DE4136531A1 - Stoffauflauf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoffauflauf für eine Papier­ maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Erzeugung einer qualitativ hochwertigen Papierbahn ist es erforderlich, daß die den Auslaufspalt des Stoffauflaufs verlassende Stoffsuspension, die beispielsweise einen Wasser­ anteil von über 90% aufweist, in möglichst homogener Form vorliegt. Von Bedeutung ist hierbei vor allem eine gleich­ mäßige Dichte über die gesamte Papierbahn.

Zur Vermeidung von Flockenbildung innerhalb der Stoffsuspen­ sion und zum Aufbrechen bereits entstandener Verflockungen werden zwei verschiedene Typen von Stoffaufläufen einge­ setzt, die unter den Bezeichnungen hydraulische Stoffaufläu­ fe und Lochwalzen-Stoffaufläufe bekannt geworden sind.

Bei einem hydraulischen Stoffauflauf wird die über den Ver­ teiler zugeführte Stoffsuspension einem stationären Turbu­ lenzerzeuger zugeführt. Zum Beispiel kann sie mit erhöhter Geschwindigkeit durch eine Vielzahl von Ausflußkanälen gelei­ tet werden, die sich stufenartig erweiternde Durchmesser auf­ weisen. An den Stufen erfährt die Stoffsuspension eine plötzliche Volumenausweitung. Infolge der an den Stufen auf­ tretenden Scherkräfte wird ein Auseinanderreißen der Flocken bewirkt.

Hydraulische Stoffaufläufe haben den Vorteil, daß vor allem bei langen Fasern und hohen Stoffdichten eine sehr homogene Konsistenz der den Auslaufspalt verlassenden Stoffsuspension erreicht werden kann, haben jedoch den Nachteil, daß bei kur­ zen Fasern und niedrigen Stoffdichten die Inhomogenitäten insbesondere in der Form von härteren Flocken stark anstei­ gen, was zu einer kernigen, griesigen Konsistenz der Papier­ bahn führen und die Bedruckeigenschaften verschlechtern kann.

Weiterhin ist es bekannt, innerhalb des Beruhigungsraums oberhalb der freien Oberfläche der Stoffsuspension einen Ex­ pansionsraum vorzusehen, so daß die Höhe des Stoffsuspen­ sionsspiegels im Beruhigungsraum variiert werden kann. Dies kann bekannterweise durch Erzeugung eines Unter- oder Über­ drucks innerhalb des Expansionsraums bewirkt werden und be­ einflußt den Massendurchsatz durch den Auslaufspalt.

Die Ausflußkanäle sind bei den bekannten Stoffaufläufen ent­ weder weitgehend parallel oder in einem kleinen Winkel zum Boden des Beruhigungsraums ausgerichtet oder münden versetzt zur freien Oberfläche in einen vor dem Beruhigungsraum ange­ ordneten Zuführkanal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoffauflauf der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher die Erzeu­ gung einer hochwertigen Papierbahn über einen möglichst großen Einsatzbereich ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen.

Beim erfindungsgemäßen Stoffauflauf kann die Stoffsuspension nicht in gerader Richtung vom Turbulenzerzeuger zum Auslauf­ spalt gelangen, sondern strömt innerhalb des Beruhigungs­ raums zumindest teilweise vorerst in Richtung der freien Oberfläche, so daß die in Längsrichtung der Ausflußkanäle und damit gegen die freie Oberfläche gerichteten starken Strömungsturbulenzen und Druckschwankungen an der freien Oberfläche auslaufen und vom darüberliegenden Expansionsraum gewissermaßen absorbiert werden. Nach der erforderlichen Umlenkung der Stoffsuspensionsströmung innerhalb des Beruhi­ gungsraums sind deshalb innerhalb der Strömung nur sehr ge­ ringe Anteile von Strömungsturbulenzen vorhanden, die in Richtung des Auslaufspalts weitergegeben werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Stoffauflauf ist es somit möglich, eine sehr ruhige Strömung im Bereich des Auslaufspalts und damit auf dem nachfolgenden Sieb eine Papierbahn mit sehr geringen Massenschwankungen zu erzeugen.

