DE19911181A1 - Stoffauflauf mit Turbulenzkanäle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf einer Papiermaschine, mit einer Vielzahl von Turbulenzkanälen (1, 2), die sich zwischen einer Stoffsuspensionszuführung und einer Stoffauflaufdüse erstrecken, die mit umlaufenden suspensionsberührten Wandungen versehen sind, und einen faserhaltigen Stoffsuspensionsstrom zur Stoffauflaufdüse hin mit einer Hauptströmungsrichtung entlang ihrer Längsachse führen. DOLLAR A Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sich in mindestens einem der Turbulenzkanäle (1, 2) mindestens ein Mittel (4, 6) zur Reduktion oder Auslöschung von Rotationsströmungskomponenten um die Hauptströmungsrichtung befindet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf einer Papiermaschine, mit einer Vielzahl von Turbulenzkanälen, die sich zwischen einer Suspensionszuführung und einer Stoffauflaufdüse erstrecken, die mit umlaufenden suspensionsberührten Wandungen versehen sind, und einen faserhaltigen Suspensionsstrom zur Stoffauflaufdüse hin mit einer Hauptströmungsrichtung entlang ihrer Längsachse führen.

Ein ähnlicher Stoffauflauf mit Turbulenzkanälen ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 43 23 263 A1 oder der Patentschrift DE 44 16 898 C2 bekannt. Die oben genannte Offenlegungsschrift zeigt einen Stoffauflauf mit einem maschinenbreiten Kanal, über den die Stoffsuspension zu einem Turbulenzgenerator zugeführt wird. Der Turbulenzgenerator besteht aus einer Vielzahl von Turbulenzkanälen, die in der Regel aus Turbulenzrohren zusammengesetzt werden, und die Stoffsuspension von dem maschinenbreiten Kanal zur nachfolgenden Stoffauflaufdüse führt. Die oben genannte Patentschrift zeigt einen Stoffauflauf mit einer maschinenbreiten Stoffsuspensionszuführung, die in einen ersten Turbulenzerzeuger mit einer Vielzahl von Turbulenzkanälen übergeht, nachfolgend einen maschinenbreiten Ausgleichskanal, der in einen zweiten Turbulenzerzeuger mit einer Vielzahl von Turbulenzkanälen übergeht und die Stoffsuspension zu der anschließenden Stoffauflaufdüse führt.

Der Zweck dieser Stoffaufläufe besteht darin, die Stoffsuspension in möglichst gleichmäßiger Weise auf ein maschinenbreites Sieb oder zwischen zwei maschinenbreite Siebe aufzulegen, wobei zwar in der Strömung eine gewisse Mikroturbulenz erwünscht ist, um Vorzugsrichtungen der Fasern zu vermeiden, jedoch sind großräumige Turbulenzströme unerwünscht, da sie zu einer Ungleichmäßigkeit des hergestellten Papieres führen. Im Betrieb der Papiermaschine hat sich gezeigt, daß im Anschluß an die Turbulenzkanäle Rotationsströme auftreten, die zu Ungleichmäßigkeiten im hergestellten Papier führen, welche über Einstellungen der Stoffauflaufblende oder Änderungen sektionaler Stoffsuspensionsströmungen nicht beeinflußbar sind.

Es wird weiterhin auf die Offenlegungsschrift DE 44 22 907 A1 hingewiesen, in der die Stoffsuspensionszuführung sektional unterteilt über eine Vielzahl von Zufuhrleitungen - meist Schlauchleitungen - dem Stoffauflauf zugeführt wird, wobei in der Praxis die Schlauchleitungen häufig gekrümmte Wege im Raum zurücklegen und dabei besonders leicht Rotationsströmungen entstehen lassen.

Daher treten auch bei diesen Stoffaufläufen hinter den Turbulenzkanälen Strömungsmuster auf, die rotatorische Komponenten zur Hauptströmungsrichtung aufweisen.

Zusätzlich wird auf die Patentschrift US 5,792,321 und die Deutsche Offenlegungsschrift 2 302 196 hingewiesen, die entgegen der Zielrichtung der Erfindung sogar die rotatorische Komponente in den Turbulenzkanälen durch entsprechende Einbauten erhöhen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Maßnahme für einen Stoffauflauf einer Papiermaschine mit einer Vielzahl von Turbulenzkanälen zu finden, welche zu einer Vergleichmäßigung der Stoffsuspensionsströmung im Anschluß an die Turbulenzkanäle und damit zu einer Verbesserung der Papierqualität führt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Demgemäß schlägt der Erfinder vor, einen Stoffauflauf einer Papiermaschine, mit einer Vielzahl von Turbulenzkanälen, die sich zwischen einer Stoffsuspensionszuführung und einer Stoffauflaufdüse erstrecken, die mit umlaufenden suspensionsberührten Wandungen versehen sind, und einen faserhaltigen Stoffsuspensionsstrom zur Stoffauflaufdüse hin mit einer Hauptströmungsrichtung entlang ihrer Längsachse führen, dahingehend weiterzuentwickeln, daß sich in mindestens einem der Turbulenzkanäle mindestens ein Mittel zur Reduktion oder Auslöschung der Rotationsströmungskomponente um die Hauptströmungsrichtung befindet.

