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Kennwórt: "Schälsiphon"
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Schälsiphon Die Erfindung betrifft einen Schälsiphon zum Entfernen
von Flüssigkeit von einer sich relativ zu ihm bewegenden and, insbesondere der Innenwand
eines mit Dampf beheizten Trockenzylinders für Papiermaschinen, mit einer Flüssigkeitsableitung,
deren Mundstück eine Einlaßöffnung und ein Schälmesser mit einer der genannten Wand
zugewandten Klingenaußenseite und einer dazu abgewandten Klingeninnenseite aufweist.
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Außer für Trocken zylinder eignet sich der Siphon beispielsweise auch
zum Abschälen der Flüssigkeit bei Zentrifugen.
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Ein Siphon dieser Art ist beispielsweise aus der Zeitschrift ??Das
Papier", Seite 604, Heft 10a/1960> Jahrgang 14, Darmstadt, Oktober 1960, bekannt.
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Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Beunruhigung
und ungleiche Verteilung der Flüssigkeitsschicht, von der Flüssigkeit entzogen werden
soll> durch den eintauchenden Siphon zu vermeiden. Gleichzeitig soll der Siphon
eine gute Flüssigkeit-Abzugs leistung haben und Flüssigkeitsschichten nahezu bis
auf den Flüssigkeitsgrund abziehen können.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß mindestens
eine Strömungsberuhigungs-Öffnung stromabwärts der Klingenvorderkante des Schälmessers
innerhalb des vom Schälmesser strömungsmäßig beeinflußbaren, zwischen dem Siphon
und der Flüssigkeit gelegenen Bereiches derart vorgesehen ist, daß sie ein Spritzen
und Nachlaufen der Flüssigkeit in diesem Bereich mindert.
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Umfangreiche Versuche zeigten, daß eine solche Beruhigungsöffnung
ein Spritzen und einen dem Siphon nachlaufenden Flüssigkeitsschweif stark mindert.
Aus dem genannten Bereich zwischen Siphon und Flüssigkeit kann Gas bzw. Dampf und
gegebenenfalls auch etwas Flüssigkeit durch die Beruhigungsöffnung in den Siphon
eintreten. Dies wird durch die im Siphon herrschende Saugwirkung unterstützt. Gleichzeitig
wird ein spritzen durch den in die Flüssigkeit eintauchenden Siphon stark gemindert
und teilweise ganz vermieden. Diese Wirkung beruht ebenfalls auf den durch die Beruhigungsöffnung
gegebenen Druckverhältnissen.
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9s sollte möglichst die ganze Siphonbreite erfaßt werden. Aus diesem
Grunde sollte sich auch die Strömungsberuhigungs-Öffnung möglichst über die gesamte
Siphonbreite bzw. die gesamte Länge des Schälmessers erstrecken. Dabei verläuft
die oeffnung vorzugsweise parallel zur und nahe bei der Klingenvorderkante in Form
eines Schlitzes. Anstelle eines durchgehenden Schlitzes können auch mehrere aufeinanderfolgend
angeordnete Einzelschlitze vorgesehen sein.
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Die Versuche zeigten dann die besten Ergebnisse, wenn die Klingeninnenseite
mit dem Flüssigkeitsspiegel einen sich in Flüssigkeitsbewegungsrichtung öffnenden
Winkel zwischen 250 und 35° einschließt. Am besten war das Ergebnis bei einem Winkel
von ungefähr 300. Bei Anwendung in Trockenzylindern für Papiermaschinen hat der
Flüssigkeitsspiegel die Form eines Zylindermantels. In diesem Falle bezieht sich
der genannte Winkel einerseits auf eine Tangente des Flüssigkeitsspiegels im Bereich
des Schälmessers und andererseits auf die Klingeninnenseite.
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Vorteilhaft ist es weiter, wenn gemäß der Erfindung eine sich stromabwärts
an die Strömungsberuhigungs-Offnung anschließende Endwand des Siphons mit dem Flüssigkeitsspiegel,
bzw. mit dessen Tangente im Bereich des Schälmessers, einen sich in Flüssigkeitsbewegungsrichtung
öffnenden Winkel einschließt; dieser kann auch kleiner als der genannte Winkel der
Klingeninnenseite sein.
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Ferner kann ein Spritzen dadurch reduziert werden, daß die dem Schälmesser
benachbarten Seitenwände der Mundstückseinlaßöffnung an den stromaufwärtigen Enden
spitzwinkelige Kanten und von diesen in die Einlaßöffnung führende innere Leitflächen
sowie im wesentlichen in Strömungsrichtung verlaufende äußere Leitflächen haben.
