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Diese Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Einlaufkasten
für eine
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Papiermaschine oder dergleichen, welcher Einlaufkasten einen mit einer
Fasersuspensionsquelle verbundenen Strömungskanal aufweist, der zwecks Leiten der
Fasersuspension auf das Sieb in einer im Verhältnis zum Bahnbildungssieb transversalen
Lippenöffnung endet, und der in der Strömungsrichtung der Fasersuspension mit mindestens
drei nacheinanderfolgenden Strömungswiderständen versehen ist, die durchgehende
Löcher zum Verteilen der zu der Lippenöffnung strömenden Fasersuspension nd zum
Ausgleich der Strömung aufweisen, und im Strömungskanal Kammern bilde".
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Es ist vorbekannt zum Beispiel aus US-Patentschrift 3 400 044, mehrere
Strömungswiderstände vom Diffusortyp hintereinander in dem Einlaufkasten einer Papiermaschine
anzuordnen. In der Konstruktion nach dieser Patentschrift sind in dem in der Lippenöffnung
endenden Strömungskanal drei hintereinanderfolgende Strömungswiderstände angeordnet,
durch deren Diffusore die Fasersuspension auf ihrem Weg zu der Lippenöffnung strömt.
Wegen der Diffusore ist die Strömung nach dem ersten Strömungswiderstand jedoch
so gleichmässig, dass an der Stirnfläche des nächsten Strömungswiderstandes leicht
Faserknoten entstehen, die nach ihrem Loskommen wesentlich ohne sich aufzulösen
bis zum Sieb kommen und in dem fertigen Papier als dickere Stellen zu sehen sind,
die das Aussehen des Papiers verderben und manchmal auch die Papierbahn abbrechen.
Weil der erste und der zweite Strömungswiderstand und ihre Löcher im recheten Winkel
zueinander liegen, stösst der Suspensionsstrom nach dem ersten Strömungswiderstand
nicht gegen den zweiten Strömungswiderstand, und so bleibt die gewünschte Turbulenz
aus.
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Ausserdem ist es zum Beispiel von der deutschen Patentanmeldung 2
118 052 vorbekannt, die Löcher nacheinanderfolgender Strömungswiderstände in dem
Strömungskanal des Einlaufkastens gegenseitig versetzt anzuordnen. In der Konstruktion
nach dieser Anmeldung dient die Versetzung der Löcher dazu, den Eintritt der aus
den Löchern des ersten Strömungswiderstandes kommenden Stoffstrahlen direkt iÄ die
Löcher des zweiten Strömungswiderstandes zu verhindern. Zwischen den Strömungswiderständen
gibt es nur eine Kammer, die je nach der Länge der Kammer in der Strömungsrichtung
entweder nur die Gleichmässigkeit des Querprofils des Stoffstromes fördert oder
den Stoffstrahl stabilisiert. Folglich kann die von solchem Einlaufkasten aufs Sieb
kommende Stoffströmung entweder unstabil sein oder ihr Geschwindigkeitsprofil kann
in der Querrichtung ungleichmässig sein. In beiden Fällen entstehen in dem fertigen
Papier schädliche Flächengewichtsschwankungen.
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Die Aufgabe dieser Erfindung ist, einen Einlaufkasten zustandezubringen,
durch den die obengenannten Nachteile eliminiert werden und sowohl ein gleichmässiges
Strömungsprofil des Stoffes in der Querrichtung der Maschine als auch ein stabiler
Lippenstrahl erreicht werden. Diese Aufgabe wird mit einem Einlaufkasten nach der
Erfindung erfüllt, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Löcher aller Strömungswiderstände
wesentlich parallel sind, dass das Areal des zu der Strömungsrichtung wesentlich
winkel rechten Querschnitts jedes Loches mindestens von dem in der Strömungsrichtung
vorletzten Strömungswiderstand und den davorstehenden Strömungswiderständen wesentlich
unverändert bleibt und dass die Dimension in der Strömungsrichtung der Kammer zwischen
dem i-n der Strömungsrichtung letzten und dem vorletzten Strömungswiderstand wesentlich
kleiner ist als die Dimension in der Str;omungsrichtung der zwischen dem vorletzten
und dem drittletzten Strömungswiderstand befindlichen Kammer.
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Wenn zum Beispiel drei nacheinanderfolgende Strömungswiderstände erfindungsgemäss
in dem Strömungskanal des Einlaufkastens angeordnet werden, können zwei separate
Kammern in dem Strömungskanal zwischen den Strömungswiderständen gebildet werden.
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Die Kammer zwischen dem ersten und dem zweiten Strömungswiderstand
in der Strömungsrichtung ist eine sogenannte Dispersionskammer und die Kammer zwischen
dem zweiten und dem dritten Strömungswiderstand in der Strömungsrichtung ist eine
sogenannte Dämpfungskammer. Die Fasersuspension strömt in und aus diesen Kammern
durch Löcher, die in all diesen drei Strömungswiderständen wesentlich parallel sind.
Es ist vorteilhaft,-dass die Löcher nacheinanderfolgender Strömungswiderstände in
einer an sich bekannten Weise im Verhältnis zueinander versetzt angeordnet sind.
Es ist auch wichtig, dass das Areal des gegen die Strömungsrichtung wesentlich winkelrechten
Querschnitts jedes Loches mindestens in dem vorletzten Strömungswiderstand in der
Strömungsrichtung der Fasersuspension und in den davorstehenden Strömungswiderständen
wesentlich unveränderlich ist. Unter diesen Umständen stossen die aus den Löchern
kommenden Strahlen kräftig gegen den nächsten Strömungswiderstand. Dabei entsteht
in der Kammer Turbulenz, die die gleichmässigeVerteilung der Fasern fördert. Die
Löcher des letzten Strömungswlderstandes können auch mit einem Diffusor versehen
sein. Weil die Dispersionskammer in der Strömungsrichtung verhältnismässig lang
ist, ist die darin entstehende Turbulenz relativ gross. Weil die Fasersuspension
in dieser Kammer verhältnismässig länge bleibt, können die trbnsversalen Strömungen
sich ausgleichen. Weil die Dämpfungskammer in der Strömungsrichtung verhältnismässig
kurz ist, ist die in der Dämpfungskammer entstehende Turbulenz klein, welches auch
den Lippenstrahl stabilisiert.
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Die Strömungswiderstände nach der Erfindung und ihre Löcher verursachen
in der Dispersions- und Dämpfungskammer Turbulenz, deren Qualität und Wirkung auf
die Strömung von der Länge der genannten Kammern in der Strömungsrichtung abhängig
ist.
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Man hat festgestellt, dass papiertechnisch die beste Papierqualität
dann erhalten wird, wenn in dem Lippenstrahl Nikroturbulenz vorkommt. Die Grösse
dieser Turbulenz hängt wesentlich von der Grösse der Dämpfungskammer und dem Diameter
der Löcher des letzten Strömungswiderstandes in der Strömungsrichtung ab. Man hat
festgestellt, dass je nach der Dicke des Lippenstrahles die günstigste Dimension
der Dämpfungskammer in der Strömungsrichtung 5.. .50 mm ist. Damit die Dämpfungskammer
in den besten möglichen Verhältnissen arbeiten könnte, soll eine zu grosse Turbulenz
dahin nicht geleitet werden. Man hat festgestellt, dass die günstigste Dimension
der vorletzten Kammer in der Strömungsrichtung 30...150 mm ist.
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Im folgenden wird die Erfindung mit Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen
näher beschrieben.
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Abb. 1 zeigt eine günstige Ausführungsform eines Einlaufkastens nach
der Erfindung im vertikalen Querschnitt in der Maschinenrichtung.
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Abb. 2 zeigt den Einlaufkasten im Querschnitt längs der Linie 11-11
in Abb. 1.
