EP0892108A2 - Stoffauflauf - Google Patents

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EP0892108A2
EP0892108A2 EP98108652A EP98108652A EP0892108A2 EP 0892108 A2 EP0892108 A2 EP 0892108A2 EP 98108652 A EP98108652 A EP 98108652A EP 98108652 A EP98108652 A EP 98108652A EP 0892108 A2 EP0892108 A2 EP 0892108A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
turbulence
headbox
nozzle
area
generating
Prior art date
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Granted
Application number
EP98108652A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0892108A3 (de
EP0892108B1 (de
Inventor
Elmer Dr. Weisshuhn
Ulrich Begemann
Volker Schmidt-Rohr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH, Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH filed Critical Voith Sulzer Papiermaschinen GmbH
Publication of EP0892108A2 publication Critical patent/EP0892108A2/de
Publication of EP0892108A3 publication Critical patent/EP0892108A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0892108B1 publication Critical patent/EP0892108B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines
    • D21F1/026—Details of the turbulence section

Definitions

  • the invention relates to a headbox Paper machine or board machine according to the Preamble of claim 1.
  • a headbox according to the preamble of the claim 1 is from the patent application DE 44 37 180 the Applicant known.
  • This headbox has a machine-wide cross distributor, one turbulence generating area and a subsequent one Headbox nozzle.
  • the turbulence generating area contains a grid, a subsequent compensation chamber and a tube bundle that extends in the direction of flow gradually expanded and at the end of the tube bundle largest pipe diameter.
  • the hydraulic diameter d hydr is defined as four times the total cross-sectional area through which the liquid flows, divided by the length of all occurring edge regions. In the case of an ideal circular cross section, this corresponds exactly to the geometric diameter of the circular area. In the case of an infinitely long gap, twice the height of the gap results for the hydraulic diameter.
  • hydraulic diameter respectively individual hydraulic diameter of the turbulence generating area, at its transition to To design the headbox nozzle so that no coarse Currents can occur up to the point of exit blow through the headbox nozzle.
  • This means at Headboxes of known dimensions must be maximum hydraulic diameter at the end of the Turbulence generator smaller than 17 mm, preferably less than 14 mm, preferably in the range between 14 and 7 mm.
  • a further development according to the invention leads to the land area ratio at the end of the turbulence generator being taken into account in addition to the determination of the maximum hydraulic diameter in the end region of the turbulence generator.
  • the land area ratio is defined total divided by the suspension flowed through surface F open at the end of the turbulence generator F than the total cross-sectional area. Accordingly, the land area ratio should have a value in the range of 1 ⁇ F total / F open ⁇ - 0.0094d L [mm] + 2.16 exhibit.
  • d L is the fin spacing in the nozzle at the end of the turbulence generator or, if there are no fins, the starting nozzle height.
  • a headbox for a paper machine or board machine with at least one means for supplying stock suspension distributed over the machine width, at least one means for generating turbulence, which means or which means the means for delivering stock suspension in the direction of flow is / are arranged and at least one means for machine-wide application of the stock suspension to a sieve or introduction of the stock suspension between two sieves, which is connected downstream of the means for generating turbulence in the flow direction, at least one of the means or the means for generating turbulence being hydraulic Has diameter d hydr that is less than 17 mm. This hydraulic diameter is preferably less than 14 mm, preferably 14-9 mm.
  • Embodiments of the headbox in particular the turbulence generating area of the headbox, called.
  • Turbulence generator One way of designing the Turbulence generator is this exclusively from a variety of plates that are arranged horizontally, vertically or at an angle form. At least two are running flow-conducting walls - in one cut across viewed in machine direction - parallel to each other. The inlet side distance of the plates to each other is less than 16 mm according to the invention.
  • the Plate surface can be complete or partial be structured to generate turbulence improve.
  • the cross-sectional profile along the The flow path can be stepped be. Different plate formers can also be used and / or alternate intervals in a regular sequence. Likewise, the plates can be in different Distances from the nozzle outlet gap end.
  • Turbulence insert with a variety of channels have this hydraulic diameter in Outlet area of the channels of maximum 17 mm, preferably 14 mm.
  • Outlet area of the channels of maximum 17 mm, preferably 14 mm.
  • the pipe walls are broken. For example, you can run in parallel be slotted to the pipe axis. These slots can over part or the entire length of the pipe extend. In the latter case there is Turbulence generators from a multitude in parallel running bars without connection to each other.
  • the tube walls can also be in Direction of flow seen, different lengths exhibit. For example, the vertical walls be drawn further into the subsequent nozzle, than the horizontal. In this way, one Reduction of land areas in the respective level reached.