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Gleichzeitig mit den vorgenannten Merkmalen oder unabhängig von diesen
beinhaltet die Erfindung auch, daß die Klingenaußenseite eine sich von der Klingenvorderkante
stromabwärts bis zu einer Strömungsabrißkante im wesentlichen parallel zum Flüssigkeitsspiegel,
bzw. zu dessen Tangente im Bereich des 3chälmessers, erstreckende Führungsfläche
aufweist. Dieses Merkmal ist bereits für sich allein so wirksam, daß auch ohne die
anderen vorgenannten Merkmale eine Beunruhigung oder Zerungleichmäßigung und Spritzen
der abzuschälenden Flüssigkeit stark gemindert wird. Eine optimale Wirkung ergibt
sich selbstverständlich
dann, wenn sowohl diese parallele Führungsfläche
als auch die eingangs genannte Strömungsberuhigungs-Öffnung vorgesehen ist.
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Bei den Versuchen hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Führungsfläche
in Flüssigkeitsströmungsrichtung eine Länge zwischen 1,0 mm und 7,5 mm hat. Eine
besonders zweckmäßige Länge ist 2,5 mm.
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Gemäß der Erfindung kann der lichte Innenquerschnitt des Mundstücks
an seinem die Einlaßöffnung und das Schälmesser aufweisenden Ende größer sein als
der Innenquerschnitt des stromabwärts folgenden Abschnittes der Flüssigkeitsableitung.
Dabei entweicht beispielsweise bei einem mit Dampf beheizten Trockenzylinder weniger
Dampf bei gleicher Menge an abgeführt er Flüssigkeit.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
Darin zeigen: Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen mit Dampf beheizbaren
Trocken zylinder einer Papiermaschine mit einem Schälsiphon nach der Erfindung,
Fig. 2 das Schälsiphon von Fig. 1 im Schnitt längs der Ebene II-II in Fig. 3, Fig.
3 einen Querschnitt längs der Ebene III-III von Fig. 2, Fig. 4 einen Axialschnitt
durch eine weitere Ausführungsform eines Schälsiphons nach der Erfindung, und Fig.
5 eine Einzelheit von Fig. 4 im Schnitt längs der Ebene V-V,
Fig.
1 zeigt im Querschnitt den Mantel 1 eines Trockenzylinders für Papiermaschinen,
der dadurch beheizt werden kann, daß in sein Inneres heißer Dampf eingeleitet wird.
An der Innenfläche 2 der Zylinderwand 1 kondensiert Dampf. Dadurch bildet sich um
die gesamte Innenfläche 2 ein Wasserfilm. Dieser muß bis auf eine gewisse Dicke
entfernt werden, weil er die Wärmeübertragung vom Zylinderinneren zum Zylinderäußeren
behindert. Dazu dienen Schälsiphons 3, von denen in Fig. 1 eines dargestellt ist.
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Die Figuren 2 und 3 zeigen schematisch im Schnitt eine Flüssigkeitsableitung
4 des Siphons 3. Das Mundstück 5 der Flüssigkeitsableitung 4 ist mit einer Einlaßöffnung
6 für Flüssigkeit versehen, die aus der Flüssigkeitsschicht 7 an der Fläche 2 des
Zylindermantels 1 abgeschält wird. Das Abschälen der Flüssigkeit erfolgt mittels
eines Schälmessers 8, das eine der Wand 1 zugewandte Klingenaußenseite 9 und eine
dazu abgewandte Klingeninnenseite 10 aufweist. Die Klingenaußenseite 9 ist mit einer
sich von der Klingenvorderkante 11 stromabwärts bis zu einer Strömungsabrißkante
12 im wesentlichen paralle zum Flüssigkeitsspiegel 13, bzw. zu dessen Tangente 14
im Bereich des Schälmessers 8, erstreckenden Führungsfläche 15 vorgesehen. Mit "Strömungsrichtung"
und "stromabwärtst' sowie "stromaufwärts" ist jeweils die Bewegung der Flüssigkeit
7 mit Bezug auf den Schälsiphon gemeint. Meistens steht der Schälsiphon still und
die Flüssigkeitsschicht 7 dreht sich zusammen mit dem Zylindermantel 1 um diesen
Schälsiphon. Eine gleiche Wirkung würde erzielt, wenn die Flüssigkeitsschicht 7
stillstehen und sich der Schälsiphon 3 relativ dazu bewegen würde.
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Die Länge der Führungsfläche 15 in Flüssigkeits-Strömungsrichtung
16 beträgt.vorzugsweise ungefähr 2,5 mm. Sie sollte im Bereich zwischen 1,0 mm und
3,5 mm liegen.
