Stoffauflauf für Papier- und Kartonmaschinen Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf für Pa pier- und Kartonmaschinen, mit Mitteln zur Zufüh rung von Faserstoffsuspension zu einer Spaltöffnung, deren obere Begrenzung durch eine Lippe gebildet wird und von deren Unterseite ein endlos in sich ge schlossenes Siebband in Auslaufrichtung der Faser stoffsuspension von einer Brustwalze wegläuft.
Bekannt sind Stoffaufläufe mannigfachster Kon struktion, die im wesentlichen das Ziel verfolgen, die Papierstoffsuspension so zu führen, dass diese möglichst homogen auf das Sieb der Papiermaschine gelangt.
Stoffaufläufe haben in erster Linie den Zweck, die aus einer Rohrleitung austretende Suspension möglichst gleichmässig so zu verteilen, dass der Suspensionsstrom die Breite der Papiermaschine erreicht. Die Stromführung soll dabei so gestaltet sein, dass möglichst keine Turbulenz auftritt und keine Teilchenzusammenballungen möglich sind.
Die Nachteile aller bekannten Stoffaufläufe be stehen in der Hauptsache darin, dass die Suspension aus ihnen mit einem mehr oder minder stark aus geprägten parabolischen Strömungsprofil austritt. Das hat zur Folge, dass die Papierblattbildung auf dem Maschinensieb nicht gleichmässig ist. (Im allgemeinen ist die Papierbahn zu ihren Rändern hin dünner bei laminarer Strömung. Sie zeigt über die ganze Breite periodische Schwankungen bei turbulenter Strömung.) Ein weiterer Nachteil ergibt sich dadurch, dass die suspendierten Fasern in Bahnrichtung ausgerichtet werden. Dem arbeitet man mit mehr oder weniger Erfolg durch die Querschüttelung des Siebes entgegen.
Sehr schnell laufende Papiermaschinen zeigen diesen Nachteil weniger - oder es wird ihm eine weniger starke Beachtung geschenkt -, da bei turbulentem Austritt der Suspension die Gefahr der Ausrichtung der Fasern bedeutend kleiner ist. Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, dass die oben genannten Nachteile vermieden werden können, wenn man der Suspension nach ihrem Auftreten auf das Sieb einen Couetteschen Strömungs- charakter aufzwingt.
Eine Couettesche Strömung ist bekanntlich eine solche einer (zähen) Flüssigkeit zwischen zwei parallelen oder koaxialen Flächen, von denen die eine stillsteht.
Die Couettesche Strömung in ihrer linearen Aus artung sei anhand von Fig. 1 kurz dargelegt: Von den beiden planparallelen Platten 1 und 2 wird die Platte 1 mit der Geschwindigkeit U gegen über der Platte 2 bewegt.
Zwischen beiden Platten befindet sich eine Flüssig keit, dann bildet sich das Strömungsprofil 3 aus. Auf der Höhe y = h haften alle Teilchen gleich mässig an der oberen Platte und werden mit dieser fortgeführt. Für eine beliebige Höhe y ist die Ge schwindigkeit der Flüssigkeit dann
EMI0001.0028
Der erfindungsgemässe Stoffauflauf zeichnet sich in Anwendung der oben dargelegten Erkenntnis da durch aus, dass er anschliessend an eine zu den Zuführmitteln gehörende Leitung einen sich bis zur Spaltöffnung erstreckenden Kanal mit gleichbleiben dem Querschnitt aufweist, in dem sich das Sieb band bewegt.
Die Fig. 2, 3 und 4 der beiliegenden Zeichnung stellen schematisch ein erstes, zweites bzw. drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Stoff auflaufes dar.
In den Fig. 2 bis 4 ist mit 3 ein endlos in sich geschlossenes Siebband bezeichnet, das in dem durch Pfeil 4 angegebenen Sinne des Auslaufes der Faser- stoffsuspension aus einem Zufuhrstutzen 5 von einer Brustwalze 6 wegläuft. Der Stutzen bildet einen Teil der Mittel zur Zufuhr von Faserstoffsuspension, wie sie bei Stoffaufläufen von Papier- und Kar tonmaschinen üblich sind. Mit 7 ist eine Spaltöffnung bezeichnet, deren obere Begrenzung durch eine Lippe 8 bzw. 8a gebildet und von deren Unterseite das Siebband 3 in der Auslaufrichtung der Faserstoff suspension wegläuft.
Die Ausführungsform nach Fig.2 unterscheidet sich von bekannten Stoffaufläufen in folgendem: Die Spaltöffnung 7 liegt nicht über der Brustwalze 6, wo die Faserstoffsuspension den durch das parabolische Strömungsprofil 9 angegebenen Strömungscharakter hat, sondern am Austrittsende eines geradlinigen Kanals 10 mit gleichbleibendem Querschnitt (mit der flachrechteckigen Form der Spaltöffnung 7);
an der Unterseite dieses Kanals bewegt sich das Siebband 3 in Anlage am oberen Trum eines mindestens gleich breiten Bandes 11, das wasserundurchlässig ist und das mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Sieb band 3 über die Brustwalze 6 und eine unter der Spaltöffnung 7 befindliche Umlenkrolle 12 läuft, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die doppelt so gross zu sein hat wie die konstante mittlere Zufuhr geschwindigkeit der Faserstoffsuspension. Das be sagte obere Trum bildet somit die untere Wandung des Kanals 10 und ist mit der bewegten Platte 2 von Fig. 1 vergleichbar, während die flache Lippe 8 mit der stillstehenden Platte 1 vergleichbar ist.
Deshalb bildet sich in der durch den Kanal 10 fliessenden Faserstoffsuspension die Strömung von einer Rohr strömung mit dem typischen parabolischen Strömungs profil 9 zu einer Couetteschen Strömung mit dem typischen Strömungsprofil 13 um.
Es hat sich gezeigt, dass es auf diese Weise ge lingt, auf der ganzen Breite der Spaltöffnung (mit Ausnahme von ganz schmalen Randpartien) eine sehr weitgehend gleichmässige Austrittsgeschwindigkeit der Faserstoffsuspension und somit eine sehr gleich mässige Dicke des sich anschliessend auf dem Sieb band durch Abfluss des Wassers bildenden Papier- oder Kartonblattes zu erzielen.
Turbulenzerscheinun- gen, die am Einlauf des Kanals 10 (etwa über der Brustwalze 6) bei grossen Einlaufgeschwindigkeiten noch vorhanden sind, verschwinden praktisch voll ständig, dank der Ausbildung des Couetteschen Strö mungsbildes.
In der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die untere Wandung 14 des Kanals 10 durch die Kanalseiten- wände mit der die obere Kanalwandung bildenden flachen Lippe 8 verbunden und hat am Anfang des Kanals eine Ausnehmung, deren Wandungen so dicht wie möglich an die Brustwalze 6 anschliessen.
Das Siebband 3 gleitet im Bereich des Kanals 10 über die untere Kanalwandung 14 hinweg und hebt (da es ja sehr feinmaschig ist) die Reibung der Faserstoff suspension an dieser Kanalwandung 14 weitgehend auf; somit bildet es die bewegte Platte 2 und vor ausgesetzt; dass das Siebband wieder doppelt so schnell läuft wie die mittlere Eintrittsgeschwindig keit, wird der Faserstoffsuspension im Kanal 10 ein Couettescher Strömungscharakter aufgezwungen, mit dem oben erwähnten Resultat.
Wie schon eingangs der Beschreibung erwähnt, kommen Couettesche Strömungen nicht nur zwischen planparallelen Platten wie 1, 2 (Fig. 1) zustande, sondern auch zwischen koaxialen Flächen. Dies hat man sich im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 zunutze gemacht: die stillstehende Fläche besteht aus der Innenoberfläche der äusseren, zur Brustwalze 6 koaxialen und die Lippe 8 bildenden Wand des Ka nals 10a, und die bewegte Fläche besteht aus dem vom Siebband 3 umschlungenen Teil des Umfanges der Brustwalze 6.
Auch in diesem Ausführungsbei spiel wird der Faserstoffsuspension, die am Eintritt in den Kanal 10a das für Rohrströmung typische Strömungsprofil 9 hat oder noch turbulent ist, nach und nach der Couettesche Strömungscharakter aufge zwungen unter der Voraussetzung, dass die (der Lauf geschwindigkeit des Siebbandes 3 gleiche) Umfangs geschwindigkeit doppelt so gross ist wie die mittlere Eintrittsgeschwindigkeit der Faserstoffsuspension in den Kanal 10a.
In allen Ausführungen muss die in Laufrichtung des Siebbandes 3 gemessene Länge des Kanals 10 bzw. 10a genügend gross sein, um die Ausbildung der Couetteschen Strömung zu ermöglichen.