DE69218615T2 - Ein papierbeschichtungssystem und verfahren - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft die Technik des Papierstreichens bzw. Beschichtens von Papier und insbesondere ein System und ein Verfahren, durch welches die Größe und Menge von mitgerissenem Gas, d.h. Luftbläschen, in der Streichflüssigkeit bei dem niedrigsten praktischen Druckabfall und mit einer niedrigen Ausschußrate gesteuert werden.
• Solche Streichmassen bzw. Überzüge, welche durch Mitreißen von Luft gestört werden können, beinhalten mineralisch pigmentierte Druckstreichmassen, Mehrzwecktonstreichmassen, Streichmassen für Wärme- und Facsimilemaschinen und andere wässrige und auf Lösungsmitteln basierende Spezialstreichmassen.
• Das Mitreißen von Luft in Streichflüssigkeiten hat verschiedene schädliche Wirkungen auf die Streichpraxis. Es verhindert die Praxis von Strahlstreichtechniken durch Bilden von Streichinseln oder erfordert eine übertrieben hohe Umwälzrate, um das Problem zu bewältigen. Es schafft kleine Streichlücken in dem Endprodukt. Es kann das Wegwerfen der Streichmasse verursachen, wenn die Luftkonzentration für einen guten Streichfluß zu hoch ist. Zusätzlich zu dem Bedarf einer hohen Rückführrate bewirken die gebräuchlichen Luftentfernungsvorrichtungen einen hohen Druckabfall und erfordern eine hohe Ausschußrate und erhöhen ferner die Produktions- und Betriebskosten des Streichsystems.
• Große Blasen können den Öffnungsschlitz der Streicheinrichtung überbrücken und eine Insel in der Streichmasse verursachen. Der Bedienungsmann an der Station des Streichverfahrens wird gezwungen, die Breite der Preßformlippen oder den Öffnungsschlitz zu vergrößern, so daß der Schlitz die größte erwartete mitgerissene Blase durchläßt, ohne in dem Fluß eine Lücke oder Insel zu bilden. Dies resultiert jedoch in der Anwendung einer schwereren Streichmasse und erfordert das Abschaben eines größeren Prozentsatzes der Streichmasse. Diese Streichmasse wird für den Wiedergebrauch zurückgeführt, und die Handhabung erhöht den Luftanteil in der Streichmasse. Die Aussparungsstreichmasse belastet auch das Schaberklingensystem. Es wird unvermeidlich mehr Streichmaterial verwendet und später weggeworfen, wenn das Trennen der Luft nicht länger durchführbar ist. Kleinere Blasen, welche die Preßformlippen passieren, können auch unter der Schaberklinge hindurchgehen und einen Lückenfehler in der Papierstreichmasse hervorrufen.
• Luft jeder Art, aber insbesondere in der Form einer großen Menge von sehr kleinen Luftblasen, ist ebenfalls für die Qualität der Streich masse nachteilig. Während kleine Blasen, auch als Mikroblasen bekannt, die Preß- bzw. Stanzform und Klinge ohne örtliche ungünstige Wirkungen passieren, stören sie das Gleichgewicht des Fließverhaltens und verändern die Viskosität der Streichmasse. Das Gewicht und die Qualität der Streichmasse leiden. Wie oben angemerkt wurde, wird das Streichmaterial nutzlos, wenn die Streichmasse beladen wird.
• Die Papierverarbeitungs- und -streichindustrie ist an diese Probleme auf mehrere Arten herangegangen, einschließlich des Aufbaus und der Verwendung von Zentrifugaltrennungssystemen vom Zyklon- oder Wirbeltyp und dies mit einigem Erfolg. Allerdings bestehen in solchen Systemen gewisse Probleme. Diese Probleme beinhalten hohe Druckabfälle oder einen plötzlichen Betriebsstörungsausbruch an bestimmten Fließraten mit oberer Begrenzung oder hohe Ausschußraten. Diese Systeme erfordern eine detaillierte Kenntnis der vorhergesehenen Fließraten. Diese Probleme, d.h. übermäßige Ausschußrate in dem Separator, übermäßiger Druckabfall und eine Unfähigkeit, feine Blasen gleichbleibend oder überhaupt zu extrahieren, waren typisch. Geringe Fähigkeit der Blasenabtrennung führt zu geringen Produktionsraten und/oder hohen Kosten für übermäßige Pumpleistung und verschwendetes Streichmaterial.
• Zentrifugaltrenner vom Wirbeltyp sind für andere Zwecke bekannt. Die FR-A-962,402 beschreibt zum Beispiel einen Trenner zum Trennen von Gas und Dämpfen aus Schmieröl oder Kühlmitteln in einer Luftfahrzeug- oder Automobilmaschine. Der Trenner weist ein äußeres Rohr auf, das eine von einem schneckenförmigen Schraubengang umgebene Kernwelle enthält, wobei die Kernwelle ein konisches Ende hat, welches sich direkt nach oben zu dem Einlaßende einer Gasaufnahmeleitung innerhalb des Rohres und koaxial zu diesem erstreckt. Der Gas enthaltenden Flüssigkeit wird durch den Schraubengang eine schneckenförmige Bewegung erteilt, wenn sie durch das äußere Rohr fließt, mit der Absicht, die relativ dichte Flüssigkeit nach außen gegen die Rohrwand zu schleudern und das relativ leichte Gas nach innen gegen die Achse des Rohres zu verlagern, wo die gasreiche Fraktion in die Aufnahmeleitung eintreten kann.
