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Strömungsgleichrichter für die Stoffwasserspeisung von Langsieb- und
Zylindermaschinen der Papier- und verwandten Industrien Die Erfindung bezieht sich
auf die Anwendung der bekannten Vorrichtung, bestehend aus einer Achse, auf welcher
vorzugsweise ebene Scheiben rechtwinklig zur Achse und in kleinen Abständen nebeneinandergereiht
sind. Diese Vorrichtung, in folgendem Strömungsgleichrichter genannt, ist imZuleitungskanal
innerhalb des Flüssigkeitsstromes rechtwinklig zur Strömungsrichtung angeordnet
und tun seine Achse drehbar. Der Strömungsgleichrichter dient zur Herbeiführung
einheitlicher Strömungsrichtung und Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Stoffwasserstrotnes
an wichtigen Stellen des Zuleitungskanals, z. B. vor der Auflaufschleuse der Langsieb-
und Zylinderpapiermaschine.
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Die Wirkung des Strömungsgleichrichters beruht im wesentlichen auf
dem richtunggebenden Einfluß der gleichgerichteten Scheiben auf die ankommende turbulente
Strömung und ferner auf dem beschleunigenden oder verzögernden Einfluß der umlaufenden
Scheiben mittels Flächenreibung auf die ankommenden unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten.
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Die weitgehende Erreichung des Zweckes des Strömungsgleichrichters
ist aber nur dann gewährleistet, wenn seine vorstehend gekennzeichneten Einwirkungen
auf den Flüssigkeitsström an allen Stellen der Strömungsbreite und der Strömungstiefe
annähernd gleichartig und gleichmäßig sind. Dies trifft bei den bekannten Strömungsgleichrichtern
nicht zu. Mangels einer besonderen und zweckdienlichen Lenkung des Durchflusses
breitet sich der Flüssigkeitsstrom im Zuge des Durchflusses beiderseits der Achse
über den ganzen Durchmesser der Scheiben aus. Dadurch entstehen gleichzeitig gleichläufige
bis gegenläufige Bewegungsrichtungen zwischen dem Flüssigkeitsstrom und den umlaufenden
Scheiben des Strömungsgleichrichters innerhalb des Strömungsprofils. Daraus folgen
die verschiedenartigsten Relativgeschwindigkeiten undRelativrichtungen, welche ungleichartige
und ungleichmäßige Einwirkungen auf den Flüssigkeitsstrom hervorrufen, so daß anstatt
der erstrebten stabilen und vorwiegend laminaren Strömung eine labile und turbulente
Strömung entsteht. Dabei ist die Wirbelstraße, die sich im Ablauf hinter der Achse
des Strömungsgleichrichters bildet, besonders störend für den erstrebten Zweck.
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Daraus ergibt sich, daß die ihren Zweck erfüllende Wirkung des Strömungsgleichrichters
nicht mit dem Vorhandensein allein der umlaufenden Achse mit den gleichgerichteten
Scheiben gewährleistet ist, sondern daß es zusätzlicher Mittel bedarf, welche die
vorliegende Erfindung umfaßt. Die Erfindung besteht darin, durch Sperr- und Leitglieder,
in Verbindung mit der Kanalwandung, den
Durchfluß im Strömungsgleichrichter
auf eine Seite der Achse zu beschränken und durch die Form und die Anordnung der
Sperr- und Leitglieder, in Verbindung mit der Kanalwandung, dem Durchfluß durch
den Strömungsgleichrichter ein strömungsgemäßes Profil zu geben, welches einen vorwiegend
laminaren Verlauf der Strömung begünstigt. Damit wird erreicht, daß die Einwirkungen
des Strömungsgleichrichters auf den Flüssigkeitsstrom an allen Stellen der Strömungsbreite
und der Strömungstiefe vorwiegend gleichartige und gleichmäßige sind und daß die
Strömung stabil verläuft. Erst so ist gewährleistet, daß sich die willkürliche Änderung
der Drehrichtung und der Drehzahl des Strömungsgleichrichters als Abstufung seines
Wirkungsgrades auswirkt.
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Die Mittel, welche die Erfindung anwendet, sind in folgendem beschrieben.
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Die Abb. i, a und 3 zeigen in Querschnitten Beispiele des Strömungsgleichrichters
in Verbindung mit der Auflaufschleuse der Langsiebpapiermaschine. Es stellen dar:
Abb. i eine Anordnung für eine geringe Stauhöhe des Stoffwassers bei einer Papiermaschinemit
geringer Arbeitsgeschwindigkeit, die Abb. a eine Anordnung für die größere Stauhöhe
einer Papiermaschine mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit. Abb. i zeigt gleichzeitig,
wie zwei Strömungsgleichrichter zur Verstärkung oder Verteilung ihrer Wirkung hintereinander
angeordnet werden können. Abb. 3 zeigt eine Anordnung, bei der zwei Strömungsgleichrichter
parallel geschaltet sind.
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Der Strömungsgleichrichter besteht aus der Achse a, auf der, konzentrisch
und rechtwinklig zu ihr, die Scheiben b in nicht zu großem Abstand voneinander und
in solcher Anzahl aufgereiht sind, als der Breite des Zuleitungskanals c entspricht.
Die Achse a mit den aufgereihten Scheiben b ist rechtwinlcligzurStrömungsrichtung
und annähernd waagerecht im Zuleitungskanal c der Langsieb- oder Zylindermaschine
angeordnet; in den gezeigten Ausführungsbeispielen unmittelbar vor der Auflaufschleuse
o, welche sich oberhalb der Brustwalzei mit dem Maschinensieb k befindet.
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Von dieser bekannten Vorrichtung ausgehend, sind gemäß der Erfindung
Sperr- und Leitglieder wie die Platten e oder die Stäbe f und g als Ersatz der Platten
e angeordnet, welche von der Stauwand d oder der Wandung des Kanals c oder dem Flüssigkeitsspiegel
aus zwischen den Scheiben b entlang bis annähernd an die Achse a oder darüber hinaus
reichen. Die Platten e oder die Stäbe f und g haben annähernd die
Dicke des Abstandes der Scheiben b, so daß sie die Zwischenräume zwischen den Scheiben
b bis auf enge Spalte ausfüllen und an diesen Stellen den Durchfluß des Stoffwassersnahezuabsperren.
DieAnordnungund Form der Platten e oder der Stäbe f und g ist, wie
dargestellt, zweckmäßig so zu wählen, daß die Achse a entweder ganz außerhalb oder
doch an den Rand des Durchflußprofils zu liegen kommt und die Einleitung des Stoffwassers
in den Strömungsgleichrichter, besonders aber die Überleitung des Stoffwassers aus
dein Strömungsgleichrichter in die Ausmündung der Auflaufschleuse o, strömungsgemäß
erfolgt. Vielfach genügt die Anordnung allein der Stäbe f, um diesen Zweck zu erreichen.
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Mit der Anordnung der Platten e oder der Stäbe f und g sind die entscheidensten
Nachteile des bekannten Strömungsgleichrichters beseitigt; die Achse ist aus ihrer
wirbelerzeugenden Lage inmitten des Durchflußprofils an dessen Rand verlegt, und
der Durchfluß iin Strömungsgleichrichter vollzieht sich auf einer Seite der Achse
a und zweckmäßig höchstens in Tiefe des Halbmessers der Scheiben b. Es ist auf diese
Weise gewährleistet, daß im Durchflußprofil entweder nur vorwiegend gleichläufige
oder nur vorwiegend gegenläufige Bewegungsrichtungen zwischen demFlüssigkeitsstrom
und den umlaufenden Scheiben b vorhanden sind entsprechend der gerade gewählten
Drehrichtung des Strömungsgleichrichters und ferner, daß die Strömung stabil verläuft.
Erst damit ist die bei dem bekannten Strömungsgleichrichter nicht vorgesehene Möglichkeit
geschaffen, durch Wechsel der Drehrichtung größere oder geringere Relativgeschwindigkeiten
und vermittels derFlächenreibung einen größeren oder geringeren Strömungswiderstand
wirksam werden zu lassen.
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Auch die in ähnlicher Weise wirksam zu machende Änderung der Drehzahl
des Strömungsgleichrichters Bringt brauchbare Auswirkungen erst bei den stabilen
Strömungsverhältnissen, wie sie durch die Lenkung des Durchflusses im Strömungsgleichrichter
gemäß der Erfindung herbeigeführt werden.