  • the ratio of the longer ones to the shorter pipe side of a rectangular turbulence pipe at the pipe outlet greater than 1.8 runs the longer one Horizontal line.
  • the division of the Pipe bundle preferably less than 200 mm. You can also through the pipes with a large aspect ratio multiple holes or through a slot on the be fed to the material suspension feed side. Is the aspect ratio is less than 1.8, so is the Pipe division less than 20 mm.
  • Rectangular tubes are the existing turbulence generator vertical pipe sides offset against each other. Also can do different tube shapes in regular Alternate episode.
  • turbulence generator is the turbulence pipes in the form of a static mixer.
  • Another embodiment according to the invention exists in the turbulence generator in the C-clamp design, So with a C-shaped strut that around the Reaches around to carry out material suspension distribution.
  • a big advantage this design principle is the short lever arm. This results in very small deformations of the Nozzle outlet gap under operating conditions what as is known for a flat fiber orientation angle profile is of central importance.
  • the C construction can also be used in turbulence generators, for example realize that from vertical panels or individual Channels are established. With these two Use cases are the nozzle forces for the purpose of Adhesion of all or part of the vertical plates or the vertical Walls of the channels. It is essential here also that the hydraulic diameter of these plates on the outlet side of the turbulence generator less than 17 mm is.
  • Flow guidance in the turbulence inserts is designed to be a one- or multi-dimensional divergent flow is avoided.
  • Turbulence insert it is also advantageous if in the area of Turbulence insert a single flow cross-section extension is made and this preferably in Entry area of the turbulence insert is.
  • Turbulence insert Another advantageous embodiment of the Turbulence insert is that for Turbulence used in their fins Design length changeable.
  • the headbox features mentioned above can also advantageous for a multi-layer headbox be used.
  • Figure 1 shows a headbox 1 with his Cross distributor 2, which the stock suspension in the turbulence generating area 3 feeds. From turbulence generating area 3 is the Stock suspension passed into the nozzle 4.
  • the nozzle 4 has an upper lip 4.1 and a lower lip 4.2, the upper lip 4.1 with an aperture 4.3 Is provided.
  • the section BB from FIG. 1 is shown in FIG.
  • the rectangular contours of the individual tubes 5 are shown, which are arranged offset in several rows.
  • surfaces 6 which form crosses and are arranged centrally in the rectangular tube 5 of the turbulence generator. In this way, the total length of the suspension areas in contact with the suspension is increased while the area through which the liquid flows is virtually constant, so that this also results in a corresponding reduction in the hydraulic diameter d hydr in the end area of the turbulence generator .
  • the version shown in the tubes lying crosses with the faces 6 can also be so be realized that the surfaces 6 the walls the pipes do not touch and / or in their Crossing area have a recess.
  • a exemplary representation is in that with 9 shown circle.
  • FIG. 3 shows a headbox 1 according to the invention with a cross distributor 2.
  • the stock suspension is guided via a pipe distribution grating 3.1 into an intermediate channel 3.2.
  • the stock suspension passes through a further pipe distribution grid 3.3 with a plurality of openings 5 into a further turbulence-generating area.
  • This area consists of a multiplicity of walls 8 and 7 arranged perpendicular to one another.
  • the walls 8, which are perpendicular with respect to the machine width, are shorter than the horizontally arranged walls 7.
  • An execution in reverse length arrangement, or with walls 7 and 8 in the same Length, is also possible.
  • FIG. 4 is section B-B of FIG. 3 represented by the vertical and horizontal Walls 8 and 7 leads. As seen in Figure 4 is, the walls 8 and 7 touch in this Embodiment does not. However, it is in the area of Invention, also a mutual crossing of the walls 7 and 8, over the entire length or only partially, allow.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf (1) einer Papiermaschine oder einer Kartonmaschine mit mindestens einem Mittel (2) zur Zuführung von Stoffsuspension über die Maschinenbreite verteilt, mindestens einem Mittel (3) zur Erzeugung einer Turbulenz, mindestens ein Mittel (4) zum maschinenbreiten Auftragen der Stoffsuspension auf ein Sieb oder zum Einbringen der Stoffsuspension zwischen zwei Siebe. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Mittel oder das Mittel (3) zur Erzeugung einer Turbulenz einen hydraulischen Durchmesser dhydr im Endbereich aufweist, der kleiner als 17 mm beträgt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf einer Papiermaschine oder Kartonmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein Stoffauflauf gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist aus der Patentanmeldung DE 44 37 180 der Anmelderin bekannt. Dieser Stoffauflauf verfügt über einen maschinenbreiten Querverteiler, einen turbulenzerzeugenden Bereich und eine nachfolgende Stoffauflaufdüse. Der turbulenzerzeugende Bereich enthält ein Gitter, eine nachfolgende Ausgleichskammer und ein Rohrbündel, das sich in Strömungsrichtung stufenförmig erweitert und am Ende des Rohrbündels die größten Rohrdurchmesser aufweist.
Die Rohre des Rohrbündel-Turbulenzerzeugers besitzen also deutlich kleinere Einlaß- als Auslaßquerschnitte. Ein Grund hierfür ist, daß eine minimale Landfläche an der Zuflußseite erhalten werden muß, um der Bildung von Faserwischen und einer Verschmutzung vorzubeugen. Sprungartige Querschnittserweiterungen im Rohr erzeugen gezielt gewünschte Turbulenzen und sorgen dafür, daß die Faserflocken in der Suspension aufgebrochen werden. Dies hat einen positiven Einfluß auf die spätere Blattformation.
Um störende Nachlaufeffekte in der darauffolgenden Düse zu vermeiden, ist es notwendig die Landflächen am Auslaß des Rohrbündels gering zu halten. Wegen dieser Forderung nach geringen Landflächen am Ende des turbulenzerzeugenden Bereiches sind die Auslaßquerschnitte der Rohrbündel bei keinem Stoffauflauf kreisförmig, sondern besitzen eine Form, die eine möglichst hohe Packungsdichte ermöglicht. Aufgrund der nicht kreisförmig ausgebildeten Rohre im Endbereich des Turbulenzerzeugers bilden sich in den Rohren Sekundärströmungen aus, die zu Störungen führen, die bis zum Düsenauslaufspalt der nachfolgenden Düse durchschlagen können. Dieses Durchschlagen von Störungen führt letztendlich zu einer negativen Beeinflussung der Formation und damit Verschlechterung der endgültigen Papierqualität.
Es ist Aufgabe der Erfindung, den Stoffauflauf gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 dahingehend zu verbessern, daß er einen Stoffstrahl erzeugt, der die Voraussetzung für ein Papier oder Karton mit verbesserter Formation liefert.
Die Lösung der Aufgabe wird durch einen Stoffauflauf mit den Merkmalen des Anspruches 1 erreicht.
Die Erfinder haben folgendes erkannt: Die bekannten Turbulenzerzeugungskonzepte verursachen folgende typische Störungen:
  • 1. In Folge der Sekundärströmungen im divergenten Auslaßbereich der Rohre entstehen Querströmungen, die in der Düse nicht vollständig abgebaut werden können. Diese Querströmungen werden durch die Strömungsumlenkung vor der Blende am Düseneintritt wieder verstärkt und sind im Strahl als regelmäßige Furchen sichtbar. Ein gestörter Strahl führt zu einer streifenförmigen Formation des Blattes.
  • 2. In Folge von Entmischungen in den Rohrecken kann ebenfalls eine streifige Formation entstehen.
  • 3. Falls dem Turbulenzrohr Lamellen nachgeschaltet sind, müssen sich diese über einen wesentlichen Teil des Strömungsweges erstrecken, um die oben beschriebenen Turbulenzrohrstörungen reduzieren zu können. An der Lamellenoberfläche werden durch Reibung zwischen Fluid und Wand Mikroturbulenzen erzeugt, die die beschriebenen Störungen teilweise beseitigen können. Eine vollständige Beseitigung der Störungen ist wegen der geringen Wellenlänge der Mikroturbulenzen und dem vergleichsweise geringen Energieinhalt dieser turbulenten Querbewegungen nicht möglich. Mit zunehmender Lamellenlänge werden die beschriebenen Störungen zwar weiter abgebaut, jedoch ist nachteilig, daß aufgrund der dann zunehmenden Mikroturbulenz ebenfalls eine unerwünscht harte, feinkörnige Formation der Papierbahn entsteht.In der Praxis stellt die Wahl der Lamellenlänge somit stets einen Kompromiß zwischen ausreichender Beseitigung von Störungen auf der einen und möglichst geringer negativer Beeinflussung der Formation auf der anderen Seite dar. Eine ausreichende Beseitigung von Störungen, die durch die heute üblichen Turbulenzerzeuger hervorgerufen werden, durch nachgeschaltete Lamellen, ist somit nicht möglich. Alle heute gebauten Stoffaufläufe erzeugen daher bei kritischen Betriebsbedingungen streifenförmige Störungen der Formation
  • 4. Im Falle von Lochwalzen-Stoffaufläufen, mit Lochwalzen als Turbulenzerzeuger, muß aus statischen Gründen der Anteil der Landfläche der Lochwalze größer als ca. 55 % sein. Die dadurch entstehenden großen Stege verursachen grobe Turbulenzen beim Durchtritt der Strömung, die häufig in der Stoffauflaufdüse nicht ausreichend abklingen können und in der Folge ebenfalls Formationsstörungen verursachen.
    • Es hat sich an ein- und mehrschichtigen Stoffaufläufen gezeigt, daß die Störungen in Stoffaufläufen mit Rohrbündel-Turbulenzerzeugern, welche durch die Stufensprünge und/oder Erweiterungen der Turbulenzrohre erzeugt werden, sowie Störungen die am Austritt der Lochwalze in Stoffaufläufen mit als Lochwalze ausgebildeten Turbulenzerzeugern hervorgerufen werden, bei den heute üblichen Geometrien der im Stoffauflauf nachfolgenden Elemente nicht in ausreichendem Maße reduziert werden können. Bereits geringfügige konvergente Erweiterungen in einer Ebene können, insbesondere an den Betriebsbereichsgrenzen des Stoffauflaufes, zu Querströmungen führen, die nicht mehr zu beseitigen sind. Dies bedeutet also, daß die turbulenzerzeugende Einheit vor der Düse so dimensioniert sein muß, daß durch dieses turbulenzerzeugende Element weit weniger Störungen, in Form von stationären Unregelmäßigkeiten, verursacht werden.
    Da die Einflüsse von Störungen, die durch den Turbulenzerzeuger erzeugt werden, wesentlich durch die Dimensionierung der turbulenzerzeugenden Durchtritte mitbestimmt werden, ist es sinnvoll, die Gestaltung eines Stoffauflaufes wesentlich auf den hydraulischen Durchmesser des turbulenzerzeugenden Bereiches zu beziehen. Der hydraulische Durchmesser dhydr ist als das Vierfache der gesamten flüssigkeitsdurchströmten Querschnittsfläche, geteilt durch die Länge aller vorkommenden Randbereiche, definiert. Im Falle eines idealen kreisförmigen Querschnitts entspricht dies genau dem geometrischen Durchmesser der Kreisfläche. Im Falle eines unendlich langen Spaltes ergibt sich für den hydraulischen Durchmesser die doppelte Höhe des Spaltes.
    Zur Vermeidung von Störungen der Formation ist es gemäß dem Gedanken der Erfindung notwendig, den hydraulischen Durchmesser, beziehungsweise die einzelnen hydraulischen Durchmesser des turbulenzerzeugenden Bereiches, an seinem Übergang zur Stoffauflaufdüse so zu gestalten, daß keine groben Strömungen auftreten können, die bis zum Austritt aus der Stoffauflaufdüse durchschlagen. Dies heißt, bei Stoffaufläufen der bekannten Dimensionierung muß der maximale hydraulische Durchmesser am Ende des Turbulenzerzeugers kleiner als 17 mm, vorzugsweise kleiner 14 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 14 und 7 mm, liegen.
    Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung verhält sich bei beliebigen Stoffaufläufen der hydraulische Durchmesser des turbulenzerzeugenden Bereiches an seinem Übergang zur Stoffauflaufdüse zur Spalthöhe des Düsenaustrittsspaltes dD wie: 6 mm ≤ dhydr (mm) ≤ - 0,52 dD + 30 mit dD = Düsenhöhe bei halber Düsenlänge [mm] · 0,5.
    Eine weitergehende erfindungsgemäße Ausgestaltung führt dazu, zusätzlich zur Bestimmung des maximalen hydraulischen Durchmessers im Endbereich des Turbulenzerzeugers eine Berücksichtigung des Landflächenverhältnisses am Ende des Turbulenzerzeugers vorzunehmen. Das Landflächenverhältnis ist definiert als die Gesamtquerschnittsfläche am Ende des Turbulenzerzeugers Fgesamt, geteilt durch die suspensionsdurchströmte Fläche Foffen. Demgemäß soll das Landflächenverhältnis einen Wert im Bereich von 1 < Fgesamt/Foffen < - 0,0094 · dL [mm] + 2,16 aufweisen. Hierbei ist dL der Lamellenabstand in der Düse am Ende des Turbulenzerzeugers beziehungsweise, falls keine Lamellen vorhanden sind, die Anfangsdüsenhöhe.
    Aufgrund der oben dargestellten Ausführungen wird ein Stoffauflauf für eine Papiermaschine oder Kartonmaschine vorgeschlagen, mit mindestens einem Mittel zur Zuführung von Stoffsuspension über die Maschinenbreite verteilt, mindestens einem Mittel zur Erzeugung einer Turbulenz, welches dem Mittel oder welche Mittel den Mitteln zum Zuführen von Stoffsuspension in Strömungsrichtung nachgeordnet ist/sind und mindestens einem Mittel zum maschinenbreiten Aufbringen der Stoffsuspension auf ein Sieb oder Einbringen der Stoffsuspension zwischen zwei Siebe, welches dem Mittel zur Erzeugung einer Turbulenz in Strömungsrichtung nachgeschaltet ist, wobei mindestens eines der Mittel oder das Mittel zur Erzeugung einer Turbulenz einen hydraulischen Durchmesser dhydr aufweist, der kleiner als 17 mm ist. Vorzugsweise beträgt dieser hydraulische Durchmesser kleiner 14 mm, vorzugsweise 14 - 9 mm.
    Die Ausgestaltung des Stoffauflaufes, insbesondere des turbulenzerzeugenden Bereiches, entsprechend dem oben dargestellten erfindungsgemäßen Gedanken, bewirkt vorteilhaft, daß das Wachstum der turbulenten Querbewegungen durch den geringeren Wandabstand behindert wird, wodurch ein deutlicher Vorteil bereits durch die Verminderung des Wandabstandes in nur einer Ebene festgestellt werden kann.
    Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Relation der wandreibungsbedingten Turbulenzenergie im Verhältnis zum Strömungsquerschnitt einer turbulenzerzeugenden Einheit sich bei der Reduzierung des hydraulischen Durchmessers vergrößert. Auf diese Weise wird der spezifische Feinturbulenzanteil deutlich vergrößert und störende turbulente Querbewegungen größeren Ausmaßes wirkungsvoll abgebaut. Aufgrund der Tatsache, daß die Feinturbulenz im Vergleich zum Einsatz von Lamellen in einem größeren Abstand von der Auslaufdüse erzeugt wird, ist die Abklingzeit erheblich größer. Dies gilt insbesondere deswegen, weil auf dem Strömungsweg zwischen Lamellenende und Düsenaustritt die Geschwindigkeit mindestens um den Faktor 3 größer ist als am Düsenanfang. Unter Abklingen wird hier die Vereinigung von vielen Turbulenzballen mit hochfrequenter Querbewegung geringen Ausmaßes zu solchen niederer Frequenz mit etwas größerer Amplitude verstanden. Nachfolgend werden einige beispielhafte Ausgestaltungsformen des Stoffauflaufes, insbesondere des turbulenzerzeugenden Bereiches des Stoffauflaufes, genannt.
    Eine Möglichkeit der Ausgestaltung des Turbulenzerzeugers besteht darin, diesen ausschließlich aus einer Vielzahl von Platten, die horizontal, vertikal oder schräg angeordnet sind, zu bilden. Hierbei laufen mindestens zwei strömungsführende Wandungen - in einem Schnitt quer zur Maschinenrichtung betrachtet - parallel zueinander. Der einlaufseitige Abstand der Platten zueinander ist erfindungsgemäß kleiner als 16 mm. Die Plattenoberfläche kann vollständig oder teilweise strukturiert sein, um die Turbulenzerzeugung zu verbessern. Der Querschnittsverlauf entlang des Strömungsweges kann dabei stufenförmig ausgebildet sein. Es können auch unterschiedliche Plattenformer und/oder Abstände in regelmäßiger Folge abwechseln. Ebenso können die Platten in unterschiedlichen Abständen vom Düsenauslaufspalt enden.