• US-A-2,647,588 beschreibt einen Trenner zum Trennen von Flugasche aus Verbrennungs- bzw. Abgasen in den Heizrohren eines Schiffs- oder Lokomotivkessels. Jedes Heizrohr enthält eine Kernwelle mit verhältnismäßig großem Durchmesser, die von einem schneckenförmigen Schraubengang umgeben ist, wobei die Kernwelle und der Schraubengang axial von und koaxial mit dem offenen Einlaßende einer axialen Gasaufnahmeleitung mit verhältnismäßig großem Durchmesser innerhalb des Rohres getrennt sind. Das Gas und die Flugasche sollen zentrifugal durch die schneckenförmige Bewegung getrennt werden, welche durch den Schraubengang auf die mit Asche beladenen Gase übertragen wird, so daß die verhältnismäßig dichte, aschereiche Fraktion durch den verhältnismäßig engen ringförmigen Schlitz zwischen der inneren Aufnahmeleitung und dem äußeren Heizrohr abgegeben wird, während die leichtere gasreiche Fraktion in die Aufnahmeleitung eintritt.
• Solche früheren Trenner sind jedoch für den Gebrauch bei der Entfernung von Luft aus flüssigen Streichmaterialien in Papierstreichmassesystemen ungeeignet, und sie betreffen und lösen ferner nicht die vorher genannten spezifischen Probleme.
• Die vorliegende Erfindung verwendet einen Zentrifugaltrenner vom Wirbeltyp, der in gewisser Weise den vorhergehenden früheren Trennern darin gleicht, daß er ein äußeres Trennrohr, eine mit einem schneckenförmigen Schraubengang versehene innere Mittelwelle, eine koaxiale innere Aufnahmeleitung zur Aufnahme einer gasreichen Fraktion und einen Außlaßringraum zwischen der Aufnahmeleitung und dem äußeren Trennrohr für die flüssigkeitsreiche Fraktion aufweist.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Papierstreichsystem zu schaffen, welches einen Trenner des letzteren Typs beinhaltet, der geeignet ist, den zuvor genannten Problemen abzuhelfen, die mit den verhältnismäßig viskosen Streichflüssigkeiten verbunden sind, nämlich das Entfernen von überschüssiger Streichflüssigkeit durch die Aufnahmeleitung, die Wirksamkeit der Gasentfernung und der Rückstau.
• Die Erfindung richtet sich an ein Papierstreichsystem, wie in Anspruch 1 beansprucht ist, und an ein Verfahren, wie in Anspruch 5 beansprucht ist.
• Der Apparat des Systems zum Entfernen von Luft, welchen die Erfindung darstellt, weist einen Zyklon- oder Wirbeltrenner auf, der insbesondere für das Entfernen von mitgerissener Luft aus hochviskoser Papierstreichflüssigkeit mit großer Wirksamkeit und geringem Rückstau geeignet ist. Die Streichflüssigkeit tritt in das Einlaßende eines Rohres eines Wirbeltrenners ein und wird durch einen Wirbelgenerator in der Form einer schnecken- oder spiralförmigen Prallfläche oder eines Schraubengangs gezwungen, spiralförmig zu verlaufen.
• Die Zentrifugalkraft der wirbelnden Streichflüssigkeit bildet einen Druckgradienten, der zur Mitte des Rohres hin abnimmt. Dieser durch Zeichnung dargestellte Druckgradient ist über die Länge des Rohres nahezu konstant. Wenn eine Blase einen Platz in dem Druckgradienten einnimmt, hat sie auf einer Seite einen höheren Druck als auf der anderen, und da sie keine innere Druckdifferenz aufrechterhalten kann, bewegt sie sich gegen die Rohrmitte hin, wobei eine Luftausschußsäule gebildet wird. Eine Aufnahmeleitung für die Luftausschußphase wird in dem entgegengesetzten Auslaßende des Rohres mit einer Öffnung zentriert, welche dem Einlaßende zugekehrt ist und welche die Blasen mit etwas Streichmasse herauszieht, wobei ein Ringraum von im wesentlichen blasenfreiem Material zurückgelassen wird.
• Der schneckenförmige Schraubengang des Wirbelgenerators erstreckt sich radial aus der Mittelwelle heraus, um für die dort hindurchfließende Streichflüssigkeit eine Rotationsbewegung herbeizuführen. Er ist abnehmbar innerhalb des Einlaßendes des Rohres positioniert, und der äußere Umfang des Schraubenganges bildet mit dem inneren Durchmesser des Rohres eine passende Abdichtung. Das Trennrohr hat ein Gesamtverhältnis L/D von 5/1 bis ungefähr 8/1.
