DE9320495U1

DE9320495U1 - Stoffauflaufeinrichtung für eine Papiermaschine

Info

Publication number: DE9320495U1
Application number: DE9320495U
Authority: DE
Original assignee: Escher Wyss GmbH
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1993-10-22
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2003-10-23

Description

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8. Juni 1994

SULZER-ESCHER WYSS GmbH. Ravensburg

Stoffauflaufeinrichtunq für eine Papiermaschine
Hauptpatent: Aktenzeichen P 42 13 707.1-27.

Die Erfindung betrifft eine Stoffauflaufeinrichtung für eine Papiermaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stoffaufläufe für Papiermaschinen werden seit langem und in vielfachen Varianten gebaut. Besonders bewährt haben sich die sogenannten hydraulischen Stoffaufläufe, bei denen die erforderliche Turbulenz im wesentlichen durch hydraulische Maßnahmen erzeugt wird. Dazu können insbesondere Rohrbündel oder Stufendiffusoren verwendet werden, bei denen die in der Zuführeinrichtung vorhandene Druckenergie teilweise in Bewegungsenergie, also Turbulenz, umgewandelt wird. Oft werden die Turbulenzerzeuger aus einzelnen parallel geschalteten Turbulenzerzeugerelementen aufgebaut.

Es hat sich in der Vergangenheit gezeigt, daß sich durch nicht vermeidbare Einflüsse die Papierfasern im am Stoffauflauf austretenden Spalt nicht immer in der für eine gute Papierqualität notwendigen Weise orientieren. Das kann z.B. daher kommen, daß sich zur korrekten Einstellung des Fiächengewichtquerprofils mit Hilfe der Düsenwand oder Düsenblende ein ungleichmäßiger Austrittsspalt gebildet hat. Die Folge ist oft eine Strömungsform im Düsenraum, die nicht nur Komponenten in Maschinenlaufrichtung sondern auch quer zur Maschinenlaufrichtung enthält. Konventionelle Versuche, solche Strömungskomponenten durch Einstellmaßnahmen am Düsenspalt auszugleichen, sind deshalb problematisch, weil dadurch das Flächengewichtsquerprofil der gebildeten Papierbahn geändert würde.

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In der DE 35 14 554 wurde schon vorgeschlagen, durch eine Reihe von Maßnahmen die Probleme der ungünstigen Faserorientierung zu vermeiden oder zu vermindern. Solche Maßnahmen konnten zwar zum Erfolg führen, haben aber meistens einen hohen Aufwand verursacht, wenn eine hohe Qualität der Papierbahn gefordert war.

Der durch das Hauptpatent beschriebene Stoffaufiauf weist im Bereich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Turbulenzerzeugern im wesentlichen in Stromlaufrichtung ausgerichtete Trennwände auf, die den Bereich so unterteilen, daß dort Zwischenkammern gebildet werden, die eine Verbindung von Turbulenzerzeugerelementen herstellen und daß sich in der Außenwand des Bereiches zwischen zwei aufeinanderfolgenden Turbulenzerzeugern Öffnungen befinden, welche so gestaltet und angeschlossen sind, daß sich durch sie Flüssigkeit und Gas entweder zu- oder abführen läßt. Die Hauptanmeldung nennt in ihren Unteransprüchen auch Konkretisierungen für die Turbulenzerzeugerelemente.

Auch wenn sich durch die im Hauptpatent beschriebene Erfindung die dort genannte Aufgabe recht gut lösen läßt, wird angestrebt, eine Ausführungsform zu finden, die einen geringeren Druckverlust im Stoffauflauf verursacht und möglichst auch einfacher und kostengünstiger ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst.

Die sich anschließenden Unteransprüche zeigen weiter günstige Ausgestaltungen.

Unter Beibehaltung der Vorteile der im Hauptpatent beschriebenen Lösungen werden durch die Zusatzerfindung insbesondere die Eigenschaft von sogenannten statischen Mischelementen genutzt, wobei diese als hydraulische Turbulenzerzeuger eingesetzt werden. Damit geht auch ein relativ geringer Druckverlust einher, was zu Energieersparnissen führen kann.

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Zur Lösung der gestellten Aufgabe können entweder beide Turbulenzerzeuger als statische Mischer ausgebildet sein oder einer von ihnen.

Die Erfindung wird dargestellt anhand von Zeichnungen, welche schematisch zeigen:

Fig. 1 einen Stoffauflauf, Seitenansicht im Schnitt;

Fig. 2 wie Fig. 1 - Draufsicht im Schnitt;

Fig. 3 + 4 schematisch je einen verwendbaren Turbulenzerzeuger in Seitenansicht;

Fig. 5+6 schematisch je einen verwendbaren Turbulenzerzeuger in

Strömungsrichtung gesehen;

Fig. 7+8 weitere Varianten in Seitenansicht;

Fig. 9 Anordnung von Turbulenzerzeugerelementen.

In Fig. 1 erkennt man die wesentlichen Teile des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs. Der für die Papiererzeugung vorgesehene Faserstoff kann als wässerige Suspension durch die Suspensionszuführvorrichtung 1 auf die gesamte Breite des Stoffauflaufs verteilt werden und von dort in einen ersten Turbulenzerzeuger 2 gelangen. Dieser besteht aus einer Vielzahl von Turbulenzerzeugerelementen 4. Dem schließt sich stromab ein Zwischenraum an, dem ein weiterer Turbulenzerzeuger 3 mit Turbulenzerzeugerelementen 5 folgt. Wie später noch erklärt wird, können die verschiedenen Turbulenzerzeuger durchaus unterschiedlich ausgebildet sein. Der nachfolgende Düsenraum 7 ist geeignet, im Betrieb der Vorrichtung die Suspensionsströmung wesentlich zu beschleunigen und durch den z.B. mit Hilfe einer -angedeuteten- Blende 18 einstellbaren Austrittsspalt 8 in den hier nicht gezeigten Blattbildungsbereich der Papiermaschine abzugeben. Der Zwischenraum zwischen zwei Turbulenzerzeugern wird oben und unten durch die Außenwände 9 und 9' und seitlich durch Außenwände 9" (Fig. 2) begrenzt. Durch die Trennwände 10 ist dieser Zwischenraum in mehrere Zwischenkammern 6 aufgeteilt. An der oberen Außenwand 9' ist die Öffnung 11 sichtbar. Wie bereits erwähnt, ist sie eine von mehreren. Ein Rohranschluß 12 verbindet diese Öffnung mit einer Ringleitung 13 über ein Ventil 14.

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Das Ventil 14 wird von einem Regler 15 angesteuert, der durch Pfeile angedeutete Signale verarbeitet. Solche Signale können aus Messungen an der gebildeten Papierbahn stammen oder Erfahrungswerte sein.

Fig. 2 zeigt dieselbe Vorrichtung in Draufsicht mit geschnittenen Turbulenzerzeugern und 3 und mehreren durch Trennwände 10 abgeteilten Zwischenkammern 6.

Fig. 3 zeigt schematisch und in Seitenansicht einen Teil des im Kennzeichen des Anspruchs 1 erwähnten Turbulenzerzeugers. Die Durchströmung in dieser Darstellung ist von rechts nach links. Man erkennt drei Stufen in Strömungsrichtung hintereinander, ähnlich wie beim Turbulenzerzeuger 2 in Fig. 1. Die beiden Mischelemente 16 und 17 sind über die Breite des Stoffauflaufs betrachtet benachbart, wobei das Mischelement 16 eine Führungsfläche 16' und das Mischelement 17 eine Führungsfläche 17' aufweisen. Gegenüber der Anströmung bildet die Führungsfläche 16' den Winkel alpha 1 und die Führungsfläche 17' den Winkel alpha 2, wodurch die Strömung in seitlich benachbarten Bereichen in unterschiedlicher Richtung abgelenkt wird. In der Regel wird dabei angestrebt, die Richtung der Strömungsveränderung senkrecht zur Breiten-Ausdehnung des Stoffauflaufes vorzunehmen, wobei diese Richtung meist als Z-Richtung bezeichnet wird.

