DE2828189A1

DE2828189A1 - Daempfungsvorrichtung fuer druck- und viskositaetsstoerungen in einer zum auflaufkasten einer papiermaschine kommenden halbstoffsuspensionsstroemung

Info

Publication number: DE2828189A1
Application number: DE19782828189
Authority: DE
Inventors: Erkki Ilmoniemi; Olavi Kokkonen
Original assignee: Valmet Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1977-07-01
Filing date: 1978-06-27
Publication date: 1979-02-01
Also published as: SE7807392L; BR7804154A; CA1084751A; FI772075A; FI57987B; FI57987C; JPS5418907A; US4179332A

Description

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Patentanwälte:

Dipl.-Ing. H.Tiedtke Dipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2

Tel.: 089-539653

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent München

27. Juni 1978
B 9041/case 25047/TP/

Valmet Oy
Helsinki / Finnland

Dämpfungsvorrichtung'

für Druck- und Viskositätsstorungen in einer zum Auflaufkasten
einer Papiermaschine kommenden Halbstoffsuspensionsstromung

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Deutsche Bank (München) KIo 51/61070

Dresdner Bank (München) Kto. 3939844

Postscheck (München) Kto. 670-43-804

-A-

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung für Druck- und Viskositätsstörungen in einer zum Auflaufkasten einer Papiermaschine kommenden Halbstoffsuspensionsströmung, welche Vorrichtung aus einem Dämpfungsbehälter besteht, innerhalb dessen die Halbstoffsuspensionsströmung eine freie Oberfläche gegen einen geschlossenen Luftraum hat und in welchen Behälter die Halbstoffsuspensionsströmung durch einen Verteiler eingebracht wird und durch einen sog. Sammler herausgeführt wird nach dem wenigstens Viskositätsstörungen dämpfenden Multiverzögerungsprinzip.

Zur Erklärung des Hintergrundes der Erfindung wird festgestellt, daß in bezug auf den Trockenstofffluß des HalbstoffSystems einer Papiermaschine angestrebt wird, daß in jedem Längselementbereich des Lippenspaltes eines Auflaufkastens ständig die gleiche Trockenstoffmenge in der Zeiteinheit mit konstant bleibender Geschwindigkeit ausfließt. Wenn erwähnter Strom über die gesamte Lippenspaltbreite gleich ist, sich aber mit der Zeit verändert, entstehen im Trockengewicht des Papiers Unterschiede in Papiermaschinenrichtung .

Wenn der HalbstoffSuspensionsstrom im Verhältnis zur Zeit konstant ist, aber in verschiedenen Bereichen in Richtung der Papiermaschinenbreite variiert, entstehen im Trockengewicht des Papiers Gewichtsunterschiede in Querrichtung. Bekanntlich werden diese Unterschiede mit Hilfe der Feinregelspindeln der Lippe des Auflaufkastens geregelt.

Wenn erwähnter Halbstoffstrom gleichzeitig über den gesamten Lippenspalt gemessen unabhängig von der Zeit ist und außerdem über einen längeren Zeitabstand kontrolliert in jedem Breitenbereich der Papiermaschine im Mittel gleich ist, aber von einem Zeitpunkt zum anderen unterschiedlich

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ist, entstehen in verschiedenen Bereichen in Richtung der Maschinenbreite im Papier vereinzelt angeordnete schwere und leichtere Stellen oder ein sog. Rückstandswechsel. Letztgenannter Wechsel wird sowohl durch den Einfluß der im Auflaufkasten entstehenden Turbulenzwirbel auf das Ausströmen als auch durch die in kleinem Maßstab ungleichmäßige Verteilung des Trockenstoffs in der Halbstoffsuspension verursacht.

Die Größe (Amplitude) der im vorstehenden beschriebenen Oberflächengewichtsunterschiede im fertigen Papier sind abhängig sowohl von der Stärke (von den Amplituden) der von den diese Störungen verursachenden Störungsquellen entwickelten Störungssignale sowie insbesondere von der Fähigkeit des Systems zu dämpfen oder sogar die in das System kommenden und die dort von selbst entstehenden Störungen von verschiedener Frequenz zu verstärken.

