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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Verteilen von Suspensionen, vornehmlich in den besonderen den Stoffaufläufen von Papier- oder Entwässerungsmaschinen vorgeschalteten und mit diesen durch Leitungen, Spaltöffnungen od. dgl. verbundenen, dem Ausgleich der Geschwindigkeitsunterschiede der zuströmenden Stoffsuspension dienenden Vorkehrungen. Die Suspension wird bei diesen Einrichtungen durch eine oder mehrere Rohrleitungen der die ganze Breite der Maschine überspannenden Verteileinrichtung an einer oder mehreren Stellen zugeführt.
Die Verteileinrichtung bezweckt die Weiterleitung der zugeführten Suspension in über die ganze Breite des Stoffauflaufes vollkommen gleichmässiger Geschwindigkeitsverteilung und die Vermeidung von Änderungen der Stoffkonzentration, irgendwelcher sogenannter Toträume oder Ablagerungen in den durchströmten Gefässen, sowie die Verhinderung von Lufteinschlüssen in der Suspension.
Die Faserstoffsuspension kommt im allgemeinen von einer Bütte über den Misch- und Regulierkasten, Verfeinerungsvorrichtungen, wie Kegelstoffmühlen od. dgl., und Reinigungsvorrichtungen, wie Knotenfänger, Rohrschleudern od. dgl., in Rohrleitungen zur Papiermaschine. Hiebei besteht die Notwendigkeit, den Suspensionsstrom aus dem meist kreisrunden Querschnitt der Rohrleitung in einen. der Breite der Papiermaschine entsprechenden rechteckigen Querschnitt zu überführen, u. zw. so, dass Menge und Geschwindigkeit der aus dem rechteckigen Querschnitt der Stoffauflaufdüse austretenden Suspension an jeder Stelle der ganzen Maschinenbreite unbedingt gleich sind ; denn nur so ist es möglich, eine über die ganze Breite gleichmässig dicke und schwere Faserstoffbahn herzustellen.
Zur Erzielung einer gleichmässigen Strömung an der Stoffauflaufdüse gibt es zwei Möglichkeiten, einmal, dass die gewünschten Strömungsverhältnisse erst im Stoffauflauf erzeugt werden und zum andern, dass die gewünschten Strömungsbedingungen bereits vor dem Eintritt in den Stoffauflauf in dem für den Geschwindigkeitsausgleich in besonderer Weise ausgebildeten Stoffverteiler herbeigeführt wird. Die Erfindung beschränkt sich auf die an zweiter Stelle genannte Bauform.
Um die Bedingung einer gleichmässigen Strömung schon im Stoffverteiler zu erreichen und eine möglichst gedrungene Bauweise der Stoffzuführungseinrichtung zu erzielen, ist beispielsweise schon vorgeschlagen worden, den Stoffverteiler aus zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Kammern zu bilden, welche durch eine oder mehrere die Suspension führende Leitungen miteinander verbunden sind. Dabei kann die als erste durchströmte Kammer (sogenannte I. Kammer) in mehrere parallel angeordnete Kammern unterteilt sein. Die Verbindung zu der nachfolgenden sogenannten 2. Kammer erfolgt bei dieser Bauart eines Stoffverteilers durch eine waagrechte, spaltartige Leitung von geringer vertikaler Lichtweite, welche etwa in Höhe der Achse der Kammern an diese angeschlossen ist.
Die geringe lichte Höhe der spaltartigen Leitung hat den Nachteil, dass die Suspension in der zweiten Kammer in Form eines ausgeprägten Strahles eintritt, der, ohne im Innern der Kammer eine wesentliche Änderung seiner Struktur zu erfahren, die Kammer wiederum als Strahl verlässt. weil die Durchlaufstrecke der Suspension durch die Kammer nicht so lang gemacht werden kann, als zur Erzielung einer über den Kammerquerschnitt gleichmässigen verlangsamten Geschwindigkeit der angeströmten Suspension erforderlich wäre. Somit ist die Geschwindigkeit der Suspension in dieser Kammer keineswegs gleichmässig verteilt. Es muss daher im Stoffauflauf, der sich an diese sogenannte zweite Kammer des Stoffverteilers anschliesst, noch eine zusätzliche Einrichtung zur gleichmässigen Verteilung der Geschwindigkeit angeordnet werden.