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Der in den Zeichnungen dargestellte Einlaufkasten weist einen sich
über die ganze Breite eines Bahnbildungssiebes 1 erstreckenden Strömungskanal 2
auf, dessen zum Sieb gelegenes Ende eine Lippenöffnung 3 bildet. Die Fasersuspension
wird in den Strömungskanal von einem zum Strömungskanal wesentlich transversalen
Manifold-Rohr 4 zugeführt. In dem Strömungskanal ist eine Reihe von plattenförmigen
Strömungswiderständen 5,6,7 angeordnet, die transversal zu der Strömungsrichtung
A der Fasersuspension und auf einer Entfernung nacheinander in der Strömungsrichtung
der Fasersuspension liegen. Nach den Strömungswiderständen gibt es in dem Strömungskanal
eine schmaler werdende Lippenkammer 8, die zur Lippenöffnung 3 führt.
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Die Brustwalze des Siebes 1 ist mit der Referenznummer 9 und die Bewegungsrichtung
des Siebes mit dem Pfeil B bezeichnet.
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In den Strömungswiderständen 5,6,7 gibt es durchgehende Löcher 5a,6a
und 7a.
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Die Löcher von allen Strömungswiderständen sind wesentlich parallel
und die Löcher
nacheinanderfolgender Strömungswiderstände sind in
der Querrichtung im Verhältnis zueinander versetzt angeordnet, wie es aus den Zeichnungen
hervorgeht. Der Querschnitt jedes Loches der Strömungswiderstände ist unveränderlich
über die ganze Länge des Loches.
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Zwischen dem ersten Strömungswiderstand 5 und dem zweiten Strömungswiderstand
6 wird eine Dispersionskammer 10 .bildet und zwischen dem zweiten Strömungswiderstand
6 und dem dritten Strömungswiderstand 7 wird eine Dämpfungskammer 11 gebildet, wobei
die Dimension der Dispersionskammer 10 in der Strömungsrichtung A der Fasersuspension
grösser ist als die entsprechende Dimension der Dämpfungskammer 11. Wenn die Anzahl
der Strömungswiderstände mehr als drei ist, ist es wesentlich, dass die mit der
Strömungsrichtung parallele Dimension der in der Strömungsrichtung letzten Kammer
kleiner ist als die entsprechende Dimension der vorhergehenden Kammer.
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Die von dem Manifold-Rohr 4 zugeführte Fasersuspension begegnet dem
ersten Strömungswiderstand 5, dessen Löcher 5a die Strömung nach dem Pfeil A richten
und einen Druckverlust verursachen. Die von den Löchern 5a kommenden Fasersuspensionsstrahlen
stossen in der Dispersionskammer 10 gegen die Wand des zweiten Strömungswiderstandes
6 und verursachen Turbulenz. Weil die Kammer verhältnismässig lang ist, bleibt die
Fasersuspension dort relativ länge und ihre Strömungsgeschwindigkei ist klein, so
dass das quergerichtete GeschwindiJkeitsprofii ausgleichende transversale Strömung
in dieser Kammer stattfinden kann.
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Die Löcher 6a des zweiten Strömungswiderstandes 6 leiten die Fasersuspension
in die Dämpfungskammer 11, wo die Fasersuspensionsstrahlen gegen die Wand des dritten
Strömungswiderstandes 7 stossen und Turbulenz verursachen. Weil die Dämpfungskammer
verhältnissmässig kurz ist, entsteht da Mikroturbulenz und folglich wird die Strömung
stabilisiert. Die Däm?fungskammer verhindert auch den Eintritt der in den von der
Dispers-ionskammer kommenden Fasersuspensionsstrahlen vorkommenden Pulse direkt
in die Lippenkammer 8.
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Die Löcher 7a des dritten Strömungswiderstandes 7 leiten die Fasersuspension
in die schmaler werdende Lippenkammer 8, wo die Fasersuspensionsstrahlen sich vereinigen,
so dass das Querprofil der in der Lippenöffnung 6 vorkommenden Strömung gleichmässig
ist. Die letzteren Enden der Löcher des letzten Strömungswiderstandes können zu
einem Diffusor geformt sein, welches zu der Gleichmässigkeit des Geschwindigkeitsprofils
beiträgt. Zum Schluss strömt die Fasersuspension
durch die Lippenöffnung
auf das Sieb.
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Die Zeichnung und die Beschreibung dienen nur zum Veranschaulichung
der Erfindung.
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In Einzelheiten kann der Einlaufkasten nach der Erfindung im Rahmen
der Patentansprüche bedeutend variieren.
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