Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf mit einem Turbulenzerzeuger und einer Düse, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solcher Stoffauflauf dient der Erzeugung eines maschinenbreiten Suspensionsstrahls in einer der Herstellung einer Materialbahn dienenden Maschine. Bei der aus der Suspension gebildeten Materialbahn kann es sich insbesondere um eine Papier- oder Kartonbahn handeln. Ein entsprechender Stoffauflauf ist beispielsweise in der Druckschrift
Die Düsenräume der Stoffaufläufe können u. a. beispielsweise durch Lamellen unterteilt sein. Die derzeit eingesetzten Lamellen sind im Wesentlichen als ebene Platten ausgeführt.
Die Qualität des Papiers bzw. Kartons wird maßgeblich von Relativbewegungen zwischen der Faserstoffsuspension und dem bzw. den Sieben beeinflusst. So verbessern sich die Formation und der Burstdruck mit zunehmender Differenz zwischen Strahl- und Siebgeschwindigkeit (|v| = |vStrahl - vSieb|) bis zu einem Optimum. Andere Kennwerte wie z.B. SCTquer besitzen ihr Maximum etwa bei v = 0 m/min. Dies gilt unabhängig vom jeweiligen Formerkonzept.
Bei Papiermaschinen für graphische Papiere werden teilweise Schüttelböcke eingesetzt, um durch zusätzliche Scherbeanspruchung die Formation zu verbessern. Dies bringt nun aber den Nachteil mit sich, dass sich die Formation mit der zweifachen Schüttelfrequenz periodisch ändert. Beträgt die Schüttelfrequenz f beispielsweise 300 1/min und die Maschinengeschwindigkeit v beispielsweise 900 m/min, so bewegt sich das Sieb zwischen maximaler und minimaler Querbeschleunigung um 0,75 m weiter.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoffauflauf der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem Eigenschaften der erzeugten Faserstoffbahn, insbesondere Papier oder Karton, die eine verstärkte Faserausrichtung in Maschinenquerrichtung benötigen, verbessert werden können, ohne dabei die Eigenschaften spürbar zu beeinträchtigen, die von einer stärkeren Scherbeanspruchung der Faserstoffsuspension während der Blattbildung profitieren.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass wenigstens eine im Düsenraum vorgesehene Lamelle und/oder wenigstens ein im Düsenraum vorgesehenes Trennelement auf der Oberseite und/oder der Unterseite mit zumindest einer Leitschaufel versehen ist, die der Faserstoffsuspension im Düsenraum eine quer zur Maschinenlaufrichtung gerichtete Strömungskomponente einprägt.
Aufgrund dieser Ausbildung werden quer zur Maschinenlaufrichtung weisende Strömungskomponenten in der Faserstoffsuspension erzeugt, wodurch eine erhöhte Faserausrichtung in Maschinenquerrichtung erreicht wird. Durch die Querströmungen in der Faserstoffsuspension relativ zu dem bzw. den Sieben erhöhen sich die Querfestigkeiten. So setzen diese Querströmungen die Faserstoffsuspension zusätzlichen Scherbeanspruchungen aus, die vorhandene Faserflocken aufreißen und eine stärkere Faserausrichtung in Maschinenquerrichtung bewirken.
Vorteilhafterweise besitzt wenigstens eine Leitschaufel eine in Maschinenlaufrichtung zunehmende Höhe, wodurch Faserablagerungen an der Leitschaufel vermieden werden.
Eine jeweilige Leitschaufel kann in Maschinenlaufrichtung betrachtet vor dem stromabliegenden Lamellen- bzw. Trennelementende oder beispielsweise auch im Bereich dieses Lamellen- bzw. Trennelementendes angeordnet sein. Grundsätzlich sind beispielsweise auch solche Ausführungen denkbar, bei denen wenigstens eine Leitschaufel so am in Maschinenlaufrichtung betrachtet stromabliegenden Lamellen- bzw. Trennelementende angeordnet und/oder ausgeführt ist, das eine betreffende Strömungsumlenkung in Querrichtung erst nach dem Lamellen- bzw. Trennelementende erfolgt.
Grundsätzlich ist auf der Oberseite und/oder auf der Unterseite der Lamelle bzw. des Trennelements jeweils wenigstens eine Leitschaufel vorgesehen. Es sind somit Ausführungen denkbar, bei denen nur auf der Oberseite, nur auf der Unterseite oder sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite der Lamelle bzw. des Trennelements jeweils wenigstens eine Leitschaufel vorgesehen ist.
Vorteilhafterweise sind auf der Oberseite und auf der Unterseite der Lamelle bzw. des Trennelements vorgesehene Leitschaufeln zumindest teilweise unmittelbar übereinander angeordnet.
Grundsätzlich sind auch solche Ausführungen denkbar, bei denen auf der Oberseite und auf der Unterseite der Lamelle bzw. des Trennelements vorgesehene Leitschaufeln zumindest teilweise in Querrichtung gegeneinander versetzt sind.
Grundsätzlich können auch verschiedenen Lamellen und/oder Trennelementen und/oder einerseits einer Lamelle und andererseits einem Trennelement zugeordnete Leitschaufeln zumindest teilweise unmittelbar übereinander angeordnet sein.
Verschiedenen Lamellen und/oder Trennelementen und/oder einerseits einer Lamelle und andererseits einem Trennelement zugeordnete Leitschaufeln können zumindest teilweise auch in Querrichtung gegeneinander versetzt sein.
In übereinanderliegenden Ebenen vorgesehene Leitschaufeln können mit ihrem der Umlenkung dienenden Abschnitt zumindest teilweise in unterschiedliche oder entgegengesetzte Richtungen weisen. Grundsätzlich sind jedoch auch solche Ausführungen denkbar, bei denen in übereinanderliegenden Ebenen vorgesehene Leitschaufeln zumindest teilweise in die gleiche Richtung weisen.
In bestimmten Fällen ist es auch von Vorteil, wenn in übereineinaderliegenden Ebenen vorgesehene Leitschaufeln alternierend in unterschiedliche oder entgegengesetzte Richtungen weisen. Dabei kann beispielsweise von Ebene zu Ebene jeweils eine Richtungsumkehr erfolgen, oder es kann für zumindest zwei aufei n-anderfolgende Ebenen auch eine gleiche Ausrichtung der betreffenden Leitschaufeln vorgesehen sein. In den verschiedenen Ebenen werden also je nach der Ausrichtung der Leitschaufeln gleichgerichtete Querströmungen oder einander entgegengesetzte Querströmungen erzeugt.
Sind mehrere Lamellen und/oder mehrere Trennelemente vorgesehen, so ist gemäß einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform lediglich ein Teil der Lamellen bzw. Trennelemente jeweils mit wenigstens einer Leitschaufel versehen. Grundsätzlich sind jedoch auch solche Ausführungen denkbar, bei denen alle Lamellen bzw. alle Trennelemente jeweils mit wenigstens einer Leitschaufel versehen sind.
Die Teilung der Leitschaufeln kann insbesondere in Abhängigkeit von der Teilung der Turbulenzkanäle des Turbulenzerzeugers gewählt sein. So kann die Teilung der Leitschaufeln beispielsweise einem ganzzahligen Vielfachen oder einem ganzzahligen Bruch (... 3, 2, 1, 1/2, 1/3, ¼, ...) der Teilung der Turbulenzkanäle des Turbulenzerzeugers entsprechen. Die Teilung der Leitschaufeln kann also insbesondere auch gleich der Teilung der Turbulenzkanäle des Turbulenzerzeugers sein.
Die Leitschaufeln können in Maschinenlaufrichtung betrachtet mit den Turbulenzkanälen des Turbulenzerzeugers fluchten oder gegenüber diesen Turbulenzkanälen in Querrichtung versetzt sein. Im letzteren Fall kann der Versatz beispielsweise der halben Teilung der Turbulenzkanäle des Turbulenzerzeugers entsprechen.
Grundsätzlich kann die Teilung der Leitschaufeln jedoch auch unabhängig von der Teilung der Turbulenzkanäle des Turbulenzerzeugers gewählt sein.
Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stoffauflaufs ist eine jeweilige Leitschaufel so angeordnet und/oder ausgeführt, dass sich für die Faserstoffsuspension innerhalb des Düsenraums keine Staustelle ergibt. Dabei können die Leitschaufeln beispielsweise zwischen Turbulenzkanalspalten des Turbulenzerzeugers angeordnet sein. Eine An- und/oder Ablagerung von Fasern, Füllstoff, Feinstoff, Schmutz und/oder dergleichen wird somit vermieden.
Vorteilhafterweise ist wenigstens eine horizontale Lamelle bzw. ein horizontales Trennelement mit zumindest einer Leitschaufel versehen. Grundsätzlich sind jedoch auch solche Ausführungen denkbar, bei denen wenigstens eine vertikale Lamelle mit zumindest einer Leitschaufel versehen ist.
Die Lamelle bzw. das Trennelement kann sich insbesondere ausgehend vom Turbulenzerzeuger in den Düsenraum erstrecken.
Eine jeweilige Lamelle bzw. ein jeweiliges Trennelement ist vorzugsweise so ausgeführt, dass durch die Leitschaufeln eingeleitete Kräfte aufgenommen und an haltende Elemente des Stoffauflaufs, wie z.B. den Turbulenzerzeuger, eine den Düsenraum begrenzende Seitenwand, eine separate Abstützung und/oder dergleichen, abgegeben werden.
Weisen beispielsweise auf der Oberseite und auf der Unterseite einer jeweiligen Lamelle bzw. eines jeweiligen Trennelements vorgesehene Leit- oder Umlenkschaufeln in entgegengesetzte Richtung, so heben sich die Reaktionskräfte in Maschinenquerrichtung auf.
Der Stoffauflauf kann als Einschicht- oder auch als Mehrschicht-Stoffauflauf ausgeführt sein.
Bei den jeweiligen Trennelementen kann es sich insbesondere um feste Trennelemente handeln.
Die Anzahl der im Stoffauflauf eingesetzten Lamellen kann insbesondere von der Anzahl der Turbulenzkanalzeilen des Turbulenzerzeugers bzw. des an den Düsenraum angrenzenden Turbulenzblocks abhängig sein.
Die Leit- oder Umlenkschaufeln können insbesondere auch einen geraden, in Maschinenlaufrichtung verlaufenden Abschnitt ohne Umlenkwirkung aufweisen.
Zwischen einer jeweiligen seitlichen Düsenwand und einer jeweiligen Lamelle kann ein Randspalt vorgesehen sein.
Die äußeren Leitschaufeln können zum jeweiligen Rand der Lamelle bzw. des Trennelements einen vorgebbaren Abstand aufweisen. Dabei können die Abstä n-de auf der Führerseite und der Triebseite unterschiedlich oder gleich sein.
Die Intensität der erzeugten Querströmung hängt ab von der Geometrie der Schaufeln (insbesondere Länge, Höhe und gegenseitiger Abstand der Schaufeln, Winkel der Schaufeln am Ende bezogen auf die Maschinenlaufrichtung), der Lage der Schaufeln im Düsenraum zwischen dem Turbulenzerzeuger bzw. dem an den Düsenraum angrenzenden Turbulenzblock und der Blende, wobei die Strömungsgeschwindigkeit am Turbulenzerzeuger bzw. Turbulenzblock niedriger ist als an der Blende.
Sind mehrere Lamellen in den Stoffauflauf eingebaut, so können, wie bereits erwähnt, alle oder nur ein Teil davon in der angegebenen Weise mit wenigstens einer Leit- oder Umlenkschaufel versehen sein.
Die Lamellenenden können eine beliebige Spitzenkontur, z.B. jede beliebige herkömmliche Spitzenkontur, aufweisen. Es sind beliebige Lamellenaufhängungen und insbesondere beliebige herkömmliche Lamellenaufhängungen denkbar. Auch im übrigen ist eine Kombination der erfindungsgemäßen Lamellenausführung mit den bisher üblichen Lamellenausführungen, z.B. Gelenk innerhalb der Lamelle usw., denkbar.
Grundsätzlich sind beispielsweise auch solche Ausführungen denkbar, bei denen in Querrichtung nebeneinander angeordnete Leitschaufeln in Maschinenlaufrichtung gegeneinander versetzt sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
Figur 1 zeigt in schematischer Draufsicht einen Teil einer in einem Düsenraum 10 eines Stoffauflaufs 12 vorgesehenen Lamelle 14, die sich ausgehend von einem Turbulenzerzeuger 16 bzw. Turbulenzblock in den Düsenraum 10 erstreckt.
Der Düsenraum ist seitlich durch Düsenwände 18 begrenzt, von denen in der Figur 1 lediglich eine zu erkennen ist. Im Bereich des Austrittsspaltes der betreffenden Düse 20 ist eine Blende 22 vorgesehen.
In dieser Figur 1 ist die Strömungs- oder Maschinenlaufrichtung mit "MD" und die Maschinenquerrichtung mit "QD" angegeben.
Die Lamelle 14 ist mit Leit- oder Umlenkschaufeln 24 versehen, die der Faserstoffsuspension im Düsenraum 10 eine quer zur Maschinenlaufrichtung MD gerichtete Strömungskomponente 26 einprägt. Die betreffende Strömungskomponente 26 weist also in Maschinenquerrichtung QD. Eine Drall- oder Drehströmung wird hier nicht erzeugt.
Wie anhand der Figur 1 zu erkennen ist, sind die Leitschaufeln 24 im Bereich des in Maschinenlaufrichtung MD betrachtet stromabliegenden Endes 28 der Lamelle 14 angeordnet.
In der Figur 1 sind bestimmte Größen wie folgt bezeichnet:
Die betreffenden Größen können beispielsweise die folgenden Werte besitzen:
Die Leitschaufeln 24 können insbesondere auch an einem Trennelement, insbesondere festen Trennelement vorgesehen sein.
Figur 2 zeigt in jeweils schematischer Darstellung unterschiedliche Paarungen von auf der Oberseite und der Unterseite einer Lamelle 14 angeordneten Leitschaufeln 24.
Dabei ist in Figur 2a zunächst nochmals eine schematische Draufsicht eines Teils der betreffenden, mit den Leitschaufeln 24 versehenen Lamelle 14 gezeigt.
In der Darstellung gemäß Figur 2b weisen die umgebogenen aktiven Enden der beiden auf der Oberseite bzw. der Unterseite der Lamelle 14 angeordneten Leitschaufeln 24 in die gleiche Richtung.
Dagegen weisen die umgebogenen aktiven Enden dieser Leitschaufeln 24 in der Darstellung gemäß Figur 2c in entgegengesetzte Richtungen.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2d sind die betreffenden auf der Oberseite bzw. der Unterseite der Lamelle 14 angeordneten Leitschaufeln 24 in Querrichtung um einen Betrag V gegeneinander versetzt.
Figur 3 zeigt in schematischer Draufsicht einen Teil einer Lamelle 14 mit in Maschinenlaufrichtung MD gegeneinander versetzten Leitschaufeln 24.
Mit ist wieder der Winkel zwischen dem jeweiligen Schaufelende und der Maschinenlaufrichtung MD angegeben. Dieser Winkel kann für die verschiedenen Leitschaufeln 24 zumindest teilweise unterschiedlich oder auch gleich sein.
Figur 4 zeigt in schematischer Teildarstellung einen Stoffauflauf 12 mit mehreren übereinander angeordneten Lamellen 14, deren Leitschaufeln 24 von Lamelle zu Lamelle am betreffenden aktiven Ende abwechselnd in unterschiedliche Richtungen weisen.
Wie sich insbesondere aus den Figuren 2 bis 4 ergibt, können die Leitschaufeln 24 beispielsweise vor dem Lamellenende 28 (vgl. insbesondere Figur 3), im Bereich dieses Lamellenendes 28 oder so am Lamellenende 28 vorgesehen sein, dass die Umlenkung der Suspensionsströmung erst nach dem Lamellenende erfolgt.
Die Leitschaufeln von übereinander angeordneten Lamellen 14 können beispielsweise in die gleiche Richtung oder alternierend in unterschiedliche Richtu n-gen weisen, oder sie können nach beliebigen anderen Mustern (z.B. : + - +, ...) angeordnet sein, wobei "+" z.B. eine Umlenkung nach rechts und "-" eine Umlenkung nach links oder umgekehrt bedeutet.
Lamellen 14 mit Leitschaufeln 24 können beispielsweise gemeinsam mit Lamellen 14 ohne Leitschaufeln 24 verwendet werden (z.B. "ohne + - ohne" ...).
Sind mehrere Lamellen 14 in den Stoffauflauf eingebaut, so können beispielsweise alle, ein Teil davon oder nur eine erfindungsgemäß mit Leitschaufeln ausgeführt sein.
Es sind beliebige Kombinationen möglich mit allen von Lamellen bekannten Spitzenkonturen, mit allen bekannten Lamellenaufhängungen und/oder mit allen bisher bekannten Lamellenausführungen (z.B. mit Gelenk innerhalb der Lamelle usw.).
Die Teilung der Leitschaufeln 24 kann beispielsweise von der Teilung des Turbulenzeinsatzes abhängig sein und beispielsweise einem ganzzahligen Vielfachen bzw. einem ganzzahligen Buch dieser Teilung des Turbulenzeinsatzes (..., 3, 2, 1, 1/2, 1/3, ¼, ...) entsprechen. Bei einer gleichen Teilung des Turbulenzeinsatzes und der Leitschaufeln können die Schaufeln der Lamelle entweder fluchtend zur Austrittsgeometrie des Turbulenzblocks angeordnet oder gegenüber dieser versetzt sein. Bei einem Versatz ist vorzugsweise ein der halben Teilung des Turbulenzeinsatzes entsprechender Versatz vorgesehen. Grundsätzlich kann die Teilung der Leitschaufeln jedoch auch unabhängig von der Teilung des Turbulenzeinsatzes sein.
Figur 5 zeigt in schematischer, geschnittener Teildarstellung einen Stoffauflauf 12 mit Leitschaufeln 24 mit einer in Maschinenlaufrichtung MD allmählich zunehmenden Höhe h, wodurch Faserablagerungen an den Leitschaufeln 24 verhindert werden.
In dieser Figur 5 ist überdies auch wieder der Turbulenzerzeuger bzw. letzte Turbulenzblock 16 sowie die im Bereich des Austrittsspaltes vorgesehene Blende 22 zu erkennen.
Wie bereits erwähnt, können die Leitschaufeln 24 beispielsweise an einer Lamelle 14, wie im vorliegenden Fall, oder an einem insbesondere festen Trennelement vorgesehen sein.
Figur 6 zeigt eine schematische Draufsicht einer mit entsprechenden Leitschaufeln 24 versehenen Lamelle 14 des Stoffauflaufs 12 gemäß Figur 5. Anhand dieser Figur 6 sind insbesondere auch nochmals die geraden, sich in Maschinenlaufrichtung MD erstreckenden Abschnitte 24' und die gekrümmten Abschnitte 24" der Leitschaufeln 24 zu erkennen.
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