Zellenmessrad, insbesondere für die Papierfabrikation Die Erfindung bezieht sich auf ein in einem Gerinne mit freiem Flüssigkeitsspiegel arbeitendes Zellenmessrad, wie es insbesondere in der Papier industrie zur Dosierung der suspensionsförmigen Papierstoffkomponenten Zellstoff, Holzschliff, Aus schuss usw.
benutzt wid. Diese Zellenmessräder be stehen im wesentlichen aus einer drehbar gelagerten, quer zum Gerinne angeordneten Welle, auf der mehrere sich über die ganze Breite des Gerinnes erstreckende Schaufeln angeordnet sind. Die Schau feln können dabei die verschiedensten Querschnitte aufweisen, und auch die Anordnung der Schaufeln kann verschieden erfolgen. Gemeinsam ist allen Aus führungen aber, dass jeweils zwei in Umfangsrich tung unmittelbar aufeinanderfolgende Schaufeln mit der Innenseite der Gerinnewand eine Zelle bilden.
Massgebend für die Ausbildung der Zellen äst dabei, dass das Zellenmessrad einen günstigen volumetri- schen Wirkungsgrad aufweist und dass die Drehzahl des Zellenmessrades möglichst hoch gewählt werden kann.
Bei den bekannten Zellenrädern mit geraden oder gebogenen Schaufeln entspricht bis etwa 10 bis 12 U,@min die tatsächliche Fördermenge etwa der theoretisch möglichen Fördermenge, die sich aus der Summe der Querschnitte der Zellen mal die Länge der Zellen mal die Drehzahl des Zellenrades ergibt.
Bei Drehzahlen über 10 bis 12 U/min nimmt die tatsächliche Fördermenge bei diesen bekannten Zel- lenmessrädern gegenüber der theoretischen Förder menge bedeutend ab, so dass beispielsweise bei 15 U/min nur noch ein volumetrischer Wirkungs grad von 0,8 vorhanden ist. Bedingt wird die Ver schlechterung des volumetrischen Wirkungsgrades durch Luftmengen, welche durch Ablösungserschei nungen am äusseren Schaufelende der beim Eintau chen der Schaufel in die Suspension entstehenden Strömung mit der Suspension in die Zelle gelangen.
Insbesondere entstehen dabei Luftwirbel am äusseren Ende der Schaufel. Die eingeschlossene Luftmenge ist abhängig von der Drehzahl und nimmt mit stei gender Drehzahl zu. Da die jeweils eingeschlossene Luftmenge immer verschieden ist, schwankt auch die prozentuale Zusammensetzung der einzelnen Papier stoffkomponenten, was zu einer ungleichmässigen Zusammensetzung des Papierstoffes führt.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, die einge schlossene Luftmenge durch Entlüftungsbohrungen in den Schaufeln abzuführen. Diese Ausbildung der Schaufeln hat aber, wie durch Versuche festgestellt wurde, keinen besonderen Einfluss auf die Entstehung der Ablösungserscheinungen und führt auch zu keiner nennenswerten Steigerung des volumetrischen Wir kungsgrades.
Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, die in Umlaufrichtung gesehen vordere Schaufelfläche S-förmig auszubilden, so dass sie mit einer konvex gekrümmten, rückwärtigen Schaufelfläche eine am Schaufelende einen spitzen Winkel bildende, etwa in der äusseren Hälfte der Schaufelfläche befindliche Verdickung bildet.
Eine derartige Ausbildung ver meidet zwar das überschlagen der in die Zelle mit grosser Geschwindigkeit eintretenden Suspension am Zellengrund und damit verbundene Lufteinschlüsse in der Zellenfüllung, vermeidet aber nicht das Ab lösen der in die Zelle einströmenden Suspension am Schaufelende, sondern begünstigt dieses durch tan- gential zur Schaufelrückenfläche am Schaufelende nach aussen vorkragende Dichtleisten. Diese Bauart erfordert einen grossen Aufwand bezüglich der Her stellung und vermindert den volumetrischen Wir kungsgrad insbesondere kleiner Zellenmessräder.
Gemäss der Erfindung wird zur Verbesserung der bekannten Zellenmessräder vorgeschlagen, die Schau- fein an ihrem äusseren Ende mit einer Verdickung zu versehen, die auf der in Drehrichtung hinteren Seite jeder Schaufel angeordnet und die Form eines sich über die ganze Breite der Schaufel erstrecken den, höckerförmigen Ansatzes besitzt.
Der Erfinder hat erkannt, dass mit derartig ausgebildeten Schau feln Ablösungserscheinungen am Schaufelende beim Eintauchen der Schaufeln in -die Suspension, die nur auf der Schaufelrückseite, nicht aber auf der Vor derseite auftreten, vermieden und hohe volumetrische Wirkungsgrade auch bei relativ hohen Drehzahlen erreicht werden können.