• Die Anordnung der Aufnahmeleitung an dem abstromigen Ende des Rohres schafft mehrere Vorteile. Als erstes ist für das Sammeln der luftreichen bzw. an Luft angereicherten Phase keine Richtungsumkehr des Flusses erforderlich. Dies schafft einen erhöhten Wirkungsgrad gegenüber den früheren Anordnungen, welche die Luft an dem Einlaßende durch Richtungsumkehr des Flusses abziehen. Zweitens erlaubt die Anordnung, daß sich der innere Fluß beruhigt, die Turbulenz abnimmt und der Fluß laminar und stabil wird. Dies wird innerhalb des Verhältnisses L/D mit einer deutlichen Verringerung des erforderlichen Raumes zum Zentrieren der unerwünschten Luftausschußphase in dem Rohr erreicht.
• Wenn die Blasen in einem dichten Raum eingeschlossen sind, kann die erforderliche Gesamtfließrate des Ausschusses verringert werden. Die "Gutstoffe" oder blasenfreie Flüssigkeit fließen durch den Ringraum, der das Auslaßrohr bestimmt. Dies ist ein Gebiet von höherem Druckabfall, und die Anordnung erlaubt, dieses Gebiet auf einem Minimum zu halten, indem die Aufnahmeleitung für die Ausschußphase kurz und im Durchmesser klein gehalten wird. Der Eingang der Aufnahmeleitung ist nur so ausreichend groß bemessen, daß er die Luftausschußphase aufnimmt, und klein genug, um die Ausfließmenge an guter Streichmasse zu limitieren und Rückstau an dem Ringraum zwischen der Aufnahmeleitung und der Innenwand des Trennrohres zu verringern.
• Der schnecken- oder spiralförmige Prallflächen- oder Schraubengangaufbau des Wirbelgenerators trägt zu dem hohen Wirkungsgrad des Trenners bei. Er schafft wegen seiner Größe ein großes offenes Fließgebiet mit verringertem Druckabfall und einer verhältnismäßig geringen Neigung, Turbulenz über den tangentialen Einlässen herbeizuführen, die in früheren Vorrichtungen verwendet wurden. Die Ganghöhe des Schraubenganges kann radial nach den Erfordernissen des Fluidfließverhaltens und der Blasengröße verändert werden oder darauf abgestellt sein, während für alle Anwendungen ein gemeinsamer äußerer Aufbau aufrechterhalten wird.
• Wie zuvor erwähnt, bildet sich eine Luftausschußsäule innerhalb des Rohres, deren Basis dazu neigt, die größeren Blasen zu enthalten, mit Beginn unmittelbar oberhalb des Endes der Mittelwelle des Wirbelgenerators. Diese Säule hat einen veränderlichen oder sich verändernden Durchmesser, wobei sie sich zuerst an dem unmittelbaren Ende des Wirbelgenerators wie ein gedrehtes Seil bildet und dann gleichförmiger wird, wenn sie sich der Einlaßöffnung der Ausschußaufnahmeleitung nähert. Die sehr kleinen Blasen, als Mikroblasen bekannt, neigen dazu, in die Säule mehr gegen das Auslaßende hin zu fallen, und werden ein Teil der Luftsäule. Da sie durch den Massenfluß durch das Rohr getragen werden, werden sie wirkungsvoll an der Ausschußaufnahmeleitung gesammelt, so daß ein an Mikroblasen angereichertes, konzentriertes Gemisch durch die Aufnahmeleitung zusammen mit den diskreten größeren Blasen abgezogen wird.
• Ein anderes ausgeprägtes Merkmal des Trenners, welcher diese Erfindung ausmacht, beruht in der Verwendung eines Luftabscheiders bzw. Luftsammlers oder einer Aufnahmeleitung, der bzw. die an einem Auslaßende des Wirbeltrenners positioniert und mit einem offenen und freien Sammelende auf der axialen Mitte des Wirbeltrennerrohres gebildet ist. Die axiale Länge des Trennerrohres ist nicht länger als es für die Stabilisierung des darin enthaltenen Flusses notwendig ist, wobei ein Längen-Durchmesser-Verhältnis geschaffen wird, wie vorher erwähnt wurde, und was in einem minimalen Druckverlust resultiert.
• Ein Lufttrennsystem für eine Streicheinrichtung kann mit einer Einlaßrohrverzweigung, einer Vielzahl von identischen Wirbeltrennern und einer entlüfteten oder gute Streichmasse enthaltenden Auslaßrohrverzweigung gebildet sein, wobei die Wirbeltrennerrohre im Fließverlauf parallel zueinander angeordnet sind. Eine Pumpe entnimmt flüssiges Streichmaterial aus einem Vorratsbehälter und führt es unter Druck der Einlaßrohrverzweigung zu, während die entlüftete oder luftfreie Streichmasse von der Auslaßrohrverzweigung zu dem Streicheinrichtungseinlaß gebracht wird. Die an Luft angereicherte Ausschußfraktion wird über die Aufnahmeleitungen durch Drossel- oder Fließkontrollventile abgezogen und zu einem Haltetank oder der Hauptzufuhr zurückgeführt.
