DE102010028408A1 - Valve for regulating a fluid flow - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Ventil (1) zum Regulieren eines Fluidstroms (2), insbesondere eines vorzugsweise in einer Maschine (200) zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, geführten Faserstoffsuspensionsstroms (2.1), umfassend einen Hohlkörper (3) mit einem im Wesentlichen zumindest streckenweise rotationssymmetrischen und eine Längsachse (4.L) aufweisenden Hohlraum (4), der zumindest eine, eine Längsachse (5.L) aufweisende Einlassöffnung (5) mit einem Einlasskanal (5.1), eine veränderbare und im Wesentlichen rotationssymmetrische Durchtrittsfläche (6) und eine Auslassöffnung (7) mit einem Auslasskanal (7.1) aufweist, und eine vorzugsweise mittels wenigstens eines Betätigungsmittels (10; 11) koaxial in dem Hohlraum (4) des Hohlkörpers (3) verschiebbare, die Durchtrittsfläche (6) infolge einer Verschiebung (V) veränderbare, insbesondere ein Ventilteller (9) aufweisende und vorzugsweise rotationssymmetrische Ventilstange (8). Das erfindungsgemäße Ventil (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens zwei Funktionsbereiche (I, II) aufweist, wobei der erste Funktionsbereich (I) einen Betriebsmodus (M.I) mit einer linearen oder annähernd linearen Ventilkennlinie (K) und wobei der zweite Funktionsbereich (II) einen Spülmodus (M.II) mit einer nichtlinearen, vorzugsweise sprunghaft ansteigenden Ventilkennlinie (K) darstellt.The invention relates to a valve (1) for regulating a fluid flow (2), in particular a fiber suspension flow (2.1) which is preferably guided in a machine (200) for producing a fibrous web, in particular a paper, cardboard or packaging paper web, comprising a hollow body ( 3) with a substantially at least partially rotationally symmetrical cavity (4) having a longitudinal axis (4.L), the at least one inlet opening (5) having a longitudinal axis (5.L) with an inlet channel (5.1), a variable and in Has a substantially rotationally symmetrical passage surface (6) and an outlet opening (7) with an outlet channel (7.1), and a passage surface (6) which can be moved coaxially in the cavity (4) of the hollow body (3) preferably by means of at least one actuating means (10; 11) ) due to a displacement (V) variable, in particular a valve plate (9) having and preferably rotationally symmetrical valve rod (8). The valve (1) according to the invention is characterized in that it has at least two functional areas (I, II), the first functional area (I) having an operating mode (MI) with a linear or approximately linear valve characteristic (K) and the second functional area ( II) represents a flushing mode (M.II) with a non-linear, preferably abruptly rising valve characteristic (K).
Description
Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Regulieren eines Fluidstroms, insbesondere eines vorzugsweise in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, geführten Faserstoffsuspensionsstroms, umfassend einen Hohlkörper mit einem im Wesentlichen zumindest streckenweise rotationssymmetrischen und eine Längsachse aufweisenden Hohlraum, der zumindest eine, eine Längsachse aufweisende Einlassöffnung mit einem Einlasskanal, eine veränderbare und im Wesentlichen rotationssymmetrische Durchtrittsfläche und eine Auslassöffnung mit einem Auslasskanal aufweist, und eine vorzugsweise mittels wenigstens eines Betätigungsmittels koaxial in dem Hohlraum des Hohlkörpers verschiebbare, die Durchtrittsfläche infolge einer Verschiebung veränderbare, insbesondere ein Ventilteller aufweisende und vorzugsweise rotationssymmetrische Ventilstange.The invention relates to a valve for regulating a fluid flow, in particular a preferably in a machine for producing a fibrous web, in particular a paper, cardboard or packaging paper web, guided pulp suspension flow, comprising a hollow body having a substantially at least partially rotationally symmetrical and a longitudinal axis having cavity, the at least one, having a longitudinal axis inlet opening having an inlet channel, a variable and substantially rotationally symmetrical passage surface and an outlet opening with an outlet channel, and a preferably by means of at least one actuating means coaxially displaceable in the cavity of the hollow body, the passage area as a result of a shift variable, in particular a valve disk having and preferably rotationally symmetrical valve rod.
Ein derartiges Ventil für eine Flüssigkeit ist beispielsweise aus der Druckschrift
Die heute in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn üblicherweise verwendeten Ventile, insbesondere Verdünnungswasserventile sind wichtige funktionale Elemente des Stoffauflaufs und neben anderen Komponenten maßgeblich für die Qualität der herzustellenden Faserstoffbahn mitverantwortlich. Im Hinblick auf das Erreichen einer bestmöglichen Qualität sind zuverlässige, störungsfreie und langlebige Ventileigenschaften eine wichtige Voraussetzung. Die Erfüllung dieser Eigenschaften ist insbesondere unter den bei der Faserbahnherstellung herrschenden Bedingungen, bei denen wenigstens eine Fasersuspension mit teilweise sehr hohem Fein- und Füllstoffgehalt kontinuierlich und unter einer hohen Temperatur von bis ca. 70°C geregelt werden muss, sehr wichtig.The valves commonly used today in a machine for producing a fibrous web, in particular a paper, board or packaging paper web, in particular dilution water valves, are important functional elements of the headbox and, together with other components, largely responsible for the quality of the fibrous web to be produced. Reliable, trouble-free and long-lasting valve characteristics are an important prerequisite for achieving the best possible quality. The fulfillment of these properties is particularly important under the conditions prevailing in the fiber web manufacturing conditions in which at least one fiber suspension must be controlled with some very high content of fine and filler continuously and at a high temperature of up to about 70 ° C, very important.
