DE4310223A1 - Turbulenzerzeuger für einen Stoffauflauf einer Papiermaschine - Google Patents
Turbulenzerzeuger für einen Stoffauflauf einer PapiermaschineInfo
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- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
- D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
- D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines
- D21F1/026—Details of the turbulence section
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Description
Die Erfindung betrifft einen Turbulenzerzeuger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
Turbulenzerzeuger dieser Art werden in sogenannten hydraulischen Stoffaufläufen
eingesetzt und haben die Aufgabe, die unter Druck zugeführte Faserstoffsuspension in
eine Vielzahl kleinerer Strömungen aufzuteilen und dabei in den Zustand von
mikroturbulenten Strömungen zu versetzen. Es ist bekannt, daß dadurch eine homogene
Verteilung und Orientierung der in der Suspension enthaltenen Stoffe möglich ist und
außerdem eventuelle vorhandene Faserflocken durch hydraulische Scherkräfte
aufgerissen werden. Diese Erscheinungen werden bereits mit Vorteil genutzt. Wenn sich
der Turbulenzerzeuger direkt an den Querstromverteiler des Stoffauflaufes anschließt,
hat er auch die Wirkung, die Strömung der zugeführten Fasersuspension in Richtung des
Papiermaschinensiebes umzulenken. Überlicherweise werden die Kanäle eines solchen
Turbulenzerzeugers in einem rechtwinkeligen Gitter angeordnet. Dadurch ergibt sich
über die gesamte Breite und Höhe des Stoffauflaufs betrachtet eine relativ homogene
Strömung nach Austritt der Suspension aus dem Turbulenzerzeuger. Außerdem ist
natürlich die Herstellung eines mit vielen Kanälen versehenen
Turbulenzerzeugerblockes als regelmäßige Einheit einfacher.
Man hat dabei bereits festgestellt, daß es sich unter Umständen empfiehlt, im Bereich
der Ränder des Stoffauflaufes besondere Maßnahmen zur Eliminierung der Randeinflüsse
zu treffen. Es kann nämlich durch Reibung der Suspension an den die Ränder bildenden
Wänden eine unzulässige Strömung der Suspensionsströmung eintreten, die zu einer
Qualitätseinbuße des später erzeugten Papieres führt. Dazu sind bereits im Randbereich
veränderte Strömungsquerschnittsformen vorgeschlagen worden. Solche Variation des
Turbulenzerzeugers zielte - wie bereits ausgeführt - auf die Verhinderung von
störenden Wandeinflüssen ab.
Es hat sich aber gezeigt, daß in allen Bereichen, also auch denen, die nicht durch
Wandeinflüsse gestört werden, unbefriedigende Strömungsverhältnisse herrschen
können. Bei hochwertigen Papiersorten stellte sich nämlich eine störende
Ungleichmäßigkeit, z. B. Streifigkeit des Papiers ein, die auch durch gut ausgebildete
Turbulenzerzeuger nicht in gewünschter Weise zu beseitigen war.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Turbulenzerzeuger so zu
gestalten, daß eine Verbesserung der Gleichmäßigkeit des mit dem Stoffauflauf erzeugten
Papieres möglich ist, insbesondere eine Verhinderung oder Verringerung der
Streifigkeit. Die Maßnahmen sollen den Turbulenzerzeuger möglichst nicht oder
höchstens geringfügig verteuern.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen in
vollem Umfang gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den nachfolgenden Unteransprüchen
beschrieben.
Durch die Maßnahmen treten an vielen Stellen, lokal eng begrenzt und in kontrollierter
Weise unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten benachbarter sich berührender
Volumenströme auf. Das ist konkret erreichbar durch unterschiedliche Druckverluste
benachbarter Kanäle des Turbulenzerzeugers.
Ein beträchtlicher Vorteil ist der, daß die schädlichen Nachlaufströmungen stromab
hinter dem Turbulenzerzeuger besser aufgelöst werden. Derartige Nachlaufströmungen
rühren daher, daß an den Trennwänden der Kanäle der Stoffstrom unterbrochen ist, was
z. B. zu Streifenbildung im fertigen Papier führen kann.
Störende Querströmungen mit einer Ausdehnung, welche sehr viel größer als die lichte
Weite der einzelnen Ausströmöffnungen ist, können so abgebaut werden. Gleichzeitig
werden Störungen, die aus dem Bereich des Eintritts der Strömung in den
Turbulenzerzeuger stammen, durch die hydraulischen Mischungsverluste nach dem
Austritt der Strömung aus dem Turbulenzerzeuger gedämpft.
Bekanntlich werden im Turbulenzerzeuger zur Ausbildung der Kanäle oftmals
Stufendiffusoren verwendet, die sich sprunghaft erweitern. In solchen Fällen wird man
zweckmäßigerweise die Änderung der Strömungsquerschnitte von Kanal zu Kanal durch
Änderung der Eintrittsquerschnitte des Stufendiffusors vornehmen. Es sind aber auch
andere Stellen der Kanäle für diese Maßnahme denkbar oder auch die Änderung vom
Strömungsquerschnitt an mehreren Stellen innerhalb eines Kanals. Schließlich sind
viele Möglichkeiten zur Veränderung der Austrittsgeschwindigkeit benachbarter Kanäle
vorstellbar.
Um durch die genannten Maßnahmen keine ungewollten Störungen des
Flächengewichtsquerprofils zu verursachen, wird man in der Regel darauf achten, daß
die in der senkrecht zur Strahlebene liegenden Richtung angeordneten Kanäle in ihrer
Summe die gleichen Strömungsquerschnitte haben. Daraus folgt, daß die Anzahl der
Kanal-Reihen (parallel zur Strahlebene) auf die Anzahl der unterschiedlichen
Strömungsquerschnitte abzustimmen ist.
Zusätzlich zu den in den Ansprüchen genannten Maßnahmen kann - wie auch an sich
bekannt - in den Randzonen eine Kompensation von Randstörungen vorgenommen
werden, indem die Kanäle des Turbulenzerzeugers, die in Randnähe des Stoffauflaufs
liegen, z. B. einen geringeren Druckverlust aufweisen als die weiter innen liegenden.
Die Erfindung wird beschrieben und erläutert anhand der Fig. 1 bis 5.
Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Turbulenzerzeuger, geschnitten in
Bahnebene,
Fig. 2 schematisch einen erfindungsgemäßen Turbulenzerzeuger, geschnitten
senkrecht zur Bahnebene,
Fig. 3-5 schematisch:
Verschiedene Muster der Strömungskanäle des erfindungsgemäßen
Turbulenzerzeugers.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen
Turbulenzerzeuger 1. Dieser Schnitt ist parallel zu der durch den Stoffauflauf erzeugten
Bahn, z. B. Papierbahn auf der Papiermaschine, gelegt. Man erkennt die zugeführte
Suspension S, die durch eine Anzahl von Strömungskanälen 2 in verschiedene
Suspensionsstrahlen S′ aufgeteilt wird. Die Strömungskanäle 2 werden hier durch
Stufendiffusoren gebildet, in denen sich zwei sprunghafte Erweiterungen 5 und 5′
befinden, was - wie an sich bekannt - zu Mikroturbulenzen führt, welche sich auf die
Qualität der später erzeugten Papierbahn positiv auswirken. Die einzelnen Strahlen der
Suspension S′ vereinigen sich wieder im Düsenraum 7, wobei - wie hier grob
schematisch angedeutet - eine Vermischungszone 6 zwischen benachbarten Strahlen
entsteht. In der Regel ist der Düsenraum 7 vollständig mit Suspension gefüllt. Durch die
erfindungsgemäße Ausgestaltung des Turbulenzerzeugers treten benachbarte
Teilstrahlen S′ mit unterschiedlicher Geschwindigkeit aus. Das ist in dieser Figur durch
Pfeile angedeutet, wobei sie nicht als maßstäbliche Geschwindigkeitsvektoren zu
verstehen sind. Vielmehr sind sie zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt. Die
unterschiedlichen Geschwindigkeiten benachbarter Strahlen können - wie hier gezeigt -
durch unterschiedliche Eintrittsquerschnitte 3 beim Einlauf der Suspension S in die
Strömungskanäle 2 erzeugt werden. Es entsteht, wie am linken Rand in Fig. 1
dargestellt, ein Muster, in dem sich die Formen A1 und A2 alternierend abwechseln.
Die Fig. 2, welche einen Schnitt senkrecht zur Bahnebene zeigt, verdeutlicht, daß auch
in dieser Richtung unterschiedliche Muster angeordnet sind; in dem Falle sind nicht nur
der Einheitsquerschnitt sondern auch der mittlere Teil des Strömungskanals 2 mit
einem kleineren Querschnitt versehen als der obere und der untere.
Bekanntlich ist die Ausgestaltung derartiger Turbulenzerzeuger sehr stark von dem
Anwendungsfall abhängig, für den der Stoffauflauf überwiegend gedacht ist. Derartige
Stoffaufläufe können in der Praxis beträchtliche Breiten haben, z. B. 8 m, was dann bis
zu über 1000 solcher Strömungskanäle führt.
Fig. 3 zeigt einen Blick auf die Austrittsöffnungen der Strömungskanäle eines
Turbulenzerzeugers, wobei die Strömungskanäle als Stufendiffusoren ausgebildet sind.
Man erkennt, daß die Austrittsquerschnitte quadratisch und die anderen
Strömungsquerschnitte rund sind. Diese Figur zeigt allerdings nur einen sehr kleinen
Teil der Gesamtheit der Strömungskanäle. In dem hier gezeigten Falle wechseln sich zwei
verschiedene Muster A1 und A2 alternierend ab.
Fig. 4 zeigt die Ausgestaltung eines Turbulenzerzeugers mit 3 verschiedenen Mustern,
A1, A2, A3, dreireihig angeordnet, die sich ebenfalls alternierend abwechseln.
Die Anzahl der Reihen muß nicht unbedingt durch die Anzahl der gewählten
verschiedenen Mustern ganzzahlig teilbar sein (s. Fig. 5). Bei der hier gewählten
Anordnung liegen gleiche Muster auf abfallenden 45°-Linien. Auf diese Weise läßt sich
auch ein fünfreihiger Turbulenzerzeuger mit 3 Mustern A1, A2, A3 herstellen. Man
erkennt an diesem Beispiel, daß es gelingt, in jeder senkrechten Reihe die Summe aller
Strömungsquerschnitte konstant zu halten und dadurch das Flächengewichtsquerprofil
durch die unterschiedlichen Strömungskanäle nicht zu verschlechtern. Hier enthält
nämlich jede senkrechte Reihe: 2×A1, 2×A2 und 1×A3.
Die Betrachtung, welche Muster für die Anordnung der Formen gewählt werden sollen,
hängt zum einen von der benötigten Gesamtanzahl der Strömungskanäle ab und zum
andern von Gesichtspunkten der wirtschaftlichen Herstellung. Die Forderung nach
günstiger Herstellung läßt sich sehr einfach mit den Maßnahmen zur Lösung der
gestellten Aufgabe verbinden. Dadurch wird sich die Herstellung des Turbulenzerzeugers
kaum verteuern im Vergleich zu einem Turbulenzerzeuger mit durchweg gleichen
Mustern der Strömungskanäle.
Claims (11)
1. Turbulenzerzeuger (1) für den Stoffauflauf einer Papiermaschine, in dem beim
Betrieb des Stoffauflaufes (1) die Faserstoffsuspension (S) durch eine Vielzahl
von Strömungskanälen (2) fließt, dadurch in turbulente Einzelströmungen (S)
aufgeteilt und nach dem Austritt aus dem Turbulenzerzeuger (1) wieder
zusammengeführt wird, um die Bildung einer breiten Bahn zu ermöglichen,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Gesamtheit die Strömungskanäle (2) aus mindestens 2
unterschiedlichen Formen (A1, A2, . . . ) bestehen, die bei Betrieb des Stoffauflaufes
mindestens 2 unterschiedliche Austrittsgeschwindigkeiten erzeugen, und daß die
überwiegende Anzahl der Kanäle der einen Form (A1, A2, . . . ) mit mindestens je
einem Kanal einer anderen Form (A2, . . . , A1) benachbart ist.
