DE2302196A1

DE2302196A1 - Vorrichtung zur zufuehrung eines zellstoffbreies zu einer papierherstellungsmaschine

Info

Publication number: DE2302196A1
Application number: DE2302196A
Authority: DE
Inventors: Otto Julius Kallmes
Original assignee: Lodding Engineering Corp
Current assignee: Lodding Engineering Corp
Priority date: 1972-01-28
Filing date: 1973-01-17
Publication date: 1973-08-02
Also published as: GB1384363A; DD103940A5; AU5132173A; AU461302B2; FR2169396B1; BR7300614D0; IT977062B; FR2169396A1; AR198404A1; US3846229A; JPS4882105A; SU480221A3; ATA72773A

Description

2302196 Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Liedl 8 München 22 Stemsdorfstr.21-22 Tel. 29 84

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Lodding Engineering Corporation P. O. Box 269, Auburn, Massachusetts, U. S. A.

Vorrichtung zur Zuführung eines Zellstoffbreies zu einer Papierher stellungsm aschine

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zuführung eines Zellstoffbreies zu einer Papierherstellungsmaschine mit einer Staudüse und mehreren Röhren, welche mit der Staudüse verbunden sind und getrennte Zuflußwege für die Lieferung des Zellstoffbreies zu der Düse bilden.

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Insbesondere ist die Erfindung gerichtet auf die Behandlung des fließfähigen Breies, der insbesondere Fasern enthält, die möglichst gleichförmig dispergiert sind.

Allgemein wird aufgrund von im wesentlichen theoretischer und praktischer Erfahrung angenommen, daß zur Formung einer Papierbahn mit maximaler Gleichförmigkeit es notwendig ist, daß der Eintrag, welcher durch die Stauvorrichtung auf das Formsieb gebracht wird, einen hohen Grad von Feinstruktur-Strömen oder einer feinen Verwirbelung aufweist. Bei den meisten lapierherstellungsmaschinen jedoch verharrt der Zellstoffbrei für 5 - 30 Sekunden in einem Kopfbehälter in ruhigem Zustand, bevor er durch die Stauvorrichtung ausgelassen wird. Der Zweck für diesen ruhigen Abschnitt ist die Beseitigung der in hohem Maße vorliegenden Wirbelströme mit großer Struktur im Papierstoff. Diese Ströme resultieren von der Lieferung des Papierstoffes aus der Verteilervorrichtung in den Kopfbehälter. Während jedoch diese Großstruktur-Ströme abgebremst werden, wird die feine Verwirbelung innerhalb des Papierstoffes ebenfalls aufgelöst und es bilden sich große Klumpen oder Flocken wn Fasern. Wenn nun diese Flocken nicht zerstört werden oder durch ein oder mehrere verschiedene Mittel auf ein Minimum gehalten werden, erscheinen sie im fertig hergestellten Papierblatt in der Form von groben Unregelmäßigkeiten. Die relative Wirkungslosigkeit dieser verschiedenen Mittel, welche weit gestreut zur Verhinderung der Flockenbildung verwendet werden, ist eindringlich in einer Studie dargestellt (Corte & Dodson, Das Papier 23 : 381 (1969) und 24 : 260 (1970)). Ih diesen Artikeln wird dargestellt, daß die lokali-

2 sierten Veränderungen des Grundgewichtes (d. h. von mm zu m des herkömmlichen Papiers normalerweise im Durchschnitt 400 %

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größer ( 25 % : 1300 %) ist als das von ideal gleichförmigen Papierblättern, ( d.h. solchen, welche eine willkürliche Verteilung der Fasern in der Blattebene aufweisen) welche die gleiche Fasermenge enthalten.

Zusätzlich zu den Flocken enthält der Stoff,der von den meisten Kopfbehältern geliefert wird, relativ große Wirbelströme und Strudel, welche letztlich als Streifen von hohem und/oder niederem Basisgewicht im fertiggestellten Papier in Laufrichtung der Maschine (MD) erscheinen. Solche Ströme sind natürlich ebenfalls unerwünscht.

Bekannte Stofflußsysterne enthalten hauptsächlich einen Kopfbehälter, in welchem der Papierstoff in einem relativ ruhigen Zustand gehalten wird, bevor er in den Stauraum gelangt und einige der vielfältigen geschlossenen Werkstoff einlasse, in welche der Werkstoffbrei durch Leitungen zum Stauraum gepumpt wird.

Es sind Versuche bekanntgeworden, um eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Fasern im Werkstoff zu erreichen und aufrechtzuerhalten, und zwar in dem Teil des Kopfbehälters, wo der Werkstoffluß relativ ruhig ist, bevor er durch den Stauraum hindurch auf die formende Oberfläche aufgebracht wird. Es wurden hierzu verhältnismäßig komplizierte Hilfseinrichtungen verwendet, beispielsweise perforierte drehbare Rollen, welche gewöhnlich als ausrichtende Rollen oder beruhigende Rollen wirken. Weiterhin kommen andere mechanische Schwing-, Schüttel- und Rühreinrichtungen zur Anwendung. Diese Einrichtungen erzeugen eine Turbulenz von allzu großem Ausmaß, jedoch von zu geringer Intensität, wie sie erwünscht ist, um eine möglichst gleichförmige Verteilung der Fasern innerhalb der Zellstoffmasse zu erhalten. Auch

