bei diesem werden die drei
Suspensionsströme durch die Querstromverteiler 1, 1′, 1′′ im wesentlichen über die
gesamte Breite mit den Suspensionen versorgt. Letztere treten anschließend in die
Turbulenzerzeuger 2, 2′, 2′′ ein, die hier mit Stufendiffusoren versehen sind. Den
Turbulenzerzeugern schließt sich jeweils ein Kanal 3, 3′, 3′′ an, welcher im Betrieb
mit den unter Druck stehenden Stoffsuspensionen gefüllt ist. Die Kanäle werden begrenzt
durch äußere Begrenzungswände 6, 9 und innere Begrenzungswände 7, 8. Man erkennt
deutlich, daß die Kanäle im wesentlichen ungekrümmt verlaufen. Die Mittelfläche
zwischen den einen Kanal bildenden Begrenzungswänden, z. B. 6 und 7, ändert ihre
Richtung innerhalb des Kanals entweder gar nicht oder nur sehr wenig, höchstens 3 bis
5°. Das führt dazu, daß innerhalb der Kanäle keine nennenswerte Umlenkung der im
Betrieb hineingeführten Suspensionsströmungen stattfindet. Erst nach dem Austritt der
weiter außen liegenden Strömung wird deren Richtung geändert, so daß sie sich der der
weiter innen liegenden im wesentlichen anpassen kann. Bei diesem Vorgang herrscht der
Umgebungsdruck. Daher kann sich die freie Oberfläche der fließenden Suspension völlig
ungehindert einstellen. Eine Ablösung von Wänden mit den schädlichen Auswirkungen auf
den Strahl läßt sich so verhindern.
Die Austrittsspalte 4, 4′′ der außen liegenden Kanäle 3, 3′′ können durch Blenden 10
verstellt werden. Am Ende von zwischen zwei Kanälen liegenden Trennwänden 7 und 8
sind Führungsflächen, die spitzwinkelig zusammenlaufen. Nicht unbedingt erforderlich,
aber oft hilfreich sind sie als flexible Trennlamellen 11 ausgebildet. Derartige
Lamellen können das unerwünschte Vermischen benachbarter Schichten teilweise
vermindern.
Nicht dargestellt sind die Teile der Papiermaschine oder dergl., von denen der
vorgebildete Mehrschichtstrahl aufgenommen und entwässert wird, um eine Bahn zu
bilden.
In der noch weiter vereinfachten Darstellung gemäß Fig. 2 ist der Winkel alpha, in
denen die Kanäle, 3, 3′, 3′′ relativ zueinander stehen, mit 10° noch spitzer gewählt.
Diese an sich für den Betrieb des Stoffauflaufes günstige Maßnahme läßt sich zumeist
wegen Platzproblemen nicht ohne weiteres durchführen.
Die ebenfalls sehr schematisch angelegte Fig. 3 stellt den Winkel beta dar, in dem zwei
benachbarte aus den Kanälen 3 und 3′ austretende Teilstrahlen aufeinandertreffen.
Etwas detaillierter lassen sich die Strömungsverhältnisse auf den Fig. 4 und 5 erkennen.
Für jeden Kanal läßt sich eine Mittelfläche definieren als geometrischen Ort aller
Punkte, die von beiden diesen Kanal bildenden Begrenzungswänden den gleichen Abstand
haben. Der Verlauf dieser Fläche gibt, in Strömungsrichtung betrachtet,
näherungsweise die mittlere Strömungsrichtung wieder. Diese wird hier durch
hintereinander stehende Pfeile angedeutet. Der Winkel alpha ist der, in dem zwei
benachbarte mittlere Strömungsrichtungen, hier die mittlere und die sich anschließend
äußere, zueinanderstehen. Dabei wird also die Strömungsrichtung innerhalb eines
Kanals als Mittelwert zwischen den Begrenzungswänden angenommen.
Ferner ist der Abstand A eingezeichnet, der gebildet wird zwischen dem Ende der weiter
außen liegenden Begrenzungswand von dem Ende der weiter innen liegenden
Begrenzungswand. Dabei werden in dem hier gezeichneten Beispiel die flexiblen
Trennlamellen nicht mitgemessen, wenn die Richtungsumkehr, wie im Anspruch 2
beschrieben, bevorzugt an einer festen Kontur stattfinden soll, welche in diesem Fall an
der innen liegenden Begrenzungswand 7 vorhanden ist. Unter bestimmten Bedingungen
kann der durch die Erfindung benutzte Effekt aber auch im Bereich der Trennlamelle 11
realisiert sein, wobei diese dann zur Ermittlung des Maßes A die mitberücksichtigt wird
(s. Fig. 6).
Fig. 5 unterscheidet sich im wesentlichen von Fig. 4 dadurch, daß bei ihr der Winkel
alpha, hier mit etwa 23°, steiler ist, als der mit 15° in Fig. 3 gezeigte. Der ganze
Stoffauflauf kann dadurch noch kompakter werden, d. h. kürzer in Laufrichtung.
Es ist ohne weiteres einzusehen, daß der erfindungsgemäße Stoffauflauf nicht
zwangsläufig horizontal gerichtet sein muß, vielmehr ist es möglich, diesen so
anzuordnen, daß er einen schrägen, vertikal nach oben oder auch vertikal nach unten
gerichteten Suspensionsstrahl erzeugen kann. Die Vorteile sind auch damit erzielbar.
