NO773982L - Anordning i tilfoerselsledningen til en hydraulisk innloepskasse i en papirmaskin for demping av trykk- og volumforstyrrelser - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordning for demping av trykk- og volumforstyrrelser i massesuspensjonsstrømmen i en papirmaskin, hvilken anordning er beregnet på å anordnes foran en hydraulisk innløpskasse i dens tilløpsrørledning og omfatter en beholder for et rom for luft og et strømningsrom for massesuspensjonen, hvilke rom står i innbyrdes forbindelse med hverandre over en elastisk membran.

Innledningsvis skal oppfinnelsens bakgrunn og hen-sikt behandles generelt. Samtidig behandles også de forstyrrelser som forekommer i massesuspensjonsstrømmen i papirmaskinens tilløpsrørledning og forstyrrelsenes dannelsesmekanisme. Hva forstyrrelsen angår er situasjonen ideell når det gjennom hvert lengdeelement av innløpskassens leppeåpning kontinuerlig strøm-mer ut en og samme tørrsubstansmengde pr.tidsenhet med konstant hastighet. Hvis nevnte strøm er konstant over hele leppeåpnin-gens bredde, men varierer med tiden, fremkommer variasjoner i papirets tørrvekt i maskinretningen. Hvis angjeldende massesuspens jonsstrøm er konstant med hensyn til tid, men varierer på forskjellige steder, i papirmaskinens tverretning, fremkommer tversgående vektvariasjoner i papirets tørrvekt. Disse variasjoner i tverretning kan hverken dempningsanordningen ifølge oppfinnelsen eller andre i massesystemets tilløpsrørledning an-ordnede dempningsanordninger dempe. Reguleringen av profilen i tverretning foregår som kjent ved hjelp av finjusteringsspindler for leppen.

Signaler på forstyrrelser er kort sagt på utløpssiden variasjoner i det dynamiske trykk ved leppestrømsåpningen og på innløpssiden. variasjoner i det hydrostatiske trykk i rørlednin-gen, variasjoner i pumpetrykket, variasjoner i prosessens trykk-fall, til rørledningen via dens støtteelement overførte, av vibrasjoner forårsakede pulstrykk og av turbulenshvirvler forårsakede trykkvariasjoner i rørledningen, særlig ved ventiler, rørkrumninger osv. I praksis har det vist seg at de forskjellige forstyrrelsessignaler hver har et spesielt, ofte relativt bredt frekvensspektrum. Karakteristik for spekteret for f. eks. pumpenes forstyrrelsessignaler er dog klart påvisbare "tagger" ved frekvenser som motsvarer pumpens omdreiningstall og multip-ler samt ved underharmoniske frekvenser.

Tidligere kjente innløpskasser for papirmaskiner kan inndeles i tre hovedgrupper: a) innløpskasser utstyrt med luftpute direkte i forbindelse med innløpskassen eller såkalte luftputeinnløpskasser, b) innløpskasser utstyrt med adskilt fra selve innløpskassen anordnet luftpute, i hvilke luftbeholderen er beliggende i

tilløpsrørledningen for massesuspensjonen enten foran fordelingsstammen eller etter fordelingsstammen, og

c) hydrauliske innløpskasser helt uten luftpute.

Ved å anvende en slik luftpute i forbindelse med inn-løpskassen forsøker man foran innløpskassens utstrømningsåpning eller leppeåpning å utjevne de trykkvariasjoner som forekommer i massesuspensjonsstrømmen og som kan skrive seg enten fra masse-systemet foran innløpskassen eller fra selve innløpskassen.

I en luftputeinnløpskasse ifølge ovennevnte punkt a er dempingen av de på tale kommende periodiske trykkvariasjoner vanligvis relativt effektiv, da i en slik flatearealet for den i kontakt med luftputen kommende strømmende masse er.relativt stor og masserommets høyde målt vinkelrett mot strømningsretningen relativt liten. En fordel med denne innløpskasse er også at luftputen vanligvis strekker seg helt til i nærheten av innløps-kassens utstrømningsleppe, hvorved muligheten for dannelse av nye trykkvariasjoner i området mellom luftputens virkningssted og leppen er minimal.

Til tross for de angitte fordeler er luftputeinnløps-kassene i de senere år ofte erstattet med hydrauliske eller hel-hydrauliske innløpskasser ifølge punktene b og c i moderne hur-tiggående papirmaskiner. Årsaken til dette har dels vært at de sistnevnte innløpskasser på en enklere måte kan plaseres i forbindelse med nye dobbeltvireformere og til dels at de sistnevnte innløpskassers fremstillingskostnader er mindre. Den fra leppen utsprøytende massestråles større turbulens og mer fordelaktig intensitetsfordeling samt derpå beroende bedre massehomo-genitet har også bidratt til at slike hydrauliske innløpskasser er tatt i bruk.

Som motvekt til de,.ovenfor:.nevnte fordeler har i de hydrauliske innløpskasser fremkommet vanskeligheter som forårsa-kes av ovenfor behandlede trykkvariasjoner. Ofte har man vært tvunget til i et senere trinn å utstyre en opprinnelig som hel-hydraulisk kasse utformet innløpskasse med en eller flere separate luftbeholdere, med hvilke man har forsøkt å erstatte luft-puteinnløpskassens luftpute. Flere forskjellige løsninger er kjente for plasering av slike separate luftbeholdere. Ved disse løsninger er luftbeholderne koblet til rørledningen for masse foran innløpskassen, og ved visse løsninger er:..luftbeholderne anordnet ovenfor selve innløpskassen og er tilsluttet ved hjelp av forbindelsesrør eller -kanaler til innløpskassens øvre parti.

En ulempe med den sistnevnte løsning er dog at i en ovenfor innløpskassen plasert luftbeholder den frie væskeflates høyde over massestrømmens sentrumaksel blir stor eller at for-bindelsesrørene eller -kanalene fra innløpskassen til luftbeholderen må dimensjoneres trange i forhold til hovedstrømnings-kanalen. I hvert tilfelle reduseres dempningsegenskapene vesent-lig i sammenligning med en vanlig luftputeinnløpskasses evne til å dempe trykkvariasjoner.

Hovedformålet med foreliggende oppfinnelse er altså

å videreutvikle en i tilløpsrørledningen for massesuspensjon, foran innløpskassens fordelingsstamme anordnet dempningsanordning.

For en bra anordning for dempning av trykk- og volumforstyrrelser kan som kjent stilles følgende krav:

tilstrekkelig luftvolum,

tilstrekkelig stor fri flate,

kortest mulig avstand fra strømningskanalen til den frie flate, en konstruksjon som hindrer luft i å trenge inn og samles i strømningskanalen,

enklest mulig konstruksjon,

størst mulig driftssikkerhet og holdbarhet blant annet når papirmaskihen. j.settes .igang., og_ stoppes, pgc

strømningskanal som holdes ren

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveie-bringe en dempningsanordning som oppfyller alle de ovenfor nevnte krav. For å oppnå disse og senere angitte hensikter er oppfinnelsen i det vesentlige kjennetegnet ved at strømningsrommet for massesuspensjonen utgjøres av et ringformet rom, innenfor hvilket det er anordnet et av nevnte elastiske membran begrenset rom, som er fylt med vannfeller lignende væske, hvis frie flate står i forbindelse med nevnte rom for luft.

I forhold til tidligere kjente, med elastisk membran utstyrte dempningsanordninger tilveiebringes ved anvendelsen av en mellomvæske blant annet den fordel at membranen ved normal-tilstand eller ved svingningsbevegelsens midtstilling er helt fri for spenninger, da den ikke utsettes for hydrostatiske trykkfor-skjeller på forskjellige høyder. Herved reduserer den elastiske membrans elastiske kraft ikke dempningssystemets kapasitet og således heller ikke anordningens dempningsevne. I denne forbindelse er det grunn til å betone at det ved definisjonen av oppfinnelsens nyhet benyttede uttrykk "elastisk membran" ikke bare betyr en strekkbar membran, men den "elastiske membran" kan også utgjøres f. eks. av en med ustrekkbar støttevevnad utstyrt bøye-lig membran.

Ettersom utløpsrøret i anordningen ifølge oppfinnelsen plaseres høyere enn innløpsrøret, forhindres på denne måte delvis at luft samles i anordningen. Anordningen ifølge oppfinnelsen er dessuten også fordelaktig ved at det i denne kreves relativt små flater av edelstål. Dessuten fremkommer en hvirvelfri strømning uten døde steder, som reduserer anordningens tilbøyelighet til

å forurenses og tettes til. En fordel er også at det ved demp-ningsbeholderen benyttes en høyde som er relativt liten, bare av samme størrelsesorden som eller høyst ca. to ganger så stor som beholderens diameter, hvorved anordningen tar liten plass.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til et utførelseseksempel som er vist på tegningen. Tegningen viser: fig. 1 et delvis gjennomskåret sideriss av en dempningsanordning ifølge oppfinnelsen og

fig. 2 samme anordning som fig. 1 sett ovenfra.

Den på figurene viste anordning består av en sylindrisk beholder 10 med i det vesentlige plane gavler 10a' og 10b. Den øvre gavl 10b er utstyrt med en mannhull 15. Et innløpsrør 20 for massesuspensjonsstrømmen F^nslutter seg i det vesentlige

tangensielt til beholderens 10 nedre del, og et utløpsrør 22

for massesuspens jonsstrømmen FqU^. slutter seg på..sin side tangensielt til beholderens øvre del,, sett ovenfra på samme sted. Som det fremgår av fig. 1 er innløpsrøret 20 beliggende betyde-lig under utløpsrøret 22.

Disse rør.20, 22 munner gjennom en hullforsynt 19a, 21a plate 19, 21 i et strømningsrom 11 i dempningsanordningen. Rommets ytre vegg utgjøres av beholderens 10 vegg, og den indre vegg utgjøres av en elastisk membran 12, som ved hjelp av en nedre flens 12a er festet ved beholderens nedre gavl 10a og ved hjelp av en øvre flens 12b ved en ringflens 14. I det ringfor-mede rom 11 går strømningen oppover i spiral, som på fig. 2 er illustrert med piler F. Hullskivene 19, 21 kan erstattes ved å utstyre membranen 12 med forsterkningsflenser som beskytter membranen 12 ved rørenes 20, 22 munninger.

Den i det vesentlige sylindriske membran 12 begrenser innenfor seg et rom A som er fylt med væske, f. eks. vann, og væskeflaten ligger høyere enn membranens øvre kant. På fig. 1 er væskeflaten betegnet med S.

Væsken i rommet A gir membranens 12 bevegelser videre til et luftrom V, som danner dempningssystemets kapasitet og er beliggende i beholderens øvre del. En i rommet V munnende luft-tilslutning er betegnet med henvisningstallet 17 og en væskepå-fyllingstilkobling med henvisningstallet 16. En tømmetilkobling 18 er anordnet ved beholderens 10 bunn.

Inne i den elastiske membran 12, som er fremstilt av f. eks. gummi, er det koaksielt anordnet en perforert, sylindrisk plate 13, som beskytter membranen hvis trykket opphører i luft-rommet V. Beholderens 10 vegg tjenestgjør.;, som lignende beskytt-elsesorgan for membranen hvi:s et trykkstøt fremkommer i motsatt retning. Den perforerte plates 13 øvre kant er tilsluttet til ovennevnte ringflens 14.

Væskeflatens høyde i beholderen er relativt liten,

f. eks. i sammenligning med væskehøyden i tidligere kjente ver-tikale dempningsbeholdere. Med dette oppnås den fordel at av-standen fra strømningskanalen til den frie flate S er så kort som mulig. Beholderens 10 høyde h er av samme størrelsesorden som beholderens diameter og hensiktsmessig er høyden ca. 1 - 2 ganger diameteren. Den elastiske membrans høyde hm er hensikts-

inessig ca. 50 % av beholderens høyde h, og væskef latens S høyde h-, er hensiktsmessig bare noe (f. eks. ca. 5 - 20 %) større enn den elastiske membrans 12 høyde h .

Oppfinnelsen er ikke på noen måte begrenset til den ovenfor beskrevne utførelsesform, men detaljene kan variere innenfor rammen av kravene.

Claims (11)

1. Anordning for dempning av trykk- og volumforstyrrelser i massesuspensjonsstrømmen (F) i en papirmaskin, hvilken anordning er beregnet på å anordnes foran en hydraulisk innløps-kasse i dens tilløpsrørledning og omfatter en beholder (10) med et rom (V) for luft og et strømningsrom (11) for massesuspensjonen, hvilke rom (11 > V) står i innbyrdes forbindelse med hverandre via en elastisk membran (12), karakterisert ved at strømningsrommet (11) for massesuspensjonen utgjøres av et ringformet rom, innenfor hvilket det forefinnes et av den nevnte elastiske membran (12) begrenset rom (A) som er fylt med vann eller lignende væske, hvis frie flate (S) står i forbindelse med nevnte rom (V) for luft.

2. Dempningsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at anordningen omfatter en i det vesentlige sylindrisk, elastisk membran (12), som er anordnet inne i den nedre del av en sylindrisk beholder (10).

3. Dempningsanordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at en med den elastiske membran i det vesentlige koaksiell beskyttelsesanordning i form av et nett, en perforert plate eller lignende som beskytter membranen, er anordnet i nevnte væskerom (A) i umiddelbar nærhet av den elastiske membran (12).

4. Dempningsanordning ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at høyden (h) for beholderen (10) er av samme stø rrelsesorden som beholderens diameter (D), hensiktsmessig ca. 1 - 2 ganger diameteren.

5. Dempningsanordning ifølge krav 1, 2, 3 eller 4, karakterisert ved at høyden (hm ) for den elastiske membran (12) er omtrent halvdelen så stor som beholderens totale høyde (h).

6. Dempningsanordning ifølge krav 1, 2, 3, 4 eller 5, karakterisert ved at væskeflatens (S) høyde er bare noe større enn den elastiske membrans høyde (h m).

7. Dempningsanordning ifølge krav 1, 2, 3, 4, 5 eller 6, karakterisert ved at et innløpsrør (20) og et utløpsrør (22) for massesuspensjonsstrømmen (F) er tilsluttet til anordningens strømningsrom (11) i det vesentlige tangesielt og at innløpsrøret (20) er tilsluttet ved den nedre del og ut-løpsrøret (22) ved den øvre del av strømningsrommet (11), ■'.

8. Dempningsanordning ifølge krav 7, k a r å k t e r i-sert ved at innløpsrøret (20) og utlø psrøret (22) sett ovenfra er tilsluttet til beholderen (10) på i det vesentlige samme sted (fig. 2).

9. Dempningsanordning ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at det ved munningen av innløpsrøret (20) og utløpsrøret (22) er anordnet en hullskive (19, 21) eller lignende, som i sin hovedutstrekning er parallell med strømnings-rommets (11) yttervegg.

10. Dempningsanordning ifølge krav 1--9, karakterisert ' ved at strømningen (Fc ) i strømningsrommet (11) er anordnet til å foregå i det vesentlige i spiralform oppover.

11. Dempningsanordning ifølge krav 1-8, karakterisert ved at den elastiske membran (12) er utstyrt med støtteflenser eller lignende forsterkninger ved munningen av inn-løpsrøret (20) og utløpsrøret (22).