DE1964194C3 - Vorrichtung zum Verteilen von Dampf auf eine laufende Bahn aus wasseraufnehmendem Material - Google Patents

Description

Die tiindung bezieht sich auf eine Vorrichtung /um Ventilen \on Dampf auf eine laufende Bahn aus wasseraufnehmendem Material, wie /. B. Papier, mit einem Ausströmöffnungen aufweisenden Zuleitungsroln und "iner das Zuleitungsruhr umgebenden Verteilerkammer, die ebenfalls mit längs angeordneten Ausströmöffnungen versehen ist.

Line Vorrichtung dieser Art ist aus der US\.-Patentschrift 3 097 ¹W bekannt. Liese bekannte Vorrichtung ist mit einem Zuleitungsrohr ausgestattet, dessen lichter Querschnitt, bezogen auf die Summe derQuerschnitte seiner Ausströmöffnungen, sehr groß gewählt ist. Diese Überdimensionierung des lichten Querschnittes des Zuleitungsrohres dieser Vorrichtung ist deshalb zweckmäßig, weil bei einer entsprechenden kleineren Dimensionierung die Gefahr I,estein, daß die Ausströmöffnungen im Bereich des Zuleitungsrohres auf Grund des im Zuleitungsrohr auftretenden Druckabfalles nicht mehr mit einer genügenden Menge von Dampf versorgt werden.

Um nun zu erreichen, daß der aus den Ausströmöffnungen des Zuleitungsrohres austretende Dampfstrom über eine bestimmte Länge auf die laufende Bahn aufgebracht werden kann, ist die in der USA.-Patentschrift 3 097 994 beschriebene Vorrichtung ferner nut einer Verteilerkammer ausgestattet, die ebenfalls mit Ausströmöffnungen versehen ist und das Zuleitungsrohr umgibt. Auch diese Vcrtcilerkammer ist, um die an der Vorrichtung vorbeilaufende Bahn in gewünschter Weise zu behandeln, entsprechend groß dimensioniert, so daß die geforderte Wasseraufnähme mit Sicherheit erreicht wird.

Wenngleich auch Vorrichtungen der Art, wie sie in der USA.-Patentschrift 3 097 994 beschrieben sind, die gewünschte Behandlung einer laufenden Materialbahn sicherstellen, so benötigen sie jedoch auf Grund der Ubcrdiemensionierung sowohl ihres Zuleilungsrohres als auch ihrer das Zuleilungsrohr umgebenden Verteilerkammer einen enormen Platz. Da man jedoch bestrebt ist, Behandlungsanlagen für laufende Materialbahnen derart zu gestalten, daß sie ⁶S einen möglichst geringen Raum benötigen, ist man auch bestrebt, auch die in derartigen Anlagen oft in einer großen Anzahl verwendeten Vorrichtungen /Mtn Verteilen von Dampf möglichst klein zu dimensionieren. Eine entsprechend kleinere Dimensionierung der Zuleitungsrohre und der diese umgebenden Verteilerkammern bei derartigen Vorrichtungen zum Verteilen von Dampf erbringt jedoch zwangläufig unterschiedliche Druckverhältnisse für den aus den Ausströmöffnungen austretenden Dampf auf Grund des Druckabfalles im Zuleitungsrohr. Dimensioniert man aber die Abmessungen des Zuleitungsrohres derart, daß für den austretenden Dampf konstante Druckverhältnisse erzielt werden, so ergeben sich zwangläufig Abmessungen, die sich nicht mit derjenigen Bemessung vereinbaren lassen, dk erforderlich ist, um die zu behandelnde Papierbahn einer vorbestimmten Wärmebehandlung zu unterziehen.

Mit anderen Worten: Wird die Zuleitungsrohr- und Aufströmöffnungsbemessung zur Erzielung gleichmäßiger Druckverhältnisse durch die Anwendung bekannter hydrodynamischer Gesetzmäßigkeiten ermittelt, so ergibt sich zwar ein gleichmäßiger Dampfausiritt über die gesamte Länge des Zuleitungsrohres, jedoch nicht die für die geforderte Wärmebehandlung der Materialbahn erforderliche Dampfdichte. Wird die Zuleitungsrohr- und Ausströmöffnungsbemessung dagege: den Erfordernissen der Wärmebehandlung entsprechend gewählt, so kann durch eine Vorrichtung der bekannten Art ein gleichmäßiger Dampfaustritt über die gesamte Zuleitungsrohrlänge nicht erzielt werden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung 7um Verteilen von Dampf auf eine laufende Bahn aus wasseraufnehmendem Material, wie z. B. Papier, zu schaffen, bei welcher unter Berücksichtigung der von der Anlage vorgegebenen Abmessungen und Raumverhäitnisse der Druck und die Geschwindigkeit an allen Aussirömöffnungen der Vorrichtung gleich sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Zuleitungsrohr im Bereich der Bahn das Verhältnis von Länge zu Durchmesser etwa 100: 1 und das Flächenverhältnis von Leitungsquerschnitt und der Summe der Ausströmöffnungen 1 : 1 beträgt, und daß ferner ein Gitter zwischen den Ausströmöffnungen des Zuleitungsrohres und der Verteilerkammcr angeordnet ist.

Durch die erfindungsgemäßen Merkmale ist eine Vorrichtung geschaffen, bei der der Druck und die Geschwindigkei des Dampfes an jeder der Ausströmöffnungen der Verteilerkammer gleich sind, obwohl die Abmessungen der Verteilerkammer bezüglich der Größe und der Abstände ihrer Ausströmöffnungen hydrodynamischen Gegebenheiten nicht angepaßt sind, sondern vielmehr von den Abmessungen der Anlage selbst bestimmt sind.

Selbstverständlich ist es bekannt, Zuleitungsrohre mit einer Reihe von Ausströmöffnungen entlang ihrer Länge derart zu bemessen, daß die Druckverluste in» folge der Reibung und der Druckgewinne infolge der Geschwindigkeitsabnahme einander aufheben, so daß ein im wesentlichen gleicher Druck und eine gleiche Geschwindigkeit an jeder der Ausströmöffnungen gemessen werden kann (s. K e 11 e r, The Manifold Problem, Journal of Applied Mechanics, März 1949, S. 77 bis 85).

So können beispielsweise in einem Zuleitungsrohr mit konstantem Durchmesser und Ausströmöffnungen gleicher Größe und gleichen Abstandes das Verhältnis der wirksamen Länge des Zuleitungsrohres zu

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seinem Durchmesser (L/D) und das Verhältnis der Summen der Ausströmflächen zur Querschnittsfläche des Zuleitungsrohres (Flächenverhältnis) derart angepaßt werden, daß sich ein im wesentlichen konstanter Druck entlang der wirksamen Länge des Zuleitungsrohres ergibt. Für ein glattes Stahlrohr zur Abgabe von Dampf wurde durch Versuche herausgefunden, daß ein Verhältnis L/D von etwa 100 : 1 und ein Fläch^nverhältnis von etwa 1:1 ein derartiges Ergebnis erbringen. Die verschiedenen Reibungseigenschaften verschiedener Materialien können natürlich Abweichungen von diesen Werten erforderlich machen.

Durch die Kombination der erfindungsgemäßen Merkmale wird näml'ch eine Vorrichtung geschaffen, bei der durch eine entsprechende Dimensionierung des Zuleitunüsrohres trotz kleinster Baugröße konstante Dvuekverhältnisse über die gesamte Zuleitungsrohrlange an den Ausströmöffnungen sichergestellt sind. Durch die Bemessung der Ausstromöffnungen der Verteilerkammer sowie der \noicinung des Gitters dagegen wird die für die geforderte Wärmebehandlung der Matcnalbahn erforderliche Dampfdichte pn. Flächeneinheit erzielt.

Für eine absolut gleichmäßige Verteilung aus den Ausströmöffnungen des Zuleitungsrohres austretenden Dampfstrahlen ist es zweckmäßig, daß das Gitter im Bereu h seines den Ausströmöffnungen des Zuleitungsrohres gegenüberliegenden Teiles dampfelichte Stellen aufweist.

Ein Aiisführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

I . g. 1 une Schnittansicht einer bevorzugten Ausführun»sform der Erfindung in einer schematisch dargestellten Anlage,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht der bevorzugten Ai'sführungsform gemäß Fig. 1, teilweise abgebrochen, und

F i g. 3 eine Draufsicht auf die Ausfülmmgsform gern'iß F i g. 2, aus dei die Anordnung und der Aostand der Ausströmöffnungen einer zweiten Leitung zu ersehen sind.

Aus F i g. ί geht hervor, wie eine Bahn 1 aus wasseraufnehmendem, dünnen Material über eine Walze 2 an dem Dampfverteiler 3 vorbeiläuft. Diese Materialbahn kann beispielsweise aus Papier bestehen, welches von einer Papiermaschine zu einem Hochglanzkalander geführt wird.

Die in den F i g. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung 3 enthält eine Verteilerkammer 4, welche mit einer Reihe von gleichmäßig entlang ihrer Länge angeordneten Ausströmöffnungen S ausgestattet ist. Die Verteilerkammer 4 kann, wie dargestellt, sowohl einen rechten Querschnitt besitzen, als auch jede andere Querschnittsform aufweisen.

Innerhalb der Kammer4 ist eine Zuleitung6 angeordnet, weiche die Form eines Rohres hat, das sich durch die wirksame Länge der Kammer 4 hindurch erstreckt. Der Querschnitt der Zuleitung 6 kann jede beliebige Form haben, also z.B. quadratisch oder rund sein. Es können auch zwei oder mehrere Rohre anstatt einer einzelnen Leitung 6 angeordnet werden. Die Enden der Kammer 4 sind mit Endkappen 7 verschlossen, welche auch die Aufgabe haben, die Zuleitungfi im Abstand von den inneren Wänden der Kammer 4 zu fixieren. Eine oder beide Endkappen 7 können, wie in F i g. 2 angedeutet, aufgebohrt sein, um eine Zuführöffnung 8 für den Dampf vorzusehen. Die Zuleitung 6 ist mit einer Reihe von Ausströmöffnungen 9 ausgestattet, die entlang ihrer Länge und diametral gegenüber den Ausströmöffnungen 5 in der Verteilerkammer 4 angeordnet sind.

