DE19859848C2

DE19859848C2 - Rundverteiler für Stoffaufläufe an Papiermaschinen

Info

Publication number: DE19859848C2
Application number: DE1998159848
Authority: DE
Inventors: Edouard Davydenko; Thomas Noelle; Holger Lasmann
Original assignee: PAMA PAPIERMASCHINEN GmbH
Current assignee: PAMA PAPIERMASCHINEN GmbH
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2001-07-19
Anticipated expiration: 2018-12-24
Also published as: DE29901058U1; DE19859848A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Rundverteiler mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 zur gleichmäßi gen Verteilung von Faserstoffsuspension über die Auslauf breite des Stoffauflaufs einer Papiermaschine. Rundvertei ler werden vorteilhaft an Papiermaschinen mit häufigem Sortimentswechsel zum Verteilen der Suspension über die Auslaufbreite des Stoffauflaufs unabhängig von der Stoff art, Stoffdichte und Durchsatzmenge eingesetzt.

Der Rundverteiler nach der DD-PS 120 231 besteht aus einem vertikal angeordneten Einlaufrohr, einer gegenüber diesem angeordneten Prallplatte sowie einem der Strahlbegrenzung dienendem Trichterboden und den Abgangsstutzen für die Teilströme der Faserstoffsuspension. Strömungstechnisch ähnelt ein solcher Rundverteilers einem Freistrahl, der gegen eine rechtwinklig zur Strömungsrichtung angeordnete Prallplatte gerichtet ist. Die Strömung der Faserstoffsus pension wird an der Prallplatte umgelenkt und in radialer Richtung nach außen zu den am Umfang des Rundverteilers gleichmäßig verteilten Abgangsstutzen geleitet. Über flexi ble Leitungen, die an diesen Abgangsstutzen angeschlossenen sind, wird die Faserstoffsuspension dem Stoffauflauf zuge führt. Bei der Festlegung der Dimensionen des Rundvertei lers ist der kleinste Abstand zwischen Trichterboden und Prallplatte vom inneren Durchmesser der Abgangsstutzen, bzw. der daran angeschlossenen flexiblen Leitungen be stimmt. Dieser Durchmesser ist wiederum von der in der Suspension enthaltenen Faserlänge abhängig.

Je breiter die Papiermaschine ist, desto größer die Anzahl der erforderlichen flexiblen Leitungen und damit, wegen der vorgenannten Begrenzungen, auch der Durchmesser des Rund verteilers. Der Platzbedarf und die Kosten für das Herstel len des Rundverteilers sind demgemäß hoch.

Ferner ist festzustellen, daß sich der Querschnitt des zwi schen Prallplatte und Trichterboden gebildeten Ringkanals in Strömungsrichtung ständig erweitert, so daß es zu einer Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit und damit verbunden zu einem dynamischen Druckanstieg kommt. In Wechselwirkung mit der Wandreibung führt dies zu druckinduzierten Strömungs ablösungen. Darüber hinaus führen geringe Strömungsgeschwin digkeiten der Faserstoffsuspension zur Ausbildung einer Pfropfenströmung. Qualitätsmängel und in extremen Fällen sind Abrisse in der Faserstoffbahn die schwerwiegende Folgen solcher Störungen. Diese Probleme treten insbesondere bei Anwendungsfällen mit geringen spezifischen Durchsatzmengen und großen Auslaufbreiten auf. Wegen der oben beschriebenen durch die Abgangsstutzen bedingte Begrenzung des kleinsten Abstandes zwischen dem Trichterboden und der Prallplatte des Rundverteilers, ist eine Reduzierung der Querschnittserweite rung des Ringkanals nur in geringem Maße möglich.