• Man bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen ist:
• Figur 1 ein Diagramm eines Papierstreichsystems, welches diese Erfindung ausmacht;
• Figur 2 eine vertikale Querschnittsansicht durch einen typischen Entlüftungs- oder Trennapparat, welcher in dem diese Erfindung ausmachenden Papierstreichsystem enthalten ist, wobei die Querschnittsansicht die Verwendung einer Vielzahl von parallel verbundenen Wirbel- oder Trenn-/ bzw. Trennerrohren zeigt;
• Figur 3 eine Ansicht des Entlüftungs- oder Trennapparates, bei dem der obere Teil entfernt ist, um die oberen Teile der Wirbeltrennrohre freizulegen bzw. zu zeigen; und
• Figur 4 eine vergrößerte Ansicht des oberen Endes eines Wirbeltrennrohres, welche die Luftaufnahme- oder -abzugsleitung im Querschnitt und das Zentrierkreuz zeigt.
• Unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen, welche eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen, ist in Figur 1 graphisch ein Papierstreichsystem nach dieser Erfindung dargestellt, welches einen Entlüftungsapparat beinhaltet. Das Streichsystem weist eine Streicheinrichtung 10 auf, die eine Glättschaber-Streicheinrichtung vom "Vari-Dwell"-Typ sein kann, wie durch die Black Clawson Company hergestellt wird und in der US-A-3,301,214; 3,609,810; RE 31,695; 3,187,718; 3,882,817 und 4,231,318 beschrieben ist.
• Ein typisches Streichsystem ist in Figur 1 dargestellt, in welcher ein Tank 12 eine Quelle für flüssiges Papierstreichmaterial enthält, wie zum Beispiel ein Stärke- und Tonmaterial, welches mitgerissenes Gas, nämlich Luft, enthält. Eine Pumpe 13 ist angeschlossen, um Streichmaterial aus dem Tank 12 zur Aufbringung auf die Streicheinrichtung 10 durch einen Filter 14 und eine Entlüftungsvorrichtung 20 abzuziehen, was diese Erfindung ausmacht. Der Fluß aus der Entlüftungsvorrichtung 20 kann durch Steuerventile 21, die zu der Streicheinrichtung 10 führen, und durch ein Bypassventil 22, welches zurück zu dem Tank 12 führt, gesteuert werden. Sowohl der Überlauf aus dem Streicheinrichtungskopf selbst als auch das überschüssige Material, das durch die Schaberklinge 24 abgeschabt wird, kann in einer Sammelpfanne 25 aufgefangen und in herkömmlicher Weise zu dem Tank 12 zurückgeführt werden. Dieses Material enthält in sich selbstverständlich eine beträchtliche Menge an mitgerissener Luft, wovon ein großer Teil nicht leicht lediglich dadurch getrennt werden kann, daß man derselben erlaubt, sich in dem Tank zu setzen.
• Figur 2 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen typischen Entlüftungsapparat 20 nach dieser Erfindung. Der Apparat 20 weist ein Gehäuse auf, das im allgemeinen in einen unteren Abschnitt 25 und einen oberen Gehäuseabschnitt 26 geteilt ist, in welchem sich eine Vielzahl von einzelnen Wirbeltrennrohren 30 zwischen den Gehäuseabschnitten erstreckt. Der untere Gehäuseabschnitt 25 weist ein Paßstück 32 auf, das einen Einlaß 33 für die Streichmasse bestimmt, durch welchen Streichmaterial, das entlüftet werden soll, aus der Pumpe 13 und dem Filter 14 eintritt. Der Einlaß 33 öffnet sich in einen Einlaßrohrverzweigungsteil 34, der mit den Einlaßenden der jeweiligen Wirbelrohre 30 gemeinsam ist. Abhängig von der Kapazität des Systems und den Anforderungen der Streicheinrichtung wird vorzugsweise eine Vielzahl von Wirbelrohren mit paralleler Strömung verwendet. In Figur 2 und wie auch in Figur 3 dargestellt ist, wird eine Vielzahl von sieben identischen Wirbelrohren 30 beschrieben, die sich zwischen den Gehäuseabschnitten 25 und 26 erstrecken.
• Der untere Gehäuseabschnitt 25 ist an der Einlaßrohrverzweigung 34 durch eine obere Platte 36 verschlossen, in welche sich die unteren Enden der Wirbelrohre 30 erstrecken und abgedichtet sind, um Streichmasse aus der Rohrverzweigung 34 aufzunehmen. Der obere Gehäuse- oder Körperabschnitt 26 ist ähnlich mit einer unteren Platte 38 versehen, durch welche sich die oberen Enden der Wirbelrohre 30 zur Abgabe in eine Auslaßrohrverzweigung 39 und einen mit dem Entlüftungsapparat gemeinsamen Auslaß 40 erstrecken.