Der erstgenannte Unterschied des Papiertrockengewichts in Maschinenrichtung wird im wesentlichen erstens durch die im Halbstoffzuführungsrohr des Auflaufkastens auftretenden Schwankungen des Volumenstroms und zweitens durch die in demselben Rohr immer auftretenden, schneller als mit Schallgeschwindigkeit fortschreitenden Druckwellen verursacht, die sich im Lippenspalt in kinetische Energieschwankungen des Strahles umsetzen, sowie drittens durch Viskositätsunterschiede großen Maßstabs im erwähnten Halbstoff zuführungsrohr verursacht. Außerdem muß beachtet werden, daß auch das vordere Ende der Siebpartie einer Papiermaschine die auf ihm ausgeströmte Halbstoffsuspensionsschicht deformiert.

Eine Viskositätsschwankung großen Maßstabs (mit sehr kleiner Frequenz) kann mit einer ansich bekannten Viskositätsregelung für einen dickflüssigen der Maschine

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zuzuführenden Halbstoff gedämpft werden. Weil eine Viskositätsregelung von ihrem Charakter her langsam ist und weil außerdem an der Halbstoffmischstelle neue Viskositätsstörungen in der Viskosität des zum Auflaufkasten strömenden halbstoffs entstehen, wird in den Zuführungsrohrleitungen außerdem eine passive Dämpfung benötigt.

Die vorliegende Erfindung soll einmal Verfahren und Vorrichtung, welche im finnischen Patentantrag Nr. 750889 des Antragstellers beschrieben sind, weiterentwickeln. Für das Verfahren nach erwähntem Patentantrag ist ja im wesentlichen charakteristisch, daß in die Zuführungsrohrleitungen der HalbstoffSuspension ein spezieller mit einem Luftkissen versehener Ausgleichsbehälter angeordnet ist, in den die Halbstoffzuführung und von dem der Halbstoffausstoß nach dem wenigstens Viskositätsstörungen dämpfenden Multiverzögerungsprinzip erfolgt, und daß erwähnter Ausgleichsbehälter sowohl in den erwähnten Zuführungsrohrleitungen angordnet ist als auch unter Berücksichtigung der Frequenzspektren der Störungen bemessen ist.

Für die Vorrichtung nach erwähntem Patentantrag Nr. 750889 ist ihrerseits im wesentlichen charakteristisch, daß die Vorrichtung aus einem am zweckmäßigsten liegenden und mit einem zylindrischen Mantel versehenen Dämpfungsbehälter besteht, an dessen einander entgegengesetzten Enden nach dem Halbstoffsuspensions-Multiverzögerungsprinzip im wesentlichen in gleichmäßigen Abständen Zulauf- und Auslaßrohre angeschlossen sind, die am zweckmäßigsten mit konischen Sammlerrohren verbunden sind, in denen die Strömungsrichtungen der HalbstoffSuspension einander entgegengesetzt sind.

In dem Dämpfer nach genanntem Patentantrag Nr. 750889 sind sowohl Verteiler als auch Sammler durch in bestimmten

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Abständen angeordnete Itohre mit dem eigentlichen Dämpfungsbehälter verbunden. Hierdurch entsteht außer der Kompliziertheit der prinzipielle Nachteil, daß die Viskositätsstörungen, deren Wellenlänge im Verteiler den Abständen der genannten Verbindungsrohre entspricht und in dieser Vorrichtung überhaupt nicht gedämpft werden. Die vorliegende Erfindung soll daher im genannten Patentantrag beschriebene Vorrichtung so weiterentwickeln, daß eine billigere und einfachere Konstruktion der Dämpfungsvorrichtung erzielt wird und daß der im vorstehenden genannte prinzipielle Nachteil vermieden wird. Um diese und später beschriebene Ziele der Erfindung zu erreichen, ist für die Erfindung im wesentlichen charakteristisch, daß genannter Verteiler und genannter Sammler innerhalb des Dämpfungsbehälters angeordnet sind und daß die den Verteiler und den Sammler bildenden Kanäle sich durch einen im wesentlichen durchgehenden Spalt oder dergleichen zum Halbstoffsuspensionsraum des Dämpfungsbehälters hin öffnen.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf das in den schematischen Figuren der beigefügten Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel ausführlich beschrieben, auf das die Erfindung jedoch in keiner Weise beschränkt werden soll.
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Fig. 1 zeigt in Seitenansicht teilweise im

Schnitt eine erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung.

Fig. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt entlang

der Linie II-II der Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen waagerechten Schnitt entlang

der Linie III-III der Fig 1. 35

Fig. 4 zeigt die für die erfindungsgemäße

Dämpfungsvorrichtung charakteristische Dämpfung der Viskositätsstörungen als Funktion der Frequenz.