Nach der DE 41 14 668 C2 ist ein weiterer Rundverteiler bekannt. Er weist neben den aus der DD 120 231 bekannten Mitteln eine im Einlaufrohr angeordnete Lochplatte und einen pneumatischen Schwingungsdämpfer auf. Die dem Rund verteiler nach der DD-PS 120 231 anhaftenden Nachteile werden mit dieser Lösung nicht beseitigt. Im Gegenteil, bei Kon takt mit der Luft bildet sich Schaum in der Faserstoffsus pension. Es ist deshalb zur Qualitätssicherung erforder lich, den sich bildenden Schaum abzusaugen. Die zur Schaum absaugung eingesetzte Abzugsvorrichtung erzeugt unsymmetri sche Querströmungen, so daß mit einer nachfolgenden Quer profilregelung die Symmetriefehler ausgeglichen werden müssen. Diesem Zweck dient eine aufwendige geregelte Ver dünnungswasserzugabe.

Aus der Veröffentlichung DE 44 17 461 A1 ist ein Rundver teiler bekannt, in dem die Faserstoffsuspension tangential zugeführt wird. Dadurch ist eine gewisse Stabilität der Strömung im Behälter erreichbar.

In einer Rotationsströmung tritt aber ein Separationseffekt auf. Die Feinstoffteilchen der Faserstoffsuspension und die Luftblasen sammeln sich in der Mitte des Behälters und müssen dort mittels einer Abzugsvorrichtung ausgetragen werden. Bei dieser Lösung wird durch das Absaugen die Symmetrie im Rundverteiler nicht so sehr gestört. Nachtei lig ist aber der zusätzliche Aufwand, welcher durch die Absaugvorrichtung verursacht wird. Außerdem treten damit Faserstoffverluste und eine Anreicherung des Siebwassers auf.

Enthält die Faserstoffsuspension Kunststoffasern oder lange Naturfasern, wirkt sich die rotierende Strömung auch inso fern ungünstig aus, als damit die Verspinnungsneigung der Fasern steigt.

In der Veröffentlichung des Wochenblattes für Papierfabri kation 9/10 1994, H.-J. Schulz und W. Haas.: "Brunnenmühle - Neue Stoffaufläufe nach dem BTF-System und Umrüstung anderer Blattbildungssysteme damit", Seite 3, ist eine Lösung beschrieben, bei welcher ein kegeliger Verdrängungs körper in den Rundverteiler eingebaut ist, um die Strömung im Behälter zu stabilisieren.

Nachteilig ist bei einer derartigen Lösung, daß turbulente Druckschwankungen in der Zuführströmung und geringe Abwei chungen in der Anströmsymmetrie beim Umströmen eines kegel förmigen Verdrängungskörpers zur Wanderung des Staupunktes und damit zu Druckunterschieden in dem zwischen Trichter und kegeliger Verdrängungskörper gebildeten Ringkanal führen. Die Verteilung der Faserstoffsuspension wird so negativ beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Rundverteiler für Papiermaschinen zu schaffen, bei dem querschnittsbedingte Reduzierungen der Strömungsgeschwindigkeit und davon verur sachte Strömungsablösungen und Pfropfenströmung vermieden werden. Der zu schaffende Rundverteiler soll weiterhin mit geringeren Kosten in einer verminderten Baugröße hergestellt werden können und eine hohe Gleichmäßigkeit der Verteilung der Faserstoffsuspension gewährleisten.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche sind vorteilhafte Ausgestaltun gen der Erfindung. Der Grundgedanke besteht darin, daß der Rundverteiler eine innere Kontur mit einem stetig kleiner werdenden Strömungsquerschnitt aufweist und die Abgangs stutzen für die dem Stoffauflauf zuzuführenden Teilströme im Trichterboden bzw. der Umlenkplatte im wesentlichen senkrecht zu deren Oberfläche angeordnet sind. Die Faser stoffsuspension wird deshalb in Strömungsrichtung hinter dem Einlaufrohr an allen Stellen des Rundverteilers be schleunigt. Die stete Beschleunigung führt zu erhöhten Scherkräfte innerhalb der Faserstoffsuspension, wodurch die Gefahr der Pfropfenströmung weitestgehend beseitigt wird. Weiterhin wird durch die Umlenkung der Strömung am ebenen Teil der Umlenkplatte erreicht, daß der Staupunkt und damit die Druckverteilung im Rundverteiler stabil bleiben.

