WO2011134683A1 - Ventil zum regulieren eines fluidstroms - Google Patents

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WO2011134683A1
WO2011134683A1 PCT/EP2011/051430 EP2011051430W WO2011134683A1 WO 2011134683 A1 WO2011134683 A1 WO 2011134683A1 EP 2011051430 W EP2011051430 W EP 2011051430W WO 2011134683 A1 WO2011134683 A1 WO 2011134683A1
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WO
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valve
holder
hollow body
longitudinal axis
web
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/051430
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Konstantin Fenkl
Wolfgang Ruf
Original Assignee
Voith Patent Gmbh
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent Gmbh filed Critical Voith Patent Gmbh
Priority to CN201180031954.3A priority Critical patent/CN102947505A/zh
Publication of WO2011134683A1 publication Critical patent/WO2011134683A1/de

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Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21FPAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/06Regulating pulp flow
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21FPAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02Head boxes of Fourdrinier machines
    • D21F1/024Details of the feed chamber

Definitions

  • the invention relates to a valve for regulating a fluid flow, in particular a preferably in a machine for producing a fibrous web, in particular a paper, cardboard or packaging paper web, guided pulp suspension flow comprising a hollow body with a substantially at least partially rotationally symmetrical and a longitudinal axis aufwei- send Cavity having at least one, having a longitudinal axis inlet opening with an inlet channel, a variable and substantially rotationally symmetrical passage surface and an outlet opening with an outlet channel, and a preferably by means of at least one actuating means coaxially displaceable in the cavity of the hollow body, the passage area as a result of a displacement variable , in particular a valve disc having and preferably rotationally symmetrical valve rod.
  • Such a valve for a liquid is known for example from the document EP 0 633 416 A1.
  • the liquid is a stock suspension which can be fed to a headbox of a paper machine.
  • valves commonly used today in a machine for producing a fibrous web in particular a paper, board or packaging paper web, in particular dilution water valves
  • dilution water valves are important functional elements of the headbox and, among other components, largely responsible for the quality of the fibrous web to be produced.
  • Reliable, trouble-free and long-lasting valve characteristics are an important prerequisite for achieving the best possible quality.
  • the fulfillment of these properties is particularly evident in the case of fiber web production. looking conditions in which at least one fiber suspension must be controlled with some very high levels of fine and filler content continuously and at a high temperature of up to about 70 ° C, very important.
  • the valves used by the various manufacturers of machines for producing a fibrous web, in particular dilution water valves are sometimes completely different.
  • a rotary valve as is known, for example, from document EP 0 633 352 B1, requires a short and torsionally stiff motor mount due to a design-related risk of stiffness, in order to avoid the high torques occurring in particular after prolonged shutdowns due to "caking" To record the twisting of the components.
  • a linear valve as is known, for example, from the already mentioned publication EP 0 633 416 A1 or the publications DE 199 49 067 C1 or EP 1 591 585 B1, requires a relatively low linear displacement force.
  • it requires a mechanically accurately manufactured motor mount in order to enable a "flush" mounting of the actuating means, in particular if, for reasons of cost, no articulated but rigid couplings or screwed connections are used.
  • guided pulp suspension flow also known from the prior art ball valves, valves, control valves, diaphragm valves, pinch valves, needle valves or the like can be used. However, they all have disadvantages known to those skilled in the art.
  • Conventional motor holder for the common valve types are usually made of metallic materials such as bronze, stainless steel or the like and characterized by good accessibility to the junction between the axis of the actuating means and the valve stem. If there is now a need to replace a defective actuator during operation of the headbox or the machine for producing a fibrous web, this also requires a suitable and easily accessible mounting design to temporarily fix the displaceable and free valve rod.
  • This sufficient accessibility is to allow a quick and easy attachment and removal of the actuating means, preferably by means of a changing device, even during operation of the headbox or the machine for producing a fibrous web.
  • the valve according to the invention should be able to absorb distortion-free and long-term the possible operating forces and moments.
  • the actuating means is arranged by means of at least one, having a longitudinal axis holder on the hollow body, that the holder comprises two end flange plates, which preferably by at least two to the longitudinal axis of the holder diagonal arranged webs are connected, and that the at least two, the center region of the holder-forming webs are formed such that between them, a free space is formed, which receives at least one arranged between the valve rod and the actuating means connecting coupling.
  • This indirect arrangement of the actuating means on the hollow body of the valve according to the invention opens up the creation of sufficient accessibility to essential actuating components, such as for example the rod coupling or other fasteners.
  • This sufficient accessibility also allows quick and easy attachment and removal of the actuating means, preferably by means of a changing device, even during operation of the headbox or the machine for producing a fibrous web.
  • the valve according to the invention is able to record distortion-free and long-term the possible operating forces and moments.
  • the holder is preferably "made of a block", in particular at least milled.
  • the trained and accessible from above and from the bottom space is particularly important when several valves are positioned side by side and in a row between the valve rod and the actuating means.
  • two webs forming the middle region of the holder are preferably provided.
  • the respective web has a web width of not more than 70%, preferably not more than 60%, in particular not more than 50%, of the width of the holder and / or a web height of not more than 40%, preferably not more than 30%, in particular not more than 25%, the height of the bracket.
  • the means for fastening, in particular screwing the holder with the hollow body are preferably arranged exclusively in the free areas of the hollow body side flange plate.
  • compressive stresses in the webs can be completely avoided, so that the attachment of the holder takes place only in said free areas and not through the land areas.
  • the forces generated by the fastening means, in particular fastening screws can be distributed over a large surface area via stable and, for example, dispensed backing plates, thus significantly reducing the pressure generated on the flange plate of the holder.
  • the arrangement is also in the case of using a plastic very insensitive to uneven tightening the fasteners, in particular fastening screws.
  • a plurality of mounting openings in particular mounting holes or mounting notches, which are aligned with the means for fastening, in particular screwing, are preferably provided in the actuating-element-side flange plate. This allows the holder by means of simple tools conveniently, quickly and thus inexpensively mounted on the hollow body.
  • the holder is preferably made of a thermoplastic material, in particular POM, PPSU, PA6, PA1 2, PA12G, PEEK or the like. So that the long-term dimensional stability of the holder is improved and the material strength is increased, the thermoplastic material is preferably provided with further fibers, in particular glass fibers, carbon fibers, aramid fibers or the like. In particular, this embodiment requires for transmitting the operating forces and the dead weight of the actuating means and to minimize the changes in length, for example due to water absorption and swelling, a sufficiently large "load-bearing cross-section".
  • the at least two to the longitudinal axis of the holder preferably diagonally arranged webs are dimensioned such that a maximum acting operating pressure a comparison voltage which is less than 1/3 of the permissible Yield stress of the material used, in particular plastic, does not exceed.
  • a changing device in the middle region of the holder formed free space preferably a changing device can be introduced, by means of which the valve rod and thus the valve position are temporarily fixed such that the actuating means can be replaced in particular during operation of the valve.
  • the clamping of the changing device ideally takes place directly on the valve rod and on the upper web of the motor mount.
  • the holder in particular one of the webs of the holder is preferably provided with a scale for (coarse) indication of the valve position.
  • valve rod is preferably guided by means of at least two at least radially acting bearing units with a degree of freedom necessary for the displacement in the axial direction.
  • This storage of the valve rod causes a statically determined guide (with two movable bearings and a bearing) and an elastic storage of the same when generating a damping effect on the same.
  • the axial positioning of the valve stem takes place in a known manner by means of the actuating means.
  • the at least two bearing units which act at least radially and guide the valve rod are preferably by means of at least one guide device, in particular a cartridge mounted directly or indirectly and at least partially in the holder for the actuating means and preferably positioned.
  • the actual storage of the valve rod thus does not take place directly in the hollow body of the valve, but in a separate support component, the so-called "cartridge.” H hereby results in significant advantages in terms of maintenance and service.
  • the guide device in particular the cartridge is preferably at least partially mounted and preferably positioned by means of a sealing member between the hollow body and a body arranged on the hollow holder for the Betuschistsm.
  • the fixing of the guide device, in particular of the cartridge thus takes place by means of a "closed” installation between the two components, whereby it is positioned and sealed even in the sealing part and in the motor mount with a small radial play Valve assembly, which accommodates the desire for a quick visual inspection ("inspection") of the valve interior.
  • the so-called valve insert together with its mounting can be pulled out of the valve housing.
  • the guidance of the possibly facing the cavity of the hollow body and at least radially acting bearing unit, in particular the wear-stressed primary seal occurring leakage to the surface of the valve preferably by at least one arranged in a hollow body arranged on the holder for the actuating means and preferably closable leakage drain opening, in particular leakage drain hole.
  • a possible leakage is passed through the motor bracket to the outside and the operator can be signaled the need for a seal change.
  • the leakage drain opening, in particular leakage drain hole can be closed, in particular in the case of a very strong leakage outlet, for example by means of a screw and a plug.
  • the leakage drain opening in particular leakage drain hole also serves as a "vent line” to avoid a "pumping effect” between the two seals.
  • the "pumping effect” is caused by axial movement, that is taking along one of the two seals in an adjustment movement of the valve rod and can lead to the formation of a negative pressure, which "sucks" the fluid to be sealed downright under the seal.
  • the inlet opening is preferably arranged in the hollow body such that its longitudinal axis intersects with the longitudinal axis of the hollow space of the hollow body at an intersection.
  • This arrangement of the two longitudinal axes, the longitudinal axis of the inlet opening and the longitudinal axis of the cavity of the hollow body causes a rotation-free, stagnation-point and cavitation-free guidance of the fluid flow, in particular pulp suspension flow with the lowest possible pressure loss in the fluid flow, in particular pulp suspension flow.
  • the cavity of the hollow body thus undergoes a central and stagnation-free flow without any swirl flow.
  • the longitudinal axis of the inlet opening is the center vertical of the inlet opening.
  • the valve according to the invention preferably has only one inlet opening having a longitudinal axis with an inlet channel upstream in the flow direction, the longitudinal axis of which may in turn be arranged coaxially or at an angle to the longitudinal axis of the inlet opening.
  • the valve according to the invention has in the hollow body a main flow direction for the fluid flow, in particular pulp suspension flow, which runs substantially coaxially with the longitudinal axis of the hollow space of the hollow body.
  • the two longitudinal axes intersecting at the point of intersection namely the longitudinal axis of the inlet opening and the longitudinal axis of the cavity of the hollow body, preferably have a cutting angle in the range from 60 to 120 °, preferably from 80 to 100 °, in particular from 85 to 95 °, on.
