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Ein
derartiger Stoffauflauf ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift
DE 40 19 593 C2 bekannt.
Bei dieser Ausführung
erfolgt der Übergang von
der Verdünnungseinrichtung
in eine maschinenbreite Zwischenkammer über den Stufensprung mit einem
Geschwindigkeitsverhältnis
von zirka 50%, das heißt,
die Faserstoffsuspension wird um etwa die Hälfte in ihrer Strömungsgeschwindigkeit
abgebremst. Anschließend
strömt
die abgebremste Faserstoffsuspension auf einer Strecke von etwa
250 bis 500 mm zum Turbulenzerzeuger.
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Diese
Ausführung
weist unter anderem den strömungstechnischen
Nachteil auf, dass in der Faserstoffsuspension im Bereich ihrer
Strömung
von der Verdünnungseinrichtung
zum Turbulenzerzeuger grobe Turbulenzstrukturen entstehen, die zu
turbulenten Mischeffekten in und zwischen den einzelnen Teilmischströmen führen können.
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Im
Rahmen der europäischen
Patentschrift
EP 0
772 711 B1 ist offenbart worden, zur Vermeidung der Entstehung
dieser groben Turbulenzstrukturen den Einbau von Zwischenwänden (Trennwänden) in
der maschinenbreiten Zwischenkammer vorzusehen. Diese Trennwände, die
eine stromaufwärts angeordnete
Platte berühren
und mit der Bodenwand und der Deckenwand, welche die Stoffauflaufkammer
begrenzen, fest verbunden sind, weisen lediglich plane Führungsebenen
auf. Die mögliche
Entstehung von turbulenten Mischeffekten in den jeweiligen Teilmischströmen wird
infolgedessen nicht unterbunden beziehungsweise zumindest gehemmt.
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Aufgabe der
Erfindung
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Es
ist also Aufgabe der Erfindung, einen Stoffauflauf der eingangs
genannten Art derart weiterzubilden, dass mögliche turbulente Mischeffekte
in den jeweiligen Teilmischströmen
im Bereich ihrer Strömung
von der Verdünnungseinrichtung
zu dem Turbulenzerzeuger deutlich reduziert, ja sogar vermieden
und Strömungsberuhigungen
in den jeweiligen Teilmischströmen
erwirkt werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass nach der Verdünnungseinrichtung eine
Richtzone angeordnet ist, die wenigstens zumindest streckenweise
angeordnete Strukturen zur Ausrichtung der jeweiligen Teilmischströme in Maschinenlaufrichtung
und zur Reduzierung möglicher Rotationseffekte
und Turbulenzen innerhalb der jeweiligen Teilmischströme umfasst.
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Durch
dieses Vorsehen einer Richtzone werden mögliche turbulente Mischeffekte
in den jeweiligen Teilmischströmen
im Bereich ihrer Strömung
von der Verdünnungseinrichtung
zu dem Turbulenzerzeuger deutlich reduziert, ja sogar gänzlich vermieden.
Ferner findet durch die Richtzone eine jeweilige Strömungsberuhigung
in den einzelnen Teilmischströmen
statt. Dabei werden die Teilmischströme in Maschinenlaufrichtung
ausgerichtet und mögliche Rotationseffekte
und Turbulenzen innerhalb der Teilmischströme reduziert. In bevorzugter
Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Richtzone mehrere vorzugsweise in Maschinenlaufrichtung
ausgerichtete Richtkanäle
mit einer Kanalteilung, einer jeweiligen Kanalbreite und einer jeweiligen
Kanallänge
aufweist. Durch diese Sektionierung der Richtzone werden mögliche turbulente
Mischeffekte zwischen zwei benachbarten Teilmischströmen gänzlich vermieden.
