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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stoffauflaufkasten
einer Papiermaschine gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Die
Herstellung von Papier mit einer guten Qualität und ein stabiler Herstellprozess
bringen hohe Anforderungen in Bezug auf den Stoffauflaufkasten der
Papiermaschine mit sich. Insbesondere wird von einem Stoffauflaufkasten,
der die qualitativen Anforderungen und Produktionsanforderungen erfüllt, erwartet,
dass er dazu in der Lage ist, eine homogene und schwierigkeitsfreie
Lippenabgabe zu erzeugen.
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Verschiedene
Anwendungen im Betrieb und bei weiteren Verfeinerungsprozessen stellen
hohe qualitative Anforderungen an Papier- und Kartonerzeugnisse.
In der Praxis betreffen diese Anforderungen die strukturellen, physikalischen
und optischen Eigenschaften der Erzeugnisse. Um Eigenschaften zu
erzielen, die für
jeden individuellen Zweck geeignet sind, werden die Produktionsprozesse
zu jedem Zeitpunkt für
einen bestimmten Arbeitsbereich optimiert, was Grenzen setzt, wobei üblicherweise
auch die Quantität
der Herstellung begrenzt ist. Somit kann ein Erzeugnis der erwünschten
Art lediglich in einem engen Arbeitsbereich des Produktionsprozesses
hergestellt werden.
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Aufgrund
der Einschränkungen,
die durch den Arbeitsbereich gemacht werden, ist es sehr schwierig,
derartige Änderungen
bei dem Prozess auszuführen,
die eine Steigung der Produktion und eine Verbesserung der Qualität des Erzeugnisses anstreben.
Signifikante Änderungen
erfordern üblicherweise
eine langfristige Forschung und technologische Entwicklung. Prozessänderungen,
die für
eine erhöhte
Produktivität
von dem Herstellprozess erwünscht
sind, sind beispielsweise neue Techniken in Bezug auf eine erhöhte Maschinengeschwindigkeit und
eine minimierte Anwendung von Wasser (eine erhöhte Blattbildungskonsistenz).
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Um
Papier in guter Qualität
herzustellen, sind Anstrengungen unternommen worden, zu verhindern,
dass verschiedene Störungen
wie beispielsweise Wirbel und Konsistenzstreifen aus dem Stoffauflaufkasten
entweichen.
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Derartige
Störungen
können
beispielsweise in Verbindung mit einer Fluidisierung (eine starke
geometrische Änderung)
und bei den Abgabeenden der Rohre von dem Turbulenzgenerator (Störungen von den
Rohrwänden,
wie beispielsweise Wirbel und Konsistenz- und Geschwindigkeitsprofile)
auftreten.
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Aus
diesem Grund sind
- 1) eine Fluidisierung mit
kleinen geometrischen Absätzen
und
- 2) eine geringe rohrspezifische Strömungsrate typischerweise in
dem Stoffauflaufkasten angewendet worden.
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Aus
einer niedrigen Strömungsrate
folgt, dass die durchschnittliche Verweilzeit der Faserpulpe in
dem Stoffauflaufkasten nach der Fluidisierung zu lang ist in Bezug
auf das Vermeiden einer Rückflockung.
Somit wird die Faserpulpe nicht aus dem Stoffauflaufkasten in dem
fluidisierten Zustand abgegeben, der für eine gute Blattbildung erforderlich
ist. Um die Fluidisierung zu verbessern, sind Lamellen in der Tat
für die
Anwendung in dem Stoffauflaufkasten eingeführt worden. Diese Lamellen
sind in dem Lippenkanal montiert und sie bringen mehr Reibungsfläche in dem
Kanal mit sich. Jedoch bezieht sich der wichtigste die Fluidisierung
unterstützende
Effekt der Lamellen auf ihre Endstückturbulenzen. Obwohl diese
Turbulenzen für
die Fluidisierung von Vorteil sind, verursachen sie kohärente Strömungsstrukturen,
die sich langsam abschwächen,
die aber in dem erzeugten Papier sogar sichtbar sind. In der Praxis
sind die hinzugefügte
Reibungsfläche,
die durch die Lamellen mit sich gebracht wird, und die erhöhte Ausstoßrate der
Grenzlagenturbulenz nicht ausreichend, die Strömung zu fluidisieren. Jedoch
ist es mit der Hilfe der Strömungsflächen in
den Strömungskanälen und
mit der Hilfe der Grenzlagenturbulenz möglich, den stark fluidisierten
Zustand zu halten, der in dem Turbulenzgenerator mit sich gebracht
wird. Eine unvollständige (zögerliche)
Fluidisierung, die in vielen Stufen ausgeführt wird, führt zu einer noch nachteilhafteren
Flockenstruktur als eine Fluidisierung, die auf Anhieb ausgeführt wird
und auf einer gesteuerten Verweilzeit basiert.
