EP1033436B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Zudosierung eines fluiden Mediums in einen Suspensionsstrom eines Stoffauflaufes - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Zudosierung eines fluiden Mediums in einen Suspensionsstrom eines Stoffauflaufes Download PDF

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EP1033436B1
EP1033436B1 EP99118683A EP99118683A EP1033436B1 EP 1033436 B1 EP1033436 B1 EP 1033436B1 EP 99118683 A EP99118683 A EP 99118683A EP 99118683 A EP99118683 A EP 99118683A EP 1033436 B1 EP1033436 B1 EP 1033436B1
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EP
European Patent Office
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channel
metering
headbox
fluid medium
channels
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EP99118683A
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EP1033436A2 (de
EP1033436A3 (de
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Wolfgang Ruf
Hans Loser
Klaus Lehleiter
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Voith Patent GmbH
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Voith Paper Patent GmbH
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Publication of EP1033436A3 publication Critical patent/EP1033436A3/de
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    • D21F1/08—Regulating consistency

Definitions

  • the invention relates to a method for metering a fluid medium into a stock suspension flow of a headbox, wherein the stock suspension flow distributed in the headbox over the machine width, directed into a plurality of turbulence-generating channels and transported to the headbox. Furthermore, in the region of the turbulence-generating channels, a total pressure loss .DELTA.P.sup.set is produced which consists of at least one inlet pressure loss .DELTA.P inlet on entering the channels and a step pressure loss .DELTA.P stage by at least one cross-sectional change within the channels. In addition, the metered addition of the fluid medium takes place in the region of at least one of the channels between the channel inlet and the channel outlet.
  • the invention also relates to a headbox of a paper or board machine with at least one machine-wide stock suspension feed, at least one turbulence generator with a plurality of suspension-flowed channels, a plurality of metering points for a fluid medium in the region of at least one of the channels and a subsequent headbox nozzle.
  • FIG. 6 shows in FIG. 6 a headbox with a machine-wide suspension feed, a turbulence generator with a plurality of flow-through channels, wherein the channels have a plurality of metering points for a fluid medium in a part of the channels, and a headbox nozzle adjoining the turbulence generator.
  • a method for metering a fluid medium into a stock suspension stream of a headbox is disclosed to the person skilled in the art in which the stock suspension stream is distributed over the machine width into a multiplicity of turbulence-producing channels and through this to the headbox nozzle.
  • a total pressure loss is generated which arises at least from the inlet pressure loss into the channels and the subsequent step pressure losses due to cross-sectional change within the channels.
  • the metered addition of the fluid medium takes place in a part of the channels, between channel inlet and channel outlet.
  • the object is achieved by the features of the first method claim and the features of the first device claim.
  • the inventors have recognized that the basically necessary pressure loss on a turbulence insert with turbulence ducts or turbulence pipes is mainly caused by the inlet pressure loss at the transition between the transverse distributor of the headbox to the turbulence insert by the previous designs of the headbox. Since only a slight pressure gradient arises in the downstream part of the turbulence insert, metering in this area has an intensive and undesirable effect on the overall throughput of the respective channel.
  • the solution to the above problem is therefore that the inlet pressure loss is significantly reduced by a corresponding design of the turbulence channel in the initial region compared to the resulting pressure loss in the further course of the channel.
  • the inventor proposes to improve the method of metering a fluid medium into a headbox stock suspension stream wherein the stock suspension stream in the head box is spread across the machine width into a plurality of turbulence generating channels conveying the stock suspension to the headbox nozzle, being in the turbulence generating area Channels, a total pressure loss .DELTA.P ges is generated, which results from at least one inlet pressure loss .DELTA.P inlet upon entering the channels and a step pressure loss .DELTA.P stage by at least one of the cross-sectional change within the channels, and wherein the metered addition of the fluid medium in the region of at least one of the channels between channel and channel exit occurs.
  • the improvement according to the invention consists in that at least 50% of the total pressure loss ⁇ P ges is generated downstream of the metered addition of the fluid medium.
  • the proportion of the pressure loss which is generated downstream of the metered addition of the fluid medium should amount to a maximum of 75% of the total pressure loss ⁇ P tot .
  • a particularly preferred embodiment provides that 50% - 60% of the total pressure loss .DELTA.P ges is generated downstream of the metered addition of the fluid medium.
  • the headbox ensures that the metered addition of fluids, for example of dilution water in the turbulence insert a headbox only minimal changes in terms of the local total throughput of the turbulence insert cause and on the other hand, a clearly defined effective width of the addition is given in the Range of normal control variables is almost independent of the amount of the metered fluid.
  • inlet pressure loss .DELTA.P inlet is kept low by the use of a venturi section in the channel, since in this case no separation areas to the inflow arise.
  • a corrugated contour in the respective channel is used to generate the pressure loss behind the metered addition of the fluid medium. Due to the large number of waves in the corrugated contour, a high pressure loss with a desired turbulence structure-that is, turbulence with small wavelengths-can be generated in the narrowest of spaces.
  • Another advantageous embodiment of the method provides that the metered addition of the fluid medium takes place in at least one channel opposite to the main flow direction of the stock suspension. As a result, optimal mixing of the injected fluid with the main flow of the stock suspension is achieved.
  • the metered addition of the fluid medium takes place in all channels of the turbulence generator or at least evenly distributed over the entire web width.
  • the basis weight cross profile and also the basis weight profile in the z direction are referred to the applications DE 44 22 907 and DE 196 32 673 A1.
  • the concept of the invention is also realized by the further development of a headbox of a paper or board machine with at least one machine-wide stock suspension feed, at least one turbulence generator with a plurality of suspension-flowed channels, a plurality of metering points for a fluid medium in the region of at least one of the channels and a subsequent headbox nozzle, in that at least one of the channels of the turbulence generator is designed in such a way that the proportion of the flow resistance downstream of the metering point amounts to at least 50% of the total resistance of the channel.
  • the proportion of the flow resistance after the Zudosierstelle should not exceed 75% of the total resistance of the channel, with a division of the resistances before and after Zudosierstelle is preferred in which 50% to 60% of the total resistance downstream of the Zudosierstelle are arranged.
  • a further embodiment of the headbox according to the invention provides that at least one channel with a Zudosierstelle at the inlet region has a chamfer.
  • the chamfer has a depth t in the range of 2 mm to 10 mm, preferably in the range of 4 mm to 6 mm, with a chamfer angle ⁇ between 20 ° and 80 °.
  • a headbox according to the invention in which the outflow opening of the metering point is directed counter to the main flow direction of the stock suspension in the channel.
  • 1 shows a schematic representation of the cross section of a headbox in the region of a turbulence channel.
  • the turbulence channel 1 connects the machine-wide pulp suspension distribution (left side) with the headbox nozzle (right side).
  • the turbulence channel on the inlet side of the stock suspension has a strong chamfer 4, which is intended to reduce the inlet pressure loss at this point.
  • This is followed by a cylindrical part of the channel 1, into which a metering opening 3 opens.
  • the metering opening 3 is fed via a supply channel 2 for the fluid medium.
  • the main flow direction of the stock suspension stream is indicated by the arrow 10.
  • the flow direction 11 of the metered-in fluid runs in the initial region substantially perpendicular to the main flow direction 10.
  • FIG. 2 also shows a detail of the turbulence generator of a headbox with the substance-suspension-carrying channel 1 and a metering opening 3 for a fluid medium in the channel 1.
  • the channel is equipped with a pressure-reducing chamfer 4, followed by a straight course of the channel 1 into which the metering opening 3 opens.
  • the straight course of the channel 1 merges into a corrugated contour, through which the main pressure loss within the channel 1 arises.
  • a first increment 8 which follows a substantially undisturbed, cylindrical course of the channel 1.
  • FIG. 3 shows a variant of a channel 1, in which the metering opening 3 for the fluid medium opens into the channel 1 in the course of the strongest constriction 6. Subsequent to this narrowest region of the channel 1, a diffuser-like, conical extension 7 of the channel 1 follows to a corrugated contour 12, which merges without paragraph in a smooth cylindrical portion of the channel 1.
  • FIG. 4 shows a further variant of the channel 1 of a headbox designed according to the invention.
  • the entrance area is provided with a Venturikontur 13 for resistance reduction, which has a parabolic-like course and merges into a smooth cylindrical section whose cross-section is larger than the input cross-section into the venturi opening.
  • a conical constriction 5 which merges into a narrowest cylindrical region 6, followed by a conical enlargement 7, which in turn is followed by a smooth-cylindrical region 16 with a relatively large cross-section.
  • the main resistance or main pressure loss is moved behind the Zudosierstelle for the fluid medium.
  • FIG. 5 shows a further variant of the embodiment of the metering point in the channel 1 according to the invention of the turbulence generator of a headbox.
  • a relatively narrow, cylindrical region 6 is again narrowed by an annular gap 14, which communicates with the metering port 3 for the metered addition of a fluid medium.
  • the channel-side opening of the annular gap 14 is directed counter to the main flow direction 10 of the substance suspension passed through the channel 1.
  • the annular gap 14 itself forms the narrowest point in the entire channel 1, so that here too, the largest part of the flow resistance and thus the pressure loss is located behind the Zudosierstelle for the fluid medium.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zudosierung eines fluiden Mediums in einen Stoffsuspensionsstrom eines Stoffauflaufes, wobei der Stoffsuspensionsstrom im Stoffauflauf über die Maschinenbreite verteilt, in eine Vielzahl von turbulenzerzeugenden Kanälen geleitet und zur Stoffauflaufdüse befördert wird. Weiterhin wird im Bereich der turbulenzerzeugenden Kanäle ein Gesamtdruckverlust ΔPges bewirkt, der aus zumindest einem Einlaufdruckverlust ΔPEinlauf beim Eintritt in die Kanäle und einem Stufendruckverlust ΔPStufe durch mindestens eine Querschnittsveränderung innerhalb der Kanäle besteht. Außerdem erfolgt die Zudosierung des fluiden Mediums im Bereich mindestens eines der Kanäle zwischen Kanaleintritt und Kanalaustritt.
  • Die Erfindung betrifft auch einen Stoffauflauf einer Papier- oder Kartonmaschine mit mindestens einer maschinenbreiten Stoffsuspensionszuführung, mindestens einem Turbulenzerzeuger mit einer Vielzahl an suspensionsdurchflossenen Kanälen, einer Vielzahl von Zudosierstellen für ein fluides Medium im Bereich mindestens eines der Kanäle und einer anschließenden Stoffauflaufdüse.
  • Die oberbegriffbildende Offenlegungsschrift DE 35 14 554 Al zeigt in der Figur 6 einen Stoffauflauf mit einer maschinenbreiten Suspensionszuführung, einen Turbulenzerzeuger mit mehreren suspensionsdurchflossenen Kanälen, wobei die Kanäle eine Vielzahl von Zudosierstellen für ein fluides Medium in einem Teil der Kanäle aufweisen, und eine sich an den Turbulenzerzeuger anschließende Stoffauflaufdüse.
  • Entsprechend der Ausführung des Stoffauflaufes ist für den Fachmann auch ein Verfahren zur Zudosierung eines fluiden Mediums in einen Stoffsuspensionsstrom eines Stoffauflaufes offenbart, bei dem der Stoffsuspensionsstrom über die Maschinenbreite verteilt in eine Vielzahl von turbulenzerzeugenden Kanälen und durch diese zur Stoffauflaufdüse geleitet wird. Im Bereich der turbulenzerzeugenden Kanäle wird ein Gesamtdruckverlust erzeugt, der zumindest aus dem Einlaufdruckverlust in die Kanäle und den danach folgenden Stufendruckverlusten durch Querschnittsveränderung innerhalb der Kanäle entsteht. Die Zudosierung des fluiden Mediums erfolgt in einem Teil der Kanäle, zwischen Kanaleintritt und Kanalaustritt.
  • Sowohl bei diesem bekannten Stoffauflauf, als auch bei dem bekannten Verfahren entsteht der Hauptdruckverlust der turbulenzerzeugenden Kanäle im Eintrittbereich des Turbulenzeinsatzes, das heißt vor den Zudosierstellen für das fluide Medium. Durch diese Ausgestaltung ergeben sich bei der Zudosierung in die Kanäle Veränderungen im Durchsatz durch die Kanäle, so daß eine ungünstige Beeinflussung von Flächengewichtsquerprofil und Faserorientierungsquerprofil entsteht. Die zusätzlich dargestellte Lösung in der Figur 6 der oben genannten Offenlegungsschrift, bei der ein Fluid in den Querverteiler des Stoffauflaufes in der Nähe der Eintrittsöffnung eines Turbulenzrohres - also vor dem Ort des Hauptdruckverlustes - eingedüst wird, ist zwar vorteilhaft für den nur geringen Einfluß der Zudosierung auf den Gesamtdurchsatz der Turbulenzkanäle, birgt jedoch auf der anderen Seite den Nachteil in sich, daß keine eindeutige Zuordnung der zudosierten Flüssigkeit zu einem bestimmten Turbulenzkanal gegeben ist und die Wirkbreite der Zudosierung auch von der zudosierten Menge des Fluids abhängt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Zudosierung eines fluiden Mediums in einen Stoffsuspensionsstrom eines Stoffauflaufes im Bereich der turbulenzerzeugenden Kanäle anzugeben, bei dem die Zudosierung des fluiden Mediums möglichst geringe Einflüsse auf den Gesamtdurchsatz des jeweiligen Kanals ausübt. Ebenso ist es Aufgabe der Erfindung einen Stoffauflauf darzustellen, der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Verfahrensanspruches und die Merkmale des ersten Vorrichtungsanspruches gelöst.
  • Die Erfinder haben erkannt, daß durch die bisherigen Ausführungen des Stoffauflaufes der grundsätzlich notwendige Druckverlust an einem Turbulenzeinsatz mit Turbulenzkanälen beziehungsweise Turbulenzrohren hauptsächlich durch den Einlaufdruckverlust am Übergang zwischen dem Querverteiler des Stoffauflaufes zum Turbulenzeinsatz entsteht. Da im nachgeschalteten Teil des Turbulenzeinsatzes nur noch ein geringer Druckgradient entsteht, wirken sich Zudosierungen in diesem Bereich intensiv und unerwünscht auf den Gesamtdurchsatz des jeweiligen Kanales aus. Die Lösung des oben angegebenen Problems besteht also darin, daß der Einlaufdruckverlust durch eine entsprechende Gestaltung des Turbulenzkanals im Anfangsbereich deutlich gegenüber dem im weiteren Verlauf des Kanales entstehenden Druckverlustes reduziert wird. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit die Zudosierung im Kanal so anzuordnen, daß der hauptsächliche Druckverlust hinter die vereinigungsstelle des zudosierten Fluidstromes mit der Hauptsuspensionsströmung innerhalb des Kanales gelegt wird. Dies führt dazu, daß der Einfluß der zudosierten Menge Fluid zum Hauptstrom sich nur sehr gering auf den Gesamtdurchsatz auswirkt.
  • Demgemäß schlägt der Erfinder vor, das Verfahren zur Dosierung eines fluiden Mediums in einen Stoffsuspensionsstrom eines Stoffauflaufes zu verbessern, wobei der Stoffsuspensionsstrom im Stoffauflauf über die Maschinenbreite in eine Vielzahl von turbulenzerzeugenden Kanälen verteilt wird, die die Stoffsuspension zur Stoffauflaufdüse befördern, wobei im Bereich der turbulenzerzeugenden Kanäle ein Gesamtdruckverlust ΔPges bewirkt wird, der aus zumindest einem Einlaufdruckverlust ΔPEinlauf beim Eintritt in die Kanäle und einem Stufendruckverlust ΔPstufe durch mindestens eine der Querschnittsveränderung innerhalb der Kanäle entsteht, und wobei die Zudosierung des fluiden Mediums im Bereich mindestens eines der Kanäle zwischen Kanaleintritt und Kanalaustritt erfolgt. Die erfindungsgemäße Verbesserung besteht darin, daß mindestens 50% des Gesamtdruckverlustes ΔPges stromabwärts der Zudosierung des fluiden Mediums erzeugt wird. Vorzugsweise sollte der Anteil des Druckverlustes, der stromabwärts der Zudosierung des fluiden Mediums erzeugt wird, maximal 75% des Gesamtdruckverlustes ΔPges betragen.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß 50% - 60% des Gesamtdruckverlustes ΔPges stromabwärts der Zudosierung des fluiden Mediums erzeugt wird.
  • Durch diese Ausgestaltung des Stoffauflaufes wird einerseits erreicht, daß die Zudosierung von Fluiden, zum Beispiel von Verdünnungswasser, in den Turbulenzeinsatz eines Stoffauflaufes nur minimalste Änderungen bezüglich des örtlichen Gesamtdurchsatzes am Turbulenzeinsatz bewirken und andererseits aber auch eine klar definierte Wirkbreite der Zudosierung gegeben ist, die im Bereich normaler Regelgrößen nahezu unabhängig von der Menge des zudosierten Fluides ist.
  • Vorteilhaft ist es bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren, wenn der Gesamtdruckverlust ΔPges 0,3 x 105 Pa bis 8 x 105 Pa beträgt, wobei ein Gesamtdruckverlust von 4 x 105 Pa bis 8 x 105 Pa bevorzugt wird. Durch diesen relativ hohen Gesamtdruckverlust wird eine weitere Reduktion der Beeinflussung des örtlichen Gesamtvolumenstromes bei unterschiedlicher Zudosierung erreicht.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Einlaufdruckverlust ΔPEinlauf durch die Verwendung eines Venturiquerschnittes im Kanal niedrig gehalten wird, da hierbei keine Ablösegebiete zu der Einströmung entstehen.
  • Eine weitere Möglichkeit der Beeinflussung der Druckverlustverteilung besteht darin, daß zur Erzeugung des Druckverlustes hinter die Zudosierung des fluiden Mediums eine Wellkontur im jeweiligen Kanal verwendet wird. Durch die Vielzahl der Wellen in der Wellkontur kann auf engstem Raum ein hoher Druckverlust mit einer gewünschten Turbulenzstruktur - das heißt Turbulenzen mit kleinen Wellenlängen - erzeugt werden.
  • Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß die Zudosierung des fluiden Mediums in mindestens einem Kanal entgegen der Hauptströmungsrichtung der Stoffsuspension erfolgt. Hierdurch wird eine optimale Vermischung des eingedüsten Fluides mit der Hauptströmung der Stoffsuspension erreicht.
  • Besonders günstig ist es, wenn die Zudosierung des fluiden Mediums in allen Kanälen des Turbulenzerzeugers oder zumindest gleichmäßig über die gesamte Bahnbreite verteilt erfolgt. Durch diese Ausführungsform ist es einfach möglich das Flächengewichtsquerprofil und/oder das Faserorientierungsquerprofil durch die Zudosierung, beispielsweise von Siebwasser oder einem sonstigen Fluid, dessen Konzentration sich vom maschinenbreit verteilten Stoffsuspensionsstrom unterscheidet, einzustellen. Bezüglich der Einflußmöglichkeiten auf das Faserorientierungsquerprofil, das Flächengewichtsquerprofil und auch das Flächengewichtsprofil in z-Richtung wird auf die Anmeldungen DE 44 22 907 und DE 196 32 673 A1 hingewiesen.
  • Der Erfindungsgedanke wird auch durch die Weiterentwicklung eines Stoffauflaufes einer Papier- oder Kartonmaschine mit mindestens einer maschinenbreiten Stoffsuspensionszuführung, mindestens einem Turbulenzerzeuger mit einer Vielzahl an suspensionsdurchflossenen Kanälen, einer Vielzahl von Zudosierstellen für ein fluides Medium im Bereich mindestens eines der Kanäle und einer anschließenden Stoffauflaufdüse verwirklicht, indem mindestens eines der Kanäle des Turbulenzerzeugers derart ausgestaltet ist, daß der Anteil des Strömungswiderstandes stromabwärts der Zudosierstelle mindestens 50% des Gesamtwiderstandes des Kanals beträgt.
  • Vorzugsweise sollte der Anteil des Strömungswiderstandes nach der Zudosierstelle maximal 75% des Gesamtwiderstandes des Kanals betragen, wobei eine Aufteilung der Widerstände vor und nach Zudosierstelle bevorzugt wird, bei dem 50% bis 60% des Gesamtwiderstandes stromabwärts der Zudosierstelle angeordnet sind.
  • Eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Stoffauflaufes sieht vor, daß mindestens ein Kanal mit einer Zudosierstelle am Eintrittsbereich eine Fase aufweist. Die Fase hat eine Tiefe t im Bereich von 2 mm bis 10 mm, vorzugsweise im Bereich von 4 mm bis 6 mm, mit einem Fasenwinkel α zwischen 20° und 80°.
  • Andererseits besteht auch die Möglichkeit einen Kanal mit Zudosierstelle im Eintrittsbereich so auszugestalten, daß er die Kontur einer Venturidüse aufweist. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß der Eintritt der Strömung in den Turbulenzkanal möglichst widerstandsfrei verläuft, so daß die Hauptwiderstände hinter der Zudosierstelle des Turbulenzkanales angeordnet werden können.
  • Vorteilhaft ist auch ein erfindungsgemäßer Stoffauflauf, bei dem die Ausströmöffnung der Zudosierstelle entgegen der Hauptstromrichtung der Stoffsuspension im Kanal gerichtet ist. Hierdurch wird eine optimale Vermischung der zudosierten Flüssigkeit im Stoffsuspensionsstrom erreicht.
  • Vorteilhaft ist es außerdem, wenn alle Kanäle des Turbulenzerzeugers eine Zudosierstelle aufweisen, beziehungsweise wenn die Zudosierstellen gleichmäßig über die Maschinenbreite verteilt angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich besonders einfach eine Einflußmöglichkeit auf das Faserorientierungsquerprofil und/oder das Flächengewichtsquerprofil beziehungsweise auch das jeweilige Profil in z-Richtung der erzeugten Faserstofflage.
  • Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellen dar:
    • Figur 1:
    Schematische Darstellung eines Ausschnittes aus dem erfindungsgemäßen Stoffauflauf im Bereich des Turbulenzerzeugers;
    Figur 2:
    Turbulenzkanal mit Wellrohrkontur;
    Figur 3:
    Turbulenzkanal mit Wellrohr und Diffusorbereich;
    Figur 4:
    Turbulenzkanal mit Venturikontur;
    Figur 5:
    Turbulenzkanal mit Ringspalt.
  • Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung des Querschnittes eines Stoffauflaufes im Bereich eines Turbulenzkanals 1.
  • Der Turbulenzkanal 1 verbindet die maschinenbreite Stoffsuspensionsverteilung (linke Seite) mit der Stoffauflaufdüse (rechte Seite). Erfindungsgemäß weist der Turbulenzkanal auf der Eintrittsseite der Stoffsuspension eine starke Fase 4 auf, die den Einlaufdruckverlust an dieser Stelle vermindern soll. Danach folgt ein zylindrischer Teil des Kanals 1, in den eine Zudosieröffnung 3 mündet. Die Zudosieröffnung 3 wird über einen Zufuhrkanal 2 für das fluide Medium gespeist. Durch diese Zudosieröffnung 3 kann mehr oder weniger fluides Medium dem Stoffsuspensionsstrom im Stoffauflauf zugeführt werden. Die Hauptströmungsrichtung des Stoffsuspensionsstromes ist mit dem Pfeil 10 angegeben. Die Strömungsrichtung 11 des zudosierten Fluides verläuft im Anfangsbereich im wesentlichen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 10.
  • Anschließend an diese Zudosierstelle erfolgt eine konische Verengung 5 des Kanales, die in einen Bereich der stärksten Verengung 6 innerhalb der Kanales 1 übergeht. Im weiteren Strömungsverlauf erweitert sich der Kanal 1 konisch auf einen ersten Durchmesser, gefolgt von einem ersten Absatz 8 und einem zweiten Absatz 9, die jeweils den Querschnitt des Kanales 1 stufenförmig erweitern.
  • Durch diese Ausgestaltung des Kanales 1 und die Positionierung der Zudosieröffnung 3 wird erreicht, daß der hauptsächliche Druckverlust im Bereich der stärksten Verengung 6 stattfindet, der in Strömungsrichtung gesehen hinter der Zudosierstelle angeordnet ist. Dies bewirkt, daß der Einfluß der Zudosierung auf den gesamten Strömungsdurchsatz im Kanal 1 sehr gering ist, insbesondere daß nur geringste Schwankungen im Gesamtdurchsatz auftreten, wenn unterschiedliche Mengen fluiden Mediums zusätzlich in den Kanal 1 eingespeist werden.
  • Eine weitere Möglichkeit den Hauptdruckverlust hinter die Zudosierstelle in einem Kanal eines Turbulenzerzeugers zu verlegen ist in der Figur 2 dargestellt. Die Figur 2 zeigt ebenfalls einen Ausschnitt aus dem Turbulenzerzeuger eines Stoffauflaufes mit dem stoffsuspensionsführenden Kanal 1 und einer Zudosieröffnung 3 für ein fluides Medium in den Kanal 1. Im Eintrittsbereich ist der Kanal mit einer druckverlustmindernden Fase 4 ausgestattet, gefolgt von einem geraden Verlauf des Kanales 1, in den die Zudosieröffnung 3 mündet. Stromabwärts der Zudosieröffnung 3 geht der gerade Verlauf des Kanals 1 in eine Wellkontur über, durch die der hauptsächliche Druckverlust innerhalb des Kanales 1 entsteht. Anschließend an die Wellkontur findet ein erster Stufensprung 8 statt, dem ein im wesentlichen ungestörter, zylinderförmiger Verlauf des Kanals 1 folgt.
  • Auch durch diese Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß der hauptsächliche Anteil des Gesamtdruckverlustes beziehungsweise Gesamtwiderstandes stromabwärts der Zudosierstelle für das fluide Medium stattfindet.
  • Die Figur 3 stellt eine Variante eines Kanales 1 dar, bei der die Zudosieröffnung 3 für das fluide Medium im Verlauf der stärksten Verengung 6 in den Kanal 1 mündet. Anschließend an diesen engsten Bereich des Kanales 1 folgt eine diffusorartige, konische Erweiterung 7 des Kanales 1 hin zu einer Wellkontur 12, die ohne Absatz in einen glattzylindrischen Abschnitt des Kanales 1 übergeht.
  • Die Figur 4 zeigt eine weitere Variante des erfindungsgemäß ausgestalteten Kanals 1 eines Stoffauflaufes. Der Eingangsbereich ist zur Widerstandsminderung mit einer Venturikontur 13 ausgestattet, die einen parabellähnlichen Verlauf aufweist und in einen glattzylindrischen Abschnitt übergeht, dessen Querschnitt größer als der Eingangsquerschnitt in die Venturiöffnung ist. In diesen glattzylindrischen Abschnitt 16 mündet die Zudosierungöffnung 3. Anschließend folgt eine konische Verengung 5, die in einen engsten zylindrischen Bereich 6 übergeht, gefolgt von einer konischen Erweiterung 7, der sich wiederum ein glattzylindrischer Bereich 16 mit relativ großem Querschnitt anschließt.
  • Auch durch diese Ausführungsform wird der Hauptwiderstand beziehungsweise Hauptdruckverlust hinter die Zudosierstelle für das fluide Medium verschoben.
  • Figur 5 zeigt eine weitere Variante der Ausführung der Zudosierstelle in dem erfindungsgemäßen Kanal 1 des Turbulenzerzeugers eines Stoffauflaufes. Bei dieser Ausführungsform wird ein relativ enger, zylindrischer Bereich 6 nochmals durch einen Ringspalt 14 verengt, der mit der Zudosieröffnung 3 für die Zudosierung eines fluiden Mediums in Verbindung steht. Die kanalseitige Öffnung des Ringspaltes 14 ist der Hauptströmungsrichtung 10 der durch den Kanal 1 durchgeleiteten Stoffsuspension entgegen gerichtet. Der Ringspalt 14 selbst bildet die engste Stelle im gesamten Kanal 1, so daß auch hier der größte Teil des Strömungswiderstandes und damit des Druckverlustes hinter der Zudosierstelle für das fluide Medium angeordnet ist.
  • Im weiteren Strömungsverlauf dieser Ausführungsform befinden sich ausschließlich stufenförmige Absätze, die zusätzliche Druckverluste erzeugen.
  • Es wird insbesondere darauf hingewiesen, daß die in der Figur 5 dargestellt Form der Eindüsung des fluiden Mediums in den Kanal des Turbulenzerzeugers auch bei allen anderen gezeigten Darstellung verwendet werden kann.
  • Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Ausführung des Stoffauflaufes, beziehungsweise durch die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in den gezeigten Stoffauflauf erreicht, daß der Gesamtdurchsatz durch einen Kanal des Turbulenzeinsatzes weitestgehend unabhängig von der zudosierten Menge des fluiden Mediums bleibt und damit kaum einen Einfluß auf das Faserorientierungsquerprofil oder das Flächengewichtsquerprofil ausübt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kanal
    2
    Zufuhrkanal für fluides Medium
    3
    Zudosieröffnung
    4
    Fase
    5
    konische Verengung
    6
    zylindrischer Bereich
    7
    konische Erweiterung
    8
    1. Absatz
    9
    2. Absatz
    10
    Hauptströmungsrichtung
    11
    Strömungsrichtung des zudosierten Fluids
    12
    Wellkontur
    13
    Venturikontur
    14
    Ringspalt
    15
    3. Absatz
    16
    glattzylindrische Abschnitt
    t
    Fasentiefe
    α
    Fasenwinkel

Claims (18)

  1. Verfahren zur Zudosierung eines fluiden Mediums in einen Stoffsuspensionsstrom eines Stoffauflaufes mit den folgenden Merkmalen:
    der Stoffsuspensionsstrom wird im Stoffauflauf über die Maschinenbreite verteilt, in eine Vielzahl von turbulenzerzeugenden Kanälen (1) geleitet und zur Stoffauflaufdüse befördert, wobei
    im Bereich der turbulenzerzeugenden Kanäle (1) ein Gesamtdruckverlust ΔPges bewirkt wird, der aus zumindest einem Einlaufdruckverlust ΔPEinlauf beim Eintritt in die Kanäle und einem Stufendruckverlust ΔPStufe durch mindestens eine Querschnittsveränderung (5, 7, 8, 9) innerhalb der Kanäle besteht, und
    die Zudosierung des fluiden Mediums im Bereich mindestens eines der Kanäle (1) zwischen Kanaleintritt und Kanalaustritt erfolgt,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    mindestens 50% des Gesamtdruckverlustes ΔPges stromabwärts der Zudosierung des fluiden Mediums erzeugt wird.
  2. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß maximal 75% des Gesamtdruckverlustes ΔPges stromabwärts der Zudosierung des fluiden Mediums erzeugt wird.
  3. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 50% - 60% des Gesamtdruckverlustes ΔPges stromabwärts der Zudosierung des fluiden Mediums erzeugt wird.
  4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gesamtdruckverlust ΔPges von 0,3 x 105 Pa bis 8 x 105 Pa, vorzugsweise 4 x 105 Pa bis 8 x 105 Pa erzeugt wird.
  5. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufdruckverlust ΔPEinlauf durch die Verwendung eines Venturiquerschnittes (13) im Kanal niedrig gehalten wird.
  6. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Druckverlustes hinter die Zudosierung des fluiden Mediums eine Wellkontur (12) verwendet wird.
  7. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zudosierung des fluiden Mediums in mindestens einem Kanal (1) entgegen der Hauptströmungsrichtung (10) der Stoffsuspension erfolgt.
  8. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zudosierung des fluiden Mediums in allen Kanälen (1) oder zumindest gleichmäßig über die gesamte Bahnbreite verteilt erfolgt.
  9. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Zudosierung des fluiden Mediums das Flächengewichtsquerprofil und/oder das Faserorientierungsquerprofil der hergestellten Bahn eingestellt wird.
  10. Stoffauflauf einer Papier- oder Kartonmaschine mit:
    mindestens einer maschinenbreiten
    Stoffsuspensionszuführung,
    mindestens einem Turbulenzerzeuger mit einer Vielzahl an suspensionsdurchflossenen Kanälen,
    einer Vielzahl von Zudosierstellen für ein fluides Medium im Bereich mindestens eines der Kanäle (1) und
    einer anschließenden Stoffauflaufdüse,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Anteil des Strömungswiderstandes mindestens eines der Kanäle mit Zudosierstelle nach der Zudosierstelle mindestens 50% des Gesamtwiderstandes des Kanals beträgt.
  11. Stoffauflauf gemäß dem vorstehenden Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Strömungswiderstandes des mindestens einen Kanales (1) mit Zudosierstelle nach der Zudosierstelle maximal 75% des Gesamtwiderstandes des Kanals (1) beträgt.
  12. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 10-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Strömungswiderstandes des mindestens einen Kanales (1) mit Zudosierstelle nach der Zudosierstelle 50% bis 60% des Gesamtwiderstandes des Kanals beträgt.
  13. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 10-12, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Kanal mit Zudosierstelle am Eintrittsbereich eine Fase von mindestens aufweist, die eine Tiefe t im Bereich von 2 mm bis 10 mm, vorzugsweise im Bereich von 4 mm bis 6 mm, mit einem Fasenwinkel α zwischen 20° und 80° hat.
  14. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 10-13, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Kanal mit Zudosierstelle am Eintrittsbereich die Kontur (13) einer Venturidüse aufweist.
  15. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 10-14, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Kanal mit Zudosierstelle stromabwärts der Zudosierstelle eine Wellkontur (12) aufweist.
  16. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 10-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnung (3) der Zudosierstelle entgegen der Hauptstromrichtung der Stoffsuspension im Kanal gerichtet ist.
  17. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 10-16, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kanäle eine Zudosierstelle aufweisen.
  18. Stoffauflauf gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 10-17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zudosierstellen gleichmäßig über die Maschinenbreite verteilt angeordnet sind.
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