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Damit
eine strömungstechnisch
optimale Führung
der Faserstoffsuspension durch den Stoffauflauf hinweg möglich ist,
ist die Anzahl der Mischkammern der Verdünnungseinrichtung gleich der
Anzahl der Richtkanäle
der Richtzone und die Kanalteilung der Richtkanäle der Richtzone, entspricht
der Kammerteilung der Mischkammern der Verdünnungseinrichtung. Überdies
sind die Richtkanäle
der Richtzone bevorzugt in Verlängerung
der Mischkammern der Verdünnungseinrichtung
angeordnet.
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Die
Richtkanäle
der Richtzone weisen in vorteilhafter Ausgestaltung eine jeweilige
Kanallänge
im Bereich von 1 bis 10 ×,
vorzugsweise von 2 bis 5 × des
hydraulischen Querschnitts des jeweiligen Richtkanals auf. Hiermit
werden eine effiziente Strömungsberuhigung
in den einzelnen Teilmischströmen
und eine erforderliche Ausrichtung derselben in Maschinenlaufrichtung
bewirkt. Ferner umfassen die in den Richtkanälen angeordneten Strukturen
mehrere Strömungsleitelemente,
die zumindest auslaufseitig in Maschinenlaufrichtung ausgerichtet
sind. Diese auslaufseitige Ausrichtung der Strömungsleitelemente trägt maßgeblich
zur gewünschten
Strömungsorientierung
der Teilmischströme
bei. Eine einlaufseitige Ausrichtung der Strömungsleitelemente in Maschinenlaufrichtung
ist wünschenswert,
jedoch nicht unbedingt erforderlich.
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Die
in dem jeweiligen Richtkanal gegenüberliegend angeordneten Strukturen
weisen bevorzugt einen vorzugsweise gegensinnigen Verlauf auf und sie
weisen weiterhin bevorzugt einen vorzugsweise gegensinnigen Verlauf
zu stromaufwärts
angeordneten Strukturen auf. Diese beiden Maßnahmen wirken sich besonders
vorteilhaft hinsichtlich der Erreichung einer bestmöglichen
Strömungsberuhigung
in den Teilmischströmen
aus. Zudem wird die gewünschte Ausrichtung
der Teilmischströme
in Maschinenlaufrichtung begünstigt.
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Die
Strömungsleitelemente
weisen bevorzugt eine jeweilige Elementhöhe im Bereich von 5 bis 95%,
vorzugsweise von 30 bis 70% der jeweiligen lichten Kanalbreite auf.
Dabei können
die Elementhöhen
zumindest einiger, vorzugsweise aller Strömungsleitelemente in Maschinenlaufrichtung
zunehmen. Diese Elementhöhen
bedingen ein Eintauchen der Strömungsleitelemente
in die Teilmischströme bei
deren Beruhigung und Ausrichtung.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn die in einem Richtkanal angeordneten Strömungsleitelemente
zumindest an den beiden seitlichen Wandseiten des jeweiligen Richtkanals
angeordnet sind. Natürlich
können
die Strömungsleitelement
allesamt auch am Umfang des Richtkanals angeordnet sein.
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Die
Strömungsleitelemente
sind dabei bevorzugt höhenmäßig zueinander
versetzt angeordnet, damit es zu keinerlei Kollisionen kommt und
der jeweilige Teilmischstrom fortwährend geführt ist. Zwei benachbarte Strömungsleitelemente
können
einen Abstand im Bereich von 0,2 bis 5 ×, vorzugsweise von 0,5 bis
2 × der
jeweiligen lichten Kanalbreite aufweisen.
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Damit
eine ausreichende Ausrichtung der Teilmischströme gewährleistet wird, weisen die
Strömungsleitelemente
eine jeweilige Elementlänge
im Bereich von 1 bis 20 ×,
vorzugsweise von 2 bis 10 × der
jeweiligen Elementhöhe
auf.
