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Die Erfindung betrifft einen Papiermaschinen- oder Kartonmaschinenstoffauflauf .
Vom Stand der Technik sind Stoffauflaufkonstruktionen bekannt, bei denen Karton- oder Papierstoff in einen zum Stoffauflaufende sich verjüngenden Verteiler gebracht und vom Verteiler weiter in ein Röhrensystem und von diesem weiter durch eine Zwischenkammer in die Rohre eines Turbulenzgenerators und weiter in einen Lippenkegel geführt wird Aus dem Lippenkegel wird der Papierstoff auf das Formationssieb geführt.
Das Verdünnungswasser wird aus einem Verdünnungswasserverteiler in Verdünnungswasser- kanäle und weiter zwecks Regelung des gewünschten Flächengewichts der Bahn über die Bahn- breite den verschiedenen Stellen der Stoffauflaufbreite durch Regelventile zugeführt.
Als Verdünnungswasser wird vorzugsweise etwas Fasern und Feststoffe enthaltendes Sieb- wasser des kurzen Kreislaufs verwendet. Man hat festgestellt, dass die Verdünnungswasserkon- sistenz sich im Verdünnungsverteiler so entwickelt, dass die Konsistenz auf der Eintrittsseite grösser ist als auf der Seite des Umführungskreislaufs. Hierdurch entsteht bei der Korrektur des Flächengewichtsprofils eine problematische Verfälschung der Regelungsentsprechungen, weil bei gleichen Stellungen des Verdünnungsventils unterschiedliche Flächengewichtsentsprechungen auf der Eintritts- und der Austrittsseite erhalten werden.
Diese Verfälschung der Entsprechungen wird dadurch verursacht, dass die Strömung bei dem heute bekannten Verdünnungsverteiler nur auf einer Seite der im Verteiler verlaufenden Strömung entnommen wird. Auf der Eintrittsseite wird als Verdünnungswasser sich im Näherungsrohrsystem entwickelndes Verdünnungswasser von höherer Konsistenz und auf der Umführungskreislaufseite Verdünnungswasser von niedrigerer Konsistenz entnommen.
In vorliegender Anmeldung wird vorgeschlagen, eine Verdünnungswasserverteilerkonstruktion zu verwenden, bei der die Konsistenz der Austrittströmung des Verdünnungswassers aus dem Verteiler auf der ganzen Länge des Verteilers konstant ist. In der Anmeldung wird vorgeschlagen, dass der Verdünnungswasserverteiler eine Durchmischungsvorrichtung für die Verdünnungswas- serströmung aufweist. Durch die Durchmischungsvorrichtung wird die Oberflächenströmung des Verdünnungswassers zerstört und mit der mehr zur Mitte verlaufenden Strömung gemischt.
Dabei wird auf der ganzen Länge des Verteilers und in den durch die zur Längsrichtung des Verteilers senkrechten Ebenen gelegten Strömungsquerschnitten eine in ihrem Mischungsverhältnis mög- lichst gleichmässige Verdünnungswasserströmung erzielt, wobei auch in den Kanälen in seinem Mischungsverhältnis möglichst gleichmässiges Verdünnungswasser erzielt wird. Vorzugsweise besteht eine Lösung dann, dass die Durchmischungsvorrichtung aus einem in dem zum Verteiler führenden Eintrittskanal vorgesehenen Drosselelement gebildet wird, welches als Verengung oder Erweiterung des Kanals ausgeführt ist.
