DE19902577C2 - Rundverteiler mit einer Schaumauszugsvorrichtung, insbesondere für einen Hochturbulenz-Stoffauflauf einer Papiermaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rundverteiler mit einer Schaumauszugsvorrichtung, insbesondere für einen Hochtur­ bulenz-Stoffauflauf einer Papiermaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bei den nicht optimierten Zuführsystemen älterer Anlagen, die nicht mit Entlüftungseinrichtungen für die Faserstoffsus­ pension ausgerüstet sind, können Gase in die Suspension ein­ gezogen werden. Ein hoher Gasgehalt der Faserstoffsuspension kann zur Schaumbildung führen. Insbesondere holzhaltige Faserstoffe, stark verunreinigte Altpapierfaserstoffe und Faserstoffsuspensionen aus Synthesefasern neigen zu erhöhter Schaumausbildung. Der Schaum verursacht Störungen bei der Blattbildung und beeinträchtigt die Blattformation. Es ist deshalb in der Regel zur Qualitätssicherung erforderlich, im Stoffauslauf den sich bildenden Schaum aus der Faserstoff­ suspension zu entfernen. Dazu sind verschiedene Einrichtungen bekannt geworden.

Nach K. Wolf und D. Egelhof in "Hochturbulenz-Stoffauflauf Typ W. Voith-Druckschrift 2169 3.74, ist eine maschinenbreite Vorrichtung zum Schaumauszug bekannt. Diese Vorrichtung ist zwischen Querstromverteiler und Turbulenzerzeuger instal­ liert. Zum Sammeln des Schaums ist eine Zwischenkammer mit Luftpolster vorgesehen. In dieser Kammer wird der Schaum durch Einspritzen des Frischwassers zerkleinert und mit einem Teilstrom über einen maschinenbreiten Überlauf abgezogen. Die Parallelität des Überlaufspaltes zur Horizontalen muß mit hoher Präzision eingehalten werden. In Abhängigkeit von Ab­ weichungen des Überlaufspaltes werden unterschiedliche Mengen der Faserstoffsuspension über die Auslaufbreite ausgetragen. Dementsprechend stellt sich das Querprofil unterschiedlich ein. Je breiter die Papiermaschine ist, desto aufwendiger werden die Lösungen, um eine mögliche Veränderung des Überlaufspaltes im Stoffauflauf zu kompensieren. Ein weiterer Nachteil der maschinenbreiten Schaumauszugsvor­ richtung besteht darin, daß die Menge der überlaufenden Fa­ serstoffsuspension von der Auslaufbreite abhängt. Deshalb können große Faserstoffverluste auftreten. Weiterhin bleiben an der Oberfläche der Fasern die Luftblasen haften, so daß die an Luftblasen gebundenen Fasern mit ausgetragen werden. Das führt zu weiteren Faserstoffverlusten.

Nach der DE 41 14 668 C2 ist ein zylindrischer Zentralvertei­ ler mit vertikal angeordnetem Einlaufrohr und einer Vielzahl von horizontalen nach außen radial abgehenden Leitungen be­ kannt, der eine im Einlaufrohr angeordnete Lochplatte und ei­ nen pneumatischen Schwingungsdämpfer aufweist. In einem sol­ chen Zentralverteiler sammelt sich der sich bildende Schaum an der Oberfläche der Faserstoffsuspension, welche an das Luftpolster angrenzt. Die Abführung des Schaumes ist über ein radial abgehendes Ventil möglich, das auch der Niveauregelung dient. Aber auch mit einer solchen Lösung wird das Querprofil durch den Schaumauszug negativ beeinflußt, da die mit der Schaumabführung über das radial angeordnete Ventil eine unsymmetrische Querströmungen im Verteiler erzeugt wird.

Aus einer Veröffentlichung der Zeitschrift: "Wochenblatt für Papierfabrikation" Nr. 11/12, 1996 ist ein Rundverteiler für einen Hochturbulenz-Stoffauflauf bekannt, der einen konzen­ trisch das Einlaufrohr umschließenden Pulsationsdämpfer auf­ weist. Die Kammer des Pulsationsdämpfers steht in dieser An­ ordnung über einen Ringspalt mit dem Einlaufrohr in Verbin­ dung. Bei dieser Anordnung kann der Schaum über einen in der Kammer des Pulsationsdämpfers radial angeordneten, auch der Niveauregelung dienenden, Schlitzschieber ausgetragen werden. Mit einer solchen Anordnung kann nur Schaum aus dem Randbe­ reich der Rohrströmung ausgetragen werden. Der größere Teil des Schaumes gelangt somit in den Stoffauflauf und kann dort bei stark zur Schaumbildung neigenden Faserstoffsuspensionen zu Qualitätsmängeln in der Papierbahn führen.

Aus der Veröffentlichung DE 44 17 461 A1 ist ein Zentralver­ teiler mit einem zylindrischen Behälter bekannt, dem die Stoffsuspension tangential zugeführt wird. Durch die tangen­ tiale Zuführung entsteht eine rotierende Strömung, in der durch die Zentrifugalkräfte ein Separationseffekt erzeugt wird. Leichtere Bestandteile wie Luftblasen und der durch diese in der Faserstoffsuspension gebildeter Schaum sammeln sich in der Mitte des Behälters, von wo sie mit einer Abzugsvorrichtung ausgetragen werden können. Nachteilig ist dabei, daß sich durch den Separationseffekt neben dem Schaum auch die Fasern mit niedrigem Raumgewicht und die Fein­ stoffteilchen in der Mitte des zylindrischen Behälters sammeln und mit der Abzugsvorrichtung aus der Faserstoff­ suspension ausgetragen werden. Damit treten Faserstoffver­ luste und eine Anreicherung des Siebwassers auf.

Zur Beseitigung der Mängel des Standes der Technik, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, insbesondere für Papierma­ schinen zur Verarbeitung von Faserstoffsuspensionen mit er­ höhter Neigung zur Schaumbildung, einen Rundverteiler mit ei­ ner Schaumauszugsvorrichtung zu schaffen, mit welchem die Symmetrie der Strömungsverhältnisse im Stoffauflauf nicht ge­ stört und damit der negative Einfluß auf das Querprofil der Papierbahn vermieden wird. Mit der zu schaffenden Vorrichtung soll es möglich sein, auch einen Teil der gebundenen Luftbla­ sen aus der Suspension auszutragen und die Überlaufmenge und damit die Faserstoffverluste unabhängig von der Auslaufbreite des Stoffauflaufes gering zu halten.

Gelöst wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß die Schaum­ abzugsvorrichtung an einem mit der deutschen Patentanmeldung, DE 198 59 848 A1 vorgeschlagenem Rundverteiler mit einem stetig kleiner werdenden Strömungsquerschnitt so angeordnet wird, daß der in der Faserstoffsuspension gebildete Schaum noch im Rundverteiler unmittelbar vor der Ableitung der Faserstoffsuspension in die Abgangsstutzen der Teilstrom­ leitungen abgeführt wird. Zu diesem Zweck befindet sich im Bereich des geringsten Querschnitts des Rundverteilers ein Ringspalt, der über eine Überlaufkante in eine Kammer mündet, die im Bereich über der Überlaufkante ein geregeltes Luftpol­ ster und im Bereich unter der Überlaufkante einen Schaumauf­ fangbereich aufweist. Der Schaumauffangbereich steht mit ei­ ner Abzugsvorrichtung in Verbindung.

Bei dem Rundverteiler nach der deutschen Patentanmeldung DE 198 59 848 A1 wird durch die stete Beschleu­ nigung der Faserstoffsuspension eine druckinduzierte Strö­ mungsablösung und damit die Gefahr der Schaumansammlung in der Faserstoffsuspension weitestgehend vermieden und somit der Schaumauszug aus der Faserstoffsuspension wesentlich erleichtert. An einer solchen Einrichtung ist die Erfindung besonders vorteilhaft anwendbar.

Günstig auf die Schaumaustragung wirkt sich auch aus, daß durch das Aufprallen der Faserstoffsuspension auf die Um­ lenkplatte ein Teil der an die Faseroberflächen gebundenen Luftblasen von diesen abgetrennt und anschließend leicht ab­ geführt werden können. Die geometrische Form des Ringspalts, welcher den radialen Ringkanal des Rundverteilers mit der Kammer verbindet, wird zweckmäßigerweise durch zwei konzen­ trisch Zylinderflächen bestimmt.