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Im
Bereich der Richtkanäle
können
zusätzliche
Leiteinrichtungen angeordnet sein, die zur Erzeugung eines gewünschten
Druckverlusts im jeweiligen Richtkanal betragen. Die Strukturen
weisen in bevorzugter Ausgestaltung die Form von Leitblechen, Leitschaufeln
oder dergleichen auf. Jedoch sind weitere strömungstechnisch geeignete Ausgestaltungen
der Strukturen selbstverständlich
möglich.
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Weiterhin
kann eine maschinenbreite Zwischenkammer zwischen der Richtzone
und dem Turbulenzerzeuger angeordnet sein, die die jeweiligen Teilmischströme aufnimmt.
Sie weist dabei bevorzugt eine Kammerlänge im Bereich von 1 bis 10 ×, vorzugsweise
von 2 bis 6 × der
Kammerteilung der Mischkammern der Verdünnungseinrichtung auf. Zudem
weisen die Richtkanäle
der Richtzone bei dieser Ausführung
stromabwärts
einen sich jeweils erweiternden Querschnitt auf, damit ein allmählicher Übergang
in die maschinenbreite Zwischenkammer gegeben ist.
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Die
in der Verdünnungseinrichtung
angeordneten Mischkammern weisen bevorzugt nachfolgende Aufbauten
aus:
- – sie
weisen jeweils einen Strömungskanal
auf, dessen seitliche Wandplatten zumindest bereichsweise als Strukturplatten
ausgebildet sind, die eine turbulenzerzeugende gewellte Oberflächenstruktur
aufweisen;
- – sie
weisen jeweils einen Strömungskanal
mit wenigstens einer Drossel auf; und/oder
- – sie
weisen jeweils einen Strömungskanal
mit wenigstens einem Carnotsprung auf. Natürlich können diese Ausgestaltungen,
die allesamt für optimale
und prozesssichere Mischungen der Teilmischströme sorgen, auch miteinander
kombiniert werden. Die erfindungsgemäße Maschine zur Herstellung
einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- und/oder Kartonbahn, zeichnet sich dadurch
aus, dass sie mit einem erfindungsgemäßen Stoffauflauf versehen ist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen
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1 eine
schematische, teilweise geschnittene Darstellung eines Stoffauflaufs
für eine
Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn;
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2 eine
teilweise Draufsicht auf die Richtzone samt angrenzender Baugruppen;
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3a, 4a und 5a verschiedene Ansichten
eines Richtkanals in Maschinenlaufrichtung; und
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3b, 4b und 5b verschiedene Wandansichten
der Richtkanäle
der 3a, 4a und 5a.
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Die 1 zeigt
eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung eines Stoffauflaufs 1 für eine Maschine
zur Herstellung einer Faserstoffbahn. Der Stoffauflauf 1 weist
eine Verteileinrichtung 2 zum Verteilen einer Faserstoffsuspension 3 über die
Maschinenbreite M (Pfeil) hinweg auf, der in Maschinenlaufrichtung
L (Pfeil) eine Verdünnungseinrichtung 4, die
mehrere quer zur Maschinenlaufrichtung L (Pfeil) nebeneinander angeordnete
Mischkammern 5 umfasst, denen jeweils Teilströme TS (Pfeil) unterschiedlicher Konsistenz cT zuführbar
sind und die jeweils einen Teilmischstrom TMS (Pfeil)
liefern, nachgeordnet ist. Die Verteileinrichtung 2 ist
in der Ausführung
gemäß 1 ein
Querverteilrohr 6, in weiterer nicht dargestellter Ausgestaltung
kann sie jedoch auch als Rundverteiler ausgebildet sein.
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Bei
der Verdünnungseinrichtung
4 kann
es sich beispielsweise um ein bekanntes Siebwasserdosierungssystem
handeln, wie es im Zusammenhang mit dem auf dem Markt erhältlichen
ModuleJet
®-Stoffauflauf
vorgesehen ist. Der ModuleJet
®-Stoffauflauf ist beispielsweise
in der bereits zitierten deutschen Patentschrift
DE 40 19 593 C2 beschrieben.