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Ein
Stoffauflaufkasten gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 ist in der Druckschrift
FI 69 330 B offenbart.
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Der
Stoffauflaufkasten gemäß der vorliegenden
Erfindung unterscheidet sich von den Lösungen des Standes der Technik
dahingehend, dass bei dem Stoffauflaufkasten gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Fluidisierung lediglich einmal in einer Stufe in jeder Rohrleitung
ausgeführt
wird. Somit hat jede Rohrleitung lediglich ein Fluidisierelement.
Wenn die Fluidisierung effektiv ausgeführt worden ist, wird die Strömung beschleunigt
und wird die Fluidisierungshöhe
beibehalten, indem Lamellen und geeignete Strömungsflächen angewendet werden. Durch
das Beschleunigen der Strömung
wird die Verweilzeit der Pulpe in dem Stoffauflaufkasten nach dem
Fluidisierungspunkt so kurz wie möglich gehalten, so dass die Fluidisierungshöhe gut bleibt,
auch wenn die Pulpe an dem Blattbildungssieb beispielsweise in dem Spalt
zwischen den Blattbildungssieben des Spaltformers eintrifft. Somit
hat der Stoffauflaufkasten gemäß der vorliegenden
Erfindung in seinem Turbulenzgenerator 12 in jeder Reihe
von Rohren lediglich einen Fluidisierer, d.h. ein Fluidisierelement,
das zum Fluidisieren der Pulpe verwendet wird. Danach wird die Pulpe
in der Strömungsrichtung
entlang derartiger Strömungsbahnen
geführt,
die keinerlei Absätze oder
andere Stellen aufweisen, die Störungen
bei der Strömung
verursachen würden.
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Der
Stoffauflaufkastenaufbau gemäß der vorliegenden
Erfindung ist durch die Angaben in den Ansprüchen gekennzeichnet.
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Bei
dem Aufbau des Stoffauflaufkastens gemäß der vorliegenden Erfindung
wurde herausgefunden, dass, indem die rohrspezifischen Strömungen von
dem Turbulenzgenerator des Stoffauflaufkastens erhöht werden,
die Papierqualität
verbessert wird und die Blattbildungskonsistenz erhöht werden
kann. Dies ist möglich,
indem mehr Turbulenz in dem Fluidisierer erzeugt wird und somit
eine vollständigere Fluidisierung
als bei herkömmlichen
Stoffauflaufkastenlösungen
mit sich gebracht wird. Die schädlichen Effekte
der erhöhten Turbulenzhöhe werden
beseitigt, indem das Ausmaß der
Wirbelgröße der erzeugten
Turbulenz begrenzt wird.
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Mit
Fluidisierung ist gemeint, dass die Strömungseigenschaften der Fasersuspension
so gestaltet werden, dass sie den Eigenschaften der Wasserströmung entsprechen.
Das heißt,
eine Strömung
in mehreren Phasen verhält
sich wie eine Strömung
in einer einzelnen Phase. Hierbei verhalten sich die Holzfasern,
Füllstoffe
und Feinstoffe in der Fasersuspensionsströmung wie Wasser. Faserklumpen,
d.h. Faserflocken in der Fluidisierung werden aufgebrochen.
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Somit
wird in dem Stoffauflaufkasten gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Fluidisierung lediglich einmal ausgeführt, und ihre Höhe ist hierbei
höher als
bei einem herkömmlichen
Stoffauflaufkasten. Die Fluidisierung wird in einer drehsymmetrischen Rohrerweiterung
ausgeführt.
