DE587164C - Vorrichtung zur Regelung einer ueber ein Wehr stroemenden Fluessigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung der Menge einer über ein Wehr strömenden Flüssigkeit oder eines Gemisches einer Flüssigkeit mit festen, in ihr aufgeschwemmten Stoffen, wie sie beispielsweise bei der Papierherstellung vorkommen und bezweckt eine Konstanthaltung der Flüssigkeitsmenge oder der in der Flüssigkeit enthaltenen absoluten Fasermenge.

Der neuen Vorrichtung wird, wie es sonst bei der Regelung von Flüssigkeitsströmen auf konstante Menge üblich ist, die Flüssigkeit in überschießender Menge zugeleitet. Neu an ihr ist, daß die Überfallkante.des Wehrs um einen innerhalb der Breitenausdehnung des Stromes liegenden Drehpunkt schwenkbar ist und sich auf diese Weise mehr oder weniger schief einstellen läßt. Die Folge davon ist, daß auf der ausgeschwenkten Seite eine größere Überfall-

ao höhe sich einstellt und dadurch ein stärkerer Abfluß stattfindet, als wenn der Überfall in Mittelstellung steht, und auf der eingeschwenkten Seite ein geringerer Abfluß als bei Mittellage. Bringt man nun unterhalb des

Überfalls (hinter demselben, im Sinne der Strömung) eine Rinne an, die man in der Nähe des Drehpunktes des schwenkbaren Überfalls unterteilt und deren Teilinhalte man nach den beiden Seiten getrennt abführt, so erhält man

bei geeigneter Abhängigkeit der .Überfalleinstellung von der Höhe des Oberspiegels in der einen Teilrinne einen Flüssigkeitsstrom von konstanter Menge, und zwar ist dies auf der Seite der Fall, wo die Ein- und Auswärtsbewegung von Überfallkante und Oberspiegel gleichsinnig vor sich geht. Auf der gegenüberliegenden Seite der geteilten Rinne fließt alsdann ein Strom mit schwankender Flüssigkeitsmenge ab, dessen Beschaffenheit unbeachtlich ist und der zur Quelle zurückgeführt werden kann.

Wo es darauf ankommt, möglichst wenig toten Umlauf zu haben, kann der Überfallteil für den konstanten Stromanteil breiter gewählt werden als der für den Überschußteil. Auch braucht die Überfallkante nicht geradlinig zu sein, vielmehr kann sie für die beiden gegenüberliegenden Teile auch stufenförmig abgesetzt oder kurvenförmig ausgebildet werden.

Das Verschwenken der Überfallkante wird erfindungsgemäß von dem bekannten, die Stauhöhe der Flüssigkeit vor dem Wehr messenden Schwimmer abhängig gemacht. Die Übertragung der Bewegung vom Schwimmer auf den Überfall kann unmittelbar oder wie es sonst bei Regelvorrichtungen zur Übertragung des Regelimpuises auf das Regelorgan üblich ist, durch Vermittlung eines Servomotors geschehen, doch ist es ein besonderer Vorteil des Erfindungsgegenstandes, daß der letztere Umweg im allgemeinen nicht erforderlich ist.

Eine weitere Anwendung des Erfindungsgedankens besteht darin, daß er für die Regelung eines Stoff-Wasser-Gemisches auf konstante Menge des im Gemisch befindlichen absoluten Fasergehaltes je Zeiteinheit nutzbar gemacht werden kann.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Abb. ι eine teilweise im Schnitt gehaltene . Ansicht der Vorrichtung von vorn, gegen die Stromrichtung gesehen,

Abb. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Abb. i,

Abb. 3 eine Draufsicht.

Das Gerinne A ist durch eine quergehende

Stauwand A ^x versperrt, an der ein beweglicher

Überfall B um einen Zapfen C drehbar angeordnet ist. In das Gerinne A taucht von oben ein Staukörper D ein, der den in Richtung des Pfeiles χ ankommenden Flüssigkeitsstrom nach unten zwingt, um ihn an der der Stauwand A ^x zugekehrten Seite wieder nach aufwärts strömen zu lassen (Pfeil y). Unterhalb der Stauwand A ^τ ist eine tiefer liegende Rinne A ² angebracht, in

welcher die Flüssigkeit durch Überfall über die Stauwand hineingelangt.

In die Rinne A² ist in der Nähe des Drehao zapfens C eine mit ihrer Fläche in der Strömungsrichtung liegende Trennwand A³ eingebaut, die den überfallenden Flüssigkeitsstrom in zwei Teile teilt, die aus der Rinne A ² nach den beiden Seiten getrennt abgeführt werden. Oberhalb der Stauwand A ^x mit der beweglichen Überfallkante B ist ein Schwimmer E angebracht, der beim Ausführungsbeispiel die Form einer hohlen mit Leisten besetzten Walze hat. Diese Walze ist mit einem ihrer Zapfen e¹ auf der Seitenwand A ⁴ des Gerinnes gelagert, und zwar derartig, daß sie sich entsprechend der verschiedenen Höhenlage, die durch den Flüssigkeitsspiegel oberhalb der Staukante hervorgerufen wird, schräg einstellen kann. Das gegenüberliegende Ende E ist mit einem Zapfen e² in einem Hebel F drehbar gelagert, der seinerseits um einen an der Seitenwand A ⁵ des Gerinnes befestigten Bolzen a⁶ drehbar gelagert und mittels einer Verbindungsstange f¹ mit dem ihm zugewandten Ende des beweglichen Überfalls B verbunden ist.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende.

Die auf der Oberseite der Stauwand A^x ankommende Flüssigkeitsmenge bestimmt unter Berücksichtigung der Breite der Gesamtanordnung die Stauhöhe und damit die in der Zeiteinheit in die unterhalb liegende Rinne A ² insgesamt übertretende Menge. Es sei für den Fall der gewünschten konstanten Mengenförderung beispielsweise angenommen, daß der bewegliche Überfall B, gehalten durch den Auftrieb des Schwimmers E, sich in waagerechter Lage befindet und auf die ganze Breite des Überfalls für die Längeneinheit gleiche Flüssigkeitsmengen übertreten. Dieser Zustand bleibt unverändert, solange die zufließende Flüssigkeitsmenge dieselbe bleibt. Erhöht sie sich, so erfährt infolge des zunehmenden Staues der Schwimmer E einen Auftrieb, wodurch er mittels seiner Verbindung mit dem beweglichen Überfall B diesen auf der Seite ihrer gemeinsamen Verbindung anhebt und ihn gleichzeitig auf der anderen Seite des Stoffstromes senkt. Dadurch entsteht hinter dem angehobenen Teil des beweglichen Überfalls eine erhöhte Flüssigkeitsstauung, die eine geringere Überfallmenge zur Folge hat; auf der entgegengesetzten Seite des beweglichen Überfalls B hingegen vergrößert sich der Überfallquerschnitt und die Flüssigkeitsmenge nimmt dort zu.

Die Gesamtanordnung ist in diesem Fall so getroffen, daß der Flüssigkeitsstrom mit konstanter Menge auf der Seite entnommen wird (auf Abb. ι in Richtung des Pfeiles z¹), auf der der bewegliche Überfall bei· wachsendem Zustrom angehoben wird. Die auf der entgegengesetzten Seite der Trennwand A ³ überfallende Wassermenge ist variabel; sie wächst im vorliegenden Falle und wird dem Abwasser zu- oder zur Quelle zurückgeführt. Ihre Variationen sind für den konstanten Strom belanglos. Im umgekehrten Falle einer geringeren Zufuhr im Hauptstrom tritt auch in der Regelvorrichtung sinngemäß das umgekehrte ein. Der sich niedriger einstellende Oberspiegel veranlaßt ein Senken des Schwimmers, ein gleichzeitiges Senken des beweglichen Überfalls auf derselben Seite, damit eine Vergrößerung des Überfallquerschnittes auf der Seite des konstanten Abstromes, wodurch wiederum ein Ausgleich für die geänderte Zunußmenge zustande kommt, und zwar diesmal Hand in Hand mit einer an sich belanglosen entsprechenden Verminderung der Flüssigkeitsmenge im gegenüberliegenden Teil der Rinnet ².

Soll die beschriebene Vorrichtung, wie weiter unten ausgeführt, für die Regelung eines Faserstoff-Wasser-Gemisches auf konstante Menge des im Gemisch befindlichen absoluten Fasergehaltes je Zeiteinheit nutzbar- gemacht werden, so gewinnt für diesen Fall der sonst bei Wehrmessungen bekannte, in den Oberstrom eintauchende Staukörper D eine besondere Bedeutung, der den Strom in Richtung des Pfeiles y umlenkt, so daß unterhalb des Schwimmers E eine mindestens teilweise nach aufwärts gerichtete Strömung entsteht. Will man nämlich auf konstante Mengen des Fasergehaltes regeln, so ist mit dem statischen Auftrieb allein nicht auszukommen, weil sich dieser durch verschiedenen Gehalt der Flüssigkeit an Fasern praktisch nicht ändert. Etwas anderes aber ändert sich mit wechselndem Fasergehalt, und das ist die Zähigkeit des Gemisches, die sich mit zunehmendem Fasergehalt vergrößert. Diese'115 äußert sich auf Strömungswiderstände in der Weise, daß sich bei gleichbleibender Strömungsgeschwindigkeit die Wandreibung vergrößert, ein Umstand, auf den auch schon früher Regelungsvorrichtungen für Konstanthaltung der Fasermenge gegründet worden sind.

Für den angegebenen Zweck der Konstant-

haltung des absoluten Fasergemisches eines im Überschuß ankommenden Stoffstromes ist die Wirkung des Schwimmers derartig, daß er außer dem statischen Auftrieb der Flüssigkeit an sich bei zunehmendem Fasergehalt infolge der aufwärts gerichteten Strömung auch noch einen zusätzlichen dynamischen Auftrieb erfährt, wobei eine Verstellkomponente für den beweglichen Überfall der zunehmenden GesamtfLüssigkeitsmenge und die durch den dynamischen Auftrieb erzeugte andere Verstellkomponente der Zunahme des Fasergehaltes entspricht.' Bleibt die Gesamtfiüssigkeitsmenge des Zuflußstromes unverändert und erhöht sich beispielsweise lediglich der spezifische Fasergehalt des Stoff-Wasser-Gemisches, so bewegt sich der Schwimmer ohne - eigentliche Änderung seines statischen Auftriebes durch den verstärkten Anprall der Faserteilchen nach aufwärts und veranlaßt im Sinne der früher beschriebenen Wirkungsweise eine Verringerung des Überfallquerschnittes an der ■Überströmstelle in dem Maße, wie es dem vergrößerten Fasergehalt entspricht, so daß die in der unteren Rinne A ² in Richtung des Pfeiles ζ abzunehmende Stoffmenge absolut zwar schwanken kann, jedenfalls aber eine stets gleichbleibende Menge von Faserteilchen mitführt, wie dies für gewisse Zwecke bei der Papierherstellung unerläßlich ist.

Für den letztbeschriebenen Zweck der Stoffregelung haben sich die auf den walzenförmigen Schwimmer aufgesetzten längsgehenden Rippen als besonders vorteilhaft erwiesen. Sie bieten der Haftfähigkeit der im Strom schwimmenden Faserteilchen einen größeren Widerstand als ein glatter Schwimmkörper und verbessern dadurch die Wirkung; zudem wird durch sie erreicht, daß der Schwimmer E in einer regelmäßigen Drehbewegung gehalten wird, die die Gleichmäßigkeit des unter ihm durchfließenden Stoffstromes begünstigt und das Spinnen oder Anhaften von Fasern, das bei einem feststehenden Schwimmer stets eine gewisse Gefahr bildet, vermeidet.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zur Regelung der Menge einer über ein Wehr oder unterhalb desselben durchströmenden Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß das Wehr, um eine zu seiner Längenausdehnung senkrechte Achse drehbar ist, die die überfallende Flüssigkeit aufnehmende Rinne eine die Flüssigkeit in der Nähe der Drehachse teilende Wand hat, und die Verstellung des Wehrs durch den bekannten, die Stauhöhe über der Überfallkante messenden Schwimmer oder einen Widerstandskörper erfolgt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Regelung eines Stoff-Wasser-Gemisches (z. B. bei Papiermaschinen) auf konstante Menge des im Gemisch enthaltenen Stoffes, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer

   ' (E) außer seinem statischen einen dynamischen Auftrieb durch die Flüssigkeitsströmung erhält.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Regelung eines Stoff-Wasser-Gemisches (z.B.bei Papiermaschinen) auf konstante Menge des im Gemisch enthaltenen Stoffes, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Überfallkante der Widerstandskörper Verwendung findet.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung durch einen Staukörper (D) vor dem Wehr eine wesentlich aufwärts gerichtete Komponente erhält.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (E) als Walze ausgebildet ist, die oberhalb der Überfallkante (B) quer zur Stromrichtung auf dem Stoffstrom liegt und an ihren beiden Enden drehbar gelagert ist, wobei mindestens das eine (e²) ihrer Enden sich frei auf und ab bewegen kann und von dem Lager (F) dieses Walzenendes die auf und ab gehende Bewegung der schwenkbaren Überfallkante (B) abgeleitet wird.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmerwalze (E) auf ihrem Umfang mit achsenparallelen Rippen besetzt ist.
7. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das auf und ab bewegliche Lager (F) der Schwimmerwalze (E) an einem Hebel (f¹) angreift, mit dem außerdem das auf derselben Seite des Stoffstromes liegende Ende der Überfallkante (B) verbunden ist.
8. 8. Verfahren zur Regelung des Rührbüttenstoffes an Papiermaschinen auf konstante Menge des in einem Stoffstrom enthaltenen absoluten Fasergehaltes, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Stoffkonzentration ausgehende Impuls für die Mengenregelung in unmittelbarer Nähe der Regelvorrichtung für die Gesamtmenge abgeleitet wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen