DE1461153B - Stoffauflauf für Papiermaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf für Papiermaschinen mit einer in einen Auslaß auslaufenden, einem Strömungskanal zugeordneten und sich über dessen Gesamtbreite erstreckenden Mischkammer sowie mehreren, von einem Verteiler ausgehenden Speiseleitungen, deren mittlere Achsen etwa parallel zueinander verlaufen, und die mit dem Inneren der Mischkammer zur Zuführung des Stoffes verbunden sind.

Bei Stoffaufläufen dieser Art sind die Mischkammern zur Strömungsberuhigung und zur Gewährleistung einer möglichst gleichmäßigen Verteilung der Fasern mit angetriebenen Lochwalzen ausgestattet.

Abgesehen davon, daß das Anbringen von Lochwalzen aufwendig und energieverzehrend ist, hat es sich als besonders nachteilig herausgestellt, daß eine Ausflockung der im Stoff enthaltenen Fasern vor allem im Bereich der Lochwalzen speziell bei der Verwendung von Stoffgemischen mit unterschiedlicher Konsistenz zu Betriebsstörungen durch Blockieren dieser Walzen führt, so daß der Stoffaustritt entweder ungleichmäßig wurde oder sogar bei zu starker Ausflockung völlig versagte.

Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung (britische Patentschrift 794 550) wird der zufließende Stoff über mehrere Zufuhrleitungen direkt in eine- breite Düse gedrückt, welche stirnseitig in einer Mischkammer, mit im wesentlichen rhombenförmigem Querschnitt endet. Diese bekannte Vorrichtung bedingt ein Durchwirbeln des Stoffes über eine nach dem Düsenaustritt winkelförmig sich erweiternde Mischkammer und anschließend eine Wiederberuhigung der dabei auftretenden, unkontrollierbaren Turbulenz.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stoffauflauf für Papiermaschinen zu schaffen, welcher eine gleichmäßige Stoffverteilung beim Austritt auch bei der Verwendung von Faserstoffen unterschiedlicher Konsistenz ermöglicht, ohne aufwendige Einbauten zu erfordern.

Die Aufgabe wird bei Stoffaufläufen der eingangs definierten Art dadurch gelöst, daß die Mischkammer als im wesentlichen quaderförmiger Kasten mit einer oberen Wand, einer unteren Wand, hierzu senkrechten Seitenwänden sowie einer Stirnwand ausgebildet ist und daß die Speiseleitungen durch die obere oder untere Wand des Stoffauflaufes in einer Ebene nahe der Stirnwand in die Mischkammer einmünden, wobei das Verhältnis von Strömungsquerschnitt der Mischkammer zwischen den jeweiligen Mittellinien benachbarter Speiseleitungen, gemessen in der allen Mittellinien gemeinsamen Ebene, zur Strömungsquerschnittsfläche jeder jeweils zugeordneten Speiseleitung zwischen 1,1 und 1,7 liegt.

Damit der Stoff, welcher aus den Speiseleitungen in die Mischkammer einmündet, optimal durchgemischt werden kann, liegt ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung darin, daß die Mittellinien der Speiseleitungen in einer gemeinsamen zur Stirnwand etwa parallel versetzten Ebene angeordnet sind und die innere Wandfläche der Speiseleitungen an ihrem nächst der Stirnwand liegenden Bereich bündig zur Innenfläche der Stirnwand angeordnet ist.

Mit der Erfindung wird ein Stoffauflauf mit einer auch bei sehr breiter Auslaßabmessung unerwartet großer Austragleistung geschaffen, wobei seine konstruktiv einfach erreichte, strömungstechnisch günstige Ausbildung optimal geringe Strömungswiderstände gewährleistet.