Claims (17)
1. Stoffauflauf für eine Papiermaschine oder dergl., in dem mindestens drei sich im
wesentlichen über die Papiermaschinenbreite erstreckende, voneinander
getrennte und aufeinander zulaufende Kanäle, das heißt mindestens ein innerer
(3′) und mindestens zwei äußere (3, 3′′), vorhanden sind, in denen
Suspensionsströme geführt werden können und die in Austrittsspalte (4, 4′, 4′′)
münden, aus denen der jeweilige Suspensionsstrom in Form eines breiten
Teilstrahles (5, 5′, 5′′) austreten kann, wonach die verschiedenen Teilstrahlen
zusammengeführt werden können,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kanäle einen im wesentlichen ungekrümmten Verlauf haben, der Winkel
(alpha), in dem benachbarte Kanäle (3, 3′, 3′′) relativ zueinander stehen,
zwischen 8 und 45 Grad liegt und daß der jeweils weiter außen liegende Kanal
(3, 3′′) an seiner weiter außen liegenden Seite so endet, daß dadurch bei Betrieb
des Stoffauflaufes ein Abschnitt eines einseitig offen geführten Teilstrahles
(5, 5′′) entsteht, in dem eine Richtungsumkehr im wesentlichen auf die Richtung
des weiter innen liegenden Strahles (5′) erfolgen kann, und zwar derart, daß sich
die benachbarten Teilstrahlen anfangs mit einem Winkel (beta) von höchstens 10
Grad berühren.
2. Stoffauflauf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß weiter äußere Begrenzungswände (6,9) von
weiter äußeren Kanälen (3, 3′′) in Strahlrichtung in einem Abstand (A) von
mindestens 5 mm früher enden als die jeweils weiter innen liegende
Begrenzungswand (7, 8) des weiter innen liegenden Kanals (3′).
3. Stoffauflauf nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die weiter äußeren Begrenzungswände (6,9) von weiter äußeren Kanälen
(3, 3′′) in Strahlrichtung 10 bis 60 mm früher enden als die jeweils weiter
innen liegende Begrenzungswand (7, 8) des jeweils weiter innen liegenden Kanals
(3′).
4. Stoffauflauf nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß an den äußeren Enden der Begrenzungswände (7, 8) eines inneren Kanals
(3′) flexible Lamellen (11) angebracht sind.
5. Stoffauflauf nach Anspruch 1 und 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß weiter äußere Begrenzungswände (6,9) von weiter äußeren Kanälen (3, 3′′)
in Strahlrichtung in einem Abstand (A) von mindestens 10 mm früher enden als
die an der jeweils weiter innen liegende Begrenzungswand (7,8) des weiter
innen liegenden Kanals (3′) angebrachte flexible Trennlamelle (11).
6. Stoffauflauf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Winkel in dem zwei benachbarte Kanäle relativ zueinander stehen,
zwischen 10 und 20° liegt.
7. Stoffauflauf nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich nach der Richtungsumkehr die benachbarten Teilstrahlen anfangs mit
einem Winkel (beta) von 1 bis höchstens 5 Grad berühren.
8. Stoffauflauf nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich im Bereich des Zusammenführens von benachbarten Teilstrahlen
Führungsflächen befinden, die in einem Winkel von maximal 8 Grad, vorzugsweise
1 bis 5 Grad, zusammenlaufen.
9. Stoffauflauf nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich innerhalb eines Kanals die Richtung der Mittelfläche in
Strömungsrichtung um höchstens 5 Grad ändert.
10. Stoffauflauf nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die äußeren Trennwände (6, 9) der beiden äußersten Kanäle (3, 3′) auf ihrer
ganzen Länge starr ausgebildet sind, die Trennwände (7, 8) des inneren Kanals
(3′) bzw. der inneren Kanäle in ihrem bezüglich des Strömungsverlaufes
anfänglichen Teil starr und an ihren äußeren Enden flexibel sind.
11. Stoffauflauf nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den inneren Kanal (3′) begrenzenden Begrenzungswände (7, 8) so weit
verformbar sind, daß sich während des Betriebes des Stoffauflaufes in dem
äußeren Kanal (3, 3′′) und in dem inneren Kanal (3′) im wesentlichen der gleiche
Druck einstellen kann.
12. Stoffauflauf nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die verformbaren, den inneren Kanal (3′) begrenzenden Begrenzungswände
(7, 8) stromaufwärts starr im Stoffauflauf befestigt sind.
13. Stoffauflauf nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß an den äußeren Begrenzungswänden (6, 9) Blenden (10) zur
Spaltweiteneinstellung vorhanden sind.
14. Stoffauflauf nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den inneren Kanal (3′) begrenzenden Begrenzungswände (7, 8) in
Strömungsrichtung verschiebbar sind und sich dadurch die Spaltweite am
Austrittsspalt verändern läßt.
15. Stoffauflauf nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß drei Kanäle mit insgesamt mindestens zwei unterschiedlichen Zuführungen
für die Suspensionen vorhanden sind.
16. Verwendung des Stoffauflaufs nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß er zur Bildung eines auf einer Papiermaschine zur Papiererzeugeung
entwässerbaren Faserstoff-Suspensionsstrahles eingesetzt wird, und daß die
mindestens drei Kanäle mit mindestens zwei unterschiedlichen Suspensionen,
bezüglich Zusammensetzung oder Strömungsparameter, beschickt werden.
17. Verwendung des Stoffauflaufs nach nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
mindestens zwei unterschiedliche Teilstrahlen unterschiedliche Geschwindigkeiten
haben.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: VOITH SULZER PAPIERMASCHINEN GMBH, 89522 HEIDENHEI |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |