DE29713434U1

DE29713434U1 - Stoffauflauf

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Publication number: DE29713434U1
Application number: DE29713434U
Authority: DE
Original assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Current assignee: Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Priority date: 1997-07-29
Filing date: 1997-07-29
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2007-07-30

Description

PA Dr. A. Binder, Neue Bahnhofstraße 16, 89335 lchsahausen .··, »28j Juli 1997

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Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf für eine Papiermaschine oder Kartonmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein ähnlicher Stoffauflauf ist aus der Patentanmeldung DE 42 39 646 bekannt. Dort ist ein Stoffauflauf mit einer verstellbaren Blende im Bereich des Düsenauslaufspaltes gezeigt. Diese Blende weist, an der am weitesten in den Stoffstrahl hineinreichenden Stelle, eine scharfe Kante auf. Die Kante wird durch die im Düseninnenraum liegende flache Seite der Blende und eine im 90° Winkel dazuliegende kurze Blendenseite gebildet. Der Stoffstrahl wird an dieser scharfen Kante vorbeigeführt und erhält vor der Abrißkante eine Geschwindigkeitskomponente, die entlang der flachen Seite der Blende gerichtet ist. Am Ende der Blende reißt die Strömung von der Oberfläche der Blende ab und es entsteht ein freier StoffSuspensionsstrahl.

Hinter der Abrißkante entsteht eine Kontraktion des Stoffsuspensionsstrahles, so daß die Dicke des Stoffsuspensionsstrahles geringer ist, als die Höhe des Düsenauslaufspaltes. Da die Stärke der Kontraktion des Strahles sehr stark von der Schärfe der Blendenkante abhängig ist, wird bei der Herstellung der Blende sehr großer Wert auf eine äußerst exakte Bearbeitung der Blendenkante gelegt. Es erweist sich jedoch immer wieder als ein Problem, daß die Kontraktion über die Maschinenbreite hinweg nicht absolut konstant ist, sondern unerwünschte Abweichungen aufweist. Dies ist besonders unangenehm bei Stoffaufläufen mit sektionierter Stoffdichte-

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Korrektur, da hier eine besonders gleiche Durchsatzmenge über die gesamte Maschinenbreite erwünscht ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Stoffauflauf gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 dahingehend zu verbessern, daß der Stoffsuspensionsdurchsatz des Stoffauflaufes über die Maschinenbreite hinweg möglichst konstant gehalten wird. 10

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches gelöst.

Demgemäß wird vorgeschlagen, einen Stoffauflauf für eine Papiermaschine oder eine Kartonmaschine mit einer Stoffauflaufdüse zur Verteilung einer Stoffsuspension auf ein Sieb oder zwischen zwei Siebe und mindestens einer Blende zur Bildung eines Auslaufspaltes dahingehend zu verbessern, daß die Blende, strömungsmäßig vor dem Bereich des Strömungsabrisses, eine über die Maschinenbreite verlaufende Fläche P aufweist, die im wesentlichen parallel zur Strahlrichtung verläuft.

Aufgrund dieser Ausbildung der Blende wird erreicht, daß die Kontraktion des Stoffsuspensionsstrahls über die Maschinenbreite konstant bleibt. Betrachtet man die Kriterien, die die Auslaufmenge in einem bestimmten Maschinenabschnitt bestimmen, so zeigt sich, daß diese proportional zur Strahlgeschwindigkeit, zur Spaltöffnung und zum Kontraktionskoeffizient ist.

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Es gilt:

Q/B = H · &ngr; · &agr; [m · m/s]

mit H = Höhe des Auslaufspaltes

&ngr; = Geschwindigkeit des Freistrahls &agr; = Kontraktionsfaktor
B = Breite der betrachteten Sektion Q = Volumendurchsatz.
10

Die Strahlgeschwindigkeit ist nicht direkt durch die Ausgestaltung der Blende zu beeinflussen. Die Spaltöffnung läßt sich sehr genau durch mechanische Meßmethoden bestimmen und einjustieren. 15

Betrachtet man den Kontraktionskoeffizienten, so zeigt sich, daß die Stärke der Kontraktion in extremer Weise von der Schärfe der Abreißkante der Blende bestimmt wird. Hierbei ergibt sich die Schwierigkeit, daß die Schärfe der Abreißkante, das heißt die mikroskopische Struktur der Kante am idealisierten Schnittwinkel zweier Oberflächen, schwer definierbar ist. Bei der Herstellung dieser Kanten ergeben sich relativ große Unsicherheitsfaktoren, die vom Verarbeitungswerkzeug abhängen oder auch von dem Können des jeweils Herstellenden, da diese Kanten in der Regel von Hand geschliffen werden.