Durch die Anwendung der Mittel zur Reduktion oder Auslöschung von Rotationsströmungskomponenten um die Hauptströmungsrichtung in den Turbulenzkanälen wird eine Vergleichmäßigung des maschinenbreiten Suspensionsstroms im Anschluß an die Turbulenzkanäle erreicht.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß mindestens ein Mittel zur Reduktion oder Auslöschung von Rotationsströmungskomponenten um die Hauptströmungsrichtung eine Lamelle ist, die sich in Längsrichtung des Turbulenzkanals erstreckt, wobei über einen überwiegenden Teil der Länge der Lamelle, vorzugsweise über die gesamte Lamellenlänge, ein einziger zusammenhängender Strömungsquerschnitt innerhalb des Turbulenzkanals erhalten bleibt.

Durch diese Ausführung des Stoffauflaufes beziehungsweise mindestens eines Turbulenzkanals wird erreicht, daß nicht lediglich eine Teilung eines Turbulenzkanals in kleine "Unterkanäle" stattfindet, sondern der an sich große Turbulenzkanal in seinem Gesamtquerschnitt erhalten bleibt und durch entsprechende Einbauten, in Form von Lamellen, eine Störung beziehungsweise Auslöschung der rotatorischen Komponente entsteht.

Im Gegensatz zu einer Unterteilung eines großen Kanals in kleine "Unterkanäle" wird durch den gemeinsamen Gesamtquerschnitt bewirkt, daß eventuell aufbauende Rotationsströmungen mit gleicher Drehrichtung im Bereich des gemeinsamen Querschnittes gegenläufige Komponenten aufweisen, was bei einer kompletten Unterteilung des Kanals in "Unterkanäle" nicht der Fall wäre.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stoffauflaufes sieht vor, daß mindestens eine Lamelle eine Dicke d aufweist, die größer ist, als die Länge der längsten Fasern in der Stoffsuspension, vorzugsweise größer als deren doppelte Länge. Hierdurch wird vermieden, daß sich Fasern an den Lamellen festsetzen und dadurch Verschmutzungen oder Faserwischbildungen begünstigen könnten. Die Lamellen können beispielsweise als ebenes Blech oder als ebenes Kunststoffelement ausgebildet sein.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die mindestens eine Lamelle im Turbulenzkanal nur an einer Längsseite mit der Wandung des Turbulenzkanals verbunden ist.

Eine besondere Ausführung sieht vor, daß in mindestens einem der Turbulenzkanäle zwei, drei oder vier Lamellen radial zur Längsachse angeordnet sind, wobei die von den Lamellen gebildeten Ebenen sich unter einem Winkel von 90° oder 120° schneiden können.

Eine andere vorteilhafte Ausbildung des Stoffauflaufes sieht vor, daß die Lamellen zueinander einen Abstand a aufweisen, der mindestens dem 2fachen der mittleren Faserlänge der Fasern in der Stoffsuspension entspricht. Typische mittlere Faserlängen von Stoffsuspensionen für Papiermaschine bewegen sich im Bereich von 0,5 mm bis 4 mm. Somit beträgt der typischerweise bevorzugte Abstand a der Lamellen zueinander mindestens 1 mm bis 8 mm.

Um eine ausreichende Wirkung der Lamellen im Turbulenzkanal zu erreichen, sollte der Abstand a jedoch maximal 2/3 des Durchmessers des Turbulenzkanals entsprechen. Wenn der Turbulenzkanal keine zylindrische Form aufweist, kann als "Durchmesser" des Turbulenzkanals der Durchmesser eines Kreises mit gleichem Querschnitt angesetzt werden.

Zur Vermeidung von Verschmutzungen und Faserwischbildungen ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Ebene am Anschluß zur Wandung des Turbulenzkanals eine Krümmung mit einem kleinsten Radius r aufweist, die kontinuierlich in die Krümmung beziehungsweise Ebene der Wandung übergeht. Hierdurch wird vermieden, daß sich in Ecken Schmutzablagerungen ansetzen können.

Vorteilhaft ist es, wenn der Radius r der Krümmung mindestens das 1,5fache der mittleren Faserlänge der Stoffsuspension beträgt.

Ebenfalls zur Vermeidung von Verschmutzungsneigungen oder Faserwischbildungen ist es vorteilhaft, wenn mindestens eine Lamelle am Anschluß zur Wandung des Turbulenzkanals auf mindestens einer Seite (stromabwärts oder stromaufwärts) mit einem Winkel α, der kleiner als 90°, vorzugsweise zwischen 60° und 30°, ist, in die Krümmung beziehungsweise in die Ebene der Wandung übergeht. Durch diese Ausführung wird verhindert, daß sich Fasern an der stromaufwärtigen Seite anlegen. Weiterhin wird im stromabwärtigen Bereich die Tendenz zur Wirbelbildung gemindert.