• Einzelne Ausschußaufnahmeleitungen 42, die hier noch später im einzelnen beschrieben werden, erstrecken sich durch die Rohrverzweigung 39 zu Fließsteuerventilen 43. Die unteren Enden der Ausschußaufnahmeleitungen 42 erstrecken sich in das Innere der oberen oder Austrittsenden der Rohre 30 und schaffen einen Weg, durch welchen eine luftbeladene oder luftreiche Mischfraktion aus dem Streichmaterial abgezogen wird, wie hier noch später im einzelnen beschrieben wird. Die Auslässe der Ventile 43 sind an ein Sammelgefäß 44 (siehe Figur 1) angeschlossen, welches sich in den Versorgungstank 12 entleert.
• Der Kern des Entlüftungsapparates 20 weist einzelne Wirbelrohre 30 auf, die jedes ein Einlaßende 45 haben, das sich in die Einlaßrohrverzweigung 34 öffnet, und ein Auslaßende 46, das sich in die Auslaßrohrverzweigung 39 öffnet. Jedes der Rohre 30 kann im Aufbau identisch sein, und die Rohre liegen in paralleler Fließrichtung, wenn sie innerhalb des Apparates 20 befestigt sind.
• Jedes der Rohre 30 hat an dem Einlaßende einen Wirbelgenerator in der Form eines Einsatzes 50. Der Wirbelgeneratoreinsatz 50 ist ein kurzer Abschnitt eines Schraubenganges vom Schraubentyp, der abnehmbar innerhalb des Einlaßendes 45 des Rohres 30 aufgenommen wird und ein Ende hat, das gegen eine Schulter 47 in dem Rohr aufgenommen wird, um eine genaue Position des Wirbelgeneratoreinsatzes zu bestimmen.
• Der Generatoreinsatz 50 hat einen schneckenförmigen Schraubengang 53, der sich radial von einer festen Mittelwelle 55 erstreckt. Der Außenumfang des Schraubenganges 43 bestimmt einen Kreis oder genauer einen Zylinder, der dicht innerhalb der Innenwände des Rohres 30 eingepaßt ist, so daß die ganze Streichflüssigkeit, welche auf das Einlaßende aufgebracht wird, dem spiralförmigen Raum zwischen dem Schraubengang folgen muß, um in das Innere des Rohres 30 auszutreten. Der Generatoreinsatz 50 hat mindestens eine Schraubgangwindung und vorzugsweise ungefähr 1-1/2 bis 2 Windungen, wie gezeigt ist.
• Der Generatoreinsatz 50 kann als eine spiralige Leitfläche oder als ein Abschnitt des Schraubenganges betrachtet werden, der mit der Innenwand des Rohres 30 eine Spiraleinlaßöffnung bildet, welche für den Fluß der Streichflüssigkeit dort hindurch eine Winkelbeschleunigung schafft, wodurch für das Streichmaterial eine Zentrifugalkraft und eine Wirbeltätigkeit geschaffen wird, wenn es in das Innere des Rohres 30 eintritt. In einem typischen Beispiel kann die Ganghöhe des Schraubenganges ungefähr 0,55 des Durchmessers des Schraubenganges betragen, während die Mittelwelle 55 einen Durchmesser hat, der ungefähr 25% oder weniger als der Durchmesser des Schraubenganges ist.
• Die inneren Enden der Ausschußaufnahmeleitungen 42 erstrecken sich ein wenig in das Innere der Rohre 30, wie bei 60 gezeigt wird. Jedes innere Ende bildet eine Einlaßöffnung, welche dem Ende des Generatoreinsatzes 50 zugekehrt und genau auf der axialen Mitte des Rohres durch ein Lage- bzw. Anordnungskreuz 65 positioniert ist, was am besten in Figur 4 gezeigt ist. Das Kreuz 65 hat vorzugsweise drei im Abstand gleich angeordnete Schenkel, die das innere Ende 60 der Leitung 42 anordnen und halten und dazwischen offene Räume 66 für den Abfluß des entlüfteten Streichmaterials durch den Rohrauslaß 46 bilden.
• Während der Abstand zwischen dem Ende des Wirbelgeneratoreinsatzes 50 und dem Einlaßende 60 der Aufnahmeleitung 42 nicht kritisch ist, muß er ausreichen zu gestatten, den Wirbelgenerator innerhalb des Rohres 30 zu stabilisieren. Übermäßige Länge des Generatorrohres wird vermieden, da dies zu einem Anwachsen des Rückstaus und entsprechend zu einem Wirkungsgradverlust führt.
• Für einen Innendurchmesser des Rohres 30 von 2,54 cm (1 Zoll) wurde ein Abstand von 10,16 bis 15,24 cm (4 bis 6 Zoll) zwischen dem inneren Ende des Generatoreinsatzes 50 und dem Einlaßende der Aufnahmeleitung 42 beispielsweise als zufriedenstellend angesehen. Das Gesamtverhältnis von Länge zu Durchmesser der Wirbelrohre 30, der Generatoreinsatz 50 eingeschlossen, kann beispielsweise von der Größenordnung von ungefähr 5:1 bis 8:1 sein, und das Rohr kann einen Innendurchmesser von ungefähr 1,91 bis 5,1 cm (3/4 bis 2 Zoll) haben.
