DE4329810A1 - Geometrie des Lamellenendes eines Stoffauflaufes - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf mit Lamellen,
insbesondere die Ausbildung der Geometrie der Lamelle im
Endteil bezogen auf die Strömungsrichtung.
Lamellen in Mehrschichtenstoffaufläufen sind hinlänglich
bekannt. Die Lamellen haben die Aufgabe, die beiden
Stoffströmungen der Schichten eines
Mehrschichtenstoffauflaufes zu trennen, so daß keine
Vermischungen der unterschiedlichen Strömungen zustande
kommen, bis schließlich die Strömungen in möglichst
ungestörter Form zu einer einzigen Strömung vereinigt
werden, wobei gleichzeitig möglichst keine Störungen in
diesem Strömungsverlauf auftreten dürfen. Besonders zu
beachten ist hierbei das Ende der Lamellen, da dieser
Bereich sehr häufig den Ursprung von Strömungsstörungen
bildet. Zur Vermeidung dieser Strömungsstörung wurden
verschiedene Ansätze unternommen. Unter anderem wurde in
der deutschen Patentanmeldung DE 43 23 050 A1 der
Anmelderin vorgeschlagen, die Lamellen so zu gestalten, daß
sich eine erhöhte Konvergenz im Strömungskanal ergibt, so
daß durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit in diesem
Bereich sich eine Verminderung der Störungen aufgrund von
Turbulenzen ergibt.
Allgemein besteht das Problem, daß das Ende der Lamelle aus
Gründen der Fertigungstechnik, Kosten und
Betriebssicherheit nicht sehr scharf gemacht werden kann.
Dies hat zur Folge, daß letztendlich ab bestimmten
Enddicken Turbulenzen bzw. periodische Ablösungen von
Turbulenzen entstehen, und in der Folge sich Schwingungen
auf das Lamellenende bzw. auf die gesamte Lamelle
übertragen. Hierdurch entstehen wiederum Störungen der
Formation und der Abdeckung der einzelnen Schichten.
In einer anderen deutschen Patentanmeldung DE 29 16 351 C2
wird vorgeschlagen, dieses Problem dadurch zu lösen, daß am
Lamellenende Kapillarenenden, die Luft in die Stoffströmung
einleiten und auf diese Weise zu einer Reduktion der
Turbulenzen führen. Diese Konstruktion ist äußerst
aufwendig, da die Lamellen mit entsprechend vielen und
kleinen Kapillaren durchbohrt werden müssen, was einen
extremen Konstruktionsaufwand bzw. Fertigungsaufwand
bedingt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Reduktion
der am Endteil der Lamelle entstehenden Störungen und
Lamellen für die Durchführung dieser Reduktion
darzustellen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen
Ansprüche gelöst.
Die Erfinder haben folgendes erkannt:
Am Ende einer Trennlamelle vereinigen sich die jeweiligen
Einzelströme. Diese Zusammenführung soll die Strömung
innerhalb der Düse bzw. den Freistrahl nicht derart stören,
daß Fehler in der Blattbildung entstehen. Das Lamellenende
weist, unabhängig von der Form und auch bei sehr kleinen
Enddicken einen mehr oder weniger großen, endlichen
Stufensprung auf. Dieser Stufensprung kann eine periodische
Wirbelauslösung zur Folge haben, die zu Bewegungen und
Schwingungen der Lamelle und damit einer Störung der
Strömung führen. Es hat sich gezeigt, daß folgende
Maßnahmen zur Beruhigung der Lamelle geeignet sind:
- 1. Veränderung des Elastizitätsmoduls und/oder Dämpfung der Lamellenspitzen,
- 1.1 mit dem Ziel die Resonanzfrequenz der gesamten Lamellenspitze von der anregenden Frequenz zu entfernen (mechanische Verstimmung),
- 1.2 einzelne Bereiche der Lamellenspitze voneinander mechanisch zu entkoppeln. Beispielsweise durch Schlitzen des Endbereiches der Lamelle. Die Einzelbereiche haben aufgrund ihrer gegenüber der Gesamtlamellenbreite deutlich geringeren Breite eine geänderte Resonanzfrequenz.
