EP1693507A2 - Turbulenzerzeuger für einen Stoffauflauf - Google Patents

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EP1693507A2
EP1693507A2 EP06100633A EP06100633A EP1693507A2 EP 1693507 A2 EP1693507 A2 EP 1693507A2 EP 06100633 A EP06100633 A EP 06100633A EP 06100633 A EP06100633 A EP 06100633A EP 1693507 A2 EP1693507 A2 EP 1693507A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
insert
turbulence
turbulence generator
cross
length
Prior art date
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Application number
EP06100633A
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English (en)
French (fr)
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EP1693507B1 (de
EP1693507A3 (de
Inventor
Konstantin Fenkl
Klaus Lehleiter
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 Patent GmbH
Voith Paper Patent GmbH
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Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH, Voith Paper Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP1693507A2 publication Critical patent/EP1693507A2/de
Publication of EP1693507A3 publication Critical patent/EP1693507A3/de
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Publication of EP1693507B1 publication Critical patent/EP1693507B1/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines
    • D21F1/026—Details of the turbulence section

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an insert for a turbulence generator for a headbox of a machine for producing a fibrous web from at least one pulp suspension.
  • Such a turbulence generator is known for example from German patent application DE 199 42 047 A1.
  • the insert inserted into the turbulence tube is slidable and means are provided by which a change in the ratio L / D of the distance of a cross-sectional change to the end of the turbulence tube to the narrowest hydraulic diameter of this cross-sectional change can be effected.
  • the means for moving the insert may comprise, for example, at least one gear and a gear mesh.
  • an insert is used to influence the flow guidance, especially for equalizing the total volume flow, for setting the desired degree of turbulence and for targeted pressure loss generation.
  • the insert in this case forms a channel and is in holes of two support plates, which are arranged in the flow direction of the pulp suspension at a certain distance from each other and form a guide member mounted.
  • the insert may be surrounded by a spacer tube enclosing it.
  • it is due to its manufacturing process, such as a conventional mechanical processing or injection molding, relatively short, it has only a maximum length of 200 mm. He is thus adaptable only within narrow limits to variety-specific requirements.
  • the invention has the object of providing a turbulence generator with inserts of the type mentioned in such a way that it has a significantly improved range of use for a variety of variety-specific requirements. Moreover, a suitable method for the production of the inserts should be specified.
  • the slimness range of the "long" insert of the present invention allows the use of the turbulence generator for a wide variety of applications variety specific requirements.
  • pulp suspensions with strong segregation tendencies, high air contents and / or chemical affinities for adhesion to the surfaces in contact with the flow, in particular in the area of the headbox nozzle can be positively influenced by the variable design of the "long” inserts.
  • long-fiber pulp suspension such as kraft liners or sack force papers, but also wood-free papers with long-fiber pulp, which can increasingly tend to segregation due to lack of turbulence and thereby cause undesirable effects, in particular streaks in the fibrous web produced, can by variable Execution of the "long" missions are positively influenced.
  • the insert has a plurality of cross-sectional changes formed as a respective increment.
  • This embodiment allows for the continuous generation and maintenance of a minimum degree of turbulence in the pulp suspension. This minimum degree of turbulence is necessary in order not to get a segregation of the pulp suspension.
  • the insert further preferably has a total increment in relation to the insert length in the range from 1:10 to 1: 100, preferably from 1:12 to 1:75, in particular 1:15 to 1:50, the total increment being the difference of the largest Internal insert diameter to insert outside diameter is.
  • This overall increment, in particular the last increment, also plays a decisive role for the degree of turbulence already explained.
  • the insert favorably has a plurality of inner surfaces having a roughness in the range of about 0.4 to about 1.0 microns. This area is particularly favorable for the cleanliness of the inner surfaces and the flow stability of the pulp suspension.
  • the insert In order to prevent complete insertion of the insert into the turbulence tube, it has, in an ideal embodiment, at its inlet end a plate-shaped projection whose outer diameter is greater than the inner diameter of the turbulence tube. Moreover, it is preferably provided at its inlet end with a chamfer, which has a very positive effect on the reduction of the pressure loss at the inlet end.
  • the insert has in a further embodiment along its insert length on the outside at least one web foot, preferably a plurality of more evenly distributed web feet.
  • the insert may consist of a plastic, preferably of a high-conductivity polymer such as in particular PPSU, PPS, PEI, PTFE or the like, or of a corrosion-resistant metal, preferably of stainless steel. Both types of material are particularly suitable for use, with an insert made of a plastic still manufacturing advantages and cost advantages.
  • the object of the invention is procedurally achieved by machining essential functional contours of the insert with said slenderness, wherein at least one inner contour of the insert is preferably produced in the deep drilling method.
  • the fibrous web produced from at least one pulp suspension 2 may in particular be a paper, board or tissue web.