• Die Mittelwelle 55 des Wirbelgeneratoreinsatzes 50 unterstützt die Sammlung der Blasen aus dem flüssigen Streichmaterial. Nach ungefähr einer Windung oder einem Umlauf des Schraubenganges 53 beginnen die Blasen zusammenzuwachsen und sich an der äußeren Oberfläche der Mittelwelle 55 zu sammeln. Wenn die Blasen den Generator verlassen, neigen sie dazu, in eine gemeinsame Luftsäule oder Kern 70 zusammenzuwachsen, die bzw. der eine Basis an dem unmittelbaren Ende des Einsatzes 50 in axialer Ausrichtung mit der Welle 55 hat. Die Luftsäule 70 kann sich mit einem Scheitel oder einer Spitze gegen oder in das Einlaßende 60 der Aufnahmeleitung 42 erstrecken. Diese Gassäule 70 setzt sich fest bzw. lagert sich auf der axialen Mitte des Wirbelrohres 30 ab und neigt dazu, an dessen Abschnitt bzw. Teilstück verhältnismäßig stabil zu bleiben, wenn sie in die Öffnung der Leitung 42 eintritt.
• Wenn zusätzliche Luftblasen in die Säule 70 eintreten und wenn die durch die Säule 70 gebildete Hülle sich nicht in die Einlaßleitung 42 erstreckt, werden Blasen von dem Scheitel oder der Spitze der Säule 70 freigegeben und gehen entlang der Achse zu dem Einlaßende 60 der Leitung 42. Solche diskreten Luftblasen neigen dazu, von spezifischer Größe zu sein, und werden entlang der Länge des Rohres 30 aufgrund des Massenflusses des Streichmaterials von dem Einlaßende 45 zu dem Auslaßende 46 getragen. Das Einlaßende 60 der Ausschußaufnahmeleitung 42 hat besondere Größe, um solche diskreten Blasen aufzunehmen. Wenn genügend Luft zur Bildung einer Säule 70 vorhanden ist, welche sich zu der Leitung 42 erstreckt, wird sie durch den Fluß in das Einlaßende 60 mitgenommen. In dem oben gegebenen Beispiel fand man, daß eine Aufnahmeleitung 42 mit einer Einlaßöffnung von 0,95 cm (3/8 Zoll) im Durchmesser zufriedenstellende Resultate schafft, wobei der Durchmesser des Wirbelrohres 30 2,54cm (1 Zoll) beträgt.
• Wie vorher beschrieben wurde, neigen die sehr kleinen Mikroblasen, die selbst keine Insel bzw. Sprung erzeugen, nichtsdestotrotz dazu, sich in einem konzentrierten Gebiet auf der Achse des Wirbelrohres 30 zu sammeln. Da es innerhalb des Rohres keine Fließumkehr des Flusses gibt, wie es bei anderen Lufttrennungsvorrichtungen üblich ist, bewegen sich diese kleinen Blasen zusammen mit der Fließmasse und werden zu einem großen Betrag innerhalb der Öffnung 60 der Ausschußaufnahmeleitung 42 zusammen mit den größeren diskreten Blasen 75 aufgenommen. Das erheblich mit Luft beladene, aus den Leitungen 42 gesammelte Material, kann notwendigerweise nicht direkt zu dem Tank 12 zurückgeführt werden, es kann jedoch vielmehr zu dem Aufbewahrungstank 44 geleitet werden, um die Gravitationstrennung der leichten und schweren Fraktionen über einen Zeitraum zu erlauben und die Rückkehr der schwereren oder blasenfreieren Fraktion in den Versorgungskörper zu gestatten.
• Wegen des verhältnismäßig geringen Rückstaus der einzelnen Wirbelrohre 30 braucht das Streichzuführsystem nach der Erfindung nicht bei verhältnismäßig hohen Drücken betätigt zu werden. In typischer Weise kann die Pumpe 13 das flüssige Streichmaterial bei ungefähr 138 x 10³ Pa (20 psi) zu dem Einlaß 33 liefern, wobei über die einzelnen Zellen oder Wirbelrohre eine Fließrate von ungefähr 56,78 Litern (15 Gallonen) pro Minute geschaffen wird.
• Die entlüftete Streichphase, welche durch das Auslaßende 46 zwischen den Schenkeln des Kreuzes 65 in die Räume 66 tritt, ist im wesentlichen von jeglichen mitgerissenen Blasen frei, welche einen Sprung bzw. Insel an der Streicheinrichtung verursachen könnten, und sie ist auch verhältnismäßig frei von kleineren, keine Insel hervorrufenden Blasen, wie zum Beispiel Mikroblasen. Da in den Rohren 30 keine Richtungsumkehr des Flusses erfolgt, resultiert ein Anwachsen des Einlaßdruckes im wesentlichen in einem Anwachsen der Fließrate und des Trennwirkungsgrades im Gegensatz zu einer katastrophalen Panne oder Fehler des Trennprozesses, wie es in dem Fall von Zyklon- oder Wirbeltrennvorrichtungen typisch ist, die eine Umkehrentnahme oder Umkehrfluß haben, d.h., diese, bei welchen die leichtere Fraktion in einer axialen Richtung entnommen wird, welche sich von der Entnahmerichtung der schwereren Fraktion unterscheidet.
• Während die Gestalt des hier beschriebenen Apparates eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung darstellt, versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf diese präzise Apparatform beschränkt ist und daß darin Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, die in den anliegenden Ansprüchen definiert ist.