Wichtig ist unter anderem, dass die Verdünnungseinrichtung
4 Teilmischströme T
MS (Pfeil) mit unterschiedlicher Konsistenz
und bestimmter Mischbreite liefert.
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Der
Verdünnungseinrichtung 4 sind
in Maschinenlaufrichtung L (Pfeil) ein Turbulenzerzeuger 7 und
eine Stoffauflaufdüse 8,
die mit einem einen Faserstoffsuspensionsstrahl 10 liefernden
Austrittsspalt 9 versehen ist, nachgeordnet.
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Der
Turbulenzerzeuger 7 ist vorzugsweise ein Turbulenzeinsatz
mit einer Vielzahl von Turbulenzkanälen, die insbesondere durch
Turbulenzrohre gebildet sind.
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Weiterhin
sind in der Stoffauflaufdüse 8 des Stoffauflaufs 1 gemäß 1 mehrere
Lamellen 11 angeordnet. Die Lamellen 11 sind bevorzugt
zwischen jeder Zeile von Turbulenzkanälen vorzugsweise gelenkig angebracht
und weisen unterschiedliche Lamellenlängen auf, so dass sie innerhalb
der Stoffauflaufdüse 8 (1),
im Bereich des Austrittsspalts 9 oder außerhalb
der Stoffauflaufdüse 8 enden
können.
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Nach
der Verdünnungseinrichtung 4 ist
in Maschinenlaufrichtung eine Richtzone 12 angeordnet,
die wenigstens zumindest streckenweise angeordnete Strukturen 13 zur
Ausrichtung der jeweiligen Teilmischströme TMS (Pfeil)
in Maschinenlaufrichtung L (Pfeil) und zur Reduzierung möglicher
Rotationseffekte und Turbulenzen innerhalb der jeweiligen Teilmischströme TMS (Pfeil) umfasst. Die Richtzone 12 ist unmittelbar
nach der Verdünnungseinrichtung 4 angeordnet;
sie kann in weiterer Ausgestaltung jedoch auch mittelbar nach der
Verdünnungseinrichtung 4 angeordnet
sein, beispielsweise nach einer maschinenbreiten oder sektionierten
Zwischenkammer.
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Zwischen
der Richtzone 12 und dem Turbulenzerzeuger 8 ist
in der Ausführung
des Stoffauflaufs 1 gemäß 1 eine
maschinenbreite Zwischenkammer 14 angeordnet, die die jeweiligen
Teilmischströme
TMS (Pfeil) aufnimmt. Diese maschinenbreite
Zwischenkammer 14 ist also lediglich optional vorhanden.
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Die 2 zeigt
eine nun teilweise Draufsicht auf die Richtzone 12 samt
angrenzender Baugruppen, namentlich mehrere Mischkammern 5 für die Zuführung von
Teilströmen
TS (Pfeil) unterschiedlicher Konsistenz
cT und eine maschinenbreite Mischkammer 14.
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Die
Richtzone 12 weist mehrere vorzugsweise in Maschinenlaufrichtung
L (Pfeil) ausgerichtete Richtkanäle 15 mit
einer Kanalteilung TK, einer jeweiligen
Kanalbreite BK und einer jeweiligen Kanallänge LK auf.
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Dabei
ist die Anzahl der Mischkammern 5 der Verdünnungseinrichtung 4 gleich
der Anzahl der Richtkanäle 15 der
Richtzone 12 und die Kanalteilung TK der
Richtkanäle 15 der
Richtzone 12 entspricht der Kammerteilung TM der
Mischkammern 5 der Verdünnungseinrichtung 4.
Zudem sind die Richtkanäle 15 der
Richtzone 12 in Verlängerung
der Mischkammern 5 der Verdünnungseinrichtung 4 angeordnet.
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Jeder
Richtkanal 15 der Richtzone 12 weist eine Kanallänge LK im Bereich von 1 bis 10 ×, vorzugsweise
von 2 bis 5 × seines
hydraulischen Querschnitts A auf.
