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Stoffauflauf für Langsiebpapiermaschinen Die Erfindung betrifft einen
Stoffauflauf für Langsiebpapiermaschinen und bezweckt, den Stoffzustand bis zur
Abgabe des Stoffes auf das Sieb auch bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten zu überwachen
und zu beeinflussen.
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Bei der Papierherstellung auf Langsiebpapiermaschinen bestehen die
Funktionen des Stoffauflaufes insbesondere darin, den Stoff aufzunehmen und auf
das umlaufende endlose Langsieb auszubreiten, und zwar in einem für die Blattbildung
geeigneten Zustand, d. h. mit gleichförmigem Volumen in der Zeiteinheit, mit gleichförmiger
Konsistenz, Strömungsrichtung und Geschwindigkeit. Nach der üblichen Praxis umfassen
Stoffaufläufe verschiedene Einrichtungen, welche zur Erzielung der einen oder mehrerer
der obengenannten Funktionen dienen sollen. Eine derartige Einrichtung kann jedoch
günstig für die eine Funktion und ungünstig für eine andere sein, so daß ein solcher
Stoffauflauf meist Einrichtungen umfaßt, welche einen Kompromiß zwischen den verschiedenen
idealen Erfordernissen darstellen. So kann z. B. der Stoffzufluß zur Papiermaschine
durch ein einziges Rohr quer auf die ganze Breite der Maschine verbreitert werden,
indem die Papierstoffaufschwemmung zuerst in zwei Ströme aufgeteilt wird, welche
dann in den Stoffauflauf von entgegengesetzten Seiten hereingeführt werden. Diese
bekannte Anordnung gibt eine befriedigende, gleichmäßige Verteilung des Stoffes
quer zur Maschine, führt jedoch vielfach zu unerwünschten Querwirbeln.
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Zwecks Beseitigung solcher unerwünschter Querwirbel ist es bekannt,
Lochwalzen oder ähnliche Vorrichtungen in den Stoffauflauf zwischen dem Stoffeintritt
und dem Auslaufspalt einzuschalten. Diese sind jedoch nur teilweise wirksam und
verursachen, wenn sie nahe an dem Auslaufspalt angeordnet sind, daß sich die Stoffaufschwemmung
streifenartig aufteilt. Weiterhin ist es auch bekannt, feststehende oder bewegliche
Prall- oder Leitkörper, senkrechte Platten oder durch zylindrische Querstangen verbundene
Lamellen nahe an dem Auslaufspalt anzuordnen, um Querwirbel in der Stoffaufschwemmung
und sonstige Störungen zu verringern. Die Einschaltung solcher Flußausgleicher gibt
jedoch ebenfalls Veranlassung dazu, die Aufschwemmung in eine Reihe von Strömen
quer zur Breite der Maschine aufzuteilen und so eine unerwünschte Änderung des Zustandes
der Aufschwemmung quer zur Maschinenbreite herbeizuführen. Weiterhin ist es bekannt,
auf der Unterlippe des Auslaufspaltes einen halbkreisförmigen Querdamm, insbesondere
in Verbindung mit einer Lochwalze, zur Strömungsglättung anzuordnen. Bei den meisten
der bekannten Stoffaufläufe werden solche Einrichtungen verwendet oder kompromißartig
kombiniert, um so Strömungsverhältnisse zu erzielen, welche auf einen möglichst
vorteilhaften Strömungszustand am Auslaufspalt hinzielen. Sofern die Geschwindigkeit
der Maschine erhöht wird, erweisen sich solche Kompromisse jedoch wenig befriedigend,
und es ist in vielen Fällen so, daß der Geschwindigkeitserhöhung durch eine ungeeignete
Ausbildung des Stoffauflaufes Einhalt geboten wird.
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Es ist auch durchaus bekannt, im Stoffauflauf mit Stoffströmen hoher
Reynoldscher Zahl zu arbeiten. Da bei hoher Zahl turbulente Strömungen mit schädlicher
unregelmäßiger Wirbelbildung auftreten, hat man die Anwendung von Reynoldschen Zahlen
unter 2000 vorgeschlagen, um mit einer sogenannten erstarrten Strömung zu arbeiten.