  • These cutting angle ranges provide spatial advantages, in particular with regard to the immediate juxtaposition of a plurality of valves according to the invention and / or the arrangement with further components and groups, such as with the distributor, in particular the transverse distribution tube.
  • the area of the preferably rotationally symmetrical valve rod which projects at least in regions into the hollow space of the hollow body is preferably free of surfaces and / or edges lying perpendicular to the flow main direction of the fluid flow, in particular fibrous suspension flow. This in turn is advantageous in view of a low pressure loss in the fluid flow, in particular pulp suspension flow.
  • the region of the preferably rotationally symmetrical valve rod projecting into the cavity of the hollow body preferably has a plurality of regions with different constant, converging or divergent outer contours ,
  • the fluid stream to be regulated, in particular partial fluid flow is preferably a dilution water stream or white water stream which contains fractions of solids of a pulp suspension.
  • the valve according to the invention can be in an excellent manner in a headbox for a machine for producing a fibrous web, in particular a paper, board or packaging paper web, use of at least one pulp suspension.
  • the headbox may in this case be designed as a sectioned dilution water headbox with a pitch width of N x 25 mm or N x 33.3 mm, where N is preferably a natural number, and in at least one, preferably in each dilution water line at least one be arranged according to the invention valve.
  • the valve according to the invention can also be used in an outstanding manner in a machine for producing a fibrous web, in particular a paper, board or packaging paper web, from at least one fibrous stock suspension.
  • the machine can be constructed according to the prior art and have all known machine areas.
  • Figure 1 is a schematic perspective view of a valve according to the invention for regulating a fluid flow, in particular a pulp suspension stream;
  • FIG. 2 is a fragmentary perspective view of the valve according to the invention shown in Figure 1 for regulating a fluid flow;
  • Figure 3 is a longitudinal sectional view through the valve according to the invention shown in Figure 1 for regulating a fluid flow;
  • Figure 4 is a fragmentary bottom view of the valve according to the invention shown in Figure 1 for regulating a fluid flow;
  • Figure 5 is a fragmentary longitudinal sectional view through that in the
  • FIG. 6 shows a sectional view of the valve according to the invention shown in FIG. 3 for regulating a fluid flow according to the section line AA;
  • FIG. 7 shows a further sectional illustration of the valve according to the invention shown in FIG. 3 for regulating a fluid flow according to the section line B-B;
  • Figure 8 is a third sectional view of the valve according to the invention shown in Figure 3 for regulating a fluid flow according to the section line C-C.
  • Figure 9 is a schematic perspective view of a preferred embodiment
  • Figure 10 is a schematic perspective view of a plurality of juxtaposed valves according to the invention for respectively regulating a fluid flow
  • Figure 1 1 is a schematic sectional view through a known sectioned dilution water headbox comprising at least one inventive valve for regulating a fluid flow.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a valve 1 according to the invention for regulating a fluid flow 2 (arrow), in particular a pulp suspension flow 2.1 (arrow).
  • the pulp suspension stream 2.1 (arrow) can be guided, for example, in a machine 200 known to the person skilled in the art for producing a fibrous web, in particular a paper, board or packaging paper web (compare FIG. 11).
  • the valve 1 comprises a hollow body 3 with a substantially at least partially rotationally symmetrical and a longitudinal axis 4.L (dashed line; double arrow) having cavity 4, the only one, a longitudinal axis 5.L (dashed line) having inlet opening 5, a variable and in the Has substantially rotationally symmetric passage surface 6 and an outlet opening 7 (see also Figure 3).
  • the inlet opening 5 is preceded by an inlet channel 5.1 not shown further in the flow direction S (arrow) of the fluid flow 2 (arrow).
  • the outlet opening 7 is followed by a merely indicated outlet channel 7.1 in the main flow direction H (arrow) of the fluid flow 2 (arrow) (see also FIG.
  • valve 1 comprises a by means of an actuating means 10 coaxially displaceable in the cavity 4 of the hollow body 3, the passage surface 6 as a result of a displacement V (double arrow) variable, preferably a valve plate 9 having and preferably rotationally symmetrical valve rod 8 (see also Figure 3).
  • the actuating means 10 is arranged on the hollow body 3 by means of a holder 1 1 having a longitudinal axis 1 1 .L (dashed line).
  • the holder 1 preferably made of a block, comprises two end flange plates 12.1, 12.2, which are connected by means of two webs 13.1, 13.2 arranged diagonally to the longitudinal axis 11.1 (dashed line) of the holder 11.
  • the holder 1 1 consists of a thermoplastic plastic 1 1 .1, in particular POM, PPSU, PA6, PA12, PA12G, PEEK or the like, which is preferably provided with other fibers, in particular glass fibers, carbon fibers, aramid fibers or the like.
  • the two to the longitudinal axis 1 1 .L (dashed line) of the holder 1 1 diagonally arranged webs 13.1, 13.2 are dimensioned such that a maximum acting operating pressure a comparison voltage which is less than 1/3 of permissible yield stress of the material used, in particular plastic 1 1 .1, does not exceed.
  • FIG. 2 shows a partial perspective view of the valve 1 according to the invention shown in FIG. 1 for regulating a fluid flow 2 (arrow).
  • the means 16 for fastening, in particular screwing the holder 1 1 with the hollow body 3 are arranged exclusively in the free areas of the hollow body side flange plate 12.1.
  • compressive stresses in the webs 13.1, 13.2 can be completely avoided, so that the attachment of the holder 1 1 takes place only in the said free areas and not through the web areas.
  • the forces generated by the fastening means 16, in particular fastening screws can be distributed over a large area over stable and, for example, lasered pad plates 17 and thus the generated pressure on the flange plate 12.1 of the holder 1 1 can be significantly reduced.
  • the holder 1 1, in particular one of the webs 13.1 of the holder 1 1 is provided with a scale 19 for (coarse) indication of the valve position.
  • FIG. 3 shows a schematic longitudinal section through the valve 1 according to the invention shown in FIG. 1 for regulating a fluid flow 2 (arrow).
  • the valve rod 8 is required by means of at least two at least radially acting bearing units 20.1, 20.2 with a displacement V (double arrow). Dige degree of freedom in the axial direction R (double arrow) is guided.
  • a statically determined guide with two movable bearings and a fixed bearing
  • an elastic bearing of the valve rod 8 is obtained upon generation of a damping effect on the same.
  • the axial positioning of the valve rod 8 takes place in a known manner by means of the actuating means 10.
  • the two at least radially acting and the valve rod 8 leading bearing units 20.1, 20.2 are in turn by means of at least one guide device 21, in particular a cartridge 21 .1 indirectly and at least partially stored in the hollow body 3 of the valve 1.
  • the guide device 21, in particular the cartridge 21 .1 is mounted at least in regions by means of a sealing member 22 between the hollow body 3 and arranged on the hollow body 3 holder 1 1 for the actuating means 10 and preferably also positioned.
  • the closable leakage drainage opening 23, in particular leakage drainage bore 23. 1 can also be arranged in the hollow body 3.
  • the inlet opening 5 is arranged in the hollow body 3 such that its longitudinal axis 5.L (dashed line) aligns with the longitudinal axis 4.L (dashed line, double arrow) of the hollow space 4 of the hollow body 3 at an intersection point P. cuts (see Figure 4).
  • the longitudinal axis 5.L of the inlet opening 5 is the central perpendicular M of the inlet opening 5.
  • the two longitudinal axes 4.L (dashed line, double arrow), 5.L (dashed line) intersecting at the point of intersection P have an intersection angle ⁇ in the range from 60 to 120 °, preferably from 80 to 100 °, in particular from 85 to 95 °, up.
  • the intersection angle ⁇ assumes a value of 90 °, the two intersecting longitudinal axes 4.L (dashed line, double arrow), 5.L (dashed line) thus run perpendicular to one another.
  • the cavity 4 of the hollow body 3 is also designed such that the one flow main direction H (arrow) having fluid flow 2 (arrow), in particular pulp suspension stream 2.1 (arrow) dumbbell-free or nearly stasis free and rotation-free or approximately free of rotation with respect to the longitudinal axis 4.L (dashed line; double arrow) of the cavity 4 flows through it.
  • the cavity 4 of the hollow body 3 thus experiences a central and stagnant-point-free flow without any swirl flow.
  • FIG. 4 shows a partial bottom view of the valve 1 according to the invention shown in FIG. 1 for regulating a fluid flow 2 (arrow).
  • the inlet opening 5 is arranged in the hollow body 3 in such a way that its longitudinal axis 5.L (point) coincides with the longitudinal axis 4.L (dashed line; double arrow) of the hollow space 4 of the hollow body 3 at an intersection P intersects, and that the cavity 4 of the hollow body 3 is formed such that the fluid flow 2 (arrow) having a flow main direction H (arrow), in particular Pulp suspension stream 2.1 (arrow) dumbbell-free or almost stasis free and rotationally free or approximately rotationally free with respect to the longitudinal axis of the cavity 4 L 4 flows through it.
  • the regions of the cavity 4 of the hollow body 3 which are arranged in the flow direction S (arrow) or flow main direction H (arrow) of the fluid flow 2 (arrow), in particular pulp suspension flow 2.1 (arrow), have the following properties:
  • the inlet opening 5 having a longitudinal axis 5.
  • L has a diameter ⁇ D in the range of 10 to 60 mm, preferably 15 to 50 mm;
  • a transition region 24 has a transition angle ß in the range of 60 to 120 °, preferably from 80 to 100 °, in particular from 85 to 95 °, on;
  • a cylindrical or approximately cylindrical region 25 has a diameter 25 D in the range of 10 to 60 mm, preferably 15 to 50 mm, and a length 25 L in the range of 0.1 to 50 mm, preferably of 0 , 1 to 20 mm, (or 0.5 to 1, 5, preferably 0.8 to 1, 2, ⁇ Diameter 25. D) on;
  • variable and substantially rotationally symmetrical passage surface 6 is a Confusor 6.1, the length 6.1 .L in the range of 10 to 100 mm, preferably from 20 to 50 mm, and an angle ⁇ of 60 to 90 °, preferably from 70 to 80 °, having;
  • the end portion 26 of Confus 6.1 and a cylindrical or approximately cylindrical portion 27 have a diameter 27 D in the range of 5 to 30 mm, preferably from 10 to 20 mm, wherein the cylindrical or approximately cylindrical portion 27 also has a length 27 L is from 0.1 to 50 mm, preferably from 2 to 20 mm, (or 0.2 to 0.8, preferably 0.5 to 0.7, diameter 27 D); and or
  • FIG. 5 shows a partial longitudinal section through the valve 1 according to the invention shown in FIG. 1 for regulating a fluid flow 2 (arrow). It is exemplified a simple tool 29 for convenient, fast and thus cost-effective installation of the holder 1 1 together with actuating means 10 shown on the hollow body 3 of the valve.