D. h., es wird vor dem Verteiler eine Drosselung oder Ähnli- ches vorgesehen, die Druckverlust verursacht und eine gleichmässige Gesamtströmung bildet, wobei die Strömung über ihren gesamten Querschnitt mit möglichst gleichmässiger Konsistenz von einem Ende zum anderen Ende des des Verdünnungswasserverteilers läuft. Dabei sind auch die Konsistenzen der in die genannten Kanäle des Verdünnungswassers geführten Strömungen in der jeweiligen Betriebssituation untereinander möglichst gleich.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird eine Durchmischungsvorrichtung aus einer im Zulaufkanal oder direkt im Eintrittsende des Verteilers vor den Kanälen vorhandenen Lochplatte gebildet. Oder es wird die Durchmischungsvorrichtung durch Ungleichmässigkeit an der Oberfläche des Verteilers gebildet, so wird die Oberflächenströmung zerstreut und mit der weiter in der Mitte des Verteilers verlaufenden Verdünnungswasserströmung gemischt.
Als eine weitere Lösung wird eine Abwandlung des Verdünnungsverteilers vorgestellt, bei der die Strömung im Verteiler in Drehbewegung versetzt wird. Durch die Drehbewegung wird die Strömung gemischt und an der Rückwand des Verteilerrohrsystems entsteht keine unterschiedli- che Konsistenzen aufweisende Zone. Die Drehbewegung kann erzielt werden, indem das Verdün- nungswasser aus dem Verteiler tangential in die Kanäle entnommen wird. Da sich die Strömung im Verdünnungswasserverteiler in Drehbewegung befindet, kann sich an der Hinterkante des Vertei- lers keine Zone mit niedrigerer Konsistenz bilden. Zu diesem Zweck wird die Durchmischungsvor- richtung durch die im Querschnitt kreisförmige innere Oberfläche des Verteilers und den mit dem Verteiler tangential verbundenen Verdünnungswasserkanälen gebildet.
Die Grunderkenntnis der Erfindung ist, dass mit im Eintrittsrohr vorhandenen "Mischern" das Konsistenzprofil ausgeglichen wird und durch die Verwirbelung im Verteilerrohr eine Neubildung
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des Konsistenzprofils verhindert wird.
Für die erfindungsgemässe Stoffauflaufkonstruktion ist charakteristisch, dass der Verdünnungs- wasserverteiler an diesem eine Mischung der Verdünnungswasserströmung erzeugende Mittel aufweist, wobei auf der ganzen Länge des Verteilers und in den durch die zur Längsrichtung des Verteilers senkrechten Ebenen gelegten Strömungsquerschnitten eine in ihrem Mischungsverhält- nis möglichst gleichmässige Verdünnungswasserströmung erzielt wird, wobei in den Kanälen in seinem Mischungsverhältnis möglichst gleichmässiges Verdünnungswasser erzielt wird.
Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf einige in den Figuren der beigefügten Zeich- nung dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung, auf welche die Erfindung jedoch nicht begrenzt werden soll, ausführlich beschrieben.
In Fig. 1A ist das in Verdünnungswasserverteilern vom Stand der Technik auftretende Problem verdeutlicht. Auf der Horizontalkoordinate sind die einzelnen Längenpunkte des Verdünnungsver- teilers und auf der Vertikalkoordinate ist die zu jeder Stelle des Verteilers gehörende Konsistenz der entnommenen Verdünnungsströmung aufgetragen. Die grafische Darstellung fi zeigt das Verhalten eines Verdünnungswasserverteilers vom Stand der Technik, dessen Rechenmodell, wobei die Zulaufströmung in den Verteiler in der Konsistenz über dem gesamten Querschnitt konstant ist.
In Fig. 1B ist die Entstehung der Konsistenzverteilung in einem für eine Papiermaschine oder Kartonmaschine vorgesehenen Verdünnungswasserverteiler vom Stand der Technik verdeutlicht.
In Fig. 1C ist ein erfindungsgemässer Stoffauflauf einer Papiermaschine/Kartonmaschine per- spektivisch verdeutlicht.
In Fig. 1 D ist der Verdünnungswasserverteiler nach Fig. 1 C für eine Papiermaschine oder Kar- tonmaschine als Einzelzeichnung dargestellt.
In Fig. 1 E ist Schnitt!-! von Fig. 1 C gezeigt.