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Dadurch können aber dicke und dünne Ablagerungen auf dem Sieb entstehen,
welche durch die Strömung zum Auslaufspalt hin verursacht werden und welche nicht
durch Einstellungen des Auslaufspaltes beseitigt werden können. Weiterhin ergeben
gewisse Flußausgleicher und andere Einrichtungen vor dem Auslaufspalt, wie erwähnt,
Störungen, welche sich gleichfalls durch den Spalt auf dem Sieb fortsetzen. Schließlich
ändert sich weiterhin der Zustand des Stoffes beim Auflauf auf das Sieb, wenn die
Maschinengeschwindigkeit erhöht wird. So werden z. B.
die Fasern
stärker parallel zur Maschinenlaufrichtung orientiert, und es ergeben sich daher
Schwierigkeiten, Papierqualitäten mit gleicher Längs- und Querfestigkeit herzustellen.
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Es wurde nun gefunden, daß die aufgeführten Nachteile der bekannten
Stoffaufläufe beseitigt werden können, auch wenn mit einer Maschinengeschwindigkeit
von etwa 300 m/Min. und mehr gearbeitet werden soll.
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Zu diesem Zweck wird dex Stoffauflauf für Langsiebpapiermaschinen,
dessen Stoffstrom so geregelt ist, daß die Reynoldsche Zahl desselben oberhalb 104
liegt, in der Weise ausgebildet, daß quer vor dem Stoffaustritt ein feststehender,
nicht stromlinienförmiger Leit- und Prallkörper mit zwei Wirbelablösungsflächen
derart angeordnet ist, daß der Stoffstrom bis zum Austritt aus dem Stoffauflauf
mit Kärmänschen Wirbelstraßen durchsetzt ist.
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Nach einer Ausführungsform besteht der nicht stromlinienförmige Prall-
und Leitkörper aus zwei an gegenüberliegenden Stellen der Ober- und Unterlippe des
Auslaufspaltes angeordneten Teilen mit je einer Ablösungsfläche für eine Wirbelstraße.
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Schließlich kann bei Stoffaufläufen, bei welchen eine der Lippen des
Auslaufspaltes verstellbar ist, der Strömungskörper als Scharnierteil schwenkbar
gelagert sein, um seine Lage im Auslaufspalt einstellen zu können.
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An Hand der Zeichnung sollen nachstehend die wesentlichsten Strömungsvorgänge
im allgemeinen, soweit sie für das Verständnis der Erfindung erforderlich erscheinen,
sowie in Anwendung auf den erfindungsgemäßen Stoffauflauf näher erläutert werden.
Es zeigt Fig.l eine Strömungsablösung, welche entlang einer Fläche unter der Einwirkung
eines Gegendruckgradienten eintritt, Fig. 2 das Abrollen von zwei schwachen Wirbelschichten
hinter einem Zylinder, welcher quer in dem Strom einer viskosen Flüssigkeit angeordnet
ist, bei niedrigen Werten der Reynoldschen Zahl, Fig. 3 eine Stufe im Übergang des
Strömungsbildes, wenn die Geschwindigkeit der Strömung der viskosen Flüssigkeit
an dem Zylinder vorbei erhöht wird, Fig.4 eine weitere Stufe im Übergang des Strömungsbildes
unter Erhöhung der Geschwindigkeit, bei welcher Wirbel in den Hauptstrom der Flüssigkeit
abbrechen, Fig. 5 die Endstufe im Übergang unter Erhöhung der Geschwindigkeit und
die gebildete Kärmänsche Wirbelstraße, Fig. 6 die Beziehung zwischen der Reynoldschen
Zahl und der Frequenz der Wirbelabgabe, Fig.7 eine Kärmänsche Wirbelstraße innerhalb
eines Stoffauflaufes für Langsiebpapiermaschinen, Fig. 8 Mittel zur Änderung der
Lage des Strömungskörpers in einem solchen Stoffauflauf, Fig. 9 eine vorzugsweise
Verkörperung des erfindungsgemäßen Stoffauflaufes und Fig. 10 eine abgeänderte Ausführungsform
desselben.