Vorteilhaft ist es hierbei auch, wenn die Lamelle insgesamt auf der stromabwärtigen und/oder stromaufwärtigen Seite eine Anschrägung aufweist, die vorzugsweise dem oben angegebenen Winkel α entspricht.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Lamelle an den freistehenden Kanten eine Abrundung aufweist, da auch hierdurch die Verschmutzungsneigung in diesem Bereich der Lamelle reduziert wird.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stoffauflaufes sieht vor, daß mindestens eine Lamelle in die Stoffauflaufdüse und/oder in einen gegebenenfalls vorhandenen Zwischenkanal zwischen zwei Turbulenzerzeugern hineinragt.

Eine Ausgestaltung der Lamelle kann beispielsweise darin bestehen, daß die Lamelle zur Kanalmitte hin über Stufensprünge verfügt, wodurch ein ähnlicher Effekt erzeugt wird, wie durch die Stufensprünge der Turbulenzkanäle selbst, also zusätzlich Mikroturbulenz erzeugt wird.

Die Lamelle muß auch nicht notwendigerweise über die gesamte Länge an der Wandung des Turbulenzkanals anliegen, sondern es besteht die Möglichkeit, daß sie über einen Teil ihrer Länge einen Abstand b zur Wandung des Turbulenzkanals aufweist. Das heißt, die Lamelle hat an einigen Stellen eine feste Verbindung zur Wandung des Turbulenzkanals, ist ansonsten jedoch von der Wandung abgesetzt.

Vorteilhaft ist es hierbei, wenn der mittlere Abstand b der Lamelle von der Wandung mindestens das 1- bis 2fache der mittleren Faserlänge der geführten Stoffsuspension aufweist. Auch hierdurch wird die Verschmutzungsneigung im Turbulenzkanal und die Faserwischbildung reduziert.

Eine andere Ausführungsform der Lamelle sieht vor, daß die Lamelle sich bezüglich ihrer Dicke d in Strömungsrichtung der Stoffsuspension verjüngt. Dieses kann stufenweise oder kontinuierlich geschehen und erzeugt dadurch in Strömungsrichtung eine Erhöhung des Strömungsquerschnittes und damit eine Beruhigung einer eventuellen noch vorhandenen rotatorischen Nebenströmung.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform des Stoffauflaufes sieht vor, daß anschließend oder zusätzlich mindestens ein Mittel zur Reduktion oder Auslöschung von Rotationskomponenten um die Hauptströmungsrichtung eine in der Wandung, in Hauptströmungsrichtung verlaufende, geradlinige Nut ist.

Diese Ausgestaltung des Turbulenzkanals eines Stoffauflaufes ermöglicht es, eine Ausrichtung der Strömung herbeizuführen, die nur in geringem Maße in den Hauptstrom der Stoffsuspension eingreift und damit einen geringeren Strömungswiderstand bildet, als die Hinzufügung von Lamellen. Erfindungsgemäß ist natürlich auch möglich, daß eine Kombination aus beiden Arten der Strömungsausrichtung verwendet wird. So ist es beispielsweise möglich, in den kleineren Durchmesser eines sich stufenförmig erweiternden Turbulenzkanals die Strömungsausrichtung durch Nuten zu erreichen, während in den Bereichen mit größeren Durchmessern Lamellen verwendet werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung sollte die mindestens eine Nut eine lichte Weite w aufweisen, die größer als die Länge der längsten Faser in der Stoffsuspension ist, vorzugsweise größer als deren doppelte Länge. Hierdurch wird erreicht, daß die Nut eine ausreichende Durchspülung erhält und keine Brückenbildung durch sich aneinanderhängenden Fasern entstehen kann.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn in mindestens einem der Turbulenzkanäle zwei, drei oder vier Nuten vorgesehen werden, um eine ausreichende Ausrichtwirkung durch die Kanäle zu erzeugen. Die Anordnung der Nuten wird dabei meist symmetrisch gestaltet werden.

Vorteilhaft ist es außerdem, wenn mindestens eine Nut an ihrem stromabwärtigen und/oder stromaufwärtigen Ende eine Anschrägung aufweist, so daß scharfe Kanten und Ecken vermieden werden, wodurch sich die Verschmutzungsneigung verringert.

Die Dimension der erfindungsgemäßen Nut im Turbulenzkanal kann derart gestaltet werden, daß entweder eine gleichbleibende lichte Weite w von Beginn bis Ende der Nut vorliegt, oder eine stufenförmige beziehungsweise eine kontinuierliche Aufweitung der lichten Weite w der Nut stattfindet.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

Im übrigen wird auf die Prioritätsschrift - wird noch eingesetzt - hingewiesen und deren Offenbarungsgehalt vollinhaltlich in die vorliegende Anmeldung übernommen.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellen dar:

Fig. 1 Längsschnitt durch zwei Turbulenzrohre mit Insert und Lamellen;

Fig. 2 Aufsicht auf die Turbulenzkanäle aus Fig. 1 in stromaufwärtiger Richtung;

