DE2343538A1 - Verfahren und vorrichtung zur abgabe einer faseraufschlaemmung - Google Patents

Description

DIPL.-ING. HANS W. GROENING
DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN

PATENTANWÄLTE t JH Jl) OO

20 - 27

Crown Zellerbach Corporation, San Francisco,
Kalifornien / U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung- zur Abgabe einer Faserauf schlämmung.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Abgabe einer Faseraufschlämmung auf die Oberfläche einer bahnbildenden Maschine, wie beispielsweise das Sieb einer Fourdrinierartigen Papierherstellungsmaschine.

ßei einer typischen Bahnerzeugungsmaschine, beispielsweise einer Papierherstellungsmaschine, wird die Faseraufschlämmung, die sich in einem Vorratsgefäß befindet, aus dem Ausgangsschlitz dieses
Vorratsgefäßes auf ein Fourdrinier-Sieb oder auf eine andere geeignete Bahn erzeugende Vorrichtung geleitet, wobei Energie
direkt auf die Fasersuspension oder die Aufschlämmung selbst gerichtet wird. Dies wird in üblicher Weise in existierenden Vorrichtungen in der Weise durchgeführt, daß der ganze Strom der
faserartigen Aufschlämmung durch eine Pumpe geschickt wird, die eine solche Energie ausübt, daß die faserartige Aufschlämmung
mit der gewünschten Geschwindigkeit durch die Abgabeöffnung des Vorratsbehälters ausgestoßen wird. Wahlweise wird der "Kopf"

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H MÜNCHEN 88, SIEBEHTSTB. 4, POSTFACn 860720, KABEL·: RIIEIJiFATENT. TEL: K)SlI) 47 1O79/7O TELEX 5-23 659

der Aufschlämmung selbst dazu verwendet, die Aufschlämmung durch die Abgabeöffnung des Vorratsbehälters herauszudrücken. Ein derartiges Vorgehen erfordert die Verwendung eines Vorratsbehälters mit großer Tiefe, um die Austrittsgeschwindigkeit der Aufschlämmung derartig hoch zu halten, daß diese in zufriedenstellender Weise aus der Abgabeöffnung des Vorratsbehälters austreten kann. Manchmal stammt die Energie, die zur Beschleunigung der Faseraufschlämmung verwendet wird, wenigstens teilweise von einem Druckluftpolster oberhalb der Aufschlämmung in dem Vorratsbehälter.

Eines der Hauptprobleme, das diesen üblichen Vorratsbehältern anhaftet, ist die nicht gleichmäßige Verteilung der Energie, die auf das -System über äie /ibgabeöffnung hinweg ausgeübt wird. Eine nicht gleichmäßige Verteilung der Energie gibt sich auf vielerlei Weise zu erkennen, beispielsweise durch Geschwindigkeitsgradienten quer über die Maschine hinweg, durch lokal hohe oder geringe Geschwindigkeiten, durch Übergangsstörungen, Nachströmungen, Querfließen sowie nicht gleichmäßige Turbulenzen. Diese Erscheinungen schlagen sich in der fertigen getrockneten faserartigen Bahn als unerwünschte dicke Flecken, dünne Flächen, Muster oder Fehlerstellen nieder.

Zusätzlich zu einer nicht gleichmäßigen Energieverteilung bewirkt ein typischer Vorratsbehälter auch eine nicht gleichmäßige Faserverteilung. Die sich in Suspension befindlichen Fasern neigen zur Bildung von Flocken, Klumpen oder Agglomerationen, die,falls sie nicht auf irgendeine Weise aufgebrochen werden, zur Folge haben, daß die faserartige Bahn unerwünschte lokale Unregelmäßigkeiten aufweist. Im Falle von existierenden Bahnerzeugungsmaschinen hat es sich als notwendig erwiesen, Korrekturwalzen, Leitelemente, Rohre, Konvergierungsplatten oder andere physikalische Einrichtungen zu verwenden, mit deren Hilfe die Masse und die Energieverteilungen der gesamten faserartigen Aufschlämmung gesteuert werden kann, um eine gleichmäßige Verteilung der Energie und der Fasern zu erzielen.

Durch die Erfindung werden viele dieser typischen Fließprobleme beseitigt, so daß die Fasersuspension auf die angestrebte gleich-

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mäßige Geschwindigkeit und die Faserdispersion unmittelbar vor der Abgabe auf das Sieb oder eine andere Erzeugungsoberfläche einer Bahnerzeugungsvorrichtung beschleunigt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß man sich einer Erscheinung bedient, die als "Coanda-Effekt" bekannt ist, um indirekt die Aufschlämmung zu beschleunigen. Der Coanda-Effekt ist seit vielen Jahren bekannt (vgl. beispielsweise die US-PS 2 052 869). Diese Erscheinung kann als die Tendenz eines Fluids, das aus einem Schlitz unter Druck austritt, an einer Oberfläche in Form einer verlängerten Lippe des Schlitzes anzuhaften oder dieser Oberfläche zu folgen, wobei diese Lippe von der Fließachse des Fluids bei deren Austreten aus dem Schlitz zurücktritt, angesehen werden. Dies erzeugt eine Zone verminderten Druckes an der Schlitzzone, so daß etwa vorhandenes mitschleppbares Material, das sich in der Zone befindet, mitgeschleppt wird und mit dem Fluid fließt, das selbst an der verlängerten Lippe anhaftet.

Gemäß vorliegender Erfindung wird der Coanda-Effekt als direktes Mittel verwendet, einen hohen Prozentsatz der Energie, die zur Beschleunigung von Aufschlämmungsfasern durch eine Abgabeöffnung zu einer Erzeugungsoberfläche notwendig ist, einzuführen. Insbesondere wird in Energie in einen Aufschlämmungsstrom in der Weise eingeführt, daß ein Fluid unter Druck durch einen engen Schlitz gepreßt wird, der mit dem Aufschlämmungsfließweg in Verbindung steht, wobei sich das Fluid selbst an eine konvex gekrümmte Fluidfließoberfläche anlegt, die sich neben dem Schlitz befindet, was zur Folge hat, daß die Mitschleppflüssigkeit infolge des Coanda-Effektes schnell sich in Richtung auf eine Ausgangsöffnung für die Aufschlämmung bewegt. Ein schnelles Fließen der Mitschleppflüssigkeit nach einem Ausstoßen aus dem Schlitz induziert ein Fließen der Aufschlämmung, was zur Folge hat, daß diese mitgeschleppt und beschleunigt wird. Die vereinigten Ströme vermischen sich dann und wandern in Richtung auf die Ausgangsöffnung. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen in Vorratsbehältern, in welchen der Aufschlämmungsstrom durch die Ausgangsöffnung "gestoßen wird", in einer erfindungsgemäß konstruierten Vorrichtung der Aufschlämmungsstrom "durch die Ausgangsöffnung" gezogen wird. Folglich wird die Hand-

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habung von langen faserartigen Materialien erleichtert, ohne daß dabei Probleme einer Verfilzung sowie einer Mattenbildung auftreten, wie sie normalerweise im Falle derartiger Materialien festzustellen sind. Innerhalb des Intervalls zwischen dem Schlitz und der Ausgangsöffnung neigen die hohen Anfangsgeschwindigkeits- und -konzentrationsgradienten zwischen den zwei Strömen zu einem Ausgleich, der eine relativ gleichmäßige vertikale Aufschlämmungskonzentrations- und Energieverteilung an dem Abgabepunkt zur Folge hat.

Zur Druchführung der Erfindung kann klares oder helles Wasser, das unter Druck steht, in dem erfindungsgemäßen System als Mitschleppfluid verwendet werden. Da das Mitschleppfluid eine klare Flüssigkeit ist, kann sein Energiegehalt leicht gesteuert und moduliert werden, so daß viele Probleme, die gewöhnlich bei dem Versuch auftreten, die Geschwindigkeit(oder Energie) zu modulieren und zu steuern, beispielsweise im Zusammenhang mit Ungleichmäßigkeiten einer Pulpeaufschlämmung, beseitigt werden. Einfache und billige Siebe und/oder Rohre mit kleinem Durchmesser, wie sie gewöhnlich dazu verwendet werden, die Geschwindigkeit und die Turbulenz von klaren Fluids zu glätten und zu steuern, können dazu eingesetzt werden, die gewünschten Fließeigenschaften des Mitschleppfluids zu erzielen, das durch den Schlitz ausgestoßen wird. Auf diese Weise können Verstopfungsprobleme etc., die dann auftreten, wenn eine Steuerung des gesamten Verfahrensaufschlämmungsstromes versucht wird, vermieden werden.

Ferner entfällt die Notwendigkeit der Verwendung von Korrekturwalzen infolge der Scherbedingungen, welche der eintretenden mitgeschleppten Faseraufschlämmung verliehen werden. Das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Mitschleppfluid und dem mitgeschleppten Faseraufschlämmungsstrom liegt in der Größenordnung von wenigstens 10 in der Zone des anfänglichen gegenseitigen Kontaktes. Die erzielte hohe Scherwirkung hat zusammen mit der Verdünnung ein Aufbrechen der Flocken zur Folge und erzeugt einen Zustand einer gleichmäßigen Faserverteilung, wenn das Mitschleppfluid sowie die Aufschlämmungsmischung zusammen auf eine gewebebildende

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Oberfläche austreten.

Das erfindungsgeraäße Verfahren sowie die zu seiner Durchführung eingesetzte Vorrichtung bieten weitere zahlreiche Vorteile gegenüber bekannten Konstruktionen. Erwähnt seien die Einfachheit der Konstruktion, die sich kostensparend herstellen läßt, die Möglichkeit, eine Vielzahl von Fasern zu behandeln, und zwar einschließlich synthetische Fasern, sowie die Einfachheit der Steuerung und des Betriebes. Ferner entfällt bei dieser Vorrichtung die Notwendigkeit, ein Druckpolster aufzubauen und/oder direkt die Aufschlämmung zu pumpen. Ferner besteht sie aus einer einfachen Konstruktion und gestattet eine Steuerung des Basisgewichtes der Bahn bei minimaler Zeitverzögerung. Durch die Erfindung werden ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Abgabe einer faserartigen Aufschlämmung an eine Bahnerzeugungsvorrichtung geschaffen, wobei sich dieses Verfahren-und diese Vorrichtung auf eine Vielzahl von Aufschlämmungstypen und -konsistenzen anwenden lassen.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen, welche bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung zeigen, näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine allgemeine schematische Seitenansicht und einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt, der bestimmte Einzelheiten der Vorrichtung von Fig. 1 wiedergibt.

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 1. Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 1.

Fig. 5 einen vertikalen schematischen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung.

Fig. 6 einen vertikalen vergrößerten Querschnitt einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 7, 8 und 9 Seitenschnitzansichten, die bestimmte Komponenten einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor-

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richtung zeigen, wobei diese Komponenten in drei getrennten ausgewählten Arbeitspositionen gezeigt sind.

Fig. 10 einen vertikalen Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei diese Ausführungsform in Kombination mit einer im allgemeinen vertikal angeordneten Bahnerzeugungseinrichtung gezeigt ist.

Wie aus den Fig. 1, 3 und 4 hervorgeht, wird die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die Bezugszahl 10 gekennzeichnet. Die Vorrichtung 10 besteht aus einer Bodenwand 12, Stirnwänden 12 und 14.sowie Seitenwänden 18 und 20. Die Wände können aus irgendeinem geeigneten Material bestehen, beispielsweise verstärktem Kunststoff oder rostfreiem Stahl, und sind in irgendeiner beliebigen Weise miteinander unter Ausbildung einer kastenähnlichen Ausgestaltung verbunden. Innerhalb der Wände befinden sich drei segmentierte getrennte Leitelemente 21, 23 und 36. Das untere Leitelement 21 weist eine Kontur auf, die durch die Oberfläche 22 definiert ist. Das Leitelement 23 besitzt eine Fließoberfläche 24 und läßt sich um einen Befestigungszapfen 25 drehen, so daß kleinere Einstellungen des Fließkanals möglich sind, der durch die Oberflächen 22 und 24 gebildet wird. Das Leitelement 36 mit einer Fließoberfläche 34 arbeitet in ähnlicher Weise wie das Leitelement 2 3 und kann selektiv um einen Befestigungszapfen 27 bewegt werden, um das Spiel zwischen den Oberflächen 34 und 22 einzustellen. Zapfen 25 und 27 erstrecken sich zwischen den Seitenwänden 18 und 20 und sind in irgendeiner geeigneten Weise an diesen Wänden befestigt. Die Leit.-elemente 21, 23 und 36 können aus jedem beliebigen geeigneten Material, wie beispielsweise Kunststoff, bestehen. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, erstreckt sich eine Vielzahl von Teilerplatten 28 in Längsrichtung zwischen den Seitenwänden 18 und 20,wodurch die Vorrichtung IO in eine Vielzahl von Kammern 3O aufgeteilt wird, die im wesentlichen gleich dimensioniert sind. Sandwichartig zwischen benachbarten Teilerplatten 28 sowie zwischen den äußeren Platten und den Seitenwänden befinden sich getrennte Leitelementsegmente 21, 23 und 36, wobei die entsprechenden konturierten Oberflächen 22, 24 und 34 dieser Elemente in jeder Kammer 30 einen

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Fließweg 100 (Fig. 1) bilden. Die Leitelementsegmente 21, 23 und 36 sind von einer solchen Größe, daß sie bündig den Platten 28 angepaßt sind,' wodurch eine einfache Einstellung dieser Leitelemente möglich ist, um die Konfiguration des Fließweges zu variieren. Gegebenenfalls können die Leitelemente in der Weise befestigt sein, daß sie vollständig von dem Rest der Vorrichtung getrennt werden können.

Eine Vielzahl von flexiblen Leitungen 40 zur Zufuhr der Aufschlämmung steht mit dem Inneren einer jeden Kammer 30 durch Öffnungen in der Stirnwand 16 in Verbindung. Die Aufschlämmungszuführungsleitungen 40 sind mit der Stirnwand 16 durch geeignete Kupplungselemente 42 verbunden. Die anderen Enden der Aufschlämmungszuführungsleitungen 40 sind über Ventile 46 mit dem Inneren des Vorratsbehälters 50 verbunden. Der Vorratsbehälter 50 kann mittels eines nicht gezeigten Mechanismus bezüglich seiner Stützwand 52 nach oben oder nach unten bewegt werden. Der Vorratsbehälter 50 kann Faseraufschlämmung der Vorrichtung 10 in einer solchen Weise zuführen, wie sie nachfolgend näher beschrieben wird. Eine Vielzahl von Zuführungsrohren 54 führt in das Innere des Vorratsbehälters 50. Die anderen Enden der Zuführungsrohre stehen mit einem nicht gezeigten Faseraufschlämmungsmaterial-Vorratsgefäß in Verbindung, wobei der Vorratsbehälter 50 kontinuierlich aus dem Ilauptvorratsbehälter versorgt wird. Eine oder mehrere überlaufleitungen 56 können vorgesehen sein, welche einen konstanten Spiegel in dem Vorratsbehälter 50 aufrechtzuerhalten vermögen und eine Rückführung des Überlaufes in den Hauptvorratsbehälter gestatten. Die Abgabegeschwindigkeit aus dem Vorratsbehälter 50 läßt sich in der Weise steuern, daß die Ventile 46 entsprechend eingestellt werden und/oder daß der Vorratsbehälter 50 bezüglich seiner Stützwand 52 gehoben oder abgesenkt wird.

Wie aus den Fig. 1,2 und 4 hervorgeht, weist die Vorrichtung 10 an ihrem vorderen Ende oder an ihrem Abströmende (linke Seite der Vorrichtung, wie sie durch die Fig. 1 und 2 wiedergegeben wird) einen Mechanismus auf, der sich des Coanda-Effektes bedient und ein Fließen in der Faseraufschlämmung,bewirkt, die der Vor-

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richtung 10 zugeführt wird, so daß diese auf eine bahnbildende Oberfläche, wie beispielsweise ein Fourdrinier-Sieb 58, austritt, das in üblicher Weise durch eine Brustwalze 60 bewegt wird. Die Faseraufschlämmung tritt dabei aus der Vorrichtung 10 in der nachfolgend näher beschriebenen Weise aus.

An dem Abströmende der Bodenwand 12 befindet sich in der gezeigten Weise ein vertikales Stützelement 62. Integral mit dem Vertikalstützelement 62 ist an dessen unterem Ende ein horizontal angebrachter Stützrahmen 64 vorgesehen. Fest mit dem Stützrahmen 64 verbunden ist ein sich nach oben erstreckendes, einen ersten Schlitz bildendes Element 68 vorgesehen, das als Ausleger konstruiert ist und dessen oberes Ende sich in unmittelbarer Nähe der Bodenwand 12 befindet, wobei dieses Element jedoch bezüglich dieser Wand relativ beweglich ist. Eine hydraulisch oder elektrisch betätigbare Drückvorrichtung 70 oder ein anderer geeigneter Mechanismus wird dazu verwendet, um das obere Ende des ersten schlitzbildenden Elements 68 an die gewünschte vorherbestimmte Stelle zu bewegen. Eine Anzahl derartiger Drückvorrichtungen ist längs des Elements 68 verteilt, so daß die lokale Position des Elements 68 genau gesteuert werden kann.