Jedoch ist die angewendete Gesamtdruckenergie nicht unbedingt höher als
zuvor, da andere Fluidisierungselemente wie beispielsweise Absätze an den
Enden der Turburohre und an den Endstücken der Lamellen minimal gestaltet
sind. Die Fluidisierungshöhe
und somit die minimale Flockengröße werden
gesteuert, indem die Einheit gewählt
wird, die durch die Fluidisierprimärrohre, die Absatzerweiterung
und die Wirbelkammer ausgebildet wird, um die erwünschte Verlustenergie
zu erzeugen. Eine höhere
Fluidisierungshöhe
wird mit einer erhöhten
Energiezufuhr erzielt.
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Die
vorliegende Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und
die grafischen Darlegungen beschrieben. Die Beschreibung der erfinderischen
Theorie ist auf die grafischen Darstellungen gegründet, und
die Darstellungen der Ausführungsbeispiele
des Stoffauflaufkastens der vorliegenden Erfindung zeigen einige vorteilhafte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung, obgleich die vorliegende Erfindung nicht lediglich
auf diese Ausführungsbeispiele
beschränkt
sein soll.
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1 zeigt
eine grafische Darstellung von dem Arbeitsbereich des Standes der
Technik (ein Oval) und dem Arbeitsbereich (ein Rechteck) gemäß der vorliegenden
Erfindung, und die Darstellungen zeigen die Fluidisierungsleistung
von dem Stoffauflaufkasten gemäß der vorliegenden
Erfindung als eine Funktion der Verlustenergie des Fluidisierers. Die
vertikalen Koordinaten zeigen die Flockengröße, während die horizontalen Koordinaten
den Druckverlust zeigen. Die durch verschiedene Markierungen angezeigten
Deskriptoren zeigen verschiedene Aufbauarten.
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2 zeigt
den Rückfluidisierprozess
nach dem Fluidisierer und die zugehörige Verringerung der Fasermobilität. Die Darstellung
ist hierbei so zu lesen, dass die Flockengröße, die sich auf jeden mit
einer durchgehenden Linie gezeigte Deskriptor bezieht, von der vertikalen
Achse der linken Seite zu lesen ist, während die Verweilzeit von der
horizontalen Koordinate zu lesen ist. Die vertikale Achse an der rechten
Seite zeigt die Fasermobilität
in Bezug auf die Verweilzeit. Die Deskriptoren, die durch die gestrichelten
Linien gezeigt sind, sind hierbei zu lesen. Die Deskriptoren stellen
verschiedene Aufbauarten und dadurch verschiedene Druckverluste
dar. Identische Markierungen beziehen sich auf den gleichen Stoffauflaufkastenaufbau
und somit auf den gleichen Druckverlust.
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3A zeigt
eine Querschnittsansicht von der Seite des Stoffauflaufkastens gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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3B zeigt
eine Ansicht entlang einer Schnittlinie I-I von dem Stoffauflaufkasten gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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3C zeigt
eine Ansicht in einem größeren Maßstab von
dem Turbulenzgenerator, der zu dem Stoffauflaufkasten gemäß der vorliegenden
Erfindung zugehörig
ist, der ein Fluidisierelement gemäß der vorliegenden Erfindung
hat.
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4 zeigt
den Stoffauflaufkasten gemäß der vorliegenden
Erfindung in Verbindung mit einem Spaltformer.
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5 zeigt
ein Rohr 15 nach dem Fluidisierelement gemäß der vorliegenden
Erfindung, wobei das Rohr ein Rohrteil 15a mit einem kreisartigen Querschnitt
und benachbart ein Rohrteil 15b, das sich zu einem rechtwinkligen
Querschnitt ändert,
hat.
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6 zeigt eine axonometrische Ansicht von dem
Fluidisierer, d.h. von dem Fluidisierungselement gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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7 zeigt,
wie die Lamelle mit dem Turbulenzgenerator verbunden ist.
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8 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
von dem Stoffauflaufkasten gemäß der vorliegenden
Erfindung, wobei die Pulpe von der Bypasssammelleitung direkt in
den Turbulenzgenerator gemäß der vorliegenden
Erfindung geführt
wird.
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1 zeigt
eine Fluidisierung (ein Oval), das sich durch den Fluidisierer eines
herkömmlichen Stoffauflaufkastens
aus dem Stand der Technik ergibt, und den Arbeitsbereich (ein Rechteck)
von dem Stoffauflaufkasten gemäß der vorliegenden
Erfindung. Das Fluidisierungselement von dem Stoffauflaufkasten
gemäß der vorliegenden
Erfindung, beispielsweise in einem röhrenartigen Turbulenzgenerator,
ist so dimensioniert, dass der untere Grenzwert von seinem Arbeitsbereich
im Großen
und Ganzen dem Optimum der im Hinblick auf den Druckverlust minimalen
Flockengrößenkurve
(Neigung = –1)
entspricht.