Gemäß Fig. 4 bestehen die Mischelemente 16,17 aus einem elastischen Material, wie etwa Gummi, so daß sie sich durch die Strömungskräfte verformen können oder zu Schwingungen anregbar sind, die dann zu formationsverbessernden Mikroturbulenzen in der Suspension führen.

Die Figuren 5 und 6 zeigen grob skizziert die Ausbildung des Turbulenzerzeugers in einem runden (Fig. 4) und in einem flachen Strömungskanal. Es können für den erfindungsgemäßen Stoffauflauf sowohl runde Turbulenzerzeugerelemente verwendet werden, von denen eine große Anzahl parallel angeordnet wird oder rechteckige Kanäle, insbesondere mit einem großen Breiten- zu Höhenverhältnis, in denen sich eine Vielzahl von Mischelementen befindet. Die zuletzt beschriebene Ausführung wäre

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besonders kostengünstig. So läßt sich z.B. ein Turbulenzerzeuger, dessen Turbulenzerzeugerelemente sich im wesentlichen über die ganze Breite des Stoffauflaufes erstrecken, kombinieren mit einem weiteren Turbulenzerzeuger, der durch mehrere über die Breite verteilte Turbulenzerzeugerelemente gebildet wird. In solchen Turbulenzerzeugern, die über die Breite betrachtet in mehrere Bereiche abgeteilt sind, können die Grenzen der Bereiche durch Fortsetzung der Trennwände gebildet werden (s. Figur 1 und 2, Turbulenzerzeuger 3). Außerdem können die Turbulenzerzeuger, über die Höhe des Stoffauflaufes (Z-richtung) gesehen, ebenfalls unterteilt sein (s. Fig. 1, 6, 7).

Wie Fig. 7 zeigt, kann einer der Turbulenzerzeuger auch ein relativ einfaches Lochblech sein. Exemplarisch ist an diesem Beispiel eine flexible Trennlamelle 18 im Düsenraum 7 gezeigt, die unerwünscht große Wirbel verhindern kann. Ihre Verformung ist hier übertrieben gezeichnet. Solche Trennlamellen können auch relativ starr sein. Sie können bei allen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes Vorteile bieten.

Fig. 8 stellt am Beispiel des Turbulenzerzeugers 3 dar, daß dieser auch aus einer Vielzahl von einzelnen Turbulenzerzeugerelementen bestehen kann in Form von mit Mischelementen versehenen Rohren 5' (s. auch Fig. 5).

Fig. 9 zeigt, in Strömungsrichtung betrachtet, eine günstige Anordnung von Turbulenzerzeugerelementen 4' bzw. 5', möglich sowohl im Turbulenzerzeuger 2 als auch 3. Dabei alterniert bei benachbarten Elementen die Umlenkung zwischen der Z- und der Y-Richtung.

Wie im Einzelfall die Wirkung der hintereinander geschalteten Turbulenzerzeuger aufeinander abzustimmen ist, hängt sehr stark von den Eigenschaften des Papierfaserstoffes und von der zu erzeugenden Papierart und -qualität ab.

Claims

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Schutzansprüche:

1. Stoffauflauf für eine Papiermaschine mit einer Suspensionszuführvorrichtung (1), der sich stromabwärts mindestens zwei von Turbulenzerzeugerelementen (4,5) gebildete Turbulenzerzeuger (2,3) anschließen, wobei zwischen zwei aufeinanderfolgenden Turbulenzerzeugern ein durch Außenwände (9, 9', 9") begrenzter Bereich gebildet wird und sich in der Außenwand (9, 9', 9") des Bereichs zwischen zwei aufeinanderfolgenden Turbulenzerzeugern Öffnungen (11) befinden, welche so gestaltet und angeschlossen sind, daß sich durch sie Flüssigkeit oder Gas entweder zu- oder abführen läßt und wobei dem in Stromrichtung letzten Turbulenzerzeuger (3) ein Düsenraum (7) folgt, an dessen Ende sich ein im wesentlichen über die gesamte Papiermaschinenbreite erstreckender Austrittsspalt (8) befindet, aus dem im Betrieb der Suspensionsstrahl austreten kann, wobei der Bereich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Turbulenzerzeugern (2,3) durch im wesentlichen in Stromlaufrichtung ausgerichtete Trennwände (10) derart unterteilt ist, daß dort zusammen mit Abschnitten der genannten Außenwände (9, 9', 9") Zwischenkammern (6) gebildet werden, die eine Verbindung von Turbulenzerzeugern (2,3) herstellen,