Die Umlenkung, die die Stoffsuspension im Beruhigungsraum erfährt, ist um so größer, je kleiner der Winkel ist, den die Ausflußkanäle mit dem Boden des Beruhigungsraums ein­ schließen. Wichtig ist hierbei, daß auch bei einer 120°-An­ ordnung die Stoffsuspension eine beträchtliche Umlenkung er­ fährt und nicht direkt zum Auslaufspalt strömen kann. Bei einer Anordnung der Ausflußkanäle in einem Winkel von 89° bis 45° zum Boden des Beruhigungsraums weist die aus den Aus­ flußkanälen nachströmende Stoffsuspension sogar eine Rich­ tungskomponente entgegen der Auslaufrichtung aus dem Auslauf­ spalt auf, wodurch im Beruhigungsraum eine starke, die sto­ chastische Verteilung der Fasern fördernde Umlenkung der Sus­ pensionsströmung erfolgt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung be­ steht der stationäre hydraulische Turbulenzerzeuger aus ei­ nem Stufendiffusorblock mit ein bis zehn Reihen von in Strö­ mungsrichtung sich zumindest lokal stufenartig erweiternden Ausflußkanälen, wobei sowohl die Ausflußkanäle innerhalb je­ der Reihe als auch - im Falle von mehreren Reihen - die ein­ zelnen Reihen zueinander parallel verlaufen. Hierdurch läßt sich eine sehr gleichmäßige Verteilung der Stoffsuspension innerhalb des Beruhigungsraums erreichen, wobei unerwünschte Zusammenballungen innerhalb der Stoffsuspension an den Stu­ fen der Ausflußkanäle durch die dort stattfindende plötzli­ che Volumenausdehnung auseinandergerissen werden.

Eine gezielte Beeinflussung des Strömungsprofils innerhalb des Beruhigungsraums und Düsenkanals läßt sich erreichen, wenn gemäß einer Ausführungsvariante mindestens zwei Reihen von Ausflußkanälen zueinander konvergent oder divergent ver­ laufen.

Vorteilhafterweise ist der stationäre hydraulische Turbulenz­ erzeuger an dem zum Auslaufspalt entfernten Ende des Beruhi­ gungsraums angeordnet. Bei einer derartigen Anordnung kann eine ausreichend lange Beruhigungsstrecke zum Abklingen von Turbulenzen geschaffen werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist im Beruhigungs­ raum und/oder Düsenkanal mindestens ein von der Stoffsus­ pension durchströmbares Einsatzteil in der Form einer Loch­ walze, Stabwalze oder Lochplatte vorgesehen. Durch den zu­ sätzlichen Einsatz einer Loch- oder Stabwalze lassen sich die vorteilhaften Eigenschaften des hydraulischen Stoffauf­ laufs bei langen Fasern und hohen Stoffdichten mit den vor­ teilhaften Eigenschaften eines Loch- oder Stabwalzen-Stoff­ auflaufs bei kurzen Faserlängen und langsamen Strömungs­ geschwindigkeiten kombinieren. Hierdurch ist es möglich, bei den verschiedensten Strömungsgeschwindigkeiten und Faserlängen Bahngewichtsschwankungen weitgehend zu vermeiden und gleichzeitig eine gleichmäßig weiche Konsistenz der Stoffsuspension zu erzielen.

Hinsichtlich einer möglichen Rückflockung ist es von Vor­ teil, wenn die Ausflußkanäle gemäß einer besonderen Ausfüh­ rungsform der Erfindung zumindest im wesentlichen zu einer benachbarten Loch- oder Stabwalze hin ausgerichtet sind.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind zur Führung verschiedener Stoffsuspensionen innerhalb des Stoffauflaufs mehrere voneinander getrennte Verteiler, Turbu­ lenzerzeuger und zumindest zum Teil übereinanderliegende Be­ ruhigungsräume vorgesehen. Eine derartige Anordnung ist er­ forderlich, wenn eine Papierbahn mit mehreren Schichten un­ terschiedlicher Zusammensetzung hergestellt werden soll.

Die einzelnen Verteiler, Turbulenzerzeuger und Beruhigungs­ räume können dabei den gleichen Aufbau haben wie bei einem einschichtigen Stoffauflauf. Insbesondere kann in jedem Beruhigungsraum mindestens ein durchströmbares Einsatzteil vorgesehen sein.

Im Gegensatz hierzu ist es jedoch auch möglich, für mehrere Beruhigungsräume ein gemeinsames, sich in diese Beruhigungs­ räume erstreckendes durchströmbares Einsatzteil vorzusehen. Hierbei wird durch besondere Führungs- und Abdichtungsmittel verhindert, daß eine Vermischung der verschiedenen Stoffsus­ pensionen an dem durchströmbaren Einsatzteil stattfindet.

Die Stoffsuspension kann innerhalb des Beruhigungsraums und Expansionsraums einem Unter- oder Überdruck in bezug auf die Umgebung ausgesetzt sein, um die Spiegelhöhe der Stoffsuspen­ sion innerhalb des Beruhigungsraums und den Massendurchsatz durch den Auslaufspalt variieren zu können.

Vorteilhafterweise ist die Umlenkung der Stoffsuspension im Beruhigungsraum durch eine verstellbare Rückwand des Stoff­ auflaufs veränderbar. Hierdurch läßt sich das Strömungspro­ fil der Suspensionsströmung innerhalb des Beruhigungsraums in gewünschter Weise, beispielsweise hinsichtlich minimaler Strömungsturbulenzen, beeinflussen.

Weitere vorteilhafte Ausbildungsformen und Ausführungsvarian­ ten der Erfindung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines erfin­ dungsgemäßen Stoffauflaufs mit einem drei­ reihigen Stufendiffusorblock und zwei Loch­ walzen,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht des Stoffauf­ laufs von Fig. 1 in verkleinertem Maßstab ohne linke Lochwalze,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer Ausfüh­ rungsvariante mit einem einreihigen Stufen­ diffursorblock, einer Lochwalze und einem Stoffsuspensions-Überlauf,

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht einer weite­ ren Ausführungsform mit einem zwischen zwei Lochwalzen in den Beruhigungsraum mündenden Stufendiffusorblock,

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer Ausfüh­ rungsvariante, bei der die Stoffsuspension in einer zur Auslaufrichtung teilweise entge­ gengesetzten Richtung in den Beruhigungsraum eingeleitet wird,

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht einer Ausfüh­ rungsvariante zur Erzeugung einer zweischich­ tigen Papierbahn mit einer Lochwalze pro Beruhigungsraum,

Fig. 7 eine schematische Seitenansicht einer Ausfüh­ rungsvariante von Fig. 6 mit einer einzigen Lochwalze für zwei Beruhigungsräume,

Fig. 8 eine schematische Seitenansicht einer Ausfüh­ rungsvariante von Fig. 6 mit getrennten Druckräumen für jeden Beruhigungsraum,

Fig. 9 eine Draufsicht des Stoffauflaufs von Fig. 8,

Fig. 10 eine schematische Seitenansicht einer Ausfüh­ rungsvariante mit in einen Diffusorraum mün­ denden Ausflußkanälen,

Fig. 11 eine schematische Seitenansicht einer Ausfüh­ rungsvariante mit einer verstellbaren Rück­ wand, und

Fig. 12 eine schematische Seitenansicht einer Ausfüh­ rungsvariante mit unterschiedliche Strömungs­ querschnitte aufweisenden Ausflußkanälen.

Aus den Fig. 1 und 2 ist ein Stoffauflauf 1 mit einem Verteiler 2, einem stationären hydraulischen Turbulenzerzeu­ ger in der Form eines Stufendiffusorblocks 3 sowie ein Be­ ruhigungsraum 4 ersichtlich, in dem sich eine Stoffsuspen­ sion 5 bis zur Höhe ihrer freien Oberfläche 6 befindet.

Der Verteiler 2 dient zur Zuführung und zum Verteilen der Stoffsuspension 5 über die gesamte Breite der Papiermaschine und weist hierzu einen Zuflußkanal 7 auf, dessen Durchmesser an seiner Zuflußseite 8 größer ist als an seiner Abfluß­ seite 9.

Der Stufendiffusorblock 3 ist senkrecht oberhalb des Vertei­ lers 2 bzw. des Zuflußkanals 7 angeordnet und weist drei pa­ rallele Reihen von vertikal ausgerichteten Ausflußkanälen 10 auf. Die drei Reihen von Ausflußkanälen 10 erstrecken sich über die gesamte Breite des Beruhigungsraums 4 (Fig. 2) und münden nahe der in Fig. 1 gezeigten linken Seitenwand des Beruhigungsraums 4 in diesen. Bei den Ausflußkanälen 10 handelt es sich um im Durchmesser gestufte zylindrische Bohrungen, wobei der dem Beruhigungsraum 4 benachbarte Abschnitt einen größeren Durchmesser aufweist als der dem Zuführkanal 7 zugewandte Abschnitt. Die Ausflußkanäle 10 bzw. ihre Längsachsen schließen mit dem horizontalen Boden 11 des Beruhigungsraums 4 einen Winkel α von 90° ein.