Claims (7)

1. Papierstreichsystem, welches eine Streicheinrichtung (10) für das Auftragen eines dünnen Filmes flüssigen Streichmaterials auf eine Papierbahn, eine Quelle für flüssiges Streichmaterial (12), welches mitgerissene Luftbläschen enthält, und eine Pumpe (13), die verbunden ist, um das Streichmaterial von der Quelle zu einem Zentrifugalentlüftungsapparat (20) zum Entfernen von Luft aus dem flüssigen Streichmaterial zum Auftragen einer entlüfteten Streichmasse zu der Streicheinrichtung hin zu bewegen, und für das Zurückführen einer an Luft angereicherten Fraktion zu der Quelle, aufweist, wobei der Entlüftungsapparat gekennzeichnet ist durch:

ein zylindrisches Rohr (30) mit einem Einlaßende (45) für die Aufnahme eines von der Quelle kommenden flüssigen Streichmaterials, das Luftbläschen enthält, und mit einem Auslaßende (46), wobei das Rohr einen Innendurchmesser (D) von zwischen etwa 1,91 bis 5,1 cm (3/4 und 2 Zoll) hat,

einen Wirbelgenerator (50) vom Schraubentyp, der in dem Rohr (30) an dem Einlaßende (45) angeordnet ist und auf welchem um eine Mittelwelle (55) herum ein schneckenförmiger Schraubengang (53) gebildet ist mit mindestens einer Windung des sich radial erstreckenden Schraubengangs und nicht mehr als zwei Windungen,