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Da
die minimale Flockengröße logarithmisch verkleinert
wird, wenn die Verlustenergie (die Strömungsrate) zunimmt, wird fast
die gleiche Fluidisierungshöhe
mit Strömungsraten
erzielt, die den Dimensionierungspunkt überschreiten, der dem vorstehend
erwähnten
Optimum entspricht. Jedoch wird aufgrund der höheren Strömungsrate eine kürzere Verweilzeit
hierdurch sich ergeben, und somit wird eine bessere Fluidisierungshöhe in dem
Ausfluss von dem Stoffauflaufkasten erzielt. Das Maximum von dem
Strömungsratenbereich
wird durch die Zeitspanne erzeugt, die in dem Lippenkanal benötigt wird,
damit die Störung
bei den Verzögerungen
der Turborohre und der Lamellen abstirbt. In dem Stoffauflaufkasten
der vorliegenden Erfindung ist dieses Maximum von dem Strömungsratenbereich
erheblich höher
als bei dem herkömmlichen
Stoffauflaufkasten, da in Verbindung mit der Fluidisierung eine
hohe Höhe
an Turbulenz mit sich gebracht wird, die mit der Hilfe einer hohen
Strömungsrate
und einer kleinen Kanalgröße beibehalten
wird.
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Aufgrund
des effizienten Fluidisierers wird eine kräftige Turbulenz in dem Stoffauflaufkasten
der vorliegenden Erfindung erzielt. Ein derartiger Absatz wird als
Fluidisierer angewendet, dessen Dimension größer als die durchschnittliche
Faserlänge
ist. In dieser Weise wird eine Wirbelgröße, die zum Aufbrechen der
Flocken ausreichend ist, zusammen mit einer effizienten Lieferung
an Energie erzielt. Nach dem Fluidisierer beginnt die Turbulenz
sofort abzusterben. Obwohl Wirbel, die größer als die durchschnittliche
Faserlänge
sind, zum Aufbrechen der Flocken benötigt werden, verursachen diese
eine schnelle Rückflockung
nach der Fluidisierung.
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2 zeigt
den Rückflockungsprozess
nach dem Fluidisierer und auch die zugehörige Abnahme der Fasermobilität. Diese
Darstellung ist hierbei in einer derartigen Weise zu lesen, dass
die Flockengröße, die
sich auf jeden Deskriptor bezieht, die durch eine durchgehende Linie
gezeigt ist, von der vertikalen Achse an der linken Seite gelesen
werden kann, während
die Verweilzeit von der horizontalen Koordinate zu lesen ist. Die
vertikale Achse an der rechten Seite zeigt die Fasermobilität in Bezug
auf die Verweilzeit. Die Darstellung ist hierbei in einer derartigen Weise
zu lesen, dass die Fasermobilität
von der vertikalen Koordinate an der rechten Seite zu lesen ist und
die Verweilzeit von der horizontalen Koordinate zu lesen ist. Die
mit den gestrichelten Linien gezeigten Deskriptoren sind hierbei
zu lesen. Die Deskriptoren, die durch verschiedene Markierungen
gezeigt sind, zeigen verschiedene Aufbauarten und somit verschiedene
Druckverluste. Die gleichen Markierungen beziehen sich auf den gleichen
Stoffauflaufkastenaufbau und somit auf den gleichen Druckverlust. Die
maximale Fasermobilität kann
an dem Punkt beobachtet werden, bei dem die Flockengröße bei jedem
Aufbau minimal ist.
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Bei
dem Stoffauflaufkasten gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die Fasermobilität
oder die Fluidisierungshöhe
unter Anwendung der folgenden Prozeduren gehalten:
- a) Die Verweilzeit wird durch eine hohe rohrspezifische Strömungsrate
verkürzt,
- b) die Verweilzeit wird verkürzt,
indem die Strömung
beschleunigt wird,
- c) die Turbulenzgröße wird
verringert, indem der Kanalquerschnitt verkleinert wird,
- d) die Verweilzeit wird verkürzt,
indem der Abstand von dem Fluidisierungselement zu dem Sieb minimal
gestaltet wird.
