Die Erfindung betrifft eine Papiermaschine mit einem Stoffauflauf und einer nicht linear verlaufenden Zuleitung (10) zum Zuführen einer Suspension zum Verteilsystem (20) des Soffauflaufs nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Die Zuführung einer Stoffsuspension zum Stoffauflauf einer Papiermaschine erfolgt in mehreren Schritten. Zunächst werden die verschiedenen Inhaltsstoffe der Suspension wie Wasser, Zellstoff, Gips usw. in einer Mischpumpe gemischt und homogenisiert. Durch eine Zuleitung, im allgemeinen eine Rohrleitung, wird die Suspension einem Verteilsystem zugeführt. Dieses Verteilsystem ist häufig in Form eines Rundverteilers ausgeführt. Das Verteilsystem hat die Aufgabe, die durch die Zuleitung ankommende Suspension auf die ganze Breite des Stoffauflaufs zu verteilen. Damit der Papierherstellungsprozeß optimal funktionieren kann, ist es notwendig, daß die Suspension über die ganze Breite des Stoffauflaufs dieselbe Zusammensetzung hat. Wenn als Verteilsystem ein Rundverteiler eingesetzt wird,folgt daraus, daß die durch die Zuleitung kommende Suspension homogen über den gesamten Querschnitt der Zuleitung sein muß. Darüber hinaus muß auch das Geschwindigkeitsprofil über den ganzen Querschnitt der Zuleitung möglichst konstant sein. Dieses Erfordernis besteht auch für andere Verteilsysteme. Solange die Zuleitung zwischen Mischpumpe und Verteilsystem gerade geführt wird, stellt die Erfüllung des oben genannten Erfordernisses auch kein Problem dar, da die Suspension die Mischpumpe homogen und mit einheitlichem Geschwindigkeitsprofil verläßt. Dies ändert sich jedoch dann, wenn die Zuleitung nicht mehr gerade geführt wird, oder mit anderen Worten, wenn das Rohr, welches im allgemeinen die Zuleitung bildet, einen Krümmer aufweist. Dies ist jedoch in der Praxis meist der Fall, da die baulichen Gegebenheiten eine gerade Führung der Zuleitung zwischen Mischpumpe und Verteilsystemen verhindern. Nach einem Krümmer ist sowohl die Dichte der Suspension wie auch ihre Geschwindigkeit in Fließrichtung nicht mehr über den Querschnitt der Zuleitung konstant (siehe Figuren 4A und B). Um die Suspension vor dem Einlauf in das Verteilsystem zu rehomogenisieren sowie das Geschwindigkeitsprofil zu glätten, wurden bisher verschiedene konstruktive Mahnahmen eingesetzt. Zum einen kann man die Strecke zwischen dem letzten Krümmer und dem Verteilsystem relativ lang machen, so daß man der Suspension genug Zeit gibt, um wieder ins Gleichgewicht zu kommen. Mit dieser Mahnahme kann man zwar eine verhältnismäßig gute Glättung des Geschwindigkeitsprofils erreichen, die Inhomogenität der Suspension bleibt jedoch weitgehend erhalten. Darüber hinaus kann man nach dem Krümmer einen oder mehrere Gegenkrümmer einsetzen, die ihre Wirkung gegenseitig aufheben sollen. Dies ist jedoch konstruktiv recht aufwendig und führt auch nur bedingt zum Erfolg.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine konstruktive Maßnahme zur Verfügung zu stellen, mit der eine in einer Zuleitung enthomogenisierte Suspension vor dem Verteilsystem rehomogenisiert und ihr Geschwindigkeitsprofil geebnet wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Grundidee der Erfindung ist es, zwischen dem letzten Krümmer und dem Verteilsystem einen Turbulenzerzeuger in die Zuleitung einzubauen. Dieser Turbulenzerzeuger versetzt die Suspension so stark in Turbulenz, daß alle Muster, welche der Strömung vorher aufgeprägt wurden, gelöscht werden. Diese Suspension "vergißt" gleichsam ihre Vorgeschichte. Wegen dieser Wirkung kann ein solcher Turbulenzerzeuger als Suspensionsegalisator bezeichnet werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird dieser Turbulenzerzeuger in Form einer Art Venturidüse ausgebildet, welche insbesondere den Vorteil hat, daß sie keine beweglichen Teile aufweist und sehr einfach aufgebaut ist.
Die Erfindung wird nun anhand von Figuren näher beschrieben:
Das Grundproblem, welches es zu lösen gilt, ist in Figur 2A skizzenhaft dargestellt. Die Stoffsuspension wird von einer Mischpumpe 5 durch eine Zuleitung 10, welche im allgemeinen durch eine Rohrleitung gebildet wird, zum Verteilsystem 20 gepumpt. Im allgemeinen verläuft diese Zuleitung 10 jedoch nicht gerade, sondern wie in Figur 3 dargestellt weist sie eine oder mehrere Biegungen auf. Nach dem letzten Krümmer 15 weist die Suspension eine Dichte- und Geschwindigkeitsverteilung auf wie sie in den Figuren 4A und 4B dargestellt sind. Es wird ein Schnitt durch die Rohrmitte in XRichtung entlang der Achse V-V betrachtet. Da es, wie oben dargestellt, unerwünscht ist, daß die Suspension mit einer solchen Dichte- bzw. Geschwindigkeitsverteilung in das Verteilsystem 20 hineinfließt, wird nach dem letzten Krümmer 15 ein Turbulenzerzeuger 40 eingebaut (siehe Figuren 2B und 3). Dieser Turbulenzerzeuger 40 bewirkt eine Homogenisierung der Suspension (siehe Figur 4C), sowie eine Einebnung des Geschwindigkeitsprofils (siehe Figur 4D). Die Figuren 4C und 4D zeigen die Verhältnisse, wie sie am Ausgang des Turbulenzerzeugers 40 in der Zuleitung 10 entlang der Achse N-N herrschen.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform des Turbulenzerzeugers 40 dargestellt. Der Turbulenzerzeuger 40 ist hier in Form einer Venturidüse ausgeführt. Zunächst trifft die Suspension auf eine stufenartige Querschnittsverengung 42. Dadurch wird die Suspension in starke Turbulenz versetzt, wodurch eine abrupte Änderung der Geschwindigkeits- und Druckverhältnisse innerhalb der Flüssigkeit bewirkt wird, was eine gute Durchmischung und somit eine Homogenisierung zur Folge hat. Anschließend durchläuft die Flüssigkeit einen kurzen Abschnitt mit konstantem Querschnitt 48, anschließend folgt eine allmähliche Querschnittserweiterung 45, wodurch das Geschwindigkeitsprofil gerichtet wird. Ein solches Querschnittsprofil kann in einem Rohrabschnitt eingebaut sein. Es kann als separates Bauteil ausgeführt werden, welches in einem konventionellen Rohr festlegbar ist. Vorzugsweise ist das Profil symmetrisch bezüglich der Längsachse eines solchen Rohrabschnittes. Dadurch, daß die Suspension mit einem entiang des Rohrquerschnitts ungleichmäßigen Geschwindigkeitsprofil auf die Querschnittsverengung 42 trifft, wird sie auch in Rotation versetzt. Dies trägt ebenfalls zu guten Vermischungen und Homogenisierung bei.
Prinzipiell sind Turbulenzerzeuger ohne bewegliche Teile vorzuziehen, da sie wartungsfrei arbeiten. Es ist jedoch auch denkbar, für diesen Zweck Turbulenzerzeuger zu konstruieren, welche nach einem anderen Prinzip als dem der abrupten Querschnittserweiterung bzw. Querschnittsverengung arbeiten. Die hier gezeigten Beispiele stellen nur besonders einfache und elegante Lösungen des vorliegenden Problems, nämlich der Homogenisierung und der Verflachung des Geschwindigkeitsprofils dar.