DE102007024860A1

DE102007024860A1 - Stoffauflauf einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn

Info

Publication number: DE102007024860A1
Application number: DE200710024860
Authority: DE
Inventors: Jörg Pichler
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2008-12-04

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf (1) einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension (2), mit mindestens einer die mindestens eine Faserstoffsuspension (2) zuführenden Zuführvorrichtung (3) und mit mindestens einem Turbulenzerzeugungsmittel (5, 14), in welchem bei Betrieb des Stoffauflaufs (1) die mindestens eine Faserstoffsuspension (2) durch eine Vielzahl von vorzugsweise in Zeilen (Z.1 bis Z.4) und in Spalten (13; 13.1 bis 13.44) angeordneten Strömungskanälen (6; 6.1 bis 6.44) strömt, dadurch in turbulente Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) aufgeteilt und nach dem Austritt aus dem Turbulenzerzeugungsmittel (5, 14) in einer vorzugsweise maschinenbreiten Kammer (15) wieder zusammengeführt wird, wobei in jedem einen Strömungsquerschnitt (Q) aufweisenden Strömungskanal (6; 6.1 bis 6.44) mindestens eine den Strömungsquerschnitt (Q) zumindest streckenweise verengende Buchse (9) angeordnet ist und wobei im Bereich des Turbulenzerzeugungsmittels (5, 14) Mittel (10) zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen (12; 12.1 bis 12.44) wenigstens eines Fluids (11) in die Vielzahl der Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) bei Erzeugung von Mischteilströmen (13; 13.1 bis 13.44) vorgesehen sind. Der erfindungsgemäße Stoffauflauf (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Buchse (9) einseitig einen reduzierten Außendurchmesser (A<SUB>R</SUB>) bei Ausbildung eines ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension, mit mindestens einer die mindestens eine Faserstoffsuspension zuführenden Zuführvorrichtung und mit mindestens einem Turbulenzerzeugungsmittel, in welchem beim Betrieb des Stoffauflaufs die mindestens eine Faserstoffsuspension durch eine Vielzahl von vorzugsweise in Zeilen und in Spalten angeordneten Strömungskanälen strömt, dadurch in turbulente Faserstoffsuspensionsteilströme aufgeteilt und nach dem Austritt aus dem Turbulenzerzeugungsmittel in einer vorzugsweise maschinenbreiten Kammer wieder zusammengeführt wird, wobei in jedem einen Strömungsquerschnitt aufweisenden Strömungskanal mindestens eine den Strömungsquerschnitt zumindest streckenweise verengende Buchse angeordnet ist und wobei im Bereich des Turbulenzerzeugungsmittels Mittel zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen wenigstens eines Fluids in die Vielzahl der Strömungskanäle bei Erzeugung von Mischteilströmen vorgesehen sind.
Ein derartiger Stoffauflauf ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 26 805 A1 bekannt. Diese Druckschrift zeigt überdies ein als Dosierrohr ausgebildetes Mittel zur Zudosierung des Fluidteilstroms in einen Faserstoffsuspensionsteilstrom eines Turbulenzrohrs. Das Dosierrohr ist hierzu mit mindestens einer seitlichen Öffnung ausgestattet, der mindestens eine Öffnung im Turbulenzrohr zugeordnet ist. Ferner ist in dem Turbulenzrohr mindestens eine querschnittsverengende Buchse vorgesehen, die eine stufenförmige Verengung ausbildet.
Bei der Realisierung einer derartigen Zudosierung stellt sich der Nachteil ein, dass unter anderem aufgrund der hydraulisch notwendigen Anordnung der Turbulenzrohre und der Dosierrohre eine gegenseitige maßliche Abhängigkeit besteht. Vergrößert man zum Beispiel den Durchmesser der Turbulenzrohre, so verkleinert sich bei vorgegebener Teilungskonstanz der Durchmesser der Dosierrohre. Gleiches gilt natürlich auch umgekehrt. Somit ist es, möglicherweise bei erhöhtem Aufwand, nur schwer möglich, die für eine gute Volumenkonstanz der beiden Teilströme geforderten und relativ langsamen Strömungsgeschwindigkeiten in beiden Rohrtypen, das heißt in den Turbulenzrohren und in den Dosierrohren, unabhängig voneinander zu erreichen.