  • actuating means 10 shown on the hollow body 3 of the valve.
  • FIG. 6 shows a sectional view of the valve 1 according to the invention shown in FIG. 3 for regulating a fluid flow 2 (arrow) according to the section line A-A.
  • the two, the center region 1 1 .M of the bracket 1 1 forming webs 13.1, 13.2, are arranged to the longitudinal axis 1 1 .L of the bracket 1 1 diagonally.
  • the webs 13.1, 13.2 are shaped in such a way that between them the free space 14 is formed, which receives at least one connection coupling 15 arranged between the valve rod 8 and the actuating means 10 (see FIG.
  • the holder 1 1 together with the webs 13.1, 13.2 consists of a thermoplastic material 16, in particular POM, PPSU, PA6, PA12, PA12G, PEEK or the like, which is preferably provided with other fibers, in particular glass fibers, carbon fibers, aramid fibers or the like.
  • the two to the longitudinal axis 1 1 .L (dashed line) of the holder 1 1 diagonally arranged webs 13.1, 13.2 are dimensioned such that a maximum acting operating pressure a comparison voltage which is less than 1/3 of the allowable yield stress of the material used, in particular plastic is, does not exceed.
  • the respective web 13.1, 13.2 has a web width 13.B of at most 70%, preferably of at most 60%, in particular of not more than 50%, of the width 1 1 .B of the mount 11 and / or a web height 13.H of a maximum 40%, preferably of at most 30%, in particular of at most 25%, the height 1 1 .H of the holder 1 1 on.
  • the means 16 for fastening, in particular screwing of the holder 1 1 with the hollow body 3 are arranged exclusively in the free areas of the hollow body side flange plate 12.1.
  • FIG. 7 shows a further sectional view of the valve 1 according to the invention shown in FIG. 3 for regulating a fluid flow 2 (arrow) according to the section line B-B.
  • FIG. 7 shows a further sectional view of the valve 1 according to the invention shown in FIG. 3 for regulating a fluid flow 2 (arrow) according to the section line B-B.
  • the two webs 13.1, 13.2 are shaped such that between them the free space 14 is formed, which receives at least one arranged between the valve rod 8 and the actuating means 10 connecting coupling 15.
  • the means 16 for fastening, in particular screwing of the holder 1 1 with the hollow body 3 are arranged exclusively in the free areas of the hollow body side flange plate 12.1.
  • the forces generated by the fastening means 16, in particular fastening screws, are distributed over a large area by way of stable and, for example, lasered-out backing plates 17, thus significantly reducing the generated pressure on the flange plate 12.1 of the holder 11.
  • FIG. 8 shows a third sectional view of the valve 1 according to the invention shown in FIG. 3 for regulating a fluid flow 2 (arrow) according to the section line CC.
  • FIG. 8 shows a third sectional view of the valve 1 according to the invention shown in FIG. 3 for regulating a fluid flow 2 (arrow) according to the section line CC.
  • the middle region 1 1 .M of the holder 1 1 formed space 14 can be introduced, by means of which the valve rod 8 and thus the valve position are temporarily fixed such that the actuating means 10 during operation of the headbox or the Machine for producing a fibrous web can be replaced.
  • FIG. 9 shows a schematic perspective representation of a preferred embodiment of a replacement device 30 for the valve 1 according to the invention for regulating a fluid flow 2 (arrow).
  • the changing device 30 is designed as a sophisticated clamping device and requires no further explanation due to the good representation.
  • FIG. 10 shows a schematic perspective view of a plurality of valves 1 arranged according to the invention next to one another for respectively regulating a fluid flow 2 (arrow).
  • valves 1 can be used, for example, in a sectioned dilution water headbox 100 shown schematically and in section as shown in FIG.
  • FIG. 1 1 shows a schematic sectional view through a known sectioned dilution water headbox 100, which comprises a plurality of mutually spaced valves 1 according to the invention for regulating a fluid flow 2, 2.T.
  • the illustrated sectioned dilution water headbox 100 is part of a non-illustrated, but known in the art machine 200 for producing a fibrous web, in particular a paper, cardboard or packaging paper web, from at least one pulp suspension. It comprises a feed device 102 feeding at least one pulp suspension 101 and a turbulence generating means 103, in which during operation of the Dilution water headbox 100 which flows through at least one pulp suspension 101 through a plurality of arranged in rows and columns flow channels 104, thereby divided in a flow direction Faserstoffus- partial flows and after exiting the turbulence generating agent 1 03 in a preferably machine-wide chamber 105 is brought together again.
  • a plurality of means 106 which have a respective longitudinal direction and are spaced apart from one another in the width direction of the headbox, for preferably controllable metering of a fluid 2 into partial fluid streams 2 .T into the at least one pulp suspension 101.
  • HPA14252 EN - "MJ M Edge Modules"
  • HPA14253 EN - "MJ Il Pressure Drop Distribution"
  • HPA14263 EN - "MJ II-Slat-Free Excipient Addition"
  • HPA14265 EN - "MJ M-DoS-TE Geometry"
  • HPA14310 EN - "MJ Il distribution well plate thickness"
  • HPA14466 EN - "MJ ll-W-STA"
  • the illustrated dilution water headbox 100 preferably has a pitch width T (section width) of the N x 25 mm or N x 33.3 mm means 106, where N is preferably a natural number.
  • the valve 1 thus serves to regulate the fluid flow 2, in particular the partial fluid flow 2.T.
  • the fluid stream 2, in particular pulp suspension stream 2.1 is a dilution water stream or white water stream which contains fractions of solids of a pulp suspension.
  • the invention provides a valve of the aforementioned types, which reduces the disadvantages of the prior art as far as possible, and even avoids them altogether.
  • sufficient accessibility to essential actuation components of the valve according to the invention is made possible.
  • This sufficient accessibility allows a quick and easy attachment and removal of the actuating means, preferably by means of a changing device, even during operation of the headbox or the machine for producing a fibrous web.
  • the valve according to the invention can record distortion-free and long-term the possible operating forces and moments.
  • 106 means for preferably regulatable / controllable

Landscapes

  • Sliding Valves (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil (1) zum Regulieren eines Fluidstroms (2), insbesondere eines vorzugsweise in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, geführten Faserstoffsuspensionsstroms (2.1), umfassend einen Hohlkörper (3) mit einem im Wesentlichen zumindest streckenweise rotationssymmetrischen und eine Längsachse (4.L) aufweisenden Hohlraum (4), der zumindest eine, eine Längsachse (5.L) aufweisende Einlassöffnung (5) mit einem Einlasskanal (5.1), eine veränderbare und im Wesentlichen rotationssymmetrische Durchtrittsfläche (6) und eine Auslassöffnung (7) mit einem Auslasskanal (7.1) aufweist, und eine vorzugsweise mittels wenigstens eines Betätigungsmittels (10) koaxial in dem Hohlraum (4) des Hohlkörpers (3) verschiebbare, die Durchtrittsfläche (6) infolge einer Verschiebung (V) veränderbare, insbesondere ein Ventilteller (9) aufweisende und vorzugsweise rotationssymmetrische Ventilstange (8). Das erfindungsgemäße Ventil (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsmittel (10) mittels mindestens einer, eine Längsachse (11.L) aufweisenden Halterung (11) an dem Hohlkörper (3) angeordnet ist, dass die Halterung (11) zwei stirnseitige Flanschplatten (12.1, 12.2) umfasst, die mittels mindestens zwei zu der Längsachse (11.L) der Halterung (11) vorzugsweise diagonal angeordneten Stegen (13.1, 13.2) verbunden sind, und dass die mindestens zwei, den Mittenbereich (11.M) der Halterung (11) bildenden Stege (13.1, 13.2) derart geformt sind, dass zwischen ihnen ein Freiraum (14) ausbildet ist, der zumindest eine zwischen der Ventilstange (8) und dem Betätigungsmittel (10) angeordnete Verbindungskupplung (15) aufnimmt.

Description

Ventil zum Regulieren eines Fluidstroms
Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Regulieren eines Fluidstroms, insbesondere eines vorzugsweise in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, geführten Faserstoffsuspensionsstroms, umfassend einen Hohlkörper mit einem im Wesentlichen zumindest streckenweise rotationssymmetrischen und eine Längsachse aufwei- senden Hohlraum, der zumindest eine, eine Längsachse aufweisende Einlassöffnung mit einem Einlasskanal, eine veränderbare und im Wesentlichen rotationssymmetrische Durchtrittsfläche und eine Auslassöffnung mit einem Auslasskanal aufweist, und eine vorzugsweise mittels wenigstens eines Betätigungsmittels koaxial in dem Hohlraum des Hohlkörpers verschiebbare, die Durchtrittsfläche infolge einer Verschiebung veränderbare, insbesondere ein Ventilteller aufweisende und vorzugsweise rotationssymmetrische Ventilstange.
Ein derartiges Ventil für eine Flüssigkeit ist beispielsweise aus der Druckschrift EP 0 633 416 A1 bekannt. Bei der Flüssigkeit handelt es sich um eine Stoffsuspension, welche einem Stoffauflauf einer Papiermaschine zuführbar ist.
Die heute in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn üblicherweise verwendeten Ventile, insbesondere Verdünnungswasserventile sind wichtige funktionale Ele- mente des Stoffauflaufs und neben anderen Komponenten maßgeblich für die Qualität der herzustellenden Faserstoffbahn mitverantwortlich. Im Hinblick auf das Erreichen einer bestmöglichen Qualität sind zuverlässige, störungsfreie und langlebige Ventileigenschaften eine wichtige Voraussetzung. Die Erfüllung dieser Eigenschaften ist insbesondere unter den bei der Faserbahnherstellung herr- sehenden Bedingungen, bei denen wenigstens eine Fasersuspension mit teilweise sehr hohem Fein- und Füllstoffgehalt kontinuierlich und unter einer hohen Temperatur von bis ca. 70 °C geregelt werden muss, sehr wichtig. Die von den verschiedenen Herstellern von Maschinen zur Herstellung einer Faserstoffbahn verwendeten Ventile, insbesondere Verdünnungswasserventile sind teilweise völlig unterschiedlich aufgebaut. So sind neben Linearventilen auch Drehventile erfolgreich im Einsatz. Aufgrund der spezifischen Kraft- bzw. Momentübertragungen der beiden Ventiltypen ergeben sich bestimmte Anforderungen an die Halterung, das heißt an das Bauteil, welches das Ventil und das Betätigungsmittel miteinander verbindet. Das bewegliche Bauteil zur Einstellung des Volumenstroms, wie zum Beispiel die Ventilstange oder der Verdrehkörper mit Bohrungen, ist hinsichtlich Leichtgängigkeit, Dichtheit, Positioniergenauigkeit, Schwingungsbeanspruchung und Wechselbarkeit besonderen Anforderungen ausgesetzt. Die Summe all d ieser beispielhaft angeführten Anforderungen bestimmt maßgeblich den Aufbau der Halterung.
Ein Drehventil, wie es beispielsweise aus der Druckschrift EP 0 633 352 B 1 bekannt ist, erfordert aufgrund einer bauartbedingter Gefahr der Schwergäng ig keit eine kurze u nd torsionssteife Motorhalterung , um d ie insbesondere nach längeren Stillständen aufgrund eines„Festbackens" auftretenden hohen Drehmomente ohne Tordierung der Bauteile aufzunehmen.
Hingegen erfordert ein Linearventil, wie es beispielsweise aus der bereits genannten Druckschrift EP 0 633 416 A1 oder den Druckschriften DE 199 49 067 C1 oder EP 1 591 585 B1 bekannt ist, eine relativ geringe lineare Verstell kraft. Es benötigt jedoch eine mechanisch genau gefertigte Motorhalterung, um einen „fluchtenden" Anbau des Betätigungsmittels zu ermöglichen. Insbesondere dann, wenn aus Kostengründen keine gelenkigen, sondern starre Kupplungen oder Ver- schraubungen eingesetzt werden. Weiterhin können zum Regulieren eines Fluidstroms, insbesondere eines vorzugsweise in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, geführten Faserstoffsuspensionsstroms auch aus dem älteren Stand der Technik bekannte Kugelhähne, Schieber, Regelklappen, Membranventile, Quetschventile, Nadelventile oder dergleichen eingesetzt werden. Sie weisen jedoch allesamt dem Fachmann bekannte Nachteile auf.
Übliche Motorhalter für die gängigen Ventiltypen sind meist aus metallischen Werkstoffen wie Bronze, Edelstahl oder dergleichen gefertigt und durch eine gute Zugänglichkeit zu der Verbindungsstelle zwischen der Achse des Betätigungsmittels und der Ventilstange gekennzeichnet. Besteht nun die Notwendigkeit, einen defekten Aktuator während des Betriebs des Stoffauflaufs bzw. der Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn zu tauschen, so erfordert dies ebenfalls ein geeignetes und gut zugängliches Halterungsdesign, um daran die verschiebbare und freie Ventilstange temporär zu fixieren.
Es ist also Aufgabe der Erfindung, ein Ventil der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die genannten Nachteile des Stands der Technik weitestgehend reduziert, vorzugsweise sogar gänzl ich vermieden werden. Insbesondere soll eine ausreichende Zugänglichkeit zu wesentlichen Betätigungsbauteilen des erfindungsgemäßen Ventils, wie beispielsweise zur Stangenkupplung oder weiteren Befestigungselementen, ermöglicht werden. Diese ausreichende Zugänglichkeit soll einen schnellen und einfachen An- und Abbau des Betätigungsmittels, vorzugsweise mittels einer Wechselvorrichtung, auch während des Betriebs des Stoffauflaufs bzw. der Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn erlauben. Ferner soll das erfindungsgemäße Ventil verzugsfrei und langzeitig die möglichen Betriebskräfte und -momente aufnehmen können. Diese Aufgabe wird bei einem Ventil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Betätigungsmittel mittels mindestens einer, eine Längsachse aufweisenden Halterung an dem Hohlkörper angeordnet ist, dass die Halterung zwei stirnseitige Flanschplatten umfasst, die mittels mindestens zwei zu der Längsachse der Halterung vorzugsweise diagonal angeordneten Stegen verbunden sind, und dass die mindestens zwei, den Mitten bereich der Halterung bildenden Stege derart geformt sind, dass zwischen ihnen ein Freiraum ausbildet ist, der zumindest eine zwischen der Ventilstange und dem Betätigungsmittel angeordnete Verbindungskupplung aufnimmt.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Diese mittelbare Anordnung des Betätigungsmittels an dem Hohlkörper des erfindungsgemäßen Ventils eröffnet die Schaffung einer ausreichenden Zugänglichkeit zu wesentlichen Betätigungsbauteilen, wie beispielsweise zur Stangenkupplung oder weiteren Befestigungselementen. Diese ausreichende Zugänglichkeit ermöglicht überdies einen schnellen und einfachen An- und Abbau des Betätigungsmittels, vorzugsweise mittels einer Wechselvorrichtung, auch während des Betriebs des Stoffauflaufs bzw. der Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn. Zudem ist das erfindungsgemäße Ventil in der Lage, verzugsfrei und langzeitig die möglichen Betriebskräfte und -momente aufzunehmen.
Die Halterung ist vorzugsweise„aus einem Block" gefertigt, insbesondere zumindest gefräst. Die diagonal gegenüberliegenden und vorzugsweise gleichgroßen Ausnehmungen, insbesondere Einfräsungen auf der Halterungsober- und -Unterseite bilden ein möglichst offenes Design und wünschenswerter Weise automatisch einen Durchbruch, der als Freiraum für zumindest eine zwischen der Ventilstange und dem Betätigungsmittel angeordnete Verbindungskupplung dient. Der ausgebildete und von oben und von unten zugängliche Freiraum ist insbesondere dann von Wichtigkeit, wenn mehrere Ventile nebeneinander und in einer Reihe positioniert sind. Im Hinblick auf die Bereitstellung eines maximal möglichen Freiraums sind bevorzugt zwei, den Mittenbereich der Halterung bildenden Stege vorgesehen. Dabei weist der jeweilige Steg eine Stegbreite von maximal 70 %, vorzugsweise von maximal 60 % , insbesondere von maximal 50 % , der Breite der Halterung und/oder eine Steghöhe von maximal 40 %, vorzugsweise von maximal 30 %, insbesondere von maximal 25 %, der Höhe der Halterung auf.
Die Mittel zur Befestigung, insbesondere Verschraubung der Halterung mit dem Hohlkörper sind bevorzugt ausschließlich in den freien Bereichen der hohlkörper- seitigen Flanschplatte angeordnet. Hierdurch können Druckspannungen in den Stegen gänzlich vermieden werden, so dass die Befestigung der Halterung nur in den genannten freien Bereichen erfolgt und nicht durch die Stegbereiche hindurch. Auch können die durch die Befestigungsmittel, insbesondere Befestigungs- schrauben erzeugten Kräfte großflächig über stabile und beispielsweise ausgela- serte Unterlagbleche verteilt und damit d ie erzeugten Pressungen auf der Flanschplatte der Halterung deutlich reduziert werden. Die Anordnung ist zudem im Fall der Verwendung eines Kunststoffs sehr unempfindlich gegen ein ungleiches Anziehen der Befestigungsmittel, insbesondere Befestigungsschrauben.
Weiterhin sind in der betätigungsmittelseitigen Flanschplatte bevorzugt mehrere zu den Mitteln zur Befestigung, insbesondere Verschraubung fluchtende Montageöffnungen, insbesondere Montagebohrungen oder Montageausklinkungen vorgesehen. Dadurch kann die Halterung mittels einfachen Werkzeugen bequem, schnell und somit kostengünstig an dem Hohlkörper montiert werden.
Die Halterung besteht bevorzugt aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere POM, PPSU, PA6, PA1 2, PA12G, PEEK oder dergleichen . Damit die Langzeit-Formstabilität der Halterung verbessert und die Materialfestigkeit erhöht wird, ist der thermoplastische Kunststoff bevorzugt mit weiteren Fasern, insbesondere Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern oder dergleichen, versehen. Insbesondere diese Ausführung benötigt zum Übertragen der Betriebskräfte sowie des Eigengewichts des Betätigungsmittels und zur Minimierung der Längenänderungen, beispielsweise aufgrund von Wasseraufnahme und Quellung, einen ausreichend großen„tragenden Querschnitt".
Damit eventuell wirkende Zug- und Druckspannungen in den tragenden Stegen der Halterung möglichst gering ausfallen, sind die die mindestens zwei zu der Längsachse der Halterung vorzugsweise diagonal angeordneten Stege derart dimensioniert, dass ein maximal wirkender Betriebsdruck eine Vergleichsspannung, die kleiner als 1/3 der zulässigen Streckspannung des verwendeten Materi- als, insbesondere Kunststoffs ist, nicht überschreitet.
Überdies ist in den, in dem Mittenbereich der Halterung ausgebildeten Freiraum bevorzugt eine Wechselvorrichtung einbringbar, mittels derer die Ventilstange und somit die Ventilposition derart temporär fixierbar sind, dass das Betätigungsmittel insbesondere während des Betriebs des Ventils ausgetauscht werden kann. Das Anklemmen der Wechselvorrichtung erfolgt idealerweise direkt an der Ventilstange sowie am oberen Steg der Motorhalterung.
Die Halterung, insbesondere einer der Stege der Halterung ist bevorzugt mit einer Skalierung zur (Grob-)Anzeige der Ventilposition versehen. Somit kann manuell, kostengünstig und schnell die Arbeitsposition des Ventils in Erfahrung gebracht werden.
Und die Ventilstange ist bevorzugt mittels wenigstens zweier zumindest radial wirkender Lagereinheiten mit einem für die Verschiebung notwendigen Freiheitsgrad in axialer Richtung geführt. Diese Lagerung der Ventilstange bewirkt eine statisch bestimmte Führung (mit zwei Loslagern und einem Festlager) und eine elastische Lagerung derselben bei Generierung einer dämpfenden Wirkung auf dieselbe. Die axiale Positionierung der Ventilstange erfolgt in bekannter Weise mittels des Betätigungsmittels. Zudem sind die wenigstens zwei zumindest radial wirkenden und die Ventilstange führenden Lagereinheiten bevorzugt mittels wenigstens einer Führungseinrichtung, insbesondere einer Kartusche mittelbar oder unmittelbar und zumindest bereichsweise in der Halterung für das Betätigungsmittel gelagert und vorzugsweise positioniert. Die eigentliche Lagerung der Ventilstange erfolgt also nicht unmittelbar in dem Hohlkörper des Ventils, sondern in einem separaten Tragbauteil , der so genannten„Kartusche" . H ierdurch ergeben sich wesentliche Vorteile hinsichtlich Wartung und Service.