An dem Stützrahmen 64 befindet sich ferner ein zweites schlitzbildendes Element 72, das sich in Aufwärtsrichtung erstreckt und sich in einem Abstand von dem schlitzbildenden Element 68 befindet, so daß ein Fließweg für Mitschleppfluid 74 von dem ersten und dem zweiten schlitzbildenden Element 68 und 72 gebildet wird. Seitenplatten 76 und 78 (Fig. 4), die sich in Aufwärtsrichtung von dem Stützrahmen 64 erstrecken, sind an den Seitenwänden 18 und 20 auf beliebige Weise flüssigkeitsdicht angebracht. Ein Druckmesser 80 ist vorzugsweise an dem zweiten schlitzbildenden Element 72 angebracht, so daß der Druck des Fluids, das durch den Fließweg 74 für das Mitschleppfluid fließt, gemessen werden kann. Das obere Ende des zweiten schlitzbildenden Elements 72 weist eine konvex gekrümmte Oberfläche 82 auf, an welcher das Fluid entlang fließt. Diese Fluidfließoberflache 82 führt von einem Schlitz 84 weg, der zwischen dem oberen Ende des ersten schlitz-

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bildenden Elements 68 und dem zweiten schlitzbildenden Element gebildet wird. Die gekrümmte Fluidfließoberflache 82 liegt in Form einer verlängerten Lippe vor, die von der Fließachse des Fluids zurücktritt, wenn dieses aus dem Schlitz austritt, so daß eine Fließoberfläche für das Fluid, an welcher dieses anhaftet, gebildet wird. Dies bewirkt, daß das Fluid gemäß dem vorstehend erwähnten Coanda-Effekt wirkt.

Zu dem Fluidfließweg 74 durch Öffnungen, die in dem Stützrahmen 64 vorgesehen sind, führend ist eine Vielzahl von Mitschleppfluidleitungen 86 vorgesehen. Die anderen Enden der Leitungen sind mit einem Verteiler 88 verbunden. Das Innere des Verteilers 88 steht in Verbindung mit einer geeigneten Quelle für unter Druck stehendes Mitschleppfluid über das Ventil 90. Der Verteiler sowie die Vielzahl von Leitungen arbeiten in der Weise, daß Mitschleppfluid in den Mitschleppfluidfließweg 74 gleichmäßig über die Breite des Fluidfließweges hinweg eingeführt wird.

Dem zweiten schlitzbildenden Element 72 ist zur Ausbildung einer Ausgangsöffnung aus dem Inneren der Vorrichtung 10 eine angelenkte obere Lippe zugeordnet, die aus einem ersten Lippenelement 92, das drehbar an einem Zapfen 25 sitzt, so daß es sich über dem Schlitz 84 befindet, und einem zweiten Lippenelement 94 besteht, das drehbar an dem Lippenelement 92 an dessen äußerstem Ende befestigt ist. Die Lippenelemente 92 und 94 sind bezüglich der Wand 14 sowie gegenseitig drehbar mittels einer Antriebsvorrichtung, die in der vorliegenden Ausführungsform aus hydraulischen Drückern 96 a und 96 b besteht.

Die Arbeitsweise der vorstehend geschilderten Ausführung gemäß vorliegender Erfindung ist wie. folgt: Zu Erläuterungszwecken werden die Vorrichtung sowie das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung im Zusammenhang mit einer Papierherstellung beschrieben. Bei der Faseraufschlämmung handelt es sich um eine übliche Pulpenaufschlämmung, während das Mitschleppfluid aus Wasser besteht. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Vorrichtung sowie das Verfahren auch in vorteilhafter Weise unter Einsatz einer Vielzahl anderer Aufschlämmungen sowie Mitschleppfluidmaterialien

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verwendet werden können.

Das Ventil 90, welches das Mitschleppfluid steuert, das in diesem Falle aus klarem oder hellem Wasser besteht, wird geöffnet, so daß das Wasser in den Verteiler 88 fließen kann. Das Wasser bewegt sich längs des Mitschleppfluidfließweges 74 und dann durch den Schlitz 84.'An dieser Stelle haftet es an der gekrümmten Fluidfließoberfläche 82 infolge des Coanda-Effektes an und fließt in Pfeilrichtung zu der Ausgangsöffnung der Vorrichtung 10, die zwischen der Fluidfließoberfläche 82 und den Elementen 92 und gebildet wird.

Gleichzeitig wird der gewünschte Pulpenaufschlämmungsspiegel in dem Vorratsbehälter 50 eingestellt. Die Ventile 46 werden geöffnet, so daß die Aufschlämmung in die Kammern 30 der Vorrichtung durch die Aufschlämmungszuführungsleitungen 40 einfließen kann. Das schnelle Fließen des Wassers auf der Fluidfließoberfläche erzeugt eine Niederdruckzone, die ihrerseits ein Fließen der Faseraufschlämmung innerhalb des Fließweges 100 einer jeden Kammer induziert. Die Faseraufschlämmung wird dabei in Richtung auf die Ausgangsöffnung durch das Wasser "gezogen".

Die vereinigten Ströme wandern von der Schlitzzone zu der Ausgangsöffnung und dann auf die bahnerzeugende Oberfläche der Bahn erzeugungsvorrichtung, in diesem Falle des Fourdrinier-Siebes Ein gründliches Vermischen des Wassers mit der Pulpenaufschlämmung erfolgt in dem Gebiet zwischen dem Schlitz 84 und der Ausgangsöffnung. Eine gegenseitige Einstellung der Lippenelemente 92 und 94 sowie in Bezug auf die gekrümmte Fluidfließoberfläche 82 vermag bestimmte Charakteristiken zu steuern, beispielsweise, die Mitschleppverhältnisse, den Ausstoßwinkel, die Turbulenz sowie die Stabilität des Strahles.

Die gekrümmten Oberflächen 22, 24 und 34 sowie die Teilerplatten 28 dienen dazu, den Aufschlämmungsstrom zu glätten, wenn er durch die Vorrichtung 10 wandert. Ferner verhindern derartige Elemente eine Koagulierung, ein Rückfließen sowie Strudel und Wirbel, die ein Mitschleppen von Luft bewirken. Der Fließweg 100 er-

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möglicht eine gleichmäßige Fließgeschwindigkeit der Aufschlämmung, wenn sich diese der Nähe des Schlitzes 84 nähert.

Das Geschwindigkeitsverhältnis des Mitschleppfluids zu der mitgeschleppten Aufschlämmung ist eine Möglichkeit, die Bedingungen für eine zufriedenstellende Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu definieren. Für einen wirksamen Betrieb der Vorrichtung sollte das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Mitschleppfluid und der Aufschlämmung unmittelbar in Abstromrichtung nach dem Schlitz 84 vorzugsweise wenigstens gleich einem Wert von 10 sein und in typischer Weise einen Wert von 20 oder mehr besitzen. Die hohen Geschwindigkeitsunterschiede, die zwischen diesen zwei Strömen vorliegen, haben einen anderen wichtigen Vorteil dieses Systems zur Folge. Die erzeugten extremen Schwerkräfte dispergieren die Faserflocken oder Agglomerate, wobei die gleichzeitige Verdünnung durch das Mitschleppfluid verhindert, daß sich erneut Flocken bilden. Auf diese Weise wird fluiddynamisch eine Dispergierung bewirkt, welche die Notwendigkeit der Verwendung von mechanischen Einrichtungen entfallen läßt, wie beispielsweise Korrekturwalzen.

Eine andere Möglichkeit, die Arbeitsbedingungen dieses Verfahrens und dieser Vorrichtung zu definieren, besteht darin, daä Verhältnis der Höhe der kinetischen Energie des Mitschleppfluids zu der Höhe des mitgeschleppten Aufschlämmungsstromes in Aufstromrichtung unmittelbar nach dem Schlitz zu ermitteln. Der kinetische Energiegehalt an einem gegebenen Punkt wird als Massenfließgeschwindigkeit mal der Geschwindigkeit im Quadrat dividiert durch

zwei g (ümwandlungsfaktor)¥—— definiert. Dabei erhaltene Vierte

*g_c

sind in m-kg/Sek. zu verstehen. Die Verhältnisse für eine wirksame Arbeitsweise der Vorrichtung sowie des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung sind vorzugsweise größer als 50 und können bis zu 4OO und darüber betragen.