In dem Beruhigungsraum 4 sind zwei parallele, horizontal be­ abstandete Lochwalzen 12, 13 vorgesehen, wobei die linke Lochwalze 12 unmittelbar oberhalb des Stufendiffusorblocks 3 mittig zu diesem und die Lochwalze 13 unmittelbar vor einem Düsenkanal 14 angeordnet ist. Die linke Lochwalze 12 ist in Fig. 2 nicht dargestellt, um die Draufsicht auf die darun­ terliegenden Ausflußkanäle 10 zu ermöglichen.

Der horizontale Abstand L einer durch die Drehachse der rech­ ten Lochwalze 13 gehenden Vertikalebene und einer durch die Drehachse der linken Lochwalze 12 und damit durch die Mitte des Stufendiffusorblocks 3 und die Mitte des Zuführkanals 7 gehenden Vertikalebene ist größer oder gleich dem 10- bis 35fachen des Durchmessers d der in den Beruhigungsraum 4 mündenden Ausflußkanäle 10, wobei dieser Durchmesser d 10 mm bis 50 mm beträgt. Die Höhe der freien Oberfläche 6 über dem Boden 11 des Beruhigungsraums 4 beträgt das 5- bis 20fache dieses Durchmessers d.

Der Beruhigungsraum 4 weist in seinem oberen Bereich einen Expansionsraum 15 auf, so daß durch Veränderung des Druckes innerhalb des Expansionsraums die Spiegelhöhe der Stoffsus­ pension und damit der Massendurchsatz durch den Düsenka­ nal 14 verändert werden kann. So kann durch erhöhten Druck die Spiegelhöhe gesenkt werden, wodurch der Massendurchsatz erhöht wird. Soll mit kleinen Durchsätzen gefahren werden, so wird der Druck im Expansionsraum entsprechend vermindert.

Das im Expansionsraum vorgesehene Luftpolster wirkt außerdem als Dämpfungselement für Strömungsturbulenzen.

Der Düsenkanal 14 ist auf der Abflußseite des Beruhigungs­ raums 4 angeordnet und wird nach unten durch den Boden 11 und nach oben durch ein abfallendes Lippenteil 17 begrenzt, so daß der Düsenkanal 14 einen keilförmigen Querschnitt aufweist.

Die Stoffsuspension 5 tritt über einen am Ende des Düsenka­ nals 14 angeordneten Auslaufspalt 18 aus dem Beruhigungs­ raum 4 aus und gelangt von dort auf ein Sieb 19, welches um eine Umlenkwalze 20 mit horizontaler Drehachse geführt ist.

Aufgrund dieser Anordnung erfährt die zunächst mit einer relativ hohen Geschwindigkeit durch die Ausflußkanäle 10 nach oben strömende Stoffsuspension 5 an den Stufen eine plötzliche Volumenausdehnung, die aufgrund der auftretenden Scherkräfte ein Auseinanderreißen von Faserballen und -flocken bewirkt. Durch die Lochwalze 12 wird anschließend eine Rückflockung innerhalb des Beruhigungsraums vermieden und eine Homogenisierung der Stoffsuspension 5 erreicht.

Ein großer Teil von Druckschwankungen und Strömungsturbulen­ zen innerhalb der Suspensionsströmung setzen sich dabei von den Ausflußkanälen 10 in Richtung der freien Oberfläche 6 fort und laufen dort aus. Nach der erforderlichen 90°-Umlenkung der Stoffsuspensionsströmung wird deshalb nur ein sehr geringer Teil von Strömungsturbulenzen in Richtung des Düsenkanals 14 weitergeleitet, wobei die Lochwalze 13 eine weitere Rückflockung verhindert und zur weiteren Homogenisierung der Stoffsuspension beiträgt.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsvariante eines Stoffauflaufs mit einem Stufendiffusorblock 3 ersichtlich, welcher nur eine einzige Reihe von vertikal ausgerichteten Ausflußkanä­ len 10′ mit drei sich in Strömungsrichtung stufenartig erwei­ ternden Durchmessern aufweist. Im Beruhigungsraum 4 befin­ det sich lediglich eine einzelne Lochwalze 13 vor dem Düsen­ kanal 14. Die Mündungsöffnungen der Ausflußkanäle 10′ lie­ gen somit unmittelbar gegenüber der freien Oberfläche 6, wo­ durch unerwünschte Turbulenzen und Druckschwankungen wir­ kungsvoll reduziert werden können.