Fig. 2a Vergrößerte Darstellung einer Aufsicht auf einen Turbulenzkanal mit vier Lamellen in stromaufwärtiger Richtung;

Fig. 3 Längsschnitt durch zwei Turbulenzrohre mit Insert und stromabwärts sich verjüngenden Lamellen und Nuten;

Fig. 4 Aufsicht auf die Turbulenzkanäle aus Fig. 3 in stromaufwärtiger Richtung;

Fig. 5 Längsschnitt durch zwei Turbulenzrohre mit gestuftem Insert und stromabwärts sich verjüngenden Lamellen und Nuten;

Fig. 6 Aufsicht auf die Turbulenzkanäle aus Fig. 5 in stromaufwärtiger Richtung;

Fig. 7 Längsschnitt durch zwei Turbulenzrohre mit Insert und stromabwärts sich verjüngenden Lamellen und stufenförmig dünner werdenden Lamellen;

Fig. 8 Aufsicht auf die Turbulenzkanäle aus Fig. 7 in stromaufwärtiger Richtung;

Fig. 9 Längsschnitt durch zwei Turbulenzrohre mit stufenlosem Insert und Lamellen;

Fig. 10 Aufsicht auf die Turbulenzkanäle aus Fig. 9 in stromaufwärtiger Richtung mit Lamellen unterschiedlicher Anzahl (zwei, drei, vier);

Fig. 11 Längsschnitt durch zwei Turbulenzrohre mit Insert und über die Turbulenzrohre hinausragenden Lamellen.

Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch zwei Zeilen von übereinanderliegenden Turbulenzkanälen 1 und 2 eines Stoffauflaufes, wobei der Turbulenzkanal gebildet wird durch ein Turbulenzrohr, welches anfänglich einen kreisförmigen Querschnitt und im Endbereich einen quadratischen Querschnitt aufweist, und ein Insert, welches in das stromaufwärtige Ende des kreisförmigen Abschnittes des Turbulenzrohres eingesetzt wird. Bei den gezeigten Ausführungen der Turbulenzkanäle 1 und 2 befinden sich in den Turbulenzrohren 8 sogenannte Quadratinserts 3.1 und 3.2, die die Stufensprünge im Turbulenzkanal durch unterschiedlich abgesetzte Innenradien erzeugen. In den Inserts 3.1 beziehungsweise 3.2 befinden sich jeweils vier, im Winkel von 90° zueinander stehend, angeordnete Lamellen.

In dieser und in den weiteren Darstellungen werden je gezeigten Turbulenzkanal jeweils unterschiedliche Ausführungsformen offenbart. In der Praxis wird jedoch meist innerhalb eines Stoffauflaufes eine oder wenige einheitliche Arten der Ausführung der Turbulenzkanäle gewählt werden.

Der oben angeordnete Turbulenzkanal weist ein Insert 3.1 auf, das lediglich über einen einzigen Stufensprung 5.1 an seinem Ende verfügt. Die Lamellen 4 sind so ausgeführt, daß sie jeweils mit ihrer Außenseite an der Innenseite des Inserts anliegen, beziehungsweise an der Innenwandung des eigentlichen Turbulenzrohres sich anschmiegen. Die stromabwärtigen und stromaufwärtigen Seiten sind abgerundet ausgeführt. Außerdem sind die stromaufwärtigen Seiten der Lamellen 4 angeschrägt und abgerundet, so daß eine Verschmutzung an dieser Stelle und eine Festsetzung von Fasern vermieden wird. Die Endkanten der Lamellen sind mit einem Winkel von 90° zur Wandung ausgeführt.

In der darunter gezeigten Ausführung des Turbulenzkanals 2 ist ebenfalls ein Insert 3.2 eingesetzt, das etwa auf der Hälfte seiner Länge einen Stufensprung 5.1 und im weiteren Verlauf einen zweiten Stufensprung 5.2 aufweist. Auch hier sind vier Lamellen 4 vorhanden, die mit ihrer äußeren Seite an der Innenseite des Inserts 3.2 beziehungsweise an den Wandungen des Turbulenzkanals 2 anschließen. Die Lamellen 4 sind an ihren freien Kanten abgerundet ausgeführt und verlaufen mit ihrer freien Innenseite geradlinig von Anfang bis Ende. Stromaufwärtig verfügen die Lamellen 4 über eine Abrundung, um die Verschmutzungsneigung und Wirbelbildung zu reduzieren. Auf der stromabwärtigen Seite ist eine Endkante mit einem 90° Winkel zur Wandung angebracht.

Die Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf die Turbulenzkanäle in stromaufwärtiger Richtung, wobei die links angeordneten Beispiele der Turbulenzkanäle 1.1 und 2.1 den Turbulenzkanälen 1 und 2 aus der Fig. 1 entsprechen. Bei diesen beiden Turbulenzkanälen 1.1 und 2.1 sind jeweils vier Lamellen 4 angeordnet, die in einem Winkel von 90° zueinander stehen, sich jedoch in der Mitte des Turbulenzkanals nicht berühren. Auf diese Weise entsteht ein Querschnitt des jeweiligen Turbulenzkanals dessen Fläche vollständig miteinander verbunden ist. Das heißt, der Querschnitt der Turbulenzkanäle wird durch die Lamellen nicht in zwei oder mehr unterschiedlichen Kanäle unterteilt.