So ist die Führungseinrichtung, insbesondere die Kartusche bevorzugt zumindest bereichsweise mittels eines Dichtteils zwischen dem Hohlkörper und einer an dem Hohl körper angeordneten Halterung für das Betätigungsm ittel gelagert und vorzugsweise positioniert. Die Fixierung der Führungseinrichtung, insbesondere der Kartusche erfolgt also durch einen„geschlossenen" Einbau zwischen den beiden Bauteilen, wobei sie selbst mit einem geringen radialen Spiel in dem Dichtteil und in der Motorhalterung positioniert und abgedichtet ist. Auch eignet sich dieses Fixierungsprinzip für einen zweiteil igen Ventilaufbau, was dem Wunsch nach einer schnellen visuellen Kontrolle („Inspektion") des Ventilinneren entgegenkommt. Hierzu kann durch Lösen von wenigen, vorzugsweise zwei Schrauben der so genannte Ventileinsatz mitsamt seiner Lagerung aus dem Ventilgehäuse herausgezogen werden.
Weiterhin erfolgt die Führung der möglicherweise an der dem Hohlraum des Hohlkörpers zugewandten und zumindest radial wirkenden Lagereinheit, insbesondere der verschleißbeanspruchten Primärdichtung auftretenden Leckage an die Oberfläche des Ventils bevorzugt mittels wenigstens einer in einer an dem Hohlkörper angeordneten Halterung für das Betätigungsmittel angeordneten und vorzugsweise verschließbaren Leckageablauföffnung, insbesondere Leckageablaufbohrung. Eine mögliche Leckage wird durch die Motorhalterung nach außen geführt und dem Betreiber kann die Notwendigkeit eines Dichtungswechsels signalisiert werden . Die Leckageablauföffnung, insbesondere Leckageablaufbohrung ist insbesondere bei einem sehr starken Leckageaustritt verschließbar, beispielsweise mittels einer Schraube und eines Pfropfens. Die Leckageablauföffnung, insbesondere Leckageablaufbohrung dient außerdem als„Entlüftungsleitung" zur Vermeidung eines„Pumpeffekts" zwischen den beiden Dichtungen. Der„Pump- effekt" entsteht durch axiales Bewegen, das heißt Mitnehmen einer der beiden Dichtungen bei einer Verstell beweg ung der Ventilstange und kann zur Ausbildung eines Unterdrucks führen, der das abzudichtende Fluid regelrecht unter die Dichtung„saugt".
Die Einlassöffnung ist in dem Hohlkörper bevorzugt derart angeordnet, dass deren Längsachse sich mit der Längsachse des Hohlraums des Hohlkörpers in einem Schnittpunkt schneidet. Diese Anordnung der beiden Längsachsen, der Längsachse der Einlassöffnung und der Längsachse des Hohlraums des Hohlkörpers, bewirkt eine rotationsfreie, Staupunktfreie und kavitationsfreie Führung des Fluidstroms, insbesondere Faserstoffsuspensionsstroms mit einem möglichst geringen Druckverlust in dem Fluidstrom, insbesondere Faserstoffsuspensionsstrom . Der Hohlraum des Hohlkörpers erfährt also eine mittige und Staupunktsfreie Durchströmung ohne jegliche Drallströmung.
Die Längsachse der Einlassöffnung ist hierbei definitionsgemäß die Mittensenkrechte der Einlassöffnung. Zudem weist das erfindungsgemäße Ventil bevorzugt nur eine, eine Längsachse aufweisende Einlassöffnung mit einem in Strömungsrichtung vorgeordneten Einlasskanal auf, dessen Längsachse wiederum koaxial oder unter einem Winkel zu der Längsachse der Einlassöffnung angeordnet sein kann. Das erfindungsgemäße Ventil besitzt in dem Hohlkörper eine Strömungshauptrichtung für den Fluidstrom, insbesondere Faserstoffsuspensionsstrom, die im Wesentlichen koaxial mit der Längsachse des Hohlraums des Hohlkörpers verläuft.
Die beiden sich in dem Schnittpunkt schneidenden Längsachsen, namentlich die Längsachse der Einlassöffnung und die Längsachse des Hohlraums des Hohlkör- pers, weisen bevorzugt einen Schnittwinkel im Bereich von 60 bis 120°, vorzugsweise von 80 bis 100°, insbesondere von 85 bis 95°, auf. Die Längsachse der Einlassöffnung kann also konvergent zu der Strömungshauptrichtung des Fluidstroms in dem Hohlkörper (Schnittwinkel > 90°), senkrecht zu der Strömungshauptrichtung des Fluidstroms in dem Hohlkörper (Schnittwinkel = 90°) oder divergent zu der Strömungshauptrichtung des Fluidstroms in dem Hohlkörper (Schnittwinkel < 90°) ausgerichtet sein. Diese Schnittwinkelbereiche erbringen räumliche Vorteile, insbesondere im Hinblick auf die unmittelbare Aneinanderreihung von mehreren erfindungsgemäßen Ventilen und/oder die Anordnung mit weiteren Bauteilen und -gruppen, wie zum Beispiel mit der Verteileinrichtung, insbesondere dem Querverteilrohr.
Auch ist der in den Hohlraum des Hohlkörpers zumindest bereichsweise hineinragende Bereich der vorzugsweise rotationssymmetrischen Ventilstange bevorzugt frei von senkrecht zu der Strömungshauptrichtung des Fluidstroms, insbesondere Faserstoffsuspensionsstroms liegenden Flächen und/oder Kanten. Dies ist wiederum im Hinblick auf einen geringen Druckverlust in dem Fluidstrom, insbesondere Faserstoffsuspensionsstrom von Vorteil.
Und damit die Strömungsführung prozesstechnisch optimal und mit einem redu- zierten Druckverlust in dem Fluidstrom, insbesondere Faserstoffsuspensionsstrom realisiert werden kann, weist der in den Hohlraum des Hohlkörpers zumindest bereichsweise hineinragende Bereich der vorzugsweise rotationssymmetrischen Ventilstange bevorzugt mehrere Bereiche mit unterschiedlichen konstanten, konvergierenden oder divergierenden Außenkonturen auf.
Ferner ist der zu regulierende Fluidstrom, insbesondere Fluidteilstrom bevorzugt ein Verdünnungswasserstrom bzw. Siebwasserstrom, der Anteile an Feststoffen einer Faserstoffsuspension enthält. Das erfindungsgemäße Ventil lässt sich in hervorragender Weise auch in einem Stoffauflauf für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension verwenden . Der Stoffauflauf kann hierbei als ein sektionierter Verdünnungswasser-Stoffauflauf mit einer Teilungsbreite von N · 25 mm oder N · 33,3 mm ausgebildet sein, wobei N bevorzugt eine natürliche Zahl ist, und in mindestens einer, vorzugsweise in jeder Verdünnungswasser-Leitung kann wenigstens ein erfindungsgemäßes Ventil angeordnet sein.
Auch lässt sich das erfindungsgemäße Ventil in hervorragender Weise in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspen- sion, verwenden. Die Maschine kann gemäß dem Stand der Technik aufgebaut sein und alle bekannten Maschinenbereiche aufweisen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezug- nähme auf die Zeichnung.
Es zeigen
Figur 1 eine schematische Perspektivdarstellung eines erfindungsgemäßen Ventils zum Regulieren eines Fluidstroms, insbesondere eines Faserstoffsuspensionsstroms;
Figur 2 eine ausschnittsweise Perspektivdarstellung des in der Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Ventils zum Regulieren eines Fluidstroms;
Figur 3 eine Längsschnittdarstellung durch das in der Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Ventil zum Regulieren eines Fluidstroms;
Figur 4 eine ausschnittsweise Unteransicht auf das in der Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Ventil zum Regulieren eines Fluidstroms;
Figur 5 eine ausschnittsweise Längsschnittdarstellung durch das in der
Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Ventil zum Regulieren eines Fluidstroms; Figur 6 eine Schnittdarstellung des in der Figur 3 dargestellten erfindungsgemäßen Ventils zum Regulieren eines Fluidstroms gemäß der Schnittlinie A-A;
Figur 7 eine weitere Schnittdarstellung des in der Figur 3 dargestellten erfindungsgemäßen Ventils zum Regulieren eines Fluidstroms gemäß der Schnittlinie B-B;
Figur 8 eine dritte Schnittdarstellung des in der Figur 3 dargestellten erfindungsgemäßen Ventils zum Regulieren eines Fluidstroms gemäß der Schnittlinie C-C;
Figur 9 eine schematische Perspektivdarstellung einer bevorzugten
Ausführungsform einer Wechselvorrichtung für das erfindungsgemäße Ventil zum Regulieren eines Fluidstroms;
Figur 10 eine schematische Perspektivdarstellung mehrerer nebeneinander angeordneter erfindungsgemäßer Ventile zum jeweiligen Regulieren eines Fluidstroms; und
Figur 1 1 eine schematische Schnittdarstellung durch einen bekannten sektionierten Verdünnungswasser-Stoffauflauf, der wenigstens ein erfindungsgemäßes Ventil zum Regulieren eines Fluidstroms umfasst.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung eines erfindungsgemäßen Ventils 1 zum Regulieren eines Fluidstroms 2 (Pfeil), insbesondere eines Faserstoffsuspensionsstroms 2.1 (Pfeil). Der Faserstoffsuspensionsstrom 2.1 (Pfeil) kann beispielsweise in einer dem Fachmann bekannten Maschine 200 zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn geführt sein (vgl. Figur 1 1 ).
Das Ventil 1 umfasst einen Hohlkörper 3 mit einem im Wesentlichen zumindest streckenweise rotationssymmetrischen und eine Längsachse 4.L (gestrichelte Linie; Doppelpfeil) aufweisenden Hohlraum 4, der nur eine, eine Längsachse 5.L (gestrichelte Linie) aufweisende Einlassöffnung 5, eine veränderbare und im Wesentlichen rotationssymmetrische Durchtrittsfläche 6 und eine Auslassöffnung 7 aufweist (vgl. auch Figur 3).
Der Einlassöffnung 5 ist ein nicht weiters dargestellter Einlasskanal 5.1 in Strö- mungsrichtung S (Pfeil) des Fluidstroms 2 (Pfeil) vorgeordnet. Hingegen ist der Auslassöffnung 7 ein lediglich angedeuteter Auslasskanal 7.1 in Strömungshauptrichtung H (Pfeil) des Fluidstroms 2 (Pfeil) nachgeordnet (vgl. auch Figur 3).
Weiterhin umfasst das Ventil 1 eine mittels eines Betätigungsmittels 10 koaxial in dem Hohlraum 4 des Hohlkörpers 3 verschiebbare, die Durchtrittsfläche 6 infolge einer Verschiebung V (Doppelpfeil) veränderbare, vorzugsweise ein Ventilteller 9 aufweisende und vorzugsweise rotationssymmetrische Ventilstange 8 (vgl. auch Figur 3). Das Betätigungsmittel 10 ist mittels einer, eine Längsachse 1 1 .L (gestrichelte Linie) aufweisenden Halterung 1 1 an dem Hohlkörper 3 angeordnet. Die vorzugsweise aus einem Block gefertigte Halterung 1 1 umfasst zwei stirnseitige Flanschplatten 12.1 , 12.2, die mittels zwei zu der Längsachse 1 1 .L (gestrichelte Linie) der Halterung 1 1 diagonal angeordneten Stegen 13.1 , 13.2 verbunden sind. Diese zwei, den Mittenbereich 1 1 .M der Halterung 1 1 bildenden Stege 13.1 , 13.2 sind derart geformt, dass zwischen ihnen ein Freiraum 14 ausbildet ist, der zumindest eine zwischen der Ventilstange 8 und dem Betätigungsmittel 10 angeordnete Verbindungskupplung 15 aufnimmt. Die Halterung 1 1 besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff 1 1 .1 , insbesondere POM, PPSU, PA6, PA12, PA12G, PEEK oder dergleichen, der vorzugsweise mit weiteren Fasern, insbesondere Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern oder dergleichen, versehen ist.
Weiterhin sind die zwei zu der Längsachse 1 1 .L (gestrichelte Linie) der Halterung 1 1 diagonal angeordneten Stege 13.1 , 13.2 derart dimensioniert, dass ein maxi- mal wirkender Betriebsdruck eine Vergleichsspannung, die kleiner als 1 /3 der zulässigen Streckspannung des verwendeten Materials, insbesondere Kunststoffs 1 1 .1 ist, nicht überschreitet.
Die Figur 2 zeigt eine ausschnittsweise Perspektivdarstellung des in der Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Ventils 1 zum Regulieren eines Fluidstroms 2 (Pfeil).
Die Mittel 16 zur Befestigung, insbesondere Verschraubung der Halterung 1 1 mit dem Hohlkörper 3 sind ausschließlich in den freien Bereichen der hohlkörperseitigen Flanschplatte 12.1 angeordnet. Hierdurch können Druckspan- nungen in den Stegen 13.1 , 13.2 gänzlich vermieden werden, so dass die Befestigung der Halterung 1 1 nur in den genannten freien Bereichen erfolgt und nicht durch die Stegbereiche hindurch. Auch können die durch die Befestigungsmittel 16, insbesondere Befestigungsschrauben erzeugten Kräfte großflächig über stabile und beispielsweise ausgelaserte Unterlagbleche 17 verteilt und damit die erzeugten Pressungen auf der Flanschplatte 12.1 der Halterung 1 1 deutlich reduziert werden.
In der betätigungsmittelseitigen Flanschplatte 12.2 sind zwei zu den Mitteln 16 zur Befestigung, insbesondere Verschraubung fluchtende Montageöffnungen 18, insbesondere Montagebohrungen oder Montageausklinkungen vorgesehen (vgl. auch Figur 5).
Ferner ist die Halterung 1 1 , insbesondere einer der Stege 13.1 der Halterung 1 1 mit einer Skalierung 19 zur (Grob-)Anzeige der Ventilposition versehen.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung durch das in der Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Ventil 1 zum Regulieren eines Fluidstroms 2 (Pfeil). Die Ventilstange 8 ist mittels wenigstens zweier zumindest radial wirkender Lagereinheiten 20.1 , 20.2 mit einem für die Verschiebung V (Doppelpfeil) notwen- digen Freiheitsgrad in axialer Richtung R (Doppelpfeil) geführt ist. Dadurch wird eine statisch bestimmte Führung (mit zwei Loslagern und einem Festlager) und eine elastische Lagerung der Ventilstange 8 bei Generierung einer dämpfenden Wirkung auf dieselbe erwirkt. Die axiale Positionierung der Ventilstange 8 erfolgt in bekannter Weise mittels des Betätigungsmittels 10.
Die beiden zumindest radial wirkenden und die Ventilstange 8 führenden Lagereinheiten 20.1 , 20.2 sind wiederum mittels wenigstens einer Führungseinrichtung 21 , insbesondere einer Kartusche 21 .1 mittelbar und zumindest bereichsweise in dem Hohlkörper 3 des Ventils 1 gelagert. Die Führungseinrichtung 21 , insbesondere die Kartusche 21 .1 ist zumindest bereichsweise mittels eines Dichtteils 22 zwischen dem Hohlkörper 3 und der an dem Hohlkörper 3 angeordneten Halterung 1 1 für das Betätigungsmittel 10 gelagert und vorzugsweise auch positioniert.
Die Führung der möglicherweise an der dem Hohlraum 4 des Hohlkörpers 3 zugewandten und zumindest radial wirkenden Lagereinheit 20.1 , insbesondere einer verschleißbeanspruchten Primärdichtung 20. P auftretenden Leckage an die Oberfläche des Ventils 1 erfolgt mittels der an dem Hohlkörper 3 angeordneten Halterung 1 1 für das Betätigungsmittel 10 angeordneten und vorzugsweise verschließbaren Leckageablauföffnung 23, insbesondere Leckageablaufbohrung 23.1 . Alternativ oder ergänzend kann die verschließbare Leckageablauföffnung 23, insbesondere Leckageablaufbohrung 23.1 auch in dem Hohlkörper 3 angeordnet sein.
Weiterhin ist, wie bereits erwähnt, die Einlassöffnung 5 in dem Hohlkörper 3 derart angeordnet, dass deren Längsachse 5.L (gestrichelte Linie) sich mit der Längsachse 4.L (gestrichelte Linie; Doppelpfeil) des Hohlraums 4 des Hohlkörpers 3 in einem Schnittpunkt P schneidet (vgl. Figur 4). Die Längsachse 5.L der Einlassöffnung 5 ist hierbei definitionsgemäß die Mittensen krechte M der Einlassöffnung 5. Die beiden sich in dem Schnittpunkt P schneidenden Längsachsen 4.L (gestrichelte Linie; Doppelpfeil), 5.L (gestrichelte Linie) weisen einen Schnittwinkel α im Bereich von 60 bis 120°, vorzugsweise von 80 bis 100°, insbesondere von 85 bis 95°, auf. Die Längsachse 5.L (gestrichelte Linie) der Einlassöffnung 5 kann also konvergent zu der Strömungshauptrichtung H (Pfeil) des Fluidstroms 2 (Pfeil) in dem Hohlkörper 3 (Schnittwinkel α > 90°), senkrecht zu der Strömungshauptrichtung H (Pfeil) des Fluidstroms 2 (Pfeil) in dem Hohlkörper 3 (Schnittwinkel a=90°) oder divergent zu der Strömungshauptrichtung H (Pfeil) des Fluidstroms 2 (Pfeil) in dem Hohlkörper 3 (Schnittwinkel α < 90°) ausgerichtet sein. In der dargestellten Ausführung nimmt der Schnittwinkel α einen Wert von 90° an, die beiden sich schneidenden Längsachsen 4.L (gestrichelte Linie; Doppelpfeil), 5.L (gestrichelte Linie) verlaufen also senkrecht zueinander. Und der Hohlraum 4 des Hohlkörpers 3 ist zudem derart ausgebildet, dass der eine Strömungshauptrichtung H (Pfeil) aufweisende Fluidstrom 2 (Pfeil), insbesondere Faserstoffsuspensionsstrom 2.1 (Pfeil) staupunktsfrei oder annähernd staupunktsfrei und rotationsfrei oder annähernd rotationsfrei in Bezug auf die Längsachse 4.L (gestrichelte Linie; Doppelpfeil) des Hohlraums 4 durch ihn strömt. Der Hohlraum 4 des Hohlkörpers 3 erfährt also eine mittige und stau- punktsfreie Durchströmung ohne jegliche Drallströmung.
Die Figur 4 zeigt eine ausschnittsweise Unteransicht auf das in der Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Ventil 1 zum Regulieren eines Fluidstroms 2 (Pfeil).
Auch in dieser Draufsicht ist erkennbar, dass die Einlassöffnung 5 in dem Hohlkörper 3 derart angeordnet ist, dass deren Längsachse 5.L (Punkt) sich mit der Längsachse 4.L (gestrichelte Linie; Doppelpfeil) des Hohlraums 4 des Hohlkörpers 3 in einem Schnittpunkt P schneidet, und dass der Hohlraum 4 des Hohlkörpers 3 derart ausgebildet ist, dass der eine Strömungshauptrichtung H (Pfeil) aufweisende Fluidstrom 2 (Pfeil), insbesondere Faserstoffsuspensionsstrom 2.1 (Pfeil) staupunktsfrei oder annähernd staupunktsfrei und rotationsfrei oder annähernd rotationsfrei in Bezug auf die Längsachse 4.L des Hohlraums 4 durch ihn strömt. Die in Strömungsrichtung S (Pfeil) bzw. Strömungshauptrichtung H (Pfeil) des Fluidstroms 2 (Pfeil), insbesondere Faserstoffsuspensionsstroms 2.1 (Pfeil) geordneten Bereiche des Hohlraums 4 des Hohlkörpers 3 weisen folgende Eigenschaften auf:
- die eine Längsachse 5.L aufweisende Einlassöffnung 5 weist einen Durchmes- ser ö.D im Bereich von 10 bis 60 mm, vorzugsweise von 15 bis 50 mm, auf;
- ein Übergangsbereich 24 weist einen Übergangswinkel ß im Bereich von 60 bis 120°, vorzugsweise von 80 bis 100°, insbesondere von 85 bis 95°, auf;
- ein zyl indrischer oder annähernd zyl indrischer Bereich 25 weist einen Durchmesser 25. D im Bereich von 10 bis 60 mm, vorzugsweise von 15 bis 50 mm, und eine Länge 25. L im Bereich von 0,1 bis 50 mm, vorzugsweise von 0,1 bis 20 mm, (bzw. 0,5 bis 1 ,5, vorzugsweise 0,8 bis 1 ,2, · Durchmesser 25. D) auf;
- die veränderbare und im Wesentlichen rotationssymmetrische Durchtrittsfläche 6 ist ein Konfusor 6.1 , der eine Länge 6.1 .L im Bereich von 10 bis 100 mm, vorzugsweise von 20 bis 50 mm, und einen Winkel γ von 60 bis 90°, vorzugsweise von 70 bis 80°, aufweist;
- der Endbereich 26 des Konfusors 6.1 und ein zylindrischer oder annähernd zylindrischer Bereich 27 weisen einen Durchmesser 27. D im Bereich von 5 bis 30 mm, vorzugsweise von 10 bis 20 mm, auf, wobei der zylindrische oder annähernd zylindrische Bereich 27 zudem einen Länge 27. L von 0, 1 bis 50 mm, vorzugsweise von 2 bis 20 mm, (bzw. 0,2 bis 0,8, vorzugsweise 0,5 bis 0,7, · Durchmesser 27. D) aufweist; und/oder
- ein Diffusor 28 weist eine Länge 28. L im Bereich von 10 bis 100 mm, vorzugsweise von 20 bis 50 mm, und einem Winkel δ von 60 bis 90°, vorzugsweise von 70 bis 80°, auf. Die Figur 5 zeigt eine ausschnittsweise Längsschnittdarstellung durch das in der Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Ventil 1 zum Regulieren eines Fluidstroms 2 (Pfeil). Es ist beispielhaft ein einfaches Werkzeug 29 zur bequemen, schnellen und somit kostengünstigen Montage der Halterung 1 1 samt Betätigungsmittel 10 an dem Hohlkörper 3 des Ventils dargestellt. Hierfür sind in der betätigungsmittelseitigen Flanschplatte 1 2.2 der Halterung 1 1 zwei zu den Mitteln 16 zur Befestigung, insbesondere Verschraubung fluchtende Montageöffnungen 18, insbesondere Montagebohrungen oder Montageausklinkungen vorgesehen.