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Die
in den Richtkanälen 15 angeordneten Strukturen 13 umfassen
mehrere Strömungsleitelemente 16,
die zumindest auslaufseitig in Maschinenlaufrichtung L (Pfeil) ausgerichtet
sind.
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Die
zwischen der Richtzone 12 und dem Turbulenzerzeuger 7 angeordnete
maschinenbreite Zwischenkammer 14 nimmt die jeweiligen
Teilmischströme
TMS (Pfeil) auf. Dabei weist die maschinenbreite Zwischenkammer 14 eine
Kammerlänge
LZ im Bereich von 1 bis 10 ×, vorzugsweise
von 2 bis 6 × der Kammerteilung
TM der Mischkammern 5 der Verdünnungseinrichtung 4 auf.
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Weiterhin
weisen die Richtkanäle 15 der Richtzone 12 bei
Vorhandensein einer maschinenbreiten Zwischenkammer 14 stromabwärts einen sich
jeweils erweiternden Querschnitt Q auf. Die jeweilige Erweiterung
des Querschnitts Q findet vorzugsweise auf dem letzten Drittel,
vorzugsweise Viertel, insbesondere Fünftel der Kanallänge LK des Richtkanals 15 statt.
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Die
2 zeigt
weiterhin zwei bevorzugte Ausführungsformen
der in der Verdünnungseinrichtung
4 angeordneten
Mischkammern
5: Die Mischkammern
5 weisen erstens
jeweils einen Strömungskanal
17 auf,
dessen seitliche Wandplatten
18 zumindest bereichsweise
als Strukturplatten
19 ausgebildet sind, die eine turbulenzerzeugende
gewellte Oberflächenstruktur
20 aufweisen,
oder die Mischkammern
5 weisen zweitens jeweils einen Strömungskanal
21 mit
wenigstens einem Carnotsprung
22 auf. Als dritte, jedoch
nicht dargestellte Ausführungsform
könnten
die in der Verdünnungseinrichtung
4 angeordneten
Mischkammern
5 jeweils einen Strömungskanal mit wenigstens einer
Drossel aufweisen. Die erstgenannte Art einer Mischkammer
5 ist
beispielsweise aus der europäischen
Patentschrift
EP 0
708 201 B1 bekannt.
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Die 3a, 4a und 5a zeigen
verschiedene Ansichten eines Richtkanals 15 in Maschinenlaufrichtung
L Pfeil), wohingegen die 3b, 4b und 5b verschiedene
Wandansichten der Richtkanäle 15 der 3a, 4a und 5a zeigen.
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Die
in diesen Figuren dargestellten Strömungsleitelemente 16 weisen
eine jeweilige Elementhöhe
HS im Bereich von 5 bis 95%, vorzugsweise
von 30 bis 70% der jeweiligen lichten Kanalbreite BK auf.
Dabei nehmen die Elementhöhen
HS zumindest einiger, vorzugsweise aller
Strömungsleitelemente 16 in
Maschinenlaufrichtung L (Pfeil) zu. Weiterhin sind die in dem Richtkanal 15 angeordneten Strömungsleitelemente 16 zumindest
an den beiden seitlichen Wandseiten 23 angeordnet. Natürlich können die
Strömungsleitelemente 16 allesamt
auch am Umfang des Richtkanals 15 angeordnet sein. Auch können die
Strömungsleitelement 16 verschiedene Verläufe aufweisen:
sie können
geradlinig (3a und 3b), gekrümmt (4a, 4b, 5a und 5b)
oder kombiniert verlaufen.
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Zudem
weisen zwei benachbarte Strömungsleitelemente 16 einen
Abstand D im Bereich von 0,2 bis 5 ×, vorzugsweise von 0,5 bis
2 × der
jeweiligen lichten Kanalbreite BK auf.
