DE9421889U1 - Vorrichtung zur verstopfungsfreien Drosselung einer fluiden Suspensionsströmung - Google Patents
Vorrichtung zur verstopfungsfreien Drosselung einer fluiden SuspensionsströmungInfo
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Description
P 05502 / G 94 21 889.7 / J.M. Voith GmbH / "Rotierende Ventilströmung" / DrS/rg00109 / 16. Januar 1997
Vorrichtung zur verstopfungsfreien Drosselung einer fluiden Suspensionsströmung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur verstopfungsfreien Drosselung von
fluiden Strömungen, insbesondere von Stoffsuspensionsströmen in Papiermaschinen und Papierstoff-Aufbereitungsanlagen.
Zur Drosselung von fluiden Strömen sind Ventile in vielfältigster Bauart Stand
der Technik. Wesentliche Nachteile dieser Ventile wie z.B. Kugelventile, Klappenventile, Nadelventile und ähnlichen ist, daß sie zur Einstellung eines
gewünschten Strömungsdurchsatzes relativ enge Querschnitte erzeugen. Es ist bei solchen Ventilen bekannt, daß Querschnitte dieser Größe beim
Durchströmen mit Stoffsuspension in ungewünschter Weise zum Verstopfen neigen und beim Betrieb in Papiermaschinen Faserwische -lokale
Faseranhäufungen - und Ablagerungen erzeugen. Entweder kommt es dabei zu Verstopfungen des Ventils oder es werden Faserwische oder
Ablagerungen durch das Fehlen des Einflusses von Scherkräften vor Beginn des Blattbildungsprozesses nicht wieder aufgelöst, wodurch im günstigsten
Fall Formationsströmungen in der Papierbahn entstehen. Jedoch die Erfahrung zeigt, daß Inhomogenitäten dieser Art im Blatt häufig
Ausgangspunkt von Abrissen der gesamten Papierbahn darstellen und damit zu entscheidenden Betriebsstörungen einer Papiermaschine führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Ventil bzw. zumindest ein
Drosselorgan zu beschreiben, bei dem durch geeignete konstruktive Ausstattung die Faserwischbildung bzw. die Verstopfungsgefahr vermieden
wird.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1
gelöst.
P 05502 / G 94 21 889.7 / J.M. Voith GmbH / "Rotierende Ventilströmung" I DrS/rg00109 /16. Januar 1997
Die Erfinder haben erkannt, daß sich die Verstopfungsneigung in einem Ventil,
insbesondere bei einer Ventilbauart, die einem Nadelventil entspricht, entscheidend reduzieren läßt, wenn man der Strömung im Bereich der
engsten Stelle des Ventiles eine Rotationskomponente zufügt. Die Rotationskomponente bewirkt eine Auflösung von eventuell vorhandenen
Turbulenzen, und den dabei entstehenden Faserwischen bzw. Faseranhäufungen die dann zu Verstopfungen führen können.
Die Erfindung ist anhand der Figuren näher beschrieben. Darin ist im übrigen
folgendes gezeigt:
Figur 1: Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil.
Figur 2; Schnitt A-A des erfindungsgemäßen Ventils aus Figur 1.
Figur 3: Anwendung des erfindungsgemäßen Ventils in der
Stoffsuspensionszuführung eines Stoffauflaufes.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Drosselvorrichtung 1 im Querschnitt. In
der gezeigten schematischen Darstellung besteht die Drosselvorrichtung aus einem im wesentlichen rotationssymmetrischen zyiinderförmigen Hohlraum mit
einer Einschnürung 3. Dem Hohlraum wird über eine exzentrisch angeordnete radiusparallele Zuführung 4 eine fluide Strömung senkrecht zur Achse des
zyiinderförmigen Hohlraumes zugeführt. Die fluide Strömung S tritt somit tangential in den Hohlraum ein und erfährt dabei eine Ablenkung zur
Achsenrichtung des Hohlraumes. Auf diese Weise erhält die Strömung S einen spiralförmigen Verlauf innerhalb des zyiinderförmigen Hohlraums. In
diesem Hohlraum ist axial ein Stößel 2 angebracht, der im vorliegenden Fall an der unteren Seite, also der der Drosselung zugewandten Seite mit einer
Erweiterung versehen ist. Der Stöße! 2 ist in Achsrichtung verschiebbar vorgesehen, so daß durch ein axiales Verschieben dieses Stößels eine
Querschnittsverengung ähnlich eines Nadelventils bewirkt wird. Im Gegensatz
zu einem normalen Nadelventil bewirkt jedoch die tangential eingeführte
P 05502 / G 94 21 889.7 / J.M. Voith GmbH / "Rotierende Ventilströmung" / DrSfrgOOI 09/16. Januar 1557
Strömung eine ausreichende Umspülung der Engstelle, so daß an dieser
Stelle keine Verstopfungen durch in der Strömung mitgeführte Feststoffe entstehen können. Dies ist besonders vorteilhaft bei Stoffsuspensionsströmen
in Papiermaschinen, bei der derartige Verstopfungen, also Faserwischbildungen, sehr ungünstige Auswirkungen auf die Qualität des
produzierten Papiers haben können.
