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Entflockungswalze für den Stoff auflaufkasten von Papiermaschinen
Die Erfindung betrifft eine E»tflockungswalze für den Stoffauflaufkasten von Papiermaschinen.
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Mit dem Gegenstande der Erfindung soll ein in neuartiger und zweckdienlicher
Weise verbesserter Stoffauflaufkasten geschaffen werden und insbesondere soll durch
die neue Entflockungswalze der Flockenbildung entgegengewirkt werden, die bei flüssiger
Holzstoffaufschlemmung auftreten kann.
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Die Entflockungswalze gemäß der Erfindung ist in Stoffauflaufkästen
verwendbar, welche vor dem Auslauf einen Hauptkanal aufweisen, jedoch insbesondere
zur Verhinderung von Flockenbildungen zu verwenden bei solchen Stoffauflaufkästen,
in deren Hauptkanal eine im starren Strömungszustand befindliche Stoffaufschlemmung
herbeigeführt wird. Ein solcher Stoffauflaufkasten ist beschrieben in der deutschen
Patentschrift 853 256.
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@lit (lern Gegenstand der Erfindung ist bezweckt, eine käfigartige
Entflockungswalze zu schaffen, die in einem Kanal eines Stoffauflaufkastens von
Papiermaschinen untergebracht und mit ihrer Längsachse quer zur Strömungsrichtung
der Stoffaufschlemmung umläuft.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch erreicht, daß die Entflockungswalze
gemäß der Erfindung von zwei die Enden der Walze begrenzenden Scheiben und zwischen
diesen sich in zylindermantelförmiger Anordnung erstreckenden Stäben gebildet ist.
Innerhalb des durch die beiden Endscheiben begrenzten Raumes sind Abstandhalter
in Form von Scheiben vorgesehen, welche
die Durchbiegung der Stäbe
zu verhindern haben. An den Scheiben, welche die Enden der Walze begrenzen, ist
je ein nach außen ragender Wellenstumpf vorgesehen. Der Abstand der Stäbe der käfigartigen
Entflockungswalze ist dadurch festgelegt, daß die Summe der Durchmesser aller Stäbe
dem Betrage von 16 bis des Umfanges jenes Kreises gleichgehalten ist, welcher durch
die in einer Ebene senkrecht zur Längsachse derEntflockungswalze liegenden Mittelpunkte
der Stäbe hindurchgeht. Der Durchmesser der käfigartigen Entflockungswalze ist mindest
zweimal so groß wie die Tiefe der Stoffaufschlemmung, in welche der untere Teil
der Walze teilweise zum Eintauchen gelangt. Die Entflockungswalze wird zweckmäßigerweise
in der. Strömungsrichtung der Stoffaufschlemmung in Umlauf gesetzt.
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Im folgenden Beschreibungsteil soll ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes
der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung erläutert werden.
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Fig. i stellt eine Seitenansicht eines Stoffauflaufkastens einer Papiermaschine
dar und zeigt eine in diesem angeordnete Entflockungswalze gemäß der Erfindung;
Fig. 2 stellt einen Querschnitt durch die Entflokkungswalze dar, der mit der in
Fig. i angedeuteten Schnittebene Z-Z geführt ist; Fig. 3 zeigt eine raumbildliche
Darstellung der Entflockungswalze ; Fig.4 stellt eine Seitenansicht der Entflockungswalze
mit Sicht auf die eine der Endscheiben dar; Fig.5 stellt im vergrößerten Maßstab
einen Ausschnitt der eingebauten Entflockungswalze an einem ihrer Enden in Umfangsnähe
und Fig. 6 einen ebensolchen Ausschnitt des Mittelteiles dar.
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Kennzeichnend für die der Papierherstellung dienenden Fasern in wässeriger
Stoffaufschlemmung ist ihre Neigung zu Flockenbildungen in mehr oder weniger unabhängig
voneinander sich bildenden Anhäufungen. Das Maß der Flockenbildung ist insbesondere
abhängig von den physikalischen Eigenschaften der Fasern, ihrer Konzentration, der
Auflaufstoffdichte, und den Bedingungen, unter denen das Strömen der Stoffaufschlemmung
erfolgt. Wenn die Art und Konzentration der zu behandelnden Stoffmasse über die
verhältnismäßig engen Grenzen, wie im Falle der Zeitungspapierstoffmassen, hinausgeht,
so sind es die Strömungsbedingungen, welche vor allem für das Ausmaß der Flockenbildung
maßgebend sind. Wird eine strömende Zeitungspapierstoffmasse genügend durchgewühlt,
gepumpt, wird ihr eine hohe Strömungsgeschwindigkeit u. dgl. mehr erteilt, dann
werden auch Geschwindigkeitsunterschiede innerhalb paralleler Schichten der Stoffaufschlemmung
von solcher Größe und Zahl auftreten, daß der Grad der Flockenbildung nur gering
oder verschwindend ist. Unter solchen Bedingungen ist die Flockenbildung bzw. die
Neigung zu Anschuppungen oder Anhäufungen verhindert oder doch stark herabgesetzt,
weil der sich etwa bildende Flockenkörper nicht genügend Festigkeit gegen die Schwemmkräfte
der Fasern aufbringt, die den aus den durch die Geschwindigkeitsgefälle bewirkten
Scherbereichen entstammen. Wenn die Wirbelung in der Stoffmasse derart allmählich
vermindert wird, daß sich das .Geschwindigkeitsgefälle ausgleicht, so wird die Flockenbildung
begünstigt, weil Fasern und Faserflockungen zu Zusammenschlüssen gelangen. Die Kraft,
mit der der Flockenkörper zusammengehalten wird, kommt mehr und mehr zu einem Ausgleich
mit den Stoßkräften, welche bestrebt sind, das Auseinandertreiben zu besorgen, so
daß es zu immer größeren Anschuppungen kommen kann. Eine weitere Herabsetzung der
Wirbelung der Strömung führt zu einem Höchstmaß an Anschuppung und Flockengröße.
Wenn die Stoffmasse mit möglichst herabgesetzter Wirbelung in einem breiten Kanal
mit einer Geschwindigkeit unterhalb derjenigen, die das kritische Maß für die wirbelnde
Strömung darstellt, strömt und jegliche Wirbelung beseitigt ist, so hat man es mit
einer sogenannten erstarrten Strömung zu tun.
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Eine solche erstarrte Strömung läßt sich kennzeichnen durch eine dünne
Schub- oder Scherzone, welche irgendeiner von der Stoffaufschlemmung bestrichenen
Leitungskanalfläche benachbart ist und in welcher die einzelnen Fasern aneinander
vorbeizurollen oder scherend vorbeizugleiten bestrebt sind, indes der Gesamtrest
des jeweiligen Querschnitts der strömenden Stoffaufschlemmung zu einem in sich festen
Gebilde erstarrt zu sein scheint, welches sich in Achsenrichtung des Leitungskanals
und über dessen Gesamtquerschnitt mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegt. Wenn
eine solche erstarrte Strömung herbeigeführt worden ist, kann eine Bewegung der
Flocken in bezug aufeinander nicht erfolgen, und das Flockenbild bleibt unverändert.
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Je kleiner die Größe der Flocken in einer in erstarrter Strömung zum
Auslauf geleiteten Stoffaufschlemmung nahe dem Auslauf ist, um so kleiner wird auch
die Größe der Flocke im fertigen Papierblatt sein. Um ein glattes Blatt mit gleichmäßiger
Faserverteilung zu erhalten, ist es erforderlich, die Größe der zum Auslauf strömenden
Flocken zu verkleinern. Eine Entflockungswalze gemäß der Erfindung ermöglicht dies,
und sie ist insbesondere anwendbar bei Stoffauflaufkästen, die zur Herbeiführung
einer erstarrten Strömung der zum Ausbringer hinströmenden Stoffaufschlemmung eingerichtet
sind.
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Es ist festgestellt worden, daß ein kleines Hindernis im Leitkanal,
in welchem. eine geflockte Stoffaufschlemmung in erstarrter Strömung strömt, in
der Stromrichtung unterhalb des Hindernisses ein langes, fließendes Band gut entflockter
Stoffaufschlemmung ergibt. Das Ausmaß der Entflockung und die Dauer, für welche
diese Entflockung beständig bleibt, hängt von der Art der durch das Hindernis erzeugten
Wirbelung ab. Das bedeutet, daß eine flockige Stoffaufschlemmung in starrem Strömungszustand
mit mechanischen Mitteln in einen entflockten Zustand übergeführt werden kann, wenn
nur die starre oder annähernd starre Strömung lange genug bis zum Auslauf hin anhaltend
ist. Die Entflockungswalze gemäß der Erfindung stellt ein solches mechanisches Mittel
dar, mit welchem solch eine Entflockung durchgeführt werden kann.