Die beiden rechts dargestellten Turbulenzkanäle 1.2 und 2.2 weisen im Unterschied zu den links angeordneten Turbulenzkanälen lediglich jeweils zwei Lamellen 4 auf, die zusammen eine gemeinsame Ebene bilden.

Alle Lamellen sind an ihren freistehenden Kanten abgerundet aufgeführt. Weiterhin ist der Übergang von der Lamelle 4 zur jeweiligen Wandung fließend über eine Krümmung ausgeführt, die ein Festsetzen von Verunreinigungen in diesem Bereich weitgehend verhindert.

In der Fig. 2a ist zur Verdeutlichung des seitlichen Übergangs der Lamellen in die Wandung eine Vergrößerung des Turbulenzkanals 1.1 aus der Fig. 2 mit vier innenliegenden Lamellen 4 dargestellt. Der seitliche Übergang ist in einer Krümmung 9 ausgeführt, die fließend von der Lamellenseitenfläche in die Wandung des Turbulenzkanals 1.1 übergeht. Durch diese Ausführung werden spitze Winkel vermieden und die Verschmutzungsneigung in diesem Bereich reduziert. Die Krümmung 9 soll vorteilhaft einen Radius r aufweisen, der das 1,5fache der mittleren Faserlänge der in der Stoffsuspension geführten Fasern beträgt.

Die Fig. 3 zeigt zwei weitere Ausführungen des erfindungsgemäßen Turbulenzkanals 1 und 2 mit innenliegenden Lamellen 4. Die Ausgestaltung des Turbulenzkanales 1 mit seinen Lamellen 4 entspricht der Ausgestaltung des Turbulenzkanals 2 aus der Fig. 1, wobei jedoch im Endbereich der Lamellen eine zur Kanalmitte gerichtete Zuspitzung der Lamellen mit einer anschließenden Abrundung ausgeführt ist. Im gezeigten Beispiel sind jeweils wieder vier Lamellen 4 im Turbulenzkanal 1 angeordnet.

Im darunterliegenden Turbulenzkanal 2 ist eine Kombination von Lamellen und Nuten dargestellt. Im stromaufwärtigen Bereich des Inserts 3.2 befinden sich zwei Nuten 6, die im ersten Drittel der ersten Hälfte des Inserts 3.2 beginnen und bis zum Ende der ersten Hälfte, also dem ersten Absatz 5.1, geradlinig in Hauptströmungsrichtung verlaufen. Hinter dem ersten Absatz 5.1 des Inserts schließt sich direkt in der Linie der auslaufenden Nut eine Lamelle an, wobei die Innenkante der Nut absatzlos in die Außenkante der Lamelle übergeht.

Die Lamelle 4 verläuft über die gesamte zweite Hälfte des Inserts vom ersten Absatz 5.1 bis zum Ende, das heißt zum zweiten Absatz 5.2 des Inserts. In dieser Ausführungsform besitzt die Lamelle 4 nur eine geringe Ausdehnung zur Mitte des Turbulenzkanales 2 hin. Das heißt, die Lamelle ist als eine Art Wulst ausgeführt und erzeugt damit nur geringsten zusätzlichen Strömungswiderstand.

Die Fig. 4 zeigt eine Aufsicht der Turbulenzkanäle entgegen der Strömungsrichtung, wobei der Kanal 1.1 dem Kanal 1 aus der Fig. 3 entspricht und der Kanal 2.2 dem Kanal 2 aus der Fig. 3 entspricht. Der Kanal 2.2 weist jeweils zwei einander gegenüberliegende Nuten und zwei dann nachfolgende, zu Wulsten reduzierte Lamellen 4 auf. In der Darstellung des Kanales 2.1 sind anstelle der jeweils zwei Nuten und zwei Wulsten vier Nuten und vier Wulste angeordnet.

Es ist noch zu bemerken, daß in der Fig. 3 im Kanal 2 und in der Fig. 1 im Kanal 1 eine Eindüsungsöffnung 7 stromaufwärts der Lamellen dargestellt ist, mit der gegebenenfalls Verdünnungsflüssigkeit in den Turbulenzkanal eingedüst werden kann.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine leichte Abwandlung der Fig. 3 und 4. Die Abwandlung besteht darin, daß sich die Lamellen 4 des Turbulenzkanales 1 der Fig. 5 an ihrer stromaufwärtigen Kante in einem Winkel von etwa 90° mit der Wandung des Inserts 3.1 schneiden und anschließend in einer Krümmung in Strömungsrichtung auslaufen.