    Bei einer weiteren Ausführungsform des Turbulenzeinsatzes mit einer Vielzahl von Kanälen weisen diese hydraulische Durchmesser im Auslaufbereich der Kanäle von maximal 17 mm, vorzugsweise 14 mm, auf. Dies kann beispielsweise durch entsprechend kleine Einzelrohre, Känale mit großem Längen-/Breitenverhältnis oder aber auch durch größere Rohre mit Einbauten, zumindestens im Auslaufbereich, erreicht werden. Die Rohrwandungen sind durchbrochen. Sie können beispielsweise parallel zur Rohrachse geschlitzt sein. Diese Schlitze können sich über einen Teil oder auch die gesamte Rohrlänge erstrecken. Im letzteren Fall besteht der Turbulenzerzeuger somit aus einer Vielzahl parallel verlaufender Stege ohne Verbindung zueinander. Ebenfalls können die Rohrwandungen in Strömungsrichtung gesehen, unterschiedliche Längen aufweisen. Zum Beispiel können die vertikale Wandungen weiter in die nachfolgende Düse hineingezogen sein, als die Horizontale. Auf diese Weise wird eine Reduzierung der Landflächen in der jeweiligen Ebene erreicht. Ebenfalls kann das Verhältnis der längeren zur kürzeren Rohrseite eines Rechteck-Turbulenzrohres am Rohrauslauf größer als 1,8. Bei diesen Rohren mit einem Seitenverhältnis größer 1,8 verläuft die längere Strecke horizontal. In diesem Fall ist die Teilung des Rohrbündels vorzugsweise kleiner 200 mm. Ebenso können die Rohre mit großem Seitenlängenverhältnis durch mehrere Bohrungen oder durch einen Schlitz auf der stoffsuspensionzuführenden Seite gespeist werden. Ist das Seiten-/Längenverhältnis kleiner 1,8, so ist die Rohrteilung kleiner als 20 mm. Bei einem aus Rechteckrohren bestehenden Turbulenzerzeuger sind die vertikalen Rohrseiten gegeneinander versetzt. Auch können unterschiedliche Rohrformen in regelmäßiger Folge abwechseln.
    Die Merkmale der beiden oben beschriebenen Ausführungen der Turbulenzerzeuger können auch miteinander in Kombination eingesetzt werden.
    Eine weitere vorteilhafte Form des Turbulenzerzeugers liegt darin, die Turbulenzrohre in Form eines statischen Mischers auszuführen. Die hydraulischen Durchmesser sind auch hierbei vorzugsweise kleiner als 17 mm. In diesem Zusammenhang wird auf die Anmeldung DE 42 11 291 der Anmelderin hingewiesen und soll Teil des Offenbarungsgehaltes der vorliegenden Beschreibung sein.
    Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform besteht darin, den Turbulenzerzeuger in C-Klammerbauweise, also mit einer C-förmigen Verstrebung, die um die Stoffsuspensionsverteilung herumgreift, auszuführen. Hierdurch erhält man den Vorteil, daß der auf die Düsenwandung wirkende Innendruck durch den Turbulenzeinsatz geleitet wird. Ein großer Vorteil dieses Konstruktionsprinzipes ist der kurze Hebelarm. Hieraus ergeben sich sehr geringe Verformungen des Düsenauslaufspaltes unter Betriebsbedingungen, was bekanntlich für ein ebenes Faserorientierungswinkel-Profiles von zentraler Bedeutung ist. Die C-Bauweise läßt sich zum Beispiel auch bei Turbulenzerzeugern realisieren, die aus vertikalen Platten oder einzelnen Kanälen aufgebaut sind. Bei diesen beiden Anwendungsfällen werden die Düsenkräfte zum Zwecke des Kraftschlußes durch alle oder einen Teil der vertikalen Platten beziehungsweise die vertikalen Wandungen der Kanäle geleitet. Wesentlich hierbei ist auch, daß der hydraulische Durchmesser dieser Platten an der Auslaufseite des Turbulenzerzeugers kleiner 17 mm ist.
    Bei der Ausführung des Turbulenzerzeugers mit Platten oder Kanälen können diese vollständig oder teilweise mit Strukturen versehen werden, wobei besonders gleichmäßige turbulente Querbewegungen durch die gewellten Platten erzielt werden. Vorzugsweise laufen die Wellen einer Seite parallel, jedoch können die Wellen einander gegenüberliegender Seiten parallel oder unter einem Winkel ungleich 0° zueinander verlaufen. In diesem Zusammenhang wird auf die Patentanmeldung DE 44 33 445 der Anmelderin hingewiesen, wobei der Inhalt dieser Anmeldung Teil der Offenbarung der vorliegenden Beschreibung sein soll.
    Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Strömungsführung in den Turbulenzeinsätzen so gestaltet ist, daß eine ein- oder mehrdimensionale divergente Strömung vermieden wird.
    Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn im Bereich des Turbulenzeinsatzes eine einzige Strömungsquerschnitt-Erweiterung vorgenommen wird und diese vorzugsweise im Eintrittsbereich des Turbulenzeinsatzes liegt.
    Vorteilhaft ist es weiterhin, im Anschluß an Querstege, Stufensprünge und andere die Gleichmäßigkeit störende oder das Turbulenzniveau vergröbernde Einbauten im Turbulenzeinsatz in der Düse hydraulischer Durchmesser zu erzeugen, die auf jeden Fall kleiner als 17 mm sind.
    Eine weitere vorteilhafte Ausführung des Turbulenzeinsatzes liegt darin, die zur Turbulenzerzeugung eingesetzten Lamellen in ihrer Länge veränderbar auszugestalten.
    Die obengenannten Merkmale des Stoffauflaufes können auch vorteilhaft bei einem Mehrschicht-Stoffauflauf eingesetzt werden.
    Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen zu Anspruch 1 und in den nachfolgenden Figurenbeschreibungen dargestellt.
    Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
    Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
    Figur 1:
    Längsschnitt durch einen Rohrbündel-Turbulenzerzeuger mit Einsätzen zur Reduktion des hydraulischen Durchmessers.
    Figur 2:
    Schnitt B-B aus Figur 1.
    Figur 3:
    Längsschnitt durch Stoffauflauf mit einem Turbulenzerzeuger mit Ausgleichskammer und Mitteln zur Reduktion des hydraulischen Durchmessers.
    Figur 4:
    Schnitt B-B aus Figur 3.
    Figur 1 zeigt einen Stoffauflauf 1 mit seinem Querverteiler 2, der die Stoffsuspension in den turbulenzerzeugenden Bereich 3 einspeist. Vom turbulenzerzeugenden Bereich 3 wird die Stoffsuspension in die Düse 4 geleitet. Die Düse 4 verfügt über eine Oberlippe 4.1 und eine Unterlippe 4.2, wobei die Oberlippe 4.1 mit einer Blende 4.3 ausgestattet ist.
    Der Turbulenzerzeuger 3 besteht in bekannter Weise aus einer Vielzahl an Rohren 5, die sich von ihrem Eintrittsbereich zum Austrittsbereich hin stufenförmig erweitern. Erfindungsgemäß sind im Endbereich der Turbulenzrohre zusätzliche, aus waagrechten und senkrechten Flächen 6 bestehende Kreuze eingebracht, die dafür sorgen, daß sich der hydraulische Durchmesser des Turbulenzerzeugers im Endbereich wesentlich reduziert. Dies wird dadurch bewirkt, daß die Länge der suspensionsberührten Randbereiche am Ende des Turbulenzerzeugers erhöht werden. Der hydraulische Durchmesser dhydr errechnet sich wie folgt: dhydr = 4 · Fhydr/Lhydr mit:
    Fhydr =
    gesamte flüssigkeitsdurchströmte Querschnittsfläche
    Lhydr =
    Länge aller vorkommenden, suspensionsberührten Randbereiche.
    In der Figur 2 ist der Schnitt B-B aus Figur 1 gezeigt. Es sind die rechteckigen Konturen der einzelnen Rohre 5 dargestellt, die versetzt in mehreren Reihen angeordnet sind. In den Rechteckrohren befinden sich Flächen 6, die Kreuze bilden und zentral im Rechteckrohr 5 des Turbulenzerzeugers angeordnet sind. Auf diese Weise wird bei nahezu gleichbleibender flüssigkeitsdurchströmter Fläche die Gesamtlänge der suspensionsberührten Randbereiche erhöht, so daß dadurch auch eine entsprechende Reduktion des hydraulischen Durchmessers dhydr im Endbereich des Turbulenzerzeugers hervorgerufen wird.
    Die dargestellte Ausführung der in den Rohren liegenden Kreuze mit den Flächen 6 kann auch so verwirklicht werden, daS die Flächen 6 die Wandungen der Rohre nicht berühren und/oder in ihrem Kreuzungsbereich eine Aussparung aufweisen. Eine beispielhafte Darstellung ist in dem mit 9 bezeichneten Kreis dargestellt.
    Weiterhin besteht auch die Möglichkeit die Flächen 6 in ihrem Endbereich mit einer leichten Abkantung zu versehen, so daß der Strömung eine zusätzliche Rotationskomponente zugeführt wird.
    Figur 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Stoffauflauf 1 mit einem Querverteiler 2. Vom Querverteiler 2 wird die Stoffsuspension über ein Rohrverteilgitter 3.1 in einen Zwischenkanal 3.2 geführt. Nach dem Zwischenkanal 3.2 gelangt die Stoffsuspension über ein weiteres Rohrverteilgitter 3.3 mit einer Vielzahl von Öffnungen 5 in einen weiteren turbulenzerzeugenden Bereich. Dieser Bereich besteht aus einer Vielzahl von senkrecht zueinander angeordneten Wänden 8 und 7. Die, bezüglich der Maschinenbreite, senkrecht stehenden Wände 8 sind kürzer ausgeführt, als die waagrecht angeordneten Wände 7. Eine Ausführung in umgekehrter Längenanordnung, beziehungsweise mit Wänden 7 und 8 in gleicher Länge, ist ebenfalls möglich. Bei allen Ausführungen ist es wesentlich, daß im Endbereich des als 17 mm beträgt, beziehungsweise im Bereich der Formel: 6 mm ≤ dhydr [mm] ≤ -0,52 dD [mm] + 30 mit dD = Düsenhöhe bei halber Düsenlange [mm] · 0,5 liegt.