wobei eine Luftaufnahmeleitung (42) an dem Auslaßende (46) des Rohres angeordnet ist und ein offenes Ende (60) hat, welches dem Schraubengang gegenüber liegt, wobei das offene Ende einen Durchmesser von etwa 3/8 D hat; und

einen Auslaßringraum (66) für das Entlüften des Streichmaterials zwischen der Luftaufnahmeleitung und dem Rohr,

wobei das Rohr, einschließlich des Wirbelgenerators, eine Länge von zwischen etwa 5D und 8D hat mit einer axialen Trennung zwischen dem Auslaßende des Wirbelgenerators (50) und dem Einlaßende (60) der Luftaufnahmeleitung (42) von zwischen etwa 4D und 6D, wodurch eine offene Zone in dem Rohr vorgesehen wird zwischen dem Generator und dem offenen Ende der Luftaufnahmeleitung mit ausreichend axialer Länge, um es der an Luft angereicherten Fraktion zu ermöglichen, sich in der offenen Zone in einem im allgemeinen konusförmigen Bereich (70) zu stabilisieren, in welchem die Basis des Bereiches sich am inneren Ende der Schraubengangmittelwelle (55) oder nahe diesem Ende befindet und sich der Scheitel des Bereiches an dem offenen Ende (60) der Luftaufnahmeleitung oder neben diesem Ende befindet.

2. System nach Anspruch 1, bei welchem D etwa 2,54 cm (1 Zoll) ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Wirbelgenerator (50) einen einzigen schneckenförmigen Schraubengang (53) aufweist.

4. System nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Ganghöhe des schneckenförmigen Schraubenganges (53) näherungsweise 0,55 D beträgt.

5. System nach einem vorhergehenden Anspruch mit einer Vielzahl von Rohren, die in Strömung parallel zueinander verbunden sind.

6. System nach einem vorhergehenden Anspruch, bei welchem die Mittelwelle (55) einen Durchmesser von 1/4D oder weniger hat.

7. Verfahren zum Entlüften einer Papierstreichflüssigkeit während ihres Durchganges durch ein System nach einem vorhergehenden Anspruch, mit folgenden Schritten:

Pumpen einer Luftbläschen enthaltenden Streichflüssigkeit durch das Separatorrohr (30) von seinem Einlaßende (45) zu seinem Auslaßende (46) mit einer Geschwindigkeit, welche den schneckenförmigen Schraubengang (53) veranlaßt, einen wirbelartigen Fluß in der Flüssigkeit zu induzieren, wenn sie durch die offene Zone zu dem Auslaßende hin läuft, wodurch die Luftbläschen in der Flüssigkeit veranlaßt werden, in einen im allgemeinen konusförmigen Bereich (70) hinein in der offenen Zone zusammenzuwachsen, wobei sich die Basis des konusförmigen Bereiches am Ende der Mittelwelle (55) oder neben diesem befindet und sich ihre Spitze zu dem Auslaßende des Rohres hin erstreckt und sich am offenen Ende (60) der Luftaufnahmeleitung (42) oder neben diesem befindet, und welches auch veranlaßt, daß getrennte Bläschen von dem konischen Bereich separiert und von der Strömung durch das Rohr zu dem offenen Ende der Aufnahmeleitung getragen werden,

Abziehen einer an Luft angereicherten Fraktion durch das obere Ende der Aufnahmeleitung und

Fließenlassen der verbleibenden Streichflüssigkeit vom Auslaßende (46) des Rohres zu der Streicheinrichtung (10) hin.