Die von den verschiedenen Herstellern von Maschinen zur Herstellung einer Faserstoffbahn verwendeten Ventile, insbesondere Verdünnungswasserventile sind teilweise völlig unterschiedlich aufgebaut. So sind neben Linearventilen auch Drehventile erfolgreich im Einsatz.The valves used by the various manufacturers of machines for producing a fibrous web, in particular dilution water valves are sometimes completely different. Thus, in addition to linear valves and rotary valves are successfully in use.
Sowohl ein Drehventil, wie es beispielsweise aus der Druckschrift
Die
Auf der Abszisse ist die Ventilöffnung Ö des bekannten Ventils in Prozent aufgetragen, auf der Ordinate hingegen ist der offene Querschnitt Q des bekannten Ventils in Prozent aufgetragen.On the abscissa, the valve opening Ö of the known valve is plotted in percent, on the ordinate, however, the open cross-section Q of the known valve is plotted in percent.
Es ist deutlich erkennbar, dass das bekannte Ventil eine gekrümmte Ventilkennlinie K aufweist und erst ab einer Ventilöffnung Ö von mindestens 95% (gestrichelte Linie) die notwendigen Voraussetzungen für einen effektiven Reinigungs- bzw. Spülvorgang aufweist. Und bis zum Erreichungen dieser Ventilöffnung Ö von mindestens 95% aus einer beispielhaften Betriebsposition (Strichpunktlinie) heraus ist ein relativ großer Verstellweg der Ventilstange des bekannten Ventils notwendig.It can be clearly seen that the known valve has a curved valve characteristic K and only from a valve opening Ö of at least 95% (dashed line) has the necessary conditions for an effective cleaning or rinsing process. And until reaching this valve opening Ö of at least 95% from an exemplary operating position (dotted line) out a relatively large displacement of the valve rod of the known valve is necessary.
Weiterhin können zum Regulieren eines Fluidstroms, insbesondere eines vorzugsweise in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, geführten Faserstoffsuspensionsstroms auch aus dem älteren Stand der Technik bekannte Kugelhähne, Schieber, Regelklappen, Membranventile, Quetschventile, Nadelventile oder dergleichen eingesetzt werden. Sie weisen jedoch allesamt dem Fachmann bekannte Nachteile auf.Furthermore, to regulate a fluid flow, in particular a preferably in a machine for producing a fibrous web, in particular a paper, cardboard or packaging paper web, guided pulp suspension flow also known from the prior art ball valves, valves, control valves, diaphragm valves, pinch valves, needle valves or the like can be used. However, they all have disadvantages known to those skilled in the art.
Es ist also Aufgabe der Erfindung, ein Ventil der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die genannten Nachteile des Stands der Technik weitestgehend reduziert, vorzugsweise sogar gänzlich vermieden werden. Insbesondere soll die Möglichkeit einer Spülfunktion in ein und demselben Ventil geschaffen werden. Die Spülfunktion soll insbesondere im kurzzeitigen Kreislaufbetrieb der Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn und/oder vor einem Reinigungsstillstand optimiert realisiert werden können.It is therefore an object of the invention to improve a valve of the type mentioned in such a way that the mentioned disadvantages of the prior art are largely reduced, preferably even completely avoided. In particular, the possibility of a flushing function in one and the same valve should be created. The rinsing function should be able to be optimized, in particular in the short-term circulation operation of the machine for producing a fibrous web and / or before a cleaning stop.
Diese Aufgabe wird bei einem Ventil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass es wenigstens zwei Funktionsbereiche aufweist, wobei der erste Funktionsbereich einen Betriebsmodus mit einer linearen oder annähernd linearen Ventilkennlinie und wobei der zweite Funktionsbereich einen Spülmodus mit einer nichtlinearen, vorzugsweise sprunghaft ansteigenden Ventilkennlinie darstellt.This object is achieved in a valve of the type mentioned in the present invention in that it has at least two functional areas, wherein the first functional area an operating mode with a linear or approximately linear valve characteristic and wherein the second functional area a rinsing mode with a non-linear, preferably represents abruptly rising valve characteristic.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.The object of the invention is completely solved in this way.
Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des Ventils zeichnet sich durch wenigstens zwei Funktionsbereiche in ein und derselben Einheit aus, einen ersten Funktionsbereich für den Betriebsmodus und einen zweiten Funktionsbereich für den Spülmodus. Aufgrund der konstruktiven Einheit kann die neuartige Spülfunktion auch im kurzzeitigen Kreislaufbetrieb der Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn und/oder vor einem Reinigungsstillstand optimiert realisiert werden.This embodiment of the valve according to the invention is characterized by at least two functional areas in one and the same unit, a first functional area for the operating mode and a second functional area for the flushing mode. Due to the constructive unit, the novel flushing function can also be realized optimized in the short-term circulation operation of the machine for producing a fibrous web and / or before a cleaning standstill.
Der Spülmodus mit seiner nichtlinearen, vorzugsweise sprunghaft ansteigenden Ventilkennlinie weist einen maximalen Volumenstrom, also Durchsatz auf, der mit einem geringen Verstellweg erreicht werden soll. Die entsprechende Ventilkennlinie verläuft somit steiler als die reguläre Ventilkennlinie für den Betriebsmodus. Der Hintergrund hierfür ist darin zu finden, dass es für Spülzwecke einen sehr hohen Durchsatz geben sollte. Zur Erreichung eines ganz offenen Querschnitts wird der Verstellweg gekürzt bzw. zur Bewegung in den beiden Bereichen wird nur ein geringer linearer Verstellweg benötigt.The purge mode with its non-linear, preferably abruptly rising valve characteristic has a maximum flow, ie throughput, which is to be achieved with a small adjustment. The corresponding valve characteristic thus runs steeper than the regular valve characteristic for the operating mode. The background for this is that it should give a very high throughput for rinsing purposes. To achieve a completely open cross-section of the adjustment is shortened or movement in the two areas only a small linear displacement is required.
Der Hohlraum des Hohlkörpers ist bevorzugt zumindest bereichsweise derart gestaltet, dass in dem Betriebsmodus eine Ventilöffnung im Bereich von 0 bis etwa 75% und ein offener Querschnitt (Q) von 5 bis etwa 75%, vorzugsweise von 10 bis etwa 75%, insbesondere von 15 bis etwa 75%, des maximal offenen Querschnitts erreicht werden. Zudem ist er bevorzugt zumindest bereichsweise derart gestaltet, dass in dem Spülmodus eine Ventilöffnung von mindestens 75% und ein offener Querschnitt von mindestens 75% des maximal offenen Querschnitts erreicht werden. Diese Gesamtkennlinie des erfindungsgemäßen Ventils wird erzielt, indem in dem Verlauf des offenen Querschnitts des erfindungsgemäßen Ventils über der Ventilöffnung des erfindungsgemäßen Ventils ein signifikanter Querschnittssprung erfolgt. In dem Spülmodus bzw. -querschnitt erweitert sich der offene Querschnitt des erfindungsgemäßen Ventils auf einem kurzen Verstellweg zu dem maximal offenen Querschnitt des erfindungsgemäßen Ventils. Die dargelegten Ventileigenschaften sind insbesondere bei einer Verwendung des erfindungsgemäßen Ventils in einem Stoffauflauf für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn von Vorteil.The hollow space of the hollow body is preferably at least partially designed such that in the operating mode a valve opening in the range of 0 to about 75% and an open cross-section (Q) of 5 to about 75%, preferably from 10 to about 75%, in particular of 15 up to about 75% of the maximum open cross-section can be achieved. In addition, it is preferably at least partially designed such that in the rinsing mode, a valve opening of at least 75% and an open cross-section of at least 75% of the maximum open cross-section can be achieved. This overall characteristic of the valve according to the invention is achieved by a significant jump in the cross section takes place in the course of the open cross-section of the valve according to the invention over the valve opening of the valve according to the invention. In the rinsing mode or cross-section, the open cross-section of the valve according to the invention widens on a short adjustment path to the maximum open cross-section of the valve according to the invention. The valve properties described are particularly advantageous when using the valve according to the invention in a headbox for a machine for producing a fibrous web.
Weiterhin weisen die in Strömungsrichtung des Fluidstroms, insbesondere Faserstoffsuspensionsstroms geordneten Bereiche des Hohlraums des Hohlkörpers bevorzugt zumindest eine der folgenden Eigenschaften auf:
- – die eine Längsachse aufweisende Einlassöffnung weist einen Durchmesser im Bereich von 10 bis 60 mm, vorzugsweise von 15 bis 50 mm, auf;
- – ein Übergangsbereich weist einen Übergangswinkel im Bereich von 60 bis 120°, vorzugsweise von 80 bis 100°, insbesondere von 85 bis 95° auf;
- – ein zylindrischer oder annähernd zylindrischer Bereich weist einen Durchmesser im Bereich von 10 bis 60 mm, vorzugsweise von 15 bis 50 mm, und eine Länge im Bereich von 0,1 bis 50 mm, vorzugsweise von 0,1 bis 20 mm, auf;
- – der erste, den Spülmodus darstellende Funktionsbereich ist ein erster Konfusor, dessen Durchmesserverhältnis Eintritt-Austritt im Bereich von 1 bis 2, vorzugsweise von 1,1 bis 1,5, liegen;
- – der zweite, sowohl den Betriebsmodus als die veränderbare und im Wesentlichen rotationssymmetrische Durchtrittsfläche darstellende Funktionsbereich ist ein zweiter Konfusor, dessen Durchmesserverhältnis Eintritt-Austritt im Bereich von 1,2 bis 4, vorzugsweise von 1,5 bis 2,5, liegen; und/oder
- – der Endbereich des zweiten Konfusors und ein zylindrischer oder annähernd zylindrischer Bereich weisen einen Durchmesser im Bereich von 5 bis 30 mm, vorzugsweise von 10 bis 25 mm, insbesondere von 10 bis 20 mm, auf, wobei der zylindrische oder annähernd zylindrische Bereich zudem eine Länge von 0,1 bis 50 mm, vorzugsweise von 2 bis 20 mm, aufweist.
- - The inlet opening having a longitudinal axis has a diameter in the range of 10 to 60 mm, preferably 15 to 50 mm;
- - A transition region has a transition angle in the range of 60 to 120 °, preferably from 80 to 100 °, in particular from 85 to 95 °;
- A cylindrical or approximately cylindrical region has a diameter in the range from 10 to 60 mm, preferably from 15 to 50 mm, and a length in the range from 0.1 to 50 mm, preferably from 0.1 to 20 mm;
- The first functional region representing the purge mode is a first confuser whose diameter-to-exit diameter ratio is in the range of 1 to 2, preferably 1.1 to 1.5;
- The second functional region, which represents both the operating mode and the changeable and substantially rotationally symmetrical passage surface, is a second confuser whose diameter ratio inlet-outlet lies in the range from 1.2 to 4, preferably from 1.5 to 2.5; and or
- - The end portion of the second confuser and a cylindrical or approximately cylindrical portion have a diameter in the range of 5 to 30 mm, preferably from 10 to 25 mm, in particular from 10 to 20 mm, wherein the cylindrical or approximately cylindrical portion also has a length from 0.1 to 50 mm, preferably from 2 to 20 mm.
Auch weist der Ventilteller der vorzugsweise rotationssymmetrischen Ventilstange bevorzugt einen kleineren Durchmesser als der Endbereich des Konfusors und des zylindrischen oder annähernd zylindrischen Bereichs auf, so dass eine variable Drossel ausgebildet wird, die fortwährend einen Mindestspalt im Bereich von 0,1 bis 3,0 mm, vorzugsweise von 0,2 bis 1,0 mm, aufweist und damit im Betrieb des erfindungsgemäßen Ventils immer einen Mindestvolumenstrom besitzt. Hierdurch lässt sich das vorteilhafte Funktionsprinzip einer Drossel realisieren. Der Ventilteller kann im Prinzip jede beliebige Außenkontur aufweisen, beispielsweise eine dem Fachmann bekannte Außenkontur oder jede mögliche, insbesondere konische Außenkontur.Also, the valve disk of the preferably rotationally symmetrical valve rod preferably has a smaller diameter than the end region of the confuser and of the cylindrical or approximately cylindrical region, so that a variable throttle is formed, which constantly has a minimum gap in the range of 0.1 to 3.0 mm. preferably from 0.2 to 1.0 mm, and thus always has a minimum volume flow during operation of the valve according to the invention. This makes it possible to realize the advantageous functional principle of a throttle. The valve disk can, in principle, have any desired outer contour, for example an outer contour known to the person skilled in the art or any possible, in particular conical outer contour.
Ferner umfasst das Betätigungsmittel bevorzugt einen linearen Stellmotor, der vorzugsweise mittels mindestens einer Halterung an dem Hohlkörper angeordnet ist und der mittels einer Verbindungskupplung mit der Ventilstange unmittelbar oder mittelbar verbunden ist. Diese mittelbare Anordnung des Betätigungsmittels an dem Hohlkörper des erfindungsgemäßen Ventils eröffnet die Schaffung einer ausreichenden Zugänglichkeit zu wesentlichen Betätigungsbauteilen, wie beispielsweise zur Verbindungskupplung oder weiteren Befestigungselementen. Diese ausreichende Zugänglichkeit ermöglicht überdies einen schnellen und einfachen An- und Abbau des Betätigungsmittels, vorzugsweise mittels einer Wechselvorrichtung, auch während des Betriebs des Stoffauflaufs bzw. der Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn.Further, the actuating means preferably comprises a linear actuator, which is preferably arranged by means of at least one holder on the hollow body and which is connected directly or indirectly by means of a connection coupling with the valve stem. This indirect arrangement of the actuating means on the hollow body of the valve according to the invention opens up the provision of sufficient accessibility to essential actuating components, such as, for example, the connection coupling or further Fasteners. This sufficient accessibility also allows quick and easy attachment and removal of the actuating means, preferably by means of a changing device, even during operation of the headbox or the machine for producing a fibrous web.
Eine derartige Halterung ist in der deutschen Patentanmeldung DE ... vom 30.04.2010 (HPA14850 DE – „MJII-V-Motorhalterdesign”) des Anmelders offenbart. Die Offenbarung dieser deutschen Patentanmeldung wird hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht.Such a holder is disclosed in the German patent application DE ... of 30.04.2010 (HPA14850 DE - "MJII-V motor holder design") of the applicant. The disclosure of this German patent application is hereby made the subject of the present description.
Auch erfüllt der lineare Stellmotor die Notwendigkeit eines passenden Antriebs unter den Aspekten einer klaren Definition der räumlichen Ventilendbereiche und des Übergangspunkts der Ventilkennliniencharakteristik.Also, the linear actuator satisfies the need for a suitable drive in terms of a clear definition of the valve spatial end ranges and the valve characteristic curve transition point.
Im Hinblick auf eine gesamtheitliche Lösung ist der lineare Stellmotor bevorzugt von einem Regelsystem beaufschlagt, in welchem eine abgestimmte Software mit den entsprechenden Ventilkennlinien hinterlegt ist. Dabei müssen der abgestimmten Software die Besonderheiten der Ventilkennlinie, die genaue Position der Ventilstange wie auch verschiedene aktuelle Prozesswerte bekannt sein. In Abhängigkeit dieser Daten werden die Positionierung und das Verhalten der Softwarefunktion angepasst. Und in einem konkreten Fall kann die abgestimmte Software im Betriebsmodus eine Querprofilregelung für mehrachsige Aktuatorsysteme sowie im Spülmodus eine spezielle Ablaufsteuerung bereitstellen.With regard to a holistic solution, the linear servomotor is preferably acted on by a control system in which a coordinated software with the corresponding valve characteristics is stored. The tuned software must know the special features of the valve characteristic, the exact position of the valve stem as well as various current process values. Depending on this data, the positioning and behavior of the software function are adjusted. And in a specific case, the tuned software in operation mode can provide a cross profile control for multi-axis actuator systems as well as a special flow control in purge mode.