Es ist vorteilhaft, die Abgangsstutzen für die Teilstromlei­ tungen stumpfwinklig zur Mittelebene des radialen Ringkanals im Trichterboden anzuordnen, da durch Umlenken der Strömung nach unten, die Schaumabsonderung gefördert wird.

Eine weitere vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, in der Kammer zur Auflösung des Schaumes Düsen für Spritz­ wasser anzuordnen.

Der entscheidende Vorteil der Erfindung besteht jedoch darin, daß alle stoffberührten Teile des Rundverteilers auf Präzi­ sionswerkzeugmaschinen als Drehteile hergestellt werden kön­ nen. Mit der damit erzielten Maßhaltigkeit des Rundverteilers wird der Überlaufspalt sehr geringe Toleranzen aufweisen.

Neben einer guten Verteilung des Hauptstroms wird so eine hohe Symmetrie der Strömung im Überlauf erreicht, die durch den Schaumauszug nicht negativ beeinflußt wird. Damit kann der regelungstechnische Aufwand einer Papiermaschine erheblich reduziert werden.

Durch die Erfindung ist es möglich, den aus der Faserstoff­ suspension abgeschiedenen Luftanteil bei geringeren Faser­ stoffverlusten wesentlich zu erhöhen. Des weiteren ist die überlaufende Menge der Faserstoffsuspension von der Auslauf­ breite des Stoffauflaufs unabhängig. Bestimmt wird die Über­ laufmenge allein durch die aus der Faserstoffsuspension aus­ geschiedene Schaummenge.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spieles näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch einen Rundvertei­ ler mit Schaumauszugsvorrichtung gemäß der Erfindung.

Der erfindungsgemäße Rundverteiler weist ein Anströmrohr 1, einen an diesem angeordneten Trichterboden 2 und eine Umlenk­ platte 3 auf. Zwischen dem Trichterboden 2 und der Umlenk­ platte 3 ist ein radial verlaufender Ringkanal 4 gebildet. Der Querschnitt des Ringkanals 4 wird in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension stetig kleiner. Im Bereich des kleinsten Querschnitts des Ringkanals 4 sind im Trichterboden 2 die Abgangsstutzen 5 gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet. Die Summe der Querschnitte der Abgangsstutzen 5 ist gegenüber dem Querschnitt des Ringkanals 4 in diesem Be­ reich kleiner. Von diesen Abgangsstutzen 5 werden die Teil­ ströme der Faserstoffsuspension über nicht näher dargestellte flexible Leitungen dem Stoffauflauf zugeführt. Gegenüber den Abgangsstutzen 5 weist die Umlenkplatte 3 einen Ringspalt 6 auf, der den Ringkanal 4 mit einer Kammer 7 verbindet. Der Ringspalt 6 weist am Übergang zur Kammer 7 eine Überlaufkante 8 auf. Oberhalb der Überlaufkante 8 ist in der Kammer 7 ein Luftpolster ausgebildet, dessen Druck über ein Ventil 9 gere­ gelt wird. Unterhalb der Überlaufkante 8 ist in der Kammer 7 ein Schaumauffangbereich gebildet, der mit einer Schaumauszugsvorrichtung 10 und einem Ventil 11 verbunden ist. Im oberen Bereich der Kammer 7 sind Düsen 12 für Spritzwasser angeordnet.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:

Die Faserstoffsuspension wird über das Anströmrohr 1 dem Rundverteiler zugeführt. In dem Rundverteiler prallt die Faserstoffsuspension gegen der Umlenkplatte 3 und wird an dieser in radiale Richtungen umgelenkt. Vom Anströmrohr 1 zu dem aus dem Trichterboden 2 und der Umlenkplatte 3 gebildeten Ringkanal 4, in diesem selbst sowie im Übergang zu den Abgangsstutzen 5 wird die Faserstoffsuspension durch die vor­ gegebenen Querschnittsverringerungen ununterbrochen beschleu­ nigt. Dadurch kann die Ausbildung von druckinduzierten Strö­ mungsablösungen, die Schaumansammlungen in der Faserstoffsus­ pension führen, verhindert werden. Eine geordnete Strömung ohne Strömungsablösungen fördert die kontinuierliche Schaum­ abführung aus dem Rundverteiler.