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Mit
der Hilfe von keilartigen Lamellen 16a1 , 16a2 wird die Beschleunigung der Strömung fortgesetzt
und somit wird die Verweilzeit nach der automatischen Fluidisierungseinheit
in dem Stoffauflaufkasten verkürzt,
und die Verringerung von dem Querschnitt des Kanals (die Steuerung
des Ausmasses) wird in dem Lippenkanalteil des Stoffauflaufkastens fortgesetzt.
Gleichzeitig wird das gemeinsam erfolgende Benutzen der Wandoberfläche in dem
Lippenkanal optimal gestaltet. Mit Hilfe der Wand wird eine Reibungsturbulenz
mit sich gebracht, die verwendet wird, um das Absterben der hohen
Turbulenzhöhe,
die in dem Fluidisierer mit sich gebracht wird, zu verlangsamen
oder sogar aufzuhalten. Außerdem
findet die erzielte Turbulenz in dem Lippenkanal, der durch Lamellen
geteilt ist, in dem erwünschten
kleinen Ausmaß statt.
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In
dem Stoffauflaufkasten gemäß der vorliegenden
Erfindung werden diese Schwierigkeitsquellen mit der Hilfe einer
hohen Turbulenzhöhe
gesteuert, d.h. die Fasermobilität,
durch die Anwendung der folgenden Prinzipien:
- a)
Die Steuerung des Ausmaßes
mit der Hilfe einer kleinen Kanalgröße verringert die Größe und die
Stärke
von den größten Führungsstrukturen.
- b) Die hohe Turbulenzhöhe,
die in dem Fluidisierer mit sich gebracht wird, zerlegt die kohärenten Strukturen
(beispielsweise die Nachlaufrandstrukturen), die kleiner als ihr
eigener Umfang sind, zu einer stochastischen Turbulenz. Ein übermäßiges Absterben
der Turbulenz wird mit einer kurzen Verweilzeit, einer hohen Strömungsrate
und der Ausstoßrate
einer Grenzlagenturbulenz unter Verwendung von Lamellen und der
Strömungsflächen von
dem Lippenkanal zum Erzeugen einer Turbulenz gesteuert.
- c) Die hohe Turbulenzhöhe
fängt schnell
Konsistenzstreifen von Wänden
an den Enden der Turbulenzrohre oder Lamellen ab.
- d) Eine hohe Reynolds-Zahl, d.h. eine hohe Rohrströmungsrate
und Beschleunigung der Strömung halten
die Grenzlagen dünn
und stabil.
- e) Die Fluidisierung wird effizient lediglich einmal ausgeführt und
der fluidisierte Zustand wird durch die vorstehend erwähnten Maßnahmen
aufrechtgehalten. Die Störungen,
die durch Punkt c) bewirkt werden, werden hierbei vermieden.
- f) Die Strömung
wird in dem gesamten Teil nach dem Fluidisierer beschleunigt, indem
konische Lamellen mit sich verringernder Dicke angewendet werden.
- g) Die Amplitude von den kohärenten
Strukturen der Nachlaufränder
wird gering gehalten und die Frequenz wird hoch gehalten, indem
dünne und scharfe
Lamellenendstücke
angewendet werden.
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3A zeigt
eine Seitenquerschnittsansicht von dem Stoffauflaufkasten 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung für
eine Papiermaschine oder eine Kartonmaschine oder dergleichen. Wie
dies in 3A gezeigt ist, wird eine Pulpe
M1 von einer Bypasssammelleitung J1 durch Rohre 11a1.1 , 11a1.2 , ..., 11a2.1 , 11a2.2 des Rohrsatzes 11 in eine
Zwischenkammer E und weiter in einen Turbulenzgenerator 12 geleitet.
Von dem Turbulenzgenerator 12 wird die Pulpeströmung in
einen Lippenkonus K und weiter zwischen Blattbildungssiebe H1 und H2 zu einem
Former, vorzugsweise einem Spaltformer 20 geführt.