dadurch gekennzeichnet,

daß mindestens einer der Turbulenzerzeuger (2 oder 3) mindestens ein Turbulenzerzeugerelement (4,5) enthält mit einer Anzahl von über die Breite des Stoffauflaufes verteilten Mischelementen (16,17), an denen im Betrieb eine partielle Umlenkung der Strömung bewirkt wird und, über die Breite des Stoffauflaufes gesehen, in benachbarten Bereichen unterschiedlich gerichtete Umlenkungsimpulse erzeugt weden.

2. Stoffauflauf nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Turbulenzerzeuger (2 oder 3) eine Vielzahl von starren über die Breite des Stoffauflaufes verteilten

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feststehenden Mischelementen (16,17) enthält mit Führungsfiächen (16', deren Winke! alpha 1 bzw. alpha 2 von dem der vorgesehenen Anströmung der Suspension abweicht, so daß dort eine partielle Umlenkung der Strömung bewirkt werden kann, wobei, über die Breite des Stoffauflaufes gesehen, benachbarte Führungsflächen unterschiedliche Winkel aufweisen.

3. Stoffauflauf nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die feststehenden Mischelemente (16,17) eines Turbulenzerzeugerelements (4, 5) so ausgebildet sind, daß sie jeweils eine Umlenkung der Strömung in Richtung (Z-Richtung) senkrecht zur Breitenerstreckung des Stoffauflaufes bewirken können, wobei, über die Breite gesehen, benachbarte Führungsflächen (16',iy) alternierend aufwärts und abwärts gerichtet sind.

4. Stoffauflauf nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die feststehenden Mischelemente (16,17) eines Turbulenzerzeugerelements (4, 5) so ausgebildet sind, daß sie jeweils eine Umlenkung der Strömung in Richtung der Breitenerstreckung des Stoffauflaufes (Y-Richtung) bewirken können, wobei, über die Breite gesehen, benachbarte Führungsflächen (16',17') alternierend zur einen und zur anderen Seite gerichtet sind.

5. Stoffauflauf nach Anspruch 3 und 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß Turbulenzerzeugerelemente (4,5) mindestens eines Turbulenzerzeugers so angeordnet sind, daß die Umlenkung der Strömung benachbarter Turbulenzerzeugerelemente altierend in Y-Richtung und Z-Richtung erfolgt.

6. Stoffauflauf nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Turbulenzerzeuger (2 oder 3) eine Vielzahl von, über die Breite des Stoffaufiaufes verteilten, im Betrieb

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elastisch verformbaren Mischelementen (16,17) enthält, durch die dort eine partielle Umlenkung der Strömung bewirkt werden kann.

7. Stoffauflauf nach einem dervoranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Anzahl, Größe und Winkel der Mischelemente (16,17) so gewählt werden, daß die Umlenkungsimpulse in ihrer Richtung so gegeneinander gerichtete sind, daß sie sich innerhalb eines Turbulenzerzeugerelementes (4, 5) im Mittel ausgleichen können.

8. Stoffauflauf nach einem dervoranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Turbulenzerzeugerelement (4 oder 5) Stufendiffusoren mit stromab sich sprunghaft erweiternden Strömungsquerschnitten aufweist.

9. Stoffauflauf nach einem dervoranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Turbulenzerzeuger (2,3) eine Vielzahl von im wesentlichen parallelen Rohren aufweist.

10. Stoffaufiauf nach einem dervoranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Turbulenzerzeuger (2,3) aus einer Lochplatte besteht.

11. Stoffauflauf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Turbulenzerzeugerelemente (4, 5) in dem stromaufwärtigen eine andere ist als in dem stromabwärtigen.

12. Stoffauflauf nach einem der voranstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet,

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daß der stromaufwärtige Turbulenzerzeuger (2) eine kleinere Anzahl und der stromabwärtige (3) eine größere Anzahl von Turbulenzerzeugerelementen (4 bzw. 5) aufweist.