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Nach Fig. 1 , 2 und 3 besteht die Dämpfungsvorrichtung aus einem Behälter 10, dessen zylinderförmiger Mantel mit dem Bezugszeichen 11 und die Böden mit den Bezugszeichen und 13 bezeichnet sind. Zur Erreichung der Dämpfung von Druckstörungen hat die Halbstoffsuspensionsströmung eine freie Oberfläche S gegen den geschlossenen Luftraum V des Behälters 10.

Zur Dämpfung von Viskositätsstörungen der Halbstoffsuspensionsströmung wird die Halbstoffsuspensionsstromung in den Dämpfungsbehälter 10 gebracht und von dort nach dem Multiverzögerungsprinzip weitergeführt, zu dessen näherer Erläuterung auf den im vorstehenden genannten früheren finnischen Patentantrag Nr. 750889 verwiesen wird. Um eine einfache Konstruktion zu erreichen, ist die Führung der Halbstoffsuspensionsströmung in den Behälter 10 und aus diesem heraus durch in den Dämpfungsbehälter 10 angeordnete Verteiler und Sammler bildende, seitlich offene Strömungskanäle 18a und 18b verwirklicht, die voneinander durch eine senkrechte Zwischenwand 19 getrennt werden.

Das Rohr der Zuflußströmung F. der Halbstoffsuspension ist durch einen Flansch 14a mit dem Strömungskanal 18a verbunden und entsprechend ist das Rohr der Ausflußströmung F . durch einen Flansch 14b mit dem Ausflußkanal 18b verout

bunden. Die Kanäle 18a und 18b sind bis zum Boden des Behälters 10 durch eine Zwischenwand 19 voneinander getrennt, aber seitlich durch Spalte 20a entspr. 20b von gleichbleibender Breite zum Halbstoffsuspensionsraum des Dämpfungsbehälters 10 offen. In Fig. 2 ist die Halbstoffsuspensionsströmung vom Kanal 18a zum Behälter 10 mit dem Bezugszeichen F„. und die Rückströmung in den Kanal 18b entsprechend mit dem Bezugszeichen F , bezeichnet. Die im Behälter

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10 umlaufende Halbstoffsuspensionsströmung ist mit dem Bezugszeichen F_a bezeichnet.

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Wie aus Fig. 1 am besten deutlich wird, haben die Kanäle 18a und 18b ein schräges Dach 17, über dem der leere Raum 16 angrenzt. Somit verkleinert sich die Querschnittsfläche des Strömungskanals 18a gleichmäßig in Richtung der Strömung und in Richtung der Längsachse des Behälters 10 und der Querschnitt des Rücklaufkanals 18b wächst entsprechend in Richtung der Ausflußströmung F , . Auf diese Weise wird eine stufenlos nach dem Multiverzögerungsprinzip arbeitende Dämpfung von Viskositätsstörungen erreicht.

Auf die im vorstehenden beschriebene Weise ist sowohl der sog. Verteiler als auch der sog. Sammler des Dämpfungsbehälters innerhalb des Dämpfungsbehälters selbst angeordnet, wodurch deren Konstruktion vereinfacht wird, weil die Druckdifferenz zwischen ihren Innen- und Außenflächen sehr klein ist.

In Fig. 4 stellt C. die Amplitude der in den Dämpfer eintretenden Viskositätsstörungen und C . die Amplitude der aus dem Dämpfer austretenden Viskositätsstörungen dar. Das sog. Multiverzögerungsprinzip wird im Dämpfer verwirklicht, wenn sowohl Zufluß- als auch Ausflußrohr der Halbstoff Suspensionsströmung am selben Ende des Behälters 10 angeschlossen sind. Dabei wird eine starke (über 3 dB) Dämpfung (Fig. 4) von Viskositätsstörungen erzielt bei Störungsfrequenzen, die größer sind als die Frequenz

■ f =2,45 . ₍₁₎

In der Formel (1) bedeutet T die Differenz zwischen der längstmöglichen und der möglichen kürzesten Verweilzeit eines in den Dämpfer kommenden Flüssigkeitselements. Wenn die Geschwindigkeit der Flüssigkeit (Halbstoffsuspension) im Verteiler und im Sammler in achsialer Richtung des

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-ΙΟΙ Dämpfers gleich (ν) und die Länge des Dämpfers L ist, so ist

T = Q (2)

Somit arbeitet der Dämpfer als effektiverer Viskositätsstörungsdämpfer, je länger er ist und je niedriger die Strömungsgeschwindigkeit im Verteiler und im Sammler ist.

Bei dem Dämpfer nach dem finnischen Patentantrag Nr. 750889, auf den verwiesen wurde, sind sowohl Verteiler als auch Sammler durch in bestimmten Abständen voneinander angeordnete Rohre mit dem eigentlichen Behälterteil verbunden.

Aus diesem Grunde werden dort Viskositätsstörungen, deren Wellenlänge im Verteiler den Abständen genannter Verbindungsrohre entspricht, überhaupt nicht gedämpft. Bei einem Dämpfer gemäß vorliegender Erfindung sind Verteiler und Sammler mit dem Dämpferteil durch einen durchgehenden Spalt 20 verbunden, wodurch der im vorstehenden beschriebene Nach-. teil beseitigt wird.

Sollen mit dem Dämpfer 10 nur Druck- und Strömungsstörungen gedämpft werden, können Zufluß- und Auslaßrohr an verschiedenen Enden des Behälters angeordnet sein.

Wenn der Verteiler eines Auflaufkastens (nicht dargestellt) rechtwinklige Form hat, ist es vorteilhaft, das Verbindungsrohr vom Dämpfer 10 zum Verteiler des Auflaufkastens rechtwinklig auszuführen, wobei die Strömung in stabilem Zustand in den Verteiler des Auflaufkastens kommt.

Die Erfindung ist in keiner Weise auf die im vorstehenden lediglich als Beispiel dargestellten Einzelheiten beschränkt, die im Rahmen der in den im folgenden aufgeführten Patentansprüche definierten erfinderischen Idee variieren können.

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Claims

2B28189 -ζ-

Patentansprüche

{ 1. !Dämpfungsvorrichtung für Druck- und Viskositätsstörunfefeer in einer zum Auflaufkasten einer Papiermaschine kommenden Halbstoffsuspensxonsstromung (F), welche Vorrichtung aus einem Dämpfungsbehälter (10) besteht, innerhalb dessen die Halbstoffsuspensxonsstromung (F) eine freie Oberfläche (S) gegen einen geschlossenen Luftraum (V) hat und in welchen Behälter (10) die Halbstoffsuspensionsströmung (F) durch einen Verteiler eingebracht (F. ) wird und durch einen sog. Sammler herausgeführt (F .) wird nach dem wenigstens Viskositätsstörungen dämpfenden Multiverzögerungsprinzip, dadurch gekennzeichnet, daß genannter Verteiler und genannter Sammler innerhalb eines Dämpfungsbehälters (10) angeordnet sind und daß die den Verteiler und den Sammler bildenden Kanäle (18a, 18b) zum Halbstoffsuspensionsraum des Dämpfungsbehälters (10) hin durch einen im wesentlichen durchgehenden Spalt (20a entspr. 20b) oder dergleichen offen sind.
2. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Verteiler und Sammler aus seitlich offenen Kanälen (18a, 18b) gebildet werden, die voneinander durch eine senkrechte Zwischenwand (19) getrennt werden und daß genannte Kanäle (18a, 18b) an ihren Außenseiten durch einen Spalt (2Oa₇ entspr. 20b) von im wesentlichen gleichbleibender Breite zum Flüssigkeitsraum des Dämpfungsbehälters (10) hin offen sind.
3. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Verteiler und Sammler aus einer im Querschnitt im wesentlichen rechtwinkligen Kastenkonstruktion bestehen, bei der die Strömungskanäle (18a, 18b) eine schräge Oberwand (17) auf die Weise haben, daß die Querschnittsfläche des Strömungskanals (18a) der Halbstoffzu-

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laufStrömung (F. ) in Richtung der Strömung und der Längsrichtung des Dämpfungsbehälters (10) im wesentlichen linear kleiner wird und daß die Querschnittsfläche des Strömungskanals (18b) der Ausflußströmung (F ,) der Halbstoffsuspension in Strömungsrichtung entsprechend wächst.
4. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Strömungskanäle von Verteiler und Sammler der Dämpfungsvorrichtung im wesentlichen rechtwinklig sind und daß wenigstens das Verbindungsrohr vom Strömungskanal (18b) des Sammlers zum Auflaufkasten in seinem Querschnitt rechtwinklig ist zur Erzielung einer stabilen Strömung in den Auflaufkasten.

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