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Strömungsgleichrichter, insbesondere an einem Stromverteiler für Papiermaschinen
Die Erfindung betrifft einen Strömungsgleichrichter zum gleichmäßigen Verteilen
eines aus einer langgestreckten Verteilkammer in einen auf der Längsseite der Verteilkammer
angeschlossenen breiten Auslaßkanal eintretenden, Feststoffteile enthaltenden Flüssigkeitsstromes
über den Auslaßkanal. Es sind Strömungsgleichrichter für solche Zwecke bekannt,
welche eine Reihe von unter sich gleichen, gleichmäßig oder ungleichmäßig über die
Längsseite des Auslasses der Verteilkammer parallel nebeneinander angeordnete Profilkörper
aufweisen, die zwischen den über die Breite des Auslaßkanals reichenden Begrenzungswänden
befestigt sind.
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Es ist bekannt, solche Profilkörper als Stäbe mit auf der Zuströmseite
halbkreisförmig abgerundetem, auf der Abströmseite quer zur Abströmrichtung geradlinig
begrenztem Querschnitt von seiner Breite annähernd gleicher Längserstreckung auszubilden
und so eng nebeneinander anzuordnen, daß die lichte Durchtrittsweite zwischen den
Stäben wesentlich kleiner ist als deren Querschnittsbreite. Ein in dieser Weise
ausgebildetes Stabgitter verursacht aber außerordentlich hohe Strömungsverluste,
wobei die umgesetzte Strömungsenergie in Form von Wirbeln aufgezehrt wird. Es ist
indessen mit einem solchen Stabgitter möglich, eine sehr gute Gleichmäßigkeit der
Geschwindigkeitsverteilung über die Breite des Auslaßkanals zu erzielen, und zwar
insbesondere auch dann, wenn der Zustrom der Flüssigkeit senkrecht zur Abströmrichtung,
also auf der Schmalseite der Verteilkammer, erfolgt, so daß die ankommende Strömung
an den abgerundeten Stirnflächen der Gitterstäbe einmal um 90° umgelenkt wird.
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Diese Eigenschaft läßt einen aus einem solchen Stabgitter bestehenden
Strömungsgleichrichter als besonders geeignetes Mittel erscheinen, um die in einer
Zuführleitung von im Verhältnis zur Breite des Auslaßkanals beschränkten Querschnittsabmessungen
dem Stoffauflauf einer Papiermaschine zugeführte Faseraufschwemmung zum Herstellen
von Papier, Pappe od. dgl. sehr gleichmäßig über die Arbeitsbreite des Siebes dieser
Papiermaschine zu verteilen. Solche in der Papiererzeugung gebräuchlichen Faseraufschwemmungen
enthalten außer den Fasern noch andere Feststoffe. Alle diese Stoffe sind in einer
großen Menge Wasser gleichmäßig verteilt.
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Um den Forderungen der Papiererzeugung zu genügen, muß vermieden werden,
daß sich Einzelfasern zu Bündeln oder Klumpen zusammenballen, welche dann als sogenannte
Batzen die Gleichmäßigkeit der erzeugten Papier- oder Pappebahn erheblich stören.
Jedem solchen Klumpen oder Batzen entspricht nämlich eine ihn umgebende Zone geringer
Stoffdichte und damit geringer Blattfestigkeit, wodurch es leicht zum Abreißen der
Bahn in der Papiermaschine kommt.
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Zur Vermeidung der Klumpenbildung ist es in erster Linie erforderlich,
daß sich an der der ankommenden Flüssigkeitsströmung zugewandten Abrundung keine
Fasern oder Feststoffe ansetzen. Denn an jedem solchen abgesetzten Teilchen bleiben
weitere Teilchen, insbesondere Fasern, hängen, so daß sich an diesen Stellen Klumpen
bilden. Diese Klumpen verursachen Ablösung der Strömung vom Profilkörper, welche
erhöhten Strömungswiderstand und Wirbel erzeugt, in deren Kernen sich weitere Feststoffklumpen
bilden. Diese Wirbelbildung dauert so lange an, bis der Strömungswiderstand des
sich bildenden Klumpens dessen Haftkraft am Profilkörper übersteigt und der Klumpen
von der Strömung mitgerissen wird. Diese Überlegungen gelten auch für andere als
faserige Feststoffe, insbesondere für solche, die zur Klumpenbildung neigen.