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ist die vordringlich erwünschte feine Verwirbelung viel zu gering. Der Erfolg ist, daß die Fasern der meisten Werkstoffe relativ große Flocken bilden, welche,nach^dem sie auf die formende Oberfläche aufgebracht worden sind, in unerwünschten lokalisierten Unregelmäßigkeiten in Form eines hohen und/oder niedrigen Basisgewichtes im fertiggestellten Papierblatt resultieren. Es ist daher auch bekannt, zusätzlich in Verbindung mit dem Formsieb Behandlungsmittel vorzusehen, beispielsweise Rollgänge und/oder Folien unter dem Form sieb, um den Werkstoff weiter zu homogenisieren. Hierbei ergibt sich jedoch ein bemerkenswerter Mangel bei der Regelung der Herstellungsqualität des Papierbandes. Das Merkmal einer guten Papierherstellung besteht jedoch darin, daß die Massenveränderungen im fertiggestellten Papierband wirkungsvoll vermindert sind, was sowohl für das Mikro- und das Makrogefüge zutrifft.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu zeigen, bei der beim Fließen des Papierstoffes ein hoher Grad von außergewöhnlich intensiven feinstrukturierten Strömen oder feinen Verwirbelungen auftritt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jede Röhre eine querlaufende Trennwand aufweist, welche das Innere der Röhre in zwei parallele Zuflußwege aufteilt, daß die Trennwand eine flußabwärts querlaufende und flußaufwärts ebenfalls querlaufende Begrenzung aufweist und um eine zu den Zuflußwegen parallele Achse verwinden ist, so daß von

Trenneiner der Begrenzungen zur anderen Begrenzung4ie Ausrichtung der wand quer zu den Zuflußwegen fortschreitend sich um die Achse bezüglich der Lage in den Zuflußwegen dreht.

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Bei der vorliegenden Erfindung wird der Zellstoffbrei in Richtung auf den Stauraum hin über mehrere parallele Zuflußwege geleitet, die Seite an Seite aneinander anstoßen, quer zur Betriebsrichtung der Maschine angeordnet sind. Während der Papierstoff in diesen Zuflußwegen fließt, wird ihm ein hoher Grad von außerordentlich intensiven feinstrukturierten Strömen oder feinen Verwirbelungen eingeprägt. Die Worte "außerordentlich intensiv" sind so zu verstehen, daß die Intensität der feinstrukturierten Ströme oder feinen Verwirbelungen wesentlich größer ist als die Intensität derselben, welche lediglich durch die Reibung zwischen den Röhrenwänden und dem Papierwerkstoff erzielt wird. Bei der Erfindung rotiert die Querschnittsfläche eines jeden Zuflußweges fortschreitend als eine Funktion der Lage des Zuflußweges um eine Achse, die parallel zu den Zuflußwegen ist und die in allen Ebenen an einer Seite des Querschnittes angeordnet ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ändert sich der Querschnitt fortlaufend und ständig (d. h. von rechteckiger zu dreieckiger Gestalt und umgekehrt) als eine Funktion der Lage im Verlauf des Zuflußweges. Die Fläche des Querschnittes ist in allen Ebenen quer zum Zuflußweg im wesentlichen gleich. Der Papierwerkstoff wird bevorzugt von den parallelen Zuflußwegen in eine Kammer eingebracht, wo der Fluß gleichgerichtet wird, so daß Ströme mit großer Struktur und Wirbelströme beseitigt werden. Diese könnten nämlich querfließende Ströme innerhalb des Zellstoffbreistrahles, der aus dem Stauraum ausfließt, hervorrufen. Der hohe Grad an feinstrukturierten Strömen oder feinen Verwirbelungen, welche in den vorausgegangenen Zuflußwegen hervorgerufen worden sind, bleiben beibehalten. Der Papierwerkstoff wird dann durch den Stauraum zu einer Düse gebracht, welche breit und flach ist und welche die querfließenden Anteile des Papierstoffes eine beträchtliche Entfernung, wenigstens einige Fuß stromabwärts,vom Stauraum zurückhält.

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In bevorzugter Weise wird die Gleichrichtung mit Hilfe einer Leitschaufel oder mehreren Leitschaufeln, welche parallel zur Öffnung des Stauraumes ausgerichtet sind, hervorgerufen. Diese Leitschaufeln er strecken sich durchgehend quer zur Betriebsrichtung der Maschine. Eine andere Möglichkeit der Gleichrichtung kann darin bestehen, daß vertikale Platten zwischen der oberen und der unteren Oberfläche der Flußkammer angeordnet sind, welche kurze Entfernungen der Begrenzungswände zwischen den parallelen Zuflußwegen bilden.

Bei einer bevorzugten Ausführung3form der Erfindung werden die Zuflußwege in einer Röhre mit quadratischem Querschnitt gebildet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält jede der Röhren eine oder eine Reihe von Leitschaufeln, welche dem Papierwerkstoff einen Drall einprägen. Diese Leitschaufeln teilen das Innere der Röhre in zwei parallele Zuflußwege und prägen dem Zellstoffbrei, der in ihnen fließt, einen Drall auf ,und zwar um eine Achse, die parallel zur Fließrichtung ist. Dieser aufgeprägte Drall und die konstante Änderung der Querschnittsgestalt eines jeden Zuflußweges bewirken gemeinsam eine außergewöhnlich intensive feine Verwirbelung im Zellstoffbrei.

Vorliegende Erfindung bringt auch Vorteile bei einem sog. Dünnkanal-Kopfbehälter sy stem. Bekannte Dünnkanal-Kopfbehälter werden beeinträchtigt vom Auflösen bzw. Zerfallen des Strahles in einer kurzen Entfernung (innerhalb von etwa 30 cm) stromaufwärts vom Stauraum.

Neben anderen Verbesserungen ergibt sich aufgrund der Möglichkeit, ein Papierband mit guter Gleichförmigkeit aus einem Papierstoff mit relativ hohen Bestand zu formen, ein hoher Grad an beibehaltenen feinen Stoffen, Partikeln und Füllstoffen und anderen Zusätzen und

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eine bessere Gleichförmigkeit ihrer Verteilung von der Oberseite zur Unterseite hin. Dies ist insbesondere bei einer Fourdr inier maschine wichtig, die ein einzelnes Forrnsieb aufweist.

Anhand der folgenden Beschreibung soll an bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht im Schnitt

eines Zuflußsystemes gemäß der Erfindung;

Fig. IA, Schnitte, welche in der Vorrichtung der

Ib

, -ρ Figur 1 entlang der Linien 1A-1A, IB-IB und IC-IC gelegt sind;

Fig. 2 einen Längsschnitt einer Anordnung zur Zuflußregelung in vereinfachter Form zur Erläuterung der Erfindung;

Fig. 2A entsprechende Schnitte aus der Figur 2; bis 2E

Fig. 3 einen Längsschnitt einer bevorzugten Ausführungsform zur Steuerung des Zuflusses in einer Zuflußröhre mit quadratischem Querschnitt;

Fig. 3A Schnitte durch die Figur 3; bis 3E

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Fig. 4A eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung in der Fig. 3;

Fig. 4B eine schematische Ansicht von oben der Vorrichtung in der Fig. 3;

Fig. 5 eine vereinfachte schematische Darstellung

der Vorrichtung in der Fig. 1;

Fig. 6 eine Ansicht von oben einer schematischen Darstellung einer Reihe von Zuflußwegen, welche ein Zuflußsystem bilden und

Fig. 7 eine isomerische Darstellung in teilweise aufgebrochenem Zustand eines System es, das in der Fig. 6 dargestellt ist.

Die Fig. 1 stellt die allgemeine Ausstattung eines Zuführungssystem es gemäß der Erfindung dar. Eine Staudüse 10 wird von einer oberen und einer unteren Wand 11 und 12, welche zusammenlaufen, gebildet. Dieser Düse ist eine Vorstaukammer 14 vorgeschaltet, der wiederum eine Reihe von Zuflußröhren 15 vorgeschaltet ist. Die Zuflußröhren werden von einer oberen W?nd 16, einer unteren Wand 17 und Seitenwänden (welche noch beschrieben werden sollen) begrenzt und bilden zusammen eine Reihe von Zuflußröhren 15 von rechteckigem, bevorzugt quadratischem Querschnitt. Die oberen und unteren Wände 16 und 17 (jedoch nicht die Seitenwände) erstrecken sich über die Zuflußröhren 15 hinaus und formen obere und untere Begrenzungen der Vor staukam m er 14 und diese Wände schließen sich als obere und untere Wände 11 und 12

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des Stauraumes an.

Erste und zweite statische Bauteile 21 und 22 sind in jeder der Zuflußröhren 15 angeordnet. Diese prägen dem Zellstoffbrei, der in den Zuflußröhren in Richtung auf die Staudüse 10 hin sich bewegt, einen Drall auf. Jedes dieser Bauteile ist als Schaufel ausgebildet, welche sich quer über die gesamte Zuflußröhre hin erstreckt und längs der Fließrichtung 30 des Papierstoffes sich erstreckt. Die erste Leitschaufel 21, welche einen Drall aufprägt, besitzt eine stromaufwärts querverlaufende Begrenzung 21.1 und eine stromabwärts querverlaufende Begrenzung 21.2. Jede dieser Begrenzungen ist senkrecht ausgerichtet zu der oberen und unteren Wand 16 und 17 und erstreckt sich zwischen diesen Wänden sowie in der Mitte zwischen den Seitenwänden 18 und 19, wie es in der Fig. IA dargestellt ist. Zwischen diesen Begrenzungen ist die Leitschaufel 21 um eine Achse ( nicht dargestellt) verwunden, welche parallel zur Zuflußrichtung 30 verläuft, so daß die Orientierung der Leitschaufel senkrecht zur Flußrichtung fortschreitend um diese Achse rotiert, wenn man entlang der Fließrichtung die Lage ändert. Der Betrag der Rotation beträgt im vorliegenden Beispiel 180 von der stromaufwärts querverlaufenden Begrenzung 21.1 zur stromabwärts querverlaufenden Begrenzung 21.2. Diese Drehung erfolgt gegen den Uhrzeigersinn oder links gerichtet, wie aus dem Schnittbild entlang der Linie IA-IA in der Fig. 1 ersichtlich ist. Diese Drehung wird durch den Pfeil 31 in den Fig. 1 und IA verdeutlicht.

Die zweite Leitschaufel, welche einen Drall aufprägt, ist stromabwärts von der ersten angeordnet und hat eine stromaufwärts querverlaufende Begrenzung 22.1 und eine stromabwärts querverlaufende Begrenzung 22.2. Beide Begrenzungen sind parallel zu und in der Mitte zwischen der oberen und unteren Wand 16 und 17 angeordnet. Sie ver-

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laufen senkrecht zu den Seitenwänden 18 und 19 und erstrecken sich zwischen diesen, wie es in der Fig. IB dargestellt ist. Ein kurzer freier Zwischenraum (nicht bezeichnet) ist längs zwischen der stromabwärts querverlaufenden Begrenzung 21.2 der stromaufwärts angeordneten Leitschaufel 21 und der stromaufwärts querverlaufenden Begrenzung 22.1 der stromabwärts angeordneten Leitschaufel 22 vorgesehen. Die stromabwärts angeordnete Leitschaufel 22 ist in der gleichen Weise verwunden, wie die stromaufwärts angeordnete Leitschaufel 21. Die Verwindungsrichtung ist jedoch entgegengesetzt bzw. im Uhrzeigersinn, wenn man von der Schnittebene entlang der Linie 1B-1B stromabwärts blickt, wie es durch einen Pfeil 32 in den Fig. 1 und IB dargestellt ist. Die Drehung der Orientierung quer zur Flußrichtung bei einer Verschiebung entlang der Fließrichtung beträgt 180° von der stromaufwärts querverlaufenden Begrenzung zur stromabwärts querverlaufenden Begrenzung. Wie oben_stehend dargelegt, wird der Werkstoff, der in der Zuflußröhre 15 fließt, zunächst einer Kraft unterworfen, die bewirkt, daß der Werkstoff gegen den Uhrzeigersinn um seine Fließrichtung verwirbelt wird. Dann wirkt auf den Papierwerkstoff eine Kraft ein, die ihn im Uhrzeigersinn um seine Fließrichtung herum verwirbelt.

Eine gleichrichtende Leitschaufel 23 ist in der Vorstaukammer 14 angeordnet und beseitigt im wesentlichen den Drall bzw. die Verwirbelung und andere Querströme im Werkstoff, bevor er zur Staudüse 10 gelangt. Wie die Fig. IC darstellt, enden die Seitenwände der Zuflußröhren 15 dort, wo die Vorstaukammer 14 beginnt. Dieser Umstand wird weiter unten noch näher beschrieben. Blickt man von einer Ebene längs der Linie IC - IC in Richtung auf die Staudüse, dann erblickt man nur die obere und untere Wand 16 und 17, mit der gleichrichtenden

Leitschaufel 23 zwischen diesen.

Eine andere Ausgestaltung der gleichrichtenden Baueinheit (nicht dargestellt) kann darin bestehen, daß eine Reihe von parallel^vertikalen Platten zwischen der oberen und der unteren Wknd 16 und 17 der Vorstaukammer 14 angeordnet sind. Diese Platten sind Verlängerungen der Wände, welche die parallelen Zuflußröhren 15 voneinander trennen. Diese Ausführungsform ist im einzelnen im Zusammenhang mit der Fig. 7, welche noch folgt, beschrieben.

Zur genaueren Erläuterung der Erfindung sei auf die Fig. 2-4 verwiesen. Die Fig. 2 stellt einen Längsschnitt durch eine Leitschaufel dar, welche um ihre Längsachse 41-41 gewunden ist, so daß ihre Orientierung quer zu dieser Achse um einen Winkel von 180 sich dreht, wenn man von ihrer unteren querverlaufenden Begrenzung 42 zu ihrer oberen querverlaufenden Begrenzung 43 fortschreitet. Dieser Grad der Drehung ist durch die vertauschte Schreibweise der Buchstaben A und B an den Enden der Begrenzungen angedeutet. Diese Leitschaufel 40 wird in einer zylindrischen Zuleitung 45 befestigt und,wie noch zum Ausdruck gebracht werden soll, ist sie zur Illustration aufgrund ihrer relativen Einfachheit im Vergleich zu einer ähnlichen Leitschaufel, welche in einer Zuleitung mit quadratischem Querschnitt verwendet wird, ausgewählt worden. Die Fig. 2A zeigt die Lage der Leitschaufel in der zylindrischen Zuleitung 45 an der oberen querverlaufenden Begrenzung42. Diese Lage ist in der Fig. 2 willkürlich als horizontale Lage gewählt. Die Buchstaben "A" und ¹¹B" sind am linken und rechten Ende der Begrenzung angebracht. Bewegt man sich nun entlang der Leitschaufel nach unten bis zu einer Position an der querverlaufenden Linie 46 (dies ist etwa ein Viertel des Abstandes entlang der Achse 41-41) ,

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ergibt sich, daß die Leitschaufel etwa um 45 um ihre Achse verwunden ist, so daß ihre Ausrichtung quer zur Achse so verläuft, wie es in Fig. 2 B dargestellt ist. Wenn man weiter bis zur Hälfte zwischen den beiden querverlaufenden Begrenzungen 42 und 43 längs der Leitschaufel sich bewegt, gelangt man an eine querverlaufende Linie 47, längs der die Leitschaufel so orientiert ist, wie es in der Fig. 2 C dargestellt ist. Die Verwindung bzw. Verdrehung der Leitschaufel beträgt nun 90° bezüglich der Ausrichtung der oberen querverlaufenden Begrenzung. Bewegt man sich weiter entlang der Leitschaufel zu einer Linie 48, welche etwa bei einem Dreiviertel des Abstandes zwischen der oberen querverlaufenden Begrenzung und der unteren querverlaufenden Begrenzung angeordnet ist, ergibt sich eine Ausrichtung, wie sie in der Fig. 2D dargestellt ist. Die Leitschaufel ist an dieser Stelle um einen Winkel von 135° verdrillt bzw. verdreht. Die Fig. 2E schließlich stellt die vollständige Umkehrung der Ausrichtung der Leitschaufel 40 dar. Diese ergibt sich aus der Verdrillung bzw. Verdrehung der Leitschaufel 40 um den Winkel 180°. Die in den Fig. 2A - 2E gezeigten Darstellungen sind Ansichten, welche sich dann ergeben, wenn man vom unteren Ende entlang der Achse 41-41, d.h. von der unteren querverlaufenden Begrenzung 43 zur oberen querverlaufenden Begrenzung 42 blickt.

Wenn man eine verdrehte bzw. verdrillte Leitschaufel - wie sie in der Fig. 2 dargestellt ist- in einer zylindrischen Zuleitung anordnet, wobei die Achse 41-41 der Leitschaufel mit der Achse der zylindrischen Zuleitung zusammenfällt und die Querausdehnung der Leitschaufel so ist, daß sie die Wände der Zuleitung berührt, wie es in den Fig. 2A - 2E dargestellt ist, ergibt sich ein Fluß in der Zuleitung, der um die Achse des Flusses sich dreht. Dies ist das Prinzip des Aufbaues der Leitschaufeln 21 und 22 in der Fig. 1, welche einen Drall dem Werk-

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stoff aufprägen. Derartige Leitschaufeln werden auch in Zuleitungen, welche einen quadratischen Querschnitt aufweisen, eingebaut und es soll in diesem Zusammenhang auf die Fig. 3 und 3A - 3E zur näheren Erläuterung dieser Anordnung verwiesen werden.

Li der Fig. 3 ist eine Leitschaufel 50 dargestellt, und zwar im Längsschnitt. Ähnlich der Leitschaufel 40 in der Fig. 2 ist diese Leitschaufel um ihre Längsachse 51-51 verdrillt bzw. verdreht, so daß ihre Ausrichtung quer zur Achse um einen Winkel von 180 sich dreht, wenn man sich - ausgehend von ihrer oberen querverlaufenden Begrenzung 52 zu ihrer unteren querverlaufenden Begrenzung 53 bewegt. Die Buchstaben "A" und "B" haben die gleiche Bedeutung wie in Fig. 2. Die Fig. 3A-3E zeigen aus dieser Leitschaufel 50 herausgeschnittene Ansichten und stellen dar, wie die Leitschaufel in einer Zuleitung 55 mit quadratischem Querschnitt angeordnet ist. Die einzelnen Schnitte sind in den Ebenen der oberen querverlaufenden Begrenzung 52, der Linien 56, 57, 58 und der unteren querverlaufenden Begrenzung 53 gelegt. Die Fig. 3A - 3E entsprechenden den Fig. 2A - 2E insofern sie darstellen, wie die Ausrichtung der Leitschaufel 50 um die Achse 51-51 als eine Funktion der Lage entlang dieser Achse sich dreht. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Länge der Querausdehnung der Leitschaufel als eine Funktion der Lage entlang der Achse sich ändert. Die Querausdehnung ist am längsten an der Stelle, wo die Leitschaufel in der Zuleitung 55 diagonal angeordnet ist (Fig. 3B und 3D) und am kürzesten dort, wo die Leitschaufel senkrecht zu zwei gegenüberliegenden Wänden angeordnet ist (Fig. 3A, 3C und 3E). Die schnittbildliche Darstellung in der Fig. 3 gibt diesen Unterschied ebenfalls wieder. Es ist ersichtlich, daß diese Leitschaufel nicht mit einfachen schraubenförmigen Linien dargestellt werden kann. Bei einem genauen Vergleich zwischen den Fig. 2 und 3 ergeben sich

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weitere Unterschiede zwischen den entsprechenden dargestellten Anordnungen. Während bei beiden Konstruktionen die Leitschaufel 40 bzw. 50 die Zuleitung, in der sie angeordnet sind, in zwei getrennte und ersichtlich identische Zuflußwege trennt, haben die Zuflußwege in der zylindrischen Zuleitung 45 einen halbkreisförmigen Querschnitt (bzw. eine Halbscheibe) an allen Stellen entlang der Achse 41-41, während die Flußwege in der quadratischen Zuleitung 45 eine Querschnittsform aufweisen, die nicht nur von der Kreisform abweicht, sondern sich stufenweise und konstant ändert, und zwar von der rechtwinkligen Form zur dreieckigen Form und umgekehrt. Diese Änderung ergibt sich als Funktion der Lage entlang der Achse 51-51, was gleichzeitig eine Funktion der Lage entlaig des Zuflußweges ist. Da die quadratische Röhre 55 eine Querschnittsfläche aufweist, welche entlang ihrer Länge konstant bleibt und da die Leitschaufel 50 die Querschnittsfläche an jeder Stelle halbiert, ergibt sich, daß die Querschnittsfläche eines jeden Zuflußweges an allen Stellen entlang des Fließweges des Zellstoffbreies die gleiche ist. Auf diese Weise werden durch die Leitschaufel 50 in der quadratischen Röhre 55 zwei komplementäre Zuflußwege gebildet, von denen jeder die Eigenschaften aufweist, daß seine Querschnittsfläche nicht kreisförmig und konstant (d.h. die gleiche) ist, und zwar an allen Stellen entlang des Fortschreitungsweges des Zellstoffbreies, d. h. die Querschnittsfläche jedes Zuflußweges bleibt über seine gesamte Länge hin konstant. Es ändert sich jedoch die Form des Querschnittes als Funktion der jeweiligen Stelle im Zuflußweg.

In der Fig. 2 ist der begrenzte Fall einer zylindrischen Zuleitung dargestellt und in der Fig. 3 das Beispiel einer nichtzylindrischen Zuleitung, bei der die Zuflußwege einen nichtkreisförmigen Querschnitt aufweisen, der sich entlang der Achse der Gestalt nach ändert, wobei jedoch die

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Querschnittsfläche konstant bleibt.

Auf den Seiten 517 - 519 des Schlichting' s book on Boundary Layer Theory, McGraw-Hill (1960) ist der Fluß des Wassers in fortlaufenden und gleichförmigen dreieckigen, rechteckigen und quadratischen Zuleitungen im einzelnen beschrieben. Die Fig. 20.15 - 20.17 auf S. 518 zeigen, daß in den Ecken der nichtkreisförmigen Zuflußwege beispielsweise der quadratischen, rechteckigen und dreieckigen Zuflußwege sekundäre Fließrichtungen entstehen, die senkrecht zur Hauptfließrichtung des Zuflußwegessind.Diese sekundären Fließrichtungen transportieren Flüssigkeit von der Mitte der Zuleitung zu den Ecken. Bei der vorliegenden Erfindung verändert sich jedoch bei Verwendung von quadratischen Röhren oder Zuleitungen 15 der Querschnitt der Zuflußwege entlang der Fließrichtungen, indem er im wesentlichen zwei verschiedene Formen annimmt (nämlich eine rechteckige und eine dreieckige). Dazwischen liegen unregelmäßige Viereckformen. Die Fließmuster, welche sich ergeben, sind dementsprechend. Wenn in Zuflußwegen mit konstanten Querschnittsformen Querströme in den Zuflußwegen entstehen, so werden diese verstärkt in Zuflußwegen, deren Querschnittsformen sich ändern, wie es bei vorliegender Erfindung der Fall ist. Derartige Zuflüsse erzeugen bedeutend mehr feine Verwirbelungen und erwirken eine höhere Vermischung in einem Papierstoffbrei als in einem Zufluß, der eine kreisförmige Röhre mit der gleichen Querschnittsfläche aufweist. Wenn man die Tatsache hinzufügt, daß jeder Zuflußweg um eine Achse 51 - 51 parallel zur Fortschreitungsrichtung, welche in einer Seitenbegrenzung des Zuflußweges angeordnet ist, schwingt, werden die Kräfte, welche komplizierte Fließformen erzeugen, tatsächlich kompliziert.

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In den Fig. 4A und 4B ist schematisch eine Leitschaufel, ähnlich der Leitschaufel 50, welche einen Drall aufprägt, in einer Zuleitung 55 mit quadratischem Querschnitt dargestellt. Die Fig. 4A stellt eine Seitenansicht der Fig. 3 dar, und zwar von der linken Seite der Fig. 3. Das Ende "A" der oberen querverlaufenden Begrenzung 52 ist links dargestellt und das Ende "B" der unteren querverlaufenden Begrenzung 53 ist auf der rechten Seite dargestellt. Linien 61 bedeuten die Lage auf der "A"-Seite und Linien 62 die Lage auf der "B"-Seite der Leitschaufel. Diese ergeben sich bei der Verdrehung der Ausrichtung in Abhängigkeit der Lageänderung entlang der Achse 51-51 in Richtung auf die untere querverlaufende Begrenzung 53 hin. An einer Position von einer 45 Drehung ist die Leitschaufel mit den "A¹¹- und "B"-Seiten in den Ecken der Zuleitung (s. Fig. 3B) ausgerichtet und die "A"- und "B"-Seiten können in der Fig. 4A nicht eher "gesehen" werden, bis sie auftauchend aus entsprechenden entgegengesetzten Ecken (Fig. 3D) als Linie 61' (fürdie "A"-Seite) und Linien 62' (für die "B"-Seite der Leitschaufel) "wiedererscheinen". Wenn man annimmt, daß die Fig. 4A eine Seitenansicht ist, scheinen die Linien 61, 62 und 61', 62' diagonal entlang der Seitenwände der quadratischen Zuleitung 55 sich zu bewegen. Ähnlich ist es in der Fig. 4B, welche im wesentlichen ein Doppelstück der Fig. darstellt und welche als Ansicht von oben betrachtet werden kann. Die Linien 61 und 62 werden so "gesehen", als wenn sie sich diagonal quer zur oberen und unteren W?nd der quadratischen Zuleitung 55 bewegen. Die schematischen Darstellungen in den Fig. 4A und 4B werden in der Fig. 1 so verwendet, indem sie die zwei Leitschaufeln 21 und 22, welche einen Drall induzieren, darstellen.

Die Fig. 5 stellt eine Einheit des Zuflußsystems der Fig. 1 dar, wobei eine weitere Vereinfachung getroffen ist. Jede Leitschaufel 21 und 22

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der Fig. 1, welche einen Drall aufbringen, wird in der Fig. 5 durch einen Satz gekreuzter Linien 71 oder 72 entsprechend dargestellt. Diese Linien erstrecken sich diagonal quer zur Zuflußröhre 15 mit quadratischem Querschnitt. Die gekreuzten Linien 71 bzw. 72 zeigen die Richtung des Dralles nicht an und es wird angenommen, daß der eine Satz 71, welcher von einem anderen Satz 72 gefolgt wird, anzeigt, daß die erste Drallrichtung entgegengesetzt ist zur anderen Drallrichtung. Die gleichrichtende Leitschaufel 23 folgt unmittelbar auf die zweite Leitschaufel 72, welche einen Drall aufbringt. Wie in der Fig. 1 jedoch nicht in der Fig. 5 dargestellt ist, ist die stromabwärts querverlaufende Begrenzung der Leitschaufel 72 parallel und anstoßend an die stromaufwärts querverlaufende Kante 23.1 der gleichrichtenden Leitschaufel angeordnet. Ein Zwischenraum 65 ist zwischen den Leitschaufeln 71 und 72, welche einen Drall aufbringen, ausgespart. Ein rohrförmiges Verbindungsstück 68, welches von einem quadratischen zu einem runden Querschnitt führt, ist am stromaufwärts gerichteten Ende der röhrenförmigen Anordnung mit dem quadratischen Querschnitt, welche die Zuflußröhre 15 bildet, befestigt. Die obere Wand 16 kann entlang einer Linie 59 abgebogen sein, so daß sie die obere Wand 11 des Stauraumes bildet.

Die Fig. 6 zeigt eine Anordnung der Einheiten gemäß der Fig. 5, welche Seite an Seite in einer Reihe angeordnet sind, so daß sie mehrere einzelne Zuflußröhren 15 bilden, welche in eine gemeinsame Vorstaukammer einmünden. Diese mündet hinwiederum in eine Staudüse 10, welche quer zur Betriebsrichtung in einer Richtung 75 sich ausbreitet. Die oberen Wände 16 sind Kante an Kante in einer Reihe angeordnet, so daß sie eine durchgehende einheitliche obere Wand bilden. Die uiteren Wände (nicht dargestellt) sind in gleicher Weise miteinander vereinigt. Die äußeren Seitenwände 18 und 19 erstrecken sich zusammen mit den oberen

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und unteren Wänden so, daß sie als Seitenwände Begrenzungen für die Vorstaukammer 14 und den Stauraum zwischen den Wänden 11 und 12 bilden. Die anderen dazwischenliegenden Seitenwände jedoch sind auf die Zuflußröhren 15 beschränkt und enden flußabwärts beim Beginn der Vorstaukammer 14, welcher mit der stromaufwärts gerichteten Kante 23.1 der gleichrichtenden Leitschaufel 23 zusammenfällt. Die gleichrichtende Leitschaufel erstreckt sich durchgehend quer durch die Vorstaukammer von einer Außenwand 18 zur anderen Außenwand Die Verbindungsglieder 68 zwischen quadratischen und runden Querschnitten erstrecken sich stromaufwärts gerichtet mit Eintrag liefernden Leitungen 81.

Die Fig. 7 zeigt in einer teilweise gebrochenen isomerischen Ansicht wie ein Zuflußsystem gemäß der Erfindung in der Praxis aussieht. Die Blickrichtung ist von der Linie 7-7 in der Fig. 6 stromaufwärts gerichtet. Die Stauwände 11 und 12 des Stauraumes und die Staudüse 10 sindjUm die Darstellung zu vereinfachen, weggelassen. Eine obere Wand 161 und eine untere Wand 171 dienen gemeinsam als Deck- und Bodenwände für jede der Zuflußröhren 15. Die äußerste Endwand 19 ist teilweise gebrochen dargestellt, so daß in schematischer Darstellung das Innere der nächstliegenden Zuflußröhre 15 ersichtlich wird. Die stromabwärts gerichtete Hälfte der zweiten Leitschaufel 22, welche einen Drall aufprägt, (Fig. 1) ist dargestellt, wobei die "B"-Kante der Leitschaufel sich an die stromabwärts querverlaufende Begrenzung 22.2 annähert, welche die stromaufwärts gerichtete Kante 23.1 der gleichrichtenden Leitschaufel 23 berührt und an diese angepaßt ist. Des gleichen ist die obere Wand 161 gebrochen dargestellt und die gleichrichtende Leitschaufel 23 ist eingeschnitten, so daß die stromabwärts gerichtete querverlaufende Begrenzung 22.2 der verschiedenen Leit-

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schaufeln 22, welche einen Drall induzieren, in den entsprechenden Zuflußröhren 15 sichtbar werden. Desgleichen werden gemeinsame Seitenwände 198 sichtbar, welche sich zwischen den oberen und unteren Wänden 161 und 171 erstrecken und zwischen benachbarten Paaren von Zuflußwegen gemeinsame Wände bilden. Es ist daher jede gemeinsame Seitenwand 198 auf der einen Seite mit 18 und auf der anderen Seite mit 19 bezeichnet^ um anzudeuten, daß die Seitenwände für jede angrenzende Zuflußröhre 15 vorgesehen ist. Die gemeinsamen Seitenwände 198 enden in der gleichen Ebene wie die stromabwärts quer verlaufende Begrenzung 22.2 und erstrecken sich bei der dargestellten Ausführ ungsf or is. der Erfindung nicht in die Vorstaukammer 14. Bei einer Ausführungsform, welche eine Reihe von senkrecht angeordneten Platten zur Gleichrichtung verwendet, können die Seitenwände 198 sich bis in die Vorstaukammer 14 erstrecken, wie dies durch die strichlierten Linien bei 199 da angedeutet ist. In diesem Fall kann das horizontal angeordnete gleichrichtende Element weggelassen werden oder es kann in Kombination mit den vertikal angeordneten gleichrichtenden Elementen verwendet werden. Die Verbindungsglieder 68 für quadratische und runde Querschnitte sind als Knierohre mit abwechselnd entgegengesetzt gerichteten Winkeln vorgesehen, so daß zwei voneinander abweichende Anordnungen von Werkstoffzuleitungsröhren gebildet werden. Durch diese Anordnung wird das Ankoppeln von Zulieferungsleitungen 81 erleichtert.

Ein Zuführungssystem gemäß der Erfindung kann anstelle eines Kopfbehälters einer beliebigen Papierherstellungsmaschine, beispielsweise einer Fourdriniermaschine mit einem einzelnen Formsieb oder mit einem Doppelform sieb oder einer vertikal formenden Maschine verwendet werden.

Vorliegende Erfindung ist in Verbindung mit Zuflußröhren mit rundem

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oder quadratischem Querschnitt erläutert worden. Natürlich können auch Zuflußrohren mit anderen ^ruerschnittsformen zur Anwendung kommen. Die gewundenen Leitschaufeln, welche feine Verwirbelungen erzeugen und welche im vorstehenden eri äutert worden sind, sollen als bevorzugte Ausführungsbeispiele zur Herstellung von feinen Verwirbelungen verstanden werden. Wenn zwei oder mehrere Leitschaufeln in einer einzelnen Zuflußröhre vervendet werden, ist es nicht notwendig, daß diese mit ihren Enden miteinander sich berühren. Es wurde gefunden, daß die Aufgabe, welche die Erfindung sich stellt, auch mit nur einer einzigen Leitschaufel in jeder Zuflußröhre 15 gelöst werden kann. Die Erfindung ist daher nicht auf irgendeines dieser Details beschränkt. Da die Erfindung sowohl großstrukturierte Ströme als auch feinstrukturierte Verwirbelungen innerhalb der Zuflußwege unmittelbar beim Eintritt in die Vorstaukammer 14 erzeugt, ist die Länge der Zuleitungen 81 nicht kritisch und diese Zuleitungen können daher so kurz ausgeführt sein,wie dies möglich ist. Bei der Erfindung kann auch die Zuführung so erfolgen, daß das Verteilersystem direkt an die Zuführungsröhren 15 angekoppelt ist. Die in der Figur 3 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist eine bevorzugte /usführungsform, da sie eine möglichst kurze Vorstaukammer 14 ermöglicht und ebenfalls eine kurze Ausbildung der Staudüse 10 sowie der zugeordneten Stauwände 11 und 12.

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Claims

Patentansprüche

( 1.) Vorrichtung zur Zuführung eines Zellstoffbreies zu einer Papierherstellungsmaschine mit einer Staudüse und mehreren Röhren, welche mit der Staudüse verbunden sind und getrennte Zuflußwege für die Lieferung des Zellstoffbreies zu der Düse hin bilden, dadurch gekennzeichnet, daß jede Röhre eine querlaufende Trennwand aufweist, welche das Innere der Röhre in zwei parallele Zuflußwege aufteilt, daß die Trennwand eine flußabwärts und flußaufwärts querverlaufende Begrenzung aufweist und um eine zu den Zuflußwegen parallele Achse verwunden ist, so daß von einer der Begrenzungen ausgehend zur anderen Begrenzung hin die Ausrichtung der Trennwand quer zu den Zuflußwegen fortschreitend sich um die Achse in Abhängigkeit von der Lage in den Zuflußwegen dreht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Röhre (15) einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweist und daß die beiden Zuflußwege in jeder Röhre (15) entsprechende Qierschnitte aufweisen, welche sich in ihrer Gestalt fortschreitend und kontinuierlich als eine Funktion der Lage im entsprechenden Zuflußweg ändern.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Röhre (15) einen quadratischen Ouerschnitt aufweist und daß jeder Zuflußweg eine Querschnittsform aufweist, die zwischen einer rechteckigen und einer dreieckigen Gestalt sich ändert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform jeder Röhre (15) kreisförmig oder nicht kreisförrijg ist und daß jeder Zuflußweg einen solchen Querschnitt aufweist, daß er

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in allen Ebenen senkrecht zur Hauptflußrichtung des Zellstoffbreies in dem entsprechenden Zuflußweg die gleiche <~uerschnittsfläche aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Röhren (15) Seite an Seite in einer Reihe quer zur Fließrichtung des Zellstoffbreies angeordnet sind, daß die stromabwärts gerichteten Enden der Röhren (15) im wesentlichen übereinstimmend einen vorgeschriebenen Abstand von der Staudüse (10) aufweisen, daß eine gemeinsame Vorstaukammer (14) zwischen den stromabwärts gerichteten Enden und der Staudüse (10) vorgesehen ist und daß in der Vorstaukammer (14) gleichrichtende Mittel zur Verringerung von Wirbelströmen im Zellstoffbrei, der aus den Zuflußwegen fließt, vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhren (15) aneinanderstoßend Seite an Seite angeordnet sind, wobei die oberen und unteren Wände benachbarter Röhren ausgerichtet und an ihren Kanten aufeinanderpassend angeordnet sind und daß jede Röhre (15) eine gemeinsame Seitenwand (198) mit jeder ihrer benachbarten Röhre (15) teilt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen und unteren Wände (16, 17) über die flußabwärts gerichteten Enden der Röhren hinaus in Flußrichtung Erweiterungen aufweisen, welche die oberen und unteren Wände bzw. Begrenzungen (11, 12) der Staudüse (10) bilden.

8. Vorrichtung zur Zuführung eines Zellstoffbreies zu einer Papier -

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herstellungsmaschine mit einer Staudüse und stromaufwärts von dieser Staudüse mehreraiparallel miteinander verbund enmZuflußwegen, durch welche die Zulieferung des Zellstoffbreies zu dieser Düse erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Begrenzungswand des Zuflußweges einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweist, der in allen Ebenen senkrecht zur Hauptflußrichtung des Zellstoffbreies die gleiche Querschnittsfläche aufweist, wobei sich jedoch die Gestalt des Querschnittes fortlaufend und kontinuierlich in Abhängigkeit von der Lage im Zuflußweg ändert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zuflußweg fortschreitend um eine Achse, die parallel zur Hauptflußrichtung ist, sich windet, daß die Achse in jedem Zuflußweg in allen Ebenen auf einer Seite des Querschnittes des Zuflußweges angeordnet ist, so daß dem Zellstoffbrei, der in jedem Zuflußweg fließt, eine Bewegungskomponente aufgeprägt wird, die quer zur Flußrichtung gerichtet ist,

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorstaukammer (14) zwischen den stromabwärts gerichteten Enden der Zuflußwege und der Stauduse (10) angeordnet ist und daß in dieser Kammer gleichrichtende Mittel zur Verringerung der Wirbelströme im Zellstoffbrei, der aus den Zuflußwegen fließt, vorgesehen sind.

11. Verfahren zur Zuführung eines Zellstoffbreies zu einer Papierher Stellungsmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß in mehreren parallelen Zuflußwegen der Zellstoffbrei herangeführt wird, daß in jedem Zuflußweg ohne wesentliche Änderung der Querschnittsfläche beim Zuführen die Qierschnittsform des Zellstoffbreies geändert wird, so daß feinstrukturierte Verwirbelungen im Zellstoffbrei eines

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jeden Zuflußweges entstehen und daß der Zellstoffbrei aus allen Zuflußwegen zu einer gemeinsamen Staudüse befördert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellstoffbrei in jedem Zuflußweg um eine Achse, die parallel zur Fließrichtung verläuft, gewunden wird und daß der Zellstoffbrei, der aus den Zuflußwegen austritt, gleichgerichtet wird, so daß Wirbelströme vor der Zulieferung zur Staudüse verringert werden, wobei jedoch feinstrukturierte Verwirbehingen aufrechterhalten bleiben.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellstoffbrei in mehreren Zuflußwegen parallel geführt wird, wobei der Zellstoffbrei in jedem Zuflußweg um eine Achse parallel zu seiner Fließrichtung verwunden bzw. verdreht wird und daß der Zellstoffbrei .nac h dem Austritt aus den Zuflußwegen gleichgerichtet wird, so daß Wirbelströme vermindert werden, wobei jedoch die Beseitigung von feinstrukturierten Verwirbelungen niedrig ist und der Zellstoffbrei zu einer gemeinsamen Staudüse geliefert wird.

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