Die Höhe des Stoffsuspensionsspiegels im Beruhigungsraum 4 kann bei dieser Ausführungsvariante mittels eines schemati­ siert dargestellten Überlaufs 21 eingestellt werden, welcher beispielsweise aus einem höhenverstellbaren Schieber beste­ hen kann, der sich über die gesamte Breite des Beruhigungs­ raums erstreckt.

Fig. 4 zeigt einen Stoffauflauf mit einem einreihigen, sich wiederum zum Boden 11 des Beruhigungsraums 4 senkrecht er­ streckenden Stufendiffusorblock 3, der in horizontaler Rich­ tung gesehen, zwischen den Lochwalzen 12 und 13 in den Be­ ruhigungsraum 4 mündet. Die Einstellung der Höhe des Stoff­ suspensionsspiegels erfolgt mittels eines Überlaufs 21′, der innerhalb des Beruhigungsraums 4 parallel zu dessen linker Seitenwand verläuft und an dieser befestigt ist.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Stoffauflauf sind die Ausfluß­ kanäle 10′ des Stufendiffusorblocks 3 in einem Winkel α von 45° zum Boden 11 des Beruhigungsraums 4 angeordnet. Es wird hier somit ein Gegenstromprinzip verwirklicht, d. h. die Stoffsuspenionsströmung weist eine horizontale Richtungskom­ ponente auf, die entgegengesetzt zur horizontalen Ausström­ richtung ist, wie sie im Auslaufspalt 18 vorliegt. Weiter­ hin ist die aus dem Stufendiffusorblock 3 austretende Stoff­ suspensionsströmung gegen die bei dieser Ausführungsvariante geradlinig vor den Mündungsöffnungen der Ausflußkanäle 10′ angeordnete Lochwalze 12 gerichtet. Die zweite Lochwalze 13 befindet sich im Übergangsbereich zwischen dem Beruhigungs­ raum 4 und dem Düsenkanals 14.

Die Austrittsöffnungen der Ausflußkanäle 10′ sind hier unter­ halb des Bodens 11 angeordnet, so daß die Höhe H′ des Stoff­ suspensionsspiegels über den Austrittsöffnungen größer ist als die Höhe H des Stoffsuspensionsspiegels über dem Boden 11.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Zweischicht- Stoffauflauf, mit dem eine zweilagige Papierbahn mit unter­ schiedlicher Schichtzusammensetzung hergestellt werden kann. Hierzu sind zwei nebeneinanderliegende Verteiler 2a, 2b und Stufendiffusorblöcke 3a, 3b vorgesehen, deren vertikal ausge­ richtete Ausflußkanäle 10 in getrennte Beruhigungsräume 4a, 4b münden. Der Beruhigungsraum 4b liegt größtenteils ober­ halb des Beruhigungsraums 4a und weist im oberen Bereich den Expansionsraum 15 auf. Der Beruhigungsraum 4a ist dagegen kanalartig ohne Expansionsraum ausgebildet.

In jedem Beruhigungsraum 4a, 4b ist eine einzelne Lochwal­ ze 13a, 13b unmittelbar vor dem zugeordneten Düsenkanal 14a, 14b angeordnet. Die beiden Lochwalzen 13a, 13b liegen senk­ recht übereinander.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsvariante eines zweischichtigen Stoffauflaufs, bei dem lediglich eine einzige Lochwalze 13 vorgesehen ist, die sich jedoch in beide Beruhigungsräu­ me 4a, 4b erstreckt. Die Drehachse dieser Lochwalze 13 liegt in derselben Ebene wie eine horizontale Trennwand 22, welche die beiden Beruhigungsräume 4a, 4b voneinander trennt.

Die Stoffsuspensionen strömen hier vom Beruhigungsraum 4a bzw. 4b über zugeordnete Düsenkanäle 14a bzw. 14b zu Auslauf­ spalten 18a bzw. 18b. Die Düsenkanäle 14a und 14b sind da­ bei durch eine zwischen dem Boden 11 und dem Lippenteil 17 angeordnete und schwenkbar gelagerte Düsenkanal-Trennwand 23 voneinander getrennt. Mit Hilfe dieser Düsenkanal-Trenn­ wand 23 kann die Dicke der einzelnen Schichten variiert wer­ den.

Um zu verhindern, daß im Bereich der Lochwalze 13 Stoffsus­ pension über die erforderlichen Öffnungen in der Trenn­ wand 22 von dem einen Beruhigungsraum 4a in den anderen Be­ ruhigungsraum 4b (und umgekehrt) gelangt, ist die Trenn­ wand 22 gegenüber der Lochwalze 13 mit nicht dargestellten Dichtungsmitteln abgedichtet. Weiterhin erstreckt sich die Trennwand 22 auch in horizontaler Richtung innerhalb der Lochwalze 13 weiter, um auch dort eine Trennung zwischen dem oberen Beruhigungsraum 4b und dem unteren Beruhigungsraum 4a aufrechtzuerhalten.

Die Fig. 8 und 9 zeigen eine Ausführungsvariante des in Fig. 6 gezeigten Stoffauflaufs mit zwei verschiedenen Expan­ sionsräumen, wobei der Expansionsraum 15b dem Beruhigungs­ raum 4b und der Expansionsraum 15a dem Beruhigungsraum 4a zugeordnet ist. Aufgrund dieser Anordnung ist es möglich, die Stoffsuspension im Beruhigungsraum 4b mit einem Druck Pb zu beaufschlagen, der unterschiedlich ist zu einem Druck Pa, welcher auf die Stoffsuspension im Beruhigungsraum 4a einwirkt.

Der dem Beruhigungsraum 4a zugeordnete Expansionsraum 15a besteht aus einer Reihe von einander beabstandeten Schäch­ ten 25, die sich oberhalb der Ausflußkanäle 10 des Vertei­ lers 2a nach oben erstrecken. Der zwischen den Ausflußkanä­ len 10 des Verteilers 2a und den Schächten 25 liegenden Teil des Beruhigungsraums 4a erstreckt sich dagegen über die ge­ samte Breite des Stoffauflaufs.

Der den Ausflußkanälen 10 des Verteilers 2b zugeordnete Ex­ pansionsraum 15b erstreckt sich dagegen sowohl oberhalb der zugeordneten Ausflußkanäle 10 über die gesamte Breite des Stoffauflaufs als auch über den gesamten übrigen, die Schäch­ te 25 umgebenden Teil des Beruhigungsraums 4b.

Bei dem in Fig. 10 dargestellten Stoffauflauf weist der sta­ tionäre hydraulische Turbulenzerzeuger 3 Ausflußkanäle 10′′ mit konstantem Durchmesser auf, welche in einen Diffusor­ raum 16 mit sich in Strömungsrichtung erweiterndem Quer­ schnitt münden. Dieser Diffusorraum 16 bewirkt eine Strö­ mungsberuhigung bereits vor Eintritt in den Beruhigungs­ raum 4.

Die Mündungen der Ausflußkanäle 10′′ befinden sich dabei wie­ derum gegenüber der freien Oberfläche 6 der Stoffsuspension, so daß auch hier ein beträchtlicher Teil der Stoffsuspension zuerst in Richtung der freien Oberfläche 6 strömt, bevor sie nach einer 90°-Umlenkung durch die Lochwalze 13 zum Auslauf­ spalt 18 strömt.

Weiterhin ist auch hier ein Überlauf 21 vorgesehen, mit dem die maximale Spiegelhöhe der Stoffsuspension innerhalb des Beruhigungsraums 4 eingestellt werden kann.

Aus Fig. 11 ist ein Stoffauflauf ersichtlich, bei dem eine den Beruhigungsraum 4 begrenzende Rückwand 24 am Boden 11 schwenkbar befestigt ist. Durch eine derartige, neigungsver­ stellbare Rückwand 24 läßt sich sowohl die Größe des Beruhi­ gungsraums 4 verändern als auch die Strömungsrichtung der Stoffsuspension oberhalb der Ausflußkanäle 10 hinsichtlich einer Minimierung von Strömungsturbulenzen beeinflussen.

Aus Fig. 12 ist ein Stoffauflauf mit einem dreireihigen Stu­ fendiffusorblock 3 ersichtlich. Die Ausflußkanäle 10 derje­ nigen Reihe, die dem Auslaufspalt 18 entfernter gelegen ist, haben dabei größere Strömungsquerschnitte als die Ausfluß­ kanäle 10 derjenigen Reihe, die dem Auslaufspalt 18 näher gelegen ist.

Diese unterschiedlichen Strömungsquerschnitte haben zur Fol­ ge, daß die Druckverluste in den Turbulenzerzeugern und damit die Austrittsgeschwindigkeiten der Strömung aus den Ausflußkanälen 10 über die Maschinenlaufrichtung gestaffelt sind, wodurch Fehler im Geschwindigkeitsprofil kompensiert werden können und eine optimale Umlenkung der Strömung er­ reicht werden kann.

Alternativ zu den in den Fig. 1 bis 12 gezeigten Ausfüh­ rungsbeispielen ist es ohne weiteres möglich, den Stufen­ diffusorblock 3, 3a, 3b über den Boden 11 hinausragen zu lassen, so daß die Ausflußkanäle 10, 10′, 10′′ oberhalb des Bodens 11 in den Beruhigungsraum 4, 4a, 4b münden.

Claims (25)

1. Stoffauflauf für eine Papiermaschine mit einem Vertei­ ler (2, 2a, 2b) zur Verteilung einer zugeführten Stoff­ suspension (5) über die Bahnbreite der Papiermaschine, einem stationären hydraulischen Turbulenzerzeuger (3, 3a, 3b) mit einer Vielzahl von Ausflußkanälen (10, 10′, 10′′), einem anschließenden Beruhigungsraum (4, 4a, 4b), welcher oberhalb einer freien Oberfläche (6) der Stoffsuspension (5) einen Expansionsraum (15, 15a, 15b) aufweist, und einem Düsenkanal (14, 14a, 14b), in dem die vom Beruhigungsraum (4, 4a, 4b) zugeführte Stoff­ suspension (5) zu einem Auslaufspalt (18, 18a, 18b) zur Verteilung der Stoffsuspension (5) in einer vorbestimm­ ten Dicke über die Bahnbreite der Papiermaschine weiter­ geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungsöffnungen der Ausflußkanäle (10, 10′, 10′′) in den Beruhigungsraum (4, 4a, 4b) oder einen Dif­ fusorraum (16) zumindest zum Teil senkrecht unterhalb der freien Oberfläche (6) der Stoffsuspension (5) lie­ gen und die Ausflußkanäle (10, 10′, 10′′) in einem Win­ kel (α) von 45° bis 120°, insbesondere 90°, zum Bo­ den (11) des Beruhigungsraums (4, 4a, 4b) angeordnet sind.

2. Stoffauflauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stationäre hydraulische Turbulenzerzeuger (3, 3a, 3b) aus einem Stufendiffusorblock mit ein bis zehn Reihen von in Strömungsrichtung sich zumindest lokal stufenartig erweiternden Ausflußkanälen (10, 10′) be­ steht, wobei die Ausflußkanäle (10, 10′) innerhalb je­ der Reihe parallel zueinander verlaufen.

3. Stoffauflauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen von Ausflußkanälen (10, 10′, 10′′) zuein­ ander parallel verlaufen.

4. Stoffauflauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Reihen von Ausflußkanälen (10, 10′, 10′′) zueinander konvergent oder divergent verlaufen.

5. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der stationäre hydraulische Turbulenzerzeuger (3, 3a, 3b) an dem zum Auslaufspalt (18, 18a, 18b) entfern­ ten Ende des Beruhigungsraums (4, 4a, 4b) angeordnet ist.

6. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Beruhigungsraum (4, 4a, 4b) und/oder Düsen­ kanal (14, 14a, 14b) mindestens ein von der Stoffsuspen­ sion (5) durchströmbares Einsatzteil (12, 13, 13a, 13b) in der Form einer Lochwalze, Stabwalze oder Lochplatte vorgesehen ist.

7. Stoffauflauf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das durchströmbare Einsatzteil (12, 13, 13a, 13b) unmittelbar vor dem Düsenkanal (14, 14a, 14b) oder im Übergangsbereich zwischen dem Beruhigungsraum (4, 4a, 4b) und dem Düsenkanal (14, 14a, 14b) angeordnet ist.

8. Stoffauflauf nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Abstand (L) zwischen einer durch die Mitte des stationären hydraulischen Turbulenzerzeu­ gers (3, 3a, 3b) gehenden und in Strömungsrichtung lie­ genden Ebene und einer durch die Drehachse einer Loch- oder Stabwalze (13, 13a, 13b) gehenden Parallelebene größer oder gleich dem 7- bis 35fachen des Durchmes­ sers (d) der in den Beruhigungsraum (4, 4a, 4b) oder Diffusorraum (16) mündenden Ausflußkanäle (10, 10′, 10′′) ist.

9. Stoffauflauf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d) der Ausflußkanäle (10, 10′, 10′′) 10 mm bis 50 mm beträgt, und daß die Höhe (H) des Stoffsuspensionsspiegels über dem Boden (11) des Beruhi­ gungsraums (4, 4a, 4b) das 5- bis 20fache dieses Durch­ messers (d) beträgt.

10. Stoffauflauf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d) der Ausflußkanäle (10, 10′, 10′′) 10 mm bis 50 mm beträgt und daß die Höhe (H′) des Stoffsuspensionsspiegels über den Austrittsöffnungen der Ausflußkanäle (10, 10′, 10′′) das 5- bis 20fache dieses Durchmessers (d) beträgt.

11. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Beruhigungsraum (4, 4a, 4b) mindestens zwei hori­ zontal und/oder vertikal beabstandete Loch- oder Stab­ walzen (12, 13, 13a, 13b) vorgesehen sind.

12. Stoffauflauf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Beruhigungsraum (4, 4a, 4b) oder Diffu­ sorraum (16) mündenden Öffnungen der Turbulenzerzeuger- Ausflußkanäle (10), in horizontaler Richtung gesehen, zwischen zwei horizontal beabstandeten Loch- oder Stab­ walzen (12, 13) liegen.

13. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausflußkanäle (10, 10′) zumindest im wesentli­ chen zu einer benachbarten Loch- oder Stabwalze (12) hin ausgerichtet sind.

14. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Beruhigungsraum (4) eine Niveauregulierungsein­ richtung zum Einstellen der Spiegelhöhe der Stoffsuspen­ sion (5) vorgesehen ist.

15. Stoffauflauf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Niveauregulierungseinrichtung aus einem vorzugs­ weise höhenverstellbaren Überlauf (21) besteht.

16. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung verschiedener Stoffsuspensionen inner­ halb des Stoffauflaufs mehrere voneinander getrennte Verteiler (2a, 2b), Turbulenzerzeuger (3a, 3b) und zu­ mindest zum Teil übereinanderliegende Beruhigungsräu­ me (4a, 4b) vorgesehen sind.

17. Stoffauflauf nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Beruhigungsraum (4a, 4b) einen eigenen Expan­ sionsraum (15a, 15b) aufweist.

18. Stoffauflauf nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Beruhigungsraum (4a, 4b) mindestens ein durchströmbares Einsatzteil (13a, 13b) vorgesehen ist.

19. Stoffauflauf nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß für mehrere Beruhigungsräume (4a, 4b) ein gemeinsa­ mes, sich in diese Beruhigungsräume erstreckendes durch­ strömbares Einsatzteil (13) vorgesehen ist.

20. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffsuspension (5) innerhalb des Beruhigungs­ raums (4, 4a, 4b) und Expansionsraums (15, 15a, 15b) einem Unter- oder Überdruck in bezug auf die Umgebung ausgesetzt ist.

21. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung der Stoffsuspension (5) im Beruhi­ gungsraum (4) durch eine verstellbare Rückwand (24) des Stoffauflaufs veränderbar ist.

22. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsquerschnitte von Ausflußkanälen (10, 10′, 10′′) verschiedener Reihen unterschiedlich sind.

23. Stoffauflauf nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsquerschnitte der dem Auslaufspalt (18, 18a, 18b) entfernteren Ausflußkanäle (10, 10′, 10′′) größer als die Strömungsquerschnitte der dem Auslauf­ spalt (18, 18a, 18b) naheliegenderen Ausflußkanäle (10, 10′, 10′′) sind.

24. Stoffauflauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausflußkanäle (10, 10′, 10′′) oberhalb des Bodens (11) in den Beruhigungsraum (4, 4a, 4b) münden.

25. Stoffauflauf nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen der Ausflußkanäle (10, 10′, 10′′) unterhalb des Bodens (11) angeordnet sind.