Der erfindungsgemäße Stoff auf lauf benötigt vor allem auch keinerlei Lochwalzen, wodurch ein vor allem sicherer und zuverlässiger Stoffaustrag möglich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine im Schnitt dargestellte Teilseitenansicht einer Papierherstellungsmaschine mit den

ίο Merkmalen der Erfindung,

F i g. 2 eine teilweise im Schnitt und weggebrochen dargestellte Stirnansicht des bei der Maschine gemäß F i g. 1 verwendeten Strömungsverbreiters und
F i g. 3 eine schematische perspektivische Ansicht eines Abschnittes des Strömungsverbreiters, in vergrößertem Maßstab.

In F i g. 1 ist eine Langsiebpapiermaschine dargestellt, bei welcher ein umlaufendes Maschinensieb 11 um eine Brustwalze 12 herumgelegt ist. Der aus einem Gemisch aus Wasser und papierbildenden Fasern bestehende Stoff wird derart auf der Oberseite des oberen Trums des Siebs 11 abgelagert, daß das Wasser durch das Sieb hindurchläuft bzw. hindurchgesaugt wird, während die Fasern als feuchte Papierbahn auf dem Sieb zurückbleiben. Es sind auch Papiermaschinen bekannt, die zur Erleichterung des Wasserablaufs durch das Maschinensieb mit einer Brustwalze versehen sind, die an ihrem Umfang Zellen bzw. Kammern 13 aufweist. Das Abnehmen der feuchten Papierbahn vom Maschinensieb 11 sowie das nachfolgende Trocknen erfolgt durch in den Figuren nicht dargestellte Trockenzylinder.

Der Stoffaustritt 14 der in F i g. 1 dargestellten Papiermaschine ist düsenartig ausgebildet, der sich nahezu über die volle Breite des Maschinensiebes 11 erstreckt und den Stoff praktisch tangential zur Bewegungsbahn des Siebs und mit einer sich der Siebgeschwindigkeit annähernden Geschwindigkeit auf das Sieb 11 aufzubringen vermag. Der Stoff wird durch eine nicht dargestellte Pumpe über ein Rohr 16 mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt bis an die Düse 14 gefördert. Der Stoffstrom innerhalb des Rohrs 16 wird mittels eines Rohrverteilers 18 in den an der Einlaufdüse 14 erforderlichen verhältnismäßig breiten und geringe Höhe besitzenden Stoffstrom umgewandelt.

Der Rohrverteiler 18 ist an seinem weiten Ende mit der Stoffzuleitung 16 verbunden. Das dünne Ende des Verteilers 18 ist mit einem Rücklauf rohr 19 verbunden, über welches ein Teil des vom Rohr 16 kommenden Stoffes zum Stoff-Misch-und-Förderabschnitt der Papiermaschine zurückgeleitet werden kann. Von dem sich verjüngenden Verteiler 18 geht eine Reihe von Speiseleitungen 21 ab, die an ihren unteren Enden über die Länge des Verteilers hinweg mit dessen oberem Bereich in Verbindung stehen.

Die Speiseleitungen dienen dazu, den Stoffstrom in mehrere Teilströme höherer Geschwindigkeit aufzuteilen, die sich in jedem Rohr mit gleicher Geschwindigkeit bewegen. Diese Reihe von Rohren 21 erstreckt sich über fast die gesamte Maschinenbreite, damit zur Beschickung der Düse ein ausreichend breiter Stoffstrom gewährleistet wird.

Die Vereinigung der einzelnen von den Speiseleitungen 21 kommenden Stoffströme erfolgt in einer Mischkammer 22. Von dort wird der Stoff über eine Verbindungsleitung 23 unmittelbar der Düse 14 zugeführt. Obgleich sich die Leitung 23 gemäß F i g. 1

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zur Beschleunigung des sie durchströmenden Stoffes Wenn das dimensionslose Verhältnis λ innerhalb des etwas verjüngen kann, sind in dem Verteiler keine zu- obengenannten Bereichs gehalten wird, werden die sätzlichen Strömungsbegradiger, wie Gleichrichter- vorteilhaftesten Ergebnisse erzielt, wenn der Abwälzen und Strömungskästen, erforderlich. stand 5 zwischen den Mittellinien der Speiseleitungen