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Aufgabe der Erfindung ist demnach, einen ein Stabgitter aufweisenden
Strömungsgleichrichter für feststoffhaltige Flüssigkeit so zu gestalten, daß das
Zusammenballen von Feststoffen an den Profilkörpern und damit die Bildung grober
Wirbel durch Strömungsablösung an diesen Feststoffklumpen vermieden wird. Diese
Aufgabe wird bei einem Strömungsgleichrichter zum gleichmäßigen Verteilen eines
aus einer langgestreckten Verteilkammer in einen auf der Längsseite der Verteilkammer
angeschlossenen breiten Auslaßkanal eintretenden, Feststoffteile enthaltenden Flüssigkeitsstromes
über den Auslaßkanal, insbesondere an einem Stromverteiler für Papiermaschinen,
bestehend aus einer Reihe von unter sich gleichen, zwischen den über die Breite
des Auslaßkanals reichenden Begrenzungswänden
desselben parallel
nebeneinander angeordneten Profilkörpern gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
dadurch gelöst, daß jeder Profilkörper aus einem als Rundstab ausgebildeten, um
seine zu den genannten Begrenzungswänden des Auslaßkanals senkrechte Längsachse
dreh- oder schwenkbaren Kopfteil und einem in Strömungsrichtung an den Rundstab
angefügten, starr mit den genannten Begrenzungswänden des Auslaßkanals verbundenen,
etwa keilförmigen Profilstab gebildet wird.
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Durch die Dreh- oder Schwenkbewegung des zylindrischen Kopfteils wird
das Ansetzen von Feststoffen an dessen der Zuströmung zugewandter Stirnfläche vermieden,
weil jeder Punkt der Staboberfläche ständig seine Lage gegenüber der Strömung ändert.
Ein Feststoffteilchen, das sich an einem Punkt der Staboberfläche angesetzt hat,
wird somit fortwährend nach Größe und Richtung sich ändernden Strömungskräften ausgesetzt
und infolgedessen schnell wieder von der Staboberfläche fortgeschwemmt. Dadurch,
daß man den in Strömungsrichtung an den Rundstab angefügten keilförmigen Profilstab
auf der dem Rundstab zugewandten Seite mit einer Mulde von halbkreisförmigem Querschnitt
ausbildet, dessen Halbmesser den des Rundstabquerschnitts geringfügig übersteigt,
so daß zwischen dem Rundstab und dem Profilstab nur ein enger Spalt verbleibt, und
daß weiterhin der keilförmige Profilstab zu beiden Seiten der Mulde messerartige
Kanten aufweist, werden auch hartnäckig am Rundstab haftende Feststoffe bei der
Drehung des Rundstabes an diesen Kanten abgestreift. Dadurch wird die Batzenbildung
an der Stirnseite der Profilkörper vermieden. Durch die keilförmige Ausbildung des
an den Rundstab in Strömungsrichtung angefügten Profilstabes wird die zwischen den
Profilkörpern hindurchtretende Strömung allmählich wieder über den vollen Querschnitt
des Auslaßkanals verteilt.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung werden die Rundstäbe aller
Profilkörper mit einem Getriebe zum gemeinsamen Drehen oder Schwenken um ihre Längsachsen
gekuppelt.
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Eine andere, der vorstehend angegebenen Lösung der Erfindungsaufgabe
gleichwertige Lösung, die ebenfalls von einem Strömungsgleichrichter zum gleichmäßigen
Verteilen eines aus einer langgestreckten Verteilkammer in einen auf der Längsseite
der Verteilkammer angeschlossenen breiten Auslaßkanal eintretenden, Feststoffteile
enthaltenden Flüssigkeitsstromes über den Auslaßkanal, insbesondere an einem Stromverteiler
für Papiermaschinen, bestehend aus einer Reihe von unter sich gleichen, zwischen
den über die Breite des Auslaßkanals reichenden Begrenzungswänden desselben parallel
nebeneinander angeordneten, stirnseitig abgerundeten Profilkörpern ausgeht, besteht
darin, daß die Profilkörper als am Umfang abgerundete, in an sich bekannter Weise
auf einer gemeinsamen, zu den genannten Begrenzungswänden des Auslaßkanals parallelen
drehbaren Welle befestigte Kreisscheiben ausgebildet sind, deren Durchmesser größer
ist als die lichte Weite des Auslaßkanals und die in Schlitze der genannten Begrenzungswände
eintauchen. Strömungsgleichrichter mit einer sich über die ganze Breite eines Kanals
erstreckenden, in dessen Seitenwänden drehbar gelagerten Welle und rechtwinklig
dazu auf dieser in kleinen Abständen befestigten ebenen Kreisscheiben sind an sich
bekannt, allerdings nur mit Scheiben aus dünnem Blech, da es bei diesen Einrichtungen
auf die Erzielung einer bestimmten Durchflußgeschwindigkeit und einer zur Scheibenebene
parallelen Durchflußrichtung ankommt. Somit dienen die mit solchen Leit-und Sperrwänden
versehenen bekannten Scheibengleichrichter einem anderen Zweck als der erfindungsgemäße,
nach Art . von Profilkörpern gebildete Scheiben aufweisende Scheibengleichrichter.
Dadurch, daß man den Durchmesser dieser Scheiben größer macht als die Lichtweite
des Auslaßkanals und die überstehenden Teile der Scheiben in Schlitze der genannten
Begrenzungswände eintauchen läßt, erreicht man, daß bei der Drehung der Scheiben
Feststoffe von der Scheibenoberfläche durch die Kanten der Schlitze abgestreift
werden. Somit wird auch bei dieser Einrichtung die Bildung von Batzen verhindert.