Die Betriebsweise der bisher beschriebenen Vorrichtung läßt sich am besten unter Zuhilfenahme der Fig. 1 und 2 anhand der nachfolgenden Beschreibung erläutern. Eine Vorrichtung, wie sie durch

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die Fig. 1 und 2 wiedergegeben wird, wird mit einer Breite von 305 mm hergestellt. Die Vorrichtung 10 wird gegenüber dem Zudringen von Luft offengelassen, wobei ein Materialspiegel von nur

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249 mm, d.h. ungefähr 0,O3 kg/cm , aufrechterhalten wird. Die verwendete Aufschlämmung ist eine Pulpeaufschlämmung, während es sich bei dem Mitschleppfluid um klares oder helles Wasser
handelt. Während des Betriebes dieser Einheit wird die Breite des Schlitzes 34 selektiv zwischen O,25 und 1,78 mm variiert. Wird ein Geschwindigkeitsverhältnis zwischen dem fiitschleppfluid und der Aufschlämmung in AufStromrichtung unmittelbar
nach dem Schlitz auf einen Wert von 10 oder darüber aufrechterhalten (wobei sich diese Stelle ungefähr 25 mm von dem Schlitz der gezeigten Vorrichtung befindet), dann werden ungefähr 90 % oder mehr der Energie, die zur Beschleunigung der Faseraufschlämmung erforderlich ist, durch das Mitschleppfluid zur Verfügung gestellt. Da das Mitschleppfluid selbst keine Fasern enthält, vermag es durch kieine Ventile, Rohre mit kleinem Durchmesser sowie kleine öffnungen zu strömen, ohne dabei diese zu verstopfen, so daß die Probleme vermieden werden, die im allgemeinen beim Fließen einer Faseraufschlämmung durch eine derartige Vorrichtung auftreten. Auf diese Weise läßt sich die Energie, die zum Betreiben des Systems erforderlich ist, steuern, bevor sie ihre eigentliche Aufgabe der Beschleunigung der Faseraufschlämmung erfüllt. Die großen Geschwindigkeitsunterschiede, die zwischen diesen zwei Strömen vorliegen, haben extreme Scherkräfte zur"Folge, welche Faserflocken oder -agglomerate verteilen.

Es hat sich herausgestellt, daß die Abgabegeschwindigkeit des Materials aus der beschriebenen Vorrichtung in Abhängigkeit von Veränderungen variiert, die an der Breite des Schlitzes sowie hinsichtlich des Drucks des Mitschleppfluids vorgenommen werden. Je höher der Druck und/oder je breiter der Schlitz ist, desto größer ist die Abgabegeschwindigkeit. In ähnlicher Weise sind die Öffnung oder die Schlitzabmessung "A" sowie die Eintrittsöffnungsabmessung "B" (Fig. 2) wichtige Variablen zur Regulierung der Abgabegeschwindigkeit, in welcher der Strahl austritt. Im allgemeinen haben eine möglichst kleine Eintrittsöffnung und

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Schlitzöffnung größere Abgabegeschwindigkeiten zur Folge.

Eine wichtige Beziehung, die einen Einfluß auf die Betriebsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausübt, existiert zwischen "R", dem Krümmungsradius der Fluidfließoberflache an der Stelle des Schlitzes 84 und der Breite ("S")des Schlitzes. Experimentelle Werte zeigen, daß die Vorrichtung dann wirksam arbeitet, wenn das Verhältnis von R zu S, d.h. R/S zwischen 2,5 und 150 liegt.

Das Mitschleppverhältnis, das als die Masse oder das Volumenverhältnis des Aufschlämmungsmaterials zu dem Mitschleppfluidstrom definiert ist, hängt von der Breite des Schlitzes sowie von der Breite der Ausgangsöffnung ab. Das Verhältnis zwischen der Abmessung A der Ausgangsöffnung und der Abmessung B der Eingangsöffnung übt eine kritische Wirkung auf die Mitschleppverhältnisse aus. Im allgemeinen nimmt das Mitschleppverhältnis mit zunehmendem Verhältnis Ausgangsöffnung : Eingangsöffnung zu. Übersteigt jedoch das Verhältnis Ausgangsöffnung : Eingangsöffnung die Zahl 1, dann kann die erhaltene Divergenz des Strahles den praktischen Wert von Verhältnissen Austrittsöffnung : Eintrittsöffnung von mehr als 1 begrenzen. Das Mitschleppverhältnis hängt ferner von dem Druck des Mitschleppf luids, jedoch in einem geringeren Aus-maße ab, wobei das Mitschleppverhältnis mit fallendem Druck allmählich zunimmt.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein breiter Bereich von Pulpekonsistenzen in Frage kommt, insbesondere können Pulpen mit hohen Konsistenzen verwendet werden, so daß sich die Erfindung vorteilhaft von dem Stand der Technik abhebt. Versuche haben gezeigt, daß erfindungsgemäß konstruierte Vorrichtungen dazu in der Lage sind, Pulpeaufschlämmungen mit hohen Konsistenzen zwischen 1 und 4.% oder darüber zu verarbeiten, desgleichen Aufschlämmungen mit geringen Pulpekonsistenzen zwischen 0,2 und 1,0 %. Praktisch jede Aufschlämmung, welche der Vorrichtung 10 zugeführt werden kann, läßt sich in erfolgreicher Weise aus ihrer Austrittsöffnung mit hohen Geschwindigkeiten abgeben. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Verdünnung der von dem

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Mitschleppstrom mitgeschleppten Faseraufschlämmung eines der erforderlichen Merkmale des Betriebs der Vorrichtung ist. Wird beispielsweise die mitgeschleppte Aufschlämmung mit einer Konsistenz von -4 %. zugeführt, und fließt die mitgeschleppte Aufschlämmung mit einer Geschwindigkeit, die das zweifache der Geschwindigkeit des Mitschleppfluids beträgt (d.h. daß das Mitschleppverhältnis 2 ist), dann beträgt die Abgabekonsistenz 2,67 %. Eine entsprechende Verdünnung der eintretenden Faser erfolgt je nach dem Mitschleppverhältnis, das auf die jeweiligen Arbeitsbedingungen zurückgeht.

Durch Fig. 5 wird eine andere Ausführungsform der Erfindung wiedergegeben. Die gezeigte Vorrichtung zeigt eine Anzahl von Merkmalen, die gegebenenfalls in einem System verwendet werden können, das sich der induzierten erfindungsgemäßen Bahnerzeugungsmethode bedient. Diese Merkmale können allein oder in Kombination verwendet werden, und zwar je nach den zur Herstellung der Bahn verwendeten Materialien und/oder den angestrebten Ergebnissen. Beispielsweise können die Leitelemente und die Teilerplatten des im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschriebenen Typs weggelassen werden, während die Formen der den AufschlämmungsStrömungsweg bildenden Einrichtungen variiert werden können, beispielsweise in der durch Fig. 5 gezeigten V/eise. Gemäß dieser Figur wird der Coanda-Effekt an einer Vielzahl von Stellen in der gezeigten Vorrichtung ausgeübt. Bei dieser Ausführungsform könner zwei oder mehrere Faseraufschlämmungen unmittelbar vor ihrem Ausstoß auf eine entsprechende Bahnerzeugungsoberfläche vermischt. werden. In einer Kammer 110 der gezeigten Ausführungsform kann beispielsweise eine Aufschlämmung 112 aus synthetischen Fasern die mittels eines Mischflügels 114, der durch eine geeignete Antriebsvorrichtung, wie beispielsweise einen elektrischen Motor 116 angetrieben wird, kontinuierlich vermischt werden. Durch Leitungen 118 kann eine zweite Aufschlämmungsart, beispielsweise eine übliche Holzpulpenaufschlämmung, einem Fließweg zugeleitet werden, der durch gekrümmte Leitelemente 120 und 122 gebildet wird. Wahlweise kann durch eine der Leitungen 118 irgendeine Chemikalie oder einfaches Wasser zugeführt werden. Gleichzeitig kann irgendein Fluid, wie beispielsweise Wasser, durch die Leitung 124 einem Fließweg zugeleitet werden, der durch eine

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gebogene Wand 126 der Kammer 110 und einer Platte 128 gebildet wird, die sich in Abwärtsrichtung von einer konvex gekrümmten Fluidfließoberflache 130 erstreckt, die auf dem Leitelement ausgebildet ist. "Da ein Schlitz zwischen dem obersten Teil der gebogenen Wand 126 und der Platte 128 an der Stelle gebildet wird, an welcher die Platte an das Leitelement 122 angrenzt, wirkt der Coanda-Effekt dahingehend, daß ein Fluidstrom, der durch die Leitung 124 strömt, über die konvex gekrümmte Fluidfließoberflache 130 gerichtet wird. Dieser Fluidstrom dient dazu, ein Fließen der Aufschlämmung 112 aus synthetischen Fasern zu induzieren und diese Aufschlämmung mitzuschleppen, so wie dies durch die Pfeile wiedergegeben wird.