Bei der Bearbeitung können eine Vielzahl einzelner kleiner Flächen unterschiedlicher Breite oder auch unterschiedliche, kleine Radien entstehen.

Auf jeden Fall ist es mechanisch nicht oder nur unter größten Schwierigkeiten möglich, über die gesamte

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Breite eines Stoffauflaufes eine "scharfe" Kante mit gleichbleibender Geometrie herzustellen.

Betrachtet man den Einfluß von mechanischen Unzulänglichkeiten an der Kante, so zeigt sich, daß sehr geringe, absolute Abweichungen von wenigen Hundertstel Millimeter bei sehr scharfen Kanten (kleine Radien mit einigen 1/100 mm) große Auswirkungen auf die Kontraktion des Strahles ausüben. 10

Andererseits zeigt sich, daß bei relativ großen Radien die Fertigungstoleranz nur kleine Einflüsse auf die Kontraktion des Stoffsuspensionsstrahles ausüben.

Gemäß dem Erfindungsgedanken, wird daher der Radius der Abrißkante entweder auf einen mechanisch gut beherrschbaren Wert erweitert oder es wird der Radius an der Abrißkante durch ein Polygon, also eine Vielzahl schmaler Flächen, angenähert. Hierdurch wird der Einfluß von mechanischen Bearbeitungsfehlern auf die Kontraktion möglichst gering gehalten. Gemäß diesem Gedanken, wird der Stoffauflauf nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 dahingehend verbessert, daß die Blende im suspensionberührten Bereich eine Krümmung mit einem Radius R, vorzugsweise > 5/10 mm, aufweist.

In einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Gedanken kann die Blende des Stoffauflaufes auch dahingehend ausgebildet werden, daß sie an der suspensionsberührten Seite mehrere Flächen aufweist, die sich in einem Winkel 180 < &agr; < 210°, vorzugsweise 190 < &agr; < 260°, schneiden.

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Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Blende mit Krümmung ist dadurch gegeben, daß die Krümmung derart ausgestaltet ist, daß die in Strömungsrichtung letzte Tangente an der Oberfläche der Krümmung mit der Strahlrichtung einen Winkel &agr; bildet, der zwischen 0° und 30° liegt, beziehungsweise vorzugsweise zwischen 0° und 5° liegt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 und in den nachfolgenden Figurenbeschreibungen dargestellt.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

0 Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Figur 1: Schematische Darstellung des

Längsschnittes eines Stoffauflaufes im Bereich des DüsenauslaufSpaltes.

Figur 2: Detail aus Figur 1.

Figur 3-6: Detail aus Figur 2 mit

0 unterschiedlichen Polygonverläufen im

Bereich der Abrißkante.

Figur 7 - 8: Abrißkante mit verschiedenen Krümmungen.

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Figur 1 zeigt den Schnitt durch den vorderen Bereich einer Stoffauflaufdüse 1 mit der Oberlippe 2 und der Unterlippe 3. An der Oberlippe 2 ist eine Blende 4 angebracht, die zusammen mit der Unterlippe 3 den Düsenauslaufspalt bildet. Im Bereich des Düsenauslaufspaltes ist die Abrißkante der Blende dargestellt und in der Figur 2 vergrößert gezeigt.

Die Figur 2 zeigt in ihrer Vergrößerung die Blende 4 im Bereich der Abrißkante, mit einer der Stoffsuspension zugewandten Seite 4.1 und einer hierzu senkrecht verlaufenden Seite 4.2. Die Seite 4.1 und die Seite 4.2 bilden zusammen in ihrem Schnittpunkt die eigentliche Abrißkante der Blende 4.

Die Darstellungen der Figur 1 und Figur 2 zeigen den Stand der Technik in einer idealisierten Darstellung. Es wird im Stand der Technik versucht die Abrißkante die in der Figur 2 durch den Kreis 6 eingerahmt ist möglichst scharfkantig und ohne Grate herzustellen. Wie weiter oben dargestellt, ist dies jedoch in der Praxis nicht möglich, denn es entstehen an der Kante, über die Maschinenbreite verteilt, unterschiedliche geometrische Verhältnisse.

Die Figuren 3 bis 6 zeigen das Detail 6 aus der Figur 2 mit einer erfindungsgemäßen Ausbildung der Abrißkante selbst. Gestrichelt dargestellt ist jeweils die ideale - jedoch nicht erreichbare - Kante.