- 2. Veränderung des hydraulisch wirksamen Stufensprunges
am Lamellenende mit dem Ziel, die hydraulische
Anregung, also das periodische Ablösen kleiner Wirbel
im Endbereich zu minimieren, bzw. zu eliminieren.
Durch - 2.1 Befüllen des Totwasserkeils im Nachlauf der Lamelle mit Stoffsuspension;
- 2.2 Reduktion der Lamellenenddicke auf < 1 mm.
- 3. Eine Kombination der unter Punkt 1 und 2 dargestellten Möglichkeiten.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
Darin ist im übrigen folgendes dargestellt:
Fig. 1-3 Unterschiedliche bekannte Querschnitte des
Lamellenendes.
Fig. 4-12 Unterschiedliche Ausführungsbeispiele der
Lamellenendformen gemäß dem
Erfindungsgedanken.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen unterschiedliche bekannte
Querschnitte des Lamellenendes, wobei die Fig. 1 ein
flaches, eben verlaufendes Lamellenende, die Fig. 2 ein
einseitig angeschrägtes Lamellenende und die Fig. 3 ein
beidseitig angeschrägtes Lamellenende darstellt. Auf diese
und alle weiteren bekannten Grundformen sind die
erfindungsgemäßen Ausgestaltungen, die in den nachfolgenden
Beispielen gezeigt sind anzuwenden.
Fig. 4 zeigt den Endteil einer standardmäßig ausgeführten
Lamelle, bei der erfindungsgemäß über eine Länge L an der
einen Seite der Lamelle eine dünne Folie über die gesamte
Breite der Lamelle befestigt ist.
Fig. 5 und Fig. 6 zeigen eine Lamellenendform, bei der
das Ende der Lamelle wie in Fig. 5 Sägezahnartig
eingefräst ist, bzw. wie es in Fig. 6 gezeigt ist
stufenförmig eingefräst bzw. stufenförmig mit gerundeten
Innenbereichen eingefräst ist.
Fig. 7 zeigt eine Stufenlamelle, bei der der Endbereich
der Lamelle von der einen Seite her stufenförmig sich
verjüngt.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Gedanken, indem das Lamellenende
asymmetrisch gestaltet ist, wobei die dabei verbleibenden
Kanten mit zwei unterschiedlichen Radien R1 und R2
abgerundet sind.
Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Gedanken. Es sind hierbei in die Lamelle
im Endbereich Nuten eingefräst, die unterschiedliche Formen
wie in der Ausführung A, B und C gezeigt aufweisen könnten
und zwar von rechteckig über V-förmig bis parabelförmig.
Erfindungsgemäß kann hierbei auch die Tiefe der Nuten von
Beginn bis zu ihrem Auslauf zunehmend ausgestaltet sein.
Fig. 10 zeigt eine Frontansicht der Lamelle, wobei zwei
unterschiedliche Ausführungsformen der Nuten aus der Fig.
9 dargestellt sind und zwar einmal sind die Nuten auf
beiden Seiten gegenüberliegend angebracht und in der
anderen Ausführungsform werden die Nuten versetzt
zueinander auf beiden Seiten der Lamelle angebracht.
Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform der Nutlamellen, bei
der die Nuten in einem Winkel Beta zur
Hauptströmungsrichtung verlaufen.
Fig. 12 zeigt schließlich eine weitere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Gedanken, indem im Endbereich der Lamelle
eine Art Bürste vorgesehen ist, die eine Ausbildung von
periodischen Wirbelablösungen ebenso verhindert.
Die dargestellten Lamellenformen können sowohl bei Lamellen
in Einlagenstoffaufläufen mit getrennten Schichten als auch
bei Mehrschicht-Stoffaufläufen mit Schichten
unterschiedlicher Zusammensetzung eingesetzt werden, jedoch
sind sie besonders wertvoll bei Mehrschicht-Stoffaufläufen,
bei der mindestens zwei unterschiedliche Strömungen
verschiedene Konsistenz möglichst ungestört
aneinandergeführt werden sollen.
