Ausrichtung einer beidseitig umströmten Scheibe zwischen zwei ortsfesten, parallelen Berandungen

Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Gleichgewichtszuständen einer axial frei beweglichen, rotierenden und beidseitig umströmten Scheibe in einem stillstehenden Gehäuse. Zu diesem Zweck wird ein Low Consistency (LC) Refiner, der in der Papierindustrie zur technologischen Gewinnung von Fasern eingesetzt wird, genauer untersucht. Beim genannten LC-Refiner handelt es sich um eine Maschine, dessen Rotor beidseitig radial, von innen nach außen, von einer Zellstoff/Wasser Suspension durchströmt wird. Die axialen Rotorverschiebungen hängen von den hydraulischen Gegebenheiten, die sich mit der Spaltweite zwischen Rotor und ruhender Wand ändern, ab. Für den korrekten Einsatz dieser Maschine ist es daher wichtig, die Zusammenhänge zwischen Leistung, Durchfluss und Druckaufbau sowie deren Wechselwirkung mit den stabilen Rotorpositionen, nachvollziehen zu können. Die Druckverhältnisse an den Rotorflächen werden mit physikalischen Modellen beschrieben. Die durch die physikalische Modellierung gewonnenen Ergebnisse werden mit Messdaten, welche in einem Testlauf mit dem Refiner ermittelt wurden, verglichen. Auf die Zusammenhänge zwischen den auf theoretisch-empirischem Wege abgeleiteten Gleichgewichtspositionen des Rotors und der Veränderung von Betriebsbedingungen, wie Durchflüsse und Spaltweiten, wird besonderes Augenmerk gelegt. Die physikalischen Effekte, die in Abhängigkeit von der Spaltweite auftreten können, werden in dieser Arbeit vorgestellt.<br />

The present study deals with balance conditions of a disk that is axially movable and rotating with flow on both sides in a stationary casing. For this purpose a low consistency (LC) refiner, which is used in the paper manufacturing industry for the production of fibre, was tested. This LC-refiner is a machine having a rotor, that is on both sides and from the inside to the outside, radially flown through pulp.<br />The axial rotor shifts mainly depend on hydraulic conditions, which change according to the gap width between the rotor and the stationary wall. Therefore, for the correct use of this machine it is important to reconstruct the connection between power, flow and change in pressure as well as the interaction with the stable rotor positions.<br />The pressure conditions on the rotor plates are described by physical models. The results obtained from physical modelling are compared with the measuring data, which are gained from a test run with the refiner.<br />The focus was especially put on the connection between the balance positions of rotor derived theoretically and empirically and the changes of operating conditions, such as through flow and gap width. The physical effects, which occur due to the changing of gap, are demonstrated in this study.