Gemäß den F i g. 1 bis 3 besitzt die Mischkammer 22 5 21 etwa das 2,4fache des Durchmessers d der Speiseeine kastenförmige Gestalt und wird durch flache und leitungen beträgt. Dieses Abstandsverhältnis steht in parallele obere und untere Wände 24 bzw. 25, parallele Übereinstimmung mit der anerkannten Konstruktions-Seitenwände 26, die senkrecht zu den oberen und praxis für mehrkanälige Strömungsverbreiter mit sich unteren Wänden 24 bzw. 25 stehen, sowie eine Stirn- verjüngendem Verteiler, wie dem Rohrverteiler 18, und wand 27 festgelegt, welche sich vorzugsweise senkrecht io gewährleistet ausreichend große Zwischenräume zur zur oberen Wand sowie zu den Seitenwänden der Anbringung von Anschlüssen oder Schweißnähten, Kammer erstreckt. Die Speiserohre 21 münden in die für die Herstellung des Rohrverteilers erforderlich einem dicht neben der Stirnwand 27 liegenden Bereich sein können. Es wurde jedoch festgestellt, daß geringe der Kammer an der Bodenwand 25 in die Kammer 22 Abweichungen von dem angegebenen Wert von 2,4 ein, wobei die Mittellinien der Rohre21 ungefähr 15 .... , ., ,_,. . 5 , , , , ,. ,, ... ■. senkrecht zu den Wänden 24 und 25 und parallel zur ^{f ur das Verhaltnis} S > ^{durch welche dieses} Verhältnis Stirnwand 27 stehen. Das Verhältnis ist dabei Vorzugs- sowohl vergrößert als auch verkleinert werden kann, weise derart, daß der Stoff aus jedem Rohr 21 parallel nur geringe Auswirkung auf die Größe λ und auf dessen zur Stirnwand 27 der Kammer ausströmt. obengenannten Größenbereich haben, und daß selbst

Der aus den Rohren 21 austretende Stoff trifft auf 20 größere Abweichungen im Sinne einer Verkleinerung die obere Wand 24 der Mischkammer 22 auf und wird dieses Verhältnisses möglich sind, ohne die Leistung von dieser abgelenkt; der für diese Art von Misch- des Rohrverteileis zu beeinträchtigen, kammer verwendete Ausdruck »Explosionskammer« Es wird im allgemeinen als nicht ratsam angesehen, ist auf diese Eigenschaft-zurückzuführen. Obgleich den Abstand zwischen den Speiseleitungen^l auf einen mit dem Eintritt des Stoffs-in. die Kammer 22 keine 25 wesentlich größeren Wert als das 2,5fache des Rohr-Explosionswirkung im engeren Sinne, des Wortes durchmesser zu vergrößern, da hierbei weniger Rohre verbunden ist, ist der Strömungsquersctmrtt in der _ZUr Förderung des Fluidums zur Mischkammer 22 Mischkammer 22 etwas größer als der Gesamt- _ZUr Verfügung stehen und sich eine entsprechende Strömungsquerschnitt der Speiseleitungen 21, so daß Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit in den eineine entsprechende Verzögerung der Strömungs- 30 zelnen Rohren ergibt.

geschwindigkeit des Stoffs in der Kammer 22 vor- Eine praktisch anwendbare Möglichkeit zur Aus-

handen ist. legung eines Rohrverteilers mit den Merkmalen der

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß eine Erfindung umfaßt im allgemeinen zunächst die Aus-

höchst gleichförmige Strömung über die Breite einer wahl derjenigen Maße für die Speiseleitungen 21 und

kastenartigen Mischkammer 22 erzielt werden kann, 35 ihren gegenseitigen Abstand S, weiche in Verbindung

wenn gewisse kritische Verhältnisse zwischen dem _mit dem sich verjüngenden Verteiler 18 die gleich-