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3B zeigt
eine Seitenquerschnittsansicht gemäß 3A von
dem Stoffauflaufkasten 10 entlang der Schnittlinie I-I
von 3A. Wie dies in 3B gezeigt
ist, führt
eine sich verengende Bypasssammelleitung J1 eine
Pulpeströmung
L1 in Rohre 11a1.1 , 11a1.2 , ...; 11a2.1 , 11a2.2 ..., 11a3.1 , 11a3.2 ... von dem Rohrsatz 11 und
weiter von den Rohren des Rohrsatzes 11 in eine Zwischenkammer
E und weiter in einen Turbulenzgenerator 12 und an Lamellen 16a1 , 16a2 vorbei
in einen Lippenkonus K und weiter zu einem Blattbildungssieb H1, vorzugsweise zwischen Blattbildungssieben
H1und H2 eines Spaltformers 20,
wie dies in 4 gezeigt ist.
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3C zeigt
in einem größeren Maßstab den
Turbulenzgenerator
12 und die folgenden Strukturen in dem
Stoffauflaufkasten von
3A. Wie dies in
3C gezeigt
ist, ist das Rohr
12a1.1 ,
12a1.2 ...;
12a2.1 ,
12a2.2 ... von jeder Reihe an Rohren des
Turbulenzgenerators
12 wie folgt ausgebildet. In die Zwischenkammer
E, die in der Strömungsrichtung schmaler
wird, öffnet
sich ein Drosselrohr
13, dessen Länge zumindest 150 mm beträgt und dessen
Innendurchmesser (Φ
2) in dem Bereich von 10 mm bis 20 mm ist.
Die Zwischenkammer E kann außerdem
eine genormte Querschnittsströmungsfläche in der
Strömungsrichtung
L
1 haben. Nach dem Rohr
13 befindet sich
in der Strömungsrichtung
ein Fluidisierer
14, der durch einen absatzartigen Aufbau
mit einem kreisartigen Querschnitt ausgebildet ist, wie dies in
einem größeren Detail
in
6 gezeigt ist. Die Höhe h
1 von einem Absatz wird durch die Differenz
zwischen den Innendurchmessern eines Mischrohrs
15a und
eines Drosselrohrs
13 bestimmt, die durch zwei geteilt
wird, das heißt
und die Absatzhöhe h
1 ist zumindest gleich der durchschnittlichen
Faserlänge,
vorzugsweise größer, vorzugsweise
in einem Bereich von 1 mm bis 12 mm, wobei am ehesten ein Bereich
von 1 mm bis 6 mm bevorzugt wird. Die durchschnittliche Faserlänge ist typischerweise
in einem Bereich von 1 mm bis 3 mm in Abhängigkeit von der angewendeten
Pulpe. Nach dem Fluidisierer, das heißt nach dem Fluidisierelement
14 befindet
sich ein Rohr
15 des Turbulenzgenerators, wobei dieses
Rohr ein drehsymmetrisches Mischrohrteil
15a von eine Länge von
nicht weniger als 50 mm und dann ein Beschleunigungs- und Rückformteil
15b hat,
das angewendet wird, um die Pulpenströmung zu beschleunigen, und
dessen Länge nicht
mehr als 200 mm beträgt,
so dass die Intensität der
Turbulenz ausreichend ist, um die Absätze in der Auslassströmung von
dem Rohr
15b zu ermöglichen. Die
Länge von
dem Lippenkanal K wird so gewählt, dass
die Strömungen,
die von den Rohren
15 eintreffen, Zeit haben, sich in ihm
zu vermischen, aber so, dass eine Rückflockung verhindert wird.
Die Länge von
dem Lippenkanal K wird innerhalb eines Bereiches von 100 mm bis
800 mm gewählt.
Der Querschnitt von dem Rohr
15a wendet sich von kreisartig nach
viereckig in dem Rohr
15b. Der Innendurchmesser Φ
1 von dem Rohrteil
15a ist in dem
Bereich von 20 mm bis 40 mm. Das Verhältnis Φ
1/Φ
2 zwischen den Innendurchmessern der Rohre
15a und
13 ist
in dem Bereich von 1,1 – 4,0.