2. Turbulenzerzeuger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei unterschiedlichen Formen
(A1, A2, . . . ) durch voneinander differierende Strömungsquerschnitten gebildet
werden.
3. Turbulenzerzeuger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle mit mindestens zwei
unterschiedlichen Formen (A1, A2, . . . ) in einem im wesentlichen regelmäßigen
Muster zueinander angeordnet sind.
4. Turbulenzerzeuger nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß in senkrecht zur Bahn stehenden Ebenen die
Anzahl der einzelnen Strömungskanäle mit jeweils verschiedenen Formen (A1,
A2, . . . ) im wesentlichen gleich wie die in der Nachbarebene sind, so daß die Menge
der in einer solchen Ebene abgegebenen Suspension im wesentlichen gleich wie die
der benachbarten senkrecht zur Bahn ist.
5. Turbulenzerzeuger nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungskanäle (2) zueinander in einer rechtwinkeligen Gitterstruktur
angeordnet sind, wobei im wesentlichen der Kanal der einen Form (A1 oder A2) im
45-Grad-Abstand alternierend von vier Kanälen der gleichen Form und von vier
Kanälen der anderen Form (A2 bzw. A1) umgeben ist.
6. Turbulenzerzeuger nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei verschiedene Formen (A1, A2) der Kanäle gewählt werden, die in einer
regelmäßigen, rechtwinkeligen Gitterstruktur angeordnet sind, wobei in
rechtwinkelig zueinander stehenden Koordinaten die verschiedenen Formen (A1,
A2) regelmäßig und in gleicher Reihenfolge alternieren.
7. Turbulenzerzeuger nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß drei verschiedene Formen (A1, A2, A3) der Kanäle gewählt werden, die in
einer regelmäßigen, rechtwinkeligen Gitterstruktur angeordnet sind, wobei in
rechtwinkelig zueinander stehenden Koordinaten die verschiedenen Formen (A1,
A2, A3) regelmäßig und in gleicher Reihenfolge alternieren.
8. Turbulenzerzeuger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungskanäle (2) als sich sprunghaft erweiternde Stufendiffusoren
ausgebildet sind, wobei verschiedene Formen (A1, A2, . . . ) differierende
Entrittsquerschnitte (3) aufweisen.
9. Turbulenzerzeuger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungskanäle (2) als sich sprunghaft erweiternde Stufendiffusoren
ausgebildet sind, wobei verschiedene Formen (A1, A2, . . . ) differierende
Querschnitte nach einem Stufensprung (5) aufweisen.
10. Turbulenzerzeuger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Strömungskanäle (2) pro Reihe in
Bahnebene und pro Meter Bahnbreite mindestens 25 beträgt.
11. Turbulenzerzeuger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Strömungskanälen der gleichen
Form (A1, A2, . . . ) höchstens 60% der Gesamtheit der Strömungskanäle (2)
beträgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934310223 DE4310223A1 (de) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | Turbulenzerzeuger für einen Stoffauflauf einer Papiermaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934310223 DE4310223A1 (de) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | Turbulenzerzeuger für einen Stoffauflauf einer Papiermaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4310223A1 true DE4310223A1 (de) | 1994-10-06 |
Family
ID=6484169
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934310223 Withdrawn DE4310223A1 (de) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | Turbulenzerzeuger für einen Stoffauflauf einer Papiermaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4310223A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19926809A1 (de) * | 1999-06-13 | 2000-12-14 | Voith Sulzer Papiertech Patent | Turbulenzerzeuger |
DE19937302A1 (de) * | 1999-08-10 | 2001-02-15 | Voith Paper Patent Gmbh | Stoffauflauf |
CN104343037A (zh) * | 2014-11-17 | 2015-02-11 | 张珣 | 有源喷浆机 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3723922A1 (de) * | 1987-07-18 | 1989-01-26 | Bruderhaus Maschf Neue | Turbulenzerzeuger fuer den stoffauflauf einer papiermaschine |
-
1993
- 1993-03-30 DE DE19934310223 patent/DE4310223A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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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 |
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8130 | Withdrawal |