EP1074656A2 - Stoffauflauf - Google Patents

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Publication number
EP1074656A2
EP1074656A2 EP00107659A EP00107659A EP1074656A2 EP 1074656 A2 EP1074656 A2 EP 1074656A2 EP 00107659 A EP00107659 A EP 00107659A EP 00107659 A EP00107659 A EP 00107659A EP 1074656 A2 EP1074656 A2 EP 1074656A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
headbox
suspension
headbox according
area
elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00107659A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1074656A3 (de
Inventor
Wolfgang Ruf
Walter Dr. Holzer
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 Paper Patent GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Voith Paper Patent GmbH filed Critical Voith Paper Patent GmbH
Publication of EP1074656A2 publication Critical patent/EP1074656A2/de
Publication of EP1074656A3 publication Critical patent/EP1074656A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • 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
    • D21F1/028—Details of the nozzle section

Definitions

  • the invention relates to a headbox, in particular a multilayer headbox, a paper machine with at least one stock suspension feed, one having a plurality of tubular elements Diffuser block and a headbox nozzle, which a plurality of machine-wide suspension channels, which between a Upper and one lower wall of the headbox nozzle by at least two, preferably formed three machine-wide dividing elements and through which the stock suspension on a sieve or between two sieves is guided, the suspension channels forming a first area I and a second, downstream region II, wherein the first region I by flat, converging in the direction of flow, machine-wide boundary surfaces is formed, and each Separator in the second area II a greater convergence of its Has surfaces than in the first area I.
  • FIG. 6 shows a headbox, which has a headbox nozzle with three internal dividing elements that form the material suspension of the individual layers separate this headbox.
  • the dividers have an extension in the nozzle outlet area and then a worsening (convergence), which should lead to the fact that between the individual suspension layers brought together after the separating elements only minimal mixing tendencies arise.
  • the aim of the invention is to provide a headbox of the type mentioned create, at the same time as high a strength as possible also ensures the highest possible beam stability and good formation are.
  • the streaked structure (tiger stripes) in the paper is to be avoided or at least be reduced.
  • tubular Elements of the diffuser block are associated with vortex-forming agents, to in the partial suspension streams passed through these tubular elements to generate secondary eddy currents, which are the Primary flow of these partial suspension flows superimpose, and that all Separating elements of the headbox nozzle have a contour and arrangement, which have an equally long second area II for each suspension channel with an identical cross-sectional profile.
  • the change and absolute size of the cross section is the free, flowed area related to a position in the machine direction to understand, with the variation of flow directions first is not included.
  • the vortex-forming means can in particular be designed in this way as described in US-A-5,876,564.
  • the application too of these vortex forming agents and the corresponding procedure for mixing the partial suspension streams can be provided as this is described in US-A-5 876 564. This becomes the revelation this US-A-5 876 564 also fully in the disclosure of the present Registration included.
  • Headbox is the rotational movement of a respective secondary vortex flow generally around the longitudinal axis of the respective tubular Element-oriented.
  • the vortex formation can, for example, by a corresponding geometry and / or the nature of the inner surface of a respective tubular Elements or a respective pipe insert.
  • the vortex-forming include Means at least one of a respective tubular element 18 assigned insert and / or attachment through which the respective partial suspension flow to generate the secondary vortex flow accordingly can be influenced.
  • At least one attachment or insert for one Influencing of the respective partial suspension flow is carried out and preferably at least one pressure pulse generating element includes. It can be a respective tubular element or tube insert, for example at least two and preferably two be assigned to twelve pressure pulse generating elements.
  • At least one Pressure pulse generating element provided by an acoustic Element is formed.
  • At least one Pressure pulse generating element is provided by an electromagnetic Element is formed.
  • At least one tubular element or at least one tube insert is provided which or the inlet provided as a flat section for receiving the Stock suspension from a distributor and one as an elongated section provided provided outlet, which opens into the headbox nozzle.
  • At least one insertable into the diffuser block Pipe insert is provided to suspend stock from a manifold to record.
  • Headbox is at least one insert provided by a body arranged within a respective tubular element is that has at least two wings and for vortex formation by at least one, preferably at least three in the longitudinal direction of the tubular member spaced apart, the tubular member surrounding magnetic rings can be acted upon accordingly.
  • the body can have two to twelve wings, for example.
  • the body is with outer wings.
  • the cross section of the suspension channels can vary expand or reduce the second area. Is also a constant Cross section in area II possible.
  • the separating elements have a Have tapering, preferably the degree of convergence of the The surface of the tapered ends of all separating elements must be the same should, so that a turbulence-free flow arises.
  • the formation of the headbox is particularly advantageous if the degree the divergence or convergence of all suspension channels in the second area II is the same size. This means that all suspension channels have the same opening angle in the second area II.
  • the opening angle of the suspension channels in the second area II should are between 20 ° convergence and 120 ° divergence, preferably one Range between 5 ° convergence and 7 ° divergence is recognized.
  • headbox provides that the course of the top wall and / or the bottom wall - at least in the second area II of the suspension channel - with regard to those in contact with the suspension Surface (s) reflecting the course of the surface of the adjacent separating element is / are. This is supposed to further improvement with regard to the design of the outer suspension channels in relation to the internal suspension channels can be achieved.
  • the radius center point M is preferably of the circular arc on the center line of the resulting suspension jet.
  • Another preferred embodiment provides that the center of the radius M of the circular arc on the bisector of the suspension in contact Areas of the top and bottom walls in the second area II of the headbox nozzle lies.
  • the diffuser tubes being arranged in machine-wide rows are proposed, the separators between the rows let the diffuser tubes begin.
  • An advantageous length of the second area II of the stock suspension channels is 0 - 4 dm, preferably about 0.5 - 2 dm.
  • the preferred headbox three dividers and four suspension channels on.
  • separating elements are preferred, their greatest and smallest thickness in the range of maximum 5 cm and minimum 0.5 mm, preferably maximum 1 cm and minimum 3 mm.
  • the suspension channels at least in the second Area II are congruent. That is, in each one Suspension channel, including the two outer suspension channels, the respective suspension is led through absolutely identical cross sections, not only changing the cross sections in all Suspension channels is the same, but also the individual curvatures the channels are identical or mirrored identical.
  • the stock suspension experiences absolute equal treatment in all Channels - also with regard to the alignment of the speed vectors - making the prevention of streaky formation of the paper particularly is favored.
  • the invention is therefore essentially based on the idea ensure that there is a last area in the headbox before ejection the stock suspension from the headbox nozzle in which the Stock suspension in all individual layers - i.e. the suspension channels - is treated equally at the same time, and that the individual Suspension flows of the suspension channels meet in a moment, in which all individual suspension layers have the same current as possible Flow state and the same past flow states have as long a period as possible.
  • the flow state of the Suspension flow mainly affects the speed, acceleration, turbulence, if applicable, and, if applicable entire vector field of flow velocities.
  • FIG. 1 to 18 is a purely schematic representation Headbox 10 shown, a variety of tubular elements 18 comprehensive diffuser block 16 or turbulence generator with vortex-forming Means 20 (see e.g. Figure 1) and its headbox nozzle 14 in the manner shown in particular in Figures 14 to 18 with separating elements 3.1 to 3.5 is provided.
  • the separating elements are in FIG 3.1 to 3.5 omitted only for better illustration of the diffuser block 16.
  • FIG. 1 there are also corresponding ones Separating elements are provided, as shown in particular in the figures 14 to 18 are described in more detail.
  • the stock suspension is the Diffuser block 16 fed through a distributor 12 through which the suspension is distributed accordingly across the width of the headbox.
  • the opening into the exit gap 22 The nozzle chamber is connected to the distributor 12 via the diffuser block 16 connected.
  • vortex forming means 20 are in the through the tubular Partial suspension flows passed through elements 18 secondary eddy currents generated, which is generally in the machine direction superimposed primary flow of these partial suspension flows.
  • the rotational movement of a respective secondary vortex flow preferably generally about the longitudinal axis of the respective tubular Elements 18 oriented.
  • the respective secondary vortex flow especially generated so that in the respective tubular Element 18 is a generally helical resulting total flow results that runs generally in the machine direction and that has superimposed secondary eddy current.
  • the vortex formation can, for example, by a corresponding geometry and / or the nature of the inner surface of a respective tubular Elements 18 (see, for example, Figures 3 to 5) or a respective one Pipe insert 34 (see FIG. 2, for example).
  • FIG. 2 is a schematic representation of one with such vortex-forming Averaged insert tube 34 shown.
  • This insert tube 34 has an inlet for receiving provided as a flat section 36 the stock suspension from the manifold 12 and one as an elongated section 38 provided outlet, which opens into the headbox nozzle 14.
  • the vortex-forming means 20 comprise a helical one inner groove.
  • Such a tube insert 34 can, for example, be in existing ones tubular elements 18 are used to achieve the desired secondary To produce vortex flow.
  • FIG 3 shows a schematic representation of one with the vortex-forming Tubular element 18 of a step diffuser block provided with means 20.
  • the vortex-forming means 20 again comprise a helical one inner groove.
  • the pitch of this groove can change in the axial direction change as indicated at positions 20 ', 20' 'and 20' ''. How can be seen from Figure 3, this pitch changes in particular between positions 20 '' and 20 '' '.
  • FIGs 4 and 5 also each show a vortex-forming Means 20 provided tubular element 18. Both embodiments each again comprise an inlet provided as a flat section 48 for receiving the stock suspension from the distributor 12 (see FIG. 1) and an outlet provided as an elongated section 52, 54, which in the Headbox nozzle 14 opens.
  • the vortex forming agents include here for example, inclined portions provided on the respective flat portions 48 Ribs or grooves 20 'and inner helical grooves 20' 'in the elongated sections 52, 54 and in between them and the flat ones Sections 48 provided curved transition areas 50.
  • Die elongated sections 52, 54 each comprise one in the present case converging on the respective flat section 48 Section 52.
  • Figure 6 shows a purely schematic cross-sectional view of a tubular Elements 18 with associated pressure pulse generating elements 102 in Range of a between a section of smaller diameter and a section of larger diameter provided.
  • the pressure pulse generating elements 102 is provided at the beginning of the larger diameter section.
  • FIG. 7 in the present case is eight such pressure pulse generation elements 102 distributed over the circumference of the tubular element 18.
  • the pressure pulse generating elements 102 can be flush complete with the inner wall of the tubular element 18.
  • the vortex-forming means 20 thus include the pressure pulse generating elements 102 formed inserts and / or Essays through which the respective suspension partial flows for generation the secondary eddy currents can be influenced accordingly.
  • the pressure pulse generating elements 102 can be, for example are acoustic and / or electromagnetic elements.
  • the vortex-forming Means 20 also include at least one insert 102 which by one arranged within a respective tubular element 18 Body 105 is formed, which has at least two wings 107.
  • the respective tubular element 18 For example, a magnetically actuable device that serves to form eddies Body 105 used, for example with four or three outer wings 107 is provided.
  • This body 105 provided with wings 107 is in the present case by three in the longitudinal direction of the tubular element 18 spaced apart magnetic rings surrounding the tubular element 18 109, 111, 113 can be acted upon accordingly.
  • Figures 11 and 12 show a schematic representation tubular element 18 into which a vortex-forming magnetic actuatable annular body 105 with three or four inner wings 121 is inserted.
  • FIG. 13 again shows a further embodiment in a purely schematic representation a pressure pulse generating element 102, which in the present Case is annular.
  • this annular pressure pulse generating element 102 is End of an insert tube 34 inserted into a tubular element 18 provided by which a left section of smaller diameter and a right section of larger diameter is formed, the annular pressure pulse generating element 102 in the area of the circular curved transition 116 is provided.
  • the flow course is indicated with C.
  • vortex-forming means can be designed in particular and be used as described in US-A-5 876 564 is.
  • FIG. 14 shows a longitudinal section through the nozzle area of the Headbox 10 in a schematic representation.
  • the headbox nozzle will formed by an upper wall 1 and a lower wall 2, between which there are three separators 3.1 to 3.3.
  • the suspension touched Surfaces 5.1 to 5.8 - both of the separators 3.1 to 3.3 as well the top and bottom wall 1, 2 - form four machine-wide suspension channels 4.1 to 4.4, which have a first region I upstream, in which the surfaces 5.1 to 5.8 in contact with the suspension approach linearly and then have a second area II, in which the Surfaces 5.1 to 5.8 diverge.
  • the surfaces 5.2 and 5.3, 5.4 and 5.5, 5.6 and 5.7 of the Pointing separating elements form bisectors in the second area II 6.1 to 6.4, which are drawn with dots in the illustration. Farther are the bisectors 7.1 to 7.3 of the converging surfaces the dividing elements 3.1 to 3.3 shown in dashed lines.
  • the bisectors intersect 7.1 to 7.3 of the tapering of the separating elements in one point B, and the bisector of the two outer suspension channels 6.1, 6.4 meet at point A '. All points A, A ', M and B lie on a common straight line.
  • FIG. 15 An improved design of the headbox nozzle of the invention Headbox is shown schematically in longitudinal section in Figure 15. This figure also shows the nozzle area of the headbox 10 with the Upper wall 1 and the lower wall 2 and three internal dividers 3.1 to 3.3.
  • the material suspension channels 4.1 to 4.4 are of this type trained that all second areas II of the suspension channels over a Bisector 6.1 to 6.4, which are all in one Meet point A, whereby also the bisector 7.1 to 7.3 the separating elements 3.1 to 3.3 meet at point B. Farther the ends of the separating lamellae are on a circular base with a Radius center M.
  • the peculiarity of the design of the object 15 is that the intersection points A, B and the center of radius M of the arc all coincide in one point.
  • FIG. 16 Another variant of a headbox is shown in FIG. During the headboxes of Figures 14 and 15 - due to their symmetrical Structure - essentially for twin-wire machines, in particular GAP former are suitable, is a headbox for in Figure 16 a Fourdrinier sieve is shown, its special feature compared to FIG. 14 lies in the fact that the lower wall 2 is drawn somewhat beyond the circular arc is. Otherwise, the headbox in FIG. 16 corresponds to the illustration from FIG. 14.
  • FIG. 17 shows the variation of the headbox according to FIG. 16.
  • the headbox on top wall 1 has an additional one Aperture 9, with which the free nozzle outlet gap is set in a known manner can be.
  • FIG. 18 shows a further variation of a headbox according to the invention.
  • This is a multi-layer headbox, at which in the upper half three suspension channels 4.1 to 4.3 and in the lower half of the headbox a further three suspension channels 4.4 to 4.6 are shown.
  • the two halves of the headbox are through a central separating element 3.3 separated, the length of which Nozzle outlet gap formed by the two orifices 9.1 and 9.2 is towered over.
  • the bisectors of the tapering of the separating elements 7.1 to 7.5 intersect at intersection B, which is the case in this embodiment of the headbox on the center line of the middle separating element 3.3 lies.
  • Both panels 9.1 and 9.2, which on the top wall 1 or the lower wall 2 are attached, are adjustable, so that through this the respective nozzle outlet gap of the upper one or lower half of the headbox is adjustable.

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Abstract

Ein Stoffauflauf (10), insbesondere Mehrschichten-Stoffauflauf, einer Papiermaschine umfaßt mindestens eine Stoffsuspensionszuführung, einen eine Vielzahl von rohrartigen Elementen (18) aufweisenden Diffusorblock (16) und eine Stoffauflaufdüse (14), welche eine Mehrzahl von maschinenbreiten Suspensionskanälen (4.1 bis 4.6) aufweist, die zwischen einer Ober- und einer Unterwand (1 bzw. 2) der Stoffauflaufdüse (14) durch mindestens zwei, vorzugsweise drei maschinenbreit verlaufende Trennelemente (3.1 bis 3.5) gebildet werden und durch welche die Stoffsuspension auf ein Sieb oder zwischen zwei Siebe geführt wird, wobei die Suspensionskanäle (4.1 bis 4.6) einen ersten Bereich I und einen zweiten stromabwärts gelegenen Bereich II aufweisen, wobei der erste Bereich I durch ebene, in Strömungsrichtung konvergierende, maschinenbreite Begrenzungsflächen gebildet wird, und wobei jedes Trennelement (3.1 bis 3.5) im zweiten Bereich II eine stärkere Konvergenz seiner Oberfläche aufweist als im ersten Bereich I. Den rohrartigen Elementen (18) des Diffusorblocks (16) sind wirbelbildende Mittel (20) zugeordnet, um in den durch diese rohrartigen Elemente (18) hindurchgeführten Suspensionsteilströmen sekundäre Wirbelströmungen zu erzeugen, die sich der Primärströmung dieser Suspensionsteilströme überlagen. Dabei weisen alle Trennelemente (3.1 bis 3.5) der Stoffauflaufdüse (14) eine Kontur und Anordnung auf, die für jeden Suspensionskanal (4.1 bis 4.6) einen gleich langen zweiten Bereich II mit identischem Querschnittsverlauf ergibt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf, insbesondere einen Mehrschichten-Stoffauflauf, einer Papiermaschine mit mindestens einer Stoffsuspensionszuführung, einem eine Vielzahl von rohrartigen Elementen aufweisenden Diffusorblock und einer Stoffauflaufdüse, welche eine Mehrzahl von maschinenbreiten Suspensionskanälen aufweist, die zwischen einer Ober- und einer Unterwand der Stoffauflaufdüse durch mindestens zwei, vorzugsweise drei maschinenbreit verlaufende Trennelemente gebildet werden und durch welche die Stoffsuspension auf ein Sieb oder zwischen zwei Siebe geführt wird, wobei die Suspensionskanäle einen ersten Bereich I und einen zweiten, stromabwärts gelegenen Bereich II aufweisen, wobei der erste Bereich I durch ebene, in Strömungsrichtung konvergierende, maschinenbreite Begrenzungsflächen gebildet wird, und wobei jedes Trennelement im zweiten Bereich II eine stärkere Konvergenz seiner Oberflächen aufweist als im ersten Bereich I.
Ein ähnlicher Stoffauflauf ist beispielsweise aus der US-Patentschrift der Anmelderin US 5 599 428 bekannt. Darin wird unter anderem in der Figur 6 ein Stoffauflauf gezeigt, welcher über eine Stoffauflaufdüse mit drei innenliegenden Trennelementen, die die Stoffsuspension der einzelnen Lagen dieses Stoffauflaufes voneinander trennen, verfügt. Die Trennelemente weisen im Düsenauslaufbereich zunächst eine Erweiterung und im Anschluß eine Zuspitzung (Konvergenz) auf, die dazu führen soll, daß zwischen den einzelnen nach den Trennelementen zusammengeführten Suspensionsschichten nur minimale Vermischungstendenzen entstehen.
Ein Problem dieser bekannten Stoffaufläufe besteht darin, daß das hiermit hergestellte Papier über die Maschinenbreite hinweg eine streifige Struktur - bekannt unter dem Namen "Tiger-Stripes" - aufweist, deren Herkunft bis jetzt nicht eindeutig geklärt ist. Diese Streifen, die durch einen Wechsel mit mehr und minder hohem Glanzgrad ausgezeichnet sind und in Maschinenrichtung verlaufen, sind insbesondere bei hochwertigen Papieren störend und sollten möglichst vermieden werden.
In der noch nicht veröffentlichten, auf die gleiche Anmelderin zurückgehenden DE 199 02 621.1 ist ein Stoffauflauf mit Lamellen gegen Tigerstreifen beschrieben. Solche Lamellen wirken sich auf besonders positive Weise auch auf die Strahlqualität aus.
Aus der US-A-5 876 564 ist es bekannt, im Turbulenzerzeuger Drall aufzubauen, um die Querfestigkeit zu erhöhen und das L/Q-Verhältnis sehr niedrig zu halten, was insbesondere für Gapformer interessant ist. Ein Nachteil solcher Drallerzeuger ist allerdings die schlechte Strahlqualität sowie die schlechte Formation.
Ziel der Erfindung ist es, einen Stoffauflauf der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem gleichzeitig sowohl eine möglichst hohe Festigkeit als auch eine möglichst hohe Strahlstabilität und gute Formation gewährleistet sind. Überdies soll die streifige Struktur (Tiger-Stripes) im Papier vermieden oder zumindest verringert werden.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß den rohrartigen Elementen des Diffusorblocks wirbelbildende Mittel zugeordnet sind, um in den durch diese rohrartigen Elemente hindurchgeführten Suspensionsteilströmen sekundäre Wirbelströmungen zu erzeugen, die sich der Primärströmung dieser Suspensionsteilströme überlagern, und daß alle Trennelemente der Stoffauflaufdüse eine Kontur und Anordnung aufweisen, die für jeden Suspensionskanal einen gleich langen zweiten Bereich II mit identischem Querschnittsverlauf ergibt.
Unter Querschnittsverlauf ist die Veränderung und absolute Größe der freien, durchströmten Fläche bezogen auf eine Position in Maschinenlaufrichtung zu verstehen, wobei die Variation von Strömungsrichtungen zunächst nicht einbezogen ist.
Aufgrund dieser Ausbildung werden gleichzeitig sowohl eine hohe Festigkeit als auch eine hohe Strahlstabilität und gute Formation erreicht. Die bisher im Zusammenhang mit Drallerzeugern auftretenden Nachteile sind somit beseitigt. Überdies wird die streifige Struktur (Tiger-Stripes) im Papier vermieden oder zumindest verringert.
Im einzelnen können die wirbelbildenden Mittel insbesondere so ausgestaltet sein, wie dies in der US-A-5 876 564 beschrieben ist. Auch die Anwendung dieser wirbelbildenden Mittel und das entsprechende Verfahren zum Mischen der Suspensionsteilströme kann so vorgesehen sein, wie dies in der US-A-5 876 564 beschrieben ist. Dazu wird die Offenbarung dieser US-A-5 876 564 in vollem Umfang auch in die Offenbarung der vorliegenden Anmeldung mit einbezogen.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs ist die Rotationsbewegung einer jeweiligen sekundären Wirbelströmung allgemein um die Längsachse des jeweiligen rohrförmigen Elements orientiert.
Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn die jeweilige sekundäre Wirbelströmung so erzeugt ist, daß sich in dem jeweiligen rohrförmigen Element eine allgemein wendelförmige resultierende Gesamtströmung ergibt.
Die Wirbelbildung kann beispielsweise durch eine entsprechende Geometrie und/oder Beschaffenheit der Innenfläche eines jeweiligen rohrförmigen Elements oder eines jeweiligen Rohreinsatzes erfolgen.
Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform umfassen die wirbelbildenden Mittel wenigstens einen einem jeweiligen rohrförmigen Element 18 zugeordneten Einsatz und/oder Aufsatz, durch den der jeweilige Suspensionsteilstrom zur Erzeugung der sekundären Wirbelströmung entsprechend beeinflußbar ist.
Von Vorteil ist, wenn wenigstens ein Aufsatz bzw. Einsatz für eine durch Druck erfolgende Beeinflussung des jeweiligen Suspensionsteilstroms ausgeführt ist und vorzugsweise wenigstens ein Druckimpulserzeugungselement umfaßt. Dabei können einem jeweiligen rohrförmigen Element oder Rohreinsatz beispielsweise wenigstens zwei und vorzugsweise zwei bis zwölf Druckimpulserzeugungselemente zugeordnet sein.
Bei einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform ist wenigstens ein Druckimpulserzeugungselement vorgesehen, das durch ein akustisches Element gebildet ist.
In bestimmten Fällen kann es auch von Vorteil sein, wenn wenigstens ein Druckimpulserzeugungselement vorgesehen ist, das durch ein elektromagnetisches Element gebildet ist.
Bei einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform ist wenigstens ein rohrartiges Element oder wenigstens ein Rohreinsatz vorgesehen, das bzw. der einen als flacher Abschnitt vorgesehenen Einlaß zur Aufnahme der Stoffsuspension von einem Verteiler und einen als länglichen Abschnitt vorgesehenen Auslaß aufweist, der in die Stoffauflaufdüse mündet.
Von Vorteil ist auch, wenn wenigstens ein in den Diffusorblock einsetzbarer Rohreinsatz vorgesehen ist, um Stoffsuspension von einem Verteiler aufzunehmen.
Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs ist wenigstens ein Einsatz vorgesehen, der durch einen innerhalb eines jeweiligen rohrartigen Elements angeordneten Körper gebildet ist, der wenigstens zwei Flügel aufweist und zur Wirbelbildung durch wenigstens einen, vorzugsweise wenigstens drei in Längsrichtung des rohrartigen Elements voneinander beabstandete, das rohrartige Element umgebende Magnetringe entsprechend beaufschlagbar ist.
Der Körper kann beispielsweise zwei bis zwölf Flügel aufweisen.
Bei einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform ist der Körper mit äußeren Flügeln versehen.
Grundsätzlich ist jedoch auch eine solche Ausführungsform denkbar, bei der ein vorzugsweise ringförmiger Körper mit inneren Flügeln vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß kann sich der Querschnitt der Suspensionskanäle im zweiten Bereich erweitern, oder auch reduzieren. Ebenso ist ein gleichbleibender Querschnitt im Bereich II möglich.
Vorteilhaft ist es, wenn der zweite Bereich II - in Strömungsrichtung gesehen - unmittelbar auf den ersten Bereich I folgt.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Trennelemente im Endbereich eine Zuspitzung aufweisen, wobei vorzugsweise der Grad der Konvergenz der Oberfläche der sich zuspitzenden Enden aller Trennelemente gleich sein sollte, so daß eine möglichst turbulenzfreie Strömung entsteht. Hierbei ist es zusätzlich vorteilhaft, die Zuspitzung der Trennelemente im zweiten Bereich II durch ebene Flächen auszubilden.
Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Stoffauflaufes, wenn der Grad der Divergenz beziehungsweise Konvergenz aller Suspensionskanäle im zweiten Bereich II gleich groß ist. Das bedeutet, daß alle Suspensionskanäle im zweiten Bereich II den gleichen Öffnungswinkel aufweisen.
Die Öffnungswinkel der Suspensionskanäle im zweiten Bereich II sollten zwischen 20° Konvergenz und 120° Divergenz liegen, wobei bevorzugt ein Bereich zwischen 5° Konvergenz und 7° Divergenz erkannt ist.
Eine andere vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Stoffauflaufes sieht vor, daß der Verlauf der Oberwand und/oder der Unterwand - zumindest im zweiten Bereich II des Suspensionskanals - bezüglich der suspensionsberührten Fläche(n) spiegelbildlich zum Verlauf der Oberfläche des benachbarten Trennelementes ausgebildet ist/sind. Hierdurch soll eine weitere Verbesserung bezüglich der Gleichgestaltung der äußeren Suspensionskanäle im Verhältnis zu den innenliegenden Suspensionskanälen erreicht werden.
Um einen möglichst gleichmäßigen Austritt der Stoffsuspensionsströmung aus der Stoffauflaufdüse zu gewährleisten wird weiterhin - in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stoffauflaufes - gefordert, daß die stromabwärtigen Enden der Trennelemente auf einem Kreisbogen angeordnet sind. Vorzugsweise liegt der Radiusmittelpunkt M des Kreisbogens auf der Mittellinie des entstehenden Suspensionsstrahls.
Eine andere bevorzugte Ausführung sieht vor, daß der Radiusmittelpunkt M des Kreisbogens auf der Winkelhalbierenden der suspensionsberührten Flächen von Ober- und Unterwand im zweiten Bereich II der Stoffauflaufdüse liegt.
Bezüglich der Anordnung der Trennelemente in einem Stoffauflauf mit einem Turbulenzerzeuger, der aus einer Vielzahl von Diffusorrohren besteht, wobei die Diffusorrohre in maschinenbreit verlaufenden Reihen angeordnet sind, wird vorgeschlagen, die Trennelemente zwischen den Reihen der Diffusorrohre beginnen zu lassen.
Eine vorteilhafte Länge des zweiten Bereichs II der Stoffsuspensionskanäle liegt bei 0 - 4 dm, vorzugsweise bei etwa 0,5 - 2 dm. Außerdem weist der bevorzugte Stoffauflauf drei Trennelemente und vier Suspensionskanäle auf.
Bezüglich der Dimension der Trennelemente werden Trennelemente bevorzugt, deren größte und kleinste Dicke im Bereich von maximal 5 cm und minimal 0,5 mm, vorzugsweise maximal 1 cm und minimal 3 mm, liegt.
Bei der Ausgestaltung des Stoffauflaufes im Düsenbereich ist es weiterhin besonders vorteilhaft, wenn die Suspensionskanäle zumindest im zweiten Bereich II deckungsgleich ausgestaltet sind. Das heißt, in jedem einzelnen Suspensionskanal, einschließlich der beiden äußeren Suspensionskanäle, wird die jeweilige Suspension durch absolut identische Querschnitte geführt, wobei hierbei nicht nur die Veränderung der Querschnitte in allen Suspensionskanälen gleich ist, sondern auch die einzelnen Krümmungen der Kanäle identisch oder spiegelbildlich identisch ausgestaltet sind. Hierdurch erfährt die Stoffsuspension eine absolute Gleichbehandlung in allen Kanälen - auch bezüglich der Ausrichtung der Geschwindigkeitsvektoren -, wodurch die Verhinderung der streifigen Ausbildung des Papiers besonders begünstigt wird.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen des Stoffauflaufes liegen darin, daß sich die Winkelhalbierenden aller Suspensionskanäle im zweiten Bereich II in einem Schnittpunkt A schneiden, weiterhin die Winkelhalbierenden aller Zuspitzungen aller Trennelemente sich in einem Schnittpunkt B schneiden und - besonders vorteilhaft - auch die Schnittpunkte A und B zusammenfallen.
Zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Schnittpunkte A und B auf einer Linie mit dem Radiusmittelpunkt M des Kreisbogens der Enden der Trennelemente liegen, wobei vorteilhaft auch die Möglichkeit besteht, die Schnittpunkte A und B mit dem Radiusmittelpunkt M des Kreisbodens der Trennelementenden zusammenfallen zu lassen.
Der Erfindung liegt somit im wesentlichen also auch der Gedanke zugrunde, dafür zu sorgen, daß im Stoffauflauf ein letzter Bereich vor dem Ausstoß der Stoffsuspension aus der Stoffauflaufdüse vorliegt, in dem die Stoffsuspension in allen einzelnen Schichten - also den Suspensionskanälen - zur gleichen Zeit gleich behandelt wird, und daß die einzelnen Suspensionsströme der Suspensionskanäle sich in einem Moment treffen, in dem alle einzelnen Suspensionsschichten möglichst den gleichen aktuellen Strömungszustand und gleiche vergangene Strömungszustände über einen möglichst großen Zeitraum aufweisen. Der Strömungszustand der Suspensionsströmung betrifft dabei hauptsächlich die Geschwindigkeit, die Beschleunigung, gegebenenfalls die Turbulenz und gegebenenfalls das gesamte Vektorfeld der Strömungsgeschwindigkeiten.
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 den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden; in dieser zeigen:
Figur 1
eine schematische perspektivische Darstellung eines Stoffauflaufs mit einem wirbelbildende Mittel aufweisenden Diffusorblock und einer Trennelemente (vgl. die Figuren 14 bis 18) aufweisenden Stoffauflaufdüse, wobei die Trennelemente zur besseren Darstellung des Diffusorblocks weggelassen sind,
Figur 2
eine schematische Darstellung eines mit wirbelbildenden Mitteln versehenen Einsatzrohres,
Figur 3
eine schematische Darstellung eines mit wirbelbildenden Mitteln versehenen rohrartigen Elements eines Stufen-Diffusorblocks,
Figur 4
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines mit wirbelbildenden Mitteln versehenen rohrartigen Elements,
Figur 5
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines mit wirbelbildenden Mitteln versehenen rohrartigen Elements,
Figur 6
eine schematische Querschnittsansicht eines rohrartigen Elements mit zugeordneten Druckimpulserzeugungselementen,
Figur 7
eine Ansicht des rohrartigen Elements gemäß Figur 6 in Richtung des Pfeiles A,
Figur 8
eine schematische Querschnittsansicht eines rohrartigen Elements mit zugeordneten Druckimpulserzeugungselementen,
Figur 9
eine schematische Querschnittsansicht eines rohrartigen Elements mit einem der Wirbelbildung dienenden magnetisch betätigbaren Körper, der mit äußeren Flügeln versehen ist,
Figur 10
eine schematische Seiten- und Vorderansicht des mit äußeren Flügeln versehenen Körpers gemäß Figur 9,
Figur 11
eine schematische Querschnittsansicht eines rohrartigen Elements mit einem der Wirbelbildung dienenden magnetisch betätigbaren ringförmigen Körper, der mit inneren Flügeln versehen ist,
Figur 12
eine schematische Seiten- und Vorderansicht des mit inneren Flügeln versehenen Körpers gemäß Figur 11,
Figur 13
eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines Druckimpulserzeugungselements in Form eines Ringes,
Figur 14
eine symmetrische Stoffauflaufdüse des Stoffauflaufs mit ebener Ober- und Unterwand,
Figur 15
eine symmetrische Stoffauflaufdüse des Stoffauflaufs mit Knick in den suspensionsberührten Flächen von Ober- und Unterwand,
Figur 16
eine asymmetrische Stoffauflaufdüse des Stoffauflaufs mit ebener Ober- und Unterwand,
Figur 17
eine Stoffauflaufdüse eines Langsieb-Stoffauflaufes oder Einschicht-Gap-Former-Stoffauflaufes und
Figur 18
eine Stoffauflaufdüse eines Mehrschicht-Stoffauflaufes.
In den Figuren 1 bis 18 ist in rein schematischer Darstellung ein Stoffauflauf 10 dargestellt, dessen eine Vielzahl von rohrartigen Elementen 18 umfassender Diffusorblock 16 oder Turbulenzerzeuger mit wirbelbildenden Mitteln 20 (vgl. z.B. Figur 1) und dessen Stoffauflaufdüse 14 in der insbesondere in den Figuren 14 bis 18 dargestellten Weise mit Trennelementen 3.1 bis 3.5 versehen ist. In der Figur 1 sind die Trennelemente 3.1 bis 3.5 lediglich zur besseren Darstellung des Diffusorblocks 16 weggelassen. Auch bei dieser Ausführungsform gemäß Figur 1 sind also entsprechende Trennelemente vorgesehen, wie sie insbesondere in den Figuren 14 bis 18 näher beschrieben werden.
Wie anhand der Figur 1 zu erkennen ist, wird die Stoffsuspension dem Diffusorblock 16 über einen Verteiler 12 zugeführt, durch den die Suspension über die Breite des Stoffauflaufs entsprechend verteilt wird. Die durch eine Oberwand 1 und eine Unterwand 2 begrenzte Düsenkammer der Stoffauflaufdüse 14 mündet in einen Austrittsspalt 22, so daß ein flächiger Austrittsstrahl 24 erzeugt wird. Die in den Austrittsspalt 22 mündende Düsenkammer ist über den Diffusorblock 16 mit dem Verteiler 12 verbunden.
Durch die den rohrartigen Elementen 18 des Diffusorblocks 16 zugeordneten wirbelbildenden Mittel 20 werden in dem durch die rohrartigen Elemente 18 hindurchgeführten Suspensionsteilströmen sekundäre Wirbeiströmungen erzeugt, die sich der allgemein in Maschinenlaufrichtung verlaufenden Primärströmung dieser Suspensionsteilströme überlagern. Dabei ist die Rotationsbewegung einer jeweiligen sekundären Wirbelströmung vorzugsweise allgemein um die Längsachse des jeweiligen rohrförmigen Elements 18 orientiert. Dabei ist die jeweilige sekundäre Wirbelströmung insbesondere so erzeugt, daß sich in dem jeweiligen rohrförmigen Element 18 eine allgemein wendelförmige resultierende Gesamtströmung ergibt, die allgemein in Maschinenlaufrichtung verläuft und die überlagerte sekundäre Wirbeiströmung aufweist.
Die Wirbelbildung kann beispielsweise durch eine entsprechende Geometrie und/oder Beschaffenheit der Innenfläche eines jeweiligen rohrförmigen Elements 18 (vgl. beispielsweise die Figuren 3 bis 5) oder eines jeweiligen Rohreinsatzes 34 (vgl. beispielsweise Figur 2) erfolgen.
In der Figur 2 ist in schematischer Darstellung ein mit solchen wirbelbildenden Mitteln versehenes Einsatzrohr 34 gezeigt. Dieses Einsatzrohr 34 besitzt einen als flacher Abschnitt 36 vorgesehenen Einlaß zur Aufnahme der Stoffsuspension von dem Verteiler 12 und einen als länglichen Abschnitt 38 vorgesehenen Auslaß, der in die Stoffauflaufdüse 14 mündet. Im vorliegenden Fall umfassen die wirbelbildenden Mittel 20 eine wendelförmige innere Nut.
Ein solcher Rohreinsatz 34 kann beispielsweise in bereits vorhandene rohrartige Elemente 18 eingesetzt werden, um die gewünschte sekundäre Wirbelströmung zu erzeugen.
Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung ein mit den wirbelbildenden Mitteln 20 versehenes rohrartiges Element 18 eines Stufen-Diffusorblocks. Auch hier umfassen die wirbelbildenden Mittel 20 wieder eine wendelförmige innere Nut. Dabei kann sich die Ganghöhe dieser Nut in Axialrichtung ändern, wie dies an den Stellen 20', 20'' und 20''' angedeutet ist. Wie anhand der Figur 3 zu erkennen ist, ändert sich diese Ganghöhe insbesondere zwischen den Stellen 20'' und 20'''.
Auch die Figuren 4 und 5 zeigen jeweils wieder ein mit wirbelbildenden Mitteln 20 versehenes rohrartiges Element 18. Beide Ausführungsformen umfassen jeweils wieder einen als flacher Abschnitt 48 vorgesehenen Einlaß zur Aufnahme der Stoffsuspension von dem Verteiler 12 (vgl. Figur 1) und einen als länglicher Abschnitt 52, 54 vorgesehenen Auslaß, der in die Stoffauflaufdüse 14 mündet. Die wirbelbildenden Mittel umfassen hier beispielsweise an den jeweiligen flachen Abschnitten 48 vorgesehene geneigte Rippen oder Nuten 20' sowie innere wendelförmige Nuten 20'' in den länglichen Abschnitten 52, 54 und in zwischen diesen und den flachen Abschnitten 48 vorgesehenen gekrümmten Übergangsbereichen 50. Die länglichen Abschnitte 52, 54 umfassen im vorliegenden Fall jeweils einen sich an den jeweiligen flachen Abschnitt 48 anschließenden konvergierenden Abschnitt 52. Während die geneigte Nut oder Rippe 20' bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 sowohl am flachen Abschnitt 48 als auch in dem gekrümmten Übergangsbereich 50 vorgesehen ist, ist diese geneigte Nut 20' bei der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform lediglich an dem flachen Abschnitt 48 vorgesehen.
Figur 6 zeigt eine rein schematische Querschnittsansicht eines rohrartigen Elements 18 mit zugeordneten Druckimpulserzeugungselementen 102 im Bereich einer zwischen einem Abschnitt geringeren Durchmessers und einem Abschnitt größeren Durchmessers vorgesehenen Stufe. Wie anhand der Figur 6 zu erkennen ist, sind die Druckimpulserzeugungselemente 102 am Anfang des Abschnitts größeren Durchmessers vorgesehen. Gemäß Figur 7 sind im vorliegenden Fall acht solche Druckimpulserzeugungselemente 102 über den Umfang des rohrartigen Elements 18 verteilt. Gemäß Figur 8 können die Druckimpulserzeugungselemente 102 bündig mit der Innenwand des rohrartigen Elements 18 abschließen.
Im vorliegenden Fall umfassen die wirbelbildenden Mittel 20 somit durch die Druckimpulserzeugungselemente 102 gebildete Einsätze und/oder Aufsätze, durch die die jeweiligen Suspensionsteilströme zur Erzeugung der sekundären Wirbelströmungen entsprechend beeinflußbar sind.
Bei den Druckimpulserzeugungselementen 102 kann es sich beispielsweise um akustische und/oder elektromagnetische Elemente handeln.
Wie sich insbesondere aus den Figuren 9 bis 12 ergibt, können die wirbelbildenden Mittel 20 auch wenigstens einen Einsatz 102 umfassen, der durch einen innerhalb eines jeweiligen rohrartigen Elements 18 angeordneten Körper 105 gebildet ist, der wenigstens zwei Flügel 107 aufweist. So ist gemäß den Figuren 9 und 10 in das jeweilige rohrartige Element 18 beispielsweise ein der Wirbelbildung dienender magnetisch betätigbarer Körper 105 eingesetzt, der beispielsweise mit vier oder drei äußeren Flügeln 107 versehen ist. Dieser mit Flügeln 107 versehene Körper 105 ist im vorliegenden Fall durch drei in Längsrichtung des rohrartigen Elements 18 voneinander beabstandete, das rohrartige Element 18 umgebende Magnetringe 109, 111, 113 entsprechend beaufschlagbar.
Dagegen zeigen die Figuren 11 und 12 in schematischer Darstellung ein rohrartiges Element 18, in das ein der Wirbelbildung dienender magnetisch betätigbarer ringförmiger Körper 105 mit drei oder vier inneren Flügeln 121 eingesetzt ist.
Figur 13 zeigt wieder in rein schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform eines Druckimpulserzeugungselements 102, das im vorliegenden Fall ringförmig ausgebildet ist. Wie anhand der Figur 13 zu erkennen ist, ist dieses ringförmige Druckimpulserzeugungselement 102 am Ende eines in ein rohrartiges Element 18 eingesetzten Einsatzrohres 34 vorgesehen, durch das ein linker Abschnitt kleineren Durchmessers und ein rechter Abschnitt größeren Durchmessers gebildet wird, wobei das ringförmige Druckimpulserzeugungselement 102 im Bereich des kreisförmig gekrümmten Übergangs 116 vorgesehen ist. Der Strömungsverlauf ist mit C angedeutet.
Im übrigen können die wirbelbildenden Mittel insbesondere so ausgestaltet sein und eingesetzt werden, wie dies in der US-A-5 876 564 beschrieben ist.
Die Figur 14 zeigt einen Längsschnitt durch den Düsenbereich des Stoffauflaufes 10 in schematischer Darstellung. Die Stoffauflaufdüse wird durch eine Oberwand 1 und eine Unterwand 2 gebildet, zwischen denen sich drei Trennelemente 3.1 bis 3.3 befinden. Die suspensionsberührten Oberflächen 5.1 bis 5.8 - sowohl der Trennelemente 3.1 bis 3.3 als auch der Ober- und Unterwand 1, 2 - bilden vier maschinenbreite Suspensionskanäle 4.1 bis 4.4, die stromaufwärts einen ersten Bereich I aufweisen, in dem sich die suspensionsberührten Oberflächen 5.1 bis 5.8 linear nähern und anschließend einen zweiten Bereich II aufweisen, in dem die Oberflächen 5.1 bis 5.8 divergieren. Entsprechend vergrößern sich die Querschnitte der Suspensionskanäle 4.1 bis 4.4 stromabwärts im zweiten Bereich II. Die Oberflächen 5.2 und 5.3, 5.4 und 5.5, 5.6 und 5.7 der sich zuspitzenden Trennelemente bilden im zweiten Bereich II Winkelhalbierende 6.1 bis 6.4, die in der Darstellung gepunktet gezeichnet sind. Weiterhin sind die Winkelhalbierenden 7.1 bis 7.3 der konvergierenden Oberflächen der Trennelemente 3.1 bis 3.3 gestrichelt dargestellt. Die Winkelhalbierenden 6.2, 6.3 der beiden Kanäle 4.2, 4.3, die ausschließlich durch die Trennelemente 3.1 bis 3.3 gebildet werden, treffen sich in einem Punkt A, der in diesem Falle mit dem stromabwärts vom Kreisbogen liegende Radiusmittelpunkt M des Kreisbogens 8 zusammenfällt, auf dem die Enden der Trennelemente angeordnet sind. Weiterhin treffen sich die Winkelhalbierenden 7.1 bis 7.3 der Zuspitzungen der Trennelemente in einem Punkt B, und die Winkelhalbierenden der beiden außenliegenden Suspensionskanäle 6.1, 6.4 treffen sich in einem Punkt A'. Alle Punkte A, A', M und B liegen auf einer gemeinsamen Geraden.
Durch diese Ausführung und richtige Wahl der Zuspitzung der Trennelemente 3.1 bis 3.3 wird gewährleistet, daß die Querschnittsänderungen und Verlauf der Absolutwerte der Querschnitte aller Suspensionskanäle gleich sind.
Eine verbesserte Ausführung der Stoffauflaufdüse des erfindungsgemäßen Stoffauflaufes ist im Längsschnitt in der Figur 15 schematisch dargestellt. Auch diese Figur zeigt den Düsenbereich des Stoffauflaufes 10 mit der Oberwand 1 und der Unterwand 2 und drei innenliegenden Trennelementen 3.1 bis 3.3.
Die Stoffsuspensionskanäle 4.1 bis 4.4 sind in dieser Ausführung derart ausgebildet, daß alle zweiten Bereiche II der Suspensionskanäle über eine Winkelhalbierende 6.1 bis 6.4 verfügen, die sich alle in einem gemeinsamen Punkt A treffen, wobei ebenfalls die Winkelhalbierenden 7.1 bis 7.3 der Trennelemente 3.1 bis 3.3 sich in einem Punkt B treffen. Weiterhin befinden sich die Enden der Trennlamellen auf einem Kreisboden mit einem Radiusmittelpunkt M. Die Besonderheit der Ausgestaltung des Gegenstandes der Figur 15 besteht darin, daß die Schnittpunkte A, B und der Radiusmittelpunkt M des Kreisbogens alle in einem Punkt zusammenfallen.
Diese besondere symmetrische Form der Stoffauflaufdüse wird dadurch erreicht, daß der Öffnungswinkel des zweiten Bereiches der Suspensionskanäle 4.1 bis 4.4 bei den beiden außenliegenden Suspensionskanälen 4.1, 4.4 auch dadurch erzeugt wird, daß die suspensionsberührten Oberflächen 5.1, 5.8 von Ober- und Unterwand 1 und 2 absolut symmetrisch zur Oberfläche 5.2 beziehungsweise 5.7 des jeweils gegenüberliegenden Trennelements 3.1 beziehungsweise 3.3 gestaltet ist, so daß auch diese beim Übergang vom ersten zum zweiten Bereich über einen maschinenbreit verlaufenden Knick in der Oberfläche verfügt.
Hierdurch wird erreicht, daß alle Suspensionskanäle 4.1 bis 4.4 deckungsgleich und auch das Vektorfeld der Strömungsgeschwindigkeit in den Suspensionskanälen identisch sind.
Eine andere Variante eines Stoffauflaufes ist in der Figur 16 dargestellt. Während die Stoffaufläufe der Figuren 14 und 15 - aufgrund ihres symmetrischen Aufbaues - im wesentlichen für Doppelsiebmaschinen, insbesondere GAP-Former, geeignet sind, ist in der Figur 16 ein Stoffauflauf für ein Langsieb dargestellt, dessen Besonderheit gegenüber der Figur 14 darin liegt, daß die Unterwand 2 etwas über den Kreisbogen hinausgezogen ist. Im übrigen entspricht der Stoffauflauf der Figur 16 der Darstellung aus der Figur 14.
Die Figur 17 zeigt die Variation des Stoffauflaufes gemäß Figur 16. In diesem Fall verfügt der Stoffauflauf an der Oberwand 1 über eine zusätzliche Blende 9, mit der der freie Düsenauslaufspalt in bekannter Weise eingestellt werden kann.
Figur 18 zeigt eine weitere Variation eines erfindungsgemäßen Stoffauflaufes. Hierbei handelt es sich um einen Mehrschicht-Stoffauflauf, bei dem in der oberen Hälfte drei Suspensionskanäle 4.1 bis 4.3 und in der unteren Hälfte des Stoffauflaufes weitere drei Suspensionskanäle 4.4 bis 4.6 dargestellt sind. Die beiden Hälften des Stoffauflaufes werden durch ein zentral liegendes Trennelement 3.3 getrennt, dessen Länge über den Düsenauslaufspalt, der durch die beiden Blenden 9.1 und 9.2 gebildet wird, überragt. Die Winkelhalbierenden der Zuspitzung der Trennelemente 7.1 bis 7.5 schneiden sich hierbei im Schnittpunkt B, der bei dieser Ausführungsform des Stoffauflaufes auf der Mittellinie des mittleren Trennelementes 3.3 liegt. Beide Blenden 9.1 und 9.2, die an der Oberwand 1 beziehungsweise der Unterwand 2 angebracht sind, sind verstellbar ausgeführt, so daß durch diese der jeweilige Düsenauslaufspalt der oberen beziehungsweise unteren Hälfte des Stoffauflaufes einstellbar ist.
Bezugszeichenliste
1
Erste Wand, Oberwand
2
Zweite Wand, Unterwand
3.1 - 3.5
Trennelemente
4.1 - 4.6
Suspensionskanäle
5.1 - 5.12
Begrenzungsflächen
6.1 - 6.4
Winkelhalbierende der Suspensionskanäle im zweiten Bereich
7.1 - 7.5
Winkelhalbierende der Zuspitzung der Trennelemente
9, 9.1, 9.2
Blende
8
Kreisbogen
10
Stoffauflauf
12
Verteiler
14
Stoffauflaufdüse
16
Diffusorblock
18
rohrartige Blende
20
wirbelbildende Mittel
22
Austrittsspalt
24
flächiger Austrittsstrahl
34
Rohreinsatz
36
flacher Abschnitt
38
länglicher Abschnitt
48
flacher Abschnitt
50
Übergangsbereich
52, 54
längerer Abschnitt
101
Einsatz
102
Druckimpulserzeugungselement
105
Körper
7
äußere Flügel
9
Magnetring
111
Magnetring
113
Magnetring
116
Übergang
121
innere Flügel
A
Schnittpunkt der Winkelhalbierenden
B
Schnittpunkt der Winkelhalbierenden
C
Strömungsverlauf

Claims (42)

  1. Stoffauflauf (10), insbesondere Mehrschichten-Stoffauflauf, einer Papiermaschine mit mindestens einer Stoffsuspensionszuführung, einem eine Vielzahl von rohrartigen Elementen (18) aufweisenden Diffusorblock (16) und einer Stoffauflaufdüse (14), welche eine Mehrzahl von maschinenbreiten Suspensionskanälen (4.1 bis 4.6) aufweist, die zwischen einer Ober- und einer Unterwand (1 bzw. 2) der Stoffauflaufdüse (14) durch mindestens zwei, vorzugsweise drei maschinenbreit verlaufende Trennelemente (3.1 bis 3.5) gebildet werden und durch welche die Stoffsuspension auf ein Sieb oder zwischen zwei Siebe geführt wird, wobei die Suspensionskanäle (4.1 bis 4.6) einen ersten Bereich I und einen zweiten stromabwärts gelegenen Bereich II aufweisen, wobei der erste Bereich I durch ebene, in Strömungsrichtung konvergierende, maschinenbreite Begrenzungsflächen gebildet wird, und wobei jedes Trennelement (3.1 bis 3.5) im zweiten Bereich II eine stärkere Konvergenz seiner Oberfläche aufweist als im ersten Bereich I,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß den rohrartigen Elementen (18) des Diffusorblocks (16) wirbelbildende Mittel (20) zugeordnet sind, um in den durch diese rohrartigen Elemente (18) hindurchgeführten Suspensionsteilströmen sekundäre Wirbelströmungen zu erzeugen, die sich der Primärströmung dieser Suspensionsteilströme überlagern, und daß alle Trennelemente (3.1 bis 3.5) der Stoffauflaufdüse (14) eine Kontur und Anordnung aufweisen, die für jeden Suspensionskanal (4.1 bis 4.6) einen gleich langen zweiten Bereich II mit identischem Querschnittsverlauf ergibt.
  2. Stoffauflauf nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Rotationsbewegung einer jeweiligen sekundären Wirbelströmung allgemein um die Längsachse des jeweiligen rohrförmigen Elements (18) orientiert ist.
  3. Stoffauflauf nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die jeweilige sekundäre Wirbelströmung so erzeugt ist, daß sich in dem jeweiligen rohrförmigen Element (18) eine allgemein wendelförmige resultierende Gesamtströmung ergibt.
  4. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Wirbelbildung durch eine entsprechende Geometrie und/oder Beschaffenheit der Innenfläche eines jeweiligen rohrförmigen Elements (18) oder eines jeweiligen Rohreinsatzes (34) erfolgt.
  5. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die wirbelbildenden Mittel (20) wenigstens einen einem jeweiligen rohrförmigen Element (18) zugeordneten Einsatz und/oder Aufsatz (34, 102, 101, 109, 111, 113) umfassen, durch den der jeweilige Suspensionsteilstrom zur Erzeugung der sekundären Wirbelströmung entsprechend beeinflußbar ist.
  6. Stoffauflauf nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß wenigstens ein Aufsatz bzw. Einsatz (102) für eine durch Druck erfolgende Beeinflussung des jeweiligen Suspensionsteilstromes ausgeführt ist und vorzugsweise wenigstens ein Druckimpulserzeugungselement (102) umfaßt.
  7. Stoffauflauf nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß einem jeweiligen rohrförmigen Element (18) oder Rohreinsatz (34) wenigstens zwei und vorzugsweise zwei bis zwölf Druckimpulserzeugungselemente (102) zugeordnet sind.
  8. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß wenigstens ein Druckimpulserzeugungselement (102) vorgesehen ist, das durch ein akustisches Element gebildet ist.
  9. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß wenigstens ein Druckimpulserzeugungselement (102) vorgesehen ist, das durch ein elektromagnetisches Element gebildet ist.
  10. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß wenigstens ein rohrartiges Element (18) oder rohrförmiger Einsatz (34) vorgesehen ist, das bzw. der einen als flacher Abschnitt (36, 48) vorgesehenen Einlaß zur Aufnahme der Stoffsuspension von einem Verteiler (12) und einen als länglichen Abschnitt (38; 52, 54) vorgesehenen Auslaß aufweist, der in die Stoffauflaufdüse (14) mündet.
  11. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß wenigstens ein in den Diffusorblock einsetzbarer Rohreinsatz (34) vorgesehen ist, um Stoffsuspension von einem Verteiler (12) aufzunehmen.
  12. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß wenigstens ein Einsatz (101) vorgesehen ist, der durch einen innerhalb eines jeweiligen rohrartigen Elements (18) angeordneten Körper (105) gebildet ist, der wenigstens zwei Flügel (107) aufweist und zur Wirbelbildung durch wenigstens einen, vorzugsweise wenigstens drei in Längsrichtung des rohrartigen Elements (18) voneinander beabstandete, das rohrartige Element (18) umgebende Magnetringe (109, 111, 113) entsprechend beaufschlagbar ist.
  13. Stoffauflauf nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Körper (105) zwei bis zwölf Flügel (107, 121) aufweist.
  14. Stoffauflauf nach Anspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Körper (105) mit äußeren Flügeln (107) versehen ist.
  15. Stoffauflauf nach Anspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der vorzugsweise ringförmige Körper (105) mit inneren Flügeln (121) versehen ist.
  16. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Querschnitt der Suspensionskanäle (4.1 bis 4.6) sich im zweiten Bereich II erweitert.
  17. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Querschnitt der Suspensionskanäle (4.1 bis 4.6) sich im zweiten Bereich II reduziert.
  18. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Querschnitt der Suspensionskanäle (4.1 bis 4.6) im zweiten Bereich II gleich bleibt.
  19. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der zweite Bereich II unmittelbar auf den ersten Bereich I der Suspensionskanäle (4.1 bis 4.6) folgt.
  20. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Zuspitzung der Trennelemente (3.1 bis 3.5) im zweiten Bereich II durch ebene Oberflächen gebildet wird.
  21. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Grad der Divergenz oder Konvergenz aller Suspensionskanäle (4.1 bis 4.6) im zweiten Bereich II gleich ist.
  22. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die maschinenbreiten Begrenzungsflächen (5.1 bis 5.12) der Suspensionskanäle (4.1 bis 4.6) im Endbereich einen Winkel zwischen 20° Konvergenz und 120° Divergenz bilden.
  23. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die maschinenbreiten Begrenzungsflächen (5.1 bis 5.12) der Suspensionskanäle (4.1 bis 4.6) im Endbereich einen Winkel zwischen 5° Konvergenz und 7° Divergenz bilden.
  24. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Verlauf der Oberwand (1) und/oder der Unterwand (2) zumindest im zweiten Bereich II bezüglich der suspensionsberührten Fläche(n) spiegelbildlich zum Verlauf der Oberfläche (5.2; 5.7) des benachbarten Trennelementes (3.1; 3.3) ausgebildet ist/sind.
  25. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die stromabwärtigen Enden der Trennelemente (3.1 bis 3.5) auf einem Kreisbogen (8) angeordnet sind.
  26. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Radiusmittelpunkt M des Kreisbogens auf der Mittellinie des entstehenden Suspensionsstrahls angeordnet ist.
  27. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Radiusmittelpunkt M des Kreisbogens auf der Winkelhalbierenden der suspensionsberührten Flächen von Ober- und Unterwand (1, 2) im zweiten Bereich II der Stoffauflaufdüse liegt.
  28. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Stoffauflauf (10) einen Turbulenzerzeuger (16) mit einer Vielzahl von Diffusorrohren (18) aufweist, wobei die Diffusorrohre (18) in maschinenbreit verlaufenden Reihen angeordnet sind, und die Trennelemente (3.1 bis 3.5) zwischen den Reihen der Diffusorrohre (18) beginnen.
  29. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Ober- und Unterwand (1, 2) des Stoffauflaufes (10) gleich lang ausgebildet sind.
  30. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der zweite Bereich II eine Länge von 0 - 4 dm, vorzugsweise 0,5 - 2 dm aufweist.
  31. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß drei Trennelemente (3.1 bis 3.5) und vier Suspensionskanäle (4.1 bis 4.6) vorgesehen sind.
  32. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Trennelemente (3.1 bis 3.5) eine größte und kleinste Dicke von maximal 5 cm und minimal 0,5 mm, vorzugsweise maximal 1 cm und minimal 3 mm, aufweisen.
  33. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß alle Suspensionskanäle (4.1 bis 4.6) zumindest im zweiten Bereich II deckungsgleich ausgestaltet sind.
  34. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Winkelhalbierenden (6.1 bis 6.4) aller Suspensionskanäle im zweiten Bereich II sich in einem Schnittpunkt A schneiden.
  35. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Winkelhalbierenden (7.1 bis 7.5) aller Zuspitzungen aller Trennelemente (3.1 bis 3.5) sich in einem Schnittpunkt B schneiden.
  36. Stoffauflauf nach Anspruch 34 oder 35,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schnittpunkte A und B zusammenfallen.
  37. Stoffauflauf nach Anspruch 34,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schnittpunkte A und B auf einer Linie mit dem Radiusmittelpunkt M des Kreisbogens (8) der Trennelementenden liegen.
  38. Stoffauflauf nach einem der Ansprüche 34 bis 36,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schnittpunkte A und B mit dem Radiusmittelpunkt M des Kreisbogens (8) der Trennelementenden zusammenfallen.
  39. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zumindest eine der Düsenwände (1,2) eine, die Höhe des Auslaufspaltes beeinflussende Blende (9, 9.1, 9.2) aufweist.
  40. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Düsenwände (1, 2) unterschiedlich lang sind, vorzugsweise die untere Düsenwand (2) länger als die obere Düsenwand (1) ist.
  41. Stoffauflauf nach Anspruch 40,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Blende (9) an der kürzeren Düsenwand angebracht ist.
  42. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Düsenwände (1, 2) länger als die Trennelemente (3.1 bis 3.5) sind.
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