Durch die Ausbildung der Schaufeln gemäss der Erfindung wird eine Vergrö sserung des Zellenquerschnittes erzielt, die sich ins besondere bei Zellenmessrädern mit kleinem Durch messer vorteilhaft bemerkbar macht, da für diese Zellenmessräder im Verhältnis zu Zellenmessrädern mit grösserem Durchmesser zur Vermeidung der Ab lösungserscheinungen eine relativ grosse Verdickung am Schaufelende erforderlich ist. Der volumetrische Wirkungsgrad der kleinen Zellenmessräder kann da durch wesentlich erhöht werden.
Ausserdem sind Schaufeln mit der erfindungsgemässen Verdickung bedeutend einfacher herzustellen.
Der höckerförmige Ansatz wird dazu vorteilhaft so ausgebildet, dass die grösste Höhe desselben in der Nähe des Schaufelendes angeordnet ist und dass die Höhe des Ansatzes zur Schaufelmitte hin allmählich abnimmt. Besonders zweckmässig ist eine Anordnung der Verdickung an geradlinig oder schwach ge krümmt ausgebildeten Schaufeln. Durch diese Aus bildung der Schaufeln treten keine Ablösungserschei nungen beim Eintauchen der Schaufeln, selbst bei Drehzahlen von über 25 U/min auf, wie an Hand von Zeitlupenaufnahmen eindeutig festgestellt wurde.
Der volumetrische Wirkungsgrad bleibt dementspre chend bei diesen hohen Drehzahlen so gross, dass die tatsächliche Fördermenge etwa der theoretischen entspricht. Der Vorteil dieser erzielbaren hohen Dreh zahl besteht dabei insbesondere darin, dass bei glei cher Fördermenge das Zellenrad bedeutend kürzer ausgebildet werden kann, als bei langsam laufen den Zellenrädern. Beispielsweise kann bei einer Aus bildung des Zellenrades für 25 U/min die Baulänge gegenüber den bisherigen Ausführungen um über die Hälfte verringert werden.
Bei einer bevorzugten Ausführung ist das Zellen- messrad auf der Einlaufseite teilweise, vorzugsweise in der oberen Hälfte, von einer in einem gewissen Abstand vom Zellenrad angeordneten Abdeckung umgeben. Durch diese Abdeckung wird eine zweck mässige Abführung der Luft erreicht, die ungehindert zwischen Zellenrad und Abdeckung nach oben stei gen und entweichen kann. Ferner verhindert die Ab deckung ein Spritzen der Suspension gegen Deckel und Wände des Zulaufes beim Eintauchen der Schau feln in die Suspension.
Weiter kann mit Vorteil die Abdeckung so aus gebildet sein, dass sie einen keilförmigen Querschnitt aufweist, wobei die untere Kante der Abdeckung abgerundet ist.
Zweckmässigerweise wird bei einer über die Zellenradmitte reichenden Suspensionshöhe im Zu lauf die untere Kante der Abdeckung etwa in Höhe der Zellenradmitte angeordnet. Dadurch ergeben sich günstige Strömungsbedingungen, welche die Erzie lung eines maximalen volumetrischen Wirkungsgra des ermöglichen, wobei es sich als besonders zweck mässig erwiesen hat, die Suspensionshöhe auf etwa 50 mm über Zellenradmitte anzustauen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dar gestellt.
In einem Gerinne 1 mit freiem Flüssigkeitsspiegel ist ein Zellenrad angeordnet, das im wesentlichen aus mehreren Schaufeln 2 besteht. Die dem Rad innern zugewandten Enden dieser Schaufeln bilden einen prismatischen Körper, auf dessen Stirnseiten je ein in der Seitenwand des Gerinnes 1 drehbar gela gerter Zapfen 3 angeordnet ist. Über den einen dieser Zapfen wird das Zellenmessrad von einem nicht dar gestellten Motor angetrieben. Die äusseren Enden der Schaufeln 2 sind auf der in Drehrichtung rück wärtigen Seite mit je einem höckerförmigen Ansatz 4 versehen.
An der Zelleneinlaufseite ist über dem oberen, aus der zuströmenden Suspension heraus ragenden Teil des Zellenmessrades mit einem gerin gen Abstand von diesem eine Abdeckung 5 ange ordnet, die sich über die ganze Breite des Gerinnes 1 erstreckt. Die untere Kante 6 der Abdeckung 5 ist abgerundet. Die der zuströmenden -Suspension zuge wandte Vorderwand der Abdeckung 5 ist derart schräg nach oben verlaufend ausgebildet, dass sich ein keilförmiger Querschnitt der Abdeckung ergibt.
Die untere Kante 6 der Abdeckung taucht in die Suspension ein und erstreckt sich bei einem Suspen- sionsstand oberhalb der Zellenradmitte im Zulauf bis etwa auf die Höhe der Zellenradmitte.