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Zwischen dem Schälmesser 8 und einem in Strömungsrichtung 16 nachgeordneten
Spritzblech 21 der Flüssigkeitsableitung 4 befindet sich eine über die gesamte Messerlänge
quer zur Bewegungsrichtung der Flüssigkeit 7 verlaufende schlitzartige Öffnung 22
zur Strömungsberuhigung in dem zwischen Schälmesser 8 und Spritzblech 21 einerseits
und Flüssigkeit 7 andererseits gelegenen Bereich 23. Die Öffnung 22 befindet sich
gemäß der Erfindung so nahe wie möglich bei der Klingenvorderkante 11.
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Die das Schälmesser 8 tragenden Seitenwände 25 und 26 der Mundstück-Einlaßöffnung
6 sind an ihren stromaufwärtigen Enden mit spitzwinkeligen Kanten 27 und 28 verstehen,
die durch in die Einlaßöffnung 8 führende innere Leitflächen 29 bzw. 30 und im wesentlichen
in Strömungsrichtung verlaufende äußere Leitflächen 31 bzw. 32 gebildet sind.
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Der Winkel g , den das Schälmesser 8 bzw. deren Klingeninnenseite
10 mit dem Flüssigkeitsspiegel 13, bzw. mit dessen Tangente 14 im Bereich des Schälmessers
8, einschließt, sollte im Bereich zwischen 250 und 350 liegen und beträgt vorzugsweise
ungefähr 300.
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Der Winkel ß zwischen dem Spritzblech 21 und dem Flüssigkeitsspiegel
13, bzw. dessen Tangente 14 im Bereich des Schälmessers 8, ist kleiner oder gleich
als der genannte Winkel zwischen der Schälmesserinnenseite 10 und dem Flüssigkeitsspiegel
13. Der (3 Winkel des Spritzbleches 21 zum Flüssigkeitsspiegel 13 liegt zwischen
100 und 30°, vorzugsweise bei ungefähr 200.
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Bei der weiteren Ausführungsform nach den Figuren 4 und 5 sind gleiche
oder ähnliche Teile wie in den Figuren 1 bis 3 mit gleichen Bezugszahlen versehen,
soweit sie eine gleiche oder ähnliche Funktion haben. In Fig. 4 ist das Schälmesser
8 unter einem Winkel von 300 und das Spritzblech 21 unter einem Winkel von 200 mit
Bezug auf den Flüssigkeitsspiegel 13, bzw. dessen Tangente 14 im Bereich dieser
Teile 8 und 21 angeordnet. Das Mundstück 5 ist in Fig. 4 gegenüber dem sich anschließenden
Abschnitt der Flüssigkeitsableitung 4 mit einem erweiterten Strömungsquerschnitt
25
versehen. Dadurch kann abgeschälte Flüssigkeit besser aufgenommen werden und der
nachfolgende engere Ströungsquerschnitt in der Leitung 4 verhindert, daß aus dem
Zylinder 1 zu viel Dampf über die Leitung 4 entweichen kann. Gemäß Fig. 5 verlaufen
die beiden, die Kante 28 bildenden Leitflächen 30 und 32 unter einem Winkel t von
vorzugsweise 200. Den gleichen Winkel schließen die nicht in Fig. 5, sondern nur
in Fig. 3 ersichtlichen Leitflächen 29 und 31 zur Bildung der Kante 27 miteinander
ein.
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Das Schälmesser 8 schält die Flüssigkeitsschicht 7 so nahe wie möglich
bei der Zylinderwand 1 ab. Die abgeschälte Flüssigkeit gelangt zusammen mit einströmendem
Dampf über die Öffnung 6 in den Siphon. Durch die Beruhigungsöffnung 22 strömt ebenfalls
Dampf in den Siphon ein und ändert dadurch die Drücke und Dampfströme im Bereich
23, die sonst ein Spritzen und einen Nachlaufsog der Flüssigkeit zur Folge haben
würden. Durch die zur Flüssigkeit 7 parallele Führungsfläche 15 und die Strömungsabrißkante
12 wird ebenfalls in starkem Maße ein Spritzen und ein Nachlaufsog der Flüssigkeit
7 verhindert. Das Spritzblech 21 verhindert ein Heraus tropfen und Heraus strömen
von kondensierter Flüssigkeit aus dem Siphon. Zr Erhöhung der Saugwirkung im Siphon
kann die Ableitung 4 in an sich bekannter Weise mit zusätzlichen Dampfeinlaßöffnungen
36 versehen sein.
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L e e r s e i t e