Claims (28)
1. Verfahren zur Vermeidung bzw. Reduktion von
periodischen Wirbelablösungen an der Lamelle eines
Stoffauflaufes dadurch gekennzeichnet, daß der Totraum
hinter der Endkante der Lamelle gespült wird, indem
aus dem Hauptsuspensionsstrom durch Ausbilden von
kleinen Strömungskanälen eine Vielzahl von
Nebenströmungen erzeugt werden, die in den Bereich des
Totraumes geleitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Eigenfrequenz der Lamelle aus der von der Störung
gegebenen Anregungsfrequenz geschoben wird und auch
kein ganzzahliges Vielfaches dazu besitzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dämpfungseigenschaften der Lamelle so groß
ausgebildet werden, daß eine Resonanzerscheinung
vermieden werden kann.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anregungsfrequenz der Strömung so beeinflußt wird,
daß sie außerhalb des Resonanzbereiches der Lamelle
liegt.
5. Lamelle eines Stoffauflaufes, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lamelle in ihrem Endbereich - in
Strömungsrichtung gesehen - eine Vielzahl von
Schlitzen aufweist.
6. Lamelle gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schlitze sägezahnartig ausgebildet sind.
7. Lamelle gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schlitze stufenförmig ausgebildet sind.
8. Lamelle gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stufen zumindest teilweise gerundet ausgebildet
sind.
9. Lamelle eines Stoffauflaufes, dadurch gekennzeichnet,
daß der Endbereich der Lamelle Nuten aufweist.
10. Lamelle gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Nuten in Strömungsrichtung verlaufen.
11. Lamelle gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß in Draufsicht gesehen die Nuten
Rechteckform haben.
12. Lamelle gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Nuten in Draufsicht gesehen
keilförmig verlaufen, wobei die breite Seite des
Keiles in Strömungsrichtung zeigt.
13. Lamelle gemäß 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Nuten in Draufsicht parabelförmig begrenzt sind.
14. Lamelle gemäß einem der Ansprüche 9-13, dadurch
gekennzeichnet, daß im Querschnitt quer zur
Strömungsrichtung die Nuten rechteckig ausgebildet
sind.
15. Lamelle gemäß einem der Ansprüche 9-13, dadurch
gekennzeichnet, daß im Querschnitt quer zur
Strömungsrichtung die Nuten rund ausgebildet sind.
16. Lamelle gemäß einem der Ansprüche 9-13, dadurch
gekennzeichnet, daß im Querschnitt quer zur
Strömungsrichtung die Nuten keilförmig ausgebildet
sind.
17. Lamelle gemäß einem der Ansprüche 9-16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Tiefe der Nuten konstant ist.
18. Lamelle gemäß einem der Ansprüche 9-16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Tiefe der Nuten in
Strömungsrichtung zunehmen.
19. Lamelle gemäß einem der Ansprüche 9-17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Nuten auf der Ober- und
Unterseite der Lamelle vorgesehen sind.
20. Lamelle gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
die Nuten von Ober- und Unterseite zueinander versetzt
vorgesehen sind.
21. Lamelle gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
die Nuten von Ober- und Unterseite genau
gegenüberliegen.
22. Lamelle gemäß einem der Ansprüche 9-21, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittellinien der Nuten schräg
zur Strömungsrichtung verlaufen.
23. Lamelle gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß
die Mittellinie auf Ober- und Unterseite
unterschiedliche Richtung aufweist.
24. Lamelle gemäß einem der Ansprüche 9-23, dadurch
gekennzeichnet, daß die Nuten oder Einschnitte mit
stark schwingungsdämpfendem Material ausgefüllt sind.
25. Lamelle eines Stoffauflaufes, dadurch gekennzeichnet,
daß das Lamellenende zumindest auf einer Ober- oder
Unterseite maschinenbreit mit einer über das
Lamellenende herausragenden dünnen Folie versehen ist.
26. Lamelle eines Stoffauflaufes, dadurch gekennzeichnet,
daß das Lamellenende maschinenbreit mit einer Bürste
versehen ist, deren Borsten in Strömungsrichtung
zeigen.
27. Lamelle gemäß Anspruch 5 bis 26, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lamelle aus
Faserverbundwerkstoffen aufgebaut ist, so daß die
Längssteifigkeit wesentlich höher als die
Quersteifigkeit ist.
28. Lamelle gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Lamellen aus Kohlefaserkunststoff (CFK) und die
Spitze aus Invar oder Polyurethan ausgebildet ist.
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