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Mit den Mitteln der Erfindung kann die Beschleunigung des Durchflusses
bis zur Umsetzung in hydraulischen Druck gesteigert werden, indem die Voreilung
der Umlaufgeschwindigkeit der Scheiben b über die Durchflußgeschwindigkeit gesteigert
wird. Mit der entgegengesetzten Maßnahme ist natürlich auch die entgegengesetzte
Wirkung erzielbar. Auf solche Weise ist es möglich, diedynamische Auswirkung ungeeigneter
hydraulischer Zustände vor der Auflaufschleuse, z. B. zu geringeGeschwindigkeitshöhe,
durch Beschleunigung des Stoffwassers mittels Erhöhung der Drehzahl des Strömungsgleichrichters
zu berichtigen. Das ist wichtig, wenn die notwendige Geschwindigkeitshöhe nicht
vorhanden
oder wenn diese aus irgendwelchen Gründen unerwünscht
ist, z. B. wegen der dann eintretenden Entmischung des Stoffes.
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Die Drehrichtung und die Drehzahl des Strömungsgleichrichters können
durch geeigneten Antrieb des Strömungsgleichrichters, z. B. mittels Elektromotors
oder Zwischenschaltung eines Schaltgetriebes, umsteuerbar und in weiten Bereichen
veränderlich gemacht «erden.
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Die Größe des Strömungswiderstandes im Strömungsgleichrichter, d.
h. sein Wirkungsgrad, ist jedoch nicht nur bedingt durch die Relativgeschwindigkeiten
zwischen dem Flüssigkeitsstrom und den Scheiben b, sondern auch durch die Größe
der von ihnen dargebotenen Reibungsfläche. Bei gegebener Zahl und Größe der Scheiben
ist die Größe der dargebotenen Reibungsfläche im wesentlichen proportional der Länge
des Weges, welchen der Flüssigkeitsstrom innerhalb des Strömungsgleichrichters zurückzulegen
gezwungen ist. Um die Länge des Weges auch im Betriebszustand, entsprechend den
wechselnden Betriebsverhältnissen, beeinflussen zu können, sind gemäß der Erfindung
weitere Sperr- und Leitglieder, wie die Deckel 1, an den Gelenkbändern sra oder
an der Welle ia drehbar angeordnet. In der dargestellten Endlage sperren die Deckel
Z den Eintritt des Stoffwassers in den von ihnen bedeckten Teil des Strömungsgleichrichters
und zwingen so das Stoffwasser, den entsprechend längeren Weg innerhalb des Strömungsgleichrichters
zurückzulegen. Jede weiter abgedrehte Lage des Deckels I gestattet dein Stoffwasser
eine mehr oder weniger große Abkürzung des Weges innerhalb des Strömungsgleichrichters.
Dem entspricht eine mehr oder weniger große Abminderung des Strömungswiderstandes.
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In Verbindung mit der Wandung des Kanals c oder der Stauwand d sind
ferner Sperrglieder wie die Stifte 1a angeordnet, derart, daß sie einzeln oder gruppenweise
verstellbar, z. B. mittels Gewinde, mehr oder weniger tief in die Zwischenräume
zwischen den Scheiben b eingeführt «-erden können. Obgleich zwischen den Stiften
la und den Scheiben b ein kleiner Spielraum vorhanden ist, um Reibung zu
vermeiden, erfüllen die Stifte h dennoch ihren Zweck, den Durchgang zwischen den
betreffenden Scheiben b mehr oder weniger zu sperren, um damit die Verteilung des
Stoffwassers auf das 'Maschinensieb örtlich beeinflussen zu können. Natürlich kann
diese Beeinflussung auch in der herkömmlichen Weise, zum Beispiel durch Veränderung
der Spaltweite des Mundstückes der Auflaufschleuse o, erfolgen.
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Zur Verstärkung oder Verteilung der Wirkung oder in Anpassung an die
Gestaltung der Auflaufschleuse können mehrere Strömungsgleichrichter hintereinander
oder übereinander angeordnet, d. h. parallel geschaltet sein.
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Insoweit der Strömungsgleichrichter nicht unmittelbar mit der Auflaufschleuse
verbunden ist, wie z. B. bei dem vorgeschaIteten Strömungsgleichrichter der Abb.
i, ist der Zweck der Erfindung auch ohne besondere Leit- und Sperrglieder im wesentlichen
erfüllt, wenn die Achse a außerhalb oder doch nicht erheblich unter dem Strömungsspiegel
liegt.
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Die Verbindung des Strömungsgleichrichters mit der 7,vlindermaschine
ist durch seine Wirkungsweise und die gezeigten Ausführungsbeispiele ohne; weiteres
gegeben.
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Der Strömungsgleichrichter ist ferner geeignet zum Einbau in den Flüssigkeitsstrom
von Klär- und Absetzanlagen. Er beseitigt die turbulente Strömung und fördert dadurch
den Klärvorgang.