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In der Flüssigkeitsdynamik ist es bekannt, daß, wenn eine viskose
Flüssigkeit entlang einer festen Fläche fließt, eine dünne Schicht, die sogenannte
Grenzschicht, in Berührung mit der Grenzfläche vorhanden ist, in welcher viskose
Kräfte, ohne jedoch vorherrschend zu sein, bemerkbar sind. Die Flüssigkeit in unmittelbarer
Berührung mit der Grenzfläche ist theoretisch in Ruhe. Die Bewegung der Flüssigkeit
in der Grenzschicht ist von drei Faktoren abhängig. Sie wird durch die Reibung an
der Grenzfläche- verzögert und unter Wirkung der Viskosität der Restflüssigkeit
erhöht, und sie wird verzögert oder beschleunigt in Abhängigkeit von dem Druckgradienten
längs der Fläche, je nachdem derselbe entgegengesetzt oder gleichgerichtet ist.
Wenn der Gradient erhöhend wirkt, setzt er die Vorwärtsbewegung fort, und die Dünne
der Schicht bleibt gering. Wenn der Druckgradient entgegengerichtet ist, überwiegen
jedoch die verzögernden Kräfte, und der Grenzfluß wird zunächst angehalten, worauf
dann der Gegengradient auch einen Rückstrom verursachen kann. Dieser Rückstrom verursacht
eine Erweiterung der Grenzschicht und weiterhin eine Ablösung des Hauptflusses von
der Grenzfläche.
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Diese Erscheinungen sind schematisch in Fig. 1 erläutert, in welche
die -Bewegungskennlinien von dünnen Flüssigkeitsschichten aufgezeigt sind. Der Strömungsfluß
von links nach rechts in der Fig. 1 mit der Geschwindigkeit U stößt auf einen Gegendruckgradienten.
Bei dem Punkt P verläßt der Vorwärtsstrom die Fläche, und es tritt ein Rückstrom
in Richtung des Druckgradienten auf. Die strichpunktierte Linie B-L zeigt die ungefähre
Begrenzung der Grenzschicht und die strichpunktierte Linie P-R die Grenze des Rückstromes.
Gestrichelte Linien mit Pfeilen zeigen den Verlauf der Stromlinien. Der Ort der
Strömungskehrung ist bei Punkt P. Bei viskosen Flüssigkeiten ergibt die Strömung
der Flüssigkeit in einer Grenzschicht Wirbelbildung. Wenn keine Ablösung der Strömung
an den Rändern der Grenzschicht erfolgt, ist die Wirbelung auf die Grenzschicht
selbst beschränkt. Wenn Ablösung eintritt, wird die Wirbelung jedoch in der Hauptströmung
verbreitet. Wenn keine Strömungsablösung auf der Fläche eines Körpers erfolgt, dann
wird dieser Körper als Stromlinienkörper bezeichnet. In der Praxis schließt der
Ausdruck »stromlinienförmig« auch solche Körper ein, bei welchen eine Strömungsablösung
an der Fläche erfolgt, wobei jedoch sie so nahe am Strömungsende eintritt, daß der
Fluß sich hinter dem Körper nur unter Hervorrufung einer sehr engen Kielspur wieder
schließt. Wenn in vorstehendem das Wort »stromlinienförmig« gebraucht wird, so soll
es sich auf die erwähnte weitere Bedeutung und Auslegung beziehen.
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Die Erfindung betrifft nun einen Stoffauflauf, bei welchem die Erscheinung
der Ablösung und die sich ergebende Diffusion der Wirbelung in den Hauptstrom vorteilhafterweise
verwendet wird, um die erwähnten erörterten unerwünschten Merkmale des Zuflusses
des Stoffes auf das Sieb zu überwinden. Die Beschaffenheit des Stoffes bei Anwendung
eines solchen Auflaufes beruht auf einer raschen, schwingenden Bewegung zwischen
angrenzenden Bereichen des Stoffstromes. Die Amplitude dieser Bewegung beeinflußt
die Qualität der Blattbildung des herzustellenden Papiers. Für einen gegebenen Anteil
an Energie, welcher der Strömung zugeführt wird, wird die Blattbildung besser, wenn
die Amplitude der Bewegung verringert wird. Es ist daher zweckmäßig, anzustreben,
daß das Wirbelsystem von hoher Frequenz ist und daß die erforderliche Energie in
dem Strom zur Beeinflussung des Stoffes eine relative Bewegung von kleiner Amplitude
hat.
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Wenn eine viskose Flüssigkeit an einem kreisförmigen Zylinder vorbeiströmt,
ergeben sich zwei symmetrische
Ablösungslinien an der Rückseite.
Hier verlassen zwei dünne Wirbelschichten den Zylinder und rollen sich um sich selbst,
wobei die Geschwindigkeit mehr in dem aufrollenden Teil entsprechend Fig. 2 in Erscheinung
tritt. Wenn die Geschwindigkeit der Flüssigkeit allmählich erhöht wird, wächst die
Größe der Wirbel, und sie bewegen sich mehr von dem Zylinder weg, wie dies in Fig.
3 dargestellt ist. Sobald eine Stufe erreicht ist, bei welcher das System unstabil
wird, brechen die Wirbel in den Weg des Hauptstromes ab, und es tritt die Bildung
von anderen Wirbeln ein, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind. In dem Falle eines
kreisrunden Zylinders werden Wirbel nacheinander von wechselnden Seiten abgegeben,
und diese bilden eine Doppelschicht von Wirbeln in dem Keilstrom des Zylinders,
bei welcher die Wirbel einer Ablösungslinie zwischen den Wirbeln der anderen Ablösungslinie
angeordnet sind. Eine derartige Anordnung ist technisch als Kärmänsche Wirbelstraße
mit ihren Eigenschaften bekannt. In Fig. 5 ist ein derartiges System dargestellt.
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Ist N die Frequenz, mit welcher die Wirbel abgegeben werden, d der
Durchmesser des Zylinders, U die Geschwindigkeit der Strömung, « die Viskosität
und 9 die Dichte der Flüssigkeit, so können die experimentellen Ergebnisse am besten
zusammenfassend graphisch durch die gegenseitige Abhängigkeit von zwei dimensionslosen
Funktionen, nämlich der Reynoldschen Zahl Re, das ist
wiedergegeben werden.
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Das Abhängigkeitsverhältnis ist in »Modern Developments in Fluid Dynamics«,
S. Goldstein, Oxford University Press, 1950, Bd. 2, Abschnitte 184 und 247,
erörtert und in Fig. 6 dargestellt. Nach dieser Darstellung ist für Werte von Re
zwischen 102 und 105 die Ablösung von Wirbeln periodisch; oberhalb dieses Bereiches
erfolgt die Ablösung aperiodisch, und es ergibt sich dabei eine plötzliche Steigerung
der Durchschnittsfrequenz.
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Bei Anwendung dieser Erkenntnisse auf die Papierherstellung wurde
nun gefunden, daß, wenn eine Kärmänsche Wirbelstraße in einem zusammenlaufenden
Kanal, wie er beim Stoffauflauf gegeben und wie er in Fig. 7 dargestellt ist, eingeschlossen
wird, das Verhalten der Wirbelstraße so geregelt und überwacht werden kann, daß
es vorteilhaft bei der Papierherstellung mit Hochgeschwindigkeitsmaschinen ausgenutzt
werden kann.
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Es wurde gefunden, daß die gleiche wechselseitige Abhängigkeit zwischen
den beiden Größen Re und NÜ beim Verlauf des Stoffflusses um einen Zylnder in einem
zusammenlaufenden Kanal gegeben ist. Bei einem hohen Geschwindigkeitsgradienten
in einem Stoffauflaufspalt wurde festgestellt, daß die Viskosität des Stoffes sich
derjenigen von Wasser bei den gleichen Temperaturen nähert, und es kann daher für
die vorliegenden Zwecke die Viskosität von Wasser bei den Berechnungen eingesetzt
werden. Es wurde gefunden, daß bei einem Stoffauflaufspalt einige Änderungen vorzunehmen
sind, weil andere Grenzflächen, wie Ober- und Unterlippe, nicht weit von dem Zylinder
entfernt sind. Der Wert von U wird nun die Geschwindigkeit, welche an der Stelle
des Zylinders, wenn letzterer nicht angewandt wäre, auftritt. Es wurde gefunden,
daß die Form der Kurve der gegenseitigen Abhängigkeit ähnlich derjenigen in der
Fig. 6 ist, wobei die Kurve waagerecht in einem Maße verlagert ist, welches von
der Geometrie der Spaltwände und dem Zylinder abhängt. Es wurde ferner gefunden,
daß in einem Stoffauflaufspalt der Übergang von periodischer zur aperiodschen Abtrennung
von Wirbeln bei einem Wert von Re in der allgemeinen Größenordnung von 5 - 104 erfolgte
und daß der Übergangspunkt sich beim Wachsen des Zylinderdurchmessers wenig änderte.