Die Figur 6 zeigt eine Schnittdarstellung des in der Figur 3 dargestellten erfindungsgemäßen Ventils 1 zum Regulieren eines Fluidstroms 2 (Pfeil) gemäß der Schnittlinie A-A.
Die zwei, den Mittenbereich 1 1 .M der Halterung 1 1 bildenden Stege 13.1 , 13.2, sind zu der Längsachse 1 1 .L der Halterung 1 1 diagonal angeordnet. Zudem sind die Stege 13.1 , 13.2 derart geformt, dass zwischen ihnen der Freiraum 14 ausbildet ist, der zumindest eine zwischen der Ventilstange 8 und dem Betätigungsmittel 10 angeordnete Verbindungskupplung 15 aufnimmt (vgl. Figur 7).
Die Halterung 1 1 samt den Stegen 13.1 , 13.2 besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff 16, insbesondere POM, PPSU, PA6, PA12, PA12G, PEEK oder dergleichen, der vorzugsweise mit weiteren Fasern, insbesondere Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern oder dergleichen, versehen ist.
Weiterhin sind die zwei zu der Längsachse 1 1 .L (gestrichelte Linie) der Halterung 1 1 diagonal angeordneten Stege 13.1 , 13.2 derart dimensioniert, dass ein maximal wirkender Betriebsdruck eine Vergleichsspannung, die kleiner als 1/3 der zulässigen Streckspannung des verwendeten Materials, insbesondere Kunststoffs ist, nicht überschreitet. So weist der jeweilige Steg 13.1 , 13.2 eine Stegbreite 13.B von maximal 70 %, vorzugsweise von maximal 60 %, insbesondere von maximal 50 %, der Breite 1 1 .B der Halterung 1 1 und/oder eine Steghöhe 13.H von maximal 40 %, vorzugsweise von maximal 30 %, insbesondere von maximal 25 %, der Höhe 1 1 .H der Halterung 1 1 auf.
Die Mittel 16 zur Befestigung, insbesondere Verschraubung der Halterung 1 1 mit dem Hohlkörper 3 sind ausschließlich in den freien Bereichen der hohlkörperseiti- gen Flanschplatte 12.1 angeordnet.
Die Figur 7 zeigt eine weitere Schnittdarstellung des in der Figur 3 dargestellten erfindungsgemäßen Ventils 1 zum Regulieren eines Fluidstroms 2 (Pfeil) gemäß der Schnittlinie B-B. Allgemein wird auf die Darstellung und Beschreibung der Figur 6 verwiesen.
Die beiden Stege 13.1 , 13.2 sind derart geformt, dass zwischen ihnen der Freiraum 14 ausbildet ist, der zumindest eine zwischen der Ventilstange 8 und dem Betätigungsmittel 10 angeordnete Verbindungskupplung 15 aufnimmt. Die Mittel 16 zur Befestigung, insbesondere Verschraubung der Halterung 1 1 mit dem Hohlkörper 3 sind ausschließlich in den freien Bereichen der hohlkörperseiti- gen Flanschplatte 12.1 angeordnet. Die durch die Befestigungsmittel 16, insbesondere Befestigungsschrauben erzeugten Kräfte werden großflächig über stabile und beispielsweise ausgelaserte Unterlagbleche 17 verteilt und damit die erzeug- ten Pressungen auf der Flanschplatte 12.1 der Halterung 1 1 deutlich reduziert.
Die Figur 8 zeigt eine dritte Schnittdarstellung des in der Figur 3 dargestellten erfindungsgemäßen Ventils 1 zum Regulieren eines Fluidstroms 2 (Pfeil) gemäß der Schnittlinie C-C. Allgemein wird auf die Darstellung und Beschreibung der Figur 6 verwiesen. In den, in dem Mittenbereich 1 1 .M der Halterung 1 1 ausgebildeten Freiraum 14 ist eine Wechselvorrichtung 30 einbringbar, mittels derer die Ventilstange 8 und somit die Ventilposition derart temporär fixierbar sind, dass das Betätigungsmittel 10 auch während des Betriebs des Stoffauflaufs bzw. der Maschine zur Herstel- lung einer Faserstoffbahn ausgetauscht werden kann.
Die Figur 9 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Wechselvorrichtung 30 für das erfindungsgemäße Ventil 1 zum Regulieren eines Fluidstroms 2 (Pfeil).
Die Wechselvorrichtung 30 ist als durchdachte Klemmvorrichtung ausgeführt und bedarf aufgrund der guten Darstellung keiner weiteren Erläuterung.
Die Figur 10 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung mehrerer nebenein- ander angeordneter erfindungsgemäßer Ventile 1 zum jeweiligen Regulieren eines Fluidstroms 2 (Pfeil).
Diese dargestellte Anordnung der erfindungsgemäßen Ventile 1 kann beispielsweise in einem wie in der Figur 1 1 schematisch und geschnitten dargestellten sektionierten Verdünnungswasser-Stoffauflauf 100 ihre Verwendung finden.
Die Figur 1 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch einen bekannten sektionierten Verdünnungswasser-Stoffauflauf 100, der eine Vielzahl von zueinander beabstandeten erfindungsgemäßen Ventilen 1 zum Regulieren eines Fluidstroms 2, 2.T umfasst.
Der dargestellte sektionierte Verdünnungswasser-Stoffauflauf 100 ist Bestandteil einer nicht weiters dargestellten, dem Fachmann jedoch bekannten Maschine 200 zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension. Er umfasst eine wenigstens eine Faserstoffsuspension 101 zuführenden Zuführvorrichtung 102 und ein Turbulenzerzeugungsmittel 103, in welchem beim Betrieb des Verdünnungswasser-Stoffauflaufs 100 die wenigstens eine Faserstoffsuspension 101 durch eine Vielzahl von in Zeilen und in Spalten angeordneten Strömungska- nälen 104 strömt, dadurch in eine Strömungsrichtung aufweisende Faserstoffsus- pensionsteilströme aufgeteilt und nach dem Austritt aus dem Turbulenzerzeu- gungsmittel 1 03 in einer vorzugsweise maschinenbreiten Kammer 105 wieder zusammengeführt wird.
Stromaufwärts des Turbulenzerzeugungsmittels 103 sind mehrere eine jeweilige Längsrichtung aufweisende und in Breitenrichtung des Stoffauflaufs zueinander beabstandete Mittel 106 zur vorzugsweise regel-/steuerbaren Zudosierung von einem Fluid 2 in Fluidteilströmen 2.T in die wenigstens eine Faserstoffsuspension 101 vorgesehen. Hinsichtlich der konstruktiven und funktionalen Ausgestaltung der Mittel wird auf die nachfolgenden acht deutschen Patentanmeldungen des Anmelders verwiesen, deren Offenbarungsgehalte hiermit zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht werden:
1 . DE 10 2008 054 893.6 vom 18.12.2008:
HPA14251 DE -„MJ ΙΙ-3-Spalten";
2. DE 10 2008 054 894.4 vom 18.12.2008:
HPA14252 DE -„MJ M-EdgeModule";
3. DE 10 2008 054 896.0 vom 18.12.2008:
HPA14253 DE -„MJ Il-Druckverlustverteilung";
4. DE 10 2008 054 897.9 vom 18.12.2008:
HPA14263 DE -„MJ Il-Schichtenlose Hilfsstoffzugabe";
5. DE 10 2008 054 898.7 vom 18.12.2008:
HPA14265 DE -„MJ M-DoS-TE-Geometrie";
6. DE 10 2008 054 899.5 vom 18.12.2008:
HPA14310 DE -„MJ Il-Verteilrohrlochplattendicke";
7. DE 10 2009 027 013.2 vom 18.06.2009:
HPA14466 DE -„MJ ll-W-STA"; und
8. DE 10 2009 027 721 .8 vom 15.07.2009:
HPA14569 DE -„MJ ll-W-STA (Dosierrohr)". Der dargestellte Verdünnungswasser-Stoffauflauf 100 weist bevorzugt eine Teilungsbreite T (Sektionsbreite) der Mittel 106 von N · 25 mm oder N · 33,3 mm auf, wobei N bevorzugt eine natürliche Zahl ist.