Beim Aufprall der Faserstoffsuspension auf die Umlenkplatte 3 wird auch ein Teil der gebundenen Luftblasen von der Oberflä­ che der Fasern gelöst und kann so mit dem Schaum aus der Faserstoffsuspension abgeführt werden. Der Hauptstrom der zu­ geführten Faserstoffsuspension wird nach unten durch die Abgangsstutzen 5 und die nicht näher dargestellten flexiblen Leitungen zum Stoffauflauf der Papiermaschine geleitet. Der Schaum mit einem geringen Anteil der Faserstoffsuspension gelangt durch Auftriebskräfte über den Ringspalt 6 in die Kammer 7. Mittels des über die Düsen 12 eingebrachten Spritz­ wassers wird der Schaum zerkleinert und anschließend ausge­ tragen.

Der Ringspalt 6 bildet den Zulauf der Kammer 7, während der radial äußere Bereich der Kammer 7, in welchem sich der über­ laufende Schaum sammelt, den Ablauf bildet. Die Überlaufkante 8 trennt diese zwei Bereiche. Durch das Ventil 9 wird der Luftdruck in der Kammer 7 und damit das Zulaufniveau 14 im Ringspalt 6 eingestellt. Durch die mit dem Ventil 11 beeinflußbare Schaumauszugsvorrichtung 10 wird der Schaum aus der Kammer 7 ausgetragen. Die dabei dem Hauptstrom entzogene Faserstoffsuspensionsmenge kann sehr klein gehalten werden. Die Steuerung des Luftdrucks in der Kammer 7 wird in Verbin­ dung mit der Einstellung des Ventils 11 der Schaumauszugs­ vorrichtung 10 so vorgenommen, daß das Ablaufniveau 13 unter dem Zulaufniveau 14 gehalten wird. Über nicht näher dar­ gestellte Sensoren und Regelkreise kann in einfacher Weise der Schaumaustrag automatisch geregelt werden.

Bezugszeichenliste

1

Anströmrohr

2

Trichterboden

3

Umlenkplatte

4

Ringkanal

5

Abgangsstutzen

6

Ringspalt

7

Kammer

8

Überlaufspalt

9

Ventil

10

Schaumauszugsvorrichtung

11

Ventil

12

Düse

13

Ablaufniveau

14

Zulaufniveau

Claims (4)

1. Rundverteiler für Stoffaufläufe, insbesondere für Hoch­ turbulenz-Stoffaufläufe an Papiermaschinen mit einer Schaumauszugsvorrichtung bestehend aus

• - einem vertikal angeordnetem Anströmrohr (1),
• - einem an diesem Anströmrohr (1) angeordneten Trichter boden (2),
• - einer den Trichterboden (2) abschließenden Umlenkplatte (3), die mit dem Trichterboden (2) einen radialen Ring kanal (4) mit stetig abnehmendem Querschnitt bildet und
• - über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete Abgangsstutzen (5) für Teilstromleitungen, welche über flexible Verbindungsleitungen im Stoffauflauf münden,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Umlenkplatte (3) im Bereich des geringsten Quer­ schnittes des radialen Ringkanals (4) einen im wesent­ lichen nach oben verlaufenden Ringspalt (6) aufweist, der über eine Überlaufkante (8) mit einer zum Anström­ rohr (1) konzentrischen ringförmigen Kammer (7) in Ver­ bindung steht, die oberhalb der Überlaufkante (8) ein geregeltes Luftpolster und unterhalb der Überlaufkante (8) einen Schaumauffangbereich aufweist, der mit einer steuerbaren Schaumauszugsvorrichtung (10) in Verbindung steht.

2. Rundverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Form des Ringspaltes (6) durch zwei konzentrische Zylinderflächen bestimmt ist.

3. Rundverteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abgangsstutzen (5) für die Teilstromleitungen im radialen Ringkanal (4) stumpfwinkelig zu dessen Mittel­ ebene im Trichterboden (5) angeordnet sind.

4. Rundverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (7) Düsen (12) für Spritzwasser angeordnet sind.