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Mit der erfindungsgemäßen Entflockungswalze können mehrere Scher-
oder Wirbelbereiche herbeigeführt
werden, die in sich gleichartig
sind und eine durch die volle Breite und Tiefe des erstarrt strömenden Gebildes
der im Kanal sich fortbewegenden Stoffaufschlemmung hindurch gleichartige Festigkeit
besitzen. Diese in sich bestehende Gleichartigkeit und gleichartige Festigkeit der
Wirbelungen sind von solcher Art, daß die Stoffaufschlemmung in einem Abstand nur
wenig entfernt von der Entflockungswalze wieder den Zustand des starren Strömens
annimmt; die Flockengröße aber ist jeweils gleichartig und bedeutend kleiner geworden,
wenn die Flocken selbst nicht gar völlig beseitigt sind.
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Der Gegenstand der Erfindung kommt in einem Stoffauflaufkasten, wie
in Fig. i dargestellt, zur Anwendung, der u. a. aus einem Einlaß A, einem verhältnismäßig
langen, waagerecht verlaufenden Kanal B und einem verstellbaren Auslauf C besteht.
Die erfindungsgemäß gebaute Entflockungswalze D ist im Kanal B eingebaut in einer
der zwei in Fig. i der Zeichnung angedeuteten Lagen.
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Der waagerecht verlaufende Kanal B ist als geschlossene Leitung ausgebildet
und umfaßt u. a. einen Boden 5, die Seitenwände 6, 6 und erhält einen gleichbleibenden
Zustrom einer breiartigen Stoffaufschlemmung vom Einlaß A her unter solchen Bedingungen,
daß eine erstarrte Strömung der wässerigen Stoffaufschlemmung innerhalb des Kanals
B zustande kommt.
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In einer der Seitenwände 6 ist eine kreisförmige Öffnung 7 vorgesehen,
welche durch die gußeiserne Abdeckplatte 8 verdeckt ist und mit mehreren Schrauben
9 an der Seitenwand befestigt ist. In der Mitte der Abdeckplatte ist eine Nabe io
zur Aufnahme einer Lagerschale und einer verstellbaren Stopfbuchse 12 vorgesehen,
die wiederum der Aufnahme eines Wellenstumpfes dient, welcher an der Entflockungswalze,
wie noch näher auszuführen sein wird, vorgesehen ist.
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Die andere Seitenwand 6 ist in ähnlicher Weise mit einer durch eine
gußeiserne Abdeckplatte 13 abgedrehten Öffnung versehen; die Abdeckplatte
13 ist an der Seitenwand des Stoffauflaufkastens mit Schrauben 14 befestigt. In
der Mitte der Abdeckplatte 13 ist eine Nabe 15 vorgesehen, die der Aufnahme einer
Lagerschale 16 dient, in welcher ein an der Endscheibe der Entflockungstrommel angebrachter
Wellenstumpf lagert und zum Umlauf gelangt.
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Die Entflockungswalze D als solche besteht aus zwei Endscheiben 17,
17, die an ihren Außenflächen je mit einer Anzahlradial angeordneter Rippen
18 versehen ist; sie sollen u. a. dazu beitragen, daß die Durchbiegung der Scheiben
auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird. Eine Anzahl Löcher i9 sind in jeder der Endscheiben
17 nahe an ihrem Umfange vorgesehen, um die Enden einer entsprechenden Zahl von
Stäben oder Röhren 2o mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser aufzunehmen, wodurch
diese Stäbe mit den Endscheiben 17 eine käfigartige Walze bilden. Die zylindermantelartig
angeordneten Stäbe werden durch in Abstand voneinander angeordnete Scheiben 21 gehalten;
die abstandhaltenden Scheiben haben den gleichen Durchmesser wie die Endscheiben
17 der Entflockungswalze und sind ebenso mit Bohrungen nahe ihrem Umfange
versehen, durch welche die Stäbe hindurchgeführt sind. Die Durchmesser der Stäbe
bzw. die Abstände der Stäbe voneinander werden entsprechend der Art der in Anwendung
kommenden Stoffaufschlemmung zu wählen sein. So werden beispielsweise, wenn eine
Entflockungswalze für die Stoffaufschlemmung zur Herstellung von Zeitungspapier
in Anwendung gelangen soll, vorteilhaft glatte Stäbe mit einem Durchmesser von etwa
6,5 mm zu verwenden sein. Kleinere Durchmesser begünstigen das Fangen der Faser
und könnten Klumpenbildungen in der- Stoffaufschlemmung bewirken, indes größere
Durchmesser eine weniger gleichförmige Entflockung zur Folge haben würden und ein
engeres Geschwindigkeitsspiel zuließen, innerhalb dessen die gewünschten Entflockungsergebnisse
zu erzeugen sind. Für Stoffaufschlemmungen, die der Herstellung von Zeitungspapier
dienen, hat sich der am günstigsten liegende Abstand zwischen den einanderbenachbarten
Stäben als derjenige herausgestellt, der sich aus der folgenden Beziehung ergibt
die Summe der Stabdurchmesser soll bis 2o0/, des Umfanges jenes Kreises betragen,
der in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der Entflockungswalze und durch die
Mittelpunkte der kreisförmig angeordneten Stäbe hindurchgeht. Der eben erwähnte
Betrag von 20°/o stellt das Höchstmaß dar; zufriedenstellende Ergebnisse können
mit Entflockungswalzen erhalten werden, bei denen die Summe der Stabdurchmesser
gleich ist dem Betrage von 16 bis 270/, des Kreisumfanges des Teilkreises,
welcher durch die Mittelpunkte der Stäbe als gelegt zu denken ist.