Überdies besitzt der lineare Stellmotor bevorzugt eine Positioniergenauigkeit in einem Bereich von 2,5 μm (Translation) bzw. 32,4'' (Rotation), einen bestimmten Verfahrweg von 10 bis 50 mm, vorzugsweise von 20 bis 40 mm, insbesondere von 30 mm, und/oder einen Drehwinkel von +/–90°. Die dargelegten Eigenschaften des linearen Stellmotors sind insbesondere bei einer Verwendung des erfindungsgemäßen Ventils in einem Stoffauflauf für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn von Vorteil.Moreover, the linear actuator preferably has a positioning accuracy in a range of 2.5 microns (translation) and 32.4 '' (rotation), a certain travel of 10 to 50 mm, preferably from 20 to 40 mm, in particular of 30 mm , and / or a rotation angle of +/- 90 °. The stated properties of the linear servomotor are particularly advantageous when using the valve according to the invention in a headbox for a machine for producing a fibrous web.
Die Einlassöffnung des erfindungsgemäßen Ventils ist in dem Hohlkörper bevorzugt derart angeordnet, dass deren Längsachse sich mit der Längsachse des Hohlraums des Hohlkörpers in einem Schnittpunkt schneidet. Diese Anordnung der beiden Längsachsen, der Längsachse der Einlassöffnung und der Längsachse des Hohlraums des Hohlkörpers, bewirkt eine rotationsfreie, staupunktfreie und kavitationsfreie Führung des Fluidstroms, insbesondere Faserstoffsuspensionsstroms mit einem möglichst geringen Druckverlust in dem Fluidstrom, insbesondere Faserstoffsuspensionsstrom. Der Hohlraum des Hohlkörpers erfährt also eine mittige und staupunktsfreie Durchströmung ohne jegliche Drallströmung.The inlet opening of the valve according to the invention is preferably arranged in the hollow body such that its longitudinal axis intersects with the longitudinal axis of the hollow space of the hollow body at an intersection. This arrangement of the two longitudinal axes, the longitudinal axis of the inlet opening and the longitudinal axis of the cavity of the hollow body, causes a rotation-free, staupunktfreie and cavitation-free guidance of the fluid flow, in particular pulp suspension flow with the lowest possible pressure loss in the fluid flow, in particular pulp suspension flow. The cavity of the hollow body thus undergoes a central and staupunktsfreie flow without any swirl flow.
Die Längsachse der Einlassöffnung des erfindungsgemäßen Ventils ist hierbei definitionsgemäß die Mittensenkrechte der Einlassöffnung. Zudem weist das erfindungsgemäße Ventil bevorzugt nur eine, eine Längsachse aufweisende Einlassöffnung mit einem in Strömungsrichtung vorgeordneten Einlasskanal auf, dessen Längsachse wiederum koaxial oder unter einem Winkel zu der Längsachse der Einlassöffnung angeordnet sein kann. Das erfindungsgemäße Ventil besitzt in dem Hohlkörper eine Strömungshauptrichtung für den Fluidstrom, insbesondere Faserstoffsuspensionsstrom, die im Wesentlichen koaxial mit der Längsachse des Hohlraums des Hohlkörpers verläuft.By definition, the longitudinal axis of the inlet opening of the valve according to the invention is the center vertical of the inlet opening. In addition, the valve according to the invention preferably has only one inlet opening having a longitudinal axis with an inlet channel upstream in the flow direction, the longitudinal axis of which may in turn be arranged coaxially or at an angle to the longitudinal axis of the inlet opening. The valve according to the invention has in the hollow body a main flow direction for the fluid flow, in particular pulp suspension flow, which runs substantially coaxially with the longitudinal axis of the hollow space of the hollow body.
Die beiden sich in dem Schnittpunkt schneidenden Längsachsen, namentlich die Längsachse der Einlassöffnung und die Längsachse des Hohlraums des Hohlkörpers, weisen bevorzugt einen Schnittwinkel im Bereich von 60 bis 120°, vorzugsweise von 80 bis 100°, insbesondere von 85 bis 95°, auf. Die Längsachse der Einlassöffnung kann also konvergent zu der Strömungshauptrichtung des Fluidstroms in dem Hohlkörper (Schnittwinkel > 90°), senkrecht zu der Strömungshauptrichtung des Fluidstroms in dem Hohlkörper (Schnittwinkel = 90°) oder divergent zu der Strömungshauptrichtung des Fluidstroms in dem Hohlkörper (Schnittwinkel < 90°) ausgerichtet sein. Diese Schnittwinkelbereiche erbringen räumliche Vorteile, insbesondere im Hinblick auf die unmittelbare Aneinanderreihung von mehreren erfindungsgemäßen Ventilen und/oder die Anordnung mit weiteren Bauteilen und -gruppen, wie zum Beispiel mit der Verteileinrichtung, insbesondere dem Querverteilrohr.The two longitudinal axes intersecting at the point of intersection, namely the longitudinal axis of the inlet opening and the longitudinal axis of the cavity of the hollow body, preferably have a cutting angle in the range from 60 to 120 °, preferably from 80 to 100 °, in particular from 85 to 95 °. The longitudinal axis of the inlet opening can thus be convergent to the flow main direction of the fluid flow in the hollow body (cutting angle> 90 °), perpendicular to the main flow direction of the fluid flow in the hollow body (cutting angle = 90 °) or divergent to the main flow direction of the fluid flow in the hollow body (cutting
Ferner ist der zu regulierende Fluidstrom, insbesondere Fluidteilstrom bevorzugt ein Verdünnungswasser-Strom bzw. Siebwasser-Strom, der Anteile an Feststoffen einer Faserstoffsuspension enthält.Furthermore, the fluid flow to be regulated, in particular partial fluid flow, is preferably a dilution water stream or white water stream which contains fractions of solids of a pulp suspension.