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Bei dem erfindungsgemäßen Stoffauflauf sind nun die Bedingungen derart
gewählt, daß sich eine Instabilität in dem System ergibt.
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Instabilität kann sich aus verschiedenen Gründen ergeben. Erstens
wird, wenn die Geschwindigkeit des Stoffstromes nicht gleichmäßig ist und die höchste
an der Stelle des Zylinders in dem Stoffauflaufspalt auftritt, sich eine zweidimensionale
Instabilität ergeben. Zweitens wird sich eine Art von Instabilität aus Störungen
längs der Länge des Zylinders ergeben. Solch eine Störung kann auf einem nicht gleichmäßigen
Fluß in dem Spalt beruhen. Diese zweite Form der Instabilität verursacht eine Verzerrung
des Strömungsbildes, wobei die Wirbelung sich in dem System ausbreitet und schließlich
das Strömungsbild zerstört. Es ist ein wesentliches -Merkmal der Erfindung, daß
die Bedingungen zur Erzielung einer Instabilität, welche in dem System erforderlich
ist, derart durch Auswahl einer entsprechenden Lage und Dimension des Zylinders
gewählt werden, daß die Ausbreitung der Wirbelung im wesentlichen erfolgt, während
der Strom noch innerhalb der Wandungen des Stoffauflaufs.paltes eingeschlossen und
daher unter Kontrolle gehalten ist. Wenn dies nicht erfolgt, versprüht der austretende
Strom des Stoffes am Ende des Spaltes. Solch ein Strom würde jedoch auf einem weiten
Bereich des Siebes zu fleckiger Stoffablagerung und Luftblasenbildung führen.
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Die Wahl der Zylinderdimensionen und des Anbringungsortes ist von
verschiedenen Kriterien abhängig: 1. Um die maximalen Vorteile zu erhalten, ist
es zweckmäßig, in dem aperiodischen Bereich der Wirbelabgabe zu arbeiten, d. h.
mit Reynoldschen Zahlen oberhalb von 5. 104. Es wurde zwar festgestellt, daß auch
niedrige Reynoldsche Zahlen wenig oberhalb 104 wirksam sein können, daß jedoch Werte
oberhalb von 5 - 104 vorzuziehen sind. Bei vorhandenen Maschinen, bei welchen das
Profil des Stoffaustrittspaltes annähernd vorbestimmt ist, kann Re für einen Zylinder
in jeder Lage auf Grund der Zähigkeit des Stoffes und seiner Geschwindigkeit am
Stoffaustritt berechnet werden.
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2. Die Frequenz der Wirbelabgabe soll so hoch als möglich sein. Dies
wird entweder durch Arbeiten in der aperiodischen Zone, wie oben erwähnt, oder durch
Verwendung eines kleinen Durchmessers des Zylinders oder durch Kombination von beiden
Merkmalen erreicht.
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3. Der Zylinder muß in einem Abstand hinter dem Spaltaustritt angebracht
sein, der genügend ist, um eine Ausbreitung der Wirbelstraße über die gesamte Dicke
des Stromes vor seinem Austritt zu ermöglichen. Wenn die Wirbelstraße mehr in dem
mittleren Teil des Stromes verbleibt, setzt
sich die Ausdehnung
des Wirbelsystems außerhalb des Spaltes in einem Maße fort, daß hierdurch ein Abbrechen
des Stromes verursacht werden kann, welches unerwünscht ist.
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4. Der Durchmesser des Zylinder soll nicht so klein sein, daß sich
Fasern an ihn hängen und so die Bildung von Klumpen, welche nacheinander abreißen,
erfolgt. Er kann in Abhängigkeit von der Aufbereitung des Stoffes verschieden sein.
Bei der Herstellung von Zeitungspapier wurde festgestellt, daß Stangen von über
12 mm Durchmesser geeignet waren.
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5. Wenn die Strömung vor Erreichen des Auslaufspaltes in ihrer Querrichtung
nicht gleichförmig ist, d. h., der Wert von U sich ändert, dann ist das erhaltene
Wirbelsystem empfindlich in Bezug auf die Lage des Zylinders im Verhältnis zu den
beiden Lippen des Stoffauflaufes.
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6. Es ist wünschenswert, daß die Tragelemente des Zylinders sich nicht
über den Zylinder in Richtung des Spaltes ausdehnen.
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Bei der praktischen Anwendung der Erfindung an Papiermaschinen zeigt
es sich ferner als wünschenswert, in einem weiten Bereich von Arbeitsgeschwindigkeiten
arbeiten zu können. Wenn aber ein solcher Bereich derart ist, daß jeweilig eine
Änderung in der Einstellung in der Spaltzone vorzunehmen ist, kann die Erfindung
trotzdem sehr leicht angewendet werden, indem eine Vorrichtung vorgesehen wird,
die eine Einstellung der Lage der Lippen des Auslaufspaltes bzw. des Leit- und Prallkörpers
zur Innehaltung der gewünschten Strömungsbedingungen bei verschiedenen Maschinengeschwindigkeiten
ermöglicht. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in Fig. 8 gezeigt, bei welchem die
Oberlippe 1 des Spaltes durch die Stellstange 2 in Bezug zur Unterlippe 3 einstellbar
ausgeführt ist. 4 stellt eine der Flußausgleichsplatten dar, welche als Halter des
Leit- und Prallkörpers 5 ausgebildet sind und die Unterlippe 3 abgedichtet durchdringen.
Die Platten 4 sind an einem Scharnierstift 6 angeordnet, während die Welle 7 in
einem exzentrischen Lager 8 die Einstellung des Vorderteiles der Ausgleichsplatten
und so der relativen Lage des Leit- und Prallkörpers 5 ermöglicht.
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Eine weitere und vorzugsweise Ausführung eines solchen Auflaufes ist
in Fig. 9 dargestellt. An Stelle des Zylinders als Leit- und Prallkörper ist an
der Ober- und Unterlippe des Auslaufspaltes ein Paar von Vorsprüngen (gegebenenfalls
auch mehrere), jeweils einer an der Ober- und Unterlippe, vorgesehen, welche Vorsprünge
keine stromlinienförmigen Oberflächen aufweisen und im wesentlichen einen halbkreisartigen
Querschnitt besitzen. Konstruktiv können diese Vorsprünge sehr einfach durch Anbringen
von Halbzylindern auf den Kanalflächen erhalten werden. Wechselnd können einer oder
beide Vorsprünge den Teil einer Scharnieraufhängung bilden, welche eine Einstellung
des Leit- oder Prallkörpers 5 in Bezug auf die Ober- oder Unterlippe 13 des Kanals
je nach den Verhältnissen ermöglicht: Bei den in Papiermaschinenstoffaufläufen üblichen
Strömungsgeschwindigkeiten und Strömungszuständen bei Reynoldschen Zahlen oberhalb
von 104 treten Wirbelablösungen hinter den beiden Vorsprüngen auf, die den Stoffstrom
in Form von Wirbelstraßen durchsetzen. Die abgegebenen Wirbel sind stets aperiodisch,
und die Frequenz der Abgabe ist viel größer als bei der vorher beschriebenen Anordnung
mit einem einzigen Körper unter ähnlichen Bedingungen.
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Die Wirbelstraßen von zwei solchen Vorsprüngen verbreiten sich unabhängig
voneinander in dem Stoffstrom. Sie vereinigen sich daher nicht zu einem regulären
welligen Strömungsbild. Vielmehr werden sie an der Außenseite des Flusses erzeugt
und diffundieren einwärts.
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Diese beiden Unterschiede ergeben verschiedene bestimmte Vorteile
vom Gesichtspunkt der praktischen Papiererzeugung. Einer dieser Vorteile besteht
darin, daß der Stoffstrom weniger Tendenz zum Ausdehnen beim Verlassen des Auslaufspaltes
als unter den Bedingungen der vorher beschriebenen Ausführungsform zeigt und daß
daher eine geringere Möglichkeit zur Luftaufnahme bei entsprechenden Geschwindigkeiten
gegeben ist. Die entsprechenden Frequenzen der Wirbelablösung von zwei Seiten des
Stromes sind, wie erwähnt, aperiodisch und voneinander unabhängig, so daß die Wirbel
sich nicht zu einem wellenförmigen Strömungsbild vereinigen. Schließlich wurde auch
noch gefunden, daß der Frequenzbereich, in welchem die Wirbelabgabe erfolgt, ungefähr
doppelt so groß ist als bei einem einzelnen Zylinder unter gleichen Strömungsbedingungen.
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Bei der Verwirklichung dieser vorzugsweisen Ausführung der Erfindung
muß ebenfalls verschiedenen Kriterien Rechnung getragen werden: 1. Der geringste
Abstand quer durch den Kanal zwischen zwei Vorsprüngen (oder zwischen je zwei Vorsprüngen,
wenn mehr als zwei vorgesehen sind) soll mindestens gleich der maximalen Höhe der
senkrechten Spaltöffnung sein.
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2. Die Vorsprünge sollen in einem genügenden Abstand von der Spaltöffnung
angeordnet sein, um zu ermöglichen, daß die zwei Wirbelstraßen nach der Mitte des
Stoffstromes hin diffundieren.
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3. Die Dimension der Vorsprünge wird einerseits durch die für den
Stoffstrom erforderliche Energie bestimmt und ist von der Form des Stoffauflaufes
an sich abhängig. Je größer die Dimension der Vorsprünge ist, desto größer ist die
einzuführende Energie. Diese Energie ist eine Funktion der Geschwindigkeit des Stoffstromes
und der Dimension der Vorsprünge. Zweitens ist der Frequenzbereich, in welchem die
Wirbelabgabe erfolgt, eine Funktion der Reynoldschen Zahl, des Durchmessers der
Vorsprünge und der Geschwindigkeit des Stoffstromes. Die Frequenz soll so hoch als
möglich gehalten werden, soweit es mit den anderen Kriterien verträglich erscheint.
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Es ist selbstverständlich, daß bei allen Ausführungen die benutzte
Kontur des Leit- oder Prallkörpers im wesentlichen während des Dauergebrauchs aufrechterhalten
bleiben soll und daß diese Körper somit aus Werkstoffen herzustellen sind, welche
einer Korrosion und Erosion widerstehen.
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Unter der Bezeichnung »Zylinder« wird in dieser Beschreibung ein dreidimensionaler
Körper verstanden, der einen gleichmäßigen Querschnitt senkrecht zur Achse besitzt.
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Bei den vorstehend erörterten und erläuterten Ausführungsformen wurden
als Beispiel des nicht stromlinienförmigen Leit- oder Prallkörpers entweder ein
Zylinder von kreisförmigem Querschnitt (Fig. 2 bis 5 und 7) oder zwei Halbzylinder
(Fig. 9) verwendet. Solche einfachen Formen von nichtstromlinienförmigen
Zylindern
sind aus Gründen der Einfachheit der Konstruktion und der Handhabung zu empfehlen.
Die Strömungscharakteristiken bei Benutzung von solchen einfachen Formen sind leichter
abzuleiten, und es ist ersichtlich, daß sich außerordentliche Verwicklungen in den
Strömungsbildern bei der Verwendung von komplizierten nicht stromlinienartigen Formen
ergeben können. Aus diesen Gründen werden die einfacheren Formen der nicht stromlinienartigen
Körper vorgezogen. Es wurden trotzdem auch andere Formen von Leit- oder Prallkörpern
verwendet und ausgewertet; beispielsweise zeigt die Fig. 10 einen solchen Körper
von birnenförmigem Ouerschnitt, welcher nach der oben gegebenen Definition als nicht
stromlinienförmig zu bezeichnen ist und in gleicher Weise die erwähnten Ergebnisse
brachte.