DE102007037006A1

DE102007037006A1 - Stoffauflauf einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn

Info

Publication number: DE102007037006A1
Application number: DE200710037006
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Ruf; Jörg Pichler; Konstantin Fenkl
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2007-08-06
Filing date: 2007-08-06
Publication date: 2009-02-12

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf (1) einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension (2), mit mindestens einer die wenigstens eine Faserstoffsuspension (2) zuführenden Zuführvorrichtung (3) und mit mindestens einem Turbulenzerzeugungsmittel (5; 11), in welchem beim Betrieb des Stoffauflaufs (1) die wenigstens eine Faserstoffsuspension (2) durch eine Vielzahl von in Zeilen (Z.1 bis Z.4) und in Spalten (S; S.n; S.1 bis S.11) angeordneten Strömungskanälen (6; 6.1 bis 6.44) strömt, dadurch in eine Strömungsrichtung (S) aufweisende Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) aufgeteilt und nach dem Austritt aus dem Turbulenzerzeugungsmittel (5; 11) in einer vorzugsweise maschinenbreiten Kammer (13) wieder zusammengeführt wird, wobei in dem Bereich des Turbulenzerzeugungsmittels (5; 11) Mittel (9; 14) zur Zudosierung von wenigstens einem Fluid (10) in Fluidteilströmen (10.A) in die Vielzahl der in die Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) aufgeteilten Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) der wenigstens einen Faserstoffsuspension (2) vorgesehen sind. Der erfindungsgemäße Stoffauflauf (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Auslassrichtung (R) für den einzelnen Fluidteilstrom (10.A) aufweisenden Mittel (9; 14) derart angeordnet sind, dass das Fluid (10) unmittelbar und/oder mittelbar den Faserstoffsuspensionsteilströmen (7; 7.1 bis 7.44) bei Erzeugung ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension, mit mindestens einer die wenigstens eine Faserstoffsuspension zuführenden Zuführvorrichtung und mit mindestens einem Turbulenzerzeugungsmittel, in welchem beim Betrieb des Stoffauflaufs die wenigstens eine Faserstoffsuspension durch eine Vielzahl von in Zeilen und in Spalten angeordneten Strömungskanälen strömt, dadurch in eine Strömungsrichtung aufweisende Faserstoffsuspensionsteilströme aufgeteilt und nach dem Austritt aus dem Turbulenzerzeugungsmittel in einer vorzugsweise maschinenbreiten Kammer wieder zusammengeführt wird, wobei in dem Bereich des Turbulenzerzeugungsmittels Mittel zur Zudosierung von wenigstens einem Fluid in Fluidteilströmen in die Vielzahl der in die Strömungskanäle aufgeteilten Faserstoffsuspensionsteilströme der wenigstens einen Faserstoffsuspension vorgesehen sind.
Ein derartiger Stoffauflauf ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 26 805 A1 bekannt. Der dargestellte Stoffauflauf weist ein als Dosierrohr ausgebildetes Mittel zur Zudosierung eines Fluids in einen Stoffsuspensionsstrom eines Turbulenzrohrs auf. Das Dosierrohr ist hierzu mit mindestens einer seitlichen Öffnung ausgestattet, der mindestens eine Öffnung im Turbulenzrohr zugeordnet ist. Das Fluid wird dem Stoffsuspensionsstrom des Turbulenzrohrs folglich senkrecht, also unter einem Winkel von 90° zudosiert.
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. Ver größert 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 wenigstens einen zusätzlichen Fluids bei gewünschter Gesamtvolumenkonstanz des einzelnen, aus dem Faserstoffsuspensionsteilstrom und Fluidteilstrom gebildeten Mischteilstroms ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die mindestens eine Auslassrichtung für den einzelnen Fluidteilstrom aufweisenden Mittel derart angeordnet sind, dass das Fluid unmittelbar und/oder mittelbar den Faserstoffsuspensionsteilströmen bei Erzeugung von Mischteilströmen zuführbar ist, wobei bei der direkten Zuführung des einzelnen Fluidteilstroms dessen Auslassrichtung aus dem Mittel unter einem Winkel von 95 bis 160°, vorzugsweise von 100 bis 140°, insbesondere von 135°, zu der Strömungsrichtung der Faserstoffsuspensionsteilströme verläuft und wobei bei der indirekten Zuführung des einzelnen Fluidteilstroms dessen Auslassrichtung aus dem Mittel unter einem Winkel von 160 bis 180°, vorzugsweise von 170 bis 180°, zu der Strömungsrichtung der Faserstoffsuspensionsteilströme verläuft.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst, da durch die Erfindung eine weitestgehend unabhängige, direkte oder indirekte Zudosierung des wenigstens einen zusätzlichen Fluids in einem so genannten „Gegenstromverfahren" bei gewünschter Gesamtvolumenkonstanz des einzelnen, aus dem Faserstoffsuspensionsteilstrom und Fluidteilstrom gebildeten Mischteilstroms ermöglicht wird. Dabei bewirkt eine geringe Dynamik die gewünschte geringe Verlustenergie, so dass eine erfindungsgemäße Anordnung der Strömungskanäle bei verhältnismäßig geringen nachgeschalteten Druckverlusten realisierbar ist.
Auch können die Strömungskanäle unabhängig von dem 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.
Weiterhin erbringt der erfindungsgemäße Stoffauflauf den Vorteil eines größtmöglichen Freiheitsgrads in der Anordnung und in der Ausgestaltung sowohl der Strömungskanäle als auch der Mittel.
Zudem können mittels des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs die gestellten Forderungen nach größtmöglichen Strömungsquerschnitten bei relativ langsamen Strömungsgeschwindigkeiten mit geringem Aufwand realisiert werden.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Mittel mittig oder annähernd mittig zwischen den in Spalten angeordneten Strömungskanälen angeordnet sind, wodurch die Strömungsflächen der benachbarten Strömungskanäle zumindest bereichsweise verkleinert werden. Die vorgeschlagene Anordnung erbringt den Vorteil einer größtmöglichen Symmetrie in den einzelnen Strömungskanälen. Selbstverständlich können die Mittel aber auch außermittig angeordnet sein, um beispielsweise den einzelnen Fluidteilstrom möglichst zentral in den dazugehörigen Faserstoffsuspensionsteilstrom einbringen zu können Die Änderung der Strömungsflächen bewirkt unter anderem eine günstige Turbulenzänderung zumindest innerhalb des Faserstoffsuspensionsteilstroms. Die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids kann durch reihenweises Variieren der Geometrien der Strömungskanäle in gewissem Maße konstant gehalten werden. Die zumindest bereichsweisen Verkleinerungen der Strömungsflächen der benachbarten Strömungskanäle nehmen bevorzugt Werte im Bereich von 5 bis 95%, vorzugsweise von mehr als 50%, der lichten Strömungsflächen der benachbarten Strömungskanäle an.
Hinsichtlich der Zudosierung des wenigstens einen Fluids mittels der Mittel bestehen nun mehrere vorteilhafte Möglichkeiten:

– das jeweilige Mittel dosiert mehreren, vorzugsweise allen Strömungskanälen ausschließlich einer benachbarten Spalte die einzelnen Fluidteilströme des wenigstens einen Fluids zu;
– das jeweilige Mittel dosiert mehreren, vorzugsweise allen Strömungskanälen der beiden benachbarten Spalten die einzelnen Fluidteilströme des wenigstens einen Fluids zu;
– benachbarte Mittel sind vorzugsweise senkrecht, das heißt in Höhenrichtung (z-Richtung) zur Strömungsrichtung der Faserstoffsuspensionsteilströme und in einer Reihe angeordnet oder sie sind in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspensionsteilströme zueinander versetzt angeordnet, wobei sie bei einer zueinander versetzten Anordnung bevorzugt in mindestens zwei Reihen abwechselnd zueinander versetzt angeordnet sind; oder
– mindestens zwei Mittel sind in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspensionsteilströme hintereinander angeordnet, wobei sie hierbei bevorzugt derart ausgebildet sind, dass jeweils die einzelnen Fluidteilströme des wenigstens einen Fluids in unterschiedliche Strömungskanäle zudosiert werd oder dass jeweils die einzelnen Fluidteilströme des wenigstens einen Fluids in gleiche Strömungskanäle zudosiert werden.

Diese Möglichkeiten begünstigen eine Vielzahl an vorteilhaften Zudosiermöglichkeiten. So können beispielsweise durch ein erstes Mittel die Strömungskanäle einer geraden Zeile und durch ein zweites Mittel die Strömungskanäle einer ungeraden Zeile des Turbulenzerzeugungsmittels mit einem Fluid versorgt werden. Auch können Fluide mit unterschiedlichen Qualitäten selektiv und gestaffelt zudosiert werden.
Das Fluid ist, wie bereits ausgeführt, bei der unmittelbaren Zuführung den Faserstoffsuspensionsteilströmen der wenigstens einen Faserstoffsuspension bei Erzeugung von Mischteilströmen direkt zuführbar, wobei die Auslassrichtung des einzelnen Fluidteilstroms des wenigstens einen Fluids aus dem Mittel unter einem Winkel von 95 bis 160°, vorzugsweise von 100 bis 140°, insbesondere von 135°, zu der Strömungsrichtung der Faserstoffsuspensionsteilströme verläuft.
Hingegen ist das Fluid, wiederum wie bereits ausgeführt, bei der mittelbaren Zuführung den Faserstoffsuspensionsteilströmen der wenigstens einen Faserstoffsuspension bei Erzeugung von Mischteilströmen indirekt zuführbar, wobei die Auslassrichtung des einzelnen Fluidteilstroms des wenigstens einen Fluids aus dem Mittel unter einem Winkel von 160 bis 180°, vorzugsweise von 170 bis 180°, zu der Strömungsrichtung der Faserstoffsuspensionsteilströme verläuft, so dass die Fluidteilströme des wenigstens einen Fluids jeweils über eine in das Mittel und/oder in das Turbulenzerzeugungsmittel eingebrachte Tasche den Faserstoffsuspensionsteilströmen der wenigstens einen Faserstoffsuspension zugeführt werden. Hierbei kann die Auslassrichtung des einzelnen Fluidteilstroms des wenigstens einen Fluids aus dem Mittel bevorzugt unter einem Winkel von 180° oder annähernd 180° zu der Strömungsrichtung der Faserstoffsuspensionsteilströme verlaufen, so dass die Fluidteilströme des wenigstens einen Fluids jeweils über eine in das Mittel und/oder in das Turbulenzerzeugungsmittel eingebrachte Tasche wenigstens zwei oder vier benachbarten Faserstoffsuspensionsteilströmen der wenigstens einen Faserstoffsuspension zugeführt werden. Somit ist also die gleichzeitige Zudosierung eines Fluidteilstroms des wenigstens einen Fluids in mehrere zueinander benachbarte Strömungskanäle möglich. Die Tasche kann eine funktionsmäßig optimierte Ausnehmung in dem Turbulenzerzeugungsmittel sein, hergestellt beispielsweise durch Fräsen oder Erodieren.
Weiterhin ist die Strömungsfläche des Mittels in Strömungsrichtung des wenigstens einen Fluids bevorzugt zumindest streckenweise konstant, wobei zudem die Querschnittsfläche des Mittels vorzugsweise konstant ist. Hierdurch lässt sich einerseits eine gute Verteilung der Teilströme erreichen, andererseits können Strömungstoträume weitestgehend, vorzugsweise sogar vollständig vermieden werden.
Die Strömungsfläche des Mittels verjüngt sich in Strömungsrichtung des wenigstens einen Fluids bevorzugt zumindest streckenweise kontinuierlich und/oder sprunghaft, wobei die Querschnittsfläche des Mittels vorzugsweise konstant ist. Im Falle einer kontinuierlichen Verjüngung der Querschnittsfläche des Mittels kann unter bestimmten Umständen die Strömungsgeschwindigkeit des im Mittel fließenden Fluidstroms konstant gehalten werden. Überdies werden Strömungstoträume weitestgehend, vorzugsweise sogar vollständig vermieden.
Im Hinblick auf eine bestmögliche gegenseitige maßliche Unabhängigkeit weisen die in dem Turbulenzerzeugungsmittel in Spalten angeordneten Strömungskanäle eine Teilung im Bereich von 10 bis 50 mm, vorzugsweise von 25 oder 33 mm, auf. Die Teilung der Mittel kann je nach Ausführungsform gleich oder doppelt der Teilung der Strömungskanäle sein.
Ferner sind die in dem Turbulenzerzeugungsmittel in Spalten angeordneten Strömungskanäle in ihrem jeweiligen Anfangsbereich bevorzugt als ein Diffusor ausgebildet, so dass die Strömungsgeschwindigkeit der Faserstoffsuspensionsteilströme verlangsamt wird.
Auch kann das Mittel an seiner stromabwärtigen Außenkontur und im Bereich der benachbarten Strömungskanäle Ausschnitte aufweisen, die als Abrisskanten auf die vorbeigeführten Mischteilströme wirken. Somit kann der in dem jeweiligen Strömungskanal herrschende Druckverlust besser definiert und kontrolliert werden. Alternativ oder ergänzend kann das Mittel an seiner Außenkontur und im Bereich der benachbarten Strömungskanäle mindestens eine Leiteinrichtung aufweisen, die auf die vorbeigeführten Mischteilströme wirken und eine bessere Vermischung der beiden Teilströme bewirken.
Damit der Durchsatz und damit zusätzlich der Gesamtvolumenstrom zur Regelung der Faserorientierung geregelt werden kann, ist das Mittel bevorzugt zumindest über einen Teil seiner Länge um seine Längsachse drehbar ausgebildet. So kann das Mittel starr in einem Bauteil aufgenommen sein, wohingegen der die Fluidteilströme ausgebende Teil des Mittels drehbar ausgebildet ist.
Im Hinblick auf eine sinnvolle praktische Ausführung ist das Mittel zur Zudosierung von dem wenigstens einen Fluid bevorzugt ein Dosierrohr. Dieses Dosierrohr mit einer beispielsweise kreisrunden Querschnittsfläche kann in eine in das Turbulenzerzeugungsmittel eingebrachte Bohrung eingeführt werden. Sollte das Dosierrohr keine kreisrunde Querschnittsfläche aufweisen, so ist in dem Turbulenzerzeugungsmittel eben eine entsprechende Aussparung einzubringen.
Ferner weist das Mittel bevorzugt eine Vielzahl von Zudosieröffnungen für die Fuildteilströme des wenigstens einen Fluids auf, wobei die jeweilige Zudosieröffnungen eine vorzugsweise kreisrunde, eine längliche, insbesondere ovale oder langlochartige, eine rechteckige, insbesondere quadratische, oder ähnliche Querschnittsfläche aufweist. Somit ist je nach konstruktiver und maßlicher Ausführungsform jeweils eine optimale Querschnittsfläche für die entsprechende Zudosieröffnung gegeben. Die Zudosieröffnung liegt höhenmäßig vorzugsweise auf oder annähernd auf der Mittellinie des dazugehörigen Strömungskanals. Die Querschnittfläche der einzelnen Zudosieröffnung kann sich entlang der Öffnungslänge vorzugsweise stufenartig erweitern.
Unter praktischen Gesichtspunkten ist das Turbulenzerzeugungsmittel in erster Ausgestaltung ein Turbulenzerzeuger, in welchem beim Betrieb des Stoffauflaufs die wenigstens eine Faserstoffsuspension durch eine Vielzahl von in Zeilen und in Spalten angeordneten Strömungskanälen strömt, dadurch in eine Strömungsrichtung aufweisende Faserstoffsuspensionsteilströme aufgeteilt und nach dem Austritt aus dem Turbulenzerzeugungsmittel in einer vorzugsweise maschinenbreiten Kammer wieder zusammengeführt wird, wobei in dem Bereich des Turbulenzerzeugungsmittels Mittel zur Zudosierung von wenigstens einem Fluid in Fluidteilströmen in die Vielzahl der in die Strömungskanäle aufgeteilten Faserstoffsuspensionsteilströme der wenigstens einen Faserstoffsuspension vorgesehen sind. Im Bereich des Turbulenzerzeugers sind dann Mittel zur Zudosierung von wenigstens einem Fluid in die Vielzahl der Strömungskanäle vorgesehen.
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 ist das Turbulenzerzeugungsmittel eine Röhrenbank, in welcher beim Betrieb des Stoffauflaufs die wenigstens eine Faserstoffsuspension durch eine Vielzahl von in Zeilen und in Spalten angeordneten Strömungskanälen strömt, dadurch in eine Strömungsrichtung aufweisende Faserstoffsuspensionsteilströme aufgeteilt und nach dem Austritt aus dem Turbulenzerzeugungsmittel in einer vorzugsweise maschinenbreiten Kammer wieder zusammengeführt wird, wobei in dem Bereich des Turbulenzerzeugungsmittels Mittel zur Zudosierung von wenigstens einem Fluid in Fluidteilströmen in die Vielzahl der in die Strömungskanäle aufgeteilten Faserstoffsuspensionsteilströme der wenigstens einen Faserstoffsuspension vorgesehen sind. Im Bereich der Röhrenbank sind dann Mittel zur Zudosierung von wenigstens einem Fluid in die Vielzahl der Strömungskanäle vorgesehen.
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.
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.
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 des mindestens einen Turbulenzerzeugungsmittels des Stoffauflaufs der 1A und 1B entgegen der Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension;
3 bis 8 ausschnittsweise Längsschnitte durch verschiedene Ausführungsformen eines Turbulenzerzeugungsmittels eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufs;
9 und 10A zwei Querschnitte durch verschiedene Ausführungsformen eines Mittels eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufs; und
10B bis 10C zwei Ansichten des in der 10A dargestellten Mittels.
Die 1A und 1B zeigen vertikale Längsschnitte durch Stoffaufläufe 1 einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn aus einer Faserstoffsuspension 2. Die dargestellten Stoffaufläufe 1 können selbstverständlich auch als Mehrschichtenstoffaufläufe ausgebildet sein, die zumindest zwei vorzugsweise unterschiedliche Faserstoffsuspensionen zur Herstellung einer Faserstoffbahn verwenden. Die Faserstoffbahn kann dabei insbesondere eine Papier- oder Kartonbahn 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 (2) angeordneten Strömungskanälen 6 (6.1 bis 6.44) (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 eine Strömungsrichtung S (Pfeil) aufweisende Faserstoffsuspensionsteilströme 7 (7.1 bis 7.44) (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.
Ferner sind im Bereich des Turbulenzerzeugers 5 Mittel 9 zur Zudosierung von wenigstens einem Fluid 10 in Fluidteilströmen 10.A (Pfeil) in die Vielzahl der Strömungskanäle 6 (6.1 bis 6.44) (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.
Im 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 11 (weiteres Turbulenzerzeugungsmittel) als eine vorzugsweise maschinenbreite Kammer 13 auf. Die auch als Zwischenkammer bezeichnete Kammer 13 kann in weiterer Ausgestaltung mehrere Trennwände aufweisen, die sie zumindest streckenweise in mehrere sektionierte Teilkammern unterteilt.
Die Röhrenbank 11 weist eine Vielzahl von vorzugsweise in Zeilen Z.1 bis Z.4 und in Spalten S.1 bis S.11 (2) angeordneten Strömungskanälen 6 (6.1 bis 6.44) (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 (7.1 bis 7.44) (2) aufgeteilt und nach dem Austritt aus der Röhrenbank 11 in der vorzugsweise maschinenbreiten Kammer 13 wieder zusammengeführt wird.
Ferner sind im Bereich der Röhrenbank 11 Mittel 9 zur Zudosierung von wenigstens einem Fluid 10 in Fluidteilströmen 10.A (Pfeil) in die Vielzahl der Strömungskanäle 6 (6.1 bis 6.44) (2) vorgesehen.
Für den Fachmann ist es selbstverständlich, dass auch der Turbulenzerzeuger 5 Mittel 9 zur Zudosierung von wenigstens einem Fluid 10 in die Vielzahl der Strömungskanäle 6 (6.1 bis 6.44) (2) aufweisen können. Die Mittel 9 sind hierbei gestrichelt dargestellt. Dabei können die Zeilenanzahl und die Spaltenanzahl der beiden Turbulenzerzeugungsmittel 5, 11 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 9 können das jeweilige Fluid 10 sowohl von oben, von unten als auch beidseitig zuführen. Sollten wenigstens zwei Mittel 9 vorhanden sein, wie dies in der 1B angedeutet ist, so können das Fluid 10 in weiterer Ausgestaltung auch von gegenüber liegenden Seiten zugeführt werden.
Die 2 zeigt eine schematische Ansicht des Turbulenzerzeugungsmittels 5 bzw. 11 des Stoffauflaufs 1 der 1A und 1B 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 be sitzen, welche nicht explizit dargestellt sind. Zudem kann die Teilung der in den Spalten S.1 bis S.11 angeordneten Strömungskanäle 6.1 bis 6.44 über die Maschinenbreite M unterschiedlich sein. So können beispielsweise die randseitigen Teilungen größer als die mittigen Teilungen sein. Lediglich beispielhaft sind die Faserstoffsuspensionsteilströme 7.1, 7.11, 7.34 und 7.44 angegeben.
Die 3 bis 8 zeigen nun ausschnittsweise Längsschnitte durch verschiedene Ausführungsformen eines Turbulenzerzeugungsmittels 5 bzw. 11 eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufs 1.
Den in den 3 bis 8 dargestellten Ausführungsformen ist allesamt gemeinsam, dass die mindestens eine Auslassrichtung R (Pfeil) für den einzelnen Fluidteilstrom 10.A (Pfeil) aufweisenden Mittel 9 derart angeordnet sind, dass das Fluid 10 unmittelbar und/oder mittelbar den Faserstoffsuspensionsteilströmen 7 (Pfeil) bei Erzeugung von Mischteilströmen 12 (Pfeil) zuführbar ist, wobei bei der direkten Zuführung des einzelnen Fluidteilstroms 10.A (Pfeil) dessen Auslassrichtung R (Pfeil) aus dem Mittel 9 unter einem Winkel α von 95 bis 160°, vorzugsweise von 100 bis 140°, insbesondere von 135°, zu der Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspensionsteilströme 7 (Pfeil) verläuft (3 bis 5) und wobei bei der indirekten Zuführung des einzelnen Fluidteilstroms 10.A (Pfeil) dessen Auslassrichtung R (Pfeil) aus dem Mittel 9 unter einem Winkel α von 160 bis 180°, vorzugsweise von 170 bis 180°, zu der Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspensionsteilströme 7 (Pfeil) verläuft (6 bis 8).
Der Winkel α und die Strömungsrichtung S (Pfeil) sind der Übersicht halber zumindest einmal in jeder Figur dargestellt.
Das Fluid 10 besteht in bevorzugter Weise aus Wasser, insbesondere Klarwasser, und/oder aus einer Faserstoffsuspension, insbesondere Siebwasser, deren Konzentration sich von der durchschnittlichen Konzentration der wenigstens einen Faserstoffsuspension 2 in dem Stoffauflauf 1 (1A und 1B) unterscheidet.
Weiterhin sind die Mittel 9 zur Zudosierung von dem wenigstens einen Fluid 10 ein jeweiliges Dosierrohr 14. Dieses jeweilige Dosierrohr 14 weist in vorliegenden Ausführungsformen eine Querschnittsfläche A.14 auf, so dass es eine in das Turbulenzerzeugungsmittel 5 bzw. 11 eingebrachte Bohrung 15 einführbar ist. In diesem Fall kann das Mittel 9 zumindest über einen Teil seiner Länge um seine Längsachse L (vgl. 8) drehbar ausgebildet sein. Sollte das Dosierrohr 14 keine kreisrunde Querschnittsfläche A.14 aufweisen, so ist in dem Turbulenzerzeugungsmittel 5 bzw. 11 eben eine entsprechende Aussparung einzubringen.
Das einzelnen Dosierrohr 14 weist eine Vielzahl von Zudosieröffnungen 16 für die Fuildteilströme 10.A (Pfeil) des wenigstens einen Fluids 10 auf, wobei die jeweilige Zudosieröffnungen 16 eine vorzugsweise kreisrunde, eine längliche, insbesondere ovale oder langlochartige, eine rechteckige, insbesondere quadratische, oder ähnliche Querschnittsfläche A.16 aufweist (9). Die Anzahl der Zudosieröffnungen 16 entspricht im Regelfall der Anzahl der Zeilen des Turbulenzerzeugungsmittels 5 bzw. 11. Zudem liegt die jeweilige Zudosieröffnung 16 der Ausführungen der 3 bis 7 höhenmäßig vorzugsweise auf oder annähernd auf der Mittellinie des dazugehörigen Strömungskanals 6.
Anzumerken ist noch, dass die Hauptlängsachse H der einzelnen Zudosieröffnung 16 der Auslassrichtung R (Pfeil) für den jeweiligen Fluidteilstrom 10.A (Pfeil) entspricht (vgl. 9).
Die Mittel 9 sind mittig oder annähernd mittig zwischen den in Spalten S.n angeordneten Strömungskanälen 6 angeordnet, wodurch die Strömungsflächen F.9 der benachbarten Strömungskanäle 6 zumindest bereichsweise verkleinert werden. Die zumindest bereichsweisen Verkleinerungen der Strömungsflächen F.9 der benachbarten Strömungskanäle 6 nehmen Werte im Bereich von 5 bis 95%, vorzugsweise von mehr als 50%, der lichten Strömungsflächen F.6 der benachbarten Strömungskanäle 6 an (vgl. 8, links unten).
Weiterhin sind die in dem Turbulenzerzeugungsmittel 5 bzw. 11 in Spalten S.n angeordneten Strömungskanäle 6 in ihrem jeweiligen Anfangsbereich als ein Diffuser 24 ausgebildet, so dass die Strömungsgeschwindigkeit v.7 (Pfeil) der Faserstoffsuspensionsteilströme 7 (Pfeil) verlangsamt wird (3 bis 5).
Zudem weisen die in dem Turbulenzerzeugungsmittel 5 bzw. 11 in Spalten S.n angeordneten Strömungskanäle 6 eine Teilung T.6 im Bereich von 10 bis 50 mm, vorzugsweise von 25 oder 33 mm, auf. Die Teilung T.9 der Mittel 9 kann je nach Ausführungsform gleich oder doppelt der Teilung T.6 der Strömungskanäle 6 sein (vgl. 3 und 4).
In der in der 3 dargestellten Ausführungsform ist das Turbulenzerzeugungsmittels 5 bzw. 11 derart ausgestaltet, dass das jeweilige Mittel 9 mehreren, vorzugsweise allen Strömungskanälen 6 ausschließlich einer benachbarten Spalte S.n die einzelnen Fluidteilströme 10.A (Pfeil) des wenigstens einen Fluids 10 zudosiert. Die Teilung T.9 der Mittel 9 ist somit gleich der Teilung T.6 der Strömungskanäle 6.
Hingegen ist in der in der 4 dargestellten Ausführungsform das Turbulenzerzeugungsmittels 5 bzw. 11 derart ausgestaltet, dass das jeweilige Mittel 9 mehreren, vorzugsweise allen Strömungskanälen 6 der beiden benachbarten Spalten S.n die einzelnen Fluidteilströme 10.A (Pfeil) des wenigstens einen Fluids 10 zudosiert. Die Teilung T.9 der Mittel 9 ist somit gleich der Teilung T.6 der Strömungskanäle 6.
Das sich in dem linken Strömungskanal 6 erstreckende Mittel 9 weist zudem und beispielhaft an seiner stromabwärtigen Außenkontur K.9 und im Bereich des benachbarten Strömungskanals 6 eine lediglich angedeutete Ausschnitte 17 auf, die im Sinne einer Abrisskante 18 auf den vorbeigeführten Mischteilstrom 12 wirkt. Selbstverständlich können auch die weiteren Mittel 9 mit derartigen Ausschnitten 17 versehen sein (vgl. 10A bis 10C).
Die in den beiden 3 und 4 dargestellten Mittel 9 sind senkrecht, das heißt in Höhenrichtung (z-Richtung) zur Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspensionsteilströme 7 (Pfeil) und in einer Reihe R angeordnet. In Breitenrichtung (y-Richtung) können die Mittel 9 sowohl senkrecht als unter einem Neigungswinkel angeordnet sein. Die Anordnung der Mittel 9 kann in weiterer, dem Fachmann bekannter und somit nicht explizit dargestellter Ausgestaltung auch wie folgt aussehen. benachbarte Mittel können in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspensionsteilströme zueinander versetzt angeordnet sein, benachbarte Mittel können in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspensionsteilströme in mindestens zwei Reihen abwechselnd zueinander versetzt angeordnet sein und/oder mindestens zwei Mittel können in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspensionsteilströme hintereinander angeordnet sein, wobei die mindestens zwei in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspensionsteilströme hintereinander angeordneten Mittel derart ausgebildet sein können, dass jeweils die einzelnen Fluidteilströme des wenigstens einen Fluids in unterschiedliche oder gleiche Strömungskanäle zudosiert wird. Für den Fachmann liegt es selbstverständlich auf der Hand, dass die dargelegten Ausgestaltungen auch ohne jegliche Einschränkungen miteinander kombiniert werden können, sowohl paar- als auch gruppenweise.
Das in den 3 und 4 dargestellte Turbulenzerzeugungsmittel ist ein dem Fachmann bekannter Turbulenzerzeuger 5, wobei im Bereich des Turbulenzerzeugers 5 die Mittel 9 zur Zudosierung von wenigstens einem Fluid 10 in die Vielzahl der Strömungskanäle 6 vorgesehen sind. Hierbei weist der Turbulenzerzeuger 5 zumindest einen Turbulenzerzeugerblock auf und die Mittel 9 sind als Bestandteil des Turbulenzerzeugerblocks ausgebildet.
Die 5 zeigt eine der in der 4 dargestellten Ausführungsform ähnliche Ausführungsform des Turbulenzerzeugungsmittels 5 bzw. 11. Bezüglich der Ausgestaltung der Mittel 9 wird auf die 3 und 4 verwiesen.
Auch ist das dargestellte Turbulenzerzeugungsmittel wiederum ist ein dem Fachmann bekannter Turbulenzerzeuger 5, wobei im Bereich des Turbulenzerzeugers 5 die Mittel 9 zur Zudosierung von wenigstens einem Fluid 10 in die Vielzahl der Strömungskanäle 6 vorgesehen sind. Hierbei weist der Turbulenzerzeuger 5 zumindest einen Turbulenzerzeugerblock auf, jedoch sind die Mittel 9 als Bestandteil eines stromaufwärts des Turbulenzerzeugerblocks angeordneten Bauteils 19 ausgebildet.
Das in den 3 bis 5 dargestellte Turbulenzerzeugungsmittel 5 könnte selbstverständlich auch eine dem Fachmann bekannte und in der 2 angedeutete Röhrenbank 11 sein.
Wie bereits erwähnt, verläuft die Auslassrichtung R (Pfeil) des Fluids 10 bzw. des einzelnen Fluidteilstroms 10.A (Pfeil) bei der der unmittelbaren Zuführung, also bei der direkten Zuführung aus dem Mittel 9 unter einem Winkel α von 95 bis 160°, vorzugsweise von 100 bis 140°, insbesondere von 135°, zu der Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspensionsteilströme 7 (Pfeil). Eine derartige unmittelbare, also direkte Zuführung erfolgt beispieisweise in den Ausführungen der 3 bis 5 statt.
In den in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsformen verläuft die jeweilige Auslassrichtung R (Pfeil) des einzelnen Fluidteilstroms 10.A (Pfeil) des wenigstens einen Fluids 10 aus dem Mittel 9 unter einem Winkel α von 180° oder annähernd 180° zu der Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspensionsteilströme 7 (Pfeil), so dass die Fluidteilströme 10.A (Pfeil) des wenigstens einen Fluids 10 jeweils über eine in das Mittel 9 eingebrachte Tasche 20 den Faserstoffsuspensionsteilströmen 7 (Pfeil) der wenigstens einen Faserstoffsuspension 2 zugeführt werden. Die Tasche 20 kann selbstverständlich auch in das Turbulenzerzeugungsmittel 5 bzw. 11 oder sowohl in das Mittel 9 als auch in das Turbulenzerzeugungsmittel 5 bzw. 11 eingebracht sein.
In der Ausführung der 6 speist ein Fluidteilstrom 10.A (Pfeil) nur einen benachbarten Faserstoffsuspensionsteilstrom 7 (Pfeil), so dass die Teilung T.9 der Mittel 9 gleich der Teilung T.6 der Strömungskanäle 6 ist.
Hingegen speist in der Ausführung der 7 ein Fluidteilstrom 10.A (Pfeil) beide benachbarten Faserstoffsuspensionsteilströme 7 (Pfeil). Wird ein Faserstoffsuspensionsstrom 7 (Pfeil) beidseitig gespeist, so ist die Teilung T.9 der Mittel 9 gleich der Teilung T.6 der Strömungskanäle 6. Wird hingegen ein Faserstoffsuspensionsstrom 7 (Pfeil) nur einseitig gespeist, so ist die Teilung T.9 der Mittel 9 doppelt der Teilung T.6 der Strömungskanäle 6.
Die Ausführung der 8 stellt im Grunde eine spezielle Ausführungsform der Ausführungen der 6 und 7 dar. Im Gegensatz dazu liegt die jeweilige Zudosieröffnung 16 höhenmäßig vorzugsweise mittig oder annähernd mittig zwischen den Mittellinien von benachbarten Strömungskanälen 6. Die jeweilige Auslassrichtung R (Pfeil) des einzelnen Fluidteilstroms 10.A (Pfeil) des wenigstens einen Fluids 10 aus dem Mittel 9 verläuft auch unter einem Winkel α von 180° oder annähernd 180° zu der Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspensionsteilströme 7 (Pfeil), so dass die Fluidteilströme 10.A (Pfeil) des wenigstens einen Fluids 10 jeweils über eine in das Mittel 9 eingebrachte Tasche 20 wenigstens zwei Faserstoffsuspensionsteilströmen 7 (Pfeil) der wenigstens einen Faserstoffsuspension 2 zugeführt werden. Die Tasche 20 kann selbstverständlich auch in das Turbulenzerzeugungsmittel 5 bzw. 11 oder sowohl in das Mittel 9 als auch in das Turbulenzerzeugungsmittel 5 bzw. 11 eingebracht sein. Je nach Ausgestaltung der Tasche 20 können von einem Fluidteilstrom 10.A (Pfeil) auch vier benachbarte Faserstoffsuspensionsteilströmen 7 (Pfeil) der wenigstens einen Faserstoffsuspension 2 gespeist werden oder es können von zwei Fluidteilströmen 10.A (Pfeil) zwei benachbarte Faserstoffsuspensionsteilströme 7 (Pfeil) der wenigstens einen Faserstoffsuspension gespeist werden.
In der Ausführung der 8 ist überdies ersichtlich, dass die Strömungsfläche 21 des Mittels 9 in Strömungsrichtung S (Pfeil) des wenigstens einen Fluids 10 zumindest streckenweise konstant ist, wobei die Querschnittsfläche A.9 des Mittels 9 vorzugsweise konstant ist. Auch kann die Strömungsfläche 21 des Mittels 9 sich in Strömungsrichtung SR (Pfeil) des wenigstens einen Fluids 10 zumindest streckenweise kontinuierlich und/oder sprunghaft verjüngen, wobei die Querschnittsfläche A.9 des Mittels 9 vorzugsweise konstant ist.
Wiederum wie bereits erwähnt, verläuft die Auslassrichtung R (Pfeil) des Fluids 10 bzw. des einzelnen Fluidteilstroms 10.A (Pfeil) bei der der mittelbaren Zuführung, also bei der indirekten Zuführung aus dem Mittel 9, wie bereits erwähnt, unter einem Winkel α von 160 bis 180°, vorzugsweise von 170 bis 180°, zu der Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspensionsteilströme 7 (Pfeil). Eine derartige mittelbare, also indirekte Zuführung erfolgt beispielsweise in den Ausführungen der 6 bis 8 statt.
Die 9 und 10A zeigen zwei Querschnitte durch verschiedene Ausführungsformen eines Mittels 9 eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufs 1.
Das in der 9 dargestellte Mittel 9 weist eine Vielzahl von Zudosieröffnungen 16 für die Fuildteilströme 10.A (Pfeil) des wenigstens einen Fluids 10 auf. Die jeweilige Zudosieröffnungen 16 kann dabei eine vorzugsweise kreisrunde, eine längliche, insbesondere ovale oder langlochartige, eine rechteckige, insbesondere quadratische, oder ähnliche Querschnittsfläche A.16 aufweisen.
Die Querschnittfläche A.16 der dargestellten Zudosieröffnung 16 erweitert sich entlang der Öffnungslänge L.16 stufenartig. Die Erweiterung kann aber auch kontinuierlich oder kurvenartig erfolgen. Damit ausreichend Material für die Erweiterung zur Verfügung steht, kann die Mittellinie der Strömungsfläche 21 des Mittels 9 exzentrisch angeordnet sein.
Auch das in der 10A dargestellte Mittel 9 weist eine Vielzahl von Zudosieröffnungen 16 für die Fuildteilströme 10.A (Pfeil) des wenigstens einen Fluids 10 auf. Zusätzlich weist das Mittel 9 zumindest an seiner rechten Außenkontur K.9 und im Bereich der benachbarten Strömungskanäle 6 mindestens eine Leiteinrichtung 22 auf, die auf die vorbeigeführten Mischteilströme 12 (Pfeil) wirken. Die Leiteinrichtung 22 ist beispielsweise eine in die Außenkontur K.9 des Mittels 9 eingebrachte Kontur 23 unterschiedlichster Ausgestaltung.
Auch weist das Mittel 9 eine Tasche 20 auf, mittels welcher die Fluidteilströme 10.A (Pfeil) des wenigstens einen Fluids 10 den Faserstoffsuspensionsteilströmen 7 (Pfeil) der wenigstens einen Faserstoffsuspension zugeführt werden.
Die beiden 10B bis 10C zeigen zwei Ansichten des in der 10A dargestellten Mittels 9 gemäß den Ansichtspfeilen B (10B) und C (10C). Dabei ist jeweils deutlich die an dem Mittel 9 angebrachte Leiteinrichtung 22 mit ihrer entsprechenden Kontur 23 erkennbar.
Die Merkmale der in den 3 bis 9 und 10A bis 10C beschriebenen Ausführungsformen können für den Fachmann in nahe liegender Weise auch zumindest teilweise miteinander kombiniert werden.
Der in den 1 bis 9 und 10A bis 10C beschriebene Stoffauflauf 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.

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: Mittel
10: Fluid
10.A: Fluidteilstrom (Pfeil)
11: Turbulenzerzeugungsmittel (Röhrenbank)
12: Mischteilstrom (Pfeil)
13: Kammer
14: Dosierrohr
15: Bohrung
16: Zudosieröffnung
17: Ausschnitt
18: Abrisskante
19: Bauteil
20: Tasche
21: Strömungsfläche (Mittel)
22: Leiteinrichtung
23: Kontur
24: Diffusor
A.9: Querschnittsfläche (Mittel)
A.14: Querschnittsfläche (Dosierrohr)
A.16: Querschnittsfläche (Zudosieröffnung)
B: Ansichtspfeil
C: Ansichtspfeil
K.9: Stromabwärtige Außenkontur
D: Durchtrittsquerschnitt
F.6: Strömungsfläche (Strömungskanal)
F.9: Strömungsfläche (verengter Strömungskanal)
H: Hauptlängsachse
K.9: Außenkontur
L: Längsachse
L.16: Öffnungslänge
M: Maschinenbreite
R: Auslassrichtung (Pfeil)
RH: Reihe
S: Strömungsrichtung (Pfeil)
SR: Strömungsrichtung (Pfeil)
S.1 bis S.11: Spalte
S.1, S.11: Randzone
S.n: Spalte
T.6: Teilung
T.9: Teilung
v.7: Strömungsgeschwindigkeit (Pfeil)
Z.1 bis Z.4: Zeile
α: Winkel

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 wenigstens einer Faserstoffsuspension (2), mit mindestens einer die wenigstens eine Faserstoffsuspension (2) zuführenden Zuführvorrichtung (3) und mit mindestens einem Turbulenzerzeugungsmittel (5; 11), in welchem beim Betrieb des Stoffauflaufs (1) die wenigstens eine Faserstoffsuspension (2) durch eine Vielzahl von in Zeilen (Z.1 bis Z.4) und in Spalten (S; S.n; S.1 bis S.11) angeordneten Strömungskanälen (6; 6.1 bis 6.44) strömt, dadurch in eine Strömungsrichtung (S) aufweisende Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) aufgeteilt und nach dem Austritt aus dem Turbulenzerzeugungsmittel (5; 11) in einer vorzugsweise maschinenbreiten Kammer (13) wieder zusammengeführt wird, wobei in dem Bereich des Turbulenzerzeugungsmittels (5; 11) Mittel (9; 14) zur Zudosierung von wenigstens einem Fluid (10) in Fluidteilströmen (10.A) in die Vielzahl der in die Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) aufgeteilten Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) der wenigstens einen Faserstoffsuspension (2) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Auslassrichtung (R) für den einzelnen Fluidteilstrom (10.A) aufweisenden Mittel (9; 14) derart angeordnet sind, dass das Fluid (10) unmittelbar und/oder mittelbar den Faserstoffsuspensionsteilströmen (7; 7.1 bis 7.44) bei Erzeugung von Mischteilströmen (12) zuführbar ist, wobei bei der direkten Zuführung des einzelnen Fluidteilstroms (10.A) dessen Auslassrichtung (R) aus dem Mittel (9; 14) unter einem Winkel (α) von 95 bis 160°, vorzugsweise von 100 bis 140°, insbesondere von 135°, zu der Strömungsrichtung (S) der Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) verläuft und wobei bei der indirekten Zuführung des einzelnen Fluidteilstroms (10.A) dessen Auslassrichtung (R) aus dem Mittel (9; 14) unter einem Winkel (α) von 160 bis 180°, vorzugsweise von 170 bis 180°, zu der Strömungsrichtung (S) der Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) verläuft.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (9; 14) mittig oder annähernd mittig zwischen den in Spalten (S.n) angeordneten Strömungskanälen (6; 6.1 bis 6.44) angeordnet sind, wodurch die Strömungsflächen (F.9) der benachbarten Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) zumindest bereichsweise verkleinert werden.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest bereichsweisen Verkleinerungen der Strömungsflächen (F.9) der benachbarten Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) Werte im Bereich von 5 bis 95%, vorzugsweise von mehr als 50%, der lichten Strömungsflächen (F.6) der benachbarten Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) annehmen.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Mittel (9; 14) mehreren, vorzugsweise allen Strömungskanälen (6; 6.1 bis 6.44) ausschließlich einer benachbarten Spalte (S.n) die einzelnen Fluidteilströme (10.A) des wenigstens einen Fluids (10) zudosiert.
Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Mittel (9; 14) mehreren, vorzugsweise allen Strömungskanälen (6; 6.1 bis 6.44) der beiden benachbarten Spalten (S.n) die einzelnen Fluidteilströme (10.A) des wenigstens einen Fluids (10) zudosiert.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Mittel (9; 14) senkrecht zur Strömungsrichtung (S) der Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) und in einer Reihe (RH) angeordnet sind.
Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Mittel (9; 14) in Strömungsrichtung (S) der Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) zueinander versetzt angeordnet sind.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Mittel (9; 14) in Strömungsrichtung (S) der Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) in mindestens zwei Reihen abwechselnd zueinander versetzt angeordnet sind.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Mittel (9; 14) in Strömungsrichtung (S) der Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) hintereinander angeordnet sind.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei in Strömungsrichtung (S) der Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) hintereinander angeordneten Mittel (9; 14) derart ausgebildet sind, dass jeweils die einzelnen Fluidteilströme (10.A) des wenigstens einen Fluids (10) in unterschiedliche Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) zudosiert werden.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei in Strömungsrichtung (S) der Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) hintereinander angeordneten Mittel (9; 14) derart ausgebildet sind, dass jeweils die einzelnen Fluidteilströme (10.A) des wenigstens einen Fluids (10) in gleiche Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) zudosiert werden.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (10) bei der unmittelbaren Zuführung den Faserstoffsuspensionsteilströmen (7; 7.1 bis 7.44) der wenigstens einen Faserstoffsuspension (2) bei Erzeugung von Mischteilströmen (12) direkt zuführbar ist, wobei die Auslassrichtung (R) des einzelnen Fluidteilstroms (10.A) des wenigstens einen Fluids (10) aus dem Mittel (9; 14) unter einem Winkel (α) von 95 bis 160°, vorzugsweise von 100 bis 140°, insbesondere von 135°, zu der Strömungsrichtung (S) der Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) verläuft.
Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (10) bei der mittelbaren Zuführung den Faserstoffsuspensionsteilströmen (7; 7.1 bis 7.44) der wenigstens einen Faserstoffsuspension (2) bei Erzeugung von Mischteilströmen (12) indirekt zuführbar ist, wobei die Auslassrichtung (R) des einzelnen Fluidteilstroms (10.A) des wenigstens einen Fluids (10) aus dem Mittel (9; 14) unter einem Winkel (α) von 160 bis 180°, vorzugsweise von 170 bis 180°, zu der Strömungsrichtung (S) der Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) verläuft, so dass die Fluidteilströme (10.A) des wenigstens einen Fluids (10) jeweils über eine in das Mittel (9; 14) und/oder in das Turbulenzerzeugungsmittel (5; 11) eingebrachte Tasche (20) den Faserstoffsuspensionsteilströmen (7; 7.1 bis 7.44) der wenigstens einen Faserstoffsuspension (2) zugeführt werden.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassrichtung (R) des einzelnen Fluidteilstroms (10.A) des wenigstens einen Fluids (10) aus dem Mittel (9; 14) unter einem Winkel (α) von 180° oder annähernd 180° zu der Strömungsrichtung (S) der Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) verläuft, so dass die Fluidteilströme (10.A) des wenigstens einen Fluids (10) jeweils über eine oder in das Mittel (9; 14) und/oder in das Turbulenzerzeugungsmittel (5; 11) eingebrachte Tasche (20) wenigstens zwei oder vier benachbarten Faserstoffsuspensionsteilströmen (7; 7.1 bis 7.44) der wenigstens einen Faserstoffsuspension (2) zugeführt werden.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsfläche (21) des Mittels (9; 14) in Strömungsrichtung (S) des wenigstens einen Fluids (10) zumindest streckenweise konstant ist, wobei die Querschnittsfläche (A.9) des Mittels (9; 14) vorzugsweise konstant ist.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsfläche (21) des Mittels (9; 14) sich in Strömungsrichtung (S) des wenigstens einen Fluids (10) zumindest streckenweise kontinuierlich und/oder sprunghaft verjüngt, wobei die Querschnittsfläche (A.9) des Mittels (9; 14) vorzugsweise konstant ist.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Turbulenzerzeugungsmittel (5; 11) in Spalten (S; S.n; S.1 bis S.11) angeordneten Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) eine Teilung (T.6) im Bereich von 10 bis 50 mm, vorzugsweise von 25 oder 33 mm, aufweisen.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Turbulenzerzeugungsmittel (5; 11) in Spalten (S; S.n; S.1 bis S.11) angeordneten Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) in ihrem jeweiligen Anfangsbereich als ein Diffusor (24) ausgebildet sind, so dass die Strömungsgeschwindigkeit (v.7) der Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) verlangsamt wird.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (9; 14) an seiner stromabwärtigen Außenkontur (K.9) und im Bereich der benachbarten Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) Ausschnitte (17) aufweist, die als Abrisskanten (18) auf die vorbeigeführten Mischteilströme (12) wirken.
Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (9; 14) an seiner Außenkontur (K.9) und im Bereich der benachbarten Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) mindestens eine Leiteinrichtung (22) aufweist, die auf die vorbeigeführten Mischteilströme (12) wirken.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (9; 14) zumindest über einen Teil seiner Länge um seine Längsachse (L) drehbar ausgebildet ist.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (9) zur Zudosierung von dem wenigstens einen Fluid (10) ein Dosierrohr (14) ist.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (9; 14) eine Vielzahl von Zudosieröffnungen (16) für die Fuildteilströme des wenigstens einen Fluids (10) aufweist, wobei die jeweilige Zudosieröffnungen (16) eine vorzugsweise kreisrunde, eine längliche, insbesondere ovale oder langlochartige, eine rechteckige, insbesondere quadratische, oder ähnliche Querschnittsfläche (A.9) aufweist.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittfläche (A.16) der Zudosieröffnung (16) sich entlang der Öffnungslänge (L.16) vorzugsweise stufenartig erweitert.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbulenzerzeugungsmittel ein Turbulenzerzeuger (5) ist, in welchem beim Betrieb des Stoffauflaufs (1) die wenigstens eine Faserstoffsuspension (2) durch eine Vielzahl von in Zeilen (Z.1 bis Z.4) und in Spalten (S; S.n; S.1 bis S.11) angeordneten Strömungskanälen (6; 6.1 bis 6.44) strömt, dadurch in eine Strömungsrichtung (S) aufweisende Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) aufgeteilt und nach dem Austritt aus dem Turbulenzerzeugungsmittel (5) in einer vorzugsweise maschinenbreiten Kammer (13) wieder zusammengeführt wird, wobei in dem Bereich des Turbulenzerzeugungsmittels (5) Mittel (9; 14) zur Zudosierung von wenigstens einem Fluid (10) in Fluidteilströmen (10.A) in die Vielzahl der in die Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) aufgeteilten Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) der wenigstens einen Faserstoffsuspension (2) vorgesehen sind, und dass im Bereich des Turbulenzerzeugers (5) Mittel (9; 14) zur Zudosierung von wenigstens einem Fluid (10) in die Vielzahl der Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) vorgesehen sind.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbulenzerzeuger (5) zumindest einen Turbulenzerzeugerblock aufweist und dass die Mittel (9; 14) als Bestandteil des Turbulenzerzeugerblocks ausgebildet sind.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbulenzerzeuger (5) zumindest einen Turbulenzerzeugerblock aufweist und dass die Mittel (9; 14) als Bestandteil mindestens eines stromaufwärts des Turbulenzerzeugerblocks angeordneten Bauteils (19) ausgebildet sind.
Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbulenzerzeugungsmittel eine Röhrenbank (11) ist, in welcher beim Betrieb des Stoffauflaufs (1) die wenigstens eine Faserstoffsuspension (2) durch eine Vielzahl von in Zeilen (Z.1 bis Z.4) und in Spalten (S; S.n; S.1 bis S.11) angeordneten Strömungskanälen (6; 6.1 bis 6.44) strömt, dadurch in eine Strömungsrichtung (S) aufweisende Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) aufgeteilt und nach dem Austritt aus dem Turbulenzerzeugungsmittel (11) in einer vorzugsweise maschinenbreiten Kammer (13) wieder zusammengeführt wird, wobei in dem Bereich des Turbulenzerzeugungsmittels (11) Mittel (9; 14) zur Zudosierung von wenigstens einem Fluid (10) in Fluidteilströmen (10.A) in die Vielzahl der in die Strömungs kanäle (6; 6.1 bis 6.44) aufgeteilten Faserstoffsuspensionsteilströme (7; 7.1 bis 7.44) der wenigstens einen Faserstoffsuspension (2) vorgesehen sind, und dass im Bereich der Röhrenbank (11) Mittel (9; 14) zur Zudosierung von wenigstens einem Fluid (10) in die Vielzahl der Strömungskanäle (6; 6.1 bis 6.44) vorgesehen sind.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Röhrenbank (11) zumindest einen Röhrenbankblock aufweist und dass die Mittel (9; 14) als Bestandteil des Röhrenbankblocks ausgebildet sind.
Stoffauflauf (1) nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Röhrenbank (11) zumindest einen Röhrenbankblock aufweist und dass die Mittel (9; 14) als Bestandteil mindestens eines stromaufwärts des Röhrenbankblocks angeordneten Bauteils (19) ausgebildet sind.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Fluid (10) aus Wasser, insbesondere Klarwasser, besteht.
Stoffauflauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Fluid (10) aus wenigstens einer Faserstoffsuspension (2), insbesondere Siebwasser, besteht, deren Konzentration sich von der durchschnittlichen Konzentration der wenigstens einen Faserstoffsuspension (2) in dem Stoffauflauf (1) unterscheidet.
Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, mit einem Stoffauflauf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 32.