Die Strömung
kommt dann aus dem Rohr
15b des Turbulenzgenerators, um
die Lamellen
16a1 ,
16a2 in einer derartigen Weise zu erreichen,
dass zwischen dem Rohr
12a1.1 ,
12a2.1 ... und der Lamelle
16a1 ,
16a2 kein
Absatz vorhanden ist oder er nicht größer als 2 mm ist, das heißt gleich der
Dicke der Rohrwand des Turbulenzgenerators ist. Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden derartige Lamellen
16a1 ,
16a2 angewendet, die sich in einer keilartigen
Weise in der Strömungsrichtung
verengen und in einem scharfen Endstück enden, wobei die Höhe h
2 von diesem Endstück in dem Bereich von 0 – 2 mm ist,
vorzugsweise geringer als 1 mm ist. Somit hat der Stoffauflaufkasten
gemäß der vorliegenden
Erfindung in dem Turbulenzgenerator lediglich einen Fluidisierungspunkt
und nach diesem Beschleunigungsaufbauarten und Lamellenaufbauarten,
um die Fluidisierung der Strömung
nach dem Fluidisierungspunkt zu halten und um die Verweilzeit in
dem Stoffauflaufkasten vor den Blattbildungssieb H
1,
H
2 minimal zu gestalten.
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Nach
dem Fluidisierelement 14 wird die Pulpeströmungsgeschwindigkeit
im Wesentlichen die ganze Zeit den ganzen Weg bis zu der Lippenöffnung beschleunigt.
Nach dem Fluidiserelement 14 ist die maximale zulässige Absatzerweiterung
in dem Strömungskanal
in der Richtung z geringer als die durchschnittliche Faserlänge. Die
minimale Länge
von dem Rohr 13 von dem Turbulenzgenerator 12 beträgt 150 mm,
die minimale Länge
von dem rotationssymmetrischen Teil des Rohrs 15a beträgt 50 mm
und die maximale Länge
von dem Rohrteil 15b beträgt 200 mm.
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4 zeigt
einen Stoffauflaufkasten 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
in Verbindung mit Walzen 21 und 22 des Formers 20.
Die Pulpenabgabe wird von dem Stoffauflaufkasten 10 in
einem Spalt T zwischen Sieben H1 und H2 ausgeführt.
Der Stoffauflaufkasten 10 hat eine Endstückleiste 30 und Spindeln 31a1 , 31a2 ...,
die diese entlang der Endstückleistenlänge an verschiedenen
Punkten der Breite des Stoffauflaufkastens steuern. Die Pulpe wird
von der Bypasssammelleitung J1 direkt in
einen Turbulenzgenerator 12 gemäß der vorliegenden Erfindung
geleitet.
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5 zeigt
in einem Stoffauflaufkasten gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Turbulenzrohr 15, das in seinem Turbulenzgenerator 12 angewendet
wird, wobei das Rohr ein Rohrteil 15a mit einem kreisartigen
Querschnitt hat, das in einem rechteckigen Querschnitt 15b endet.
Die Wanddicke beträgt ungefähr 2 mm.
In dem kreisartigen Querschnitt ist der Grad der Fluidisierung zu
ihrem Maximum entwickelt, und danach wird die Strömung in
dem Rohrteil 15b beschleunigt, um die Verweilzeit in dem
Stoffauflaufkasten minimal zu gestalten. Das besagte Rohrteil 15b ist
auch ein so genanntes Rückformteil,
wobei der kreisartige Querschnitt sich in einen rechteckigen Querschnitt
wendet, was die vorteilhafteste Endform für die Rohre des Turbulenzgenerators
ist. Wie dies in der Zeichnung gezeigt ist, ist eine Lamelle 16a1 , die in einer keilartigen Weise schmaler
wird, zwischen den Rohrreihen 12a1.1 und 12a1.2 des Turbulenzgenerators angeordnet,
und eine zweite Lamelle 16a2 , die
in einer keilartigen Weise zu einem Lippenkonus K schmaler wird,
ist zwischen den Rohrreihen 12a1.2 und 12a1.3 des Turbulenzgenerators angeordnet.