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Der kleinste Strömungsquerschnitt des Scheibengleichrichters wird
durch den Durchmesser der Welle bestimmt, der entsprechend den auf die Welle einwirkenden
Kräften ausgeführt werden muß. Um den Wellendurchmesser von diesen Kräften unabhängig
und damit möglichst klein ausbilden zu können, sind nach einem weiteren Vorschlag
der Erfindung die Kreisscheiben durch außerhalb des Durchflußquerschnitts des Auslaßkanals
drehbar angeordnete, an sich bekannte Rollen unmittelbar auf dem Unterbau des Auslaßkanals
abgestützt.
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In der Zeichnung ist je ein Ausführungsbeispiel der beiden Lösungsvorschläge
der Erfindung dargestellt.
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F i g. 1 und 2 zeigen einen Strömungsgleichrichter mit Stabgitter
im vertikalen und horizontalen Längsschnitt und die F i g. 3 und 4 einen Strömungsgleichrichter
mit Scheibengitter, ebenfalls im vertikalen und horizontalen Längsschnitt.
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Gleiche oder einander entsprechende Teile sind dabei mit gleichen
Bezugszeichen bezeichnet.
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Bei dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Strömungsgleichrichter
fließt eine Faseraufschwemmung einer Verteilkammer 6 durch einen Einlaß 5 zu, verteilt
sich in der Verteilkammer 6 über die Breite des Auslasses 7 und gelangt durch ein
Stabgitter in einen zum Stoffauflauf führenden Kanal 14. Von dort strömt die Faseraufschwemmung
durch eine Stoffauflaufdüse 3 auf das Maschinensieb 2. Auslaß 7 und Kanal 14 sind
oben und unten durch über die ganze Kanalbreite reichende Begrenzungswände und seitlich
durch Seitenwände begrenzt.
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Das als Gleichrichter wirkende Stabgitter besteht aus einer großen
Anzahl von in geringem Abstand senkrecht nebeneinander angeordneten Profilkörpern
B. Die Profilkörper weisen bei dieser Ausführung eine Profiltiefe von etwa dem 8fachen
der Profildicke auf. Der Gesamtquerschnitt der Spalte zwischen den einzelnen Profilkörpern
8 entspricht etwa dem 0,4fachen des Querschnitts des Einlasses 5 in die Verteilkammer.
Jeder Profilkörper 8 besteht aus einem als Rundstab 10 ausgebildeten, um seine zu
den genannten Begrenzungswänden des Auslasses 7 senkrechte Längsachse schwenkbaren
Kopfteil und einem in Strömungsrichtung an den Rundstab angefügten, starr mit den
genannten Begrenzungswänden verbundenen keilförmigen Profilstab 9. Die Rundstäbe
10 aller Profilkörper 8 sind über Hebel 11 mit einer gemeinsamen Steuerstange 12
verbunden. Die Steuerstange 12 wird über einen nicht dargestellten
Antrieb
so bewegt, daß den Rundstäben 10 eine hin-und hergehende Drehbewegung erteilt wird.
Die Rundstäbe 10 können aber auch gleichförmig gedreht werden. Die Profilstäbe 9
verjüngen sich in Strömungsrichtung und laufen an der Austrittsseite des Stabgitters
in eine scharfe Kante aus. Zum Ausgleich der durch die Verjüngung bedingten Vergrößerung
des Durchtrittsquerschnittes des Stabgitters und zur Vermeidung eines damit verbundenen
Geschwindigkeitsabfalls in der Strömung ist die untere Begrenzungswand des Auslasses
7, in dem die Profilkörper 8 angeordnet sind, als eine in Strömungsrichtung ansteigende
Schräge 13 ausgebildet.
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Bei dem in F i g. 3 und 4 dargestellten Strömungsgleichrichter 18
sind die Profilkörper als am Umfang abgerundete, in an sich bekannter Weise mit
geringem Abstand nebeneinander auf einer gemeinsamen, zu den Begrenzungswänden 23,
24 des Auslaßkanals 7 parallelen, drehbaren Welle 19 befestigte Kreisscheiben 20
ausgebildet. Die Welle wird von einem Motor 21 über ein Getriebe 22 angetrieben,
so daß den Scheiben eine langsame Drehbewegung erteilt wird.
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Der Durchmesser der Kreisscheiben 20 ist größer als die lichte Weite
des Auslaßkanals 7 der Umlenkkamer 6. Die oberen und unteren Segmente der Kreisscheiben
20 tauchen in Schlitze der Begrenzungswände 23, 24 ein. Zur Aufnahme eines
Teiles der auf die Welle 19 wirkenden Kräfte sind die Kreisscheiben 20 durch außerhalb
des Durchflußquerschnitts des Auslaßkanals 7 drehbar angeordnete Rollen
25 unmittelbar auf dem Unterbau des Auslaßkanals abgestützt.