Figur 2 zeigt den Schnitt A-A durch die Drosselvorrichtung aus Figur 1. In der
gezeigten Draufsicht ist die oben beschriebene tangential Zuführung der
Strömung S in den zylinderförmigen Innenraum der Drosselvorrichtung
deutlich dargestellt.
Die Erfindung beschränkt sich naturgemäß nicht auf eine rein tangentiale
Zuführung der Strömung in den Drosselraum einer Drosselvorrichtung. Es besteht auch die Möglichkeit, z.B. durch geeignete Kugelelemente die
Richtung der zugeführten Strömung im gesamten Raumwinkei zu ändern, so daß einerseits ein Winkel ungleich 90° zur Hauptachse der Drosselvorrichtung
eingenommen werden kann und gleichzeitig auch die Exzentrizität der Stoffströmung in Relation zur Achse der zylinderförmigen Drosselvorrichtung
beeinflußt werden kann. Auf diese Weise ist eine einfache Beeinflussung des Steigungswinkels der rotierenden Strömungsspirale in der Drosselvorrichtung
möglich, wodurch einerseits der Reinigungseffekt in gewünschtem Maße beeinflußt werden kann und andererseits auch eine zusätzliche Erhöhung
oder Reduktion der Drosselung möglich ist, ohne daß die Durchtrittsfläche F mit Hilfe des Stößels 2 verändert werden muß.
Figur 3 zeigt die Anwendung des in Figur 1 und 2 gezeigten Ventiles am
Beispiel der geregelten Zuführung von Verdünnungswasser in die Hauptströmung der Stoffsuspension in einen Stoffauflauf. Es sind zwei
Querverteiler Q1 und Q2 dargestellt, wobei vom Querverteiler Q1 die Stoffsuspension in leicht erhöhter Konzentration über eine Hauptleitung H
P Q55Q21 G 94 21 889.7 / J.M. Voith GmbH / "Rotierende Ventilströmung" / DrS/rg00109 /16. Januar 1997
dem Stoffauflauf STA zugeführt wird. An der Hauptleitung H ist in einem
Winkel ungleich 90° eine Zuführung von Verdünnungswasser in den Hauptstrom H gezeigt. Die Zuführung besteht im wesentlichen aus dem
Drosselelement 1 selbst, wobei das Drosselelement die gleiche Ausführung wie das in der Figur 1 dargestellte Element besitzt und mit seiner Zuleitung
direkt an den zweiten Querverteiler Q2, welcher das Verdünnungswasser führt, angeschlossen ist. Durch die richtige Wahl des Winkels zwischen der
Hauptströmung H und der durch die Drosselvorrichtung zugeführten Nebenströmung N wird erreicht, daß unabhängig von der zugeführten
Strömungsmenge des Nebenstromes N die Summe der zum Stoffauflauf geführten Suspensionsmenge konstant bleibt. Durch die Ausgestaltung der
Drosselvorrichtung 1 wird jegliche Faserwischbiidung in der Drosselvorrichtung vermieden, so daß keine Qualitätseinbußen beim
hergestellten Papier zu befürchten sind. Die Drosselvorrichtung 1 wird dabei so betrieben, daß im normalen Betriebspunkt eine mittlere Menge
Stoffsuspension durch die Drosselvorrichtung 1 geführt wird, wodurch keine Absetzvorgänge von Feststoffen in der Drosselvorrichtung möglich sind. Die
Regelung der Stoffdichte, also der Konzentration der Gesamtsuspension aus den Strömen N und H, erfolgt dann um diesen mittleren Betriebspunkt, wobei
die Summe des Gesamtstromes konstant bleibt und eine sehr feinfühlig dosierte Regelung der Konzentration durch die Bauart der Drosselvorrichtung
1 erreicht ist.
Claims (4)
1. Ventil- bzw. Drosselvorrichtung in einer Leitung zum Zuführen einer
Stoffsuspension zum Stoffaufiauf einer Papiermaschine mit folgendem
Merkmal:
1.1 es ist ein im wesentlichen rotationssymmetrischer, flüssigkeitsdurchströmter Hohlkörper vorgesehen;
1.2 die Drosseivorrichtung umfaßt eine Engsteile;
1.3 es ist eine Hauptströmungsrichtung im Hohlkörper vorgesehen, die im
wesentlichen axial mit der Längsachse des Hohlkörpers verläuft;
die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch folgende Merkmale: 1.4 es ist eine Flüssigkeitszuführung vorgesehen, derart, daß der
Flüssigkeit bezogen auf die Hauptströmungsrichtung eine Rotationskomponente im Bereich der engsten Stelle um die
Hauptströmrichtung zugefügt wird, so daß Verstopfungen vermieden werden.
2. Ventil- bzw. Drosselvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hohlkörper eine veränderbare, im wesentlichen rotationssymmetrische Durchtrittsfiäche aufweist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zuführung zur Ventil- bzw. Drosselvorrichtung tangential in einen zylindrisch ausgebildeten Raum vorgesehen ist.
4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß
die fluid benetzten Oberflächen des Ventils zumindest teilweise mit einer
Struktur versehen sind, die eine Rotation der Flüssigkeit hervorruft.
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