    In der Figur 4 ist der Schnitt B-B der Figur 3 dargestellt, der durch die senkrechten und waagrechten Wände 8 und 7 führt. Wie in der Abbildung 4 zu sehen ist, berühren sich die Wände 8 und 7 in dieser Ausführungsform nicht. Es liegt jedoch im Bereich der Erfindung, auch ein gegenseitiges Kreuzen der Wände 7 und 8, über die gesamte Länge oder nur teilweise, zuzulassen.
    Besonders vorteilhaft bei dieser Ausführungsform ist, daß das Landflächenverhältnis am Ende des Turbulenzerzeugers sehr gering gehalten werden kann, beziehungsweise im Bereich der folgenden Formel liegt: 1 < Fgesamt/Foffen < -0,0094 · dL + 2,16
    dL =
    größter Lamellenabstand in der Düse beziehungsweise, falls keine Lamellen vorhanden sind, die größte Düsenhöhe
    Fgesamt =
    Gesamtquerschnittsfläche am Ende des Turbulenzerzeugers
    Foffen =
    offene Durchtrittsfläche am Ende des Turbulenzerzeugers.
    Bezugszeichenliste
    1
    Stoffauflauf
    2
    Querverteiler
    3
    turbulenzerzeugenden Bereich
    3.1
    erstes Rohrverteilgitter
    3.2
    Zwischenkanal
    3.3
    zweites Rohrverteilgitter
    4
    Düse
    4.1
    Oberlippe
    4.2
    Unterlippe
    4.3
    Blende
    5
    Rohre
    6
    Flächen
    7
    Wände
    8
    Wände
    9
    Kanäle

    Claims (6)

    1. Stoffauflauf (1) einer Papiermaschine oder einer Kartonmaschine mit:
      1.1 mindestens einem Mittel (2) zur Zuführung von Stoffsuspension über die Maschinenbreite verteilt,
      1.2 mindestens einem Mittel (3) zur Erzeugung einer Turbulenz,
      1.3 mindestens ein Mittel (4) zum maschinenbreiten Auftragen der Stoffsuspension auf ein Sieb oder zum Einbringen der Stoffsuspension zwischen zwei Siebe,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      1.4 mindestens eines der Mittel oder das Mittel (3) zur Erzeugung einer Turbulenz einen hydraulischen Durchmesser dhydr im Endbereich aufweist, der kleiner als 17 mm beträgt.
    2. Stoffauflauf gemäß Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Durchmesser dhydr kleiner 14 mm ist, vorzugsweise im Bereich 14 mm bis 5 mm, vorzugsweise im Bereich 14 mm bis 9 mm liegt.
    3. Stoffauflauf gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 beziehungsweise gemäß Anspruch 1 - 2,
      dadurch gekennzeichnet, daß der größte hydraulische Durchmesser des Mittels (3) zur Erzeugung der Turbulenz einen Wert aufweist, für den gilt: 6 mm ≤ dhydr [mm] ≤ -0,52 dD [mm] + 30 mit dD = Düsenhöhe bei halber Düsenlänge [mm] · 0,5
    4. Stoffauflauf gemäß Oberbegriff des Anspruches 1, beziehungsweise gemäß einem der Ansprüche 1 - 3,
      dadurch gekennzeichnet, daß das Landflächenverhältnis am Ende des Mittels (3) zur Erzeugung einer Turbulenz im Bereich 1 < Fgesamt/Foffen < -0,0094 · dL + 2,16 liegt, mit:
      dL =
      größte Lamellenabstand in der Düse beziehungsweise, falls keine Lamellen vorhanden sind, die größte Düsenhöhe
      Fgesamt =
      Gesamtquerschnittsfläche am Ende des Turbulenzerzeugers
      Foffen =
      offene Durchtrittsfläche am Ende des Turbulenzerzeugers.
    5. Stoffauflauf gemäß einem der Ansprüche 1 - 4,
      dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (3) zur Erzeugung einer Turbulenz mindestens zwei maschinenbreite Kanäle aufweist.
    6. Stoffauflauf gemäß einem der Ansprüche 1 - 4,
      dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (3) zur Erzeugung einer Turbulenz eine Vielzahl von nebeneinander und übereinander angeordneten Kanälen (9) aufweist.
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