  • the turbulence generator 1 comprises a plurality of turbulence tubes 3 for guiding and distributing the at least one fibrous suspension 2.
  • the turbulence tubes 3 are usually arranged in rows and columns and they are in holes 4 of two support plates 5.1, 5.2, in the flow direction S (arrow) the pulp suspension 2 are arranged at a certain distance D from each other and form a guide member 6, stored.
  • the illustrated Turbulence generator 1 has two rows Z 1 , Z 2 on turbulence tubes 3, one speaks of a so-called "two-line”.
  • the respective turbulence tube 3 changes in the course of the flow of the at least one fibrous suspension 2 at least once from a first cross section A 1 to a second cross section A 2 and at least one formed as a step change in cross section change ⁇ A is arranged by a, in the turbulence tube 3 [at least inlet side] Insert 8 generates, which has an insert length L 8 and an insert outer diameter D 8 .
  • the change in cross section ⁇ A at the end of the insert 8 is formed as an end-step increment 7.
  • the insert 8 changes in its course once again its cross section from a cross section A 3 to the cross section A 1 in forming a second increment 9, wherein the cross section A 3 is the inlet cross section of the insert 8.
  • the second cross section A 2 is at the same time the cross section of the cylindrical or approximately cylindrical part of the turbulence tube 3.
  • the turbulence tube 3 can also be designed in two parts, so that the position of the second increment 9 lies at the contour transition of the two nested parts.
  • the pipe wall thickness of the inserted pipe part fixes the size and the position of the second step jump.
  • the insert 8 has in the prior art due to the possible and common manufacturing processes only an insert length L 8 of a maximum of about 200 mm. As a manufacturing process either mechanical machining or injection molding come into question.
  • FIG. 2 shows a further turbulence generator 1 of a headbox of a machine for producing a fibrous web according to the prior art.
  • FIG. 3 now shows a turbulence generator 1 according to the invention of a headbox of a machine for producing a fibrous web. Since the basic construction of this turbulence generator 1 essentially corresponds again to that of the turbulence generator 1 shown in FIG. 1, reference is made to the description thereof.
  • the insert 8 has a degree of slimming T in the range of 1: 8 to 1:50, preferably 1:10 to 1:30, wherein the slenderness degree T is the ratio of insert outer diameter D 8 to insert length L 8 .
  • the insert 8 has an insert length L 8 , which is smaller in the range of 3 to 150 mm, preferably 5 to 100 mm, than the length L z of the preferably cylindrical or approximately cylindrical part of the turbulence tube 3. Its at least one inner surface 12 has a roughness R a in the range of about 0.4 to about 1.0 microns.
  • Both shown inserts 8 have at their inlet-side ends 13 depending on a plate-shaped projection 14 whose outer diameter D 14 is greater than the tube inner diameter d 3 of the turbulence tube 3, so that a complete Slipping of the respective insert 8 in the associated turbulence tube 3 is prevented.
  • Each insert 8 is also provided at its inlet end 13 with a chamfer 15.
  • the inserts 8 can also be designed without chamfers, wherein the sharp edge that arises in each case can lead to the rupture of fiber flakes due to strong contractions.
  • the upper insert 8.1 has a constant inner diameter d 8
  • the lower insert has a 8.2 formed as a step jump 9 second cross section change ⁇ A (from A 3 to A 1 ), in the flow of the at least one pulp suspension 2 at least in the last third, preferably in the last quarter, especially in the last fifth, the insert length L 8 is arranged.
  • Figures 4 to 6 show further embodiments of inventive inserts 8 for a headbox of a machine for producing a fibrous web.
  • the insert 8 shown in FIG. 5 has a constant inner diameter d 8 over the insertion length L 8 and thus corresponds to the upper insert 8. 1 of FIG. 3.
  • the insert 8 of FIG. 6 again has a second cross-sectional change ⁇ A (from A 3 to A 1 ) formed as a step jump 9, which in the course of flow of the at least one fibrous suspension 2 at least in the last third, preferably in the last quarter, in particular in the last fifth , the insert length L 8 is arranged. It thus corresponds to the lower insert 8.2 of FIG. 3.
  • the inserts 8 according to the invention of FIGS. 3 to 6 have, along their insert lengths L 8, at least one web foot 16 on the outside, preferably several web feet 16, in particular evenly distributed.
  • the individual cross-sections of the inserts 8 need not necessarily have a respective rotationally symmetrical cross-sectional contour. Rather, the respective inner cross-sectional contours as well as the corresponding outer cross-sectional contours may have polygons, for example triangular or quadrangular contours.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Turbulenzerzeuger (1) für einen Stoffauflauf einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension (2), mit einer Vielzahl von Turbulenzrohren (3) zur Führung und Verteilung der mindestens einen Faserstoffsuspension (2), wobei wenigstens ein Turbulenzrohr (3) im Strömungsverlauf der mindestens einen Faserstoffsuspension (2) sich mindestens einmal von einem ersten Querschnitt (A1) auf einen zweiten Querschnitt (A2) verändert und zumindest eine als Stufensprung (7) ausgebildete Querschnittsveränderung (ΔA) durch einen, in dem Turbulenzrohr (3) angeordneten Einsatz (8) erzeugt wird, der eine Einsatzlänge (L8) und einen Einsatzaußendurchmesser (D8) aufweist.
Der erfindungsgemäße Turbulenzerzeuger (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (8) einen Schlankheitsgrad (T) im Bereich von 1:8 bis 1:50, vorzugsweise von 1:10 bis 1:30, aufweist, wobei der Schlankheitsgrad (T) das Verhältnis von Einsatzaußendurchmesser (D8) zu Einsatzlänge (L8) ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Turbulenzerzeuger für einen Stoffauflauf einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension, mit einer Vielzahl von Turbulenzrohren zur Führung und Verteilung der mindestens einen Faserstoffsuspension, wobei wenigstens ein Turbulenzrohr im Strömungsverlauf der mindestens einen Faserstoffsuspension sich mindestens einmal von einem ersten Querschnitt auf einen zweiten Querschnitt verändert und zumindest eine als Stufensprung ausgebildete Querschnittsveränderung durch einen, in dem Turbulenzrohr angeordneten Einsatz erzeugt wird, der eine Einsatzlänge und einen Einsatzaußendurchmesser aufweist.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Einsatzes für einen Turbulenzerzeuger für einen Stoffauflauf einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn aus mindestens einer Faserstoffsuspension.
  • Ein derartiger Turbulenzerzeuger ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 42 047 A1 bekannt.
  • Der in das Turbulenzrohr eingebrachte Einsatz ist verschiebbar ausgeführt und es sind Mittel vorgesehen, durch die eine Veränderung des Verhältnisses L/D des Abstands einer Querschnittsveränderung zum Ende des Turbulenzrohrs zum engsten hydraulischen Durchmesser dieser Querschnittsveränderung bewirkt werden kann. Das Mittel zum Bewegen des Einsatzes kann beispielsweise mindestens ein Zahnrad und einen Zahnradeingriff aufweisen.
  • Allgemein dient ein Einsatz zur Beeinflussung der Strömungsführung, vor allem zur Vergleichmäßigung des Gesamtvolumenstroms, zur Einstellung des gewünschten Turbulenzgrads und zur gezielten Druckverlusterzeugung.
  • In der Praxis kommt es nun vor, dass der Bereich zwischen dem Beginn des Turbulenzrohrs und dem verschiebbaren Einsatz bei normaler, das heißt horizontaler oder annähernd horizontaler Einbaulage des Stoffauflaufs einen natürlichen Ablauf der Faserstoffsuspension verhindert und es bei längeren Stillstandszeiten der Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn zum Antrocknen von Fasern und dadurch zur Änderung der Rohrgeometrie bis hin zu einer Verstopfung des Turbulenzrohrs kommen kann. Überdies ist die konstruktive Ausführung des Mittels zum Bewegen des Einsatzes sehr aufwendig und damit teuer in der Herstellung. Zudem kann ein wirkliches Verschieben des Einsatzes nicht immer gewährleistet werden. Weiterhin ist zwar eine Verschiebung des Einsatzes problemlos gegeben, der Bereich der Verschiebung ist jedoch konstruktiv festgelegt, so dass nicht immer eine optimale Positionierung des Einsatzes möglich ist.
  • Weiterhin ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 35 25 760 A1 ein erwähnter Einsatz für einen Turbulenzerzeuger für einen Stoffauflauf bekannt.
  • Der Einsatz bildet hierbei einen Kanal und ist in Löchern von zwei Trägerplatten, die in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension in einer bestimmten Distanz voneinander angeordnet sind und ein Führungsteil bilden, gelagert. Der Einsatz kann von einem ihn umschließenden Distanzrohr umgeben sein. Zudem ist er aufgrund seines Herstellungsverfahrens, beispielsweise einer üblichen mechanischen Bearbeitung oder eines Spritzgusses, relativ kurz, er weist lediglich eine Länge von maximal 200 mm auf. Er ist somit lediglich in engen Grenzen an sortenspezifische Anforderungen anpassbar.
  • Eine Abhilfe für die engen Grenzen wurde in der Vergangenheit dadurch geschaffen, dass zusätzlich eine Kontraktionsbuchse stromabwärts des Einsatzes in das Turbulenzrohr mit dem Ziel eingesetzt wurde, den Turbulenzgrad der Faserstoffsuspension gegen Ende des Turbulenzrohrs nochmals zu erhöhen. Dadurch ergab sich gegebenenfalls wiederum das Problem des Antrocknens von Fasern und der damit verbundenen Änderung der Rohrgeometrie bis hin zu einer Verstopfung des Turbulenzrohrs.
  • Überdies ist bei einem Turbulenzrohr mit einem sich verjüngenden Rechteckauslauf, wie es beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 386 999 A1 bekannt ist, aufgrund der Rohrabflachung ein Einbau einer Kontraktionsbuchse von der bisher üblichen Turbulenzrohr-Auslaufseite her nicht mehr möglich.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Turbulenzerzeuger mit Einsätzen der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass er ein deutlich verbessertes Verwendungsspektrum für verschiedenste sortenspezifische Anforderungen aufweist. Überdies soll ein geeignetes Verfahren zur Herstellung der Einsätze angegeben werden.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Einsatz einen Schlankheitsgrad im Bereich von 1:8 bis 1:50, vorzugsweise von 1:10 bis 1:30, aufweist, wobei der Schlankheitsgrad das Verhältnis von Einsatzaußendurchmesser zu Einsatzlänge ist. Es entsteht ein so genannter "langer" Einsatz.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
  • Der erfindungsgemäße Bereich für den Schlankheitsgrad des "langen" Einsatzes ermöglicht die Verwendung des Turbulenzerzeugers für verschiedenste sortenspezitische Anforderungen. So konnen insbesondere Faserstoffsuspensionen mit starken Entmischungsneigungen, hohen Luftgehalten und/oder chemischen Affinitäten zur Anhaftung an den strömungsberührten Flächen, insbesondere im Bereich der Stoffauflaufdüse, durch die variable Ausführung der "langen" Einsätze positiv beeinflusst werden. Auch langfaserige Faserstoffsuspension, wie zum Beispiel Kraft-Liner oder Sackkraft-Papiere, aber auch holzfreie Papiere mit langfaserigem Zellstoffanteil, die verstärkt zur Entmischung aufgrund mangelnder Turbulenz neigen können und dadurch unerwünschte Effekte, insbesondere Streifigkeiten, in der hergestellten Faserstoffbahn bewirken, können durch die variable Ausführung der "langen" Einsätze positiv beeinflusst werden. Es verbessert sich schlichtweg das Verwendungsspektrum eines Turbulenzerzeugers bei Verwendung der erfindungsgemäßen "langen" Einsätze. Dies wird insbesondere auch durch die verhältnismäßig einfache Austauschbarkeit der "langen" Inserts ermöglicht, die eine nachträgliche Anpassung, beispielsweise bei einem Sorten- oder Produktwechsel, jederzeit zulässt.
  • Der Einsatz weist bevorzugt zumindest eine als Stufensprung ausgebildete Querschnittsveränderung auf, die im Strömungsverlauf der mindestens einen Faserstoffsuspension mindestens im letzten Drittel, vorzugsweise im letzten Viertel, insbesondere im letzten Fünftel, der Einsatzlänge angeordnet ist. Dieser Anordnungsbereich spielt eine entscheidende Rolle für den Turbulenzgrad, den die strömende Faserstoffsuspension am Ende des Turbulenzrohrs aufweist und der damit für die Strömungseigenschaften der Faserstoffsuspension am Anfang der Stoffauflaufdüse verantwortlich ist.
  • Weiterhin weist der Einsatz mehrere als ein jeweiliger Stufensprung ausgebildete Querschnittsveränderungen auf. Diese Ausgestaltung ermöglicht die fortwährende Generierung und Aufrechterhaltung eines minimalen Turbulenzgrads in der Faserstoffsuspension. Dieser minimale Turbulenzgrad ist notwendig, um nicht eine Entmischung der Faserstoffsuspension zu erhalten.
  • Der Einsatz weist ferner bevorzugt einen Gesamtstufensprung im Verhältnis zur Einsatzlänge im Bereich von 1:10 bis 1:100, vorzugsweise von 1:12 bis 1:75, insbesondere 1:15 bis 1:50, auf, wobei der Gesamtstufensprung die Differenz von größtem Einsatzinnendurchmesser zu Einsatzaußendurchmesser ist. Auch dieser Gesamtstufensprung, insbesondere der letzte Stufensprung, spielt wiederum eine entscheidende Rolle für den bereits erläuterten Turbulenzgrad.
  • Die Einsatzlänge des Einsatzes ist bevorzugt im Bereich von 3 bis 150 mm, vorzugsweise von 5 bis 100 mm, kleiner als die Länge des vorzugsweise zylindrischen oder annähernd zylindrischen Teils des Turbulenzrohrs. Damit wird möglichst nahe an der sich vergrößernden Querschnittsfläche des Turbulenzrohrs ein letzter Stufensprung aufgrund des Endes des Einsatzes geschaffen.
  • Auch weist der Einsatz in günstiger Weise mehrere Innenflächen auf, die eine Rauhigkeit im Bereich von etwa 0,4 bis etwa 1,0 µm aufweisen. Dieser Bereich ist insbesondere für die Sauberhaltung der Innenflächen und die Strömungsstabilität der Faserstoffsuspension günstig.
  • Damit ein vollständiges Hineingleiten des Einsatzes in das Turbulenzrohr verhindert wird, weist er in idealer Ausgestaltung an seinem einlaufseitigen Ende einen tellerförmigen Ansatz auf, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des Turbulenzrohrs. Überdies ist er an seinem einlaufseitigen Ende bevorzugt mit einer Fase versehen, die sich überaus positiv auf die Reduktion des Druckverlusts am einlaufseitigen Ende auswirkt.
  • Der Einsatz weist in weiterer Ausgestaltung entlang seiner Einsatzlänge außenseitig zumindest einen Stegfuß, vorzugsweise mehrere insbesondere gleichmäßig verteilte Stegfüße auf. Damit kann einer möglichen Deformation des Einsatzes aufgrund der während des Betriebs der Maschine herrschenden Drücke vorgebeugt werden Weiterhin kann der Einsatz aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus einem Hochleitungspolymer wie insbesondere PPSU, PPS, PEI, PTFE oder dergleichen, oder aus einem korrosionsbeständigen Metall, vorzugsweise aus Edelstahl, bestehen. Beide Materialarten eignen sich in besonderer Weise für die Verwendung, wobei ein Einsatz aus einem Kunststoff noch fertigungstechnische Vorteile und Kostenvorteile erbringt.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird verfahrensmäßig dadurch gelöst, dass wesentliche funktionale Konturen des Einsatzes mit dem genannten Schlankheitsgrad spanend hergestellt werden, wobei mindestens eine Innenkontur des Einsatzes bevorzugt im Tiefbohrverfahren hergestellt wird. Durch Anwendung dieses modernen Bearbeitungsverfahrens sind zylindrische Bohrungen erzeugbar, die auch die Herstellung "langer" Einsätze mit ausreichenden Glätten und Beibehaltung der Höhen der Stufensprünge ermöglichen.
  • Die Nachteile von mittels des Spritzgussverfahrens hergestellten Einsätzen, beispielsweise notwendige Entformungswinkel für die Abgusskerne, damit verbundene Reduktionen der Stufensprünge und lediglich geringe Maximallängen, können bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gänzlich vermieden werden.
  • Die verschiedensten sortenspezifischen Anforderungen an den Turbulenzerzeuger und insbesondere an seine Einsätze können vollumfänglich erfüllt werden.
  • Die Außenkonturen des Einsatzes werden in bevorzugter Weise im Drehverfahren hergestellt.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
  • Es zeigen in schematischen Längsschnittdarstellungen
    • Figur 1
    einen Turbulenzerzeuger eines Stoffauflaufs einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn gemäß dem Stand der Technik;
    Figur 2
    einen weiteren Turbulenzerzeuger eines Stoffauflaufs einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn gemäß dem Stand der Technik;
    Figur 3
    einen erfindungsgemäßen Turbulenzerzeuger eines Stoffauflaufs einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn; und
    Figuren 4 bis 6
    weitere Ausführungsformen erfindungsgemäßer Einsätze für einen Stoffauflauf einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn.
  • Die Figur 1 zeigt in schematischer Längsdarstellung einen Turbulenzerzeuger 1 eines Stoffauflaufs einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn gemäß dem Stand der Technik. Bei der aus mindestens einer Faserstoffsuspension 2 hergestellten Faserstoffbahn kann es sich insbesondere um eine Papier-, Karton-oder Tissuebahn handeln.
  • Der Turbulenzerzeuger 1 umfasst eine Vielzahl von Turbulenzrohren 3 zur Führung und Verteilung der mindestens einen Faserstoffsuspension 2. Die Turbulenzrohre 3 sind üblicherweise in Zeilen und Spalten angeordnet und sie sind dabei in Löchern 4 von zwei Trägerplatten 5.1, 5.2, die in Strömungsrichtung S (Pfeil) der Faserstoffsuspension 2 in einer bestimmten Distanz D voneinander angeordnet sind und ein Führungsteil 6 bilden, gelagert. Der dargestellte Turbulenzerzeuger 1 weist zwei Zeilen Z1, Z2 an Turbulenzrohren 3 auf, man spricht von einem so genannten "Zwei-Zeiler".
  • Das jeweilige Turbulenzrohr 3 verändert im Strömungsverlauf der mindestens einen Faserstoffsuspension 2 sich mindestens einmal von einem ersten Querschnitt A1 auf einen zweiten Querschnitt A2 und zumindest eine als Stufensprung 7 ausgebildete Querschnittsveränderung △A wird durch einen, in dem Turbulenzrohr 3 [zumindest einlaufseitig] angeordneten Einsatz 8 erzeugt, der eine Einsatzlänge L8 und einen Einsatzaußendurchmesser D8 aufweist.
  • In der Ausführung der Figur 1 ist die Querschnittsveränderung ΔA am Ende des Einsatzes 8 als endseitiger Stufensprung 7 ausgebildet. Zudem ändert der Einsatz 8 in seinem Lauf noch einmal seinen Querschnitt von einem Querschnitt A3 auf den Querschnitt A1 bei Ausbildung eines zweiten Stufensprungs 9, wobei der Querschnitt A3 der Einlaufquerschnitt der Einsatzes 8 ist. Der zweite Querschnitt A2 ist zugleich der Querschnitt des zylindrischen oder annähernd zylindrischen Teils des Turbulenzrohrs 3.
  • Weiterhin kann das Turbulenzrohr 3 auch zweiteilig ausgeführt sein, so dass die Position des zweiten Stufensprungs 9 am Konturübergang der beiden ineinander gesteckten Teile liegt. Dabei fixiert die Rohrwandungsdicke des eingesteckten Rohrteils die Größe und die Lage des zweiten Stufensprungs 9.
  • Der Einsatz 8 weist im Stand der Technik aufgrund der möglichen und gängigen Herstellungsverfahren lediglich eine Einsatzlänge L8 von maximal etwa 200 mm auf. Als Herstellungsverfahren kommen entweder eine mechanische Bearbeitung oder ein Spritzguss in Frage.
  • Die Figur 2 zeigt einen weiteren Turbulenzerzeuger 1 eines Stoffauflaufs einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn gemäß dem Stand der Technik.
  • Dieser entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 1 dargestellten Turbulenzerzeuger 1, so dass auf dessen Beschreibung verwiesen wird.
  • Der dargestellte Turbulenzerzeuger 1 weist in jedem Turbulenzrohr 3 zusätzlich noch eine Kontraktionsbuchse 10 auf, die stromabwärts des Einsatzes 8 in das Turbulenzrohr 1 mit dem Ziel eingesetzt wurde, den Turbulenzgrad der Faserstoffsuspension 2 gegen Ende des Turbulenzrohrs 1 nochmals zu erhöhen. Die Kontraktionsbuchse 10 wird normalerweise von der Auslaufseite 11 des Turbulenzrohrs 3 eingebracht, so dass bei einem Turbulenzrohr 3 mit einem sich verjüngenden Rechteckauslauf eine Einbringung derselben ohne ein vorheriges Entfernen des "Einlauf"-Inserts nicht mehr möglich ist.
  • Die Figur 3 zeigt nun einen erfindungsgemäßen Turbulenzerzeuger 1 eines Stoffauflaufs einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn. Da die Grundkonstruktion dieses Turbulenzerzeugers 1 im Wesentlichen wiederum der des in der Figur 1 dargestellten Turbulenzerzeugers 1 entspricht, wird auf dessen Beschreibung verwiesen.
  • Der Einsatz 8 weist einen Schlankheitsgrad T im Bereich von 1:8 bis 1:50, vorzugsweise von 1:10 bis 1:30, auf, wobei der Schlankheitsgrad T das Verhältnis von Einsatzaußendurchmesser D8 zu Einsatzlänge L8 ist.
  • Weiterhin weist der Einsatz 8 eine Einsatzlänge L8 auf, die im Bereich von 3 bis 150 mm, vorzugsweise von 5 bis 100 mm, kleiner ist als die Länge Lz des vorzugsweise zylindrischen oder annähernd zylindrischen Teils des Turbulenzrohrs 3. Seine mindestens eine Innenfläche 12 weist eine Rauhigkeit Ra im Bereich von etwa 0,4 bis etwa 1,0 µm auf.
  • Beide dargestellten Einsätze 8 weisen an ihren einlaufseitigen Enden 13 je einen tellerförmigen Ansatz 14 auf, dessen Außendurchmesser D14 größer ist als der Rohrinnendurchmesser d3 des Turbulenzrohrs 3, so dass ein vollständiges Hineingleiten des jeweiligen Einsatzes 8 in das dazugehörige Turbulenzrohr 3 verhindert wird. Jeder Einsatz 8 ist zudem an seinem einlaufseitigen Ende 13 mit einer Fase 15 versehen. Selbstverständlich können die Einsätze 8 auch ohne Fasen ausgeführt sein, wobei die dabei jeweils entstehende Scharfkantigkeit zum Aufreißen von Faserflocken aufgrund starker Kontraktionen führen kann.
  • Jeder Einsatz 8 besteht zudem aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus einem Hochleitungspolymer wie insbesondere PPSU, PPS, PEI, PTFE oder dergleichen, oder aus einem korrosionsbeständigen Metall, vorzugsweise aus Edelstahl.
  • Der obere Einsatz 8.1 weist einen konstanten Innendurchmesser d8 auf, wohingegen der untere Einsatz 8.2 eine als Stufensprung 9 ausgebildete zweite Querschnittsveränderung △A (von A3 auf A1) aufweist, die im Strömungsverlauf der mindestens einen Faserstoffsuspension 2 mindestens im letzten Drittel, vorzugsweise im letzten Viertel, insbesondere im letzten Fünftel, der Einsatzlänge L8 angeordnet ist.
  • Die jeweils erste Querschnittsveränderung △A im Strömungsverlauf der mindestens einen Faserstoffsuspension 2 ist am Ende des dazugehörigen Einsatzes 8 ausgebildet. Die Querschnittsveränderung △A erfolgt von einem ersten Querschnitt A1 auf einen zweiten Querschnitt A2, wobei ein Stufensprung 7 ausgebildet wird.
  • Selbstverständlich kann der jeweilige Einsatz 8 noch weitere, als ein jeweiliger Stufensprung ausgebildete Querschnittsveränderungen ΔA aufweisen.
  • Jeder Einsatz 8 weist einen Gesamtstufensprung im Verhältnis zur Einsatzlänge L8 im Bereich von 1:10 bis 1:100, vorzugsweise von 1:12 bis 1:75, insbesondere 1:15 bis 1:50, auf, wobei der Gesamtstufensprung die Differenz von größtem Einsatzinnendurchmesser d8 zu Einsatzaußendurchmesser D8 ist.
  • Die Figuren 4 bis 6 zeigen weitere Ausführungsformen erfindungsgemäßer Einsätze 8 für einen Stoffauflauf einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn.
  • Der Einsatz 8 der Figur 4 weist eine als Stufensprung 9 ausgebildete zweite Querschnittsveränderung ΔA (von A3 auf A1) auf, die im Strömungsverlauf der mindestens einen Faserstoffsuspension 2 im ersten Drittel der Einsatzlänge L8 angeordnet ist.
  • Der in Figur 5 dargestellte Einsatz 8 hingegen weist einen konstanten Innendurchmesser d8 über die Einsatzlänge L8 auf und entspricht somit dem oberen Einsatz 8.1 der Figur 3.
  • Und schließlich weist der Einsatz 8 der Figur 6 wiederum eine als Stufensprung 9 ausgebildete zweite Querschnittsveränderung ΔA (von A3 auf A1) auf, die im Strömungsverlauf der mindestens einen Faserstoffsuspension 2 mindestens im letzten Drittel, vorzugsweise im letzten Viertel, insbesondere im letzten Fünftel, der Einsatzlänge L8 angeordnet ist. Er entspricht somit dem unteren Einsatz 8.2 der Figur 3.
  • Die erfindungsgemäßen Einsätze 8 der Figuren 3 bis 6 weisen entlang ihrer Einsatzlängen L8 außenseitig zumindest je einen Stegfuß 16 , vorzugsweise mehrere insbesondere gleichmäßig verteilte Stegfüße 16 auf.
  • Auch sei angeführt, dass die einzelnen Querschnitte der Einsätze 8 nicht unbedingt eine jeweilige rotationssymmetrische Querschnittskontur aufweisen müssen. Vielmehr können die jeweiligen Innenquerschnittskonturen als auch die entsprechenden Außenquerschnittskonturen polygone, beispielsweise dreieckige oder viereckige Verläufe aufweisen.
  • Zudem werden ihre wesentlichen funktionale n Konturen K spanend hergestellt. Dabei wird mindestens eine Innenkontur KI des jeweiligen Einsatzes 8 im Tiefbohrverfahren und die Außenkonturen KA des jeweiligen Einsatzes 8 im Drehverfahren hergestellt.
  • Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Turbulenzerzeuger mit Einsätzen der eingangs genannten Art derart weitergebildet wird, dass er ein deutlich verbessertes Verwendungsspektrum für verschiedenste sortenspezifische Anforderungen aufweist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Turbulenzerzeuger
    2
    Faserstoffsuspension
    3
    Turbulenzrohr
    4
    Loch
    5.1, 5.2
    Trägerplatte
    6
    Führungsteil
    7
    Stufensprung
    8
    Einsatz
    8.1
    Oberer Einsatz
    8.2
    Unterer Einsatz
    9
    Stufensprung
    10
    Kontraktionsbuchse
    11
    Auslaufseite
    12
    Innenfläche
    13
    Ende
    14
    Ansatz
    15
    Fase
    16
    Stegfuß
    ΔA
    Querschnittsveränderung
    A1
    Erster Querschnitt
    A2
    Zweiter Querschnitt
    A3
    Querschnitt
    D
    Distanz
    D14
    Außendurchmesser
    d3
    Rohrinnendurchmesser
    D8
    Einsatzaußendurchmesser
    d8
    Einsatzinnendurchmesser
    d8
    Innendurchmesser
    K
    Kontur
    KA
    Außenkontur
    KI
    Innenkontur
    L8
    Einsatzlänge
    LZ
    Länge
    Ra
    Rauhigkeit
    S
    Strömungsrichtung (Pfeil)
    T
    Schlankheitsgrad
    Z1, Z2
    Zeile

Claims (14)

  1. Turbulenzerzeuger (1) für einen Stoffauflauf einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, aus mindestens einer Faserstoffsuspension (2), mit einer Vielzahl von Turbulenzrohren (3) zur Führung und Verteilung der mindestens einen Faserstoffsuspension (2), wobei wenigstens ein Turbulenzrohr (3) im Strömungsverlauf der mindestens einen Faserstoffsuspension (2) sich mindestens einmal von einem ersten Querschnitt (A1) auf einen zweiten Querschnitt (A2) verändert und zumindest eine als Stufensprung (7) ausgebildete Querschnittsveränderung (ΔA) durch einen, in dem Turbulenzrohr (3) angeordneten Einsatz (8) erzeugt wird, der eine Einsatzlänge (L8) und einen Einsatzaußendurchmesser (D8) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Einsatz (8) einen Schlankheitsgrad (T) im Bereich von 1:8 bis 1:50, vorzugsweise von 1:10 bis 1:30, aufweist, wobei der Schlankheitsgrad (T) das Verhältnis von Einsatzaußendurchmesser (D8) zu Einsatzlänge (L8) ist.
  2. Turbulenzerzeuger (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Einsatz (8) zumindest eine als Stufensprung (9) ausgebildete Querschnittsveränderung (ΔA) aufweist, die im Strömungsverlauf der mindestens einen Faserstoffsuspension (2) mindestens im letzten Drittel, vorzugsweise im letzten Viertel, insbesondere im letzten Fünftel, der Einsatzlänge (L8) angeordnet ist.
  3. Turbulenzerzeuger (1) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Einsatz (8) mehrere als ein jeweiliger Stufensprung (9) ausgebildete Querschnittsveränderungen (ΔA) aufweist.
  4. Turbulenzerzeuger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Einsatz (8) einen Gesamtstufensprung im Verhältnis zur Einsatzlänge (L8) im Bereich von 1:10 bis 1:100, vorzugsweise von 1:12 bis 1:75, insbesondere 1:15 bis 1:50, aufweist, wobei der Gesamtstufensprung die Differenz von größtem Einsatzinnendurchmesser (d8) zu Einsatzaußendurchmesser (D8) ist.
  5. Turbulenzerzeuger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Einsatz (8) eine Einsatzlänge (D8) aufweist, die im Bereich von 3 bis 150 mm, vorzugsweise von 5 bis 100 mm, kleiner ist als die Länge des vorzugsweise zylindrischen oder annähernd zylindrischen Teils des Turbulenzrohrs (3).
  6. Turbulenzerzeuger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Einsatz (8) mehrere Innenflächen (12) aufweist, die eine Rauhigkeit (Ra) im Bereich von etwa 0,4 bis etwa 1,0 µm aufweisen.
  7. Turbulenzerzeuger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Einsatz (8) an seinem einlaufseitigen Ende (13) einen tellerförmigen Ansatz (14) aufweist, dessen Außendurchmesser (D14) größer ist als der Innendurchmesser (d3) des Turbulenzrohrs (3), so dass ein vollständiges Hineingleiten des Einsatzes (8) in das Turbulenzrohr (3) verhindert wird.
  8. Turbulenzerzeuger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Einsatz (8) an seinem einlaufseitigen Ende (13) mit einer Fase (15) versehen ist.
  9. Turbulenzerzeuger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Einsatz (8) entlang seiner Einsatzlänge (L8) außenseitig zumindest einen Stegfuß (16), vorzugsweise mehrere insbesondere gleichmäßig verteilte Stegfüße (16) aufweist.
  10. Turbulenzerzeuger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Einsatz (8) aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus einem Hochleitungspolymer wie insbesondere PPSU, PPS, PEI, PTFE oder dergleichen, besteht.
  11. Turbulenzerzeuger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Einsatz (8) aus einem korrosionsbeständigen Metall, vorzugsweise aus Edelstahl, besteht.
  12. Verfahren zur Herstellung eines Einsatzes (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass wesentliche funktionale Konturen (K) des Einsatzes (8) spanend hergestellt werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens eine Innenkontur (KI) des Einsatzes (8) im Tiefbohrverfahren hergestellt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Außenkonturen (KA) des Einsatzes (8) im Drehverfahren hergestellt werden.
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