Strömungsquerschnitt der Kammer 22 und den Strö- förmigste Strömungsverteilung zwischen den Speise-

mungsquerschnitten sowie der Anordnung der Speise- leitungen bei der gewünschten Durchsatzgeschwindig-

leitungen 21 aufrechterhalten werden. Diese Ver- keit gewährleisten. Wie erwähnt, wird hierfür im all-

hältnisse sind durch die folgende Gleichung aus- 40 . s „ . .,,·„,.,.

gedrückt, die sich auf die in F i g. 3 eingezeichneten gemeinen etwa^ = 2,4 angesetzt. Anschließend wird ein

Dimensionsfaktoren stützt: Maß für die Tiefe D der Mischkammer 22 ausgewählt,

das beim Einsetzen in die obengenannte Gleichung in

χ = _. Verbindung mit den Werten für S und d einen innerer rf² 45 halb des gewünschten Bereichs liegenden Wert für λ

ergibt.

in welcher λ = ein dimensionsloses Verhältnis, 5 = den Bei einer Vorrichtung dieser Art wurde eine recht-

Abstand zwischen den Mittellinien der Speiseleitungen eckige Mischkammer mit einer Breite von etwa 183 cm

21, D = die Tiefe der Mischkammer und d = den und einer Tiefe von etwa 11 mm durch eine Reihe von

Durchmesser der Speiseleitungen 21 bedeuten. 5° 34 Speiseleitungen mit etwa 22,2 mm Innendurch-

Die obige Gleichung für λ drückt das Verhältnis messer beschickt, die in Abständen von etwa 54 mm

der Teil-Strömungsquerschnitte in der Mischkammer von Mittellinie zu Mittellinie voneinander angeordnet

22 zwischen den Mittellinien der Speiseleitungen 21 waren. Die Relativanordnung der Speiseleitungen

(SD) und den Strömungsquerschnitten der Speise- gegenüber den Mischkammerwänden war im wesent-

leitungen 21-M-aus. Falls bei der beschriebenen ^{55 liche}"„^di?f^elbe ™^e. *^{n der Zeichnu}f ^dar»^e.f^Ut,^{Das b} 4 gemäß obiger Gleichung berechnete Verhaltnis λ beVorrichtung Speiseleitungen mit anderem als einem trug 1,50; eine Reihe von in Abständen von etwa kreisförmigen Querschnitt verwendet werden, muß die 25,4 mm quer über den Auslaß der Mischkammer Gleichung für λ so abgeändert werden, daß sie die vorgenommenen Messungen ergab eine maximale Strömungsquerschnitte für die jeweils verwendeten 60 Abweichung des Geschwindigkeitsprofils vom Durch-Querschnittsformen wiedergibt. schnittswert um 3 %·

Es wurde festgestellt, daß sich ein optimal gleich- Eine Änderung der Tiefe D der Mischkammer geförmiger Strömungsfluß in der Mischkammer 22 mit maß obigem Beispiel innerhalb bestimmter Grenzen, einem λ-Wert von etwa 1,5 erzielen läßt und daß im wodurch sich das Verhältnis λ von 1,1 auf 1,7 verVergleich mit den bekannten Rohrverteilern dieser 65 schob, führte zu maximalen Abweichungen im Ge-Art überlegene Ergebnisse erzielt werden können, schwindigkeitsprofil von nicht mehr als 8,0 °/₀. Alle wenn der Wert für λ in einem Bereich von etwa 1,1 bis diese Abweichungen im Geschwindigkeitsprofil lagen 1,7 liegt. beträchtlich unterhalb den bei den bekannten Misch-

kammern erzielten Abweichungen. Der Bereich von etwa 1,1 bis 1,7 für den Faktor A steht in Übereinstimmung mit der üblichen Praxis der Bereitstellung eines größeren Strömungsquerschnitts in der Mischkammer als in der Reihe der Speiseleitungen vorzusehen, um eine Verzögerung der Stoffgeschwindigkeit zu erreichen.

Die Strömung in der Mischkammer 22 wird vorzugsweise auf einer Reynolds-Zahl von mehr als 10000 gehalten, damit durch die Kammer sowie durch die Zufuhrleitung 23 und in die Düse 14 hinein eine Turbulenzströmung aufrechterhalten wird.

Die Wirksamkeit der Mischkammer 22 wird selbstverständlich in gewissem Ausmaß durch die in F i g. 3 durch den Buchstaben L angedeutete Länge der Kammer beeinflußt, da sie eine gewisse Längsausdehnung besitzen muß, um ein vollständiges Vermischen bzw. Vereinigen der von den Speiseleitungen 21 kommenden Einzelströme zu ermöglichen. Es hat sich gezeigt, daß eine gemäß den vorgenannten Prinzipien konstruierte Mischkammer ein vollständiges Vereinigen der Einzelströme über die Breite W der Kammer innerhalb einer kürzeren Strecke ermöglicht, als dies bisher praktisch durchführbar zu sein schien.

Allgemein kann gesagt werden, daß die Länge L der Mischkammer das bis zu 25fache ihrer Tiefe D betragen kann, wenn das dimensionslose Verhältnis λ im obengenannten Bereich gehalten wird. Demzufolge ist es erfindungsgemäß möglich, eine Stoffzufuhranlage für eine Papiermaschine zu konstruieren, die nur einen geringen Platzbedarf im nassen Teil der Maschine besitzt.

Obgleich die Speiseleitungen 21 bei der in den Figuren dargestellten Papiermaschine ihre jeweiligen Einzelströme durch die Kammerbodenwand 25 aufwärts in die Mischkammer 22 einleiten, ist dieses Merkmal der Anlage für die einwandfreie Arbeitsweise der Mischkammer 22 oder des Verteilers nicht ausschlaggebend. Beispielsweise könnte die Anordnung auch umgekehrt sein, so daß die Speiseleitungen 21 durch die obere Kammerwand 24 in die Mischkammer 22 einmünden.

Eines der vorteilhaften Merkmale der Erfindung liegt in der einfachen Konstruktion der Mischkammer 18. Infolge der kastenartigen Gestaltung der Mischkammer 22 kann dieser Abschnitt des Stoffverteilers aus Blech mit einem äußersten Mindestmaß an Zuschnitt-, Bohr- und Formvorgängen hergestellt werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Stoff auf lauf für Papiermaschinen mit einer, in einen Auslaß auslaufenden, einem Strömungskanal zugeordneten und sich über dessen Gesamtbreite erstreckenden Mischkammer sowie mehreren, von einem Verteiler ausgehenden Speiseleitungen, deren mittlere Achsen etwa parallel zueinander verlaufen und die mit dem Inneren der Mischkammer zur Zuführung des Stoffes verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (22) als im wesentlichen quaderförmiger Kasten mit einer oberen Wand (24), einer unteren. Wand (25), hierzu senkrechten Seitenwänden (26) ( sowie einer Stirnwand (27) ausgebildet ist und daß ^; die Speiseleitungen (21) durch die obere oder untere Wand (24 oder 25) in einer Ebene nahe der Stirnwand (27) in die Mischkammer (22) einmünden und daß das Verhältnis von Strömungsquerschnitt • der Mischkammer zwischen den jweiligen Mittellinien benachbarter Speiseleitungen, gemessen in der allen Mittellinien gemeinsamen Ebene, zur Strömungsquerschnittsfiäche jeder jeweils zugeordneten Speiseleitung zwischen 1,1 und 1,7 liegt.

2. Stoffauflauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinien der Speiseleitungen (21) in einer gemeinsamen zur Stirnwand (27) etwa pararallel versetzten Ebene angeordnet sind und die innere Wandfläche der Speiseleitungen (21) an ihrem nächst der Stirnwand (27) liegenden Bereich bündig zur Innenfläche der Stirnwand angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen