DE3047997A1

DE3047997A1 - Stoffauflaufvorrichtung fuer eine papiermaschine

Info

Publication number: DE3047997A1
Application number: DE19803047997
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Dipl.-Ing. Dr. 7759 Immenstaad Kurtz
Original assignee: Escher Wyss GmbH
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1980-11-26
Filing date: 1980-12-19
Publication date: 1982-06-03
Also published as: AT375979B; ATA592280A; US4445975A; DE3047997C2; CA1165607A; FI813727L

Description

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P.5558/TF/Ma Escher Wyss GmbH, Ravensburg / Württ., (Deutschland)

Stoffauflaufvorrichtung für eine Papiermaschine

Die Erfindung betrifft eine Stoffauflaufvorrichtung für eine Papiermaschine, mit einem Zuführkanal für die Stoffflüssigkeit, an den sich ein zu einem Ausgangsspalt konvergierender DUsenkanal anschliesst, welcher durch zwei Lippen begrenzt ist, von denen eine an ihrer Innenseite mindestens eine quer zur Hauptströmungsrichtung der Stoffflüssigkeit verlaufende Stufe aufweist, welche durch eine in einer der Hauptströmungsrichtung entsprechenden Längsrichtung verlaufende, im wesentlichen ebene Teilfläche der Innenfläche und eine quer zur Hauptströmungsrichtung ge-. stellte Stirnfläche gebildet ist.

Bei einer bekannten Vorrichtung der genannten Art sind die Stufen an der Unterseite einer zur Stoffflüssigkeit konvex gekrümmten, von oben nach unten verlaufenden oberen Lippe ausgebildet, welche sich in eine über den Ausgangsspalt· hinausragende, Starre Lippenpartie fortsetzt, während an der unteren Lippe beim Ausgangsspalt eine flexible, folienartige Lippenpartie befestigt ist, die mit ihrem freien Ende auf einer beweglichen Bahn einer Blattbildungsvor-

richtung aufliegt (Europäische Patentanmeldung 0 015 670).

Die starre Lippenpartie der bekannten Vorrichtung dient zur Führung der aus dem Düsenkanal austretenden Strömung der Stoffflüssigkeit.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Strömungsführung innerhalb des Düsenkanals zu verbessern und eine einfach herzustellende Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der durch Verwirbelung der im Bereich der Randströmung befindlichen Stoffasern die Bildung von sonst im Bereich konkaver Wandpartien auftretenden Wirbelfäden verhindert und die gleichmassige Verteilung der dem Austrittsspalt zuströmenden Stoffflüssigkeit und damit eine gleichbleibende Qualität des zu erzeugenden Papiers gewährleistet wird.■

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Stufe in einem zur Stoffflüssigkeit konkaven Abschnitt der Innenfläche angeordnet ist, welcher durch in der Hauptströmungsrichtung gekrümmt verlaufende, gedachte Bezugslinien bestimmt ist, in deren Bereich eine Ecke der Stufe liegt.

Durch die erfindungsgemasse Anordnung der Stufe' werden in der Randströmung Mikroturbulenzen erzeugt, durch welche die im Bereich der konkaven Innenfläche - durch Verdrängung der Grenzschicht - entstehenden, durch die in der Stoffflüssigkeit wirkende Fliehkraft verursachten Sekundärst römun^aige stört werden, wodurch die Bildung von Wirbelfäden verhindert wird, welche sich in der zu erzeugenden Papierbahn z. B. als störende Streifen bemerkbar machen können.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Stufe zwischen einer in einem spitzen Winkel zu einer bandförmigen, beweglichen Entwässerungs-

fläche durchströmbaren Führungseinrichtung für die Stoffflüssigkeit und einer zumindest annähernd parallel zur Entwässerungsfläche gegen den Ausgangsspalt hin verlaufenden Partie der Innenfläche angeordnet sein. Diese Ausführung eignet sich inbesondere für Se-

kundärstoffauflaufe, durch welche jeweils die zu bildende Schicht auf eine oder mehrere bestehende Schichten aufgebracht werden soll.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Stufe stromaufwärts und stromabwärts je en eine ebene I&rtie der Innenfläche anschllessen. Auf diese Weise kann der ganze konkave Abschnitt der Innenfläche durch die eine Stufe - oder auch eine Serie aufeinanderfolgender Stufen - ersetzt werden, so dass die ganze Innenfläche aus ebenen Flächenpartien zusammengesetzt ist. Entsprechend kann von der relativ aufwendigen Bearbeitung einer gekrümmten Innenfläche abgesehen werden, was die Herstellung der Lippe wesentlich vereinfacht.

Um ein Absetzen von Stoffasern in der bezüglich der Krümmung peripheren Ecke der Stufe zu verhindern, kann die Stirnfläche der Stufe mit dem an sie peripher anschliessenden Abschnitt der Innenfläche über eine hohlkehlenartige Eckpartie verbunden sein.

Um die Strömungsverhältnisse innerhalb des Düsenkanals zu beeinflussen und die Feineinstellung des Ausgangsspaltes zu erleichtern, ist es zweckmässig, wenn mindestens eine der Lippen gegenüber der anderen Lippe beweglich angeordnet ist.

Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Flg. 1 eine erfindungsgemäss ausgebildete Stoffauflaufvorrichtung in einem Teilquerschnitt,

Fig. 2 bis 4 weitere Stoffauflaufvorrichtungen in entsprechenden Teilschnitten, je in einer anderen Ausführungsform, und

Fig. 5, 6 und 7 Einzelheiten aus den Fig. 1, 2 und 3, je

in.einer grösseren Darstellung.

Die Stoffauflaufvorrichtung nach der Fig. 1 enthält eine Verteilleitung 1, welche an eine nicht weiter dargestellte Zuführleitung für die Stoffflüssigkeit angeschlossen ist und an welche sich seitlich eine Führungseinrichtung 2 mit zylindrischen Oeffnungen 3 anschliesst. Eine entsprechende Verteilleitung, welche nicht zum Gegenstand der Erfindung, gehört, ist z. B. aus der DE-AS 26 07 823 bzw. der entsprechenden US-PS 4 087 321 (P.4991) bekannt.

Die Achsen der Oeffnungen 3 stehen in einem spitzen Winkel

θ zu einer geraäss Pfeil 16 beweglichen, bandförmigen Entwässerungsfläche 17 einer nicht wejter dargestellten Blattbildungseinrichtung einer Papiermaschine. An die FUhrungs- einrichtung 2 schliesst sich ein zu einem Ausgangsspalt 4 konvergierender Düsenkanal 5 an, welcher durch zwei an der Führungseinrichtung 2 befestigte starre Lippen 6 und 7 begrenzt ist. Die in der Fig. 1 obere Lippe 6 weist eine parallel zu den Achsen der Oeffnungen 3 verlaufende ebene Innenfläche auf und ist an ihrer Spitze mit einer entsprechend den Pfeilen 8 verschiebbaren und feststellbaren Blende 10 versehen, durch welche die Breite S des Ausgangsspaltes 4 eingestellt wird. Die in der Flg. 1 untere Lippe 7 weist an ihrer Innenfläche einen zur Stoffflüssigkeit konkaven Abschnitt 11 auf, welcher durch in der Hauptströmungsrichtung gemäss Pfeil 12 verlaufende, gekrümmte Bezugslinien 13 bestimmt ist und welcher in eine gegen den Ausgangsspalt 4 hin sich erstreckende, zur Entwässerungsfläche 17 parallel verlaufende ebene Teilfläche 7d der Innenfläche der Lippe'7 übergeht.

Der konkave Abschnitt 11 der Innenfläche weist drei in der Strömungsrichtung hintereinander liegende Stufen 14 auf,

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welche je durch eine ebene Teilfläche 7a bzw. 7b bzw. 7c der Innenfläche und eine dem Ausgangsspalt 4 zugekehrte, zu diesem parallel verlaufende Stirnfläche 15 gebildet sind. Dabei liegen die zwischen den StirnflächenlS und den an sie stromabwärts anschliessenden Teilflächen 7b, 7c und 7d gebildeten, bezüglich der Krümmung peripheren Ecken der Stufen 14 im Bereich der Bezugslinien 13.

Die Teilflächen 7a, 7b und 7c sind je in einem stromabwärts abnehmenden Winkel gegen die Teilfläche 7d geneigt und bilden mit der gegenüberliegenden Partie der Innenfläche der Lippe 6 je einen konvergierenden Kanalabschnitt.

Bei dieser Ausführung wird eine durch die Bezugslinien 13 bestimmte, gedachte konkave Bezugsfläche durch die drei hintereinander liegenden Stufen 14 und die Spitze der Lippe 7 ersetzt.

Im Betrieb·wird der Stoffauflaufvorrichtung durch die Ver-•teilleitung 1 Stoffflüssigkeit zugeführt, welche durch die Oeffnungen 3 gleichmässig über die in der Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene gemessene Breite des Düsenkanals 5 verteilt, im Bereich des konkaven Abschnitts 11 in die Richtung parallel zur Entwässerungsfläche 17 umgelenkt und durch den Ausgangsspalt 4 auf die Entwässerungsfläche aufgebracht wird.

Beim Durchströmen des Düsenkanals 5 wird die Stoffflüssigkeit jeweils in den Bereichen der Teilflächen 7a, 7b, 7c und 7d kontinuierlich beschleunigt, wobei aufgrund der starren Ausbildung der Lippen 6 und 7 die Querschnitte des Düsenkanals 5 und des Ausgangsspaltes 4 konstant gehalten werden und ein Ausweichen einer der Lippen 6 und 7 verhindert wird. In den entlang den Stufen 14 strömenden Randbereichen der Stoffflüssigkeit werden jeweils im Beiden der Stirnflächen 15 Mikroturbulenzen erzeugt, welche

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bei entsprechend scharfkantig ausgebildeten freien Ecken der Stufen 14 ein Ablösen der Strömung zumindest von den Stirnflächen 15 bewirken.

Dadurch werden vorteilhaft nahe dem Ausgangsspalt 4, d. h. praktisch unmittelbar vor der Blattbildung, im Randbereich der Strömung hohe Scherspannungen erzeugt, welche eine besonders intensive Verwirbelung der in der Stoffflüssigkeit suspendierten Stoffasern, und damit eine gleichmässige, streifenfreie Formation der Stoffasern gewährleisten.

Wie insbesondere aus der Fig. 5 hervorgeht, schliessen die Stirnflächen 15 mit den stromaufwärts benachbarten Teilflächen 7a, 7b und 7c je einen Winkel oi , und mit den stromabwärts benachbarten Teilflächen 7b, 7c und 7d je . einen Winkel β ein. In der voll gezeichneten Stellung der Stirnfläche 15 betragen die Winkel et und fe je etwas über 90°. Entsprechend den gestrichtelt gezeichneten Stellungen 15' und 15'» können die WinkeloC und β je etwa 40° bis 150° betragen. Als besonders strömungsgünstig haben sich Ausführungen mit einer im Vergleich zur Darstellung in der Fig. 1 grösseren Anzahl Stufen erwiesen, deren Höhen H mindestens 2 mm, und deren in der Strömungsrichtung gemessene Längen L je mindestens das Dreifache, vorzugsweise das Fünf- bis Zehnfache, der Höhe H'betragen.

Entsprechend der Darstellung nach der Fig. 2 ist die Verteilleitung 1 mit einer Führungseinrichtung 18 verbunden, welche mit stufenartig ausgeweiteten Durchtrittsöffnungen 20 versehen ist. Der untere Teil der Führungseinrichtung geht in eine starre untere Lippe 21 Über. Am oberen Teil der Führungseinrichtung 18 ist in an sich bekannter Weise eine den Düsenkanal 5 begrenzende, starre obere Lippe 22 um einen parallel zum Ausgangsspalt 4 verlaufenden zylindrischen Teil 23 schwenkbar angelenkt. Die Lippe 22 weist

eine konvexe Unterseite auf und ist gegenüber der Lippe 21 über ein Gestänge 24 verstellbar, das mit einer nicht dargestellten Einstellvorrichtung verbunden ist. Bei dieser Ausführung liegen die bezuglich der Krümmung inneren, freien Kanten der Stufen 14 im Bereich der Bezugslinien 13. Ueber das Gestänge 24 wird in bekannter Weise die Breite S des Ausgangsspaltes 4 eingestellt.

Bei der Ausführung nach der Fig. 3 ist die Führungseinrichtung 18 als offener Verbindungskanal ausgebildet, der

•10 z. B. an einen nicht dargestellten Behälter angeschlossen ist. Der untere Teil der Führungseinrichtung 18 geht in eine Lippe 27 über, welche in dem durch die Bezugslinien 13 bestimmten, gewölbten Bereich ihrer Innenfläche mit Stufen 28 versehen ist, die je durch eine der Hauptströmungsrichtung gemäss Pfeil 12 entgegengerichtete Stirnfläche 30 und eine an diese stromabwärts anschliessende Teilfläche 27b bzw. 27c bzw. 27d der Innenfläche der Lippe 27 gebildet sind. Auch die Teilflächen 27b und.27c sind je - im Vergleich zur stromaufwärts benachbarten Teilfläche 27a bzw. 27b - in einem kleineren Winkel gegen die zum Ausgangsspalt 4 führende Teilfläche 27d geneigt.'Im Bereich dieser Stufen 28 wird eine besonders intensive Verwirbelung der in der Randströmung befindlichen Stoffasern - bei im übrigen praktisch ungestörtem Verlauf der Randströmung - erzielt, wenn die Stirnflächen 30 je in einem Winkel von etwa 40° bis 90° zur jeweils stromaufwärtigen Teilfläche 27a bzw. 27b bzw. 27c stehen.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungen erweisen sich als . besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit Sekundärstoffauflaufen, durch welche die zu bildende Schicht in bekannter Weise jeweils auf eine bereits auf der Entwässeiungsflache 17 befindliche erste Schicht aufgebracht wird.

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Die Stoffauflaufvorrichtung nach der Fig. 4 enthält einen Zuführkanal 33 für die Stoffflüssigkeit, welcher durch eine Trennwand 34 in zwei parallele Teilkanäle unterteilt ist und an welchen ein zum Ausgangsspalt 4 konvergierender Düsenkanal 35 anschliesst. Der Düsenkanal 35 ist durch zwei zueinander symmetrische Lippen 36 begrenzt, welche je einen an den Zuführkanal 33 ansChilessenden konkaven Abschnitt 11 und einen an diesen stromabwärts anschliessenden, zur Strömung konvexen Abschnitt 37 aufweisen. Bei dieser Ausführung sind die beiden konkaven Abschnitte 11 je durch die ebenen ,Teilflächen 7a, 7b und 7c und Stirnfläche 15 gebildet.

Entsprechend der Darstellung in den Fig. 6 und 7 können • die Stirnflächen 15 und 30 der Stufen 14 bzw. 28 jeweils auch über eine hohlkehlenartige Eckpaftie 4 0 in die an sie bezüglich der Krümmung peripher anschliessende Teilfläche der Innenfläche übergehen. Anstelle derartiger Abrundungen können an den entsprechenden Ecken auch etwa kehlnahtartige Füllungen vorgesehen sein.

Claims

Patentansprüche

( 1.) Stoffauflaufvorrichtung für eine Papiermaschine, mit Einern Zuführkanal für die Stoff flüssigkeit, andeisjch ein zu einem Ausgangsspalt konvergierender Düsenkanal anschliesst, welcher'durch zwei Lippen begrenzt ist, von denen eine an ihrer Innenseite mindestens eine quer zur Hauptströmungsrichtung der Stoffflüssigkeit verlaufende Stufe aufweist, welche durch eine in einer der Hauptströmungsrichtung entsprechenden Längsrichtung verlaufende, im wesentlichen ebene Teilfläche der Innenfläche und eine quer zur Hauptströmungsrichtung gestellte Stirnfläche gebildet ist, dadurch gekennzeichnet , dass die Stufe (14, 28) in einem zur Stoffflüssigkeit konkaven' Abschnitt (11) der Innenfläche angeordnet ist, welcher durch in der Hauptströmungsrichtung (Pfeil 12) gekrümmt verlaufende, gedachte Bezugslinien (13) bestimmt ist, in deren Bereich eine Ecke der Stufe (14, 28) liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe (14, 28) zwischen einer in einem spitzen Winkel ( θ ) zu einer bandförmigen, beweglichen Entwasserungsfläche (17) durchströmbaren Führungseinrichtung (3, 18, 20) für die Stoffflüssigkeit und einer zumindest annähernd parallel zur Entwässerungsfläche (17) gegen den Ausgangsspalt (4) hin verlaufenden Partie (7d, 27d) der Innenfläche angeordnet ist»
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe (14, 28) stromaufwärts und stromabwärts je an eine ebene Partie (7a, 27a, 7d, 27d) der Innenfläche anschliesst.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (15, 30) der Stufe (14, 28) mit dem an sie peripher anschliessenden Abschnitt

-H-

(7b, 7c, 7dj 27a, 27b, 27c) der Innenfläche über eine hohlkehlenartige Eckpartie (40) verbunden ist.

5, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Lippen (22) gegenüber der anderen Lippe beweglich angeordnet ist.