Ein Gitter 10 umgibt die Zuleitung 6 und ist an dieser mittels einer Schraube 11 od. dgl. befestig.. Das Gitter 10 dient als Verteilvorrichtung für den aus der Zuleitung 6 austretenden Dampf. Auf der -Jen Ausströmöffnungen 9 direkt gegenüberliegenden Gitterseite ist das Gitter H) mit dampfdichten Stellen 12, beispielsweise Punkten aus Lötmittel od. dgl. ausgestaltet, deren Zweck noch beschrieben werden wird.

Wird nun durch eine entsprechende hydrodynamische Bemessung der Zuleitung 6 erreicht, daß der durch diese Leitung 6 zugeführte Dampt aus den Ausströmöffnungen 9 mit im wesentlichen gleichmäßigem Druck austritt, so wii. der Innenraum der Vertc!!erkammer4 an einer Vielzahl von Stellen L-ntlanu der gesamten Länge mit Dampf gleichmäßiger Drukkes versorgt. Auf diese Weise wird der Druck in der Verteilerkammer4 im wesentlichen konstant gehalten, wodurch aus jedem der Ausströmöffnungen 5 aus tretender Dampf einen im wesentlichen gleicher! Druck aufweis;.

Dabei sind du- aus den Ausströmöffnungen 9 austretenden Dampfstrahlen von den Ausströmöffnungen S weg gerichtet, um ein Auftreten örtlicher hoher Druckbereiche in der Verteilerkammer 4 zu verhindern. Zusätzlich hilft das Gitter 10 den aus den Ausströmöffnungen 9 austretenden Dampf zu verteilen. Die dampfdichten Lötmittelstellen 12 am Gitter 10 verhindern außerdem, daß die yus den Ausströmöffnungen 9 austretenden Dampfstrahlen das am Boden der Verteih'rkammer4 angesammelte Kondensat aufwirbeln, wodurch ein Mitreißen des Kondensats mit dem durch die Ausströmöffnungen 5 austretenden Dampf verhindert wird.

Als Zuleitung 6 muß eine glatte Stahlrohre mit konstantem Durchmesser verwendet werden, die mit einer Anzahl gleich großer, gleichmäßig über ihre Länge verteilter Ausströmöffnungen ausgestattet ist und ein Verhältnis L/D von etwa 100: 1, sowie ein Flächenverhältnis von etwa 1 : 1 aufweist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Zuleitung 6 203 cm lang, bei einer Vorrichtungslänge von 208 cm. Die Verwendung eines üblichen Stahlrohres mit 19 mm Durchmesser erbrachte in diesem Falle ein Verhältnis L/D von 97,0. Der innere Querschnitt des 19,0 mm Rohres beträgt 3,445 cm'-'. Bei einer Anordnung von 41 Ausströmöffnungen in einem Abstand von jeweils 5,08 cm und einem Durchmesser von 3,18 mm beträgt die gesamte Ausströmfläche 3,277 cm'- Dies erbringt ein Flächenverhältnis von 0,97. Wird eine derartige Leitung 6 in der in F i g. 1 und 2 gezeigten Art in eine rechteckige VericMlerkammer4 mit Seitenlängen von 5,08 und 7,62 cm angeordnet, welche mit 658 Ausströmöffnungen 5 mit einem Durchmesser von 3,18 mm entlang einer Länge von 208 cm ausgestattet ist, so ist gewährleistet, daß der dem Ende der ersten Leitung 6 zugeführte Dampf aus den 658 Ausströmöffnungen mit gleichem Druck und gleicher Geschwindigkeit austritt. Die Bemessung der Verteilerkammer 4 ist davon unabhängig.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 S64 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verteilen von Dampf auf eine laufende Bahn aus \va-,seraufnehmendem Material, wie z. B. Papier, mit einem Ausströmöffnungen aufweisenden Zulcitungsrohr und einer das Zuleitungsrohr umgebenden Verteilerkammer, die ebenfalls mit längs angeordneten Ausströmöffnungen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zuleitungsrohr :o (6) im Bereich der Bahn das Verhältnis \ on Länge zu Durchmesser etwa 100: 1 unu das Flächenverhältnis von Leitungsquerschnitt und der Summe der Ausströmöffnungen (S) 1:1 beträgt, und daß ferner ein Gitter (10) zwischen den Aus-Strömöffnungen des Zuleitungsrohres (6) und der Verteilerkammer (4) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeicl.n.-t. daß das Gitter (10) gegenüber den Auslässen (9) des Zuleitungsrohres (f) dampfdichte Stellen enthält