Es ist also Aufgabe der Erfindung, einen Stoffauflauf der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass eine weitestgehend unabhängige Zudosierung des zusätzlichen Fluids bei gewünschter Gesamtvolumenkonstanz des einzelnen, aus dem Faserstoffsuspensionsteilstrom und Fluidteilstrom gebildeten Mischteilstroms ermöglicht wird. Insbesondere soll auch die Wirkbreite des einzelnen Mischsystems im Vergleich mit den bekannten Mischsystemen merklich verkleinert werden.
Diese Aufgabe wird bei einem Stoffauflauf der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die jeweilige Buchse einseitig einen reduzierten Außendurchmesser bei Ausbildung eines einseitig offenen Ringspalts zwischen dem Strömungskanal und der Buchse aufweist, dass der jeweilige Strömungskanal im Bereich des einseitig offenen Ringspalts eine Zudosieröffnung für den Fluidteilstrom umfasst und dass die Mittel zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen wenigstens eines Fluids in die Vielzahl der Strömungskanäle über die jeweilige Zudosieröffnung im Bereich des jeweiligen Ringspalts vorgesehen sind, so dass im Bereich der jeweiligen Buchse der aus dem Faserstoffsuspensionsteilstrom und dem wenigstens einen aufgenommenen Fluidteilstrom gebildete Mischteilstrom gebildet wird.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Durch die Erfindung wird die Möglichkeit der vorzugsweise geregelten Zudosierung des wenigstens einen zusätzlichen Fluids im Bereich der Ringspalte ohne jegliche maßliche Abhängigkeit von den Strömungskanälen und dem Mittel geschaffen. Die Strömungskanäle, beispielsweise in Form von dünnwandigen Turbulenzrohren und/oder Turbulenzrohrinserts, können unabhängig vom Mittel maßlich ausgelegt werden, so dass die für eine gute Volumenkonstanz der beiden Teilströme geforderten und relativ langsamen Strömungsgeschwindigkeiten in beiden Bauteilen infolge größtmöglicher Strömungsquerschnitte zumindest im Bereich der Zudosierung erreicht werden können. Zudem wird die geforderte Gesamtvolumenkonstanz des Mischstroms im einzelnen Strömungskanal des Turbulenzerzeugungsmittels und damit auch im gesamten Turbulenzerzeugungsmittel problemlos erreicht. Dabei bewirkt eine geringe Dynamik die gewünschte geringe Verlustenergie, so dass eine erfindungsgemäße Anordnung der Strömungskanäle bei verhältnismäßig geringen nachgeschalteten Druckverlusten realisierbar ist.
Das Fluid besteht vorzugsweise aus Wasser, insbesondere Klarwasser, oder aus einer Faserstoffsuspension, insbesondere Siebwasser, deren Konzentration sich von der durchschnittlichen Konzentration der mindestens einen Faserstoffsuspension in dem Stoffauflauf unterscheidet. Diese Fluidarten haben sich in ähnlichen Anwendungen bereits bestens bewährt.
In einer ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind die Strömungskanäle in einer Teilung im Bereich von 15 bis 50 mm, vorzugsweise von 18 bis 35 mm, angeordnet. Dabei weist die Buchse bevorzugt einen Außendurchmesser im Bereich von 0,6·Teilung bis 0,9·Teilung, vorzugsweise von 0,7·Teilung bis 0,85·Teilung, und bevorzugt einen reduzierten Außendurchmesser im Bereich von 0,2·Teilung bis 0,8·Teilung, vorzugsweise von 0,3·Teilung bis 0,7·Teilung, auf. Ferner kann die Buchse eine Länge im Bereich von 0,5·reduziertem Außendurchmesser bis 50·reduziertem Außendurchmesser, vorzugsweise von 1,0·reduziertem Außendurchmesser bis 5·reduziertem Außendurchmesser, aufweisen. Diese Geometriebereiche erlauben auf einfache Weise das Erreichen der geforderten Gesamtvolumenkonstanz und der gewünschten geringen Verlustenergie. Weiterhin kann hierbei der jeweilige Faserstoffsuspensionsteilstrom zumindest unmittelbar vor dem Ort der Zudosierung des dazugehörigen Fluidteilstroms, vorzugsweise auch nach dem Ort der Zudosierung des dazugehörigen Fluidteilstroms, eine Geschwindigkeit von kleiner 9 m/s, vorzugsweise von 5 m/s, aufweisen.
Damit die einzelnen Mischsysteme weitestgehend frei von Falschströmen und Leckagen sind, ist zwischen der Buchse und dem Strömungskanal bevorzugt mindestens ein Dichtungsmittel, insbesondere ein O-Ring, vorgesehen.
Hinsichtlich der Richtung der Zudosierung des Fluidteilstroms in den dazugehörigen Faserstoffsuspensionsteilstrom kann vorgesehen sein, dass der einseitig offene Ringspalt im stromabwärtigen Bereich der Buchse angeordnet ist, so dass der Fluidteilstrom in Strömungsrichtung des Faserstoffsuspensionsteilstroms zudosiert wird, oder dass der einseitig offene Ringspalt im stromaufwärtigen Bereich der Buchse angeordnet ist, so dass der Fluidteilstrom entgegen der Strömungsrichtung des Faserstoffsuspensionsteilstroms zudosiert wird. Beide Zudosierungsrichtungen, sowohl das Gleichstromprinzip als auch das Gegenstromprinzip, erlauben eine schnelle, gleichmäßige und effiziente Vermischung der beiden Teilströme innerhalb einer relativ kurzen Wegstrecke.
Ferner können in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung die Mittel zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen wenigstens eines Fluids derart ausgebildet sein, dass die Strömungskanäle wenigstens zweier benachbarter Reihen oder jeder Spalte oder zwei benachbarter Spalten mit Fluidteilströmen versorgt werden. Dies erlaubt eine vereinfachte konstruktive Ausführung des Gesamtmischsystems bei einem möglicherweise reduzierten Regelungsaufwand für die geregelte Zudosierung der Fluidteilströme.
Unter praktischen Gesichtspunkten kann das Turbulenzerzeugungsmittel in erster Ausgestaltung ein Turbulenzerzeuger sein, in dessen Bereich dann die Mittel zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen wenigstens eines Fluids in die Vielzahl der Strömungskanäle bei Erzeugung von Mischteilströmen vorgesehen sein können.
Dabei kann der Turbulenzerzeuger zumindest einen Turbulenzerzeugerblock aufweisen und die Mittel können als Bestandteil des Turbulenzerzeugerblocks ausgebildet sein oder der Turbulenzerzeuger kann zumindest einen Turbulenzerzeugerblock aufweisen und die Mittel können als Bestandteil mindestens eines stromaufwärts des Turbulenzerzeugerblocks angeordneten Bauteils ausgebildet sein.
In zweiter Ausgestaltung kann das Turbulenzerzeugungsmittel eine Röhrenbank sein und im Bereich der Röhrenbank können Mittel zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen wenigstens eines Fluids in die Vielzahl der Strömungskanäle bei Erzeugung von Mischteilströmen vorgesehen sein.
Dabei kann die Röhrenbank zumindest einen Röhrenbankblock aufweisen und die Mittel können als Bestandteil des Röhrenbankblocks ausgebildet sein oder die Röhrenbank kann zumindest einen Röhrenbankblock aufweisen und die Mittel können als Bestandteil mindestens eines stromaufwärts des Röhrenbankblocks angeordneten Bauteils ausgebildet sein.
Der erfindungsgemäße Stoffauflauf eignet sich in hervorragender Weise zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn. Die in der Maschine mit einem erfindungsgemäßen Stoffauflauf hergestellte Faserstoffbahn weist durchwegs hervorragende Eigenschaften auf, da unter anderem die Regelung sowohl ihres Faserorientierungsquerprofils als auch ihres Flächengewichtsquerprofils möglich ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigen
1a und 1b zwei vertikale Längsschnitte durch bekannte Stoffaufläufe einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn;
2 eine schematische Ansicht der Turbulenzerzeugungsmittel des Stoffauflaufs der 1 entgegen der Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension; und
3 eine Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufs gemäß der Schnittlinie A-A der 2.
Die 1a und 1b zeigen vertikale Längsschnitte durch Stoffaufläufe 1 einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus einer Faserstoffsuspension 2. Die dargestellten Stoffaufläufe 1 können selbstverständlich auch als Mehrschichtenstoffaufläufe ausgebildet sein, die zumindest zwei unterschiedliche Faserstoffsuspensionen zur Herstellung einer Faserstoffbahn verwenden. Die Faserstoffbahn kann dabei insbesondere eine Papier-, Karton- oder Tissuebahn sein.
Der in der 1a dargestellte Stoffauflauf 1 weist eine die Faserstoffsuspension 2 zuführende Zuführvorrichtung 3, beispielsweise in der Ausführung eines dargestellten Querverteilrohrs 4 oder eines nicht dargestellten Rundverteilers mit einer Vielzahl an Schläuchen, auf.
Weiterhin verfügt der Stoffauflauf 1 über einen der Zuführvorrichtung 3 in Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 2 nachgeordneten Turbulenzerzeuger 5 (Turbulenzerzeugungsmittel). Dieser Turbulenzerzeuger 5 weist eine Vielzahl von vorzugsweise in Zeilen Z.1 bis Z.4 und in Spalten S.1 bis S.11 (vgl. 2) angeordneten Strömungskanälen 6 [vgl. 6.1 bis 6.44 in 2] auf. Die Strömungskanäle 6 sind in bekannter Weise vorzugsweise als dünnwandige Turbulenzrohre und/oder Turbulenzrohrinserts mit zumindest streckenweise konstanten, zumindest streckenweise divergierenden, zumindest streckenweise konvergierenden und/oder sprunghaften Strömungsquerschnitten ausgebildet.
Beim Betrieb des Stoffauflaufs 1 werden die Strömungskanäle 6 von der Faserstoffsuspension 2 durchströmt, wobei sie in turbulente Faserstoffsuspensionsteilströme 7 (Pfeile) [vgl. 7.1 bis 7.44 in 2] aufgeteilt und nach dem Austritt aus dem Turbulenzerzeuger 5 in einer dem Turbulenzerzeuger 5 in Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 2 nachgeordneten Stoffauflaufdüse 8 wieder zusammengeführt wird, um die Bildung einer maschinenbreiten Faserstoffbahn zu ermöglichen. Die Stoffauflaufdüse 8 kann dabei als maschinenbreite Kammer betrachtet werden.
Weiterhin ist in jedem einen Strömungsquerschnitt Q aufweisenden Strömungskanal 6 des Turbulenzerzeugers 5 eine den Strömungsquerschnitt Q zumindest streckenweise verengende Buchse 9 angeordnet. Und im Bereich des Turbulenzerzeugers 5 sind Mittel 10 zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen 12 (Pfeile) [vgl. 12.1 bis 12.44 in 2] wenigstens eines Fluids 11 in die Vielzahl der Strömungskanäle 6 [vgl. 6.1 bis 6.44 in 2] bei Erzeugung von Mischteilströmen 13 (Pfeile) [vgl. 13.1 bis 13.44 in 2] vorgesehen.
Der in der 1b dargestellte Stoffauflauf 1 entspricht zumindest im zweiten Teil des Strömungswegs der Faserstoffsuspension 2 dem in der 1a dargestellten Stoffauflauf. Somit wird hiermit auf dessen Beschreibung Bezug genommen.
In Erweiterung zu dem in der 1a dargestellten Stoffauflauf 1 weist der Stoffauflauf 1 der 1b zwischen der die Faserstoffsuspension 2 zuführenden Zuführvorrichtung 3 und dem Turbulenzerzeuger 5 und in Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 2 sowohl eine Röhrenbank 14 (weiteres Turbulenzerzeugungsmittel) als auch eine vorzugsweise maschinenbreite Kammer 15 auf. Die auch als Zwischenkammer bezeichnete Kammer 15 kann in weiterer Ausgestaltung mehrere Trennwände aufweisen, die sie zumindest streckenweise in mehrere sektionierte Teilkammern unterteilt.
Die Röhrenbank 14 weist eine Vielzahl von vorzugsweise in Zeilen Z.1 bis Z.4 und in Spalten S.1 bis S.11 (2) angeordneten Strömungskanälen 6 [vgl. 6.1 bis 6.44 in 2] auf. Die Strömungskanäle 6 sind in bekannter Weise vorzugsweise als dünnwandige Turbulenzrohre und/oder Turbulenzrohrinserts mit zumindest streckenweise konstanten, zumindest streckenweise divergierenden, zumindest streckenweise konvergierenden und/oder sprunghaften Strömungsquerschnitten Q ausgebildet.
Beim Betrieb des Stoffauflaufs 1 werden die Strömungskanäle 6 von der Faserstoffsuspension 2 durchströmt, wobei sie in turbulente Faserstoffsuspensionsteilströme 7 (Pfeile) [vgl. 7.1 bis 7.44 in 2] aufgeteilt und nach dem Austritt aus der Röhrenbank 14 in der vorzugsweise maschinenbreiten Kammer 15 wieder zusammengeführt wird.
Weiterhin ist in jedem einen Strömungsquerschnitt Q aufweisenden Strömungskanal 6 der Röhrenbank 14 eine den Strömungsquerschnitt Q zumindest streckenweise verengende Buchse 9 angeordnet. Und im Bereich der Röhrenbank 14 sind Mittel 10 zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen 12 (Pfeile) [vgl. 12.1 bis 12.44 in 2] wenigstens eines Fluids 11 in die Vielzahl der Strömungskanäle 6 [vgl. 6.1 bis 6.44 in 2] bei Erzeugung von Mischteilströmen 13 (Pfeile) [vgl. 13.1 bis 13.44 in 2] vorgesehen.
Für den Fachmann ist es selbstverständlich, dass auch der Turbulenzerzeuger 5 Mittel 10 zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen 12 (Pfeile) [vgl. 12.1 bis 12.44 in 2] wenigstens eines Fluids 10 in die Vielzahl der Strömungskanäle 6 [vgl. 6.1 bis 6.44 in 2] aufweisen können. Die Mittel 10 sind hierbei gestrichelt dargestellt. Dabei können die Zeilenanzahl und die Spaltenanzahl der beiden Turbulenzerzeugungsmittel 5, 14 verschieden sein.
Der jeweilige in den beiden 1a und 1b dargestellte Stoffauflauf 1 kann sowohl eine gerade Grundkontur (1a) als auch eine gekrümmte Grundkontur (1b) aufweisen.
Die in den beiden 1a und 1b dargestellten Mittel 10 können das jeweilige Fluid 11 sowohl von oben, von unten als auch beidseitig zuführen. Sollten wenigstens zwei Mittel 10 vorhanden sein, wie dies in der 1b angedeutet ist, so können die Fluide 11 in weiterer Ausgestaltung auch von gegenüber liegenden Seiten zugeführt werden.
Die 2 zeigt eine schematische Ansicht des Turbulenzerzeugungsmittels 5 (oder 14) des Stoffauflaufs 1 der 1 entgegen der Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 2.
Das Turbulenzerzeugungsmittel 5 besitzt mehrere in Zeilen Z.1 bis Z.4 und Spalten S.1 bis S.11 angeordnete Strömungskanäle 6.1 bis 6.44. Die in den Randzonen S.1, S.11 vorgesehenen Strömungskanäle 6.1, 6.11, 6.12, 6.22, 6.23, 6.33, 6.34, 6.44 des Turbulenzerzeugungsmittels 5 können einen größeren Durchtrittsquerschnitt D als die restlichen Strömungskanäle 6 der Spalten S.2 bis S.10 besitzen, welche nicht explizit dargestellt sind.
Ferner weisen die in den Spalten S.1 bis S.11 angeordneten Strömungskanäle 6.1–6.11, 6.12–6.22, 6.23–6.33, 6.34–6.44 eine Teilung T im Bereich von 15 bis 50 mm, vorzugsweise von 18 bis 35 mm, auf. Dabei kann die Teilung T der in den Spalten S1 bis S11 angeordneten Strömungskanäle 6.1 bis 6.44 über die Maschinenbreite M unterschiedlich sein. So können beispielsweise die randseitigen Teilungen T größer als die mittigen Teilungen sein.
Weiterhin ist in jedem einen Strömungsquerschnitt Q aufweisenden Strömungskanal 6 des Turbulenzerzeugungsmittels 5 eine den Strömungsquerschnitt Q zumindest streckenweise verengende Buchse 9 angeordnet. Und im Bereich des Turbulenzerzeugungsmittels 5 sind Mittel 10 zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen 11.1 bis 11.44 wenigstens eines Fluids 11 in die Vielzahl der Strömungskanäle 6.1 bis 6.44 bei Erzeugung von Mischteilströmen 13.1 bis 13.44 vorgesehen.
Die 3 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufs 1 gemäß der Schnittlinie A-A der 2.
Die in dem jeweiligen Strömungskanal 6 angeordnete Buchse 9 weist einseitig einen reduzierten Außendurchmesser D_R bei Ausbildung eines einseitig offenen Ringspalts 16 zwischen dem jeweiligen Strömungskanal 6 und der dazugehörigen Buchse 9 auf. Weiterhin umfasst der jeweilige Strömungskanal 6 im Bereich des einseitig offenen Ringspalts 16 eine Zudosieröffnung 17 für den Fluidteilstrom 12 (Pfeil).
Die Mittel 10 zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen 12 (Pfeile) wenigstens eines Fluids 11 in die Vielzahl der Strömungskanäle 6 über die jeweilige Zudosieröffnung 17 sind im Bereich des jeweiligen Ringspalts 16 vorgesehen, so dass im Bereich der jeweiligen Buchse 9 der aus dem Faserstoffsuspensionsteilstrom 7 (Pfeil) und dem wenigstens einen aufgenommenen Fluidteilstrom 12 (Pfeil) gebildete Mischteilstrom 13 (Pfeil) gebildet wird.
Ferner weisen die Strömungskanäle 6 eine Teilung T im Bereich von 15 bis 50 mm, vorzugsweise von 18 bis 35 mm, auf. Die jeweilige Buchse 9 weist einen Außendurchmesser A im Bereich von 0,6·Teilung T bis 0,9·Teilung T, vorzugsweise von 0,7·Teilung T bis 0,85·Teilung T, und einen reduzierten Außendurchmesser A_R im Bereich von 0,2·Teilung T bis 0,8·Teilung T, vorzugsweise von 0,3·Teilung T bis 0,7·Teilung T, auf. Ferner weist sie eine Länge L im Bereich von 0,5·reduziertem Außendurchmesser A_R bis 50·reduziertem Außendurchmesser A_R, vorzugsweise von 1,0·reduziertem Außendurchmesser A_R bis 5·reduziertem Außendurchmesser A_R, auf.
Weiterhin sind zwischen der jeweiligen Buchse 9 und dem dazugehörigen Strömungskanal 6 zwei Dichtungsmittel 18, insbesondere O-Ringe 18.1, vorgesehen.
Der einseitig offene Ringspalt 16 ist im stromabwärtigen Bereich 19 der Buchse 9 angeordnet, so dass der Fluidteilstrom 12 (Pfeil) in Strömungsrichtung T (Pfeil) des Faserstoffsuspensionsteilstroms 7 (Pfeil) zudosiert wird. Alternativ könnte der einseitig offene Ringspalt 16 auch im stromaufwärtigen Bereich der Buchse 9 angeordnet sein, so dass der Fluidteilstrom 12 (Pfeil) entgegen der Strömungsrichtung T (Pfeil) des Faserstoffsuspensionsteilstroms 7 (Pfeil) zudosiert werden würde.
Überdies kann, wie in gestrichelter Darstellung angedeutet, im jeweiligen Strömungskanal 6 eine weitere Buchse 20 stromabwärts der Buchse 9 vorgesehen sein, um einen entsprechenden Druckverlust für eine größtmögliche Volumenkonstanz zu erreichen.
Auch kann, wie in gestrichelter Darstellung angedeutet, der Außendurchmesser des Mittels 10 derart größer sein, dass die jeweilige Buchse 9 mit einer Einschnürung 21 versehen werden muss. Dabei reduziert die maximale Aufweitung der Buchse 9 die Geschwindigkeit des Faserstoffsuspensionsteilstroms 7 (Pfeil), verbessert jedoch die gewünschte Volumenkonstanz. Die maximale Geschwindigkeit des Faserstoffsuspensionsteilstroms (Pfeil) im Bereich der Einschnürung 21 kann dabei bis zu 15 m/s betragen. Zudem kann der einzelne Ringspalt 16 mit einer Verengung versehen sein, so dass sich die Verteilung des Fluidteilstroms 12 (Pfeil) auf den Austrittsquerschnitt verbessert.
In vorliegendem Ausführungsbeispiel sind die Mittel 10 zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen 12 (Pfeile) wenigstens eines Fluids 11 derart ausgebildet, dass die Strömungskanäle 6 wenigstens zweier benachbarter Spalten S.3, S.4 mit Fluidteilströmen 12 (Pfeile) versorgt werden. Alternativ könnten die Mittel 10 zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen 12 (Pfeile) wenigstens eines Fluids 11 auch derart ausgebildet sein, dass die Strömungskanäle 6 jeder Spalte oder zweier benachbarter Reihen mit Fluidteilströmen 12 (Pfeile) versorgt werden.
Das Turbulenzerzeugungsmittel kann, wie bereits ausgeführt, ein Turbulenzerzeuger 5 sein, in dessen Bereich die Mittel 10 zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen 12 (Pfeile) wenigstens eines Fluids 11 in die Vielzahl der Strömungskanäle 6 bei Erzeugung von Mischteilströmen 13 (Pfeile) vorgesehen sind. Hierbei weist der Turbulenzerzeuger 5 bevorzugt zumindest einen Turbulenzerzeugerblock auf und die Mittel 10 sind bevorzugt als Bestandteil des Turbulenzerzeugerblocks ausgebildet.
Das Turbulenzerzeugungsmittel kann aber auch, wie bereits ausgeführt, eine Röhrenbank 14 sein, in deren Bereich die Mittel 10 zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen 12 (Pfeile) wenigstens eines Fluids 11 in die Vielzahl der Strömungskanäle 6 bei Erzeugung von Mischteilströmen 13 (Pfeile) vorgesehen sind. Hierbei weist die Röhrenbank 14 bevorzugt zumindest einen Röhrenbankblock auf und die Mittel 10 sind bevorzugt als Bestandteil des Röhrenbankblocks ausgebildet.
Die Merkmale der in den 1a, 1b und 2 beschriebenen Ausführungsformen können für den Fachmann in nahe liegender Weise auch zumindest teilweise miteinander kombiniert werden.
Der in den 1a, 1b und 2 beschriebene Stoffauflauf 1 eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Stoffauflauf der eingangs genannten Art geschaffen wird, der eine weitestgehend unabhängige Zudosierung des zusätzlichen Fluids bei gewünschter Gesamtvolumenkonstanz des einzelnen, aus dem Faserstoffsuspensionsteilstrom und Fluidteilstrom gebildeten Mischteilstroms ermöglicht. Insbesondere wird auch die Wirkbreite des einzelnen Mischsystems im Vergleich mit den bekannten Mischsystemen merklich verkleinert.

1: Stoffauflauf
2: Faserstoffsuspension
3: Zuführvorrichtung
4: Querverteilrohr
5: Turbulenzerzeugungsmittel (Turbulenzerzeuger)
6: Strömungskanal
6.1 bis 6.44: Strömungskanal
7: Faserstoffsuspensionsteilstrom (Pfeil)
7.1 bis 7.44: Faserstoffsuspensionsteilstrom
8: Stoffauflaufdüse
9: Buchse
10: Mittel
11: Fluid
12: Fluidteilstrom (Pfeil)
12.1 bis 12.44: Fluidteilstrom
13: Mischteilstrom (Pfeil)
13.1 bis 13.44: Mischteilstrom
14: Turbulenzerzeugungsmittel (Röhrenbank)
15: Kammer
16: Ringspalt
17: Zudosieröffnung
18: Dichtungsmittel
18.1: O-Ring
19: Stromabwärtiger Bereich
20: Buchse
21: Einschnürung
A: Außendurchmesser
A_R: Reduzierter Außendurchmesser
A-A: Schnittlinie
D: Durchtrittsquerschnitt
L: Länge
M: Maschinenbreite
Q: Strömungsquerschnitt
S: Strömungsrichtung-Faserstoffsuspension (Pfeil)
S.1 bis S.11: Spalte
S.1, S.11: Randzone
T: Strömungsrichtung-Faserstoffsuspensionsteilstrom (Pfeil)
Z.1 bis Z.4: Zeile

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19926805 A1 [0002]

Claims

Stoffauflauf (1) einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension (2), mit mindestens einer die mindestens eine Faserstoffsuspension (2) zuführenden Zuführvorrichtung (3) und mit mindestens einem Turbulenzerzeugungsmittel (5, 14), in welchem beim Betrieb des Stoffauflaufs (1) die mindestens eine Faserstoffsuspension (2) durch eine Vielzahl von vorzugsweise in Zeilen (Z.1 bis Z.4) und in Spalten (13; 13.1 bis 13.44) angeordneten Strömungskanälen (6; 6.1 bis 6.44) strömt, dadurch in turbulente Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) aufgeteilt und nach dem Austritt aus dem Turbulenzerzeugungsmittel (5, 14) in einer vorzugsweise maschinenbreiten Kammer (15) wieder zusammengeführt wird, wobei in jedem einen Strömungsquerschnitt (Q) aufweisenden Strömungskanal (6; 6.1 bis 6.44) mindestens eine den Strömungsquerschnitt (Q) zumindest streckenweise verengende Buchse (9) angeordnet ist und wobei im Bereich des Turbulenzerzeugungsmittels (5, 14) Mittel (10) zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen (12; 12.1 bis 12.44) wenigstens eines Fluids (11) in die Vielzahl der Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) bei Erzeugung von Mischteilströmen (13; 13.1 bis 13.44) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Buchse (9) einseitig einen reduzierten Außendurchmesser (A_R) bei Ausbildung eines einseitig offenen Ringspalts (16) zwischen dem Strömungskanal (6; 6.1 bis 6.44) und der Buchse (9) aufweist, dass der jeweilige Strömungskanal (6; 6.1 bis 6.44) im Bereich des einseitig offenen Ringspalts (16) eine Zudosieröffnung (17) für den Fluidteilstrom (12; 12.1 bis 12.44) umfasst und dass die Mittel (10) zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen (12; 12.1 bis 12.44) wenigstens eines Fluids (11) in die Vielzahl der Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) über die jeweilige Zudosieröffnung (17) im Bereich des jeweiligen Ringspalts (16) vorgesehen sind, so dass im Bereich der jeweiligen Buchse (9) der aus dem Faserstoffsuspensionsteilstrom (7; 7.1 bis 7.44) und dem wenigstens einen aufgenommenen Fluidteilstrom (12; 12.1 bis 12.44) gebildete Mischteilstrom (13; 13.1 bis 13.44) gebildet wird.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (6, 6.1–6.11, 6.12–6.22, 6.23–6.33, 6.34–6.44) in einer Teilung (T) im Bereich von 15 bis 50 mm, vorzugsweise von 18 bis 35 mm, angeordnet sind.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (9) einen Außendurchmesser (A) im Bereich von 0,6·Teilung (T) bis 0,9·Teilung (T), vorzugsweise von 0,7·Teilung (T) bis 0,85·Teilung (T), und einen reduzierten Außendurchmesser (A_R) im Bereich von 0,2·Teilung (T) bis 0,8·Teilung (T), vorzugsweise von 0,3·Teilung (T) bis 0,7·Teilung (T), aufweist.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (9) eine Länge (L) im Bereich von 0,5·reduziertem Außendurchmesser (A_R) bis 50·reduziertem Außendurchmesser (A_R), vorzugsweise von 1,0·reduziertem Außendurchmesser (A_R) bis 5·reduziertem Außendurchmesser (A_R), aufweist.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Buchse (9) und dem Strömungskanal (6; 6.1 bis 6.44) mindestens ein Dichtungsmittel (18), insbesondere ein O-Ring (18.1), vorgesehen ist.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der einseitig offene Ringspalt (16) im stromabwärtigen Bereich (19) der Buchse (9) angeordnet ist, so dass der Fluidteilstrom (12; 12.1 bis 12.44) in Strömungsrichtung (T) des Faserstoffsuspensionsteilstroms (7; 7.1 bis 7.44) zudosiert wird.
Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der einseitig offene Ringspalt (16) im stromaufwärtigen Bereich der Buchse (9) angeordnet ist, so dass der Fluidteilstrom (12; 12.1 bis 12.44) entgegen der Strömungsrichtung (T) des Faserstoffsuspensionsteilstroms (7; 7.1 bis 7.44) zudosiert wird.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (10) zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen (12; 12.1 bis 12.44) wenigstens eines Fluids (11) derart ausgebildet sind, dass die Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) wenigstens zweier benachbarter Reihen mit Fluidteilströmen (12; 12.1 bis 12.44) versorgt werden.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (10) zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen (12; 12.1 bis 12.44) wenigstens eines Fluids (11) derart ausgebildet sind, dass die Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) jeder Spalte mit Fluidteilströmen (12; 12.1 bis 12.44) versorgt werden.
Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (10) zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen (12; 12.1 bis 12.44) wenigstens eines Fluids (11) derart ausgebildet sind, dass die Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) zweier benachbarter Spalten (S.3, S.4) mit Fluidteilströmen (12; 12.1 bis 12.44) versorgt werden.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbulenzerzeugungsmittel ein Turbulenzerzeuger (5) ist, in dessen Bereich die Mittel (10) zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen (12; 12.1 bis 12.44) wenigstens eines Fluids (11) in die Vielzahl der Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) bei Erzeugung von Mischteilströmen (13; 13.1 bis 13.44) vorgesehen sind.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbulenzerzeuger (5) zumindest einen Turbulenzerzeugerblock aufweist und dass die Mittel (10) als Bestandteil des Turbulenzerzeugerblocks ausgebildet sind.
Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Turbulenzerzeugungsmittel eine Röhrenbank (14) ist, in deren Bereich die Mittel (10) zur vorzugsweise geregelten Zudosierung von Fluidteilströmen (12; 12.1 bis 12.44) wenigstens eines Fluids (11) in die Vielzahl der Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) bei Erzeugung von Mischteilströmen (13; 13.1 bis 13.44) vorgesehen sind.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Röhrenbank (14) zumindest einen Röhrenbankblock aufweist und dass die Mittel (10) als Bestandteil des Röhrenbankblocks ausgebildet sind.
Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mit einem Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.