In Fig. 2A ist der Verdünnungswasserverteiler perspektivisch dargestellt und in der Figur ist die Anwendung eines Drosselelements zum Ausgleichen der Strömung gezeigt.
In Fig. 2B ist der Verteiler in Richtung des Pfeils k1 von Fig. 2A gesehen gezeigt.
In Fig. 3A ist eine erste bevorzugte Ausführungsform des Drosselelements gezeigt.
In Fig. 3B ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Drosselelements gezeigt.
In Fig. 3C ist eine dritte bevorzugte Ausführungsform des Drosselelements gezeigt.
In Fig. 4 ist eine Ausführungsform der Erfindung verdeutlicht, bei der die Strömung im Verdün- nungswasserverteiler durch Anwendung einer die Oberflächenströmung zerstreuenden wellenför- migen Konstruktion als Oberflächenkonstruktion des Verteilers ausgeglichen wird.
In Fig. 5A ist der Verteiler J von der Seite gesehen und in Fig. 5B ist Schnitt 11-11 von Fig. 5A und in Fig. 5C ist Schnitt 111-111 von Fig. 5A gezeigt. Es ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Austrittskanäle tangential mit dem Verteiler J verbunden sind.
In Fig. 6A ist die Geschwindigkeitsverteilung im Kanal Si gezeigt, der kein Drosselelement aufweist.
In Fig. 6B ist die Geschwindigkeitsverteilung im Kanal S1 vor und hinter dem Drosselelement 160 gezeigt, wobei das Drosselelement aus einer Lochscheibe besteht.
In Fig. 6C ist die Geschwindigkeitsverteilung im Kanal S1 vor und hinter dem Drosselelement 16 gezeigt, wobei das Drosselelement aus einer Kanalverengung besteht.
In Fig. 7A ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der das die Strömung ausglei- chende Drosselelement 16 als Kanalverengung in dem zum Verteiler J führenden Kanal S1 ausge- führt ist und bei der die Austrittskanäle D1, D2... des Verdünnungswasserverteilers mit dem Vertei- ler J tangential verbunden sind.
Fig. 7B zeigt Schnitt IV-IV von Fig. 7A und
Fig. 7C zeigt Schnitt V-V von Fig. 7A.
In Fig. 8A ist ein mit dem Verteiler J verbundenes Drosselelement 160 in Richtung des Vertei- lers gesehen dargestellt und in Fig. 8B ist Schnitt VI-VI von Fig. 8A gezeigt.
In Fig. 1A ist das problematische Verhalten eines Verdünnungswasserverteilers vom Stand der Technik verdeutlicht. Auf der Horizontalkoordinate ist der Abstand vom Eintrittsende des Verteilers und auf der Vertikalkoordinate sind die Konsistenzprozente der an den einzelnen Stellen der Länge
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des Verteilers in die Verdünnungswasserkanäle D1, D2... strömenden Strömung aufgetragen. Wird als Verdünnungswasser Siebwasser verwendet, das eine geringe Menge Fasern und Feststoffe enthält, ist von Vorteil, dass in allen Verdünnungskanälen D1, D2... eine homogene und im Faser- und Feststoffgehalt und damit im Mischungsverhältnis gleichmässig konstante Konsistenz erzielt wird.
Die grafische Darstellung f1 nach Fig. 1A zeigt einen theoretischen Rechnungsfall, bei dem im Zulaufrohr S1 zum Verteiler J homogene Konsistenzverteilung vorliegt
In Fig. 1B ist die Entstehung der Konsistenzverteilung in einem Verdünnungswasserverteiler vom Stand der Technik verdeutlicht. Auf der Eintrittsseite ist die Mittelwertkonsistenz in der Zone O1 höher als in der Zone 02 der Austrittsseite der Umführungskreislaufseite. Der Konsistenzunter- schied entsteht dadurch, dass im Verteiler J nur auf einer Seite der Strömung des Verteilers J Stoff abgezogen wird. Die Zone mit niedrigerer Konsistenz an den Rändern des Verteilers J wird in den ersten Zonen des Verteilerrohres "aufgefressen", wonach die nächsten Zonen die in der Mitte strömende Zone mit höherer Konsistenz "auffressen".
Da im hinteren Teil des Verdünnungswas- serverteilers J kein Stoff entnommen wird, kann sich dort die Zone 02 mit niedrigerer Konsistenz bilden.
Der in Fig. 1C gezeigte Papiermaschmen/Kartonmaschinenstoffauflauf 10 weist einen Stoffver-
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aufweist. Nach dem Turbulenzgenerator 14 folgt ein Lippenkegel 15 oder eine Lippenkammer und nach dem Lippenkegel 15 geht der Papierstoff auf das Formationssieb H1. Aus dem Verdün- nungswasserverteiler J wird das Verdünnungswasser in Kanäle d1, D2, D3 . und weiter zwecks Regelung des gewünschten Flächengewichts auf der Bahn- und Maschinenbreite durch in den
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geleitet.
In Fig. 1 D ist die Konstruktion des erfindungsgemässen Verdünnungswasserverteilers J als Ein- zelzeichnung dargestellt. Mit dem Verteiler J sind Verdünnungswasserabflussrohre D1, D2, D3 verbunden, die Verdünnungswasser zu den regelnden Ventilen V1, V2, V3 ... führen. Die Austritts-
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kreisförmigem Querschnitt ausgeführt und somit verläuft die Mittellinie e1, e2 ... des jeweiligen Kanals d1, D2... in der Anschlussstelle am Verteiler J an der betreffenden Stelle tangential zum kreisförmigen Querschnitt des Verteilers J. Gemäss der Darstellung wird mit einer Anordnung der genannten Art die Verdünnungsströmung in Drehbewegung versetzt und auf diese Weise wird die Mischung der Oberflächenschichten und der Mittelschichten und die Gleichmässigkeit des Verdün- nungswassers hinsichtlich seiner Konsistenz gefördert.
Die Verdünnungswasserströmung wird dem Verteiler J durch den Kanal S1 der Eintrittsseite zugeführt und ein Teil der dem Verteiler J zugeführten Strömung L1 wird durch den Umführungs- kanal S2 zurück in den Kreislauf geführt.
In Fig. 1 E ist Schnitt L-L von Fig. 1 C gezeigt. Gemäss Fig. 1 E ist der Kanal D3 mit dem Verdün- nungswasserverteiler J tangential verbunden. Dabei verläuft die Richtung der Mittelachse e3 des Kanals in der Anschlussstelle des Kanals D3 tangential zum kreisförmigen Querschnitt des Vertei- lers, d.h. e3 verläuft senkrecht zum Radius R. In der dargestellten Ausführungsform tangiert die Aussenwand des Kanals D3 die Aussenwand des Verteilers J. Damit wird die Verdünnungswasser- strömung in den Kanal D3 vom Aussendurchmesser des Verteilers J entnommen.
Gemäss Fig. 2A weist der erfindungsgemässe Stoffauflauf 10 in dem zum Verteiler J führenden
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Verdünnungswasserströmung L1 vor deren Eintritt in den Verdünnungswasserverteiler J gemischt wird.
In Fig. 2B ist der Verteiler J in Richtung des Pfeils K1 von Fig. 2A gesehen.
In Fig. 3A ist eine erste bevorzugte Ausführungsform des Drosselelements 16 als Einzelzeich- nung gezeigt, bei der das im Eintrittskanal S1 befindliche Drosselelement aus einer Verengung des Kanals S1 gebildet ist.
In Fig. 3B ist eine zweite Ausführungsform gezeigt, bei der das Druckdifferenz und damit die
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ist.
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In Fig. 3C ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der das Turbulenz erzeugende Drosselelement aus einer Lochplattenkonstruktion 160 gebildet ist.
In Fig. 4 ist eine Konstruktion der Oberfläche J10 des Verteilers J verdeutlicht. Die Oberfläche J10 wird aus einer wellenförmigen Konstruktion gebildet, mit der die Oberflächenströmung zerstreut wird, und damit wird eine hinsichtlich der Konsistenz über den ganzen Querschnitt gleichmässige
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einzelnen Stellen des Kanalquerschnitts verschieden gross zu werden, wodurch weitere Ungleich- mässigkeit in der Verdünnungswasserregelung verursacht würde.
In Fig. 5A ist der Verteiler J von der Seite gesehen.
In Fig. 5B ist Schnitt 11-11 von Fig. 5A und in Fig. 5C ist Schnitt 111-111 von Fig. 5A gezeigt. In der Ausführungsform nach Fig. 5A-5C sind die Austrittskanäle D1, D2... tangential mit dem Verteiler J
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schnitt kreisförmigen Verteilers im zur Längsachse des Verteilers J senkrechten Querschnitt im Bereich 0,3 R-R, wobei R der innenseitige Radius des Verteilers J ist. In dem genannten Schnitt-
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entsprechende Anschlusskonstruktion befindet sich auch zwischen den anderen Kanälen D2, D3... und dem Verteiler J.
In Fig. 6A, 6B und 6C ist die mit dem Drosselelement 16,160 erzielbare Vergleichmässigung der Strömungsgeschwindigkeit und über diese der Konsistenz der Strömung dargestellt. In Fig. 6A weist der Kanal S1 kein separates Drosselelement auf. Dabei entsteht in der Strömung ein Geschwindigkeits- und Konsistenzquerschnittsprofil, das von der Art des in der Figur dargestellten Profils ist. Nach Fig. 6B ist eine Lochplatte 160 in den Kanal S1 eingesetzt. Die Lochplatte 160 gleicht die Strömung derart aus, dass hinter der Lochplatte 160 ein gleichmässiges Geschwindig- keitsprofil und weiter ein gleichmässiges, konstantes Konsistenzprofil vorliegt. In Fig. 6C ist eine als Drosselelement 16 verwendbare separate Kanalverengung gezeigt, die die Strömung ebenfalls ausgleicht.
In Fig. 7A ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der in dem kreisförmigen Quer- schnitt und tangentiale Austrittskanäle D1, D2, D3... aufweisenden Verteiler J in dessen eintrittsseiti- gen Kanal S1 ein strömungsausgleichendes Drosselelement 16 eingesetzt ist. In Fig. 7B ist der Schnitt IV-IV von Fig. 7A und in Fig. 7C der Schnitt V-V von Fig. 7A gezeigt. Die Austritte D1, D2... sind tangential und das Drosselelement 16 als Kanalverengung ausgeführt.
In Fig. 8A ist der Verteiler J und das vor diesem angebrachte Drosselelement 16 in Richtung des Verdünnungswasserverteilers J gesehen. In Fig. 8B ist Schnitt VI-VI von Fig. 8A gezeigt.
Gemäss der Darstellung ist in dem Verteiler J in dessen eintrittsseitigem Kanal S1 eine separate Lochplatte 160 eingesetzt und zusätzlich sind die Austritte D1, D2... aus dem Verteiler J tangential ausgeführt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stoffauflauf (10) einer Papiermaschine oder Kartonmaschine, bestehend aus einem Stoff- verteiler (11) und hinter dem Verteiler (11) vorhandenen Rohrsystemen wie Röhrensystem (12) und/oder Turbulenzgenerator (14) und einem Lippenkegel (15), aus dem Stoff weiter
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Verteilers zwecks Regelung der gewünschten Stoffkonsistenz und somit zur Regelung des
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an den einzelnen Stellen der Stoffauflaufbreite aus dem Stoffverteiler (11) geleiteten Stoff versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdünnungswasserverteiler (J) eine
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