Das erfindungsgemäße Ventil lässt sich in hervorragender Weise auch in einem Stoffauflauf für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension verwenden.The valve according to the invention can also be used in an outstanding manner in a headbox for a machine for producing a fibrous web, in particular a paper, board or packaging paper web, from at least one fibrous stock suspension.
Der Stoffauflauf ist hierbei bevorzugt als ein sektionierter Verdünnungswasser-Stoffauflauf mit einer Teilungsbreite von N·25 mm oder N·33,3 mm ausgebildet, wobei N bevorzugt eine natürliche Zahl ist, und in mindestens einer, vorzugsweise in jeder Verdünnungswasser-Leitung kann wenigstens ein erfindungsgemäßes Ventil angeordnet sein.The headbox is hereby preferably designed as a sectioned dilution water headbox with a pitch width of N x 25 mm or N x 33.3 mm, wherein N is preferably a natural number, and at least one, preferably in each dilution water line at least one be arranged according to the invention valve.
Weiterhin sind die mehreren erfindungsgemäßen Ventile bevorzugt in wählbaren Sektionen funktional zusammenschaltbar. Dabei können sie einerseits geöffnet, andererseits geschlossen sein. Hierdurch wird in den geöffneten Sektionen ein Vielfaches an Volumenstrom und damit eine Reinigungsfunktion erzielt. Eine weitere Möglichkeit ist die Veränderung der mittleren Ventilstellung während des Spülens in Richtung geschlossen. Hierdurch wird, wenn der Gesamtdurchsatz geregelt konstant ist, eine Druckerhöhung in einem dazugehörigen Querverteilrohr erzeugt. Wenn einzelne erfindungsgemäße Ventile oder Sektionen von erfindungsgemäßen Ventilen in dieser Betriebsweise ganz geöffnet werden, wird eine massive örtliche Mengenerhöhung erzielt. Auf diese Weise stellt sich wiederum eine Reinigungswirkung ein. Furthermore, the plurality of valves according to the invention are preferably functionally interconnected in selectable sections. They can be opened on the one hand, on the other hand closed. As a result, a multiple of volume flow and thus a cleaning function is achieved in the open sections. Another possibility is the change in the middle valve position during flushing in the direction closed. As a result, when the total flow rate is controlled constant, a pressure increase is generated in a corresponding transverse distribution pipe. If individual inventive valves or sections of valves according to the invention in this mode of operation are fully opened, a massive local increase in quantity is achieved. In this way, in turn, a cleaning effect.
Auch lässt sich das erfindungsgemäße Ventil in hervorragender Weise in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension, verwenden. Die Maschine kann gemäß dem Stand der Technik aufgebaut sein und alle bekannten Maschinenbereiche aufweisen.The valve according to the invention can also be used in an outstanding manner in a machine for producing a fibrous web, in particular a paper, board or packaging paper web, from at least one fibrous stock suspension. The machine can be constructed according to the prior art and have all known machine areas.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of several preferred embodiments with reference to the drawings.
Es zeigenShow it
Die
Das Ventil
Der Einlassöffnung
Weiterhin umfasst das Ventil
Das Betätigungsmittel
Der lineare Stellmotor
Die
Auf der Abszisse ist die Ventilöffnung Ö des erfindungsgemäßen Ventils in Prozent aufgetragen, auf der Ordinate hingegen ist der offene Querschnitt Q des erfindungsgemäßen Ventils in Prozent aufgetragen.On the abscissa, the valve opening Ö of the valve according to the invention is plotted in percent, on the ordinate, however, the open cross-section Q of the valve according to the invention is plotted in percent.