Eine konvex gekrümmte Fluidfließoberflache 132 wird auf dem Leitelement 120 in der Nähe eines Schlitzes 134 gebildet, der durch das äußerste Ende des Leitelements 122 und das Leitelement 120 gebildet wird. Diese Anordnung macht sich wiederum den Coanda-Effekt zunutze, um einen weiteren Strom der Aufschlämmung 112 aus synthetischen Fasern zu induzieren und diesen mit dem Material zu vermischen, das aus den Leitungen 118 austritt.

Die Anwendung des Coanda-Effekts in der durch Fig. 5 wiedergegebenen Ausführungsform erfolgt an dem Abströmende der Vorrichtung, wo ein Fluid, wie beispielsweise Wasser, durch einen Verteiler 136 und Leitungen 138 in einen Durchgang 140 eingespritzt wird. Das Fluid tritt aus dem Durchgang durch einen Schlitz in der Nähe einer konvex gekrümmten Oberfläche aus, die auf einem unteren drehbaren Backenelement 142 ausgebildet ist, das zusammen mit dem oberen Backenelement 143 die Ausgangsöffnung aus der Vorrichtung bildet. Das Material, wie beispielsweise Wasser, das durch den Durchgang 140 fließt, legt sich an die gekrümmte Oberfläche des unteren Backenelements an und schleppt auf diese Weise das Material mit, das in Kontakt mit ihm gelangt, wobei außerdem eine Vermischung erfolgt. Der Zweck des Schlitzes besteht darin, die eintretende Mischung auf die gewünschte Endgeschwindigkeit zu beschleunigen.

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Die durch Fig. 5 wiedergebene Ausführungsform ist insofern vielseitig verwendbar, als sie unter Erzeugung einer Vielzahl von Bahnen durch das Vermischen von verschiedenen Aufschlämmungstypen und Fluids verwendet werden kann. Beispielsweise können lösliche Chemikalien, wie z.B. die Naßfestigkeit erhöhende Stoffe, ein Ablaufen begünstigende Stoffe oder Ausflockungsmittel, welche die Arbeitsweise von in AufStromrichtung gelegenen Sieben oder Steuerungseinrichtungen erleichtern können, in eines der Mitschleppmedien eingeführt werden. Chemische Reaktanten, wobei einer auf den Fasern (beispielsweise Polyvinylalkohol) und der andere als lösliches Salz in den Mitschleppstrom (wie z.B. Borax) eingeführt worden ist, können zur Herstellung von Papierprodukten verwendet werden. In ähnlicher Weise können Dispersionen aus geschäumten Fasern zur Herstellung von funktioneilen Bahnen in das System eingebracht und auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden. Gegebenenfalls kann ein Verstärkungsleinenstoff aus Nylon oder einem anderen geeigneten Material dem System zugeführt werden, wie dies schematisch durch die Bezugszahl dargestellt wird. Da sich das System eines induzierten Fließens bedient und eine hohe Fließgeschwindigkeit an der Austrittsöffnung des Mechanismus entwickelt wird, kann der Verstärkungsstoff auf eine sich frei drehende Walze aufgebracht werden. Er führt sich dann von selbst infolge der Tatsache mit, daß er von dem Fließwegstrom mitgeschleppt wird. Die Aufschlammungsfasern haften an dem Verstärkungsstoff bei seinem Austreten aus der Vorrichtung an, so daß die fertige Bahn mit einem Verstärkungsmittel versehen wird.

Durch die Fig. 6 wird eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Ein Fließweg für die Aufschlämmung, die aus einem geeigneten Vorratsbehälter zugeführt wird, wird durch gekrümmte Wände 150 und 152 geschaffen. Die Wände konvergieren und verflachen allmählich, wobei ihre Endabschnitte Backenelementen 154 bzw. 156 zugeordnet sind, wodurch schmale Schlitze 158 und 160 in der gezeigten Weise gebildet werden. Die Backenelemente 154 und 156 sind mit konvex gekrümmten Fluidfließoberflachen 162 und 164 versehen,

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die in einer Abstromrichtung von den Schlitzen 158 bzw. 160 wegführen. Die Größe der Schlitze 158 und 160 kann in der Weise variiert werden, daß die Auslegerelernente 166 und 168 betrieben werden, beispielsweise mittels der hydraulisch betriebenen Drückelemente 170 und 172. Fließwege werden durch die Backenelemente und die Auslegerelemente gebildet, so daß ein bestimmtes Fluid durch die Schlitze in den Aufschlämmungsfließweg eingeführt werden kann, so wie dies durch die Pfeile wiedergegeben wird. Die Aufschlämmung wird dabei sowohl oben und unten vor ihrem Austritt aus der durch die Backenelemente gebildeten öffnung mitgeschleppt. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß Mitschleppfluids an zwei Stellen in dem System eingeführt werden, wobei die Coanda-Wirkung an beiden Stellen angewendet wird. Die Einführung von Mitschleppfluid an beiden Stellen erhöht die Abgabegeschwindigkeit des Strahls durch die Ausgangsöffnung, und zwar im Vergleich zu der Einschlitzvorrichtung der Fig. 1 bis 4. Der gleiche Mitschleppfluidtyp kann an beiden Stellen verwendet werden. Wahlweise können zwei verschiedene Typen von Mitschleppfluids zum Einsatz gelangen. Beispielsweise können entweder die obere oder die untere Anordnung zur Einführung einer gewünschten aktiven gelösten Chemikalie verwendet werden, während die andere eine Quelle für klares Wasser sein kann. Die durch Fig. 6 wiedergegebene Vorrichtung kann gegebenenfalls zur Erzeugung einer vielschichtigen Bahn verwendet werden. Zur Erzeugung einer zweischichtigen Bahn werden zwei Aufschlämmungen 151 und 153 aus zwei nicht gezeigten getrennten Aufschlämmungsquellen eingeführt. Ein dünner flexibler Kunststoff- oder Metallstreifen 149, der an einer Stelle in AufStromrichtung zu den Eintrittspunkten für die Aufschlämmungen 151 und 153 verankert und fest an den Seitenwänden der Einheit befestigt ist, hält eine Trennung zwischen den zwei mitgeschleppten Aufschlämmungsströmen 151 und 153 aufrecht, wenn diese gleichzeitig in Richtung auf die Ausgangsöffnung wandern. Eine mögliche Anwendung einer derartigen Anordnung kann beispielsweise in der Herstellung eines kaschierten Kartons mit einer guten Druckoberfläche auf seiner Außenseite und einem billigen faseraftigen Körper dienen. Diese Konstruktion kann in der Weise erzeugt wer-

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den, daß Pappematerial als Aufschlämmung 153 und die bedruckbare Faser als Aufschlämmung 151 zugeführt werden. Andere Anwendungsmöglichkeiten liegen auf der Hand. Gegebenenfalls kann der Trennstreifen einstellbar in irgendeiner geeigneten i/eise an den Seitenwänden der Einheit befestigt sein, so daß die relativen Dicken der Aufschlämmungsschichten in selektiver V/eise variiert werden.

Eine andere alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die Fig. 7, 8 und 9 wiedergegeben. Diese Ausführungsform enthält Merkmale, welche diese Vorrichtung besonders für eine Verarbeitung einer Vielzahl von Aufschlämmungsmaterialien geeignet machen, wobei außerdem andere Betriebsbedingungen eingehalten werden können.

Eine in großem Maßstab auftretende Turbulenz ist eine unerwünschte Eigenschaft des Strahls, der aus der Vorrichtung austritt, da eine derartige Turbulenz zu Ungleichmäßigkeiten des nassen Bahnproduktes führt. Durch die Verwendung der durch die Fig. 7, 8 und 9 wiedergegebenen Vorrichtung können Turbulenzen größeren Ausmaßes vermindert werden, so daß folglich lokale unregelmäßige Fließmuster in dem austretenden Strom auf einem. Minimum gehalten werden können. Es wurde gefunden, daß die Stelle des Schlitzes, durch welchen das Mitschleppfluid in den Ilauptfließweg der Vorrichtung gelangt, bezüglich der ihm zugeordneten Fließoberfläche einen merklichen Einfluß auf die Bildung und.die Stelle von Wirbeln, Rückfließsystemen und Strudeln an der Stelle ausüben, an der ein Vermischen des Mitschleppfluids mit der mitgeschleppten Aufschlämmung erfolgt. Diese Fläche oder Zone befindet sich zwischen dem Schlitz und der Ausgangsöffnung. Die Wirbel und Strudel, die sich in dieser Mischzone bilden, steuern ihrerseits die Stabilität des austretenden Strahls sowie das Ausmaß an Turbulenzen. Bei der durch die Fig. 7, 8 und 9 wiedergegebenen Ausführungsform einer Vorrichtung kann die Stelle des Schlitzes bezüglich der Fließoberfläche in Abhängigkeit von den jeweiligen Materialien oder Bedingungen eingestellt werden, beispielsweise in Abhängigkeit von Veränderungen der Konsistenz des Mitschleppfluids oder der Aufschlämmung oder in Abhängigkeit von dem Druck, wobei ferner Veränderungen der Abmessungen der Ausgangsöffnung,

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der Eingangsöffnung und der Schlitzbreite, der Kontur sowie der Länge der Lippen etc. berücksichtigt v/erden können. Ein weiterer Einfluß auf die Turbulenz sowie die auf die Wirkung des aus der Vorrichtung austretenden Strahls kann durch die Verwendung von Lippen mit verschiedenen Längen, Konturen und Biegsamkeiten ausgeübt werden.

Bei der durch die Fig. 7, 8 und 9 wiedergegebenen Ausführungsform werden zwei Lippen 174 und 176 verwendet, die an ihren äußersten Stellen eine Austrittsöffnung A sowie eine Eingangsöffnung B bilden. Die obere Lippe 174 ist an ihrem in Aufstromrichtung gelegenen Ende mit einem gekrümmten Leitelement 178 verbunden, das die obere Grenze des Aufschlämmungsfließweges bildet und drehbar an dem Rest der Vorrichtung an irgendeiner nicht gezeigten Stelle in AufStromrichtung befestigt sein kann, so daß es unter der Wirkung eines hydraulischen Drückers 180 verdreht werden kann, wobei die Konfiguration des Fließweges in der gewünschten Weise verändert wird. Das in Abstromrichtung gelegene Ende der oberen Lippe 174 stößt an ein Profilträgerelement 182 an. Das äußere oder in Abstromrichtung gelegene Ende der unteren Lippe 176 ist einem ähnlichen Profilträgerelement 136 zugeordnet. Das Spiel zwischen den Lippen 174 und 176 (das seinerseits die Turbulenz des austretenden Strahls sowie dessen Stabilität beeinflußt) kann insgesamt und/oder lokal durch eine entsprechende Bewegung der Drücker 184 und 188 eingestellt werden. Eine bestimmte Anzahl dieser Drücker ist den entsprechenden Profilträgerelementen 182 und 186 zugeordnet. Durch die Einstellung der Drücker 184 und 188 sowie der diesen zugeordneten Profi lträgerelementen 182 und 186 können die Dicke und Geschwindigkeit des austretenden Strahls in der vorstehend beschriebenen Weise gesteuert werden. Die Lippen können an ihren entsprechenden Profilträgerelementen befestigt sein oder einfach an diesen durch den Druck anliegen, der von der Aufschlämmung ausgeübt wird, wenn sie dazwischen austritt.

Das in AufStromrichtung liegende Ende der unteren Lippe 176 ist mit einem Element 193 verbunden, das fest positioniert ist. Im wesentlichen wird diese untere Lippe eine Verlängerung einer

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konvex gekrümmten Fluidfließoberflache 206, die auf dem Element 193 ausgebildet ist. In irgendeiner geeigneten Weise ist ein drehbares Element 190 drehbar bezüglich des Elements 193 befestigt, das selektiv bezüglich des Elements 193 durch die Wirkung eines zugeordneten, mit einem Getriebe versehenen Antriebzahnrades positioniert werden kann, das seinerseits durch eine nicht gezeigte geeignete Antriebsvorrichtung bewegt werden kann.

Das drehbare Element 190 bildet einen Fluidfließweg 196 für Mitschleppfluid, das durch die Leitung 198 zugeleitet wird. Die obere rechte Seite des Fließweges 196 wird, so wie dies aus den Fig. hervorgeht, durch ein Auslegerelement 200 gebildet, das fest an dem unteren Ende mit einem drehbaren Element 190 verbunden ist. An dem oberen Ende des Auslegerelements 2OO ist eine flexible, einen Fluidfließweg bildende Platte 202 befestigt, deren anderes Ende fest an einem festen, einen Fluidfließweg bildenden Element 204 angebracht ist. Das Auslegerelement 200 arbeitet mit der gekrümmten Fluidfließoberflache 206 zusammen, die auf dem fixierten Element 193 ausgebildet ist, wobei ein enger Schlitz 208 gebildet wird, durch welchen das Mitschleppfluid austritt. Ein Drückerelenent 210 ist an einem Eefestigungsarm befestigt, der an dem drehbaren Element 190 sitzt. Auf diese Weise kann selektiv die Größe des Schlitzes 208 verändert werden, und zwar durch eine Wechselwirkung mit dem Ausleger 200.

Durch eine Drehung der Elemente 190 und 200 bezüglich des Elements 193 durch das Zahnrad 194 kann die Stellung des Schlitzes 208 relativ zu der Fließoberfläche 206 selektiv variiert werden, um die Turbulenz und den Wirkungsgrad der Vorrichtung innerhalb eines breiten Bereiches von Bedingungen zu steuern, wobei von diesen Bedingungen Veränderungen der Konsistenz der mitgeschleppten Aufschlämmung, die Geschwindigkeit des austretenden Strahls, die Austrittsöffnung, das Basisgewicht des gewünschten Produktes etc. erwähnt seien. Für einen optimalen Betrieb des induzierten Fließsystems gemäß vorliegender Erfindung wird ein Gleichgewicht zwischen dem Mitschleppwirkungsgrad, der Abgabegeschwindigkeit und der Turbulenz des austretenden Strahls eingestellt. Um Änderungen der Breite des Schlitzes 2O8 zu kompensieren, können die

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Höhe der Austrittsöffnung A, der Eingangsöffnung B, der Druck des Mitschleppfluids sowie die Winkelstellung des Schlitzes in der Weise verändert werden, daß das rotierbare Element, wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt wird, gedreht v/ird. In diesen Fig. werden die extremen Positionen gezeigt, die von diesem Element eingenommen werden können. Es ist darauf hinzuweisen, daß eine Drehung des Elements 190 auch die Wirkung hat, daß die Winkelanordnung der Abgabeschlitzachse relativ zu der Achse des Fließweges verändert werden kann.

Um die Betriebsweise der durch die Fig. 7, 8 und 9 gezeigten Ausführungsform näher zu erläutern, sei angenommen, daß die Aufschlämmungsmischung eine Pulpeaufschlämmung und das Mitschleppfluid Wasser ist. Nach einem Einführen des Wassers unter Druck durch die Leitung 198 erfolgt das Strömen durch den Fluidfließweg 196 und dann nach außen durch den Schlitz 208. Die Größe des Schlitzes kann durch Drehen des Drückerelements 210 gegen das Auslegerelement 200 eingestellt werden. Wie im Zusammenhang mit den anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen geschildert worden ist, beschleunigt das Mitschleppfluid, das aus dem Schlitz austritt, den mitgeschleppten Aufschlämmungsstrom, der in den Kanal eingeführt wird, der durch die gekrümmte Platte 178 und die flexible Platte 202 gebildet wird. Von dort aus wandert dieser Strori durch die Lippen 174 und 176 und wird auf eine bahnerzeugende Oberfläche geleitet. Durch ein Ingangsetzen der hydraulischen Drücker 134 und 183 kann man die gewünschte Strahldicke, wie sie von der jeweiligen Papiersorte verlangt wird, einstellen. Wird das Spiel zwischen den Lippen 174 und 176 durch eine entsprechende Bewegung der Profilträgerelemente 182 und 186 verändert, dann müssen das Drückerelement 180 sowie das Leitelement 178 in notwendiger Weise verändert werden, da man eine maximale wirksame Betriebsweise des Stoffauflaufkastens oder Vorratsbehälters anstrebt.