Dadurch, daß die Abgangsstutzen für die Teilströme der Faserstoffsuspension im Trichterboden oder in der Umlenk platte angeordnet sind, ist es möglich, die Höhe des Ring kanals und damit dessen Querschnitt unabhängig vom Durch messer der Abgangsstutzen zu gestalten. Die Abgangsstutzen können so gestaltet werden, daß die höchste Strömungsge schwindigkeit in den Abgangsstutzen erreicht wird und so an diesen exakt definierten Stellen der Strömungsführung der höchste Druckverlust auftritt. Dadurch ist der leicht abweichende Druckverlust infolge der Maßtoleranzen der flexiblen Leitungen gering im Verhältnis zum Abgangsstutzen und hat keine nachteiligen Auswirkungen auf das Gesamt druckprofil.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind die Strömungsquerschnitte des Rundverteilers untereinander wie folgend gestaltet: Der Querschnitt des Einlaufrohres zum Querschnitt des Ringkanaleingangs weist ein Verhältnis von 1,5 : 1 bis 2 : 1, der Querschnitt des Ringkanaleingangs zum Querschnitt des Ringkanals im Bereich der Abgangsstutzen ein Verhältnis von 1,2 : 1 bis 1,5 : 1 und der Querschnitt des Ringkanals im Bereich der Abgangsstutzen zum Gesamtquer schnitt der Abgangsstutzen ein Verhältnis von 1,5 : 1 bis 2,5 : 1 auf.

Es ist vorteilhaft die Abgangsstutzen unter einem Winkel von 90 bis 120° zu der Mittelebene des Ringkanals so anzuordnen, daß der Verlauf der Strömungslinien der Faser stoffsuspension stumpfwinklig ist.

Ein kleiner Durchmesser des Rundverteilers ist erreichbar, wenn im Trichterboden und/oder in der Umlenkplatte mehrere Reihen Abgangsstutzen auf konzentrischen Teilkreisen angeordnet sind. Damit die Strömungsgeschwindigkeit in den Abgangsstutzen beider Teilkreise gleich ist, weist bei Anordnung der Abgangsstutzen im Trichterboden die Umlenk platte, bzw. bei Anordnung der Abgangsstutzen in der Umlenkplatte der Trichterboden im Bereich zwischen den Teilkreisen eine den Ringkanalquerschnitt verringernden Absatz auf.

Insbesondere bei beengten Platzverhältnissen ist es gün stig, eine an sich bekannte Lochplatte im Einlaufrohr anzuordnen, deren Lochplattenöffnungen axialsymmetrisch angeordnet und als Diffusor ausgebildet sind.

Durch die Anordnung von mehrere zueinander konzentrischen Reihen von Abgangsstutzen im Trichterboden, bzw. in der Umlenkplatte ist es möglich, auf einem relativ kleinem Durchmesser des Rundverteilers eine große Anzahl von flexi blen Leitungen anzuordnen. Am Stoffauflauf kann damit eine feinere Verteilung der Faserstoffsuspension bei günstigeren Anströmbedingungen erreicht werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß alle Teile des Rundverteiler auf Präzisionswerkzeugmaschinen als Drehteile hergestellt werden können. Mit der damit erziel ten Maßhaltigkeit des Rundverteilers wird im Stoffauflauf ein so gutes Querprofil der Faserstoffbahn erreicht, daß bei der Herstellung einer erheblichen Anzahl unterschiedli cher Papiersorten auf eine Profilregelung mit mechanischer Verformung des Auslaufspaltes oder durch Beimengen von Verdünnungswasser weitestgehend verzichtet werden kann. Der regelungstechnische Aufwand einer Papiermaschine kann mit dem erfindungsgemäßen Rundverteiler erheblich reduziert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungs beispiele näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 Einen Querschnitt durch einen Rundverteiler gemäß der Erfindung