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Die
in einem Richtkanal 15 angeordneten Strömungsleitelemente 16 sind
höhenmäßig gleich (3a)
oder höhenmäßig zueinander
versetzt (4a und 5a) angeordnet.
Natürlich
sind weitere Kombinationen von Anordnungen möglich, sei es nun in einem
Richtkanal 15 oder in einer Gruppe vorzugsweise benachbarter
Richtkanäle 15.
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Die
Strömungsleitelemente 16 weisen
eine jeweilige Elementlänge
LS im Bereich von 1 bis 20 ×, vorzugsweise
von 2 bis 10 × der
jeweiligen Elementhöhe
HS auf. Die die Struktur 13 bildenden
Strömungsleitelemente 16 weisen
die Form von Leitblechen, Leitschaufeln oder dergleichen auf.
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Weiterhin
weisen die in dem jeweiligen Richtkanal 15 gegenüberliegend
angeordneten Strukturen 13 einen vorzugsweise gegensinnigen
Verlauf auf (4b und 5b). Dabei
kann die Struktur 13 der einen Wandplatte 18 einen
nach oben gerichteten Verlauf aufweisen, wohingegen die Struktur 13 der anderen
Wandplatte 13 einen nach unten gerichteten Verlauf aufweisen
kann. Die Verläufe
können
hierbei geradlinig oder gekrümmt
ausgeführt
sein.
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Vorteilhaft
weisen die in dem jeweiligen Richtkanal 15 angeordneten
Strukturen 13 einen vorzugsweise gegensinnigen Verlauf
zu stromaufwärts angeordneten
Strukturen auf.
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Überdies
sind im Bereich der Richtkanäle 15 zusätzliche
Leiteinrichtungen 24 (5a und 5b)
zur Erzeugung eines gewünschten
Druckverlusts im jeweiligen Richtkanal 15 angeordnet. Diese
Leiteinrichtungen 24 sind im Regelfall in den Kanalraum
ragende Elemente unterschiedlichster Geometrie und Größe und sie
sind mindestens einzeln zwischen zwei Strömungsleitelementen 16 angeordnet.
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Zusammenfassend
ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Stoffauflauf der
eingangs genannten Art geschaffen wird, der mögliche turbulente Mischeffekte
in den jeweiligen Teilmischströmen
im Bereich ihrer Strömung
von der Verdünnungseinrichtung
zu dem Turbulenzerzeuger deutlich reduziert, ja sogar vermeidet
und Strömungsberuhigungen
in den jeweiligen Teilmischströmen
erwirkt.
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- 1
- Stoffauflauf
- 2
- Verteileinrichtung
- 3
- Faserstoffsuspension
- 4
- Verdünnungseinrichtung
- 5
- Mischkammer
- 6
- Querverteilrohr
- 7
- Turbulenzerzeuger
- 8
- Stoffauflaufdüse
- 9
- Austrittsspalt
- 10
- Faserstoffsuspensionsstrahl
- 11
- Lamelle
- 12
- Richtzone
- 13
- Struktur
- 14
- Zwischenkammer
- 15
- Richtkanal
- 16
- Strömungsleitelement
- 17
- Strömungskanal
- 18
- Wandplatte
- 19
- Strukturplatte
- 20
- Oberflächenstruktur
- 21
- Strömungskanal
- 22
- Carnotsprung
- 23
- Wandseite
- 24
- Leiteinrichtung
- A
- Hydraulischer
Querschnitt
- BK
- Kanalbreite
- cT
- Konsistenz
- D
- Abstand
- HE
- Elementhöhe
- L
- Maschinenlaufrichtung
(Pfeil)
- LE
- Elementlänge
- LK
- Kanallänge
- LZ
- Kammerlänge
- M
- Maschinenbreite
(Pfeil)
- Q
- Querschnitt
- TK
- Kanalteilung
- KM
- Kammerteilung
- TMS
- Teilmischstrom
(Pfeil)
- TS
- Teilstrom
(Pfeil)