Die in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen eingesetzten Lippen können eine Vielzahl von physikalischen Charakteristiken aufweisen. Beispielsweise können eine oder beide Lippen steif oder biegsam sein. Die Lippen können ferner gekrümmt oder gerade sein,

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wechselnde Längen besitzen oder aus verschiedenen geeigneten Materialien bestehen. Beispielsweise ist die Lippe 174 gemäß den Fig. 7, 8 und 9 gerade dargestellt und besteht aus'einem relativ dünnen und biegsamen Kunststoffmaterial, während die untere Lippe 176 gekrümmt dargestellt ist und aus rostfreiem S.tahl besteht, der dick genug ist, um eine Deformation der Lippe 176 zu verhindern. Die Lippe 174 ist andererseits biegsam genug, um sich unter dem Druck zu verformen, der von der fließenden Aufschlämmung ausgeübt wird. Es wurde gefunden, daß wenigstens unter bestimmten· Bedingungen die Verwendung von wenigstens einer biegsamen Lippe eine minimale Turbulenz und eine Erhöhung des Mitschleppwirkungsgrades zur Folge hat, und zwar infolge der Fähigkeit der biegsamen Lippe, auf Veränderungen des Druckes anzusprechen, welcher durch das Fließen der Aufschlämmung ausgeübt wird. Gegebenenfalls können die Lippen selektiv trennbar an dem Rest der Vorrichtung unter Verwendung von Klammern oder anderen lösbaren Befestigungseinrichtungen befestigt sein, so daß verschiedene Lippentypen untereinander ausgetauscht werden können.

Wenn auch die erfindungsgeinäße Vorrichtung bisher im Zusammenhang mit der Abgabe von Aufschlämmungsströmen in einer im allgemeinen horizontalen Richtung auf eine horizontal angeordnete bahnerzeugende Oberfläche beschrieben worden ist, so läßt sich die Erfindung dennoch auch im Zusammenhang mit Vorrichtungen verwenden, die dazu geeignet sind, eine Aufschlämmung in einer anderen als in einer horizontalen Richtung auf eine bahnerzeugende Oberfläche abzugeben, die nicht horizontal angeordnet ist. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße System in Kombination mit einer im allgemeinen vertikal angeordneten Doppelsiebpapierherstellungsvorrichtung verwendet werden, beispielsweise der Verti-Vorrichtung, die von der Black Clawson Company hergestellt wird, sowie der Bei Baie-Vorrichtung, die von der Beloit Corporation in den Handel gebracht wird.

Eine Ausführungsform der Erfindung, die in Verbindung mit im allgemeinen vertikal angeordneten Erzeugungsvorrichtungen verwendet wird, wird durch die Fig. 10 wiedergegeben. Diese Vorrichtung enthält einige der bereits diskutierten .Merkmale, wie

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beispielsweise das doppelte .""litschleppf luidsystem sowie doppelte Fluidoberflachen, die eine Arbeitsweise bei Geschwindigkeiten gestatten, die größer sind als die Geschwindigkeiten, die bei Verwendung einer einzigen Oberfläche erzielbar sind, wobei außerdem die Austrittsöffnungen größer sind. Die Vorrichtung gemäß Fig.10 weist ferner eine Anordnung auf, in welcher die Position oder der Abgabewinkel der Mitschleppfluidschlitze bezüglich der Richtung der Austrittsöffnung variiert, so daß dieses System sehr vielseitig einstellbar ist. Ferner kann das System mit zwei oder mehreren getrennten mitgeschleppten Aufschlämmungen oder gegebenenfalls mit einer einzigen Aufschlänmung beschickt werden.

Der mitschleppende Strom wird unter Druck durch flexible Zuführungsleitungen 198a und 198b zugeführt und durchwandert dann die Fluidfließwege 196a und 196b, welche durch die drehbaren Elemente 190a und 190b sowie die entsprechenden befestigten Auslegerelemente 200a und 200b gebildet werden. Drehbare Elemente 190a und 190b sind selektiv drehbar bezüglich der Elemente 193a bzw. 193b befestigt. Diese letzteren Elemente besitzen eine zylindrische Konfiguration, wobei ein Teil der kreisförmigen äußeren Oberflächen sich gegenüberstehende konvex gekrümmte Fluidfließoberflachen 206a und 206b darstellt, die zusammen mit den Auslegerelementen 200a und 200b ein Paar enger sich gegenüberstehender Schlitze bilden. Infolge des Coanda-Effektes haftet das Mitschleppfluid, das durch diese Schlitze ausgedrückt wird, an den Fluidfließoberflachen 206a und 206b, die auf den Elementen 193aund 1 93b-ausgebildet sind.

Die Schlitzöffnungen können in der Weise eingestellt werden, daß Drückerelemente 210a und 210b betätigt werden, während die Schlitzstellung bezüglich der Fluidfließoberflachen 206a und 206b in entsprechender Weise durch Drehen der Zahnräder 194a und 19 4b eingestellt werden kann, die ihrerseits Elemente 190a und 190b sowie andere fest verbundene Elemente in .der vorstehend in Bezug auf die durch die Fig. 7, 8 und 9 gezeigten Ausführungsform beschriebenen Weise drehen. Die Abmessung B,welche die Eingangsöffnung oder der Abstand zwischen den Oberflächen 206a und 206b ist, ist bei der gezeigten Anordnung nicht einstell-

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bar. Jedoch lassen sich geeignete Einrichtungen zur Bewirkung einer derartigen Einstellung ohne weiteres einbauen.

Die mitgeschleppte Aufschlämmung wird aus einem oder mehreren Vorratsbehältern zugeführt, die dem durch Fig. 1 wiedergegebenen Vorratsbehälter ähnlich sind, jedoch in Fig. 10 nicht dargestellt sind. Die Aufschlämmung fließt von dem Vorratsbehälter oder den Vorratsbehältern über flexible Rohre 212a und 212b durch die Seitenwände 214a und 214b in einen Durchgang, der von einem unteren Leitelement 220 und gekrümmten oberen Platten 222a und 222b, die an den Seitenwänden befestigt sind, gebildet wird. Die Wände 214a und 214b, die Platten 222a und 222b sowie das untere Leitelement 220 können aus jedem geeigneten .Material bestehen, beispielsweise Kunststoff oder rostfreiem Stahl.

Die Platten 222a und 222b sind nach oben gekrümmt, wie aus der Zeichnung hervorgeht, und bilden eine zentral angeordnete Öffnung in Verbindung mit der Eingangsöffnung B. Die obersten Abschnitte der Platten 222a und 222b grenzen flüssigkeitsdicht und gleitbar an die Auslegerelemente 200a bzw. 200b an. Das Element 220 ist in der Weise ausgeformt, daß die Gewähr besteht, daß der Aufschlämmungsdurchgang allmählich konvergiert, wenn er sich der Eingangsöffnung nähert. Zwei oder mehrere Aufschlämmungsmaterialtypen können in das System in der Weise eingeführt werden, daß lediglich die Leitungen 212a und 212b in Verbindung mit getrennten Quellen der verschiedenen Aufschlämmungen gebracht werden. Das Aufschlämmungsmaterial tritt dann in das System sowohl von der rechten als auch von der linken Seite ein, wie aus Fig. 10 hervorgeht. Wünscht man jedoch, Aufschlämmung nur von einer Seite der Einheit einzubringen, dann kann eine Leitplatte, beispielsweise eine Leitplatte 240 (die durch gestrichelte Linien dargestellt wird), in irgendeiner geeigneten Weise innerhalb des Systems befestigt werden, um den Strom von der einen Seite oder der anderen Seite des Systems abzuschneiden.

Auf Grund des vorstehend geschilderten Coanda-Effektes wird eine Aufschlämmung, die in den Durchgang fließt, der durch die Platten

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222a, 222b und das Leitelement 220 gebildet wird, in die Eingangsöffnung sowie durch den Durchgang gezogen, der von den Lippen 176a und 176b der Ausgangsöffnung gebildet wird, die in entsprechender Weise durch die Betätigungseinrichtungen 186a und 186b positioniert werden. Die vereinigten Ströme wandern dann in Richtung auf die Ausgangsöffnung, wo die Abgabe auf die konvergierenden endlosen Zwillingssiebe 216a und 216b erfolgt, die den bahnbildenden Abschnitt einer im allgemeinen vertikal angeordneten Zwillingssiebvorrichtung des vorstehend beschriebenen Typs bilden. Aus Einfachheitsgründen wird nur dieser Abschnitt der Vorrichtung gezeigt, da die Arbeitsweise derartiger Vorrichtungen bekannt ist.

Erfindungsgemäß hergestellte Vorrichtungen können auch andere Formen als die gezeigten besitzen. Beispielsweise können die Vorrichtungen drehbar befestigt sein, so daß jede gewünschte Winkelorientierung bezüglich einer Bahnerzeugungsoberfläche möglich ist, einschließlich einer im allgemeinen nach unten gerichteten Richtung. Ferner können geeignete Elemente, wie beispielsweise Ablenkplatten, in den Aufschlämmungsfließweg eingebaut werden, um die Fließcharakteristiken der Aufschlämmung weiter zu modifizieren.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Λ Vorrichtung zur Abgabe einer Faseraufschlänunung an eine Ober- ^""^ fläche einer Blatt- oder Bahner zeugungsmaschine, an der diese Erzeugung stattfindet, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die einen Fließweg für die Aufschlämmung bildet und zu einer Austrittsöffnung führt, eine Einrichtung, die wenigstens einen Schlitz bildet, der mit dem Fließweg an einer vorherbestimmten Stelle in Aufstromrichtung nach der Ausgangsöffnung in Verbindung steht und eine Einrichtung zum Einführen eines Mitschleppfluids durch den Schlitz sowie in den Fließweg in einer Richtung auf die Austrittsöffnung mit einer Geschwindigkeit, die erheblich größer ist als die Fließgeschwindigkeit der Aufschlämmung in AufStromrichtung unmittelbar nach dem Schlitz, um die Aufschlämmung mitzuschleppen und sie in Richtung auf die Austri.ttsöffnung zu beschleunigen.

   ,2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einführung des Mitschleppfluids in den Fließweg eine Einrichtung aufweist, mit deren Hilfe das Mitschleppf luid durch den Schlitz in den Fließweg gepreßt wird, wobei eine Fluidfließoberflache vorgesehen ist, die von dem Schlitz wegführt, und diese Fluidfließoberflache derartig positioniert ist, daß sie das an ihr anhaftende Fluid in eine Abstromrichtung leitet.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz im wesentlichen senkrecht zu dem Fließweg der Aufschlämmung angeordnet ist.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorhanden ist, mit deren Hilfe selektiv die Stellung des Schlitzes relativ zu der Fließoberfläche variierbar ist.

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   5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorhanden ist, mit deren Hilfe selektiv die Winkelstellung des Schlitzes relativ zu dem Fließweg der Aufschlämmung variierbar ist.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Fließweg bildende Einrichtung ein Paar in einem Abstand angebrachte Lippen aufweist, welche das Mitschleppfluid sowie die mitgeschleppte Aufschlämmung zu der Erzeugungsoberfläche leiten.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidfließoberflache auf wenigstens einer der Lippen ausgebildet ist.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Einrichtung vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Lippen relativ zueinander zu einer Einstellung bewegt werden können.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführungseinrichtung für das Mitschleppfluid dazu geeignet ist, das Mitschleppfluid in den Fließweg mit einer Fließgeschwindigkeit einzuführen, die wenigstens dem 10-fachen der Fließgeschwindigkeit der Aufschlämmung in AufStromrichtung unmittelbar nach dem Schlitz gleich ist.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführungseinrichtung für das Mitschleppfluid dazu in der Lage ist, das Hitschleppfluid in den Fließweg mit einer kinetischen Energie einzuführen, die wenigstens das 50-fache der Größe der kinetischen Energie der Aufschlämmung in Aufstromrichtung unmittelbar nach dem Schlitz beträgt.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Lippen aus einem flexiblen Material besteht.

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   2 R

   12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Einstellung der Größe des Schlitzes vorgesehen ist.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Schlitzen mit dem Fließweg in Verbindung steht, wobei die Einrichtung zur Einführung des Mitschleppfluids in den Fließweg eine Einrichtung aufweist, mit deren Hilfe Mitschleppfluid durch jeden Schlitz gedrückt wird, wobei eine Fluidfließoberflache von jedem Schlitz wegführt und jede Fluidfließoberflache in der Weise positioniert ist, daß sie das an ihr anhaftende Fluid in eine Abstromrichtung richtet.

   14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trenneinrichtung vorgesehen ist, die in dem Fließweg zwischen wenigstens einem Teil der Fluidfließoberflachen angebracht ist.

   15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Fließweg für die Aufschlämmung bildende Einrichtung eine Stoffauflaufkammer oder eine Vorratskammer ist.

   16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitelement in der Stoffauflaufkammer zu dem Zweck angeordnet ist, das Fließen der Aufschlämmung längs des Fließweges zu glätten.

   17. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine der Lippen nach innen von der Ausgangsöffnung in einem solchen Abstand erstreckt, daß sich ein Teil davon in einer Nebeneinanderstellung bezüglich des Schlitzes befindet.

   18. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidfließoberflache aus einer konvex gekrümmten glatten Oberfläche besteht, die von dem Schlitz in Richtung auf die Ausgangsöffnung zurücktritt.

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   19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Radius der Krümmung der Oberfläche an der Schlitzstelle zu der Breite des Schlitzes zwischen 2,5 und 150 liegt.

   20. Verfahren zum Abgeben einer Faseraufschlämmung an eine Erzeugungsoberfläche einer Blatt- oder Bahnerzeugungsmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufschlammungsmischung in einen vorher bestimmten Fließweg eingeführt wird, ein Fluid in den Fließweg an einer vorherbestimmten Stelle in Aufstromrichtung zu der Erzeugungsoberfläche sowie mit einer Geschwindigkeit eingespritzt wird, die wesentlich größer ist als die Geschwindigkeit der Aufschlammungsmischung in Aufstromrichtung unmittelbar nach dieser Stelle, das eingespritzte Fluid in einer solchen Richtung geführt wird, daß es die Aufschlämmung längs., des vorherbestimmten Fließweges mitschleppt und deren Fließen beschleunigt, und das Fluid sowie die mitgeschleppte Aufschlämmung auf die Erzeugungsoberfläche geleitet werden.

   21. Verfahren aach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das eingespritzte Fluid in der Weise in einer Richtung gelenkt wird, daß es an einer Fluidfließoberflache geführt wird, die in einer Abstromrichtung von der vorherbestimmten Einspritzstelle wegführt.

   22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Mitschleppen der Aufschlämmung in der Weise bewirkt wird, daß eine Zörte verwendeten Druckes in dem Fließweg in der Nähe der Fluidfließoberflache erzeugt wird.

   23. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zu-' sätzlich Blattmaterial in den vorherbestimmten Fließweg zusammen mit der Aufschlämmung eingebracht wird, wobei die Aufschlämmung sowie das Blattmaterial jeweils von dem eingespritzten Fluid mitgeschleppt werden.

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   24. Verfahren nach Anspruch 2O, dadurch gekennzeichnet, daß das eingespritzte Fluid aus Wasser besteht.

   25. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet/ daß das Fluid in den vorherbestimmten Fließweg mit einer Fließgeschwindigkeit eingespritzt wird, die wenigstens dem 10-fachen der Fließgeschwindigkeit der Aufschlämmung in· AufStromrichtung unmittelbar nach der vorherbestimmten Stelle entspricht.

   26. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid in den vorherbestimmten Fließweg mit einer kinetischen

   . Energie eingespritzt wird, die wenigstens dem 50-fachen der Größe der kinetischen Energie der Aufschlämmung in Aufstromrichtung unmittelbar nach dem Schlitz entspricht.

   27. Verfahren zur Abgabe einer Aufschlämmung an die Erzeugungsoberfläche einer Blatt- oder Bahnerzeugungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auf schläinmungsmischung in einen vorherbestimmten Fließweg eingebracht wird, der zu einer Ausgangsöffnung führt, die sich in der Nähe der Erzeugungsoberfläche befindet, ein Mitschleppfluid in den Fließweg unter Druck eingeführt wird und das Fließen des Fluids in Richtung auf die Ausgangsöffnung in der Weise in eine Richtung gebracht wird, dass das Fluid an eine Fluidfließoberflache anhaften gelassen wird, die von der Einführungsstelle des Fluids auf die Ausgangsöffnung führt, wobei die Aufschlämmung in Richtung auf die Ausgangsöffnung durch das Fluid gezogen wird.

   28. Kombination einer Vorrichtung, die eine Erzeugungsoberfläche darstellt, und einer Vorrichtung, die eine Aufschlämmung zu der Erzeugungsoberfläche leitet, gekennzeichnet durch

   a) eine Einrichtung, welche einen vorherbestimmten Fließweg für die Aufschlämmung bildet, der zu einer Ausgangsöffnung führt, durch welche die Aufschlämmung abgegeben wird und auf

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   die Erzeugungsoberfläche gelangt, b) eine Einrichtung, welche wenigstens eine eingeschränkte öffnung bildet und mit dem Fließweg in der Nähe der Ausgangsöffnung in Verbindung steht, c) eine Einrichtung, die eine Fluidfließoberflache bildet, welche von der eingeschränkten öffnung in Richtung auf die Ausgangsöffnung wegführt und d) eine Einrichtung zur Einführung eines Mitschleppfluids unter Druck in den Fließweg durch die eingeschränkte öffnung, wobei das Fluid selbst an der Fluidfließoberfläche anhaftet und die Aufschlämmung in Richtung auf die Ausgangsöffnung zieht.

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   L e e r s~e i t e