In der Fig. 5 ist ein Schnittwinkel der stromaufwärtigen Kante der Lamelle 4 mit der Wandung des Inserts 3.1 mit etwa 30° in Strömungsrichtung zu sehen, der zunächst geradlinig verläuft und dann mit einer leichten Krümmung in den weiteren geradlinigen Verlauf der Lamelleninnenkante übergeht. Hierdurch ist diese Ausführung der stromaufwärtigen Seite der Lamelle etwas strömungsgünstiger ausgeführt, als in der Fig. 3.

Zwei andere Ausführungsformen der Lamellen sind den Fig. 7 und 8 dargestellt. Die Fig. 7 zeigt zwei Turbulenzkanäle 1 und 2 mit Inserts 3.1 und 3.2, die auf ihrer gesamten Länge absatzfrei ausgebildet sind. Das heißt, sie verfügen über einen gleichen Durchmesser von Beginn bis Ende des Inserts mit einem einzigen Absatz 5.1 am Ende des Inserts. Die Lamellen 4 des Turbulenzkanales 1 entsprechen in ihrer grundsätzlichen Formgestaltung den Lamellen des Turbulenzkanales 1 aus der Fig. 3, wobei dort jedoch auf der Außenseite der Lamellen 4 ein Absatz notwendig war, um eine Anpassung an die unterschiedlichen Innendurchmesser des Inserts 3.1 zu erzeugen, während bei den Lamellen 4 des Turbulenzkanals 1 der Fig. 7, aufgrund des durchgehend gleichen Innendurchmessers des Inserts 3.1, ein geradliniger Verlauf der Außenkanten der Lamellen 4 bis zum Ende des Inserts 3.1 verwirklicht ist.

Eine grundsätzlich andere Ausführung der Lamelle 4 ist in dem Turbulenzkanal 2 der Fig. 7 dargestellt. Diese Lamellen 4 sind mit ihrer Länge ausschließlich auf den Bereich des Inserts 3.2 beschränkt und weisen etwa auf der ersten Hälfte ihrer Länge eine Dicke d auf, die etwa dem Dreifachen der Dicke der zweiten Hälfte der Lamelle entspricht. Der Übergang zwischen dem Bereich der Lamelle mit der größeren Dicke zur Lamelle mit der kleineren Dicke ist stufenartig ausgeführt.

Zusätzlich verfügt die Lamelle aufgrund ihrer höheren Dicke im Anfangsbereich über eine Zuspitzung entgegen der Strömungsrichtung. In Strömungsrichtung kann auf eine derartige Zuspitzung aufgrund der wesentlich geringeren Dicke der Lamelle verzichtet werden.

Die Fig. 8 zeigt wiederum eine Aufsicht auf vier verschiedene Turbulenzkanäle entgegen der Strömungsrichtung. Die beiden Kanäle 1.1 und 1.2 entsprechen - bezüglich der Ausführung der Lamellen 4 - den Lamellen 4 aus dem Turbulenzkanal 1 der Fig. 7, wobei im Kanal 1.1 vier im rechten Winkel zueinanderstehende Lamellen und im Turbulenzkanal 1.2 lediglich zwei einander gegenüberliegende Lamellen 4 gezeigt sind.

Die Lamellen der Turbulenzkanäle 2.1 und 2.2 entsprechen den Lamellen 4 des Turbulenzkanals 2 aus der Fig. 7, wobei wiederum im Turbulenzkanal 2.1 vier im rechten Winkel zueinander angeordnete Lamellen 4 und im Turbulenzkanal 2.2 zwei einander gegenüberstehende Lamellen 4 dargestellt sind. Die Lamellen 4 weisen - wie in der Fig. 7 - zwei unterschiedliche Dicken mit einem Absatz 4.1 auf. Durch diese Ausgestaltung der Lamellen 4 wird erreicht, daß sich die Strömungsgeschwindigkeit im Verlauf des Inserts im Bereich des Absatzes 4.1 der Lamellen, aufgrund des plötzlich veränderten freien Querschnittes, abrupt ändert, und somit eine Mikroturbulenz erzeugt wird. Diese Art der Ausführung kann einen Stufensprung in einem Insert beziehungsweise Turbulenzrohr ersetzen, wobei die Auswirkung des Stufensprunges aufgrund der in die Strömung hineinragenden Lamelle besser über den Strömungsquerschnitt verteilt ist und somit die Wirkung des Stufensprunges, also der Querschnittsveränderung, sich gleichmäßiger über den gesamten Strömungsquerschnitt auswirkt.

In den Fig. 9 und 10 ist eine weitere Ausführungsform des Turbulenzkanals mit Insert und Lamellen gezeigt, wobei bei dieser Ausführungsform das Insert nicht wie bei den Fig. 3, 5 und 7 über den gesamten Bereich des runden Teils des Turbulenzrohres 8 verläuft. Das Insert 3.1 weist einen gleichmäßigen Durchmesser über seine gesamte Länge auf und die Lamellen 4 verfügen an ihrer Außenseite über einen Absatz beim Übergang vom Insert 3.1 zum Turbulenzrohr 8 und schmiegen sich auf diese Weise an die jeweilige Wandung nahtlos an. Das stromabwärtige Ende der Lamellen 4 ist rechtwinklig zur Hauptströmungsrichtung ausgebildet, während das stromaufwärtige Ende eine Anschrägung aufweist. Die Kanten der Lamelle 4 sind jeweils abgerundet.

Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, den Anteil der Lamelle 4 - der über das Insert hinausragt - unterschiedlich lang auszugestalten, so daß durch diese unterschiedlich lange Ausgestaltung eine einfache Anpassung des Stoffauflaufes an unterschiedliche Maschinengeschwindigkeiten oder Stoffsuspensionen unterschiedlicher Konsistenz möglich ist. Stromaufwärts vom Beginn der Lamellen 4 ist eine Dosieröffnung 7 eingezeichnet, über die ein Verdünnungsfluid in den Turbulenzkanal eingedüst werden kann. Auch für diese Verwendung ist die Ausgestaltung des Turbulenzkanales mit innenliegenden Lamellen besonders günstig, da die Lamellen eine besonders gute Verteilung des Verdünnungsfluides bewirken und eventuell entstehende rotatorische Strömungskomponenten unterdrücken.

Der Turbulenzkanal 2 der Fig. 9 unterscheidet sich im wesentlich bezüglich der Ausführung des Inserts 3.2, welches etwa auf der Hälfte der Länge über einen Stufensprung 5.1 verfügt, und somit auch einen Stufensprung für die Lamellen auf ihrer Außenseite benötigt.

Obwohl im Turbulenzkanal 2 keine Zudosieröffnung 7 gezeigt ist, ist selbstverständlich auch bei dieser Ausführungsform eine Eindüsung in den Turbulenzkanal möglich. Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß die Positionierung des ersten Stufensprungs 5.1 im Insert 3.1 nicht grundsätzlich auf der Hälfte der Länge des Inserts liegen muß, sondern auch hier eine variable Gestaltungsmöglichkeit bezüglich seiner Position und der Anzahl der Stufensprünge gegeben ist.

Die Fig. 10 zeigt eine Aufsicht der Turbulenzkanäle entgegen der Strömungsrichtung, wobei die Kanäle 1.1 bis 1.3 dem oben dargestellten Turbulenzkanal 1 - bis auf die Anzahl der Lamellen - entsprechen und die Turbulenzkanäle 2.1 bis 2.3 dem Turbulenzkanal 2 aus der Fig. 9 entsprechen. Diese Darstellung soll verdeutlichen, daß bei allen Ausführungen - besonders vorteilhaft - Variationen von zwei, drei oder vier Lamellen innerhalb des Turbulenzkanals möglich sind.

Es wird zusätzlich darauf hingewiesen, daß auch die Möglichkeit besteht, innerhalb eines einzigen Turbulenzkanals die Anzahl der Lamellen im Verlauf des Kanals zu verändern. Beispielsweise indem zwei gegenüberliegende Lamellen jeweils unterschiedlich lang ausgestaltet sind.

Die Fig. 11 zeigt schließlich noch eine besondere Ausgestaltungsform des Turbulenzkanals mit innenliegenden Lamellen. Die Turbulenzkanäle selbst entsprechen den Ausgestaltungen der Fig. 9, wobei die Lamellen 4 wesentlich verlängert wurden und sowohl in den quadratischen Bereich des Turbulenzrohres 8 hineinragen, als auch über den gesamten Turbulenzkanal hinausragen. Bei dieser Ausgestaltung ist das Ende der Lamellen nicht mehr mit der Wandung des Turbulenzkanales verbunden, sondern es entsteht ein Spalt zwischen der Wandung und der Außenkante der Lamelle.

Die Anordnung der Lamellen kann beispielsweise aus der Fig. 10 entnommen werden.

Erfindungsgemäß ist natürlich auch eine Ausgestaltung des Turbulenzkanals ohne Insert möglich. Ebenso können auch im gleichen Längenabschnitt des Turbulenzkanals sowohl Nuten als auch Lamellen angeordnet werden.

Außerdem können die Lamellen oder Nuten auch unterschiedliche Längen aufweisen.

Es ist anzumerken, daß die oben beschriebenen Bereiche gleichen Durchmessers innerhalb eines Inserts auch eine leicht konische Form aufweisen können, um die Inserts kostengünstig mittels Kunststoffspritztechnik herstellen zu können. Um bei diesem Herstellungsverfahren das Innenteil der Spritzform leicht aus dem fertigen Spritzteil lösen zu können, ist eine leicht konische Ausgestaltung notwendig.

Insgesamt wird also durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Stoffauflaufes erreicht, daß im Anschluß an den oder die Turbulenzerzeuger oder auch im Zwischenkanal zwischen zwei Turbulenzerzeugern eine Vergleichmäßigung der Suspensionsströmung und damit eine Verbesserung der Papierqualität stattfindet.

Bezugszeichenliste

1

,

2

,

1.1

,

1.2

,

1.3

,

2.1

,

2.2

,

2.3

Turbulenzkanal

3.1

,

3.2

Quadrat-Insert

4

Lamellen

4.1

Absatz

5.1

,

5.2

Stufensprung

6

Nut

7

Zudosieröffnung

8

Turbulenzrohr

9

Krümmung

Claims (25)

1. Stoffauflauf einer Papiermaschine, mit einer Vielzahl von Turbulenzkanälen (1, 2), die sich zwischen einer Stoffsuspensionszuführung und einer Stoffauflaufdüse erstrecken, die mit umlaufenden suspensionsberührten Wandungen versehen sind, und einen faserhaltigen Stoffsuspensionsstrom zur Stoffauflaufdüse hin mit einer Hauptströmungsrichtung entlang ihrer Längsachse führen, dadurch gekennzeichnet, daß sich in mindestens einem der Turbulenzkanäle (1, 2) mindestens ein Mittel (4, 6) zur Reduktion oder Auslöschung von Rotationsströmungskomponenten um die Hauptströmungsrichtung befindet.

2. Stoffauflauf gemäß dem vorstehenden Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Mittel zur Reduktion oder Auslöschung von Rotationsströmungskomponenten um die Hauptströmungsrichtung eine Lamelle (4) ist, die sich in Längsrichtung des Turbulenzkanals erstreckt, wobei über einen überwiegenden Teil der Länge der Lamelle (4), vorzugsweise über die gesamte Lamellenlänge, ein einziger zusammenhängender Strömungsquerschnitt innerhalb des Turbulenzkanals erhalten bleibt.

3. Stoffauflauf gemäß dem vorstehenden Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Lamelle (4) eine Dicke d aufweist, die größer ist, als die Länge der längsten Fasern in der Stoffsuspension, vorzugsweise größer als die doppelte Länge.

4. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 2-3, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Lamelle (4) ein ebenes Blech oder ein ebenes Kunststoffelement ist.

5. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Lamelle (4) nur an einer Längsseite mit der Wandung des Turbulenzkanals (1, 2) verbunden ist.

6. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der Turbulenzkanäle (1, 2) zwei, drei oder vier Lamellen (4) radial zur Längsachse angeordnet sind.

7. Stoffauflauf gemäß dem vorstehenden Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Lamellen (4) gebildeten Ebenen sich unter einem Winkel von 90° oder 120° schneiden.

8. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (4) zueinander einen Abstand a aufweisen, der mindestens dem 2fachen der mittleren Faserlänge der Fasern in der Stoffsuspension entspricht.

9. Stoffauflauf gemäß dem vorstehenden Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand a maximal 2/3 des Durchmessers des Turbulenzkanals (1, 2) entspricht.

10. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 2-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene am Anschluß zur Wandung des Turbulenzkanals (1, 2) eine Krümmung mit einem kleinsten Radius r aufweist, die kontinuierlich in die Krümmung beziehungsweise Ebene der Wandung übergeht.

11. Stoffauflauf gemäß dem vorstehenden Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius r der Krümmung mindestens das 1,5fache der mittleren Faserlänge der Stoffsuspension beträgt.

12. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 2-11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Lamelle (4) am Anschluß zur Wandung der Rohrleitung beidseits mit einem Winkel α, der wesentlich kleiner als 90°, vorzugsweise zwischen 60° und 30, ist, in die Krümmung beziehungsweise in die Ebene der Wandung übergeht.

13. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 2-12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Lamelle (4) an ihrem stromabwärtigen und/oder stromaufwärtigen Ende eine Anschrägung aufweist.

14. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 2-13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Lamelle (4) an den freistehenden Kanten eine Abrundung aufweist.

15. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 2-14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Lamelle (4) in die Stoffauflaufdüse hineinragt.

16. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 2-15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Lamelle (4) über den Turbulenzkanal (1, 2) hinausragt.

17. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 2-16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Lamelle (4) Stufensprünge (5.1, 5.2) aufweist.

18. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 2-17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Lamelle (4) über einen Teil ihrer Länge einen Abstand b zur Wandung des Turbulenzkanals (1, 2) aufweist.

19. Stoffauflauf gemäß dem vorstehenden Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand b zur Wandung mindestens der mittleren Faserlänge der Fasern der geführten Stoffsuspension entspricht.

20. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 2-19, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Lamelle (4) sich in Strömungsrichtung bezüglich ihrer Dicke d verjüngt.

21. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Mittel zur Reduktion oder Auslöschung von Rotationsströmungskomponenten um die Hauptströmungsrichtung eine in der Wandung, in Hauptströmungsrichtung verlaufende, geradlinige Nut (6) ist.

22. Stoffauflauf gemäß dem vorstehenden Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Nut (6) eine lichte Weite w aufweist, die größer ist, als die Länge der längsten Fasern in der Stoffsuspension, vorzugsweise größer als die doppelte Länge.

23. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 21-22, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der Turbulenzkanäle (1, 2) zwei, drei oder vier Nuten (6) vorgesehen sind.

24. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 21-23, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Nut (6) an ihrem stromabwärtigen und/oder stromaufwärtigen Ende eine Anschrägung aufweist.

25. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 21-24, dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens eine Nut (6) in Strömungsrichtung bezüglich ihrer lichten Weite w erweitert.