Es ist klar erkennbar, dass das Ventil zwei Funktionsbereiche
Der Hohlraum
Die
Die in Strömungsrichtung S (Pfeil) des Fluidstroms
- – die eine Längsachse
5.L aufweisende Einlassöffnung5 weist einen Durchmesser5.D im Bereich von 10bis 60 mm, vorzugsweisevon 15bis 50 mm, auf; - – ein Übergangsbereich
16 weist einen Übergangswinkel βim Bereich von 60 bis 120°, vorzugsweisevon 80bis 100°, insbesondere von 85 bis 95° auf; - – ein zylindrischer oder annähernd zylindrischer Bereich
17 weist einen Durchmesser17.D im Bereich von 10bis 60 mm, vorzugsweisevon 15bis 50 mm, und eine Länge17.L 0,1im Bereich von bis 50 mm, vorzugsweise 0,1von bis 20 mm, auf; - – der erste, den Spülmodus (M.II) darstellende Funktionsbereich (
II ), ist ein erster Konfusor (18 ), dessen Durchmesserverhältnis (18.V ) Eintritt-Austritt (in Strömungsrichtung S (Pfeil))im Bereich von 1 bis 2, vorzugsweise 1,1von 1,5, liegen;bis - – der zweite, sowohl den Betriebsmodus (M.I) als die veränderbare und im Wesentlichen rotationssymmetrische Durchtrittsfläche (
6 ) darstellende Funktionsbereich (I ) ist ein zweiter Konfusor (19 ), dessen Durchmesserverhältnis (19.V ) Eintritt-Austritt (in Strömungsrichtung S (Pfeil))im Bereich von 1,2bis 4, vorzugsweise 1,5von bis 2,5, liegen; und/oder - –
der Endbereich 20 des zweiten Konfusors19 und ein zylindrischer oder annähernd zylindrischer Bereich21 weisen einen Durchmesser21.D im Bereich von 5bis 30 mm, vorzugsweisevon 10bis 25 mm, insbesonderevon 10bis 20 mm, auf, wobei der zylindrische oder annähernd zylindrische Bereich 21 zudem eine Länge21.L 0,1von bis 50 mm, vorzugsweise von 2bis 20 mm, aufweist.
- - the one longitudinal axis
5.L having inlet opening5 has a diameter5.D. in the range of 10 to 60 mm, preferably 15 to 50 mm; - - a transition area
16 has a transition angle β in the range of 60 to 120 °, preferably from 80 to 100 °, in particular from 85 to 95 °; - - A cylindrical or approximately
cylindrical area 17 has a diameter17.D in the range of 10 to 60 mm, preferably 15 to 50 mm, and a length17.L in the range of 0.1 to 50 mm, preferably from 0.1 to 20 mm; - The first functional area representing the rinse mode (M.II) (
II ), is a first confuser (18 ), whose diameter ratio (18.V ) Inlet exit (in the flow direction S (arrow)) in the range of 1 to 2, preferably from 1.1 to 1.5; - The second, both the operating mode (MI) and the changeable and substantially rotationally symmetrical passage area (FIG.
6 ) functional area (I ) is a second confuser (19 ), whose diameter ratio (19.V ) Inlet exit (in the flow direction S (arrow)) in the range from 1.2 to 4, preferably from 1.5 to 2.5; and or - - the
end area 20 of thesecond confuser 19 and a cylindrical or approximatelycylindrical area 21 have a diameter21.D in the range of 5 to 30 mm, preferably 10 to 25 mm, in particular 10 to 20 mm, wherein the cylindrical or approximatelycylindrical portion 21 also has a length21.L from 0.1 to 50 mm, preferably from 2 to 20 mm.
Auch weist der Ventilteller
Weiterhin ist die Einlassöffnung
Die beiden sich in dem Schnittpunkt P schneidenden Längsachsen
Und der Hohlraum
Die
Auch in dieser Draufsicht ist erkennbar, dass die Einlassöffnung
Die
Auf der Abszisse sind die Ventilnummern n der n erfindungsgemäßen Ventile aufgetragen, auf der Ordinate hingegen ist die Ventilöffnung Ö des jeweiligen erfindungsgemäßen Ventils in Prozent aufgetragen.On the abscissa, the valve numbers n of the n valves according to the invention are plotted, on the ordinate, however, the valve opening Ö of the respective valve according to the invention is plotted in percent.
In wählbaren Sektionen werden die Ventilbewegungen über die Aktuatoren zusammengeschaltet und einerseits geöffnet und andererseits geschlossen. Hierdurch wird in den geöffneten Sektionen ein Vielfaches an Volumenstrom und damit eine Reinigungsfunktion erzielt.In selectable sections, the valve movements are interconnected via the actuators and on the one hand opened and on the other hand closed. As a result, a multiple of volume flow and thus a cleaning function is achieved in the open sections.
Die
Der dargestellte sektionierte Verdünnungswasser-Stoffauflauf
Stromaufwärts des Turbulenzerzeugungsmittels
- 1.
DE 10 2008 054 893.6 - 2.
DE 10 2008 054 894.4 - 3.
DE 10 2008 054 896.0 - 4.
DE 10 2008 054 897.9 - 5.
DE 10 2008 054 898.7 - 6.
DE 10 2008 054 899.5 - 7.
DE 10 2009 027 013.2 - 8.
DE 10 2009 027 721.8
- 1.
DE 10 2008 054 893.6 -
Second DE dated 18.12.2008: HPA14252 EN - "MJ II EdgeModule";10 2008 054 894.4 -
Third DE dated 18.12.2008: HPA14253 EN - "MJ II pressure loss distribution";10 2008 054 896.0 -
4th DE dated 18.12.2008: HPA14263 EN - "MJ II-Slat-free adjuvant addition";10 2008 054 897.9 -
5th DE dated 18.12.2008: HPA14265 EN - "MJ II-DoS-TE-Geometry";10 2008 054 898.7 -
6th DE dated 18.12.2008: HPA14310 EN - "MJ II distribution well plate thickness";10 2008 054 899.5 -
7th DE dated 18.06.2009: HPA14466 EN - "MJ II-W-STA"; and10 2009 027 013.2 - 8th.
DE 10 2009 027 721.8
Der dargestellte Verdünnungswasser-Stoffauflauf
Das erfindungsgemäße Ventil
Auch können mehrere erfindungsgemäße Ventile
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Ventil der eingangs genannten Arten geschaffen wird, welches die genannten Nachteile des Stands der Technik weitestgehend reduziert, vorzugsweise sogar gänzlich vermeidet. Insbesondere wird die Möglichkeit einer Spülfunktion in ein und demselben Ventil geschaffen. Die Spülfunktion kann insbesondere im kurzzeitigen Kreislaufbetrieb [der Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn] und/oder vor einem Reinigungsstillstand optimiert realisiert werden.In summary, it should be noted that a valve of the aforementioned types is provided by the invention, which reduces the disadvantages of the prior art as far as possible, preferably even completely avoids. In particular, the possibility of a flushing function is created in one and the same valve. The rinsing function can be realized in particular in the short-term circulation mode [of the machine for producing a fibrous web] and / or before a cleaning stop.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- VentilValve
- 22
- Fluidstrom (Pfeil)Fluid flow (arrow)
- 2.12.1
- Faserstoffsuspensionsstrom (Pfeil)Pulp suspension stream (arrow)
- 2.T2.T
- FluidteilstromFluid part stream
- 33
- Hohlkörperhollow body
- 44
- Hohlraumcavity
- 4.L4.L
- Längsachse (gestrichelte Linie; Doppelpfeil)Longitudinal axis (dashed line; double arrow)
- 55
- Einlassöffnunginlet port
- 5.15.1
- Einlasskanalinlet channel
- 5.D5.D.
- Durchmesserdiameter
- 5.L5.L
- Längsachse (gestrichelte Linie)Longitudinal axis (dashed line)
- 66
- DurchtrittsflächePassage area
- 77
- Auslassöffnungoutlet
- 7.17.1
- Auslasskanalexhaust port
- 88th
- Ventilstangevalve rod
- 99
- Ventiltellervalve disc
- 9.D9.D
- Durchmesserdiameter
- 1010
- Betätigungsmittelactuating means
- 1111
- Linearer StellmotorLinear actuator
- 1212
- Halterungbracket
- 1313
- Verbindungskupplungconnection coupling
- 1414
- Regelsystemcontrol system
- 1515
- Abgestimmte SoftwareCoordinated software
- 1616
- ÜbergangsbereichTransition area
- 1717
- BereichArea
- 17.D17.D
- Durchmesserdiameter
- 17.L17.L
- Längelength
- 1818
- Erster KonfusorFirst confuser
- 18.V18.V
- DurchmesserverhältnisDiameter ratio
- 1919
- Zweiter KonfusorSecond confuser
- 19.V19.V
- DurchmesserverhältnisDiameter ratio
- 2020
- Endbereichend
- 2121
- BereichArea
- 21.D21.D
- Durchmesserdiameter
- 21.L21.L
- Längelength
- 2222
- Variable DrosselVariable throttle
- 22.s22.s
- Mindestspaltminimum gap
- 100100
- Verdünnungswasser-StoffauflaufDilution water headbox
- 101101
- FaserstoffsuspensionFibrous suspension
- 102102
- Zuführvorrichtungfeeder
- 103103
- TurbulenzerzeugungsmittelTurbulence generator
- 104104
- Strömungskanalflow channel
- 105105
- Kammerchamber
- 106106
- Mittel zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung von einem Fluid in Fluidteilströmen in die wenigstens eine FaserstoffsuspensionMeans for preferably controllable metered addition of a fluid in partial fluid streams in the at least one pulp suspension
- 200200
- Maschine zur Herstellung einer FaserstoffbahnMachine for producing a fibrous web
- GG
- Positioniergenauigkeitpositioning
- HH
- StrömungshauptrichtungMain direction of flow
- II
- Erster FunktionsbereichFirst functional area
- IIII
- Zweiter FunktionsbereichSecond functional area
- KK
- VentilkennlinieValve characteristic
- MM
- Mittensenkrechtevertical center
- M.IM.I.
- Betriebsmodusoperation mode
- M.IIM.II
- SpülmodusRinse mode
- NN
- Natürliche ZahlNatural number
- nn
- Ventilnummervalve number
- ÖÖ
- Ventilöffnungvalve opening
- PP
- Schnittpunktintersection
- Offener QuerschnittOpen cross section
- QmaxQmax
- Maximal offener QuerschnittMaximum open cross-section
- SS
- Strömungsrichtung (Pfeil)Flow direction (arrow)
- ss
- Verfahrwegtraverse
- TT
- Teilungsbreite (Sektionsbreite)Division width (section width)
- VV
- Verschiebung (Doppelpfeil)Shift (double arrow)
- VminVmin
- MindestvolumenstromMinimum flow rate
- αα
- Schnittwinkelcutting angle
- ββ
- Übergangswinkel DrehwinkelTransition angle rotation angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0633416 A1 [0002, 0005, 0006] EP 0633416 A1 [0002, 0005, 0006]
- EP 0633352 B1 [0005] EP 0633352 B1 [0005]
- DE 19949067 C1 [0005] DE 19949067 C1 [0005]
- EP 1591585 B1 [0005] EP 1591585 B1 [0005]
- DE 102008054893 [0063] DE 102008054893 [0063]
- DE 102008054894 [0063] DE 102008054894 [0063]
- DE 102008054896 [0063] DE 102008054896 [0063]
- DE 102008054897 [0063] DE 102008054897 [0063]
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- DE 102008054899 [0063] DE 102008054899 [0063]
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- 2011-02-02 WO PCT/EP2011/051427 patent/WO2011134681A1/en active Application Filing
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