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6 zeigt das Fluidisierelement 14 oder den
Fluidisierer gemäß der vorliegenden
Erfindung, der durch eine Rohrerweiterung ausgebildet ist. Gemäß der vorliegenden
Erfindung hat das Fluidisierelement, das in der Zeichnung gezeigt
ist, nach dem Rohrteil 13 eine Kanalerweiterung das heißt einen Absatz,
der einer Wandstruktur D1, vorzugsweise eine
ringartige Platte, hat, deren Ebene unter rechten Winkeln zu der
Längsachse
X des Rohres 11 und zu der Strömungsrichtung L1 steht,
und wobei der ringartige Wandteil D1 in
der inneren Wand des Rohres 15a endet, die einen kreisartigen
Querschnitt hat. Die Höhe
h1 von der Absatzerweiterung von dem Fluidisierelement 14 ist
in dem Bereich von 1 – 12
mm und ist zumindest gleich der durchschnittlichen Faserlänge. Bei
dem in 6 gezeigten Fluidisierer wird
die Pulpeströmung
L1 somit von dem Rohr 13 zu einem radial
sich erweiternden Punkt inklusive dem ringartigen Wandaufbau D1 geleitet, der in der inneren Fläche von
dem Rohr 15a endet, das einen kreisartigen Querschnitt
hat. Unter diesen Umständen
wird die radial laufende Strömung
durch den Wandaufbau oder die Wandstruktur D1 und
durch die Innenwandfläche des
Rohrs 15a, die einen kreisartigen Querschnitt hat, begrenzt.
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7 zeigt
den Aufbau der Lamelle gemäß der vorliegenden
Erfindung und wie sie mit der Endfläche von dem Auslassende des
Turbulenzgenerators 12 verbunden ist. Wie dies aus der
Zeichnung ersichtlich ist, wird die Lamelle in einer keilartigen
Weise schmaler und endet sie in einem scharfen Endstück 16b,
dessen maximale Höhe
eine Größe von 2 mm
hat. Es ist im wesentlichen kein Absatz zwischen der Lamelle 16a1 , 16a2 und
der Endfläche
von dem Rohr des Turbulenzgenerators vorhanden. Wenn ein Absatz
vorhanden ist, beträgt
dieser nicht mehr als 2 mm, das heißt von der Wanddicke von dem
Rohr des Turbulenzgenerators.
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8 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
von der vorliegenden Erfindung, bei dem der Stoffauflaufkasten der
Papiermaschine eine Bypasssammelleitung J1 und
nach der Bypasssammelleitung einen Turbulenzgenerator 12 gemäß der vorliegenden
Erfindung hat. Somit wird eine Pulpe M1,
wie dies durch Pfeile L1 gezeigt ist, direkt
in einen Turbulenzgenerator 12 in die Rohre 12a1.1 , 12a1.2 ...; 12a2.1 , 12a2.2 von
seinen Rohrreihen geleitet. Der Turbulenzgenerator 12 hat einen
Aufbau, der demjenigen ähnlich
ist, der in dem Ausführungsbeispiel
der 3A, 3B und 3C gezeigt
ist. Somit wird die Pulpe in derartige Rohre 12a1.1 , 12a1.2 ...; 12a2.1 , 12a2.2 ... der Rohreihen des Turbulenzgenerators
geleitet, wobei jedes Rohr ein Fluidisierelement oder Fluidisierer 14 hat.
Die Pulpe wird von der Bypasssammelleitung J1 erst
in ein Rohr 11 und dann durch die radiale Erweiterung das
heißt
den Fluidisierer in das Rohr 15a mit einem größeren Durchmesser
geleitet, der einen Teil 15a mit einem kreisartigen Querschnitt
hat, der in dem Teil 15b sich in einen schmaler werdenden
rechteckigen Querschnitt wendet. Das Teil 15b ist der Pulpebeschleunigungsteil,
von dem die Pulpe weiter in die Lippenkammer K geleitet wird, die
Lamellen 16a1 , 16a2 hat,
die an ihren Oberflächen
mit der Ebene der Endrohre des Turbulenzgenerators im Wesentlichen ohne
einen Absatz verbunden sind. Somit treten nach dem Fluidisierungspunkt
so geringe Turbulenzen wie möglich
in der Strömung
nach dem Fluidisierungspunkt auf, und die Strömung wird beschleunigt, so
dass die Verweilzeit der Pulpe in dem Stoffauflaufkasten so kurz
wie möglich
ist, und die Pulpe wird mit einem guten Fluidisierungsgrad weiter
zu dem Blattbildungssieb oder den Blattbildungssieben gebracht.
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Der
Stoffauflaufkasten gemäß der vorliegenden
Erfindung kann nicht nur in einer Papiermaschine sondern auch in
Kartonmaschinen, Weichtissuemaschinen und Trockenmaschinen angewendet
werden.