Das erfindungsgemäße Ventil 1 dient also zum Regulieren des Fluidstroms 2, insbesondere des Fluidteilstroms 2.T. In dargestellter Ausführung ist der Fluidstrom 2, insbesondere Faserstoffsuspensionsstrom 2.1 ein Verdünnungswasserstrom bzw. Siebwasserstrom, der Anteile an Feststoffen einer Faserstoff- Suspension enthält.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch d ie Erfindung ein Ventil der eingangs genannten Arten geschaffen wird, welches die genannten Nachteile des Stands der Technik weitestgehend reduziert, vorzugsweise sogar gänzlich ver- meidet. Insbesondere wird eine ausreichende Zugänglichkeit zu wesentlichen Betätigungsbauteilen des erfindungsgemäßen Ventils, wie beispielsweise zur Stangenkupplung oder weiteren Befestigungselementen, ermöglicht. Diese ausreichende Zugänglichkeit erlaubt einen schnellen und einfachen An- und Abbau des Betätigungsmittels, vorzugsweise mittels einer Wechselvorrichtung, auch während des Betriebs des Stoffauflaufs bzw. der Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn. Ferner kann das erfindungsgemäße Ventil verzugsfrei und langzeitig die möglichen Betriebskräfte und -momente aufnehmen.
Bezugszeichenliste
1 Ventil
2 Fluidstrom (Pfeil)
2.1 Faserstoffsuspensionsstrom (Pfeil)
3 Hohlkörper
4 Hohlraum
4.L Längsachse (gestrichelte Linie; Doppelpfeil)
5 Einlassöffnung
5.1 Einlasskanal
5.D Durchmesser
5.L Längsachse (gestrichelte Linie)
6 Durchtrittsfläche
6.1 Konfusor
6.1 .L Länge
7 Auslassöffnung
7.1 Auslasskanal
8 Ventilstange
9 Ventilteller
10 Betätigungsmittel
1 1 Halterung
1 1 .1 Kunststoff
1 1 . B Breite
1 1 . H Höhe
1 1 . L Längsachse (gestrichelte Linie)
1 1 .M Mittenbereich
12.1 Flanschplatte
12.2 Flanschplatte
13.1 Steg
13.2 Steg
13.B Stegbreite 13.H Steghöhe
14 Freiraum
15 Verbindungskupplung
16 Mittel zur Befestigung, insbesondere Verschraubung
17 Unterlagblech
18 Montageöffnung, insbesondere Montagebohrung
19 Skalierung zur (Grob-)Anzeige der Ventilposition
20.1 Lagereinheit
20.2 Lagereinheit
20.P Primärdichtung
21 Führungseinrichtung
21 .1 Kartusche
22 Dichtteil
23 Leckageablauföffnung
23.1 Leckageablaufbohrung
24 Übergangsbereich
25 Bereich
25.D Durchmesser
25.L Länge
26 Endbereich
27 Bereich
27.D Durchmesser
27.L Länge
28 Diffusor
28.L Länge
29 Werkzeug
30 Wechselvorrichtung
100 Verdünnungswasser-Stoffauflauf
101 Faserstoffsuspension
102 Zuführvorrichtung
103 Turbulenzerzeugungsmittel 104 Strömungskanal
105 Kammer
106 Mittel zur vorzugsweise regel-/steuerbaren
Zudosierung von einem Fluid in Fluidteilstromen 200 Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn
A-A Schnittlinie
B-B Schnittlinie
C-C Schnittlinie
H Strömungshauptrichtung (Pfeil)
M Mittensenkrechte
P Schnittpunkt
R Axiale Richtung (Doppelpfeil)
S Strömungsrichtung (Pfeil)
T Teilungsbreite
V Verschiebung (Doppelpfeil) α Schnittwinkel
ß Übergangswinkel
γ Winkel
δ Winkel

Claims

Ventil zum Regulieren eines Fluidstroms Patentansprüche Ventil (1 ) zum Regulieren eines Fluidstroms (2), insbesondere eines vorzugsweise in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, geführten Faserstoffsuspensionsstroms (2.1 ), umfassend einen Hohlkörper
(3) mit einem im Wesentlichen zumindest streckenweise rotationssymmetrischen und eine Längsachse (4.L) aufweisenden Hohlraum
(4) , der zumindest eine, eine Längsachse (5.L) aufweisende Einlassöffnung
(5) mit einem Einlasskanal (5.1 ), eine veränderbare und im Wesentlichen rotationssymmetrische Durchtrittsfläche (6) und eine Auslassöffnung (7) mit einem Auslasskanal (7.1 ) aufweist, und eine vorzugsweise mittels wenigstens eines Betätigungsmittels (10) koaxial in dem Hohlraum (4) des Hohlkörpers (3) verschiebbare, die Durchtrittsfläche (6) infolge einer Verschiebung (V) veränderbare, insbesondere ein Ventilteller (9) aufweisende und vorzugsweise rotationssymmetrische Ventilstange (8), dadurch gekennzeichnet,
dass das Betätigungsmittel (10) mittels mindestens einer, eine Längsachse (1 1 .L) aufweisenden Halterung (1 1 ) an dem Hohlkörper (3) angeordnet ist, dass die Halterung (1 1 ) zwei stirnseitige Flanschplatten (12.1 , 12.2) umfasst, die mittels mindestens zwei zu der Längsachse (1 1 .L) der Halterung (1 1 ) vorzugsweise diagonal angeordneten Stegen (13.1 , 13.2) verbunden sind, und dass die mindestens zwei, den Mittenbereich (1 1 .M) der Halterung (1 1 ) bildenden Stege (13.1 , 13.2) derart geformt sind, dass zwischen ihnen ein Freiraum (14) ausbildet ist, der zumindest eine zwischen der Ventilstange (8) und dem Betätigungsmittel (10) angeordnete Verbindungskupplung (15) aufnimmt.
Ventil (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwei, den Mittenbereich (1 1 .M) der Halterung (1 1 ) bildenden Stege (13.1 , 13.2) vorgesehen sind und dass der jeweilige Steg (13.1 , 13.2) eine Stegbreite (13.B) von maximal 70 %, vorzugsweise von maximale 60 %, insbesondere von 50 %, der Breite (1 1 .B) der Halterung (1 1 ) und/oder eine Steghöhe (13.H) von maximal 40 %, vorzugsweise von maximal 30 %, insbesondere von maximal 25 %, der Höhe der Halterung (1 1 ) aufweist.
Ventil (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mittel (16) zur Befestigung, insbesondere Verschraubung der Halterung (1 1 ) m it dem Hohl körper (3) ausschließlich in den freien Bereichen der hohlkörperseitigen Flanschplatte (12.1 ) angeordnet sind.
Ventil (1 ) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der betätigungsmittelseitigen Flanschplatte (12.2) mehrere zu den Mitteln (16) zur Befestigung, insbesondere Verschraubung fluchtende Montageöffnungen (18), insbesondere Montagebohrungen oder Montageausklinkungen vorgesehen sind.
Ventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Halterung (1 1 ) aus einem thermoplastischen Kunststoff (1 1 .1 ), insbesondere POM, PPSU, PA6, PA12, PA12G, PEEK oder dergleichen besteht, der vorzugsweise mit weiteren Fasern, insbesondere Glasfasern, Kohlefasern, Aramidfasern oder dergleichen, versehen ist. Ventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens zwei zu der Längsachse (1 1 . L) der Halterung (1 1 ) vorzugsweise diagonal angeordneten Stege (13.1 , 13.2) derart dimensioniert sind, dass ein maximal wirkender Betriebsdruck eine Vergleichsspannung, die kleiner als 1/3 der zulässigen Streckspannung des verwendeten Materials, insbesondere Kunststoffs (1 1 .1 ) ist, nicht überschreitet.
Ventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in den, in dem Mittenbereich (1 1 .M) der Halterung (1 1 ) ausgebildeten Freiraum (14) eine Wechselvorrichtung (30) einbringbar ist, mittels derer die Ventilstange (8) und somit die Ventilposition derart temporär fixierbar sind, dass das Betätigungsmittel (10) insbesondere während des Betriebs des Ventils (1 ) ausgetauscht werden kann.
Ventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Halterung (1 1 ), insbesondere einer der Stege der Halterung (1 1 ) mit einer Skalierung (19) zur (Grob-)Anzeige der Ventilposition versehen ist.
Ventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ventilstange (8) mittels wenigstens zweier zumindest radial wirkender Lagereinheiten (20.1 , 20.2) mit einem für die Verschiebung (V) notwendigen Freiheitsgrad in axialer Richtung (R) geführt ist und dass die wenigstens zwei zumindest radial wirkenden und die Ventilstange (8) führenden Lagereinheiten (20.1 , 20.2) mittels wenigstens einer Führungseinrichtung (21 ), insbesondere einer Kartusche (21 .1 ) mittelbar oder unmittelbar und zumindest bereichsweise in der Halterung (1 1 ) für das Betätigungsmittel (10) gelagert und vorzugsweise positioniert sind.
10. Ventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Führung der möglicherweise an der dem Hohlraum (4) des Hohlkörpers (3) zugewandten und zumindest radial wirkenden Lagereinheit (20.1 ), insbesondere der verschleißbeanspruchten Primärdichtung (20. P) auftretenden Leckage an die Oberfläche des Ventils (1 ) mittels wenigstens einer in einer an dem Hohlkörper (3) angeordneten Halterung (1 1 ) für das Betätigungsmittel (10) angeordneten und vorzugsweise verschließbaren Leckageablauföffnung (23), insbesondere Leckageablaufbohrung (23.1 ) erfolgt.
1 1 . Ventil (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einlassöffnung (5) in dem Hohlkörper (3) derart angeordnet ist, dass deren Längsachse (5.L) sich mit der Längsachse (4.L) des Hohlraums (4) des Hohlkörpers (3) in einem Schnittpunkt (P) schneidet.
12. Ventil (1 ) nach Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden sich in dem Schnittpunkt (P) schneidenden Längsachsen (4.L, 5.L) einen Schnittwinkel (a) im Bereich von 60 bis 120°, vorzugsweise von 80 bis 100°, insbesondere von 85 bis 95°, aufweisen.
13. Stoffauflauf (100) fü r e i n e M asch i n e (200) zu r H erstel l u ng e i n er Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, aus wenigstens einer Faserstoffsuspension (101 ), dadurch gekennzeichnet,
dass er wenigstens ein Ventil (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst.
14. Stoffauflauf (100) nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass er als ein sektionierter Verdünnungswasser-Stoffauflauf (100) mit einer Teilungsbreite (T) von N · 25 mm oder N · 33,3 mm ausgebildet ist, wobei N bevorzugt eine natürliche Zahl ist, und dass in mindestens einer, vorzugsweise in jeder Verdünnungswasser-Leitung wenigstens ein Ventil (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 angeordnet ist.
15. Maschine (200) zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton- oder Verpackungspapierbahn, aus wenigstens einer
Faserstoffsuspension (101 ),
dadurch gekennzeichnet,
dass sie wenigstens ein Ventil (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst.
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