Figur 3 zeigt eine einfache Anfasung der beiden Flächen 4.1 und 4.2 durch eine dazwischenliegende Fläche 4.3. Die Fläche 4.3 verläuft senkrecht zur Winkelhalbierenden der beiden Flächen 4.1 und 4.2.

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Somit bilden die Flächen 4.1 und 4.3 in ihrem Schnittpunkt einen Winkel &agr;, der bei 225° liegt.

Die Figuren 4 bis 6 zeigen jeweils eine Ausgestaltung, bei der die Fläche 4.3 erfindungsgemäß durch Polygonflächen ersetzt wird. Figur 4 zeigt ein Polygon mit drei Flächen, Figur 5 ein Polygon mit 4 Flächen und die Figur 6 zeigt schließlich ein Polygon mit 8 Flächen, der sich einem Radius sehr nähert. Bei diesen Ausführungen ist es wichtig, daß die Breite der einzelnen Polygonflächen groß genug ist, um möglichst geringe prozentuale Fertigungstoleranzen zu erhalten. Dies erzeugt eine eindeutige Geometrie im Bereich des Strömungsabrisses, so daß über die gesamte Maschinenbreite konstante Verhältnisse gegeben sind.

Die Figuren 7 und 8 zeigen jeweils eine Abrißkante mit einem Radius R im Bereich der Kante. In der Figur 7 geht der Radius R mit seiner Radiusfläche 4.3, ohne eine weitere Kante zu bilden, von der Fläche 4.1 auf die Fläche 4.2 über. Dieser Radius R liegt im erfindungsgemäßen Bereich von > 5/10 mm. Dies garantiert einerseits eine genügend kleine Fertigungstoleranz und einen konstanten Radiusverlauf über die gesamte Maschinenbreite. Außerdem erzeugt eine Änderung eines großen Radius weniger Einfluß auf die Kontraktion des StoffSuspensionsstrahles, als die gleiche Änderung eines kleinen Radius.

Die Krümmung im Bereich der Abrißkante in der Figur 8 ist so ausgeführt, daß sie stetig aus der Fläche 4.1 in die Krümmung 4.3 übergeht. Der Übergang zur Fläche 4.2 ist abrupt und verläuft unter einem Winkel, wobei die Tangente 5 im Endbereich des Radius im

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wesentlichen parallel zur Strahlrichtung der vorbeifließenden Stoffsuspension verläuft.

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Claims

PA Dr. A. Binder, Neue Bahnhofstraße 16, 89335 lchen/pjs,en,". *·*&idigr; ,*% *"2ß. Juli 1997 97076 · Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH Ebg Ansprüche

1. Stoffauflauf für eine Papiermaschine oder Kartonmaschine mit:

1.1 einer Stoffauflaufdüse (1) zur Verteilung der Stoffsuspension auf ein Sieb oder zwischen zwei Siebe und

1.2 mindestens einer Blende (4) zur Bildung eines Auslaufspaltes,

dadurch gekennzeichnet, daß

1.3 die Blende (4), im strömungsmäßig vor dem Strömungsabriß liegenden Bereich, eine maschinenbreit verlaufende Fläche P aufweist, die im wesentlichen parallel zur Strahlrichtung

verläuft.

2. Stoffauflauf gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung der Fläche P in Strömungsrichtung mindestens 0,1 mm

beträgt.

3. Stoffauflauf gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung der Fläche P in Strömungsrichtung mindestens 1 % der

Blendendicke d beträgt.

4. Stoffauflauf gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung der Fläche P in Strömungsrichtung mindestens 0,5 %

der Höhe des AuslaufSpaltes beträgt.

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5. Stoffauflauf gemäß dem Oberbegriff von Anspruch oder der Ansprüche 1-4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Blende {4) an der suspensionsberührten Seite mindestens 2 Flächen (4.3) aufweist, die sich in einem Winkel 180 < &agr;

< 210°, vorzugsweise 190 < &agr; < 260% schneiden

6. Stoffauflauf gemäß Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (4) drei suspensionsberührte Flächen (4.3) aufweist.

7. Stoffauflauf gemäß Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (4) im Bereich des Strömungsabrisses eine Krümmung mit mindestens einem Radius R aufweist, wobei der

Radius R oder die Radien Rk 0,5 mm sind.

8. Stoffauflauf gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in Strömungsrichtung letzte Tangente (5) an der

Oberfläche der Krümmung mit der Strahlrichtung einen Winkel &agr; bildet, der zwischen 0° und 30°, vorzugsweise zwischen 0° und 5° liegt.

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