Fig. 2 Schnitt A-A durch einen Rundverteiler nach Fig. 1

Fig. 3 Querschnitt durch Rundverteiler gemäß der Erfin dung mit einer Lochplatte

Fig. 4 Schnitt B-B durch einen Rundverteiler nach Fig. 3

Fig. 5 Lochplatte eines Rundverteiler nach Ansicht C der Fig. 3.

Die Fig. 1 zeigt eine einfache Ausführung des Rundvertei lers gemäß der Erfindung mit einem Anströmrohr 1, einem Trichterboden 2 und einer Umlenkplatte 3. Im Bereich des Außendurchmessers des Trichterbodens 2 sind die Abgangs stutzen 4 angeordnet. Die Umlenkplatte 3 weist in diesem Bereich gegenüber den Abgangsstutzen 4 eine die Strömung unterstützenden Absatz 10 auf. Durch die innere Kontur des Rundverteilers werden in den einzelnen Bereichen folgende Geschwindigkeitsverhältnisse realisiert:

v₀/v₁ = 1,5

v₂/v₁ = 1,5

v₃/v₂ = 2,2 wobei

v₀ die Geschwindigkeit der Faserstoffsuspension im Einlaufrohr,
v₁ die Geschwindigkeit der Faserstoffsuspension im Ringkanal im Bereich des inneren Durchmessers,
v₂ die Geschwindigkeit der Faserstoffsuspension im Ringkanal im Bereich der Abgangsstutzen und
v₃ die Geschwindigkeit in Abgangsstutzen bedeuten.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt A-A durch den Rundverteiler nach Fig. 1. In dieser Ansicht des Rundverteilers ist die Anord nung der Abgangsstutzen 4 im Trichterboden 2 gut zu erken nen. Die Faserstoffsuspension wird über das Anströmrohr 1 dem Rundverteiler zugeführt. In dem Rundverteiler trifft die Faserstoffsuspension auf die Umlenkplatte 3 und wird an dieser in radiale Richtungen umgelenkt. Aus dem Trichterbo den 2 und der Umlenkplatte 3 gebildete radial verlaufende Ringkanal 5 weist im Bereich des Einlaufrohres 1 einen Querschnitt auf, der um den Faktor 1, 5 kleiner ist als der Querschnitt des Einlaufrohres 1. Mit zunehmendem Durchmes ser des Ringkanales 5 verringert sich dessen Querschnitt weiter. Der Querschnitt im Bereich der Abgangsstutzen 4 ist um den Faktor 1,5 kleiner als im Bereich des Einlaufrohres 1. Ferner ist die Summe der Querschnitte der Abgangsstutzen 4 gegenüber dem Querschnitt des Ringkanals 5 um den Faktor 2, 2 kleiner. Durch diese Gestaltung des Rundverteilers wird die Faserstoffsuspension ununterbrochen beschleunigt. Die dabei auftretenden Scherkräfte verhindern die Ausbildung einer Pfropfenströmung.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Rundverteilers. In dieser Ausführung ist das Einlaufrohr als Einlaufdiffusor 11 ausgebildet, um die für die nachge ordnete Lochplatte 6 erforderliche niedrige Strömungsge schwindigkeit zu erreichen. Die in der Lochplatte 6 einge brachten Öffnungen sind als Diffusor 7 ausgebildet. Nach der Lochplatte 6 ist zur Beschleunigung der Faserstoffsus pension eine Düse 12 angeordnet, die in den Trichterboden 2 übergeht. In diesem sind zwei Reihen Abgangsstutzen 4 auf zwei zueinander konzentrischen Teilkreisen 8 und 9 angeord net. Die Umlenkplatte 3 weist im Bereich zwischen dem inneren Teilkreis 8 (Fig. 4) und dem äußeren Teilkreise 9 (Fig. 4) einen Absatz 10 auf. Mit diesem Absatz 10 wird gewährleistet, daß die Druckverhältnisse und Strömungsge schwindigkeiten in den Abgangsstutzen 4 auf dem inneren Teilkreis 8 und dem äußeren Teilkreis 9 gleich groß sind. In der Fig. 4 ist ein Schnitt B-B durch den Rundverteiler gemäß Fig. 3 dargestellt.

In Fig. 5 ist die Lochplatte 6 aus Fig. 3 in Ansicht C dargestellt. Die als Diffusor 7 ausgebildeten Öffnungen sind axialsymmetrisch auf einer Vielzahl zueinander konzen trischen Kreisen angeordnet. Durch diese Anordnung der Diffusor 7 wird im Rundverteiler eine hohe Symmetrie der Strömung bei maximaler offener Fläche auf der abströmenden Seite erreicht.

Bezugszeichenliste

1

Anströmrohr

2

Trichterboden

3

Umlenkplatte

4

Abgangsstutzen

5

Ringkanal

6

Lochplatte

7

Diffusor

8

,

9

Teilkreis

10

Absatz

11

Einlaufdiffusor

12

Düse

Claims

1. Rundverteiler für Stoffaufläufe an Papiermaschinen mit einem vertikal angeordneten Einlaufrohr (1) an das sich ein aus einem Trichterboden (2) und einer Umlenkplatte (3) gebildeter radial verlaufender Ringkanal (5) an schließt, der über den Umfang gleichmäßig verteilte Ab gangsstutzen (4) für Teilstromleitungen aufweist, mit welchen die Abgangsstutzen (4) über flexible Leitungen mit dem Stoffauflauf verbunden sind, dadurch gekenn zeichnet, daß der Rundverteiler vom Einlaufrohr (1) über den radial verlaufenden Ringkanal (5) bis zu den Eingangsquerschnitten der Abgangsstutzen (4) eine inne re Kontur mit einem stetig kleiner werdenden Strömungsquerschnitt aufweist und die Ab gangsstutzen (4) für die Teilstromleitungen im Trich terboden (2) und/oder in der Umlenkplatte (3) angeord net sind.

2. Rundverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Einlaufrohres (1) zum Quer schnitt des Ringkanaleingangs ein Verhältnis von 1,5 : 1 bis 2,5 : 1, der Querschnitt des Ringkanaleingangs zum Ringkanalquerschnitt im Bereich der Abgangsstutzen (4) ein Verhältnis von 1,2 : 1 bis 2 : 1 und der Querschnitt des Ringkanals (5) im Bereich der Abgangsstutzen (4) zum Ge samtquerschnitt der Abgangsstutzen (4) ein Verhältnis von 1,5 : 1 bis 2,5 : 1 aufweisen.

3. Rundverteiler nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß die Abgangsstutzen (4) unter einem Winkel von 90 bis 120° zur Mittelebene des Ring kanals (5) angeordnet sind.

4. Rundverteiler nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, da durch gekennzeichnet, daß die Abgangsstutzen (4) auf mehreren zur Achse des Rundverteilers konzentrischen Reihen (8, 9) angeordnet sind und die den Abgangsstutzen (4) gegenüberliegende Umlenkplatte (3) bzw. der Trich terboden (2) jeweils im Bereich zwischen den Reihen von Abgangsstutzen (4) einen den Ringkanalquerschnitt ver ringernden Absatz (10) aufweist.

5. Rundverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Einlaufrohr (1) eine Lochplatte (6) vorgeordnet ist.

6. Rundverteiler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in der Lochplatte (6) axialsymmetrisch angeordnet sind.