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Die Notwendigkeit für die Einstellung der Stababstände, um eine zufriedenstellende
Entflockung durchführen zu können, erheischt die Feststellung der genauen Anzahl
der in eine Entflockungswalze einzubauenden Stäbe, bei gegebenem durch die Mittelpunkte
der Stäbe hindurchgehendem Teilkreisdurchmesser.
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Für eine Entflockungswalze von 61o mm Teilkreisdurchmesser mit Stäben
von 6,5 mm Durchmesser würden auf diese Weise 6o Stäbe erforderlich werden, um den
2o-O/,-Bestabstand der Stäbe voneinander zu erhalten. Es ist durchaus möglich, daß
für andere Stoffaufschlemmungen oder für unterschiedliche Arbeitsgeschwindigkeiten
die Verwendung von Stäben wünschenswert erscheint, die beispielsweise
13 mm Durchmesser aufweisen bei einem Teilkreisdurchmesser der Entflockungswalze
von 6oo mm; in einem solchen Falle würden lediglich 30 Stäbe zur Erzielung
des 2o-O/,-Bestabstands erforderlich sein. Würden Stäbe von 3,2 mm bei einem Teilkreisdurchmesser
der Entflockungswalze von 6oo mm zur Anwendung gelangen, würden 120 Stäbe für den
Bestabstand erforderlich werden.
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Es bedarf kaum der Erwähnung, daß Entflockungswalzen mit abweichendem
Teilkreisdurchmesser eine der Abweichung entsprechende Anzahl der zum Einbau in
die Entflockungswalze erforderlichen Stäbe nötig macht.
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Die eine der Endscheiben 17 der Entflockungswalze ist mit einem verhältnismäßig
langen Wellenschaft 22 versehen, der im Lager ii der Abdeckplatte 8 drehbar gelagert
und durch die Stopfbuchse 12 hindurchgeführt ist und im genügenden Abstande,von
ihr die Treibrolle 23 trägt. Die andere Endscheibe der Entflockungswalze
ist
mit einem verhältnismäßig kurzen Wellenschaft ausgestattet, der im Lager 16 der
Abdeckplatte 13 drehbar gelagert ist.
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Die Entflockungswalze D wird, wie aus Fig. i ersichtlich ist, entgegen
dem Uhrzeigersinn über ein Übersetzungsgetriebe 23, 25 mittels einer Antriebskette
26 angetrieben.
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Die günstigste Drehzahl liegt zwischen 5 und 15 Umdrehungen je Minute;
8 bis io Umdrehungen je Minute ist die Bestzahl für eine Entflockungswalze mit einem
Durchmesser von etwa 6oo mm und einer Tauchtiefe der Entflockungswalze in einer
erstarrten Strömung der Stoffaufschlemmung von etwa 200 mm. Die Drehzahl und der
Durchmesser der Entflockungswalze unterliegen der Abänderung gemäß der jeweiligen
Tiefe des Stoffaufschlemmungsstroms und der jeweiligen Art des verwendeten Stoffs.
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Die Drehachse der Entflockungswalze soll stets in einer solchen Höhe
liegen, daß ihre tiefste Linie möglichst nahe an den Boden 5 des Stoffauflaufkastens
zu liegen kommt und das Spiel zwischen Boden und Umfangslinie der Entflockungswalze
das Maß von 13 mm nicht überschreitet. Die Länge der Entflockungswalze ist im wesentlichen
der Breite des Kanals des Stoff -auflaufkastens gleichzuhalten. In breiten Stoff
auflaufkasten neigen die entsprechend bemessenen Entflokkungswalzen zur Durchhängung.
In solchen Fällen werden zweckmäßigerweise kurze Zapfen unterhalb jeder der abstandhaltenden
Scheiben 21 anzubringen sein (nicht gezeigt), welche der Unterstützung für den Mittelteil
der käfigartigen Entflockungswalzen dienen.