Der dieser
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eben beschriebenen Bauart eigentümliche Anschluss der spaltartigen Verbindungsleitung an die Kammern etwa in Höhe deren Achse erlaubt das Entstehen von Luftpolstern im oberen Teil einzelner dieser Kammern. Durch diese Luftpolster wird aber die unerwünschte Batzenbildung in der Suspension begünstigt.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wird bei einem Stoffverteiler mit mehreren Verteihkammern, dem die Suspension über eine Zuführleitung zu-trömt und der mit dem nachgeschalteten Stoffauflauf über eine Spaltöffnung in Verbindung steht, wobei der Stoffverteiler aus mindestens einer ersten Verteilkammer, die über eine über die ganze Breite reichende Verbindungsleitung mit einer weiteren zweiten, in Strömungsrichtung hinter der ersten Verteilkammer angeordneten Verteilkammer verbunden ist, erfindungsgemäss vorgeschlagen, die Verbindungsleitung zwischen der ersten und der zweiten Verteilkammer als Diffusor auszubilden und die Einlassöffnung in den Diffusor an oder neben der höchsten Stelle der ersten Verteilkammer anzuordnen.
Durch diese Ausbildung des Stoffverteilers wird eine über die ganze Breite der Papiermaschine gleichmässige Verteilung des Faserstoffes bereits im Stoffverteiler erzielt, so dass beim Durchgang der Suspension durch den Stoffauflaufkasten die an der Stoffauflaufdüse geförderte gleichmässige Stoffzuströmung bereits beim Eintritt in den Stoffauflauf alleathalben vorhanden ist. Ausserdem wird durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Stoffverteilers eine stetige Abführung der in der Suspension enthaltenen Luft gewährleistet, so dass das Entstehen von Luftpolstern mit seiner unerwünschten Begünstigung der Batzenbildung in der Suspension unterbunden wird.
Für die gleichmässige Verteilung der Suspension wird in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, den Diffusor mit einem Öffnungswinkel von maximal 80, vorzugsweise jedoch kleiner, auszu- bilden. Bei einer derartigen Ausbildung des Diffusors erhält dieser zwar eine erhebliche Länge, liefert aber eine wesentlich gleichmässigere Geschwindigkeitsverteilung, als wenn die Verbindungsleitung nur in Form eines engen Spaltes ausgeführt ist. Es gibt aber Faseraufschwemmungen (z. B. von Textilfasern), bei denen man diese Ausbildung des Diffusors in Kauf nehmen muss.
Für die gleichmässige Verteilung, beispielsweise einer Faserstoffsuspension, die zur Papierherstellung geeignet ist, wird der Diffusor relativ kurz und zweckmässigerweise mit einem Öffnungswinkel von mindestens etwa 80, vorzugsweise etwa 300, ausgebildet.. Dadurch wird erreicht, dass der aus der ersten Verteilkammer austretende Suspensionsstrahl in dem Diffusor sich allmählich ausbreitet und die Geschwindigkeit der Suspension stark abnimmt, so dass in der zweiten Verteilkammer nahezu die Geschwindigkeit Null erreicht wird, die für einen idealen Druck- und Geschwindigkeitsausgleich erforderlich ist.
Die Anordnung von Verteilorganen in dem Diffusor begünstigt diesen Geschwindigkeitsausgleich noch sehr wesentlich und verhindert die Bildung von Ablösungen an den Diffusorwänden, so dass, wie praktische Versuche ergeben haben, durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Stoffverteilers eine nahezu ideale gleiche Druck- und Geschwindigkeitsverteilung über die Breite des Auslasses der zweiten Verteilkammer, d. h. des Auslasses des Stoffverteilers, erreicht wird. Eine Anordnung von Verteilorganen im Stoffauflauf erübrigt sich infolgedessen, so dass der Stoffauflauf verhältnismässig klein ausgeführt werden kann. Zur Verhinderung von Ausflockungen in der Suspension erhält aber der Stoffauflauf zweckmässig ein oder mehrere Umwälzorgane.
Die im Diffusor angeordneten Verteilorgane können als Lochwalzen, Lamellenlochwalzen, Stabwalzen od. dgl. ausgebildet werden. Für die zweckmässige Anordnung der Verteilorgane im Diffusor gibt es verschiedene Möglichkeiten, die an Hand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert werden.
Zweckmässigerweise wird zur Erzielung eines strömungsgünstigen Überganges zwischen der ersten Verteilkammer und dem Diffusor zwischen den beiden Teilen eines sich über die ganze Länge der Verteilkammer erstreckende, kurze, spaltförmig Verbindungsleitung angeordnet.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen als. Rohrverteiler ausgebildeten Stoffverteiler schaubildlich und die Fig. 2 - 4 schematisch weitere Stoffverteiler-Bauarten gemäss der Erfindung mit besonderer Anordnung der Verteilorgane.
Die in Fig. 1 dargestellte Zuführeinrichtung einer Faserstoffsuspension auf das Sieb 1 einer Papiermaschine besteht im wesentlichen aus der Zuführleitung 2, dem Stoffverteiler 3 und dem Stoffauflauf 4. Die als zylindrisches Rohr ausgebildete Zuführleitung 2 ist über einen Flansch mit der ersten Verteilkammer 5 des Stoffverteilers 3 verbunden, wobei der Flansch entweder in der Mitte der ersten Verteilkammer oder an der Seite angeordnet ist. An die erste Verteilkammer 5 schliesst sich über eine spaltförmige Verbindungsleitung 20 mit der Spaltöffnung 6 ein Diffusor 7 an, der in eine zweite Verteilkammer 8 ausläuft. Die Spaltöffnung 6 ist an der obersten Stelle der ersten Verteilkammer 5 und der Auslass 9 an der höchsten Stelle der zweiten Verteilkammer 8 angeordnet. Der Diffusor 7 ist mit einem Öffnungswinkel von etwa 300 ausgebildet.
In dem Diffusor 7 ist eine Lochwalze 10 angeordnet, die ein Öffnungsverhältnis von 25 bis 30 % aufweist und welche zur weiteren Verbesserung der Verteilung der Suspension
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dient. An die Auslassöffnung 9 der zweiten Verteilkammer 8 schliesst sich der Stoffauflauf 4 an, wobei der Übergang 12 zweckmässigerweise in Form einer konischen Verjüngung mit geringer Neigung ausgebildet ist. Vor der Stoffauflaufdüse IC ist nochmals ein Umwälzorgan 14 angeordnet, das ebenfalls aus einer Lochwalze besteht, die aber ein bedeutend grösseres Öffnungsverhältnis, nämlich etwa 55 %, aufweist, als die als Verteilorgan ausgebildete Loch walze 10 im Stoffverteiler.
In den Fig. 2-4 wurde auf die Darstellung des Stoffauflaufes verzichtet und nur der Stoffverteiler mit Zuführleitung dargestellt.
Der in Fig. 2 dargestellte Verteiler unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten durch einen nach oben verlaufenden Diffusor 7a und die Anordnung von zwei in Strömungsrichtung hintereinander geschalteten, als Verteilorgane ausgebildeten Lochwalzen 10 und 15, wobei die Lochwalze 15 einen grö- sseren Durchmesser aufweist als die Lochwalze 10.
In Fig. 3 ist die Anordnung eines Querstromverteilers dargestellt, dessen Kammern 16,17 zwei erste Verteilkammern bilden, die jeweils über einen Diffusor 7b mit einer gemeinsam weiteren Verteilkammer 18 verbunden sind. An die oberste Stelle der Kammer 18 schliesst sich unmittelbar der Einlauf 19 zum Stoffauflauf an. In den Diffusoren 7b sind zwei Reihen Lochwalzen 10 hintereinander angeordnet, wobei die Lochwalzen der einen Reihe immer auf die Lücke der Lochwalzen der in Strömungsrichtung folgenden Reihe gesetzt sind.
Der in Fig. 4 dargestellte Stoffverteiler ist ebenfalls als Querstromverteiler ausgebildet. An die Kammern 16a, 17a ist jeweils über eine Spaltöffnung 6 ein Diffusor 7c angeschlossen. Die Diffusoren 7c münden in eine gemeinsame zweite Verteilkammer 18a, an die unmittelbar der Stoffauflauf anschliesst. In den Diffusoren 7c sind mehrere Lochwalzen 10 so angeordnet, dass ihre Achsen auf Kreisbogen liegen, deren Mittelpunkte sich stromaufwärts vor den Verteilorganen befinden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stoffverteiler, insbesondere für Faserstoffsuspensionen, dem über eine Zuführleitung die Suspension zuströmt und der mit einem Stoffauflauf über eine Spaltöffnung in Verbindung steht, bestehend aus mindestens einer ersten Verteilkammer, die über eine über die ganze Breite reichende Verbindungsleitung mit einer weiteren zweiten, in Strömungsrichtung hinter der ersten Verteilkammer angeordneten Verteilkammer verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung zwischen der ersten Verteilkammer (5 bzw. 16,17 bzw. 16a, 17a) und der zweiten Verteilkammer (8 bzw. 18 bzw. 18a) als Diffusor (7 bzw. 7a bzw. 7b bzw. 7c) ausgebildet und die Einlassöffnung (6) in den Diffusor an oder neben der höchsten Stelle der ersten Verteilkammer angeordnet ist.